去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法
1.技术领域
2.本发明涉及晶片加工领域，特别涉及一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，尤其涉及一种大尺寸蓝宝石衬底退火前后的清洗方法。
背景技术：
3.α－al2o3单晶又称蓝宝石，是一种简单配位型氧化物晶体，具有光学性能优异、机械强度高、化学性能稳定等优点。蓝宝石拥有与led发光半导体gan相似的晶体结构，这一特点使其成为当前led芯片制造时用量最大的衬底材料。
4.图形化蓝宝石衬底(patternedsapphire substrate ,pss)，也就是在蓝宝石衬底上生长掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长gan等半导体材料，使gan等半导体材料的纵向外延变为横向外延。
5.传统的对蓝宝石衬底的清洗方法通常是采用超声配合清洗剂进行清洗，未关注超声对晶片表面的影响，由于超声波受驻波影响，波节处振幅小，波峰处振幅大，对蓝宝石衬底表面清洗不均匀，最终导致蓝宝石衬底在单面抛光后的粗糙面（即背面，以抛光面为光滑面）出现有色差，如图1所示；而蓝宝石衬底的粗糙面有色差会影响pss黄光的曝光条件，色差面积大将会影响pattern尺寸，也会影响外延加工的一致性。
技术实现要素：
6.发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，解决了蓝宝石衬底表面清洗不均匀导致的背面色差问题，减少对pss及外延工序的影响。
7.技术方案：本发明提供了一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，步骤如下：s1：蓝宝石衬底研磨下机后使用流水冲洗掉表面的研磨砂，再将其于碱性清洗剂中浸泡20
‑
30min后，使用流水冲掉表面的浮砂及所述碱性清洗剂；s2：边喷活性剂边双面刷洗，最后喷纯水冲洗掉所述蓝宝石衬底及清洗刷表面的活性剂；s3：采用2~4倍压缩的擦擦克林擦洗所述蓝宝石衬底表面后，纯水冲洗掉表面的杂质沉积；s4：使用酸性清洗剂浸泡800~1000s后，进行qdr清洗；s5：干燥、叠片、上炉、退火后，贴片、单面化学抛光后，通过鼓泡清洗表面的大颗粒；s6：刷洗掉单面化学抛光后抛光面的脏污颗粒；s7：化学抛光下机后使用科技海绵蘸取活性剂擦洗抛光面；s8：化学抛光下片后去蜡清洗和碱洗。
8.优选地，所述s1中，所述碱性清洗剂是由ph为12.5
‑
13.5的碱性清洗剂原液与水，以体积比为2
‑
3:10的配比配置而成的ph为11
‑
13的碱性清洗剂。碱性清洗剂具有稀释比高，寿命长的特性，具有优良的表面活性，在浸泡过程中具有除油除锈和优良的沉降性能，使b4c颗粒沉降，良好的分散性能，使加工材料中的各种杂质从蓝宝石衬底表面分离。
9.优选地，所述s1中碱性清洗剂由以下重量百分比的组分组成：去离子水50~60%，无
机碱8~20%，螯合剂10
‑
15%，无机助剂5
‑
12%，有机碱5
‑
8%，余量为有机助剂。
10.优选地，所述s2和s7中，所述活性剂为非离子型表面活性剂。
11.优选地，所述活性剂由以下重量百分比的组分组成：水50
‑
60%，无机助剂5
‑
10%，螯合剂5
‑
10%，表面活性剂10
‑
20%，增溶剂5
‑
15%。
12.优选地，所述s2中，所述清洗刷为尼龙材质的毛刷或pvc材质的毛刷。
13.优选地，所述s4中，所述酸性清洗剂为浓度为95%~98%的mos级浓硫酸。mos级浓硫酸腐蚀以去除表面有机杂质。
14.优选地，所述s5中，通过含氧1
‑
3ppm的氮气鼓泡清洗单面化学抛光后的蓝宝石衬底抛光面的大颗粒。使用纯度较高的氮气鼓泡，以保护晶片纳米级抛光面，防止碱洗过程中碱性溶剂对抛光表面的化学腐蚀，形成惰性保护。
15.进一步地，所述步骤s5之后、s6之前，还包括以下步骤：采用2~4倍压缩的擦擦克林擦洗所述蓝宝石衬底单面化学抛光后的抛光面。
