一种高效激光清洗硅片工艺制造技术

本发明专利技术涉及表面处理领域，具体涉及一种高效激光清洗硅片工艺。黏胶涂覆在硅片的表面后，颗粒污物被黏胶包围，经过干燥后颗粒污物将被固化在黏胶内；黑胶带在黏胶没有干燥之前被涂覆，因此黑胶带与黏胶粘结在一起；脉冲激光束作用在对脉冲激光束吸收率很高的黑胶带上，产生冲击波，在激光的瞬时热力作用下，黑胶带、黏胶和固化在黏胶内的颗粒污物开裂成粒度为100～300微粒的碎片并从硅片的表面飞离，使颗粒污物从硅片的待处理表面分离；硅片经过高压气体吹洗之后，放入丙酮溶液进行超声清洗，以清除粘着在硅片表面的黏胶残渣，最终获得具有清洁表面的硅片。本发明专利技术可应用于半导体行业硅片的清洗。

An efficient laser cleaning process for silicon wafer

The invention relates to the field of surface treatment, in particular to a high efficiency laser cleaning silicon wafer process. When viscose is coated on the surface of silicon wafer, the particles are surrounded by viscose. After drying, the particles will be solidified in the viscose. Black tape is coated before the viscose is dried, so the black tape is bonded to the viscose. Pulsed laser beams act on the black tape with high absorption of pulsed laser beams and produce impact. Under the instantaneous thermal action of laser, black tape, viscose and solidified particles in the viscose crack into fragments of 100-300 particles and fly away from the surface of the silicon wafer, separating the particles from the surface to be treated; after the silicon wafer is washed by high-pressure gas blowing, it is put into acetone solution for ultrasonic cleaning. In order to remove the adhesive residue adhered to the silicon wafer, the silicon wafer with clean surface was finally obtained. The invention can be applied to the cleaning of silicon wafers in semiconductor industry.

