CN104037068B - 一种芯片表面污物清洁处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全新的芯片表面污物清洁处理的方法，包括步骤：将待清理芯片在烘箱中烘烤第一预定时间；将待清理芯片在室温下冷却后置于热板上；在冷却后的待清理芯片上放置一限位框，所述限位框具有一中空部分，用于在所述待清理芯片表面限定待清理部位；在限位框中滴入液态胶，使其充满限位框的中空部分；打开热板电源，使温度升高至第一预定温度并保持第二预定时间；将带限位框的芯片由热板放到去离子水中；剥离限位框和芯片；将芯片先后在丙酮、乙醇中浸泡，然后在去离子水反复冲洗后用氮气吹干。本发明能够实现某些功能芯片重复利用以及对芯片特定区域进行清洁处理提供有效解决办法。

Description

一种芯片表面污物清洁处理的方法
技术领域
本发明涉及表面清洁领域，特别涉及一种表面具有微结构的芯片的表面污物清洁处理的方法。
背景技术
芯片表面清洁度对最终器件性能起着决定性作用。芯片表面的污物包括连续的层状污物和分立的粒子状污物，现阶段其常规的清洗工艺主要包括丙酮乙醇结合超声清洗有机物，浓硫酸双氧水加热去除无机盐离子。常规的硅片用这种方法清洗就能达到需要的清洁度，但随着工艺多元化和芯片功能多元化，在加工过程中会引入很多顽固的污染物，用一般的清洗方法根本除不掉，需要更加复杂的清洗方法，但这样会大大增加清洗成本。
在某些芯片制作过程中由于应用了像钛这样的金属，若其表面被污染需清洗，我们不能用浓硫酸来去除各种无机盐颗粒。对于像被金颗粒污染的芯片，由于金颗粒小于微米量级，超声不能去掉，浓硫酸双氧水也不能将其去掉。对于划片后芯片表面的颗粒状物污染物，通常用棉球擦掉，但会引起芯片表面的划痕；对于某些已经进行了很多微纳加工工艺步骤的芯片，如果不能有效去掉表面的污染，就不能进行接下来的工艺；对于某些功能芯片，例如用于定位石墨烯的带有金属坐标标记的氧化硅片和做了微流通道的芯片，这些功能芯片都可以重复利用。如果用过一次之后不能有效解决表面污染问题，会大大降低芯片性能，因而不得不重新制作这些功能芯片，这会造成实验成本的大大提高。
因此当下急需一种全新的、简单的芯片表面污物清洁处理方法，来实现现有常规清洗方法所完成不了清洁任务，实现某些功能芯片的重复利用，用于降低实验成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种全新的芯片表面污物清洁处理的方法，以实现常规清洗工艺实现不了的清洁处理功能，大大降低了实验成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种芯片表面污物清洁处理方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1：将待清理芯片在烘箱中烘烤第一预定时间；
步骤2：将待清理芯片在室温下冷却后置于热板上；
步骤3：在冷却后的待清理芯片上放置一限位框，所述限位框具有一中空部分，用于在所述待清理芯片表面限定待清理部位；
步骤4：在限位框中滴入液态胶，使其充满限位框的中空部分；
步骤5：打开热板电源，使温度升高至第一预定温度并保持第二预定时间；
步骤6：将带限位框的芯片由热板放到去离子水中；
步骤7：剥离限位框和芯片；
步骤8：将芯片先后在丙酮、乙醇中浸泡，然后在去离子水反复冲洗后用氮气吹干。
其中，所述步骤1中将芯片在110-130℃的烘箱中烘烤10min-20min。
其中，所述步骤2中将芯片在室温下冷却超过10min，然后置于没开电源的热板上。
其中，所述步骤3中，所述限位框和中空部分的大小和形状根据芯片大小和形状以及需要清洁部分的大小和形状确定；所述限位框是通过将平整的塑料板去掉中间部分而形成，所述塑料板的厚度和限位框的大小之比为1∶5-1∶10。
其中，所述步骤4中所述液态胶采用PMMA；其步骤4中滴入限位框内的液态胶的中心最低点高度达到限位框高度的1/2-4/5。
其中，所述步骤5所述第一预定温度为150-180℃，所述第二预定时间为5-10min。
其中，所述步骤6中用镊子在热板上水平夹起芯片，并将芯片及其表面的高温的胶和框子一起放在室温下的去离子水中。
其中，所述步骤7中通过镊子夹住框子并在水中轻轻摇动1min-10min来剥离限位框和芯片。
其中，所述步骤8中将芯片在丙酮、乙醇中分别浸泡5-10min，然后在去离子水中反复冲洗10min-20min。
本发明通过采用PMMA等液态胶在高温的充分流动性，使其和芯片表面的颗粒状污物充分接触，将高温的胶迅速放入冷水中，胶快速收缩固化，胶和颗粒状污物立即从芯片表面脱离；同时胶对纳米尺度污物有很强的吸附能力，在胶迅速和芯片表面分离时，会带走细微污物。本发明解决了不能用浓硫酸双氧水清洗或浓硫酸双氧水也除不掉污物的芯片表面的清洁处理难题。这种全新的芯片表面清洁处理方法为实现某些功能芯片重复利用以及对芯片特定区域进行清洁处理提供有效解决办法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的全新的芯片表面污物清洁处理方法的流程图；