16.有益效果：本发明的清洗方法中，主要采用自动刷洗配合人工刷洗，避开超声清洗来处理蓝宝石衬底。先将研磨后的蓝宝石衬底于碱性清洗剂中浸泡一段时间，能够将研磨砂泡出蓝宝石衬底表面，利于后面的刷洗；碱性清洗剂具有稀释比高，寿命长的特性，具有优良的表面活性，在浸泡过程中具有除油除锈和优良的沉降性能，使b4c颗粒沉降，良好的分散性能，使加工材料中的各种杂质从蓝宝石衬底表面分离。
17.边喷活性剂边双面刷洗的过程中，采用尼龙刷刷洗，可以清洗蓝宝石衬底表面大部分的碳化硼，在双面刷洗的同时喷活性剂，是为了是研磨砂更好的化学脱离晶片表面利于物理刷洗，后喷纯水，将蓝宝石衬底表面及尼龙刷表面的活性剂清洗干净。
18.作为本发明最重要的发明点，是在双面刷洗后，采用2~4倍压缩（优选3倍压缩）的擦擦克林擦洗所述蓝宝石衬底表面，将蓝宝石衬底表面的残留擦洗干净。擦擦克林由一种头发丝的万分之一的微粒组成的泡棉结构通过压缩后形成，和研磨粗化后的蓝宝石表面擦洗时有脏污物理去除作用。相比于普通擦擦克林擦拭后的杂质颗粒会吸附在擦擦克林内，再次擦拭后会吸附在其内的杂质颗粒会磨损蓝宝石衬底表面，本技术中使用2~4倍压缩的擦擦克林，与普通的擦擦克林相比具有高压缩比，在擦洗后杂质颗粒不会吸附到其内部，即2~4倍压缩的擦擦克林在擦洗时对杂质颗粒具有自脱落特性，随着使用次数的增多逐渐变小，能够防止脏污聚集造成二次污染。相比于传统的3m擦拭布，各种材质毛刷，有防止杂质沉积的作用；来回擦洗的过程中，有效避免杂质颗粒对蓝宝石衬底表面的磨损，减少蓝宝石衬底表面清洗不均匀导致的背面色差问题，减少对后续pss及外延工序的影响；其次，2~4倍压缩的擦擦克林的上述特性相当于自清洁作用，磨耗后更换即可，寿命和耐用性加强。最后，2
‑
4倍压缩的擦擦克林是普通纳米绵密度的2
‑
4倍左右，单位面积内纳米毛细管数量更多，清洁力更强，清洗效果更明显；接着使用酸性清洗剂清洗掉蓝宝石衬底表面的酸液残留后，对蓝宝石衬底进行单面抛光，抛光后的清洗使用高纯度的氮气鼓泡清洗表面大颗粒，高纯度的氮气能够保护晶片纳米级抛光面，防止碱洗过程中碱性溶剂对抛光表面的化学腐蚀，形成惰性保护；抛光后取消超声清洗而用氮气鼓泡清洗的目的是为了减少超声对蓝宝石衬底粗糙面（背面）的影响，减少色差的产生。
19.然后使用较柔软的清洗刷刷掉抛光面的脏污颗粒以免划伤抛光表面，确保蓝宝石
衬底表面脏污颗粒清洗一致；接着就是使用科技海绵蘸取活性剂擦洗抛光面，以去除在抛光过程中粘附在晶片抛光面的抛光液杂质。
20.最后下片后去蜡清洗和碱洗的过程中，使用n2鼓泡的方式取代超声，防止去蜡清洗和碱洗过程中产生背光色差。
21.本发明的清洗方法中，全程不使用任何超声清洗，减少超声对晶片的影响，可以将蓝宝石衬底表面的清洗达到一致性，清洗均匀，减少背面色差的产生；同时可以减少研磨清洗的超声清洗机台，从而可以减少一定的能耗。
附图说明
22.图1为具有背光色差的蓝宝石衬底外观图片(实际加工过程中每片的色差区域形状都有差异，本文只选择典型图片展示)；图2为利用本发明清洗后的蓝宝石衬底外观图片。
具体实施方式
23.下面结合具体实施方式对本发明进行详细的介绍。
24.实施方式1：本实施方式提供了一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，步骤如下：s1：蓝宝石衬底研磨下机后使用流水冲洗掉表面的研磨砂，再将其于ph为12的碱性清洗剂中浸泡25min后，使用水枪冲掉表面的浮砂及碱性清洗剂；其中，碱性清洗剂由以下重量百分比的组分组成：去离子水55%、无机碱15%、螯合剂12%、无机助剂10%、有机碱6%、有机助剂2%。
