CN109852484A

CN109852484A - 一种晶片用的清洗剂

Info

Publication number: CN109852484A
Application number: CN201910087937.XA
Authority: CN
Inventors: 周志豪; 吴丽琼; 陈启福; 谢斌晖; 陈铭欣
Original assignee: Fujian Jingan Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Fujian Jingan Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-06-07

Abstract

一种晶片用的清洗剂，包括固体颗粒、表面活性剂、螯合剂；所述的清洗剂为介于固体状态和流动液体状态的非牛顿流体或固体状态，该清洗剂可以运用于单晶或多晶晶片切割面经研磨后的清洗步骤，该清洗剂的表面清洗效率更高，减少固体颗粒以及研磨磨料中的悬浮剂的残留，提高清洗良率。

Description

一种晶片用的清洗剂

技术领域

涉及一种晶片研磨后使用的清洗剂，具体的涉及一种蓝宝石研磨后使用的清洗剂。

背景技术

蓝宝石单晶，具有莫氏硬度高、透光性好、耐磨性高、化学稳定性好、热传导性、电瓷绝缘性、力学特性优良等特点，被广泛应用于工业、国防和科研的多个领域，同时蓝宝石晶片是一种用途广泛的单晶基片材料，在蓝宝石衬底上生长GaN的晶格失配系数小，是光电器件的重要衬底材料，因此要求蓝宝石晶片表面有较高的质量。

目前的蓝宝石衬底的加工工艺流程如下:晶棒检验—切割—清洗—倒边—研磨处理—清洗—退火处理—清洗—上蜡—铜抛处理—清洗—化学机械抛光处理(CMP)—清洗。蓝宝石基板在研磨处理后，会残留粉粒与各式有机无机污染物，习知多以连续清洗槽浸泡方式去除，但此良率与成本皆不佳，且后续经由高温退火后常出现表面污渍等异常。目前常见使用的研磨浆料配比研磨砂SiC或者B₄C：悬浮剂：纯水，铸铁研磨盘的自重提供研磨压力，研磨一段时间后，可以达到如下效果：(1)去除蓝宝石表面由切片过程引起的切痕和凹凸不平；(2)使表面加工损伤达到一致，以便在化学腐蚀过程中确保腐蚀的速度达到均匀一致；(3)修正蓝宝石的几何厚度，使片与片之间的厚度差缩小；(4)提高平行度，使蓝宝石各处的厚度均匀；(5)改善表面平整度。悬浮剂的作用是利于磨砂均匀分散在水溶液中，常见使用的悬浮剂是聚醇氨。在蓝宝石的表面被研磨后的清洗过程中，常采用以刷子刷洗或超声波或加热搭配液体清洁剂做表面清洁，然而这些清洗方式难以彻底清除掉表面的聚醇氨以及磨料，磨料以及聚醇氨在1300℃以上的退火温度下会转化为碳质附着在蓝宝石表面，难以清洗。

发明内容

本发明提供如下一种晶片用的清洗剂，该清洗剂可以运用于晶片研磨后的清洗步骤，该清洗剂的表面清洗效率更高，减少固体颗粒以及研磨剂中的悬浮剂的残留，提高清洗良率。

具体的，该清洗剂包括固体颗粒、表面活性剂、螯合剂；所述的清洗剂为介于固体状态和流动液体状态的非牛顿流体或固体状态，所述的晶片为单晶或多晶的晶片。

其中所述的非牛顿流体为黏滞度随施加剪力改变的流体。非牛顿流体不遵从牛顿黏滞定律。剪力是剪率的非线性函数，依据视在黏滞度如何随剪率变化，流动行为亦会改变。非牛顿流体的一具体实施情况为，反映出固体与液体中间的软性凝结物质。软性凝结物质容易受外部应力作用而变形，而软性凝结物质的范例包括乳化物、凝胶、膏状物、泡沫等等。更优选的，本发明的清洗剂为乳化物，所述的固体颗粒、表面活性剂、螯合剂以及水均匀的分散形成乳状物。或者本发明的清洗剂为固体状的清洗剂，不包括水，在具体运用于蓝宝石表面中可在清洗剂中添加一定比例的水份形成非牛顿流体状，如乳状物或凝胶或膏状物等。

