晶片清洗方法和装置与流程

1.本发明涉及晶片清洗技术领域，具体而言，涉及一种晶片清洗方法和装置。


背景技术：

2.碳化硅作为最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大和热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件和光电子器件等领域。
3.由于sic晶片加工中需要由许多有机物和无机物共同参与完成，且诸多工艺需由人的参与进行，因此产品不可避免的会被一些有机物、颗粒、金属和氧化物等杂质污染。在碳化硅做成的集成电路内，各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到这些杂质污染，很容易造成芯片内电路功能的损坏，形成短路或断路，导致集成电路失效，造成严重损失。因此，碳化硅衬底在最终加工完毕后，必须保证其高度的洁净度，特别是对于线切后的第一个晶片清洗工序，需要把晶片表面的砂浆，油状物等脏污严格清洗干净，否则会影响晶片外观质量检查和下道工序研磨质量。
4.目前，碳化硅线切后的晶片清洗方法，主要是将未脱胶的晶片放到超声波清洗机里面进行脱胶和清洗，没有起到去除脏污的目的。


技术实现要素：

5.本发明的目的包括，例如，提供了一种晶片清洗方法和装置，其能够晶片的清洗效率，并提高晶片的清洁度。
6.本发明的实施例可以这样实现：
7.第一方面，本发明提供一种晶片清洗方法，晶片清洗方法的步骤包括：
8.预清洗工序，在预清洗工序中，将通过粘结层固定于第一载具的晶片放置于第一清洗槽中，采用温度为t1的第一清洗液对晶片进行喷淋清洗；
9.脱胶清洗工序，在脱胶清洗工序中，将晶片和第一载具放置于第二清洗槽中，在第二清洗槽中采用温度为t2的第一清洗液至少浸没粘结层，用于软化粘结层并使晶片脱离粘结层；
10.药液清洗工序，在药液清洗工序中，将晶片放置于第三清洗槽中，在第三清洗槽中采用温度为t2的第二清洗液浸没晶片，第二清洗液包括碱性清洗剂；
11.以及纯水清洗工序，在纯水清洗工序中，将晶片转移至第四清洗槽中，在第四清洗槽中使用温度为t2的第一清洗液浸没晶片；
12.粘结层的软化温度为t0，且t2＞t0＞t1。
13.在可选的实施方式中，在预清洗工序后，脱胶清洗工序前，还包括浸泡清洗工序；在浸泡清洗工序中，将晶片和第一载具由第一清洗槽转移至第五清洗槽中，且晶片浸没于第五清洗槽中的纯水中，使得晶片在第五清洗槽中抛动；在浸泡清洗工序中，第五清洗槽中的纯水温度为t1。
14.在可选的实施方式中，晶片清洗方法的步骤还包括：
15.在脱胶清洗工序后，在药液清洗工序前，将脱离粘结层的晶片插入第二载具。
16.在可选的实施方式中，晶片清洗方法的步骤还包括：
17.在药液清洗工序后，在纯水清洗工序前，将片盒中的晶片转移至第三载具中，使得第三载具在第三清洗槽中摆动，并进行超声波清洗。
18.在可选的实施方式中，晶片清洗方法的步骤还包括：
19.在纯水清洗工序后，将晶片由第四清洗槽转移至烘干槽内，将晶片烘干。
20.在可选的实施方式中，第一清洗液为纯水或去离子水。
21.在可选的实施方式中，t1为45
±
2℃；t2为90
±
2℃。
22.在可选的实施方式中，第二清洗槽包括限位件，在脱胶清洗工序中，将晶片和第一载具放置于第二清洗槽中时，采用限位件与晶片抵接，限位件用于对晶片进行限位。
23.第二方面，本发明提供一种晶片清洗装置，用于实施上述的晶片清洗方法，其包括第一清洗槽、第二清洗槽、第三清洗槽、第四清洗槽、第五清洗槽、烘干槽以及机械臂；第一清洗槽、第五清洗槽、第二清洗槽、第三清洗槽及第四清洗槽内均设置有加热单元，且第三清洗槽内设置有超声波发生器；
24.机械臂用于在第一清洗槽、第二清洗槽、第三清洗槽、第四清洗槽、第五清洗槽及烘干槽中的任意两者之间转移晶片。
