[发明专利]切割、研磨硅片表面清洗设备

说明书

技术领域

本发明涉及切割、研磨硅片表面清洗设备。

背景技术

半导体器件诸如二极管、太阳能电池片以及高反压三极管用重掺杂硅衬底片等是在硅切割片或硅研磨片表面上直接掺杂扩散形成P-N结和重掺杂硅衬底层的，如果半导体硅片表面质量达不到使用要求，无论其它工艺环节控制得多么完美，也是不可能获得高质量的半导体器件的。硅片表面的清洗就成为半导体硅片加工和器件生产中至关重要的环节。现代规模化生产，由于其加工批量大、产量高，传统的利用有机溶剂棉球浸湿手工檫试清洗和SC-1、2的化学试剂加温烧煮的清洗方法已远远不能适宜大批量生产的使用要求。目前，普遍选用的是清洗效果好，操作简单的超声波清洗方法。将硅片竖插入承载花篮内，摆放入配有清洗介质的超声波清洗槽内，依次经过6～8道工位超声清洗，脱水甩干。每道超洗约3～15分钟，其工艺流程及工位设置参见下表

大批量生产中硅片经上表工艺流程方法清洗，产品提供器件厂使用时经常出现：在硅片表面制绒时，制绒层色泽不一致，严重影响太阳能电池片的转换效率的问题；用于制造硅整流二极管等器件时存在TRR沾污现象，导致反向恢复时间偏低，参数达不到设计和使用要求而报废的问题；用于制造高反压三极管时，在重掺杂高温长时间硅衬底扩散时，片与片会产生粘连和结饼现象，造成破片和报废的问题。

分析现有清洗技术在使用中，存在的上述问题的原因，主要是：清洗工艺流程设置不合理，经二工位酸鼓泡超声清洗后的硅片连同花篮及承载硅片花篮的篮筐，直接传递到三工位碱性清洗液超声清洗槽超洗后，又传递到四工位碱性清洗液超声清洗槽超洗，二工位的酸液被带入到三工位和四工位的碱性清洗液内，酸与碱产生中和反应，使三工位和四工位的碱性清洗液PH值发生变化；随着硅片清洗批次的增加，二工位中酸液被带入三工位和四工位碱性清洗液内的量逐渐增大，导致三工位和四工位碱性清洗液的PH值逐渐降低，失取清洗作用；缩短了清洗液的正常使用周期，造成被清洗硅片表面的洁净度重复性差，色泽不一致，如中途清洗液添加把握不及时，被清洗硅片表面很容易产生花斑、发蓝、发黑等氧化现象，导致被清洗硅片表面质量不合格而报废的问题时而出现。二是：超声条件（功率、频率等）设计选配不合理，超声空化作用效果差，造成被清洗硅片表面局部清洗不干净和细微颗粒清洗不彻底的问题存在，使清洗后的硅片表面质量不能完全达到用户制造硅器件的使用要求。

发明内容

本发明为解决现有技术的工位安排设置在硅片清洗中存在硅片清洗造成被清洗硅片表面的洁净度不稳定，色泽一致性差，甚至产生花斑、发蓝、发黑等氧化现象，导致被清洗硅片表面质量不合格而报废和清洗液使用周期过短的问题提供一种提高硅片表面清洗洁净度稳定，色泽好，节约清洗液的清洗设备。 

本发明解决现有问题的清洗设备是：切割、研磨硅片表面清洗的设备，包括硅片、硅片的承载体、依次清洗硅片及完成相应清洗步骤的工位，所述的工位包括设有水和鼓泡超声溢流漂洗的一工位的清洗槽、设有酸溶液和鼓泡中超声清洗的二工位的清洗槽、设有碱性清洗剂超声溢流清洗的三工位的清洗槽、设有碱性清洗剂超声清洗槽的四工位、设有去离子水超声溢流清洗的五至八工位的清洗槽，作为改进，所述的二工位的清洗槽与三工位的清洗槽之间设有软化水超声溢流漂洗工位的清洗槽，五至八工位清洗槽中设有高频率超声波发生源；所述的超声清洗槽全部工位的实际有效使用面积内超声波功率为1.5 w/cm²，所述的硅片连同硅片的承载体从八工位去离子水清洗后进入设有高纯氮气温度为100~120℃的九工位离心甩干，而后下料。

作为进一步改进，所述的鼓泡源为注入水中的高纯氮气。

作为进一步改进，所述的高频率超声波发生源的五至八工位清洗槽，选用60～80KHZ的高频率超声波发生源换能器。

作为进一步改进，所述的超声清洗槽全部工位的实际有效使用面积内超声波功率为1.5 w/cm²，均选用单头100W的高功率换能器作超声波发生源来实现。

作为进一步改进，所述的五至八工位的清洗槽阶梯溢流，去离子水从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离子水溢流至前一工位的清洗槽，五工位的清洗槽去离子水溢流直接排放。

作为进一步改进，所述的阶梯溢流阶梯差为20mm。

上述的酸溶液为3~5%的HF酸溶液或柠檬酸溶液。上述的三工位及四工位清洗槽内清洗剂清洗温度为45~65℃。