图2(a)～(b)为本发明实施例提供的用丙酮乙醇结合超声清洗工艺处理和全新的芯片表面污物清洁处理后的芯片表面光学显微图；
图3(a)～(b)为本发明实施例提供的用浓硫酸双氧水清洗工艺处理和全新的芯片表面污物清洁处理后的芯片表面光学显微图；
具体实施方式
本发明公开了一种全新的芯片表面污物清洁处理的方法，以有效去除常规清洗工艺不能去除的芯片表面污物，能够实现某些功能芯片的重复利用，大大降低实验成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的全新的芯片表面污物清洁处理方法的流程图。
本发明提供的全新的芯片表面污物清洁处理的方法，包括：
步骤101：烘箱干燥芯片；
将芯片放在烘箱中烘烤干燥，具体的，烘烤干燥温度为110-130℃，干燥时间为10min-20min。优选的，烘烤温度为120℃，干燥时间为15min。烘烤芯片是为了增加芯片表面和滴胶步骤中滴的胶的粘附性。
步骤102：芯片放在未加热的热板上冷却；
将自然冷却后的芯片放在热板上，具体的，自然冷却时间为10min以上，优选地，在自然干燥的环境中放置15min。将芯片放凉是为了防止热的芯片在和胶接触时产生大量气泡，影响胶的成膜性和减小胶和芯片表面吸附力。
步骤103：在芯片上上放置一限定芯片表面清洁部位的限位框；所述限位框为具有一定厚度的平整塑料板，其具有中空部分，所述中空部分用于在所述芯片表面限定需要清洁的部位；
根据芯片大小和形状以及需要清洁部分的大小和形状，确定所述限位框的参数，所述限位框可以是利用平整的塑料板，将中间部分去掉后，使剩余部分将要清洁的区域围住，塑料板的厚度和限位框的大小之比具体为1∶5-1∶15，优选为1∶10。例如需要清洁处理的面积为1cm*1cm大小，我们设计的限位框为正方形，其可来源于大小为1.6cm*1.6cm的正方形塑料板，塑料板的厚度可为1mm-2mm，在塑料板的中心挖出一个1.2cm*1.2cm的正方形孔即可。限位框要来源于表面平整的塑料板，加工过程中也要保证框子的平整性，这样才能使限位框和芯片表面充分接触，防止在限位框中滴的胶从限位框底部和芯片表面的缝隙中漏出来，最终影响去污效果
步骤104：将液态胶滴进限位框的中空部分；
将液态胶(例如PMMA)用胶头滴管一滴滴的滴入框内，使液态胶的中心最低点高度达到限位框高度的1/2-4/5，优化的为3/4，同时要保证液态胶不能从限位框底部漏出。一滴滴的滴能够防止气泡产生，高度达到3/4是为了使胶在高温下很好的成膜，并有一定的厚度，增加最后放在室温去离子水中的收缩效果和促进胶和芯片表面的自动分离。
步骤105：热板升温
在室温下打开热板，使热板温度由室温升高到预定温度，所述预定温度范围在150-180℃之间，优选为165℃，升温时间为3-5min，并且保持最终温度时间为5-10min，优选为7min。我们采用这种升温方式是为了防止在加热过程中在胶中产生气泡，从而影响胶和芯片表面的充分接触，在高温下保持一段时间是为了使利用胶的流动性使胶和芯片表面的污物充分接触。
步骤106：去离子水冷却
用镊子在150-180℃高温的热板上水平夹起芯片，并迅速将芯片及其表面的高温的胶和限位框一起放在室温下的去离子水中。将高温的芯片和胶放到室温的去离子水中是为了使胶迅速的冷却收缩，将污物嵌套在胶中，并且胶和芯片表面的收缩系数不同，胶和芯片表面迅速分离，这就达到了将芯片表面的污物转移到胶中的过程。
步骤107：摇晃限位框
用镊子夹住限位框侧壁并在水中轻轻摇晃1-10min。在晃动过程中会不断有去离子水进入胶和芯片表面之间，最终限位框连带胶一起从芯片表面自动脱落，此时芯片表面变的很干净，只有部分在限位框侧壁下面的胶的残留。
步骤108：丙酮乙醇浸泡
将和胶分离后的芯片在丙酮、乙醇中分别浸泡5-10min，然后在去离子水中反复冲洗10min-20min，最后用氮气吹干。
本发明提供的全新的芯片表面污物清洁处理的方法，有效的解决了常规清洗工艺不能去掉的污物，操作简单，去污效果显著。填补了不能用浓硫酸清洗或者浓硫酸也出不掉污物的芯片的清洁处理的空白，适应了多元化工艺的要求，大大降低了实验成本。
