CN117086003A - 一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体晶片镀膜技术领域，尤其涉及一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法，包括如下步骤：将待清洗的镀膜工装插入提篮中，使各半导体晶片镀膜工装间隔开；通过机械手装置将插有镀膜工装的提篮放入至第一酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行酸清洗；通过机械手装置将进行酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至快排冲洗槽中进行快排冲洗；快排冲洗包括高压喷淋冲洗；通过机械手装置将进行高压喷淋冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至超声清洗装置中进行超声清洗；通过机械手装置将进行超声清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至干燥槽中进行干燥。经本发明的清洗方法清洗后的镀膜工装具有较高的洁净度，合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及晶片清洗技术领域，尤其涉及一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法。
背景技术
镀膜工序是石英晶体元件制作的关键工序，镀膜的质量直接影响产品的性能指标，而镀膜工装的洁净度直接关系到镀膜的质量，若工装上残留颗粒物、有机物等杂质(例如：装有石英片的镀膜工装在溅射镀膜机内进行镀膜，镀膜工装表面同时形成牢固的膜层，若工装长期使用膜层经过摩擦形成小金属屑杂质)，在镀膜过程中会沾污到石英晶体上，严重影响产品质量。现有的晶体元件镀膜工装的清洗方法包括如下方法：方法一：将工装堆叠着放入金属托盘中，加入清洗液，并将托盘放在电热板上加热，膜层脱落后用水冲洗，然后用毛刷刷洗工装表面残留，最后进行超声波清洗，再进行烘干，该技术为人工作业。方法二：将工装放入提篮，使工装直接间隔开；将整提篮工装一次性放入化学清洗液中浸泡；浸泡后的镀膜工装一次性放入超声波清洗槽进行清洗；超声清洗后放入烘箱烤干。
方法一的缺点包括：a)工装堆叠着浸泡，部分工装表面无法完全接触清洗液，膜层去除效果不理想；b)清洗液一般为腐蚀性溶液，人工刷洗对人体有害，并且效率极低；c)人工作业，清洗效果难以保障。方法二的缺点包括：a)该技术无人工刷洗步骤，由于镀膜工装在完成镀膜操作后，其表面会涂覆一层银、铬等金属，在腐蚀液浸泡后其表面仍会残留一些氧化物、絮状物等；b)工装仅进行浸泡，清洗液与工装表面接触效果并不理想，清洗效果不佳；c)仅超声清洗对工装表面一些较大颗粒物和黏附物去除效果不佳；d)使用烘箱烘干的工装表面易残留水印，形状不规则的印记(多为黄色)。
发明内容
本发明提供一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法，以解决现有的晶体元件镀膜工装的清洗方法存在清洗效果不佳、效率低下、易残留水印等问题。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法，包括如下步骤：
步骤(1)：将待清洗的半导体晶片镀膜工装插入提篮中，使各半导体晶片镀膜工装间隔开；
步骤(2)：通过机械手装置将插有半导体晶片镀膜工装的提篮放入至第一酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行酸清洗；
步骤(3)：通过机械手装置将进行酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至快排冲洗槽中进行快排冲洗；所述快排冲洗包括高压喷淋冲洗；
步骤(4)：通过机械手装置将进行高压喷淋冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至超声清洗装置中进行超声清洗；
步骤(5)：通过机械手装置将进行超声清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至干燥槽中进行干燥。
