CN109755100B - 一种干法打砂清洗工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种干法打砂清洗工艺，包括依次进行以下步骤：S1：对打砂后的硅片进行超声清洗；S2：对超声清洗后的硅片进行超声后处理；S3：对超声后处理的硅片进行清洗剂清洗。本发明的有益效果是由于采用上述技术方案，使得硅片在干法打砂后进行清洗更加方便快捷，清洗效率高，采用超声清洗，将干法打砂后硅片表面的杂质清洗干净，超声清洗后采用硅刻蚀液或氢氟酸进行清洗，对硅片表面进行腐蚀，去除硅片表面因机械应力造成的应力损伤层，去除硅片表面的颗粒杂质，采用清洗剂清洗，将腐蚀后的硅片表面的杂质清洗干净，使得硅片表面清洁度达到生产规格要求。

Description

一种干法打砂清洗工艺

技术领域

本发明属于硅片生产技术领域，尤其是涉及一种干法打砂清洗工艺。

背景技术

随着半导体技术的发展，对半导体表面钝化的要求越来越高，作为钝化材料，应具备良好的电气性能、可靠性、良好的化学稳定性、可操作性以及经济性。根据上述要求，半导体钝化专用玻璃作为一种较为理想的半导体钝化材料在半导体行业中开始应用。利用半导体钝化专用玻璃制作的芯片称为玻璃钝化芯片(Glass passivation process Chip)，即GPP芯片。

生产GPP芯片的硅片在扩散后要进行干法打砂去除扩散后硅片表面的玻璃，在进行干法打砂后要进行清洗，将表面的颗粒杂质清洗干净，同时要去除白面的机械应力损伤层，在硅片清洗领域，现在进行硅片干法打砂后清洗是采用的HF进行清洗，由于HF是弱酸，又因其能和表面自身氧化膜起反应而使硅片表面呈疏水性，归纳起来有以下几个缺点：1.弱酸HF不能有效去除Na、K、Ca、Mg、Zn、Al等较活泼金属；2.经过HF清洗后的硅片表面呈疏水性而不能成为理想的表面，其表面比较活泼而容易吸附颗粒杂质等，而HF本身和这些金属及其化合物反应能力较弱，容易造成二次污染，且氢氟酸不能有效去除硅片经过干法打砂后形成的机械应力损伤层，影响硅片的使用性能。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种干法打砂清洗工艺，尤其适合生产GPP芯片的硅片使用，对经过干法打砂后的硅片进行清洗，依次采用采用超声波清洗和清洗剂清洗，将干法打砂后硅片表面的杂质清洗干净，保证硅片表面的清洁度达到生产规格的要求，为下一步工序做好准备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种干法打砂清洗工艺，包括依次进行以下步骤：

