CN110586568A - 一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，该方法具体为：(1)纯水超声清洗去除附着于晶片表面的大粒径碳化硼微粉；(2)清洗液低频超声清洗，去除粘附于晶片表面的大粒径碳化硼微粉；(3)在清洗液中进行物理磨削，去除晶片表面的中粒径碳化硼微粉；(4)清洗液高频超声清洗，去除嵌于晶片表面的小粒径碳化硼微粉；(5)酸化腐蚀对表面进行粗化作用去除晶片表面的微小碳化硼微粉。本发明的清洗方法，针对不同粒径层次的碳化硼微粉设计不同的清洗工艺和流程，达到完全去除晶片表面碳化硼微粉的目的，具有工艺流程短，一次良率高的优点；克服传统工艺下，清洗良率低，品质差的异常问题。

Description

一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法
技术领域
本发明属于晶体加工领域，具体涉及一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法。
背景技术
在传统的蓝宝石衬底研磨工艺中，由于碳化硼高硬度的特性，一般采用碳化硼作为研磨磨料；但是由于碳化硼的高温稳定性以及化学稳定性好的特性，传统的清洗工艺无法将晶片表面的碳化硼微粉清洗干净，在蓝宝石衬底经过高温有氧热处理后，碳化硼分解为三氧化碳和三氧化二硼，原晶片表面碳化硼覆盖区域则会形成白色斑点，与正常区域形成色差，从而影响产品品质，导致加工良率较低。因此对于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法是蓝宝石加工过程中的技术难题之一。
发明内容
针对现有蓝宝石衬底碳化硼研磨后的清洗工艺的缺陷，本发明提供一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，针对不同粒径层次的碳化硼微粉设计不同的清洗工艺和流程，达到完全去除晶片表面碳化硼微粉的目的，具有一次良率高，操作简便等特点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，包括以下步骤：
步骤1)将待处理的蓝宝石衬底晶片插入晶片盒中，浸泡在纯水中；
步骤2)纯水超声：将晶片放入60℃纯水中配合28KHz超声清洗5～10min，取出；
步骤3)低频超声：配制浓度为1～3％的清洗剂溶液，加热至65～70℃，采用28KHz超声清洗，取出；
步骤4)物理去除：将晶片放入贴有黑色阻尼布的双抛机内，将步骤3)配制的清洗剂溶液作为循环液，双面磨削5～15min，取出；
步骤5)高频超声：采用浓度为1～3％的清洗剂溶液，加热至65～70℃，配合40KHz超声对晶片进行清洗，取出；
步骤6)酸化腐蚀：采用磷硫混合酸，加热至140～150℃，将晶片浸泡5～10min后，喷淋，甩干，取出；
步骤7)晶片热处理：将晶片进行高温热处理，即可。
优选地，所述清洗剂为非离子和阴离子复配的表面活性剂。
优选地，所述表面活性剂为质量比1:1的脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠。
优选地，所述超声的强度为0.2～0.4V。
优选地，步骤6)所述磷硫混合酸的混合摩尔比为1:1或1:2。
本发明的有益效果如下：
研磨后残留于晶片表面的碳化硼微粉颗粒的粒径大小在0.1～70μm，本发明突破传统工艺中单一的化学分解作用，通过活性剂改变晶片表面接触角，降低碳化硼与晶片表面的粘附性，最后通过对晶片表面的微腐蚀作用，使碳化硼颗粒与晶片完全脱离。针对不同粒径层次的碳化硼微粉设计不同的清洗工艺和流程，达到完全去除晶片表面碳化硼微粉的目的。具体为：
(1)28KHz低频率超声清洗去除40～70μm粒径的碳化硼微粉。
(2)阻尼布磨削去除10～40μm粒径的碳化硼微粉。
(3)40KHz高频率超声清洗去除0.3～10μm粒径的碳化硼微粉。
(4)针对0.3μm粒径以下的碳化硼残留，采用磷硫混合酸，硫酸的酸化作用氧化晶片表面的清洗液和有机物残留，消除晶片表面的氧化保护膜；通过磷酸对晶片的微腐蚀作用，使0.3μm粒径以下的碳化硼颗粒与晶片剥离。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，具体步骤如下：
(1)将经碳化硼研磨后的4寸晶片(400片)插入片盒，浸泡在18M纯水中，待清洗。
(2)纯水超声去除附着于晶片表面的碳化硼颗粒：将晶片盒放入60℃纯水不锈钢槽内，超声清洗10min后取出(超声频率为28KHz，超声强度为0.3V)。
(3)低频超声去除大颗粒碳化硼颗粒(粒径40～70μm)：不锈钢槽内配制浓度为1％的清洗剂溶液，加热至65℃，将晶片置于溶液中，超声(超声频率为28KHz，超声强度为0.3V)清洗10min，取出。
清洗剂溶液主要成分为非离子和阴离子复配的活性剂和分散剂，具体为1:1配比的脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠以及微量的有机分散剂，下同。
通过活性剂渗透至晶片表面，包裹碳化硼颗粒，改变晶片表面接触角，降低碳化硼颗粒与晶片表面的粘附力，将碳化硼颗粒与晶片表面分离，采用28KHz超声清洗，通过超声的空化作用，将晶片表面较大颗粒的碳化硼微粉与晶片分离，达到清洗的目的。
(4)物理方式去除碳化硼颗粒(粒径10～40μm)：采用贴有黑色阻尼布的双面抛光机，将晶片卡入游星轮中，放入双抛机内，采用1％浓度的清洗剂溶液作为循环液，压力设定30g/cm2，转速设定30rpm，磨削5min后取出晶片，用纯水冲净。
通过活性剂对晶片表面碳化硼的包裹，将碳化硼颗粒与晶片分离；再通过阻尼布与晶片的物理磨削作用，将包裹碳化硼颗粒的活性剂与晶片表面剥离，达到去除碳化硼的目的。采用阻尼布主要由于阻尼布是一种表面有丝绒状的材料，质地细腻柔软，不易对晶片产生划伤。
(5)高频超声去除小颗粒碳化硼颗粒(粒径0.3～10μm)：不锈钢槽内配制浓度为1％的清洗剂溶液，加热至65℃，将晶片置于溶液中，超声(超声频率为40KHz，超声强度为0.2V)清洗10min，取出并用纯水冲净。去除晶片表面较小粒径的碳化硼微粉。
(6)酸化腐蚀去除表面微小粒径碳化硼(粒径＜0.3μm)：配置1:1磷硫混合酸(85％分析纯磷酸与98％分析纯硫酸)，加热至140℃，置于酸洗盒中，再将晶片倒入酸洗盒内，浸泡5min，取出用纯水冲净，刷干。
硫酸的强氧化性和脱水性可去除晶片表面清洗液和有机物残留，消除晶片表面的保护氧化膜，后通过磷酸对晶片表面的微腐蚀作用，将附着于晶片表面的微小颗粒的碳化硼剥离。
(7)晶片热处理：通过以上步骤可去除晶片表面的碳化硼颗粒，将晶片进行高温热处理，即可。
(8)外观检查及良率：
①退火前外观检查：晶片表面呈白色，无黑色油亮和白色斑点。
②退火后外观检查：晶片表面呈白色，无黑色油亮和白色斑点。
③良率：投入400片，合格400片，合格率100％。