上述方案中，本发明一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法采用全自动清洗方式，利用机械手装置完成工装的传递，仅需人工放入要清洗的工装，并点击开始按钮，期间无需人工作业，可大大降低人工成本。本发明的清洗方法将待清洗的半导体晶片镀膜工装插入提篮中，使各半导体晶片镀膜工装间隔开，能使得半导体晶片镀膜工装在后续的清洗过程中与清洗液充分接触，保证清洗效果。本发明的清洗方法通过机械手装置将插有半导体晶片镀膜工装的提篮放入至第一酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行酸清洗，在酸洗槽加装鼓泡功能，工装浸泡在清洗液中，酸洗槽内不断鼓泡使清洗液翻滚，清洗效果更佳。本发明的清洗方法通过机械手装置将进行酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至快排冲洗槽中进行快排冲洗，限定快排冲洗包括高压喷淋冲洗，这样工装在超声清洗前采用高压喷淋冲洗，高压喷淋冲洗可将工装表面残留的大颗粒物、黏附物冲洗干净，最后再进行超声清洗可将工装表面小的颗粒物清洗干净。本发明的清洗方法通过机械手装置将进行超声清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至干燥槽中进行干燥，这样超声清洗后的工装直接由机械手装置放入干燥槽中进行干燥，干燥介质可将工装表面水快速吹掉，烘干后的工装表面不会出现水印，洁净如新，可大大提高石英晶体镀膜合格率。
进一步地，步骤(2)中，鼓泡采用氮气鼓泡，鼓泡时的氮气压力为0.3MPa-0.8MPa，优选为0.5MPa。
上述方案中，通过对步骤(2)中鼓泡压力进行合理限定，有利于提升清洗效果。如果鼓泡时的氮气压力小于0.3MPa，清洗效果不佳，如果鼓泡时的氮气压力大于0.8MPa，可能会导致清洗液翻滚太剧烈而溢出酸洗槽。
进一步地，步骤(3)中，高压喷淋冲洗采用的冲洗液为高纯水；高压喷淋冲洗的频率为20-60Hz，优选为24Hz。
上述方案中，通过对步骤(3)中高压喷淋冲洗频率进行合理地限定，能够达到高效的冲洗效果，使工装表面残留杂质被冲洗干净。如果高压喷淋冲洗的频率小于20Hz，冲洗效果不佳，如果高压喷淋冲洗的频率大于60Hz，可能会对工装造成损坏。
进一步地，步骤(3)包括如下步骤：
通过机械手装置将进行第一次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第一快排冲洗槽中进行第一次快排冲洗；
通过机械手装置将第一次快排冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二快排冲洗槽中进行第二次快排冲洗；所述第二次快排冲洗包括高压喷淋冲洗。
上述方案中步骤(3)包括第一次快排冲洗和第二次快排冲洗，通过两次的快排冲洗，能达到更优的冲洗效果。
进一步地，步骤(3)包括如下步骤：
通过机械手装置将进行第一次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第一快排冲洗槽中进行第一次快排冲洗；
通过机械手装置将第一次快排冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行再次酸清洗；
通过机械手装置将再次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二快排冲洗槽中进行第二次快排冲洗。
上述方案中步骤(3)包括第一次快排冲洗、再次酸清洗和第二次快排冲洗，通过第一次快排冲洗后，如果发现工装表面还存在未溶解或脱落的镀层，可以再加入至酸洗槽内进行再次酸清洗，然后再进行第二次快排冲洗，这样能保证工装表面的镀层能充分溶解、脱落和清洗干净。
进一步地，所述第一次快排冲洗包括多次冲洗循环工艺，每次冲洗循环工艺依次包括：向所述第一快排冲洗槽中注入水，在鼓泡条件下常压喷淋冲洗30s，再在鼓泡条件下常压喷淋冲洗20s，然后在3s下将水快速排出；优选地，所述第一次快排冲洗包括四次冲洗循环工艺。
上述方案中，通过对第一次快排冲洗工艺进行合理的设计，能够提高第一次快排冲洗的效率。
进一步地，所述第二次快排冲洗包括多次冲洗循环工艺，每次冲洗循环工艺依次包括：在鼓泡条件下高压喷淋冲洗30s，再在鼓泡条件下高压喷淋冲洗30s，然后在3s下将水快速排出；优选地，所述第二次快排冲洗包括四次冲洗循环工艺。
上述方案中，通过对第二次快排冲洗工艺进行合理的设计，能够提高第二次快排冲洗的效率。
进一步地，步骤(2)中，酸洗槽内采用的清洗液为浓度为为50％的硝酸溶液；
和/或，酸清洗的时间为300s-400s，优选为360s；
和/或，酸清洗的温度为40℃-60℃，优选为50℃。
上述方案中，通过对酸清洗所采用的清洗液种类和浓度、清洗的时间、清洗的温度进行合理的选择和设计，能有效提高酸清洗效率，使得工装表面的镀膜充分溶解、脱落。
进一步地，步骤(4)中，超声清洗的时间为150s-200s，功率为30KHz-50KHz；优选地，步骤(4)中，超声清洗的时间为180s，功率为40KHz。
上述方案中，通过对超声清洗的时间和频率进行合理有效的限定，能够提高超声清洗效率，将工装表面的小颗粒物清洗更加干净。
进一步地，步骤(5)中，干燥的介质为氮气；
和/或，干燥的时间为250s-350s，温度为50℃-70℃；优选地，干燥的时间为300s，温度为60℃；
和/或，步骤(5)还包括：将经干燥槽干燥后的半导体晶片镀膜工装在200-300℃下烘干3-8min，优选在250℃下烘干5min。