【技术实现步骤摘要】
一种高效激光清洗硅片工艺
本专利技术涉及表面处理领域，具体涉及一种高效激光清洗硅片工艺。
技术介绍
集成电路板硅片在封装前通常需要进行清洗，以去除加工过程中附着在硅片表面的颗粒污物，从而提高硅片的性能。微纳米级的颗粒污物在镜片表面的粘着机制与较大尺寸的颗粒污物的粘着机制完全不同，在自身的重量下，会产生塑性变形，从而使黏着力大幅度上升，导致常规的化学清洗和超声清洗无法去除，因此清洗掉微纳米尺寸的颗粒污物是硅片后处理工艺中的一个难题。激光清洗是一种新型高效的清洗手段，可以有效去除多种类型的表面污物，然而，由于激光直接作用在硅片表面会破坏原有的表面结构，因此无法用来清洗硅片表面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效激光清洗硅片工艺，以去除硅片表面附着的微纳米尺寸的颗粒污物。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种高效激光清洗硅片工艺，其特征在于，由以下步骤组成：步骤一：在硅片的待清洗表面均匀涂覆一层黏胶；步骤二：对黏胶进行烘干硬化；步骤三：在黏胶上表面粘贴一层黑胶带；步骤四：在黑胶带上表面涂覆一层流动的水膜；步骤五：脉冲激光束透过流动的水膜，辐照在黑胶带表面，对整个硅片表面进行激光清洗；步骤六：从硅片表面去除黑胶带；步骤七：硅片经过高压气体吹洗之后，放入丙酮溶液进行超声清洗。黏胶涂覆在硅片的表面后，颗粒污物被黏胶包围，经过干燥后颗粒污物将被固化在黏胶内；脉冲激光束透过水膜作用在对脉冲激光束吸收率超过50％的黑胶带上，产生冲击波，在激光的瞬时热力作用下，黏胶和固化在黏胶内的颗粒污物开裂成粒度为100～300μm的碎片并从硅片的表面剥离，剥离的污物碎片粘在黑胶带的下表面，与黑胶带同时从硅片表面分离；流动的水膜可以增强激光冲击波的幅值，从而提高激光清洗效果，此外，流动的水膜还可以保证激光清洗后粘结有污物碎片的黑胶带仍然保持平整，保证激光清洗效果；硅片经过高压气体吹洗，可以吹走附着在硅片表面的污物碎片；将硅片放入丙酮溶液中进行超声清洗能够清除粘着在硅片表面的黏胶残渣。所述的脉冲激光束作用于黑胶带的上表面，黑胶带和黏胶依次涂覆在硅片的待处理表面上。所述的脉冲激光束的脉宽范围为10～300ns，功率密度范围为106～107GW/cm2。所述的流动的水膜为去离子水膜，其厚度为1～1.5mm，流速为1cm/s～3cm/s。所述的黑胶带为黑色聚酯胶带，厚度为5-15μm；对脉冲激光束的吸收率超过50％。所述的黏胶的成份是丙烯酸环氧树脂，干燥后在外力作用下易开裂，且易溶于丙酮等有机溶剂；厚度为30-100μm。所述的污物颗粒的尺寸为0.5～50μm，材质为硅或其他类型的污物，采用常规硅片清洗工艺无法去除。所述丙酮溶液的体积百分浓度为50％。本专利技术的工作原理为：黏胶涂覆在硅片的表面后，颗粒污物被黏胶包围，经过干燥后颗粒污物将被固化在黏胶内；黑胶带与脆性黏胶粘结在一起；脉冲激光束透过流动的水膜作用在对脉冲激光束吸收率很高的黑胶带上，产生冲击波，在激光的瞬时热力作用下，黏胶和固化在黏胶内的颗粒污物开裂成粒度为100～300μm的碎片并从硅片的表面剥离，剥离的污物碎片粘在黑胶带的下表面，与黑胶带同时从硅片表面分离；流动的水膜可以增强激光冲击波的幅值，从而提高激光清洗效果，此外，流动的水膜还可以保证激光清洗后粘结有污物碎片的黑胶带仍然保持平整，保证激光清洗效果；硅片经过高压气体吹洗，可以吹走附着在硅片表面的污物碎片；将硅片放入丙酮溶液进行超声清洗，可以清除粘着在硅片表面的黏胶残渣，最终获得具有清洁表面的硅片。本专利技术具有的有益效果：采用脆性的丙烯酸环氧树脂作为黏胶材料，可以很好地包覆颗粒污物，且硬化后易开裂，在激光束热力和冲击波作用下会形成100～300μm的颗粒污物从硅片表面剥离，最终使颗粒污物剥离，清洗效果好；黑胶带可以使激光束不会直接作用在硅片表面，从避免硅片表面受到激光热效应的损伤；黑胶带可以保证污物碎片不会在激光热力作用下在空气中飞溅，保护环境；流动的水膜可以增强激光冲击波的幅值，从而提高激光清洗效果，此外，流动的水膜还可以保证激光清洗后粘结有污物碎片的黑胶带仍然保持平整，保证激光清洗效果；在激光束的热力作用下，形成的剥离物尺寸大于激光束辐照到黑胶带表面时的直径，因此相邻激光光斑之间无需搭接，光斑之间的距离是光斑直径的2～5倍，可以大幅度提高清洗效率。附图说明图1是高效激光清洗硅片装置示意图；图中：1脉冲激光束；2流动的水膜；3黑胶带；4黏胶；5颗粒污物；6硅片。具体实施方式为更好的阐述本专利技术的实施细节，下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。本专利技术的一种高效激光清洗硅片工艺如图1所示，包括工作台脉冲激光束1、流动的水膜2、黑胶带3、黏胶4、颗粒污物5和硅片6。黑胶带3和黏胶4依次覆盖在硅片6的待处理表面上。实施实例一：本实例中，脉冲激光器单脉冲能量为1mJ，频率为100KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为10ns，功率密度为106GW/cm2，脉冲激光束经聚焦后到达黑胶带3的上表面时光斑直径为50μm；流动的水膜2为去离子水，厚度为1mm，流速为1cm/s；黑胶带3为黑色聚酯胶带，其厚度约为10μm；黏胶4的主要成分是丙烯酸环氧树脂，厚度为60μm；颗粒污物5的材质为硅，粒度分布为0.5～50μm。步骤一：在硅片6的待清洗表面均匀涂覆一层黏胶4；步骤二：对黏胶4进行烘干硬化；步骤三：在黏胶4上表面粘贴一层黑胶带3；步骤四：在黑胶带3上表面涂覆一层流动的水膜2；步骤五：脉冲激光束1透过流动的水膜2，辐照在黑胶带3表面，对整个硅片6表面进行激光清洗；步骤六：从硅片6表面去除黑胶带3；步骤七：硅片6经过高压气体吹洗之后，放入50％的丙酮溶液进行超声清洗。激光清洗效率为3.6m2/h。经检测，激光清洗前硅片6表面的颗粒污物密度为13.4颗/cm2，激光清洗后，硅片6表面的颗粒污物密度为1.1颗/cm2。实施实例二本实例中，脉冲激光器单脉冲能量为0.5mJ，频率为150KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为100ns，功率密度为5*106GW/cm2，脉冲激光束经聚焦后到达黑胶带3的上表面时光斑直径为55μm；流动的水膜2为去离子水，厚度为1.5mm，流速为2cm/s；黑胶带3为黑色聚酯胶带，其厚度约为10μm；黏胶4的主要成分是丙烯酸环氧树脂，厚度为60μm；颗粒污物5的材质为硅，粒度分布为0.5～50μm。步骤一：在硅片6的待清洗表面均匀涂覆一层黏胶4；步骤二：对黏胶4进行烘干硬化；步骤三：在黏胶4上表面粘贴一层黑胶带3；步骤四：在黑胶带3上表面涂覆一层流动的水膜2；步骤五：脉冲激光束1透过流动的水膜2，辐照在黑胶带3表面，对整个硅片6表面进行激光清洗；步骤六：从硅片6表面去除黑胶带3；步骤七：硅片6经过高压气体吹洗之后，放入50％的丙酮溶液进行超声清洗。激光清洗效率为5.6m2/h。经检测，激光清洗前硅片6表面的颗粒污物密度为14.3颗/cm2，激光清洗后，硅片6表面的颗粒污物密度为1.0颗/cm2。实施实例三本实例中，脉冲激光器单脉冲能量为1.5mJ，频率为200KHZ，所发出的脉冲激光束1脉宽为300ns，功率密度为107GW/cm2，脉冲激光束经聚焦后到达黑胶带2的上表面时光斑直径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效激光清洗硅片工艺，其特征在于，由以下步骤组成：步骤一：在硅片的待清洗表面均匀涂覆一层黏胶；步骤二：对黏胶进行烘干硬化；步骤三：在黏胶上表面粘贴一层黑胶带；步骤四：在黑胶带上表面涂覆一层流动的水膜；步骤五：脉冲激光束透过流动的水膜，辐照在黑胶带表面，对整个硅片表面进行激光清洗；步骤六：从硅片表面去除黑胶带；步骤七：硅片经过高压气体吹洗之后，放入丙酮溶液进行超声清洗；黏胶涂覆在硅片的表面后，颗粒污物被黏胶包围，经过干燥后颗粒污物将被固化在黏胶内；脉冲激光束透过水膜作用在对脉冲激光束吸收率超过50％的黑胶带上，产生冲击波，在激光的瞬时热力作用下，黏胶和固化在黏胶内的颗粒污物开裂成粒度为100～300μm的碎片并从硅片的表面剥离，剥离的污物碎片粘在黑胶带的下表面，与黑胶带同时从硅片表面分离；流动的水膜可以增强激光冲击波的幅值，从而提高激光清洗效果，此外，流动的水膜还可以保证激光清洗后粘结有污物碎片的黑胶带仍然保持平整，保证激光清洗效果；硅片经过高压气体吹洗，可以吹走附着在硅片表面的污物碎片；将硅片放入丙酮溶液中进行超声清洗能够清除粘着在硅片表面的黏胶残渣。

