CN115637475B - 一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺及其装置，涉及半导体晶圆棒分割成芯片的分割线制备技术领域，包括一组或多组串联的处理装置，所述处理装置包括清洗罐体、清洗液进管、清洗液满溢管、超声震动装置、出口清理模、过滤槽以及由清洗液、刮削颗粒、金刚砂微粒混合而成的混合物。原料线在穿行清洗罐体过程，在刮削颗粒和金刚砂微粒的挤压和刮擦下，原料线表面的油脂和黄铜镀层被刮除，原料线在通过出口清理模时，原料线表面在金刚砂微粒的作用下，使原料线表面粗化，后再经清洗烘干后，即可在原料线表面电化学镀上金刚石微粒，成为芯片分割线。本发明可彻底清除原料线表面的油脂和黄铜镀层，取消了酸洗工艺。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆棒分割成芯片的分割线制备技术领域，具体为一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺及其装置。
背景技术
芯片是半导体元件基础材料，芯片需用半导体晶圆棒分割而成。单晶硅晶圆硬度极高且脆性大，目前大部分芯片分割还是采用比较原始的方法，即采用直径只有0.18mm的高强度钢丝，在半导体晶圆棒表面高速滑行，期间将含有大量极细金刚石微粒的水喷到钢丝与半导体晶圆棒接触处，钢丝带着金刚石微粒在半导体晶圆棒表面滑动，起到切割作用，最终将半导体晶圆棒分割成芯片。但该技术效率极低，分割一片芯片的时间以日来计算，因此随着半导体技术应用日益广泛，芯片的用量快速增长，这种原始的分割方法满足不了市场发展需求。目前为了使用芯片市场的需求，开发出新的芯片分割线制造技术，将金刚石微粒直接镀在细钢丝表面，可以大幅度提高芯片的切割效率，将原先以日计的分割效率提高到以小时来计算。芯片分割线的原料线，常用细碳钢丝经表面电镀厚度不到100nm的黄铜和涂抹防锈油，以防止钢丝氧化，而在制备芯片分割线时，需要除去表面黄铜层和防锈油。目前采用酸洗的方法除去表面黄铜层和防锈油，虽可取得较理想的效果，但需要使用强酸配置成酸洗液，而强酸是受管制的化学试剂，且酸洗后的废液对环保影响较大，不易处理。另外，酸洗后的钢丝表面比较光滑，且有不溶于酸洗液的纯铜微粒存在，不利于金刚石微粒与钢丝表面的结合强度，一旦在分割过程中金刚石微粒脱落，不仅影响使用寿命，还会伤及芯片表面，因此制约的芯片分割线的应用市场拓展。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺及其装置，解决了上述背景技术中提出的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种半导体分割线的原料线镀前处理装置，包括一组或多组串联的处理装置，所述处理装置包括清洗罐体、过滤槽，所述清洗罐体的底部和顶部设置有进出原料线的进线孔和出线孔，所述清洗罐体内的顶部位于出线孔处设置有出口清理模，所述清洗罐体内设置有超声震动装置，所述清洗罐体混合有金刚砂微粒、清洗液和刮削颗粒，所述清洗罐体的底部和顶部分别设置有与过滤槽相连通的清洗液进管和清洗液满溢管，所述清洗液进管与过滤槽之间串联动力泵。
优选的，当处理装置至少有两组时，位于第一组清洗罐体内不添加金刚砂微粒。
优选的，所述清洗液满溢管与清洗罐体连接部分的中心线和清洗罐体的中心线呈45°斜度；所述清洗液满溢管内设置有与清洗罐体水平的过滤网，过滤网的网孔尺寸为0.20～0.35mm，清洗液满溢管的截面积为清洗液进管的2.0～2.5倍。
优选的，所述出口清理模采用钨钢材质，其孔径与原料线直径一致。
优选的，所述清洗罐体的高度为700～900mm，直径为100～120mm。
优选的，所述刮削颗粒采用表面经粗化处理的不锈钢丝，线径为0.5～0.8mm，经分切成1.5～2mm的颗粒；所述刮削颗粒的表面粗化是指分切前的不锈钢丝表面布有连续的深度为0.05～0.2mm的凹坑。
