CN115851363B - 一种抗静电半导体晶圆切割液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗静电半导体晶圆切割液及其制备方法，所述切割液总量为100质量份，所述切割液的组分及其质量份为：聚乙二醇35.0‑50.0份、抗静电剂2.0‑10.0份、第一表面活性剂3.0‑12.0份、有机酸螯合剂0.5‑2份、消泡剂0.5‑1.0份、超纯水余量。所述制备方法为按所述切割液的组分及其质量份准备原料；向分散搅拌机中加入所述超纯水，准确称取所述有机酸螯合剂，进行第一搅拌至所述所述有机酸螯合剂完全溶解；加入所述聚乙二醇、所述抗静电剂、所述消泡剂和所述第一表面活性剂，进行第二搅拌，得到所述切割液。所述切割液可中和切割碎屑中的负电荷，减少碎屑再沉降，提高晶圆表面洁净度，提高晶圆表面的静电逸散能力，减少静电聚集，且该切割液十分安全，不会对晶圆产生腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及光电子器件的表面精密加工领域，尤其涉及一种抗静电半导体晶圆切割液及其制备方法。
背景技术
在半导体芯片生产、加工过程中，其中的切割工艺是使用超薄的金刚石刀片将做好电路排线的整片半导体晶圆分割成单一的芯片。在切割作业过程中，会产生大量带负电荷的硅粉碎屑，这些碎屑颗粒很容易连带负电荷一起附着、残留在晶圆表面，造成静电荷聚集。再者，高速旋转的刀片与晶圆表面的剧烈摩擦也会产生大量的静电荷，这进一步加剧了晶圆表面静电荷聚集问题。
众所周知，静电对电子芯片的危害非常大。静电荷如果大量聚集在芯片上面时，通过静电放电过程，可能会产生数万伏的高电压作用于芯片表面，引起电子器件击穿，致使芯片表面的线路遭到严重损坏，进而影响到产品的质量以及后续的加工过程。所以，在晶圆切割过程中，必须有效地防止静电产生、聚集，减少静电对芯片线路的影响，以提高生产效果及产品良率。
故发明一种抗静电半导体晶圆切割液及其制备方法，解决上述问题，迫在眉睫。
发明内容
本发明目的在于提供一种抗静电半导体晶圆切割液及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题，可中和切割碎屑中的负电荷，减少碎屑再沉降，提高晶圆表面洁净度，提高晶圆表面的静电逸散能力，减少静电聚集，且该切割液十分安全，不会对晶圆产生腐蚀。
本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供一种抗静电半导体晶圆切割液，总量为100质量份，所述切割液的组分及其质量份为：聚乙二醇35.0-50.0份、抗静电剂2.0-10.0份、第一表面活性剂3.0-12.0份、有机酸螯合剂0.5-2份、消泡剂0.5-1.0份、超纯水余量。
在一些实施例中，所述聚乙二醇选择PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000中的一种或两种。
在一些实施例中，所述抗静电剂选择月桂酰胺丙基羟磺甜菜碱。
在一些实施例中，所述第一表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚。
在一些实施例中，所述有机酸螯合剂为柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、苹果酸中的一种或两种。
在一些实施例中，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
本发明第二方面提供：一种第一方面所述切割液的制备方法，包括：
S1：按所述切割液的组分及其质量份准备原料；
S2：向分散搅拌机中加入超纯水，准确称取所述有机酸螯合剂，进行第一搅拌至所述所述有机酸螯合剂完全溶解；
S3：加入所述聚乙二醇、所述抗静电剂、所述消泡剂和所述第一表面活性剂，进行第二搅拌，得到所述切割液。
在一些实施例中，所述第一搅拌的转速为500-800r/min，所述第一搅拌的时间为10min。
在一些实施例中，所述第二搅拌的转速为500-800r/min，所述第二搅拌的时间为20min。
有益效果
相比现有技术，本发明的某一个技术方案包括至少以下一个有益效果：
(1)具有优异的抗静电性能，可有效地中和静电荷、减少静电荷在晶圆表面的聚集，从而避免静电对晶圆芯片产生的不良影响。
(2)本发明产品具有优良的润滑、润湿性能，可降低刀头与晶圆之间的摩擦力，减少摩擦电荷的产生，并有效地清洗切割碎屑，提高产品的清洁度。
(3)该切割液十分安全，不会对晶圆产生腐蚀
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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是使用金相显微镜观测使用实施例1制得的切割液切割后的晶圆表面洁净度情况。
图2是使用金相显微镜观测使用对比例1制得的切割液切割后的晶圆表面洁净度情况。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