【技术特征摘要】
1.一种高效激光清洗硅片工艺，其特征在于，由以下步骤组成：步骤一：在硅片的待清洗表面均匀涂覆一层黏胶；步骤二：对黏胶进行烘干硬化；步骤三：在黏胶上表面粘贴一层黑胶带；步骤四：在黑胶带上表面涂覆一层流动的水膜；步骤五：脉冲激光束透过流动的水膜，辐照在黑胶带表面，对整个硅片表面进行激光清洗；步骤六：从硅片表面去除黑胶带；步骤七：硅片经过高压气体吹洗之后，放入丙酮溶液进行超声清洗；黏胶涂覆在硅片的表面后，颗粒污物被黏胶包围，经过干燥后颗粒污物将被固化在黏胶内；脉冲激光束透过水膜作用在对脉冲激光束吸收率超过50％的黑胶带上，产生冲击波，在激光的瞬时热力作用下，黏胶和固化在黏胶内的颗粒污物开裂成粒度为100～300μm的碎片并从硅片的表面剥离，剥离的污物碎片粘在黑胶带的下表面，与黑胶带同时从硅片表面分离；流动的水膜可以增强激光冲击波的幅值，从而提高激光清洗效果，此外，流动的水膜还可以保证激光清洗后粘结有污物碎片的黑胶带仍然保持平整，保证激光清洗效果；硅片经过高压气体吹洗，可以吹走附着在硅片表面的污物碎片；将硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴峰泽，汪张煜，周建忠，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32