更优选的，所述的固体颗粒为膨润土或滑石或矽酸盐粉或高岭土，固体清洗剂为颗粒状，颗粒的尺寸为50~500um。

所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂中的一种或几种。非离子表面活性剂为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氧乙烯(9)月桂醇醚(AEO-9)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP10)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物(EO-PO)中的一种或几种；阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠 (K-12)，α-烯烃磺酸钠(AOS)、丁二酸二异辛酯磺酸钠(AOT)、脂肪醇(10) 聚氧乙烯(AEO-10)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)中的一种或几种；阳离子表面活性剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵(TDBAC)、瓜耳胶羟丙基三甲基氯化铵(C-162)、溴化十二烷基三甲基铵(DTAB)、溴化十二烷基二甲基苄基铵(DDBA)中的一种或几种。所述的表面活性剂占所述的非牛顿流体质量比例为3~8%。

更优选的，所述螯合剂为丙二胺四乙酸(PDTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、三乙基四胺六乙酸(TTHA)、乙二胺四亚乙基膦酸(EDTEP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、二乙三胺五亚乙基膦酸(DTPEP)、二乙三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)、三乙四胺六亚乙基膦酸(TTHP)、丙二胺四亚乙基膦酸(PDTEP)以及丙二胺四亚甲基膦酸(PDTMP)，以及它们的铵盐、钾盐、钠盐和锂盐中的一种或多种。所述的螯合剂占所述非牛顿流体的质量比例为0.5~5%。

更优选的，所述非牛顿流体中水的质量比例为40~70%。

更优选的，所述的非牛顿流体中可以进一步包括pH值调节剂，所述的pH值调节剂为无机碱性化合物或无机酸性化合物或小分子有机化合物。所述非牛顿流体的清洗剂的pH值为6-9。

更优选的，所述的晶片为单晶或多晶晶片，所述的晶片具体可以是石英或蓝宝石晶片，更优选的，经过研磨后的晶片，所述的晶片为研磨后的蓝宝石。

更优选的，所述的无机吸附性固体颗粒的莫氏硬度低于蓝宝石，更优选的，所述的莫氏硬度为不超过5，更优选的介于2~4。

所述的清洗剂为固体状态时，所述的无机吸附性固体颗粒、表面活性剂、螯合剂的三者质量比例为：(30~60):(3~8):(0.5~5)。

本发明同时提供如下一种利用上述清洗剂的清洗方法，其包括如下步骤：

1）.准备清洗剂，清洗剂为固体状态或非牛顿流体；

2）.准备一布料的清洗工具和晶片被清洗面，将清洗剂附着于清洗工具或晶片上，其中固体状态的清洗剂与水混合形成非牛顿流体；

3）.采用清洗工具对晶片的被清洗面进行清洗。

根据本发明的清洗剂可以广泛运用于单晶或多晶晶片被切割面经研磨后的清洗步骤，清洗剂为非牛顿流体或固体清洗剂（固体清洗剂清洗时需搭配一定的水通过常规的混合如搅拌作用形成非牛顿流体），其中固体颗粒的作用是提供吸附表面对晶片表面残留的有机悬浮剂进行吸附，有效转移晶片表面残留的有机悬浮剂的主要部分，同时搭配清洗步骤的来回搓洗，可以有效清洁表面残留的固体研磨剂，后续再经过传统的清洗方式可有效提高清洗良率，减少磨料、悬浮剂在晶片表面残留至退火工艺经过煅烧形成难去除的黑质或颗粒。更优选的，所述的固体颗粒的莫氏硬度低于晶片，可以有效防止对晶片表面研磨及抛光损伤的作用。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例1