以下特定的具体实施例及附图用以对本发明的制备及应用进行详细阐述，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
一种抗静电半导体晶圆切割液，总量为100质量份，所述切割液的组分及其质量份为：聚乙二醇35.0-50.0份、抗静电剂2.0-10.0份、第一表面活性剂3.0-12.0份、有机酸螯合剂0.5-2份、消泡剂0.5-1.0份、超纯水余量。
在一些实施例中，所述聚乙二醇选择PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000中的一种或两种。所述抗静电剂选择月桂酰胺丙基羟磺甜菜碱。所述第一表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚。所述有机酸螯合剂为柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、苹果酸中的一种或两种。所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
一种抗静电半导体晶圆切割液的制备方法，包括：S1：按所述切割液的组分及其质量份准备原料；S2：向分散搅拌机中加入所述超纯水，准确称取所述有机酸螯合剂，进行第一搅拌至所述所述有机酸螯合剂完全溶解；S3：加入所述聚乙二醇、所述抗静电剂、所述消泡剂和所述第一表面活性剂，进行第二搅拌，得到所述切割液。
以下通过实施例说明本发明所提供制备方法的详细制作流程与条件。
实施例1
S1：按所述切割液的组分及其质量份准备原料，具体地，所述聚乙二醇40份，本实施例中所述聚乙二醇选择PEG400；所述抗静电剂2份，所述抗静电剂选择月桂酰胺丙基羟磺甜菜碱(LHSB)；所述第一表面活性剂6份，所述第一表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚，具体可以选择巴斯夫的异构醇utensolTO types，包括TO-8、TO-11、TO-10等，本实施例中选择异构十三醇聚氧乙烯醚TO-8；所述消泡剂1份，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，具体可以选择禾大的NatraSenseTMLF8；所述有机酸螯合剂0.5份，具体地本实施例中为柠檬酸；所述超纯水50.5份。
所述聚乙二醇具有很好的润滑性能，可在刀片与晶圆之间形成一层润滑保护膜，从而降低两者之间的摩擦力及晶圆表面的机械损伤。
所述抗静电剂选择月桂酰胺丙基羟磺甜菜碱(LHSB)为两性表面活性剂，其在酸性环境中表型出优异的抗静电性能，可电离形成正电荷基团，与负电荷的碎屑颗粒达到电中和；同时，其可在晶圆表面形成定向排列的吸附膜，增加晶圆表面湿度，提高静电逸散能力；且LHSB容易漂洗，不容易产生残留。需要说明的是，此处所述抗静电剂选用两性表面活性剂和所述第一表面活性剂复配使用，所述第一表面活性剂主要是起到润湿和清洁的作用，而所述抗静电剂选择的两性表面活性剂活性剂主要是有优异的抗静电性能。
所述第一表面活性剂选择巴斯夫的异构醇utensol TO types，选择TO-8，TO-10，TO-11，本实施例中选择异构十三醇聚氧乙烯醚TO-8。巴斯夫的TO系列为异构十三醇聚氧乙烯醚，具有优异的润湿性和分散性，表面活性好，清洗力强，可很好地清除晶圆表面的切割碎屑并使其均匀地分散于切割液中，便于后面的清洗工艺，提高生产效率。
所述有机酸螯合剂选择柠檬酸，既能提高一个稳定的弱酸性环境、使抗静电剂的性能得到充分发挥，又能与液体中的金属离子形成稳定的络合物，增加切割液的使用寿命。
所述消泡为择禾大的NatraSenseTMLF8。LF8为聚醚类消泡剂，能有效降低切割液在使用过程中所产生的泡沫，利于切割工作的进行。
S2：向分散搅拌机中加入所述超纯水50.5份，准确称取所述柠檬酸0.5份，所述柠檬酸为固态，进行第一搅拌，所述第一搅拌的转速为500-800r/min，所述第一搅拌的时间为10min，至所述所述固态柠檬酸完全溶解。
S3：加入所述PEG400为40份、所述月桂酰胺丙基羟磺甜菜碱(LHSB)2份、所述消泡剂1份和所述第一表面活性剂6份，进行第二搅拌，所述第二搅拌的转速为500-800r/min，所述第二搅拌的时间为20min，得到所述切割液。
实施例2
本实施例2制备步骤与材料的选用同实施例1，不用之处在于，所述抗静电剂为6份，所述超纯水为46.5份。
实施例3
本实施例3制备步骤与材料的选用同实施例1，不用之处在于，所述抗静电剂为10份，所述超纯水为42.5份。
实施例4
本实施例4制备步骤与材料的选用同实施例1，不用之处在于，所述抗静电剂为6份，所述第一表面活性剂为3份，所述超纯水为49.5份。
实施例5
本实施例5制备步骤与材料的选用同实施例1，不用之处在于，所述抗静电剂为6份，所述第一表面活性剂为7份，所述超纯水为45.5份。
实施例6
本实施例6制备步骤与材料的选用同实施例1，不用之处在于，所述抗静电剂为6份，所述第一表面活性剂为12份，所述超纯水为40.5份。