S1：对打砂后的硅片进行超声清洗；

S2：对超声清洗后的硅片进行超声后处理；

S3：对超声后处理的硅片进行清洗剂清洗。

进一步的，步骤S2中的对超声清洗后的硅片进行超声后处理包括以下步骤：

S21：超声溢水清洗；

S22：纯水清洗；

S23：腐蚀液处理；

S24：纯水清洗。

进一步的，腐蚀液处理为酸处理或硅刻蚀液处理。

进一步的，对于磷扩散硅片超声后处理的腐蚀液处理为酸处理，对于硼磷扩散硅片超声后处理的腐蚀液处理为硅刻蚀液处理。

进一步的，酸处理为氢氟酸处理。

进一步的，的纯水清洗为两级纯水清洗。

进一步的，S3步骤中的对超声后处理的硅片进行清洗剂清洗具体包括以下步骤：

S31：配置DZ-1、DZ-2清洗剂；

S32：DZ-1清洗进行清洗；

S33：热纯水清洗；

S34：DZ-2清洗剂进行清洗；

S35：热纯水清洗；

S36：溢水清洗。

进一步的，溢水清洗为四级溢水清洗。

进一步的，S1步骤中的对打砂后的硅片进行超声清洗的时间为20-40min。

进一步的，在打砂后的硅片进行超声清洗时间内进行多次盛放硅片容器内换水。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使得硅片在干法打砂后进行清洗更加方便快捷，清洗效率高，采用超声清洗，将干法打砂后硅片表面的硅粉等杂质清洗干净，超声清洗后采用硅刻蚀液或氢氟酸进行清洗，对硅片表面进行腐蚀，对干法打砂后的硅片进行进一步腐蚀清洗，去除硅片表面因机械应力造成的应力损伤层，去除硅片表面的颗粒杂质，采用清洗剂清洗，将腐蚀后的硅片表面的杂质清洗干净，使得硅片表面清洁度达到生产规格要求。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明涉及一种干法打砂清洗工艺，包括依次进行以下步骤：S1：对打砂后的硅片进行超声清洗；S2：对超声清洗后的硅片进行超声后处理；S3：对超声后处理的硅片进行清洗剂清洗。对干法打砂后的硅片进行清洗，将硅片表面的杂质清洗掉，同时，也将硅片表面由于干法打砂形成的毛刺清洗掉，为后续工作做准备。

具体包括以下步骤：

步骤一：将硅片放置于容器中：将挡片放入容器中，该容器的形状与硅片的形状相适应，这里容器选择圆底烧杯，圆底烧杯利于硅片侧盛装，且不会对硅片造成损伤，利于硅片的放置，向烧杯中加入适量的纯水，随后将打砂后的硅片N面朝下依次缓慢平放在挡片上面，所有硅片都是N面朝下，当烧杯中水面没过硅片时松手，然后将另一挡片平放在硅片最上面，也就是将硅片放置在上挡片与下挡片之间，使得硅片通过挡片而进行固定，由于每个烧杯的数量有限，则每个烧杯中的硅片的数量有所限制，每个烧杯中放入硅片的数目24～29片，使得烧杯既满足硅片使用的需求，就不会使得硅片过多而造成纯水溢出烧杯，为下一步骤做好准备。

步骤二：对打砂后的硅片进行超声清洗：当烧杯中放入适量的硅片后，且烧杯中加入适量的纯水后，也就是，烧杯中的纯水没过硅片时，继续往烧杯中加入适量纯水，使得纯水达到烧杯的口部，且烧杯内的纯水不会溢出；此时，将装有硅片的烧杯放入超声波水槽中，根据超声波水槽的大小来确定每一个超声波水槽中放入盛装有硅片的烧杯的数量，这里每槽最多放4个玻璃烧杯。

烧杯放置完成后，对硅片进行超声清洗，首先设定超砂清洗设备的计时器的时间，也就是硅片进行超声清洗的时间，这里设定计时器的时间为20～40min，计时器时间设定后，打开超声波开关，同时按下计时器开关，开始进行超声波清洗，超声波的清洗原理是应用超声波对硅片产生振动，将硅片表面的杂质清洗干净，由于硅片在进行超声波清洗时，硅片表面的杂质会随着超声波清洗的时间增长而脱落，混合在烧杯中的纯水里，使得纯水不会再保持干净的状态，降低了超声波清洗的效率，所以需要在一定时间内，对烧杯中的纯水进行更换，实时保持烧杯中纯水的干净程度，最大化的提高超声波清洗效率。这里，每当超声清洗进行5～10min后，更换一次烧杯中的纯水，共更换4～6次，且换水时先用手伸入烧杯中抵住硅片避免其滑动，缓慢将水倒出，换好水后再把手拿出，避免了在换水的过程中造成硅片从烧杯中脱落，对硅片造成损伤，且使得硅片不易混淆，防止在硅片进行超声清洗时，不能分清硅片进行第几次换水，所以在进行烧杯换水时，一个一个烧杯进行换水。