本发明提供如下一种蓝宝石用的清洗剂，该清洗剂可以运用于蓝宝石研磨后的清洗步骤，该清洗剂的表面清洗效率更高，减少固体颗粒以及研磨剂中的悬浮剂的残留，提高清洗良率。

具体的，该清洗剂包括固体颗粒、表面活性剂、pH值调节剂、螯合剂；所述的清洗剂为介于固体状态和流动液体状态之间的非牛顿流体或者固体状。

其中所述的非牛顿流体为黏滞度随施加剪力改变的流体。非牛顿流体不遵从牛顿黏滞定律。剪力是剪率的非线性函数，依据视在黏滞度如何随剪率变化，流动行为亦会改变。非牛顿流体的一具体实施情况为，反映出固体与液体中间的软性凝结物质。软性凝结物质容易受外部应力作用而变形，而软性凝结物质的范例包括乳化物、凝胶、膏状物等等。更优选的，本发明的清洗剂为乳化物，所述的固体颗粒、表面活性剂、pH值调节剂、螯合剂以及水均匀的分散形成乳状物。或者本发明的清洗剂为固体状的清洗剂，不包括水，在具体运用于蓝宝石表面的清洗步骤时，可在清洗剂中添加一定比例的水份形成非牛顿流体状，如乳状物或膏状物等。更优选的，所述的清洁剂的粘度为300~800cps。

所述的固体颗粒为无机化合物的吸附剂，本身具有相对大的比表面积和孔容或吸水后比表面积增加或孔容增加；并且具有特殊的吸附能力和离子交换性能，可有效吸附蓝宝石表面的如残留的悬浮剂这类有机物质，更优选为碱金属或碱土金属的盐或氧化物或氢氧化物至少之一，具体地优选，膨润土或滑石或硅酸盐粉或高岭土，固体清洗剂为颗粒状，颗粒的尺寸为50~500um。更优选的，为了达到对悬浮剂的吸附效果，所述的固体颗粒的密度为0.3~0.4g/cm³。所述的非牛顿流体中包括水，并且为了尽量减少对蓝宝石表面的化学反应引起的损伤，所述的清洗剂应尽量呈现中性，在所述的非牛顿流体中添加pH值调节剂进行pH值调节，所述的pH值调节剂为无机碱性化合物或无机酸性化合物或小分子有机化合物，所述的非牛顿流体的pH值为6~9。或者所述的清洗剂为固体状态，在使用时通过添加水配置成为非牛顿流体，再添加pH值调节剂以调整pH值至6~9。

所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂中的一种或几种。非离子表面活性剂为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氧乙烯(9)月桂醇醚(AEO-9)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP10)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物(EO-PO)中的一种或几种；阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠 (K-12)，α-烯烃磺酸钠(AOS)、丁二酸二异辛酯磺酸钠(AOT)、脂肪醇(10)聚氧乙烯(AEO-10)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)中的一种或几种；阳离子表面活性剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵(TDBAC)、瓜耳胶羟丙基三甲基氯化铵(C-162)、溴化十二烷基三甲基铵(DTAB)、溴化十二烷基二甲基苄基铵(DDBA)中的一种或几种。所述的表面活性剂占所述的非牛顿流体的质量比例为3~8%。所述的表面活性剂不仅影响无机吸附性固体颗粒的均匀分散性，而且影响无机吸附性固体颗粒吸附到蓝宝石表面的情况下是否容易脱附的问题，以及传质速率。优选的所述的表面活性剂的亲水性会高于所述的悬浮剂，所述的表面活性剂在具体运用于蓝宝石表面中比研磨过程中的悬浮剂更容易清洗，不残留，以利于在后续清洗过程中，不会对蓝宝石的表面产生二次的污染。所述的亲水性可以用接触角、HLB值、还有正庚烷容纳度进行测试确定或对比。

所述螯合剂为丙二胺四乙酸(PDTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、三乙基四胺六乙酸(TTHA)、乙二胺四亚乙基膦酸(EDTEP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、二乙三胺五亚乙基膦酸(DTPEP)、二乙三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)、三乙四胺六亚乙基膦酸(TTHP)、丙二胺四亚乙基膦酸(PDTEP)以及丙二胺四亚甲基膦酸(PDTMP)，以及它们的铵盐、钾盐、钠盐和锂盐中的一种或多种。所述的螯合剂的质量比例占所述非牛顿流体的质量比例为0.5~5%，所述螯合剂有利于清除金属离子，形成螯合物能够溶于水中，起到软化水硬度的作用，以免与其他化合物的中离子形成不溶于水的物质，如碳酸钙等，影响质量。

非牛顿式流体中所包括的水的质量比例为40~70%。

所述的无机吸附性固体颗粒的莫氏硬度低于蓝宝石，更优选的，所述的莫氏硬度为不超过5，更优选的介于2~4，选择较低的莫氏硬度的无机吸附性固体颗粒可防止在清洗过程中对蓝宝石的表面造成损伤（蓝宝石的莫氏硬度为9）。

