CN103272796B - 一种高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，先对硅片进行初步清洗，然后采用低浓度的无机碱溶液对硅片表面进行微量去厚清洗，将硅片表层碎晶层进行反应去除2～5微米，并使表面镶嵌物剥离，这样既保证了硅片表面的洁净度，又保留了硅片外吸杂功能，达到洁净清洗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅片加工制造领域，特别涉及一种高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法。
背景技术
众所周知，半导体单晶硅片主要用于制作IC集成电路和分立器件，由于IC制造和器件制作过程均要求较高的洁净度，因此作为基底的硅片洁净度要求也很高。单晶硅生长过程是在真空低压从熔体中直接生长出来。品质合格的晶体，经过切割形成硅片，硅片经过热处理、倒角、研磨工序后，进行表面清洗。清洗环节质量对成品硅片表面质量有直接影响。
此外硅片研磨采用铸铁盘进行双向研磨，使得硅片达到统一厚度，在研磨过程中不可避免的在硅片表面形成碎晶层，一些研磨时的金属铁、磨料、硅粉、甚至有机物会镶嵌在碎晶层中，传统清洗一般采用超声波清洗，无法达到良好的表面杂质去除。在器件制作的扩散等工艺中容易引入杂质，导致器件性能下降。专利200910154751.8《单晶/多晶硅片的清洗方法》中涉及的清洗方法中没有进行有效表面有机去除，增加了后期清洗表面的不均匀性，同时硅片无机碱浓度较大，约为30～50%，如此大浓度的碱液在实际生产中容易挥发，对操作人员不利，且现场环境较差，同时也为后期表面清洗增加了难度，容易造成表面碱金属残留，影响硅片表面质量。同时，在无机碱反应中有超声处理，超声容易在硅片表面形成空化，因此会导致硅片表面反应不均匀，会存在色差。专利200910035260.1《一种硅片清洗方法》中涉及大量无水乙醇脱水，众所周知无水乙醇挥发性强，且易燃，这是生产中严禁控制的物资，同时该清洗方法还涉及到煤油等易燃物品，在实际生产中安全隐患较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，使用低碱浓度反应液进行硅片表面碎晶层和镶嵌物去除，保证硅片表面的洁净度，达到洁净清洗的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将研磨好的硅片插入片架；
（2）将片架及硅片放入盛装有工业有机清洗剂的1#药液槽浸泡；
（3）将片架及硅片转移到1#超声溢流槽槽清洗，清洗时间5～15min：超声强度30～100KHZ；
（4）将片架及硅片转移到2#超声溢流槽槽清洗，清洗时间5～15min，超声强度30～100KHZ；
（5）将片架及硅片转移到盛装有无机碱溶液和添加剂的2#药液槽，无机碱浓度为2～10%，添加剂体积比为0.2%，硅片厚度去除为2～5μm；
（6）将片架及硅片转移到3#超声溢流槽槽清洗，清洗时间5～15min，超声强度30～100KHZ；
（7）将片架及硅片转移到4#超声溢流槽槽清洗，清洗时间5～15min，超声强度30～100KHZ；
（8）将片架及硅片转移到5#超声溢流槽槽清洗，清洗时间5～15min，超声强度30～100KHZ；
（9）将片架及硅片进行旋转甩干，并放入包装盒；
（10）将硅片进行检验并并包装。
优选的，所述步骤（2）中工业有机清洗剂浓度为1～5%，温度为50～70℃，浸泡时间为10～15min。
优选的，所述步骤（5）中无机碱溶液为NaOH或KOH溶液，温度为60-90℃，清洗时间2～10min。
优选的，所述步骤（5）中添加剂体积比为0.2%，成份为果糖：0.1～6%；柠檬酸钠：0.1～3%；异丙醇：2～3%；环已二醇：1～2%；硅酸钠1～7%；其余为高纯水。
优选的，所述步骤（5）中采用自动摇摆清洗，摇摆频率为20-100次/min。
优选的，所述步骤（3）、（4）、（6）、（7）、（8）中涉及的水均为高纯水，电阻率在10兆欧以上，且高纯水流量为3～15L/min。
优选的，所述步骤（9）中采用热风鼓吹及旋转离心甩干方法，离心速率600-1200rpm，甩干时间5-10min，鼓风温度45℃。
优选的，所述片架采用PFA材质。
本发明先对硅片进行初步清洗，然后采用低浓度的无机碱溶液对硅片表面进行微量去厚清洗，将硅片表层碎晶层进行反应去除2～5微米，并使表面镶嵌物剥离，这样既保证了硅片表面的洁净度，又保留了硅片外吸杂功能，达到洁净清洗的目的。
具体实施方式
下面结合一个具体实施实例对本发明作出具体说明：
实施实例1，
将一批研磨好的N型<111>4寸单晶片进行高洁净度清洗，硅片原始厚度285-288微米，电阻率30～35欧姆厘米：
（1）将研磨好的硅片插入待清洗PFA片架，并置于纯水槽中进行转移，准备清洗；
（2）将片架及硅片放入1#药液槽，进行表面有机浸泡，60℃，充分浸泡10min；
（3）将浸泡好的片架及硅片放入转移到1#超声溢流槽清洗，清洗时间10min，纯水流量5L/min，超声强度60KHZ，主要用于去除表面经过充分浸润的有机沾污，同时去除表面较大颗粒物；
（4）10min后，将片架及硅片放入转移到2#超声溢流槽清洗，清洗时间10min，纯水流量5L/min，超声强度30KHZ，主要去除表面较小颗粒物，确保反应前硅片表面吸附的颗粒物去除；