25.在可选的实施方式中，第五清洗槽、第三清洗槽及第四清洗槽内均设置有摆动机构，摆动机构用于带动晶片在槽体内摆动；
26.本发明实施例的有益效果包括：
27.该晶片清洗方法的步骤包括：预清洗工序，在预清洗工序中，将通过粘结层固定于第一载具的晶片放置于第一清洗槽中，采用温度为t1的第一清洗液对晶片进行喷淋清洗；脱胶清洗工序，在脱胶清洗工序中，将晶片和第一载具放置于第二清洗槽中，在第二清洗槽中采用温度为t2的第一清洗液至少浸没粘结层，用于软化所述粘结层并使所述晶片脱离所述粘结层；药液清洗工序，在药液清洗工序中，将晶片放置于第三清洗槽中，在第三清洗槽中采用温度为t2的第二清洗液浸没晶片，第二清洗液包括碱性清洗剂；以及纯水清洗工序，在纯水清洗工序中，将晶片盒转移至第四清洗槽中，在第四清洗槽中使用温度为t2的第一清洗液浸没晶片；粘结层的软化温度为t0，且t2＞t0＞t1。
28.通过上述步骤，能够更有效率的去除晶片表面的脏污、颗粒和有机物等杂质，进而得到稳定的高品质的晶片，又降低了晶片脱胶时的质量风险，提高了生产效率。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
30.图1为本发明实施例中晶片清洗方法的步骤图；
31.图2为本发明实施例中晶片清洗装置的结构示意图。
32.图标：100-晶片；200-晶片清洗装置；210-第一清洗槽；220-第五清洗槽；230-第二
清洗槽；240-第三清洗槽；250-第四清洗槽；260-烘干槽；270-机械臂。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
39.请参考图1及图2，图1示出了本发明实施例中晶片清洗方法的步骤，图2示出了本发明实施例中晶片清洗装置的结构；本实施例提供了一种晶片清洗方法，晶片清洗方法的步骤包括：
40.s1：预清洗工序，在预清洗工序中，将通过粘结层固定于第一载具的晶片100放置于第一清洗槽210中，采用温度为t1的第一清洗液对晶片100进行喷淋清洗；
41.s2：脱胶清洗工序，在脱胶清洗工序中，将晶片100和第一载具放置于第二清洗槽230中，在第二清洗槽230中采用温度为t2的第一清洗液至少浸没粘结层，用于软化粘结层并使晶片100脱离粘结层；
42.s3：药液清洗工序，在药液清洗工序中，将晶片100放置于第三清洗槽240中，在第三清洗槽240中采用温度为t2的第二清洗液浸没晶片100，第二清洗液包括碱性清洗剂；
43.s4：以及纯水清洗工序，在纯水清洗工序中，将晶片100转移至第四清洗槽250中，在第四清洗槽250中使用温度为t2的第一清洗液浸没晶片100；
44.其中，粘结层的软化温度为t0，且t2＞t0＞t1。
45.需要说明的是，在本实施例中，是以粘结层为ab胶为例进行说明，而在本发明的其他实施例中，粘结层还可以为其他类型的材料。
46.在本实施例中，晶片清洗方法的步骤还包括：
47.在预清洗工序后，脱胶清洗工序前，还包括浸泡清洗工序；在浸泡清洗工序中，将晶片100和第一载具由第一清洗槽210转移至第五清洗槽220中，且晶片100浸没于第五清洗槽220中的纯水中，使得晶片100在第五清洗槽220中抛动。在浸泡清洗工序中，第五清洗槽
220中的纯水温度为t1。
48.其中，第五清洗槽220中的纯水温度为45
±2°
，晶片100在第五清洗槽220中的清洗时长为10
±
2分钟。
49.晶片清洗方法的步骤还包括：
50.在药液清洗工序后，在纯水清洗工序前，将片盒中的晶片100转移至第三载具中，使得第三载具在第三清洗槽240中摆动，并进行超声波清洗。
51.晶片清洗方法的步骤还包括：
52.在纯水清洗工序后，将晶片100由第四清洗槽250转移至烘干槽260内，将晶片100烘干。