优选的，所述金刚砂微粒的颗粒度为0.3～0.6mm，在清洗液中含量为40～50g/L。
优选的，所述清洗液可以是碱性脱脂液，其PH值8～9，所述清洗液也可以是市售洗洁精与自来水配置的脱脂液，洗洁精含量为5%左右。
一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺，该处理工艺包括以下步骤：
步骤一，往清洗罐体中装入一定量的刮削颗粒、金刚砂微粒和清洗液混合物；
步骤二，原料线从清洗罐体底部的进线孔进入，从刮削颗粒、金刚砂微粒和清洗液的混合物中穿行而过，然后依次从出口清理模、出线孔拉出；
步骤三，过滤槽内的清洗液通过动力泵从清洗罐体底部的清洗液进管进入；
步骤四，将超声震动装置***刮削颗粒、金刚砂微粒和清洗液的混合物中，并启动；原料线在混合物的作用下，原料线表面得到粗化。
步骤五，清洗罐体内的混有被刮下的油脂和黄铜镀层的过量清洗液从清洗罐体顶部的清洗液满溢管满溢排出；
步骤六，经清洗液满溢管排出的清洗液混合物，进入过滤槽，经分离和过滤后，清洗液重新经清洗液进管泵入清洗罐体的底部。
步骤七，原料线从出口清理模拉出后，金刚砂微粒和绝大部分的清洗液被刮下，然后进入后续清洗和电化学镀金刚砂微粒工序。
（三）有益效果
本发明提供了一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺及其装置。具备以下有益效果：
1、该半导体分割线的原料线镀前处理工艺及其装置，使用刮削颗粒、金刚砂微粒与清洗液的混合物对原料线表面的黄铜镀层和防锈油进行刮削清洗和脱脂处理，超声波对混入刮削颗粒中的黄铜镀层和防锈油进行分离后与清洗液一起满溢排出，并使金刚砂微粒与清洗液混合，在原料线从出口清理模拉出过程，对原料线表面进行粗化和再次刮削，使得原料线的清洗更加彻底，可以去除大部分清洗液。本发明可彻底清除原料线表面的油脂和黄铜镀层，取消了酸洗工艺，因此本发明清洗效果佳、装置结构简单、环保和安全性能佳。
附图说明
图1为本发明的结构主视图；
图2为本发明的两套清洗罐体串联的示意图；
图3为本发明的图1中A处放大图。
图中：1清洗罐体、2出口清理模、3超声震动装置、4金刚砂微粒、5清洗液、6刮削颗粒、7清洗液进管、8清洗满溢管、81过滤网、9过滤槽、10原料线、11进线孔、12出线孔。
具体实施方式
本发明实施例提供一种半导体分割线的原料线镀前处理装置，如图1-3所示，包括一组或多组串联的处理装置，处理装置包括清洗罐体1、过滤槽9，清洗罐体1的底部和顶部设置有进出原料线10的进线孔11和出线孔12，清洗罐体1内的顶部位于出线孔12处设置有出口清理模2，清洗罐体1混合有金刚砂微粒4、清洗液5和刮削颗粒6，其中清洗液5为循环使用。清洗罐体1上安装有超声震动装置3，超声震动装置3伸入到混合物中。清洗罐体1的底部和顶部分别设置有与过滤槽9相连通的清洗液进管7和清洗液满溢管8，清洗液进管7与过滤槽9之间串联动力泵。过滤槽9满溢清洗液的收集和分离。
清洗罐体1的高度为700～900mm，直径为100～120mm。清洗罐体1的尺寸过小不利于清理效果，过大清理效果增加不明显，且增加安装空间。
处理装置可以为一组，也可以为两组以上。当处理装置至少有两组时，可以取得更佳的清洗效果，位于第一组清洗罐体1内无需添加金刚砂微粒4。
刮削颗粒6采用表面经粗化处理的不锈钢丝，线径为0.5～0.8mm，经分切成1.5～2mm的颗粒；刮削颗粒6的表面粗化是指分切前的不锈钢丝表面布有连续的深度为0.05～0.2mm的凹坑。可以使原料线10在穿行过程最大限度刮削其表面的黄铜镀层和油脂。
金刚砂微粒4的颗粒度为0.3～0.6mm，在清洗液5中含量为40～50g/L。可以使原料线10在通过出口清理模2时，在钢丝表面形成粗化效果，以提高后续金刚石与钢丝的结合强度。颗粒度和含量过低，钢丝表面达不到粗化效果，颗粒度和含量过高则会过度损伤钢丝表面。
清洗液5可以是碱性脱脂液，其PH值8～9，清洗液5也可以是市售洗洁精与自来水配置的脱脂液，洗洁精含量为5%左右。
