CN109675858A - 一种硅片减薄后的清洗工艺 - Google Patents

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张冲波
吴镐硕
李皓
刘琦
武卫
孙晨光
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Abstract

本发明提供了一种硅片减薄后的清洗工艺，包括如下清洗步骤：酸溶液清洗、NH4OH和H2O2混合溶液清洗、碱溶液清洗、NH4OH和H2O2混合溶液清洗。本发明工艺方法可以有效去除硅片表面金属，防止杂质碱腐蚀后形成污渍残留硅片表面，通过碱溶液与硅粉作用能够有效的去除硅渣沉积。

Description

一种硅片减薄后的清洗工艺
技术领域
本发明属于硅片清洗领域，尤其是涉及一种硅片减薄后的清洗工艺。
背景技术
在硅片制造领域，减薄后的产品表面洁净程度在后续的加工品质中扮演着重要的角色，减薄后硅片背面会在减薄过程中沉积硅粉形成一圈连续细线状的硅渣沉积。为了能够有效的去除硅渣沉积，在清洗过程中验证了添加过 KOH溶液的步骤能够有效去除，但是相应的硅片在KOH溶液清洗极易对硅片表面形成碱印。保证硅片减薄后表面的洁净程度是一项重要的技术课题。能否有效地去除减薄后硅片表面硅渣沉积将直接影响产品的最终质量和合格情况。由此可见,有效地去除减薄后硅片表面硅渣沉积具有非常重要的工艺价值。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种硅片减薄后的清洗工艺，通过调整清洗过程中的各项参数，包括：清洗液配比、清洗液温度、水洗方式、滚轴转速、清洗时间、水槽快排冲洗(水洗QDR)及外溢槽时间(over flow)的设定，以解决上述问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种硅片减薄后的清洗工艺，包括如下清洗步骤：
1)酸溶液清洗；
2)NH4OH与H2O2混合溶液清洗；
3)碱溶液清洗；
4)NH4OH和H2O2混合溶液清洗。
优选的，所述的清洗步骤1)中的酸溶液为HF与HCL混合溶液。
优选的，所述清洗步骤1)中HF与HCL混合溶液中HF的浓度为3wt％-8 wt％；HCL的浓度为3wt％-8wt％；HF与HCL混合溶液中HF与质量浓度比1： (0.8-1.2)。
优选的，所述清洗步骤1)中HF与HCL混合溶液中HF的浓度为5wt％、 HCL的浓度为5wt％；HF与HCL混合溶液中HF与质量浓度比1：(0.8-1.2)，优选1：1。
优选的，所述的清洗步骤3)中的碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
优选的，所述清洗步骤3)中的碱溶液浓度为40wt％-50wt％。
优选的，所述清洗步骤3)中的碱溶液浓度45wt％。
优选的，所述清洗步骤2)和4)中NH4OH与H2O2混合溶液中NH4OH的浓度为5wt％-10wt％；H2O2的浓度为10wt％-20wt％；NH4OH与H2O2混合溶液中 NH4OH与H2O2的质量浓度比1：(1.5-2.5)。
优选的，所述清洗步骤2)和4)中NH4OH与H2O2混合溶液中NH4OH的浓度为8wt％；H2O2的浓度为16wt％；NH4OH与H2O2混合溶液中NH4OH与H2O2的质量浓度比1:2。
优选的，所述清洗步骤2)中清洗时间为15-30s，其余清洗步骤的清洗时间为250-350秒；所述清洗步骤2)至步骤4)中任一清洗温度均为75℃ -85℃。
优选的，所述清洗步骤3)中硅片转速为15rpm-25rpm；其余清洗步骤中硅片转速3rpm。
优选的，所述清洗步骤3)中硅片转速为20rpm。
优选的，所述清洗步骤1)至清洗步骤4)任一清洗步骤结束后均用去离子水清洗。
所述的清洗工艺在清洗减薄后硅片中的应用。
本发明的清洗原理：首先通过HF与HCL混合溶液将硅片表面的金属通过化学反应生成盐脱离硅片表面，再通过双氧水氧化和氨水的络合作用使硅片表面有机物颗粒脱离，提高硅片碱腐蚀前的表面洁净程度，然后经过KOH 溶液，对硅片表面进行腐蚀，连同硅片背表面的硅渣沉积一起腐蚀掉，在通过纯水的冲洗、排放和浸泡的合理搭配冲洗掉硅片表面残留的KOH碱液；最后通过进一步双氧水氧化和氨水的络合作用使硅片表面有机物颗粒脱离，利用超声震荡去除颗粒物。
相对于现有技术，本发明所述的一种硅片减薄后的清洗工艺具有以下优势：
(1)通过HF和HCL混合溶液去除硅片表面金属；
(2)通过双氧水和氨水降低硅片表面杂质颗粒，防止杂质碱腐蚀后形成污渍残留硅片表面；
(3)通过碱溶液与硅粉作用能够有效的去除硅渣沉积。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为使用本发明实施例1所述的工艺方法清洗后的减薄片在强光灯下的检测结果图；
图2为使用本发明对比例1所述的工艺方法清洗后的减薄片在强光灯下的检测结果图；
