CN113571405A - 一种切割后晶片的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切割后晶片的清洗方法，涉及半导体材料技术领域。本发明的一种切割后晶片的清洗方法，所述清洗方法包括酸洗脱胶步骤，所述酸洗脱胶步骤是将预清洗完成的晶片浸泡于酸性混合液中，加热后，以超声波辅助，去除晶片表面的胶粘剂和石墨，所述酸性混合液为冰醋酸和水的混合溶液，所述冰醋酸和水的体积比为1:(8‑10)。本发明公开了一种切割后晶片的清洗方法，能够有效的去除晶片表面的胶粘剂和石墨，避免了人工操作带来的对晶片的损伤和二次污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料技术领域，尤其涉及一种切割后晶片的清洗方法。
背景技术
在砷化镓晶片生产过程中，晶体利用线切割技术切割成片，在晶体进行角度加工后，使用环氧树脂胶粘剂与固化剂将晶体粘接在石墨条上再与精度铁板粘接在一起，待粘接凝固后，装入多线切割机内进行切割。多线切割技术通常采用砂浆切割法，即将砂浆喷淋于切割钢线表面形成砂浆薄膜，钢线带动砂浆对晶体进行磨削切割致使晶体成片。
在切割结束后，晶片上附着大量切割砂浆，在切割完成后需要去除晶片上的砂浆和杂质保持晶片表面洁净，同时需要去除粘接在晶体上的胶粘剂和石墨。在目前的清洗工艺中，大多针对的是对晶片表面的砂浆和杂质的去除，而对晶片表面粘接的石墨和胶粘剂的去除关注较少，在现有技术中，对石墨和胶粘剂的去除大多是采用热水浸泡然后通过人工操作的方式进行处理，但是由于胶粘剂固化能力较强，其粘接固化后强度较高，采用热水浸泡加人工去除的方式，容易使晶片产生裂纹和破损，对晶片表面产生二次污染，不利于提高晶片质量的稳定性，因此，亟需提供一种能够有效去除晶片上胶粘剂和石墨的清洗方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于公开一种切割后晶片的清洗方法，能够有效的去除晶片表面的胶粘剂和石墨，避免了人工操作带来的对晶片的损伤和二次污染的问题。
具体的，本发明的一种切割后晶片的清洗方法，所述清洗方法包括酸洗脱胶步骤，所述酸洗脱胶步骤是将预清洗完成的晶片浸泡于酸性混合液中，加热后，以超声波辅助，去除晶片表面的胶粘剂和石墨。
进一步，所述酸性混合液为冰醋酸和水的混合溶液，所述冰醋酸和水的体积比为1:(8-10)。
经过发明人的探索，得到冰醋酸和水最佳的体积比，且通过大量不同比例的试验验证得出，冰醋酸与水的比例偏高或偏低都会降低脱胶能力，且冰醋酸比例增大时将增大生产成本。
进一步，所述加热温度为60-70℃，超声频率为20-30kHz。
进一步，所述预清洗包括煤油清洗和活化清洗，所述煤油清洗包括两次煤油清洗步骤。
进一步，所述清洗方法具体为：
煤油清洗：将待洗晶片浸没于煤油中，上下晃动晶片，清洗完成后捞出浸没于另一干净的煤油中，上下晃动晶片，至晶片表面的砂浆被清洗干净；
活化清洗：分别称取茶皂素、脂肪醇聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、碳酸氢钠加水配制得到活化溶液，将经过煤油清洗的晶片浸没于活化溶液中，同时超声振动清洗；
酸洗脱胶：将活化清洗完成的晶片浸没于酸性混合液中，加热后，以超声波辅助，去除晶片表面的胶粘剂和石墨；
醇洗：将脱胶完成的晶片用去离子水冲洗干净后，浸没到乙醇中，上下晃动晶片；
烘干：将醇洗完的晶片通过热氮气进行加热烘干即可。
进一步，所述活化溶液包括以下质量百分比的原料：5％-15％茶皂素、20％-30％脂肪醇聚氧乙烯醚、30％-40％仲烷基磺酸钠、20％-30％碳酸氢钠。
进一步，所述活化清洗步骤中，超声频率为20-30KHz，清洗时间为15-20min。
