[發明專利]切割、研磨硅片表面清洗設備

有效

• 申請號: 201110339672.1
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102412173A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 汪貴發;蔣建松
• 申請（專利權）人: 浙江光益硅業科技有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;B08B3/12;B08B3/08
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所(普通合伙) 33221
• 代理人: 江助菊

技術領域

本發明涉及切割、研磨硅片表面清洗設備。

背景技術

半導體器件諸如二極管、太陽能電池片以及高反壓三極管用重摻雜硅襯底片等是在硅切割片或硅研磨片表面上直接摻雜擴散形成P-N結和重摻雜硅襯底層的，如果半導體硅片表面質量達不到使用要求，無論其它工藝環節控制得多么完美，也是不可能獲得高質量的半導體器件的。硅片表面的清洗就成為半導體硅片加工和器件生產中至關重要的環節。現代規模化生產，由于其加工批量大、產量高，傳統的利用有機溶劑棉球浸濕手工檫試清洗和SC-1、2的化學試劑加溫燒煮的清洗方法已遠遠不能適宜大批量生產的使用要求。目前，普遍選用的是清洗效果好，操作簡單的超聲波清洗方法。將硅片豎插入承載花籃內，擺放入配有清洗介質的超聲波清洗槽內，依次經過6～8道工位超聲清洗，脫水甩干。每道超洗約3～15分鐘，其工藝流程及工位設置參見下表

大批量生產中硅片經上表工藝流程方法清洗，產品提供器件廠使用時經常出現：在硅片表面制絨時，制絨層色澤不一致，嚴重影響太陽能電池片的轉換效率的問題；用于制造硅整流二極管等器件時存在TRR沾污現象，導致反向恢復時間偏低，參數達不到設計和使用要求而報廢的問題；用于制造高反壓三極管時，在重摻雜高溫長時間硅襯底擴散時，片與片會產生粘連和結餅現象，造成破片和報廢的問題。

分析現有清洗技術在使用中，存在的上述問題的原因，主要是：清洗工藝流程設置不合理，經二工位酸鼓泡超聲清洗后的硅片連同花籃及承載硅片花籃的籃筐，直接傳遞到三工位堿性清洗液超聲清洗槽超洗后，又傳遞到四工位堿性清洗液超聲清洗槽超洗，二工位的酸液被帶入到三工位和四工位的堿性清洗液內，酸與堿產生中和反應，使三工位和四工位的堿性清洗液PH值發生變化；隨著硅片清洗批次的增加，二工位中酸液被帶入三工位和四工位堿性清洗液內的量逐漸增大，導致三工位和四工位堿性清洗液的PH值逐漸降低，失取清洗作用；縮短了清洗液的正常使用周期，造成被清洗硅片表面的潔凈度重復性差，色澤不一致，如中途清洗液添加把握不及時，被清洗硅片表面很容易產生花斑、發藍、發黑等氧化現象，導致被清洗硅片表面質量不合格而報廢的問題時而出現。二是：超聲條件（功率、頻率等）設計選配不合理，超聲空化作用效果差，造成被清洗硅片表面局部清洗不干凈和細微顆粒清洗不徹底的問題存在，使清洗后的硅片表面質量不能完全達到用戶制造硅器件的使用要求。

發明內容

本發明為解決現有技術的工位安排設置在硅片清洗中存在硅片清洗造成被清洗硅片表面的潔凈度不穩定，色澤一致性差，甚至產生花斑、發藍、發黑等氧化現象，導致被清洗硅片表面質量不合格而報廢和清洗液使用周期過短的問題提供一種提高硅片表面清洗潔凈度穩定，色澤好，節約清洗液的清洗設備。?

本發明解決現有問題的清洗設備是：切割、研磨硅片表面清洗的設備，包括硅片、硅片的承載體、依次清洗硅片及完成相應清洗步驟的工位，所述的工位包括設有水和鼓泡超聲溢流漂洗的一工位的清洗槽、設有酸溶液和鼓泡中超聲清洗的二工位的清洗槽、設有堿性清洗劑超聲溢流清洗的三工位的清洗槽、設有堿性清洗劑超聲清洗槽的四工位、設有去離子水超聲溢流清洗的五至八工位的清洗槽，作為改進，所述的二工位的清洗槽與三工位的清洗槽之間設有軟化水超聲溢流漂洗工位的清洗槽，五至八工位清洗槽中設有高頻率超聲波發生源；所述的超聲清洗槽全部工位的實際有效使用面積內超聲波功率為1.5?w/cm²，所述的硅片連同硅片的承載體從八工位去離子水清洗后進入設有高純氮氣溫度為100~120℃的九工位離心甩干，而后下料。

作為進一步改進，所述的鼓泡源為注入水中的高純氮氣。

作為進一步改進，所述的高頻率超聲波發生源的五至八工位清洗槽，選用60～80KHZ的高頻率超聲波發生源換能器。

作為進一步改進，所述的超聲清洗槽全部工位的實際有效使用面積內超聲波功率為1.5?w/cm²，均選用單頭100W的高功率換能器作超聲波發生源來實現。

作為進一步改進，所述的五至八工位的清洗槽階梯溢流，去離子水從八工位的清洗槽注入，后一工位的清洗槽高于前一工位的清洗槽，后一工位的清洗槽的去離子水溢流至前一工位的清洗槽，五工位的清洗槽去離子水溢流直接排放。

作為進一步改進，所述的階梯溢流階梯差為20mm。

上述的酸溶液為3~5%的HF酸溶液或檸檬酸溶液。上述的三工位及四工位清洗槽內清洗劑清洗溫度為45~65℃。