25.s2：边喷活性剂边使用尼龙刷对蓝宝石衬底进行双面刷洗，最后喷纯水冲洗掉蓝宝石衬底及尼龙刷表面的活性剂；s3：采用3倍压缩的规格为25*60*100的擦擦克林擦洗蓝宝石衬底表面后，使用纯水冲洗掉表面的杂质沉积；s4：使用浓度为98%的mos级的浓硫酸腐蚀900s后，进行qdr清洗，以去掉表面的酸液残留；s5：qdr清洗后进行干燥、叠片、上炉、退火，退火完成后，蓝宝石衬底在后道贴片、单面化学抛光后，通过纯度为含氧1ppm的氮气鼓泡清洗表面的大颗粒；s6：使用比较柔软的清洗刷刷洗掉单面化学抛光后抛光面的脏污颗粒；s7：化学抛光下机后使用科技海绵蘸取活性剂擦洗抛光面，来回多次擦洗，将蓝宝石才能表面做一次预清洗；上述s2和s7步骤中，活性剂为非离子型表面活性剂，主要由以下重量百分比的组分组成：水55%、无机助剂10%、螯合剂10%、表面活性剂15%、 增溶剂10%。
26.s8：化学抛光下片后去蜡清洗和碱洗，去蜡清洗和碱洗过程中，用n2鼓泡取代超声。
27.实施方式2：本实施方式与实施方式1大致相同，不同点仅在于：在s1中，使用碱性清洗剂浸泡的时间为30min。
28.在s5之后、s6之前，还使用4倍压缩的擦擦克林擦洗蓝宝石衬底单面化学抛光后的抛光面，然后使用纯水冲洗掉表面的杂质沉积。
29.除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
30.如图2所示为使用上述实施方式1和2的方法清洗得到的蓝宝石衬底外观图片，可见与图1相比，背面色差明显改善。
31.上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.技术领域
2.本发明涉及晶片加工领域，特别涉及一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，尤其涉及一种大尺寸蓝宝石衬底退火前后的清洗方法。
背景技术：
3.α－al2o3单晶又称蓝宝石，是一种简单配位型氧化物晶体，具有光学性能优异、机械强度高、化学性能稳定等优点。蓝宝石拥有与led发光半导体gan相似的晶体结构，这一特点使其成为当前led芯片制造时用量最大的衬底材料。
4.图形化蓝宝石衬底(patternedsapphire substrate ,pss)，也就是在蓝宝石衬底上生长掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长gan等半导体材料，使gan等半导体材料的纵向外延变为横向外延。
5.传统的对蓝宝石衬底的清洗方法通常是采用超声配合清洗剂进行清洗，未关注超声对晶片表面的影响，由于超声波受驻波影响，波节处振幅小，波峰处振幅大，对蓝宝石衬底表面清洗不均匀，最终导致蓝宝石衬底在单面抛光后的粗糙面（即背面，以抛光面为光滑面）出现有色差，如图1所示；而蓝宝石衬底的粗糙面有色差会影响pss黄光的曝光条件，色差面积大将会影响pattern尺寸，也会影响外延加工的一致性。
技术实现要素：
6.发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，解决了蓝宝石衬底表面清洗不均匀导致的背面色差问题，减少对pss及外延工序的影响。
7.技术方案：本发明提供了一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，步骤如下：s1：蓝宝石衬底研磨下机后使用流水冲洗掉表面的研磨砂，再将其于碱性清洗剂中浸泡20
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30min后，使用流水冲掉表面的浮砂及所述碱性清洗剂；s2：边喷活性剂边双面刷洗，最后喷纯水冲洗掉所述蓝宝石衬底及清洗刷表面的活性剂；s3：采用2~4倍压缩的擦擦克林擦洗所述蓝宝石衬底表面后，纯水冲洗掉表面的杂质沉积；s4：使用酸性清洗剂浸泡800~1000s后，进行qdr清洗；s5：干燥、叠片、上炉、退火后，贴片、单面化学抛光后，通过鼓泡清洗表面的大颗粒；s6：刷洗掉单面化学抛光后抛光面的脏污颗粒；s7：化学抛光下机后使用科技海绵蘸取活性剂擦洗抛光面；s8：化学抛光下片后去蜡清洗和碱洗。
8.优选地，所述s1中，所述碱性清洗剂是由ph为12.5
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13.5的碱性清洗剂原液与水，以体积比为2