进一步，所述烘干步骤中，热氮气的温度为80-90℃，烘干时间为5-10min。
本发明的有益效果：
1.本发明公开了一种切割后晶片的清洗方法，根据晶片所使用的胶粘剂的特性，使用酸性混合溶液对胶粘剂进行酸化腐蚀，在加热和超声的条件下，利用加热能够在一定程度上对胶粘剂进行软化，结合超声的振动和空化效应，三者结合使用，在不使用外力的情况下，将粘附在晶片上的胶粘剂和石墨进行去除，从而避免对晶片造成损伤和二次污染。
2.本发明以冰醋酸配制得到酸性溶液，一方面，冰醋酸作为一元弱酸在水溶液中仅为部分电离，在电离生成的氢离子对胶粘剂进行腐蚀损耗后冰醋酸能继续电离补充维持氢离子浓度，增加酸性溶液的可重复利用率；另一方面，冰醋酸作为弱酸不仅不会对晶片表面造成腐蚀损伤，同时能够有效去除晶片表面残留的具有弱碱性的活化溶液，而且在长期使用的情况下对人体产生的危害较小，有利于降低职业病的发生几率。
3.砂浆在使用的过程中是使用切割油进行配制，因此具有疏水的特性，本发明以煤油利用相似相溶的原理对砂浆进行清洗，再利用活化溶液对晶片表面残留的煤油进行活化，然后再通过超声振动起到对煤油充分去除的效果，为后续的酸化脱胶步骤做好准备。
附图说明
图1为实施例一清洗完成的晶片的图片；
图2为对比例一清洗完成的晶片的图片(对比例二与其类似，故没有附图)；
图3为对比例三清洗完成的晶片的图片；
图4为对比例四清洗完成的晶片的图片。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种切割后晶片的清洗方法，包括在对晶片的清洗过程中，利用酸性混合液对晶片表面的胶粘剂和石墨进行腐蚀，然后结合加热和超声波达到去除胶粘剂和石墨的效果，避免了人工操作带来的对晶片的损伤和二次污染的问题，具体如下：
实施例一
煤油清洗：将切割完待洗晶片放于卡塞内，放入煤油槽底部的托盘上，将晶片和卡塞均浸没于煤油中，不断升降托盘使得卡塞往复于煤油液面上下，并不断缓慢的摇动托盘，以此上下晃动晶片，持续3-5min，本实施例为4min，以除去晶片表面残留的大部分砂浆，清洗完成后捞出置于于另一煤油槽内，放入煤油槽底部的托盘上，将晶片和卡塞均浸没于干净的煤油中，重复上下晃动晶片的操作，持续1-2min，本实施例为2min，至晶片表面的砂浆被清洗干净，捞出。
活化清洗：分别称取茶皂素、脂肪醇聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、碳酸氢钠加水配制得到含有15％茶皂素、25％脂肪醇聚氧乙烯醚、30％仲烷基磺酸钠、25％碳酸氢钠的活化溶液，将经过煤油清洗的晶片浸没于活化溶液中，同时超声振动，于超声波频率为30KHz的条件下清洗18min，通过活化溶液活化晶片表面因煤油清洗所残留的煤油，搭配超声震动使其煤油分子脱落于晶片表面进入活化溶液中。
酸洗脱胶：按照1:10的体积比分别量取冰醋酸和水搅拌混合均匀得到酸性混合液，将活化清洗完成的晶片浸没于酸性混合液中，加热至70℃，同时以频率为30kHz的超声波辅助，浸泡处理35min，去除晶片表面的胶粘剂和石墨，酸性溶液不仅能去除晶片表面的残留弱碱性活性剂，同时在加热和超声的共同作用下，能有效使晶片上的胶粘剂和石墨脱落。
醇洗：将脱胶完成的晶片放入纯水槽底部的托盘上，打开去离子水水阀，用去离子水将晶片表面残留的酸性混合液冲洗干净后，放入乙醇清洗槽的底部托盘上，将晶片浸没到乙醇中，并不断升降托盘使卡塞往复于乙醇液面上下并不断缓慢地摇动托盘，从而上下晃动晶片，持续20-30s，本实施例选择25s。
烘干：将醇洗完的晶片放入烘干槽内，合上槽盖，通过温度为90℃的热氮气，进行加热烘干5min，至晶片表面的乙醇挥发完毕即可。
实施例二