53.在本实施例中，由于晶片100在脱胶过程中因粘结层被高温软化时，晶片100会整体倾斜，而晶片100在整体倾斜后容易出现崩角的现象，由此，第二清洗槽230包括限位件，在脱胶清洗工序中，将晶片100和第一载具放置于第二清洗槽230中时，采用限位件与晶片100抵接，限位件用于对晶片100进行限位，从而能够避免因粘结层软化而导致晶片100倾斜出现崩角的现象。该晶片清洗方法的工作原理是：
54.请参考图1及图2，将晶片100和第一载具放置于第一清洗槽210，且第一载具浸泡在第一清洗槽210中，采用温度为t1的第一清洗液对晶片100进行喷淋清洗；其目的是通过喷淋的温度为t1的第一清洗液清洗晶片100表面的砂浆等脏污，而且晶片100之间缝隙里的脏污颗粒被冲洗掉流至第一清洗槽210的底部排水管，排至专用下水道流转至污水处理站；
55.将晶片100和第一载具由第一清洗槽210转移至第五清洗槽220中，且晶片100浸没于第五清洗槽220中的纯水中，使得晶片100在第五清洗槽220中抛动；其目的是把晶片100表面残留的砂浆脏污和金属颗粒再次清洗掉，达到脱胶后插片的条件，防止晶片100片盒被脏污和金属粘附在片盒上面；
56.将晶片100和第一载具由第五清洗槽220转移至第二清洗槽230中，且晶片100和第一载具间的粘结层被第二清洗槽230中的温度为t2的第一清洗液浸没；在晶片100脱离粘结层后，将晶片100插入片盒；其目的是软化粘结层，以使得晶片100能够脱离粘结层，从而能够用手拿晶片100插片到片盒里面；
57.将插有晶片100的片盒转移至第三清洗槽240中，在第三清洗槽240中采用温度为t2的第二清洗液浸没所述晶片100；将片盒中的晶片100转移至第三载具中，使得第三载具在第三清洗槽240中摆动，并进行超声波清洗；其目的是去除晶片100表面的所有杂质，砂浆残留和金属颗粒；需要说明的是，第三清洗槽240中的第二清洗液为碱性清洗剂；
58.将晶片100及片盒转移至第四清洗槽250中，在第四清洗槽250中使用温度为t2的第一清洗液浸没所述晶片100，并使得晶片100及片盒摆动；其目的是清除晶片100在经过第三清洗槽240的清洗作用后残留于晶片100表面的药液、脏污物质和金属颗粒；
59.将晶片100由第四清洗槽250转移至烘干槽260内，将晶片100烘干。
60.需要说明的是，第一清洗槽210、第五清洗槽220、第二清洗槽230、第三清洗槽240及第四清洗槽250中的清洗液还可以采用纯水作为清洗液。
61.通过上述步骤，能够对晶片100进行预清洗、浸泡清洗、超声波清洗、纯水清洗和烘干，从而更有效率的去除晶片100表面的脏污、颗粒和有机物等杂质，进而得到稳定、高品质的晶片100，又降低了晶片100脱胶时的质量风险，提高了生产效率。其外，需要说明的是，通
过设置第一清洗槽210、第五清洗槽220、第二清洗槽230及第三清洗槽240，能够有效清除晶片100表面的脏污物质和金属颗粒；进而能够避免第四清洗槽250中的纯水被污染，从而能够通过这样的方式提高各个槽中的清洗液的利用率，并降低各个槽中的清洗液的更换频率，进而能够降低清洗的成本。
62.进一步地，在本实施例中，第一清洗液为纯水或去离子水；第一清洗槽210、第五清洗槽220、第二清洗槽230、第三清洗槽240及第四清洗槽250在清洗晶片100的过程中，需要调整其清洗液的温度，具体的，t1为45
±
2℃；t2为90
±
2℃；即，第一清洗槽210的纯水温度为45
±2°
；第二清洗槽230中的纯水温度为90
±2°
；第三清洗槽240中的纯水温度为90
±2°
；第四清洗槽250中的纯水温度为90
±2°
，第五清洗槽220中的纯水温度为45
±2°
。
63.晶片100在第五清洗槽220中的清洗时长为10
±
2分钟。
64.进一步地，在本实施例中，为提高清洗的效果，故，第一清洗槽210、第五清洗槽220、第二清洗槽230、第三清洗槽240及第四清洗槽250在清洗晶片100的过程中，需要调整其清洗时长，具体的，在第一清洗槽210中，进行喷淋清洗的时长为13