（5）10min后将片架及硅片放入转移到2#药液槽进行反应，反应温度90℃，无机碱浓度5%，添加剂体积比0.2%，清洗时间5min，摇摆频率50次/min；
（6）5min后，将片架及硅片快速转移到3#超声溢流槽清洗，清洗时间5min，溢流量：15L/min，超声强度60KHZ；
（7）将片架及硅片放入转移到4#超声溢流槽清洗，清洗时间10min，溢流量：8L/min超声强度30KHZ；
（8）将片架及硅片放入转移到5#超声溢流槽清洗，清洗时间10min，溢流量：8L/min，超声强度30KHZ；
（9）将清洗好的片架及硅片进行旋转甩干，旋转离心速度850rpm，鼓风温度45℃
（10）将硅片进行检验并并包装。
经检验，经过此方法清洗的硅片厚度为282-285，表面色泽均一，略有发亮，光学显微镜下300倍观察硅片表面无研磨镶嵌物或杂物。
实施实例2：
将一批研磨好的N型<111>5寸单晶片进行高洁净度清洗，硅片原始厚度525-527微米：
（1）将研磨好的硅片插入待清洗PFA片架，并置于纯水槽中进行转移，准备清洗；
（2）将片架及硅片放入1#药液槽，进行表面有机浸泡，60℃，充分浸泡15min；
（3）将浸泡好的片架及硅片放入转移到1#超声溢流槽清洗，清洗时间15min，纯水流量10L/min，超声强度65KHZ，主要用于去除表面经过充分浸润的有机沾污，同时去除表面较大颗粒物；
（4）15min后，将片架及硅片放入转移到2#超声溢流槽清洗，清洗时间15min，纯水流量10L/min，超声强度28KHZ，主要去除表面较小颗粒物，确保反应前硅片表面吸附的颗粒物去除；
（5）15min后将片架及硅片放入转移到2#药液槽进行反应，反应温度70℃，无机碱浓度为3%，添加剂体积比0.2%，清洗时间10min，摇摆频率80次/min；
（6）10min后，将片架及硅片快速转移到3#超声溢流槽清洗，清洗时间10min，溢流量：15L/min，超声强度65KHZ；
（7）10min后将片架及硅片放入转移到4#超声溢流槽清洗，清洗时间10min，溢流量：12L/min超声强度28KHZ；
（8）10min后将片架及硅片放入转移到5#超声溢流槽清洗，清洗时间10min，溢流量：12L/min，超声强度28KHZ；
（9）将清洗好的片架及硅片进行旋转甩干，旋转离心速度950rpm，鼓风温度45℃
（10）将硅片进行检验并并包装。
经检验，经过此方法清洗的硅片厚度为521-523，表面色泽均一，略有发亮，光学显微镜下300倍观察硅片表面无研磨镶嵌物或杂物。
Claims (6)
1.一种高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将研磨好的硅片插入片架；
（2）将片架及硅片放入盛装有工业有机清洗剂的1#药液槽浸泡，工业有机清洗剂浓度为1~5%，温度为 50~70℃，浸泡时间为10~15min；
（3）将片架及硅片转移到1#超声溢流槽清洗，清洗时间5~15min：超声强度30~100KHZ；
（4）将片架及硅片转移到2#超声溢流槽清洗，清洗时间5~15min，超声强度30~100KHZ；
（5）将片架及硅片转移到盛装有无机碱和添加剂溶液的2#药液槽，无机碱浓度为2~10%，硅片厚度去除为2~5μm，其中添加剂：体积比为0.2%，成份为果糖：0.1~6%；柠檬酸钠：0.1~3%；异丙醇：2~3%；环已二醇：1~2%；硅酸钠1~7%；其余为高纯水；
（6）将片架及硅片转移到3#超声溢流槽清洗，清洗时间5~15min，超声强度30~100KHZ；
（7）将片架及硅片转移到4#超声溢流槽清洗，清洗时间5~15min，超声强度30~100KHZ；
（8）将片架及硅片转移到5#超声溢流槽清洗，清洗时间5~15min，超声强度30~100KHZ；
（9）将片架及硅片进行旋转甩干，并放入包装盒；
（10）将硅片进行检验并包装。
2.根据权利要求1所述的高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，其特征在于：所述步骤（5）中无机碱溶液为NaOH或KOH溶液，浓度为2~10%，温度为60-90℃，清洗时间2~10min。
3.根据权利要求1所述的高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，其特征在于：所述步骤（5）中采用自动摇摆清洗，摇摆频率为20-100次/min。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，其特征在于：所述步骤（3）、（4）、（6）、（7）、（8）中涉及的水均为高纯水，电阻率在10兆欧以上，且高纯水流量为3~15L/min。
5.根据权利要求4所述的高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，其特征在于：所述步骤（9）中采用热风鼓吹及旋转离心甩干方法，离心速率600-1200rpm，甩干时间5-10min，鼓风温度45℃。
6.根据权利要求4所述的高洁净度单晶硅研磨片的清洗方法，其特征在于：所述片架采用PFA材质。
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