步骤三：对超声清洗后的硅片进行超声后处理：当计时器时间达到设定的时间后，蜂鸣器响起，关闭计时器，同时关闭超声波开关，结束对硅片的超声波清洗。然后将烧杯中超声波清洗后的硅片逐片摆放到氧化前处理专用的容器中，这里容器选择盛装硅片的花篮，摆放时要求硅片N面或P面顺序一致且严禁把硅片插错槽，同时摆放时要在水中进行，防止硅片在摆放的过程中被氧化，在硅片进行摆放时，硅片与花篮均处于水中，水面没过花高度的1/3处，可先将花篮摆放到塑料托盘中，然后将塑料托盘放置在塑料盒中，并向塑料盒中加水，使得花篮的1/3处于水下，将硅片放置在花篮上，对硅片进行超声波清洗后处理，对不同扩散源的硅片采用不同的处理溶液进行后处理，对于磷扩散硅片使用HF处理，对于硼磷扩散硅片使用硅刻蚀液处理。其后处理的工艺流程为：

S21：对硅片进行溢水清洗，这里溢水清洗选择超声溢水清洗，清洗时间为5～10min，选择纯水进行溢水清洗，目的是清洗掉硅片进行摆片时，硅片表面的杂质；

S22：硅片超声溢水清洗后，进行纯水清洗，纯水清洗的时间为2～5min:，将硅片经过超声溢水清洗后的表面杂质进一步清洗干净；

S23：对硅片进行腐蚀液处理或酸处理，根据扩散源的种类进行选择，不同扩散源扩散后的硅片进行不同的处理，磷扩散的硅片选择酸处理，硼磷扩散的硅片选择腐蚀液处理，这里酸处理的酸选择氢氟酸，腐蚀液选择硅刻蚀液，硅刻蚀液的时间为10～20s，氢氟酸处理的时间为5～10min，硅刻蚀液的主要成分是硝酸、氢氟酸、醋酸以及水，按照体积比例为3～6：0.5～1.2：0.7～2.6：0.6～1.3进行混合，氢氟酸的浓度为40％-60％，根据实际需求进行选择，优选为49％溶度的氢氟酸溶液，对硅片进行后处理的目的是去除硅片表面因机械应力造成的应力损伤层，同时去除硅片表面的颗粒等杂质，使得硅片性能达到使用要求。

S24：对后处理完成后的硅片进行纯水清洗，这里纯水清洗选择两级纯水清洗，就是进行两次纯水清洗，清洗的时间为5～10min，同时进行手工抖动10～30s，将经过酸处理或硅刻蚀液处理的硅片表面的硅刻蚀液或酸清洗掉。

步骤四：对经过超声后处理的硅片进行清洗剂清洗，主要步骤如下：

S25：配置清洗剂溶液，这里清洗剂选择DZ-1和DZ-2清洗剂，分别配置DZ-1、DZ-2清洗剂，这里清洗剂DZ-1和DZ-2均为君合清洗剂，是市售的，打开加热器，加热纯水，然后用量具按照DZ-1：热纯水＝250～300ml：2000～3500ml、DZ-2：热纯水＝250～300ml：2000～3500ml的比例配置到容器中，这里量具选择量杯，盛装清洗剂的容器为石英方杯，并用温度计分别测试热纯水和配置完成的清洗剂的温度，热纯水和配置完成的清洗剂的温度保持在30～60℃。

S26：将配置完成的清洗剂DZ-1和DZ-2的石英方杯依次放入超声波清洗槽中，同时打开超声波，将超声清洗后经过超声后处理的装有硅片的花篮按照如下步骤进行硅片的清洗：

S261：应用DZ-1清洗剂对硅片进行清洗，将盛装有硅片的花篮放置在DZ-1清洗剂中，对硅片应用DZ-1清洗剂进行超声清洗，清洗的时间为5～10min，目的是将硅片表面的有机溶剂和杂质清洗掉，同时采用超声清洗与DZ-1清洗剂同时清洗的目的是去除硅片表面因机械应力造成的应力损伤层，同时去除硅片表面的颗粒杂质，将硅片清洗干净；

S262：应用热纯水对硅片进行清洗，将盛装有硅片的花篮放置在热纯水中，对硅片进行热纯水清洗，清洗时间为5～10min，目的是将硅片表面的DZ-1清洗剂清洗干净，为后续清洗工序做准备；