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3:10的配比配置而成的ph为11
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13的碱性清洗剂。碱性清洗剂具有稀释比高，寿命长的特性，具有优良的表面活性，在浸泡过程中具有除油除锈和优良的沉降性能，使b4c颗粒沉降，良好的分散性能，使加工材料中的各种杂质从蓝宝石衬底表面分离。
9.优选地，所述s1中碱性清洗剂由以下重量百分比的组分组成：去离子水50~60%，无
机碱8~20%，螯合剂10
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15%，无机助剂5
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12%，有机碱5
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8%，余量为有机助剂。
10.优选地，所述s2和s7中，所述活性剂为非离子型表面活性剂。
11.优选地，所述活性剂由以下重量百分比的组分组成：水50
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60%，无机助剂5
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10%，螯合剂5
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10%，表面活性剂10
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20%，增溶剂5
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15%。
12.优选地，所述s2中，所述清洗刷为尼龙材质的毛刷或pvc材质的毛刷。
13.优选地，所述s4中，所述酸性清洗剂为浓度为95%~98%的mos级浓硫酸。mos级浓硫酸腐蚀以去除表面有机杂质。
14.优选地，所述s5中，通过含氧1
‑
3ppm的氮气鼓泡清洗单面化学抛光后的蓝宝石衬底抛光面的大颗粒。使用纯度较高的氮气鼓泡，以保护晶片纳米级抛光面，防止碱洗过程中碱性溶剂对抛光表面的化学腐蚀，形成惰性保护。
15.进一步地，所述步骤s5之后、s6之前，还包括以下步骤：采用2~4倍压缩的擦擦克林擦洗所述蓝宝石衬底单面化学抛光后的抛光面。
16.有益效果：本发明的清洗方法中，主要采用自动刷洗配合人工刷洗，避开超声清洗来处理蓝宝石衬底。先将研磨后的蓝宝石衬底于碱性清洗剂中浸泡一段时间，能够将研磨砂泡出蓝宝石衬底表面，利于后面的刷洗；碱性清洗剂具有稀释比高，寿命长的特性，具有优良的表面活性，在浸泡过程中具有除油除锈和优良的沉降性能，使b4c颗粒沉降，良好的分散性能，使加工材料中的各种杂质从蓝宝石衬底表面分离。
17.边喷活性剂边双面刷洗的过程中，采用尼龙刷刷洗，可以清洗蓝宝石衬底表面大部分的碳化硼，在双面刷洗的同时喷活性剂，是为了是研磨砂更好的化学脱离晶片表面利于物理刷洗，后喷纯水，将蓝宝石衬底表面及尼龙刷表面的活性剂清洗干净。
18.作为本发明最重要的发明点，是在双面刷洗后，采用2~4倍压缩（优选3倍压缩）的擦擦克林擦洗所述蓝宝石衬底表面，将蓝宝石衬底表面的残留擦洗干净。擦擦克林由一种头发丝的万分之一的微粒组成的泡棉结构通过压缩后形成，和研磨粗化后的蓝宝石表面擦洗时有脏污物理去除作用。相比于普通擦擦克林擦拭后的杂质颗粒会吸附在擦擦克林内，再次擦拭后会吸附在其内的杂质颗粒会磨损蓝宝石衬底表面，本技术中使用2~4倍压缩的擦擦克林，与普通的擦擦克林相比具有高压缩比，在擦洗后杂质颗粒不会吸附到其内部，即2~4倍压缩的擦擦克林在擦洗时对杂质颗粒具有自脱落特性，随着使用次数的增多逐渐变小，能够防止脏污聚集造成二次污染。相比于传统的3m擦拭布，各种材质毛刷，有防止杂质沉积的作用；来回擦洗的过程中，有效避免杂质颗粒对蓝宝石衬底表面的磨损，减少蓝宝石衬底表面清洗不均匀导致的背面色差问题，减少对后续pss及外延工序的影响；其次，2~4倍压缩的擦擦克林的上述特性相当于自清洁作用，磨耗后更换即可，寿命和耐用性加强。最后，2