清洗罐体1底部的进线孔11直径为大于原料线0.05mm的孔，供原料线10进入；孔径过大会导致金刚砂微粒4和刮削颗粒6大量漏出清洗罐体1，过小不利于原料线10通过。
清洗液满溢管8与清洗罐体1连接部分的中心线和清洗罐体1的中心线呈45°斜度；清洗液满溢管8内设置有与清洗罐体1水平的过滤网81，过滤网81的网孔尺寸为0.20～0.35mm，清洗液满溢管8的截面积为清洗液进管7的2.0～2.5倍。
出口清理模2采用钨钢材质，其孔径与原料线10直径一致。可使钢丝表面产生粗化现象，但不会严重损伤表面，同时最大程度刮除钢丝表面的清洗液。
超声震动装置3，其振动频率不低于28KHZ，功率不低于1000W。其作用主要是将刮下的黄铜镀层和防锈油脂与刮削颗粒分离，与清洗液5一起从清洗罐体1满溢出至过滤槽9。振动频率和功率过低，在清洗液中衰减过快，影响分离效果，振动频率和功率过高，分离效果不会明显随之增加。
一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺，该处理工艺包括以下步骤：
步骤一，往清洗罐体1中装入一定量的刮削颗粒6、金刚砂微粒4和清洗液5混合物；
步骤二，原料线10从清洗罐体1底部的进线孔11进入，从刮削颗粒6、金刚砂微粒4和清洗液5的混合物中穿行而过，然后依次从出口清理模2、出线孔12拉出；
步骤三，过滤槽内的清洗液5通过动力泵从清洗罐体1底部的清洗液进管7进入；
步骤四，将超声震动装置3***刮削颗粒6、金刚砂微粒4和清洗液5的混合物中，并启动；原料线10在混合物的作用下，原料线10表面得到粗化。
步骤五，清洗罐体1内的混有被刮下的油脂和黄铜镀层的过量清洗液5从清洗罐体1顶部的清洗液满溢管8满溢排出；
步骤六，经清洗液满溢管8排出的清洗液混合物，进入过滤槽9，经分离和过滤后，清洗液5重新经清洗液进管7泵入清洗罐体1的底部。
实施例1：原料线10直径为0.18mm。采用一组处理装置。
清洗罐体1的高度为900mm，直径为120mm。
刮削颗粒6采用表面经粗化处理的304不锈钢丝，线径为0.5mm，经分切成1.5mm的颗粒；的表面粗化是指分切前的不锈钢丝表面布有连续的深度为0.05～0.2mm的凹坑。
金刚砂微粒4的颗粒度为0.3～0.5mm，在清洗液5中含量为50g/L。
清洗液5为碱性脱脂液，其PH值8～9。
清洗罐体底部的进线孔11直径为0.23mm，供原料线10进入。
清洗液满溢管8与清洗罐体1连接部分的中心线和清洗罐体1的中心线呈45°斜度；清洗液满溢管8内设置有与清洗罐体1水平的过滤网81，过滤网81的网孔尺寸为0.20～0.25mm，清洗液满溢管8的截面积为清洗液进管7的2.0倍。
出口清理模2采用YG20C钨钢材质，其孔径为0.18mm。
超声震动装置3的振动频率为28KHZ，功率为1200W。
实施例2：原料线10直径为0.18mm。采用两组处理装置，其中进线第一组处理装置不需要添加金刚砂微粒4。
清洗罐体1的高度为700mm，直径为100mm。
刮削颗粒6采用表面经粗化处理的304不锈钢丝，线径为0.8mm，经分切成2mm的颗粒；的表面粗化是指分切前的不锈钢丝表面布有连续的深度为0.05～0.2mm的凹坑。
金刚砂微粒4的颗粒度为0.4～0.6mm，在清洗液5中含量为40g/L。
清洗液5为市售洗洁精与自来水配置的脱脂液，洗洁精含量为5%。
清洗罐体底部的进线孔11直径为0.25mm，供原料线10进入。
清洗液满溢管8与清洗罐体1连接部分的中心线和清洗罐体1的中心线呈45°斜度；清洗液满溢管8内设置有与清洗罐体1水平的过滤网81，过滤网81的网孔尺寸为0.30～0.35mm，清洗液满溢管8的截面积为清洗液进管7的2.5倍。
出口清理模2采用YG20C钨钢材质，其孔径为0.18mm。
超声震动装置3的振动频率为28KHZ，功率为1000W。