S263：应用DZ-2清洗剂对硅片进行清洗，将经过热纯水清洗的硅片放置在DZ-2清洗剂中，应用超声波对硅片进行超声清洗，清洗的时间为5～10min，目的是将硅片表面的经过上述步骤没有清洗掉的杂质清洗干净，采用超声与DZ-2清洗剂同时进行清洗的目的是去除硅片表面的颗粒杂质，对硅片进行进一步的清洗；

S264：用热纯水对硅片进行清洗，将经过清洗剂DZ-2清洗后的硅片放置在热纯水中进行清洗，热纯水清洗的时间为5～10min，目的是将硅片表面的清洗剂DZ-2清洗干净，保持硅片的清洗度；

S265：热纯水清洗完成后，将盛装有硅片的花篮放置在水中进行清洗，这里水清洗为四级溢水清洗，也就是进行四次溢水清洗，每次溢水清洗的时间均为5～10min，目的是将经过热纯水清洗后的硅片表面没有清洗干净的清洗剂DZ-2清洗干净；

S266：将经过四级溢水清洗后的硅片从花篮中取出并甩干。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使得硅片在干法打砂后进行清洗更加方便快捷，清洗效率高，采用超声清洗，将干法打砂后硅片表面的硅粉等杂质清洗干净，超声清洗后采用硅刻蚀液或氢氟酸进行清洗，对硅片表面进行腐蚀，对干法打砂后的硅片进行进一步腐蚀清洗，去除硅片表面因机械应力造成的应力损伤层，去除硅片表面的颗粒杂质，采用清洗剂清洗，将腐蚀后的硅片表面的杂质清洗干净，使得硅片表面清洁度达到生产规格要求。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种干法打砂清洗工艺，其特征在于：包括依次进行以下步骤：

S1：对打砂后的硅片进行超声清洗；所述S1步骤中的对打砂后的硅片进行超声清洗的时间为20-40min，每当超声清洗进行5～10min后，更换一次纯水；

S2：对超声清洗后的硅片进行超声后处理，包括以下步骤：

S21：超声溢水清洗；

S22：纯水清洗；

S23：腐蚀液处理，所述腐蚀液处理为酸处理或硅刻蚀液处理，对于磷扩散硅片超声后处理的腐蚀液处理为所述酸处理，对于硼磷扩散硅片超声后处理的腐蚀液处理为所述硅刻蚀液处理；所述酸处理为氢氟酸处理，所述氢氟酸的浓度为40％-60％，所述氢氟酸处理的时间为5～10min；所述硅刻蚀液的时间为10～20s，硅刻蚀液的主要成分是硝酸、氢氟酸、醋酸以及水，按照体积比例为3～6∶0.5～1.2∶0.7～2.6∶0.6～1.3进行混合；

S24：纯水清洗；

S3：对超声后处理的硅片进行清洗剂清洗；

所述对超声后处理的硅片进行清洗剂清洗具体包括以下步骤：

S31：配置DZ-1、DZ-2清洗剂；

S32：DZ-1清洗进行清洗；应用DZ-1清洗剂对硅片进行清洗，将硅片放置在DZ-1清洗剂中，对硅片应用DZ-1清洗剂进行超声清洗，清洗的时间为5～10min；

S33：热纯水清洗；

S34：DZ-2清洗剂进行清洗；应用DZ-2清洗剂对硅片进行清洗，将经过热纯水清洗的硅片放置在DZ-2清洗剂中，应用超声波对硅片进行超声清洗，清洗的时间为5～10min；

S35：热纯水清洗；

S36：溢水清洗。

2.根据权利要求1所述的干法打砂清洗工艺，其特征在于：所述的步骤S22与步骤S24中的纯水清洗均为两级纯水清洗。

3.根据权利要求1所述的干法打砂清洗工艺，其特征在于：所述溢水清洗为四级溢水清洗。

4.根据权利要求1所述的干法打砂清洗工艺，其特征在于：在所述打砂后的硅片进行超声清洗时间内进行多次盛放硅片容器内换水。

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