煤油清洗：将切割完待洗晶片放于卡塞内，放入煤油槽底部的托盘上，将晶片和卡塞均浸没于煤油中，不断升降托盘使得卡塞往复于煤油液面上下，并不断缓慢的摇动托盘，以此上下晃动晶片，持续3min，以除去晶片表面残留的大部分砂浆，清洗完成后捞出置于于另一煤油槽内，放入煤油槽底部的托盘上，将晶片和卡塞均浸没于干净的煤油中，重复上下晃动晶片的操作，持续1min，至晶片表面的砂浆被清洗干净，捞出。
活化清洗：分别称取茶皂素、脂肪醇聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、碳酸氢钠加水配制得到含有10％茶皂素、20％脂肪醇聚氧乙烯醚、40％仲烷基磺酸钠、20％碳酸氢钠的活化溶液，将经过煤油清洗的晶片浸没于活化溶液中，同时超声振动，于超声波频率为25KHz的条件下清洗15min，通过活化溶液活化晶片表面因煤油清洗所残留的煤油，搭配超声震动使其煤油分子脱落于晶片表面进入活化溶液中。
酸洗脱胶：按照1:8的体积比分别量取冰醋酸和水搅拌混合均匀得到酸性混合液，将活化清洗完成的晶片浸没于酸性混合液中，加热至65℃，同时以频率为25kHz的超声波辅助，浸泡处理40min，去除晶片表面的胶粘剂和石墨，酸性溶液不仅能去除晶片表面的残留弱碱性活性剂，同时在加热和超声的共同作用下，能有效使晶片上的胶粘剂和石墨脱落。
醇洗：将脱胶完成的晶片放入纯水槽底部的托盘上，打开去离子水水阀，用去离子水将晶片表面残留的酸性混合液冲洗干净后，放入乙醇清洗槽的底部托盘上，将晶片浸没到乙醇中，并不断升降托盘使卡塞往复于乙醇液面上下并不断缓慢地摇动托盘，从而上下晃动晶片，持续20s。
烘干：将醇洗完的晶片放入烘干槽内，合上槽盖，通过温度为85℃的热氮气，进行加热烘干8min，至晶片表面的乙醇挥发完毕即可。
实施例三
煤油清洗：将切割完待洗晶片放于卡塞内，放入煤油槽底部的托盘上，将晶片和卡塞均浸没于煤油中，不断升降托盘使得卡塞往复于煤油液面上下，并不断缓慢的摇动托盘，以此上下晃动晶片，持续5min，以除去晶片表面残留的大部分砂浆，清洗完成后捞出置于于另一煤油槽内，放入煤油槽底部的托盘上，将晶片和卡塞均浸没于干净的煤油中，重复上下晃动晶片的操作，持续2min，至晶片表面的砂浆被清洗干净，捞出。
活化清洗：分别称取茶皂素、脂肪醇聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、碳酸氢钠加水配制得到含有5％茶皂素、30％脂肪醇聚氧乙烯醚、35％仲烷基磺酸钠、30％碳酸氢钠的活化溶液，将经过煤油清洗的晶片浸没于活化溶液中，同时超声振动，于超声波频率为20KHz的条件下清洗20min，通过活化溶液活化晶片表面因煤油清洗所残留的煤油，搭配超声震动使其煤油分子脱落于晶片表面进入活化溶液中。
酸洗脱胶：按照1:9的体积比分别量取冰醋酸和水搅拌混合均匀得到酸性混合液，将活化清洗完成的晶片浸没于酸性混合液中，加热至70℃，同时以频率为20kHz的超声波辅助，浸泡处理30min，去除晶片表面的胶粘剂和石墨，酸性溶液不仅能去除晶片表面的残留弱碱性活性剂，同时在加热和超声的共同作用下，能有效使晶片上的胶粘剂和石墨脱落。
醇洗：将脱胶完成的晶片放入纯水槽底部的托盘上，打开去离子水水阀，用去离子水将晶片表面残留的酸性混合液冲洗干净后，放入乙醇清洗槽的底部托盘上，将晶片浸没到乙醇中，并不断升降托盘使卡塞往复于乙醇液面上下并不断缓慢地摇动托盘，从而上下晃动晶片，持续30s。
烘干：将醇洗完的晶片放入烘干槽内，合上槽盖，通过温度为80℃的热氮气，进行加热烘干10min，至晶片表面的乙醇挥发完毕即可。
对比例一
本对比例和实施例一相比，其不同之处在于在酸洗脱胶步骤中不进行加热处理。
对比例二
本对比例和实施例一相比，其不同之处在于在酸洗脱胶步骤中不进行超声波辅助。