上述方案中，通过对干燥介质、干燥时间和干燥温度进行有效合理的限定，能够更有效地吹掉工装表面的水分，使得烘干后的工装表面不会出现水印。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法通过自动化清洗设备进行清洗可大大降低人工成本，提高工装清洗效率，同时解决人长期接触腐蚀性溶液对人体的伤害问题，通过增加清洗液鼓泡功能，能够保证每个工装与清洗液充分接触，使其表面镀层充分溶解、脱落，并且该工艺在超声波清洗前增加高压喷淋冲洗，可使工装表面残留杂质被冲洗干净，这样清洗后的镀膜工装具有较高的洁净度，大大提高石英晶体镀膜合格率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法所采用的设备流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
实施例1
本实施例提供一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法，其采用的设备流程图如图1所示，需要说明的是，采用的设备包括控制器、电控系统、排风系统、第一酸洗槽、第一快排冲洗槽、第二酸洗槽、第二快排冲洗槽、超声清洗装置、干燥槽和机械手装置，控制器与电控系统、排风系统、第一酸洗槽、第一快排冲洗槽、第二酸洗槽、第二快排冲洗槽、超声清洗装置、干燥槽和机械手装置电连接。其中，第一酸洗槽和第二酸洗槽均采用PVDF材料，温控范围为RT-80±2℃。第一快排冲洗槽采用NPP材料，处理方法包括喷淋、溢流、鼓泡、快排，温控是室温，配备电阻率检测装置，采用重力快排。第二快排冲洗槽采用NPP材料，处理方法包括喷淋、溢流、鼓泡、快排，温控是室温，配备电阻率检测装置，采用重力快排，配置一磁力泵为喷淋管路加压，可实现工装的高压喷淋冲洗，快排时间≤5s。超声清洗装置采用NPP材料，温控为室温，重力排放。干燥槽采用NPP材料，干燥介质为氮气，温控范围为RT-60±2℃，加热方式为氮气在线，加热器加热。
清洗方法包括如下步骤：
步骤(1)：将待清洗的半导体晶片镀膜工装插入提篮中，使各半导体晶片镀膜工装间隔开。
步骤(2)：通过机械手装置将插有半导体晶片镀膜工装的提篮放入至第一酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行酸清洗；鼓泡采用氮气鼓泡，鼓泡时的氮气压力为0.5MPa。酸洗槽内采用的清洗液为浓度为50％的硝酸溶液；酸清洗的时间为360s，酸清洗的温度为50℃。
步骤(3)：通过机械手装置将进行第一次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第一快排冲洗槽中进行第一次快排冲洗；第一次快排冲洗包括四次冲洗循环工艺，每次冲洗循环工艺依次包括：向第一快排冲洗槽中注入水，在鼓泡条件下常压喷淋冲洗30s，再在鼓泡条件下常压喷淋冲洗20s，然后在3s下将水快速排出。
通过机械手装置将第一次快排冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行再次酸清洗。鼓泡采用氮气鼓泡，鼓泡时的氮气压力为0.5MPa。酸洗槽内采用的清洗液为浓度为50％的硝酸溶液；酸清洗的时间为360s，酸清洗的温度为50℃。
通过机械手装置将再次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二快排冲洗槽中进行第二次快排冲洗。第二次快排冲洗包括四次冲洗循环工艺，每次冲洗循环工艺依次包括：在鼓泡条件下高压喷淋冲洗30s，再在鼓泡条件下高压喷淋冲洗30s，然后在3s下将水快速排出；高压喷淋冲洗采用的冲洗液为高纯水；高压喷淋冲洗的水泵频率为24Hz。测试经高压喷淋冲洗后第二快排冲洗槽流下来的水的电阻率为10MΩ，说明水中的金属离子等杂质极少。
步骤(4)：通过机械手装置将进行高压喷淋冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至超声清洗装置中进行超声清洗；超声清洗的时间为180s，功率为40KHz。
步骤(5)：通过机械手装置将进行超声清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至干燥槽中进行干燥。干燥的介质为氮气，干燥的时间为300s，温度为60℃。表面水分初步烘干后再放入250℃烘箱进行烘干5分钟。
整个清洗的过程自动化程度高，能大大降低人工成本，且清洗后的半导体晶片镀膜工装表面无水印。将清洗后的半导体晶片镀膜工装采用30倍显微镜进行镜检，得到的半导体晶片镀膜工装的合格率为99％以上，清洗效果显著。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，步骤(2)不在鼓泡条件下进行，直接浸泡。
将清洗后的半导体晶片镀膜工装采用30倍显微镜进行镜检，得到的半导体晶片镀膜工装的合格率为80％以下。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，步骤(3)中，第二次快排冲洗包括四次冲洗循环工艺，每次冲洗循环工艺依次包括：在鼓泡条件下常压喷淋冲洗30s，再在鼓泡条件下常压喷淋冲洗30s，然后在3s下将水快速排出。