±
2分钟；晶片100在第五清洗槽220中的清洗时长为10
±
2分钟；在第二清洗槽230中，当第二清洗槽230中的温度为90度的情况下，晶片100和第一载具间的粘结层被第二清洗槽230中的纯水浸没的时长为20分钟；第三载具在第三清洗槽240中进行超声波清洗的时长为22
±
2分钟；晶片100在第四清洗槽250中的清洗时长为10
±
2分钟。
65.综上，请参考图1及图2，基于上述内容，以清洗碳化硅为例，该晶片清洗方法的过程如下:
66.将碳化硅晶片100和第一载具放置于第一清洗槽210，且第一载具浸泡在第一清洗槽210中，采用采用温度为t1的第一清洗液对碳化硅晶片100进行喷淋清洗13分钟；从而通过喷淋的第一清洗液清洗碳化硅晶片100表面的砂浆等脏污，而且碳化硅晶片100之间缝隙里的脏污颗粒被冲洗掉流至第一清洗槽210的底部排水管，排至专用下水道流转至污水处理站；
67.将碳化硅晶片100和第一载具由第一清洗槽210转移至第五清洗槽220中，且碳化硅晶片100浸没于第五清洗槽220中45
°
的纯水中，使得碳化硅晶片100在第五清洗槽220中抛动，且第五清洗槽220内生成有气泡，在碳化硅晶片100摆动且存在气泡的情况下清洗10分钟；其目的是把碳化硅晶片100表面残留的砂浆脏污和金属颗粒再次清洗掉，达到脱胶后插片的条件，防止碳化硅晶片100片盒被脏污和金属粘附在片盒上面；也能防止第三清洗槽240和第四清洗槽250的纯水被污染；
68.将碳化硅晶片100和第一载具由第五清洗槽220转移至第二清洗槽230中，且碳化硅晶片100和第一载具间的粘结层被第二清洗槽230中的90
°
温度为t2的第一清洗液浸没；在90
°
第一清洗液的高温作用下，粘结层软化20分钟以使得碳化硅晶片100与粘结层脱离；在碳化硅晶片100脱离粘结层后，将碳化硅晶片100插入片盒；其目的是软化粘结层，以使得碳化硅晶片100能够脱离粘结层，待碳化硅晶片100可以粘结层时用手拿碳化硅晶片100插片到片盒里面；
69.将插有碳化硅晶片100的片盒转移至第三清洗槽240中，第三清洗槽240中的第二清洗液温度为90
°
，将片盒中的碳化硅晶片100转移至第三载具中，使得第三载具在第三清洗槽240中上下摆动，且第三清洗槽240内生成有气泡，在碳化硅晶片100摆动且存在气泡的
情况下进行超声波清洗22分钟；其目的是去除碳化硅晶片100表面的所有杂质，砂浆残留和金属颗粒；需要说明的是，第三清洗槽240中的第二清洗液为碱性清洗剂；
70.将碳化硅晶片100及片盒转移至第四清洗槽250中，第四清洗槽250中的第一清洗液温度为90
°
，并使得碳化硅晶片100及片盒在第一清洗液中上摆动，且第四清洗槽250内生成有气泡，在碳化硅晶片100摆动且存在气泡的情况下清洗15分钟；其目的是清除碳化硅晶片100在经过第三清洗槽240的清洗作用后残留于碳化硅晶片100表面的药液、脏污物质和金属颗粒；
71.将碳化硅晶片100由第四清洗槽250转移至烘干槽260内，将碳化硅晶片100烘干。
72.需要说明的是，在实施上述方法的过程中，为便于对晶片100、第一载具及片盒进行转移，可以采用机械臂270的方式。
73.基于上述内容，请参考图1及图2，本发明提供一种晶片清洗装置200，用于实施上述的晶片清洗方法，晶片清洗装置200包括第一清洗槽210、第二清洗槽230、第三清洗槽240、第四清洗槽250、第五清洗槽220、烘干槽260以及机械臂270；第一清洗槽210、第二清洗槽230、第三清洗槽240、第四清洗槽250及第五清洗槽220内均设置有加热单元，且第三清洗槽240内设置有超声波发生器；
74.机械臂270用于在第一清洗槽210、第五清洗槽220、第二清洗槽230、第三清洗槽240、第四清洗槽250及烘干槽260中的任意两者之间转移晶片100。