对比例三
本对比例和实施例一相比，其不同之处在于本对比例所使用的酸性混合溶液中，冰醋酸和水的体积比为1:12。
对比例四
本对比例和实施例一相比，其不同之处在于本对比例所使用的酸性混合溶液中，冰醋酸和水的体积比为1:7。
通过对清洗完成的晶片进行检查，可以发现，采用本发明的方法清洗完成的晶片，晶片表面干净、无损伤，如图1，可以看出晶片表面的石墨和胶粘剂都已经脱落，在未进行人工处理的情况下，它们均与晶片分离(正常情况洗完后它们应该脱落然后掉入槽内，图片是为了证明它们的脱落情况，故意将其留存在晶片上方的)；而对比例一、对比例二清洗完成的晶片表面均残留有部分的胶粘剂和石墨，如图2，能看出石墨和胶粘剂仍然与晶片连在一起未分离，证明本发明中的酸洗脱胶步骤中，酸性混合液、加热和超声波辅助三者是相辅相成的，缺一不可，而通过实施例一和对比例三、对比例四的对比可以看出，图3、图4中均有部分石墨和胶粘剂仍然留在晶片表面，证明酸性混合溶液中冰醋酸和水的体积比对石墨和胶粘剂的脱落是有影响的，而在本发明的配比下，清洗效果较好。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (8)
1.一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括酸洗脱胶步骤，所述酸洗脱胶步骤是将预清洗完成的晶片浸泡于酸性混合液中，加热后，以超声波辅助，去除晶片表面的胶粘剂和石墨。
2.根据权利要求1所述的一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述酸性混合液为冰醋酸和水的混合溶液，所述冰醋酸和水的体积比为1:(8-10)。
3.根据权利要求2所述的一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述加热温度为60-70℃，超声频率为20-30kHz。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述预清洗包括煤油清洗和活化清洗，所述煤油清洗包括两次煤油清洗步骤。
5.根据权利要求4所述的一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法具体为：
煤油清洗：将待洗晶片浸没于煤油中，上下晃动晶片，清洗完成后捞出浸没于另一干净的煤油中，上下晃动晶片，至晶片表面的砂浆被清洗干净；
活化清洗：分别称取茶皂素、脂肪醇聚氧乙烯醚、仲烷基磺酸钠、碳酸氢钠加水配制得到活化溶液，将经过煤油清洗的晶片浸没于活化溶液中，同时超声振动清洗；
酸洗脱胶：将活化清洗完成的晶片浸没于酸性混合液中，加热后，以超声波辅助，去除晶片表面的胶粘剂和石墨；
醇洗：将脱胶完成的晶片用去离子水冲洗干净后，浸没到乙醇中，上下晃动晶片；
烘干：将醇洗完的晶片通过热氮气进行加热烘干即可。
6.根据权利要求5所述的一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述活化溶液包括以下质量百分比的原料：5％-15％茶皂素、20％-30％脂肪醇聚氧乙烯醚、30％-40％仲烷基磺酸钠、20％-30％碳酸氢钠。
7.根据权利要求6所述的一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述活化清洗步骤中，超声频率为20-30KHz，清洗时间为15-20min。
8.根据权利要求7所述的一种切割后晶片的清洗方法，其特征在于，所述烘干步骤中，热氮气的温度为80-90℃，烘干时间为5-10min。
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