‑
4倍压缩的擦擦克林是普通纳米绵密度的2
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4倍左右，单位面积内纳米毛细管数量更多，清洁力更强，清洗效果更明显；接着使用酸性清洗剂清洗掉蓝宝石衬底表面的酸液残留后，对蓝宝石衬底进行单面抛光，抛光后的清洗使用高纯度的氮气鼓泡清洗表面大颗粒，高纯度的氮气能够保护晶片纳米级抛光面，防止碱洗过程中碱性溶剂对抛光表面的化学腐蚀，形成惰性保护；抛光后取消超声清洗而用氮气鼓泡清洗的目的是为了减少超声对蓝宝石衬底粗糙面（背面）的影响，减少色差的产生。
19.然后使用较柔软的清洗刷刷掉抛光面的脏污颗粒以免划伤抛光表面，确保蓝宝石
衬底表面脏污颗粒清洗一致；接着就是使用科技海绵蘸取活性剂擦洗抛光面，以去除在抛光过程中粘附在晶片抛光面的抛光液杂质。
20.最后下片后去蜡清洗和碱洗的过程中，使用n2鼓泡的方式取代超声，防止去蜡清洗和碱洗过程中产生背光色差。
21.本发明的清洗方法中，全程不使用任何超声清洗，减少超声对晶片的影响，可以将蓝宝石衬底表面的清洗达到一致性，清洗均匀，减少背面色差的产生；同时可以减少研磨清洗的超声清洗机台，从而可以减少一定的能耗。
附图说明
22.图1为具有背光色差的蓝宝石衬底外观图片(实际加工过程中每片的色差区域形状都有差异，本文只选择典型图片展示)；图2为利用本发明清洗后的蓝宝石衬底外观图片。
具体实施方式
23.下面结合具体实施方式对本发明进行详细的介绍。
24.实施方式1：本实施方式提供了一种去除蓝宝石单抛衬底背面色差的清洗方法，步骤如下：s1：蓝宝石衬底研磨下机后使用流水冲洗掉表面的研磨砂，再将其于ph为12的碱性清洗剂中浸泡25min后，使用水枪冲掉表面的浮砂及碱性清洗剂；其中，碱性清洗剂由以下重量百分比的组分组成：去离子水55%、无机碱15%、螯合剂12%、无机助剂10%、有机碱6%、有机助剂2%。
25.s2：边喷活性剂边使用尼龙刷对蓝宝石衬底进行双面刷洗，最后喷纯水冲洗掉蓝宝石衬底及尼龙刷表面的活性剂；s3：采用3倍压缩的规格为25*60*100的擦擦克林擦洗蓝宝石衬底表面后，使用纯水冲洗掉表面的杂质沉积；s4：使用浓度为98%的mos级的浓硫酸腐蚀900s后，进行qdr清洗，以去掉表面的酸液残留；s5：qdr清洗后进行干燥、叠片、上炉、退火，退火完成后，蓝宝石衬底在后道贴片、单面化学抛光后，通过纯度为含氧1ppm的氮气鼓泡清洗表面的大颗粒；s6：使用比较柔软的清洗刷刷洗掉单面化学抛光后抛光面的脏污颗粒；s7：化学抛光下机后使用科技海绵蘸取活性剂擦洗抛光面，来回多次擦洗，将蓝宝石才能表面做一次预清洗；上述s2和s7步骤中，活性剂为非离子型表面活性剂，主要由以下重量百分比的组分组成：水55%、无机助剂10%、螯合剂10%、表面活性剂15%、 增溶剂10%。
26.s8：化学抛光下片后去蜡清洗和碱洗，去蜡清洗和碱洗过程中，用n2鼓泡取代超声。
27.实施方式2：本实施方式与实施方式1大致相同，不同点仅在于：在s1中，使用碱性清洗剂浸泡的时间为30min。
28.在s5之后、s6之前，还使用4倍压缩的擦擦克林擦洗蓝宝石衬底单面化学抛光后的抛光面，然后使用纯水冲洗掉表面的杂质沉积。
29.除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。
30.如图2所示为使用上述实施方式1和2的方法清洗得到的蓝宝石衬底外观图片，可见与图1相比，背面色差明显改善。
31.上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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