工作原理：原料线10从清洗罐体1底端部的进线孔11进入，原料线10从位于清洗罐体1上端部出线孔12前的出口清理模2穿行而出，行进的原料线10在刮削颗粒6和金刚砂微粒4的摩擦作用下，原料线10表面的黄铜镀层和防锈油被刮下；原料线10经出口清理模2时，在金刚石微粒4的作用下，表面得到粗化，并将表面的绝大部分清洗液5刮下；超声震动装置3加速将黄铜镀层和防锈油与清洗颗粒物分离，进入清洗液5内，含刮下的黄铜镀层和防锈油的清洗液5经清洗罐体1上方设置的清洗液满溢管8流出，期间金刚砂微粒4被过滤网81分离留在清洗罐体1内，从清洗液满溢管8流出的含有黄铜镀层和防锈油的清洗液5，流入过滤槽9，经清洗液5过滤和分离后，再次泵回清洗罐体1底部的清洗液进管7。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种半导体分割线的原料线镀前处理装置，其特征在于：包括一组或多组串联的处理装置，所述处理装置包括清洗罐体（1）、过滤槽（9），所述清洗罐体（1）的底部和顶部设置有进出原料线（10）的进线孔（11）和出线孔（12），所述清洗罐体（1）内的顶部位于出线孔（12）处设置有出口清理模（2），所述清洗罐体（1）内设置有超声震动装置（3），所述清洗罐体（1）混合有金刚砂微粒（4）、清洗液（5）和刮削颗粒（6），所述清洗罐体（1）的底部和顶部分别设置有与过滤槽（9）相连通的清洗液进管（7）和清洗液满溢管（8），所述清洗液进管（7）与过滤槽（9）之间串联动力泵；所述出口清理模（2）采用钨钢材质，其孔径与原料线（10）直径一致；所述清洗罐体（1）的高度为700～900mm，直径为100～120mm；所述刮削颗粒（6）采用表面经粗化处理的不锈钢丝，线径为0.5～0.8mm，经分切成1.5～2mm的颗粒；所述刮削颗粒（6）的表面粗化是指分切前的不锈钢丝表面布有连续的深度为0.05～0.2mm的凹坑；所述金刚砂微粒（4）的颗粒度为0.3～0.6mm，在清洗液（5）中含量为40～50g/L；所述清洗液（5）是碱性脱脂液，其PH值8～9，所述清洗液（5）或是市售洗洁精与自来水配置的脱脂液，洗洁精含量为5%。
2.根据权利要求1所述的一种半导体分割线的原料线镀前处理装置，其特征在于：当处理装置至少有两组时，位于第一组清洗罐体（1）内不添加金刚砂微粒（4）。
3.根据权利要求1所述的一种半导体分割线的原料线镀前处理装置，其特征在于：所述清洗液满溢管（8）与清洗罐体（1）连接部分的中心线和清洗罐体（1）的中心线呈45°斜度；所述清洗液满溢管（8）内设置有与清洗罐体（1）水平的过滤网（81），过滤网（81）的网孔尺寸为0.20～0.35mm，清洗液满溢管（8）的截面积为清洗液进管（7）的2.0～2.5倍。
4.一种半导体分割线的原料线镀前处理工艺，其特征在于，采用权利要求1～3任一项所述的处理装置，该处理工艺包括以下步骤：
步骤一，往清洗罐体（1）中装入一定量的刮削颗粒（6）、金刚砂微粒（4）和清洗液（5）混合物；
步骤二，原料线（10）从清洗罐体（1）底部的进线孔（11）进入，从刮削颗粒（6）、金刚砂微粒（4）和清洗液（5）的混合物中穿行而过，然后依次从出口清理模（2）、出线孔（12）拉出；
步骤三，过滤槽内的清洗液（5）通过动力泵从清洗罐体（1）底部的清洗液进管（7）进入；
步骤四，将超声震动装置（3）***刮削颗粒（6）、金刚砂微粒（4）和清洗液（5）的混合物中，并启动；原料线（10）在混合物的作用下，原料线（10）表面得到粗化；
步骤五，清洗罐体（1）内的混有被刮下的油脂和黄铜镀层的过量清洗液（5）从清洗罐体（1）顶部的清洗液满溢管（8）满溢排出；
步骤六，经清洗液满溢管（8）排出的清洗液混合物，进入过滤槽（9），经分离和过滤后，清洗液（5）重新经清洗液进管（7）泵入清洗罐体（1）的底部；
步骤七，原料线（10）从出口清理模（2）拉出后，金刚砂微粒（4）和绝大部分的清洗液（5）被刮下，然后进入后续清洗和电化学镀金刚砂微粒工序。
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