Claims (5)

1.一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将待处理的蓝宝石衬底晶片插入晶片盒中，浸泡在纯水中；
步骤2)纯水超声：将晶片放入60℃纯水中配合28KHz超声清洗5～10min，取出；
步骤3)低频超声：配制浓度为1～3％的清洗剂溶液，加热至65～70℃，采用28KHz超声清洗，取出；
步骤4)物理去除：将晶片放入贴有黑色阻尼布的双抛机内，将步骤3)配制的清洗剂溶液作为循环液，双面磨削5～15min，取出；
步骤5)高频超声：采用浓度为1～3％的清洗剂溶液，加热至65～70℃，配合40KHz超声对晶片进行清洗，取出；
步骤6)酸化腐蚀：采用磷硫混合酸，加热至140～150℃，将晶片浸泡5～10min后，喷淋，甩干，取出；
步骤7)晶片热处理：将晶片进行高温热处理，即可。
2.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，其特征在于，所述清洗剂为非离子和阴离子复配的表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，其特征在于，所述表面活性剂为质量比1:1的脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，其特征在于，所述超声的强度为0.2～0.4V。
5.根据权利要求1所述的一种用于蓝宝石衬底片碳化硼研磨后的清洗方法，其特征在于，步骤6)所述磷硫混合酸的混合摩尔比为1:1或1:2。
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