将清洗后的半导体晶片镀膜工装采用30倍显微镜进行镜检，得到的半导体晶片镀膜工装的合格率为85％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种半导体晶片镀膜工装的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：将待清洗的半导体晶片镀膜工装插入提篮中，使各半导体晶片镀膜工装间隔开；
步骤(2)：通过机械手装置将插有半导体晶片镀膜工装的提篮放入至第一酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行酸清洗；
步骤(3)：通过机械手装置将进行酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至快排冲洗槽中进行快排冲洗；所述快排冲洗包括高压喷淋冲洗；
步骤(4)：通过机械手装置将进行高压喷淋冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至超声清洗装置中进行超声清洗；
步骤(5)：通过机械手装置将进行超声清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至干燥槽中进行干燥。
2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，步骤(2)中，鼓泡采用氮气鼓泡，鼓泡时的氮气压力为0.3MPa-0.8MPa，优选为0.5MPa。
3.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，步骤(3)中，高压喷淋冲洗采用的冲洗液为高纯水；高压喷淋冲洗的频率为20-60Hz，优选为24Hz。
4.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，步骤(3)包括如下步骤：
通过机械手装置将进行第一次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第一快排冲洗槽中进行第一次快排冲洗；
通过机械手装置将第一次快排冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二快排冲洗槽中进行第二次快排冲洗；所述第二次快排冲洗包括高压喷淋冲洗。
5.根据权利要求4所述的清洗方法，其特征在于，步骤(3)包括如下步骤：
通过机械手装置将进行第一次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第一快排冲洗槽中进行第一次快排冲洗；
通过机械手装置将第一次快排冲洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二酸洗槽中，在鼓泡条件下对半导体晶片镀膜工装进行再次酸清洗；
通过机械手装置将再次酸清洗后的半导体晶片镀膜工装放入至第二快排冲洗槽中进行第二次快排冲洗。
6.根据权利要求4或5所述的清洗方法，其特征在于，所述第一次快排冲洗包括多次冲洗循环工艺，每次冲洗循环工艺依次包括：向所述第一快排冲洗槽中注入水，在鼓泡条件下常压喷淋冲洗30s，再在鼓泡条件下常压喷淋冲洗20s，然后在3s下将水快速排出；优选地，所述第一次快排冲洗包括四次冲洗循环工艺。
7.根据权利要求4或5所述的清洗方法，其特征在于，所述第二次快排冲洗包括多次冲洗循环工艺，每次冲洗循环工艺依次包括：在鼓泡条件下高压喷淋冲洗30s，再在鼓泡条件下高压喷淋冲洗30s，然后在3s下将水快速排出；优选地，所述第二次快排冲洗包括四次冲洗循环工艺。
8.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，步骤(2)中，酸洗槽内采用的清洗液为浓度为50％的硝酸溶液；
和/或，酸清洗的时间为300s-400s，优选为360s；
和/或，酸清洗的温度为40℃-60℃，优选为50℃。
9.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，步骤(4)中，超声清洗的时间为150s-200s，功率为30KHz-50KHz；优选地，步骤(4)中，超声清洗的时间为180s，功率为40KHz。
10.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，步骤(5)中，干燥的介质为氮气；
和/或，干燥的时间为250s-350s，温度为50℃-70℃；优选地，干燥的时间为300s，温度为60℃；
和/或，步骤(5)还包括：将经干燥槽干燥后的半导体晶片镀膜工装在200-300℃下烘干3-8min，优选在250℃下烘干5min。
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