请参阅图2，图2(a)～(b)为本发明实施例提供的用丙酮乙醇结合超声清洗工艺处理和全新的芯片表面污物清洁处理前后的芯片表面光学显微图。对于某些功能芯片的加工过程中运用了钛之类能够溶入浓硫酸的金属材料做微结构时，我们为了避免这些微结构被破坏就不能用浓硫酸去清洗芯片表面的污物。但有时这些芯片上的污物用丙酮乙醇并结合超声浸泡去除不掉，可能是由于这些污物是小尺寸的无机盐或者和芯片表面结合很紧的有机物。现在微纳加工工艺中EBL用的比较多，很多时候工艺过程中要用到套刻，套刻就需要在芯片表面上做金属标记，通常的金属标记都是用钛做衬底和金的粘附层，那么如果在加工过程中芯片表面无污染，我们就只能用丙酮乙醇并结合超声浸泡来实现清洁处理，有时候我们发现芯片表面的污物出不掉。从2004年石墨烯被发现，石墨烯迅速成为各个科研领域的研究重心，获得高质量的石墨烯成为研究石墨烯的重要前提。机械剥离法获得的石墨烯的方法被广泛利用。其具体操作时首先在300nm的氧化硅片上制作金属标记，然后用3M胶带将石墨烯粘到氧化硅片上，金属标记用于定位石墨烯和后续套刻工艺的标记。有时我们在氧化硅片上找不到合适的石墨烯供制作器件用，我们就得想办法把氧化硅片的石墨和胶去掉以实现氧化硅片的重复利用。图2(a)为使用丙酮乙醇结合超声清洗工艺处理后的氧化硅片1000倍光学显微对比图，我们发现氧化硅片表面有大量的石墨和胶没有去掉。图2(b)为使用全新的芯片表面污物清洁处理后的氧化硅片表面1000倍光学显微对比图，我们发现此法清洁处理后氧化硅片的表面十分的干净。
请参阅图3，图3(a)～(b)为本发明实施例提供的用浓硫酸双氧水清洗工艺处理和全新的芯片表面污物清洁处理前后的芯片表面光学显微图。石墨烯波导集成的探测器和调制器都需要将CVD生长的石墨烯转移到波导，在转移石墨烯的过程中很可能发现所转移到石墨烯质量太差，或者有很多污物污染了波导，这就需要把石墨烯去掉。通过氧等离子体可以把石墨烯打掉，但打掉石墨烯后发现芯片表面有很多残留物，可能为金属颗粒以及胶颗粒和无机盐颗粒。用丙酮乙醇结合超声不能有效去掉，然后用浓硫酸双氧水煮也没处理干净。图3(a)为用浓硫酸双氧水处理后芯片表面1000倍光学显微对比图，我们发现芯片表面还是有很多污物。图3(b)为用全新方法对芯片表面清洁处理后的1000倍的光学显微图，我们发现芯片表面已经很干净了。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种芯片表面污物清洁处理方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1：将待清理芯片在烘箱中烘烤第一预定时间；
步骤2：将待清理芯片在室温下冷却后置于热板上；
步骤3：在冷却后的待清理芯片上放置一限位框，所述限位框具有一中空部分，用于在所述待清理芯片表面限定待清理部位；
步骤4：在限位框中滴入液态胶，使其充满限位框的中空部分；
步骤5：打开热板电源，使温度升高至第一预定温度并保持第二预定时间；
步骤6：将带限位框的芯片由热板放到去离子水中；
步骤7：剥离限位框和芯片；
步骤8：将芯片先后在丙酮、乙醇中浸泡，然后用去离子水反复冲洗后用氮气吹干。
2.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤1中将芯片在110-130℃的烘箱中烘烤10min-20min。
3.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤2中将芯片在室温下冷却超过10min，然后置于没开电源的热板上。
4.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述限位框的大小和形状根据芯片大小和形状以及需要清洁部分的大小和形状确定；所述限位框是通过将平整的塑料板去掉中间部分而形成，所述塑料板的厚度和限位框的大小之比为1∶5-1∶10。
5.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤4中所述液态胶采用PMMA；其步骤4中滴入限位框内的液态胶的中心最低点高度达到限位框高度的1/2-4/5。
6.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤5所述第一预定温度为150-180℃，所述第二预定时间为5-10min。
7.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤6中用镊子在热板上水平夹起芯片，并将芯片及其表面的高温的胶和框子一起放在室温下的去离子水中。
8.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤7中通过镊子夹住框子并在水中轻轻摇动1min-10min来剥离限位框和芯片。
9.如权利要求1所述的芯片表面污物清洁处理的方法，其特征在于，所述步骤8中将芯片在丙酮、乙醇中分别浸泡5-10min，然后在去离子水中反复冲洗10min-20min。
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