75.进一步地，在本实施例中，为带动晶片100在第五清洗槽220、第三清洗槽240及第四清洗槽250内摆动以提高清洗效果，故，第五清洗槽220、第三清洗槽240及第四清洗槽250内均设置有摆动机构，摆动机构用于带动晶片100在槽体内摆动。
76.而且，为在第五清洗槽220、第三清洗槽240及第四清洗槽250内生成气泡以提高清洗效果，故，第五清洗槽220、第三清洗槽240及第四清洗槽250内均设置有鼓泡器，鼓泡器用于在槽体内生成气泡。
77.综上，请参考图1及图2，以清洗碳化硅晶片100为例，该晶片清洗装置200的工作过程如下:
78.通过机械臂270将碳化硅晶片100和第一载具放置于第一清洗槽210，并通过第一清洗槽210内的加热单元将第一清洗槽210中的纯水加热至45
°
，同时采用纯水对碳化硅晶片100进行喷淋清洗13分钟；
79.通过机械臂270将碳化硅晶片100和第一载具由第一清洗槽210转移至第五清洗槽220中，并通过第五清洗槽220中的加热单元将第五清洗槽220中的纯水加热至45
°
，且碳化硅晶片100浸没于第五清洗槽220中45
°
的纯水中；同时，通过摆动机构带动碳化硅晶片100在第五清洗槽220中上下摆动，且鼓泡器在第五清洗槽220内生成有气泡，在碳化硅晶片100摆动且存在气泡的情况下清洗10分钟；其目的是把碳化硅晶片100表面残留的砂浆脏污和金属颗粒再次清洗掉，达到脱胶后插片的条件，防止碳化硅晶片100和片盒被脏污和金属粘附在片盒上面；也能防止第三清洗槽240和第四清洗槽250的纯水被污染；
80.通过机械臂270将碳化硅晶片100和第一载具由第五清洗槽220转移至第二清洗槽230中，并通过第二清洗槽230中的加热单元将第二清洗槽230中的纯水加热至90
°
，且碳化硅晶片100和第一载具间的粘结层被第二清洗槽230中的90
°
纯水浸没；在90
°
纯水的高温作用下，粘结层软化20分钟以使得碳化硅晶片100与粘结层脱离；在碳化硅晶片100脱离粘结
层后，将碳化硅晶片100插入片盒；其目的是软化粘结层，以使得碳化硅晶片100能够脱离粘结层，待碳化硅晶片100可以粘结层时用手拿碳化硅晶片100插片到片盒里面；
81.通过机械臂270将插有碳化硅晶片100的片盒转移至第三清洗槽240中，并通过第三清洗槽240中的加热单元将第三清洗槽240中的纯水加热至90
°
，将片盒中的碳化硅晶片100转移至第三载具中，同时，通过摆动机构带动碳化硅晶片100和第三载具在第三清洗槽240中上下摆动，且鼓泡器在第三清洗槽240内生成有气泡，在碳化硅晶片100摆动且存在气泡的情况下进行超声波清洗22分钟；目的是去除碳化硅晶片100表面的所有杂质，砂浆残留和金属颗粒；需要说明的是，第三清洗槽240中加碱性清洗剂；
82.通过机械臂270将碳化硅晶片100及片盒转移至第四清洗槽250中，并通过第四清洗槽250中的加热单元将第四清洗槽250中的纯水加热至90
°
；同时，通过摆动机构带动碳化硅晶片100和片盒在第四清洗槽250中上下摆动，且鼓泡器在第四清洗槽250内生成有气泡，在碳化硅晶片100摆动且存在气泡的情况下清洗15分钟；其目的是清除碳化硅晶片100在经过第三清洗槽240的清洗作用后残留于碳化硅晶片100表面的药液、脏污物质和金属颗粒；
83.将碳化硅晶片100由第四清洗槽250转移至烘干槽260内，通过烘干槽260内的加热单元将碳化硅晶片100烘干。
84.通过上述步骤，能够对碳化硅晶片100进行预清洗、浸泡清洗、超声波清洗、纯水清洗和烘干，从而更有效率的去除碳化硅晶片100表面的脏污、颗粒和有机物等杂质，进而得到稳定的高品质的碳化硅晶片100，又降低了碳化硅晶片100脱胶时的质量风险，提高了生产效率。
85.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。