更优选的，所述固体颗粒的密度为0.3~04g/cm³，所述的密度为固体颗粒吸水后体积膨胀而形成的密度，此密度可以保证更高的比表面吸附面积，更有利于对蓝宝石表面悬浮剂进行吸附清洁。

本实施例同时提供清洗剂的使用方法如下：将上述非牛顿清洗剂如膏状物或乳状物使用于软质的清洗工具如棉布、化纤布、麻布、毛纺布、丝绸、及混纺织物等等制作形成的块状抹布或者棉布、化纤布、麻布、毛纺布、丝绸、及混纺织物等等制作的清洗刷上，并对研磨后蓝宝石基板来回搓洗或刷洗，可将基板表面各式残留物质以软性研磨方式去除，残留物质包括无机吸附性固体颗粒和悬浮剂。所述的清洁仅需要搓洗时间为单面5~8秒/片，常温；若蓝宝石配置加热装置使工作温度提高，则可有助于污染的去除，大幅提升产出。最后采用刷子刷洗或超声波或加热搭配传统的液体清洁剂对蓝宝石的表面清洁。

根据本发明的清洗剂可以应用于蓝宝石研磨工艺后的清洗步骤，清洗剂为非牛顿流体或固体清洗剂（固体清洗剂清洗时需搭配一定量的水形成非牛顿流体），其中固体颗粒的作用是提供吸附表面对蓝宝石表面残留的有机悬浮剂进行吸附，有效转移蓝宝石表面残留的有机悬浮剂的主要部分，同时搭配清洗步骤的来回搓洗，可以有效清洁表面残留的固体研磨剂，后续再经过传统的清洗方式可有效提高清洗良率。固体颗粒的莫氏硬度低于蓝宝石衬底，可以有效防止对蓝宝石表面的研磨以及抛光作用。

作为一种替代性的实施例，所述的清洗剂同样适用于其它的单晶或多晶的晶片经过研磨剂（包括悬浮剂和研磨颗粒）研磨后的清洗工艺，用于高效去除表面的悬浮剂和研磨颗粒，从而提高清洗以及高温退火的良率。

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

1.一种晶片用的清洗剂，其包括无机吸附性固体颗粒、表面活性剂、螯合剂；其中特征在于：所述的清洗剂为固体状态或介于固体状态和流动液体状态的非牛顿流体，所述的晶片为单晶或多晶的晶片。

2.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的固体颗粒为碱金属或碱土金属的盐或氧化物或氢氧化物至少之一。

3.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的固体颗粒为膨润土或滑石或矽酸盐粉或高岭土。

4.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的固体颗粒占非牛顿流体的重量比30~60%。

5.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的非牛顿流体还可以包括pH值调节剂，所述的pH值调节剂为无机碱性化合物或无机酸性化合物或小分子有机化合物。

6.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂中的一种或几种，表面活性剂的质量占非牛顿流体的比例为3~8%。

7.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的螯合剂包括胺基多羧酸或膦酸或缩合磷酸或它们至少之一的盐类，所述的螯合剂占非牛顿流体的重量比0.5~5%。

8.根据权利要求1所述一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述非牛顿流体包括水，水的质量比例为重量比40~70%。

9.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的固体颗粒的莫氏硬度低于晶片。

10.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的固体颗粒的莫氏硬度不超过5。

11.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述固体颗粒的密度为0.3~04g/cm³。

12.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的非牛顿流体的清洗剂的pH值为6~9。

13.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的固体清洗剂的无机吸附性固体颗粒、表面活性剂、螯合剂的三者质量比例为：(30~60):(3~8):(0.5~5)。

14.根据权利要求1所述的一种晶片用的清洗剂，其特征在于，所述的非牛顿流体为膏状物或乳状物，所述的晶片为蓝宝石。

15.利用权利要求1-14任一项所述的一种晶片用的清洗剂的清洗方法，其包括如下步骤：

1）.准备权利要求1-14任一项所述的清洗剂，清洗剂为固体状态或非牛顿流体；

2）.准备一布料形成的清洗工具和晶片被清洗面，将清洗剂附着于清洗工具或晶片上；其中固体状态的清洗剂与水混合形成非牛顿流体；

3）.采用清洗工具对晶片的被清洗面进行清洗。