对比例1
按切割液的组分及其质量份准备原料，具体地，所述聚乙二醇PEG400为40份，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9为2份，仲辛醇聚氧乙烯醚JFC-2为4份，壬基酚聚氧乙烯醚NP-10为6份，柠檬酸为0.5份，聚醚类消泡剂1份，超纯水46.5份。
向分散搅拌机中加入所述超纯水46.5份，准确称取所述柠檬酸0.5份，所述柠檬酸为固态，进行第一搅拌，所述第一搅拌的转速为500-800r/min，所述第一搅拌的时间为10min，至所述所述固态柠檬酸完全溶解。
加入所述PEG400为40份、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9为2份、仲辛醇聚氧乙烯醚JFC-2为4份、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10为6份、所述消泡剂1份，进行第二搅拌，所述第二搅拌的转速为500-800r/min，所述第二搅拌的时间为20min，得到所述切割液。
对比例2
对比例2制备步骤与材料的选用同对比例1，不用之处在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9为2份替换成脂肪醇醚硫酸钠AES为4份，去除所述仲辛醇聚氧乙烯醚。
测试1
分别称取相同质量实施例1-6以及对比例1-2制得的切割液，分别命名试验组1、2、3、4、5、6、7、8。具体使用方法为：将配制好的切割液与去离子水按1：30的质量比混合均匀后，投入切割作业中。
待切割完毕后，使用尼康LV150正置金相显微镜观测各方案的晶圆表面的洁净度，以及使用ZC46A-1型高阻计测量对应的表面电阻率，其结果如下表1。
表1不同切割液切割晶圆后的洁净度及表面电阻率
| 试验组编号 | 洁净度 | 表面电阻率/Ω |
| 试验组1 | 洁净 | 4.1×107 |
| 试验组2 | 洁净 | 3.6×107 |
| 试验组3 | 洁净 | 3.2×107 |
| 试验组4 | 洁净 | 2.8×107 |
| 试验组5 | 洁净 | 3.0×107 |
| 试验组6 | 洁净 | 2.6×107 |
| 试验组7 | 有硅粉残留 | 1.3×1010 |
| 试验组8 | 有硅粉残留 | 8.6×1010 |
晶圆表面电阻率越低，表明其抗静电性能越好。表面电阻率越高，其表面静电荷越容易聚集，无法有效逸散，即抗静电性越差。由表1可看出，试验组1-6，即使用实施例1-6所得的切割液进行切割的表面电阻率均比使用对比例1-2所得的切割液进行切割的表面电阻率要低，其抗静电性更好。
测试2
请参考图1和图2，使用金相显微镜观测切割后的晶圆表面洁净度情况，由图1可以看出，使用实施例1制得的切割液切割后，晶圆表面无硅粉残留，洁净度高。由图2可以看出，使用比较例1制得的切割液切割后，晶圆表面有硅粉残留，如图中圈出部分。
经试验，该切割液成份十分安全，不会对晶圆产生腐蚀。
显然，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (4)
1.一种抗静电半导体晶圆切割液，其特征在于，总量为100质量份，所述切割液的组分及其质量份为：聚乙二醇35.0-50.0份、抗静电剂2.0-10.0份、第一表面活性剂3.0-12.0份、有机酸螯合剂0.5-2份、消泡剂0.5-1.0份、超纯水余量；所述聚乙二醇选择PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000中的一种或两种；所述抗静电剂选择月桂酰胺丙基羟磺甜菜碱；所述第一表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚；所述有机酸螯合剂为柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、苹果酸中的一种或两种；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
2.一种如权利要求1所述切割液的制备方法，其特征在于，包括：
S1：按所述切割液的组分及其质量份准备原料；
S2：向分散搅拌机中加入所述超纯水，准确称取所述有机酸螯合剂，进行第一搅拌至所述所述有机酸螯合剂完全溶解；
S3：加入所述聚乙二醇、所述抗静电剂、所述消泡剂和所述第一表面活性剂，进行第二搅拌，得到所述切割液。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述第一搅拌的转速为500-800r/min，所述第一搅拌的时间为10min。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述第二搅拌的转速为500-800r/min，所述第二搅拌的时间为20min。
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