图3为使用本发明对比例2所述的工艺方法清洗后的减薄片在强光灯下的检测结果图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
实施例1
(1)配制清洗液；配制5wt％的HF和5wt％HCL混合溶液备用；配制8wt％的NH4OH和16wt％H2O2混合溶液备用；配制45wt％的KOH溶液备用；取18M Ω去离子水备用。
(2)将50片8寸减薄片放入清洗机内，调节工艺参数如表一所示，开始自动清洗。
表一
(3)检测：使用强光灯照射清洗过的减薄片，发现减薄片表背表面的硅渣沉积在强光灯下不可见、减薄片表面无沾污，如图1所示。
使用ICP-MS金属测试仪测量硅片表面金属含量，发现减薄片表背表面金属含量正常，均未超过1E+11水平，如表二所示。
表二
对比例1
(1)配制清洗液：配制5wt％的HF和5wt％HCL混合溶液备用；配制8wt％的NH4OH和16wt％H2O2混合溶液备用；配制27.5wt％的KOH溶液备用；取18M Ω去离子水备用。
(2)将50片8寸减薄片放入清洗机内，调节工艺参数如表三所示，开始自动清洗。
表三
(3)检测：使用强光灯照射清洗过的减薄片，发现减薄片表背表面的硅渣沉积在强光灯下可见、减薄片表面沾污，如图2所示。
对比例2
(1)配制清洗液：配制5wt％的HF和5wt％HCL混合溶液备用；配制8wt％的NH4OH和16wt％H2O2混合溶液备用；取18MΩ去离子水备用。
(2)将50片8寸减薄片放入清洗机内，调节工艺参数如表四，开始自动清洗。
表四
(3)检测：使用强光灯照射清洗过的减薄片，发现减薄片表背表面的硅渣沉积在强光灯下不可见、减薄片表面硅渣沉积，如图3所示。
对比例3
(1)配制清洗液：配制5wt％的HF和5wt％HCL混合溶液备用；配制8wt％的NH4OH和16wt％H2O2混合溶液备用；配制45wt％的KOH溶液备用；取18M Ω去离子水备用。
(2)将50片8寸减薄片放入清洗机内，调节工艺参数如表五，开始自动清洗。
(3)检测：使用ICP-MS金属测试仪测量硅片表面金属含量，发现减薄片表背表面金属偏高，金属离子Na、K、Ca、Zn均超过1E+11水平，如表六所示。
表六
所述的清洗机为韩国ASE厂商的GrindingCleaner1.0清洗机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：包括如下清洗步骤：
1)酸溶液清洗；
2)NH4OH与H2O2混合溶液清洗；
3)碱溶液清洗；
4)NH4OH和H2O2混合溶液清洗。
2.根据权利要求1所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述的清洗步骤1)中的酸溶液为HF与HCL混合溶液。
3.根据权利要求2所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述清洗步骤1)中HF与HCL混合溶液中HF的浓度为3wt％-8wt％，优选5wt％；HCL的浓度为3wt％-8wt％，优选5wt％；HF与HCL混合溶液中HF与质量浓度比1：(0.8-1.2)，优选1：1。
4.根据权利要求1所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述的清洗步骤3)中的碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液。
5.根据权利要求1所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述清洗步骤3)中的碱溶液浓度为40wt％-50wt％，优选45wt％。
6.根据权利要求1所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述清洗步骤2)和4)中NH4OH与H2O2混合溶液中NH4OH的浓度为5wt％-10wt％，优选8wt％；H2O2的浓度为10wt％-20wt％，优选16wt％；NH4OH与H2O2混合溶液中NH4OH与H2O2的质量浓度比1：(1.5-2.5)，优选1:2。
7.根据权利要求1所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述清洗步骤2)中清洗时间为15-30s，其余清洗步骤的清洗时间为250-350秒；所述清洗步骤2)至步骤4)中任一清洗温度均为75℃-85℃。
8.根据权利要求1所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述清洗步骤3)中硅片转速为15rpm-25rpm，优选20rpm；其余清洗步骤中硅片转速3rpm。
9.根据权利要求1所述的一种硅片减薄后的清洗工艺，其特征在于：所述清洗步骤1)至清洗步骤4)任一清洗步骤结束后均用去离子水清洗。
10.如权利要求1-9任一项所述的清洗工艺在清洗减薄后硅片中的应用。
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