一種芯片表面污物清潔處理的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全新的芯片表面污物清潔處理的方法，包括步驟：將待清理芯片在烘箱中烘烤第一預定時間；將待清理芯片在室溫下冷卻后置于熱板上；在冷卻后的待清理芯片上放置一限位框，所述限位框具有一中空部分，用于在所述待清理芯片表面限定待清理部位；在限位框中滴入液態(tài)膠，使其充滿限位框的中空部分；打開熱板電源，使溫度升高至第一預定溫度并保持第二預定時間；將帶限位框的芯片由熱板放到去離子水中；剝離限位框和芯片；將芯片先后在丙酮、乙醇中浸泡，然后在去離子水反復沖洗后用氮氣吹干。本發(fā)明能夠實現(xiàn)某些功能芯片重復利用以及對芯片特定區(qū)域進行清潔處理提供有效解決辦法。
【專利說明】一種芯片表面污物清潔處理的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及表面清潔領域，特別涉及一種表面具有微結構的芯片的表面污物清潔處理的方法。
【背景技術】
[0002]芯片表面清潔度對最終器件性能起著決定性作用。芯片表面的污物包括連續(xù)的層狀污物和分立的粒子狀污物，現(xiàn)階段其常規(guī)的清洗工藝主要包括丙酮乙醇結合超聲清洗有機物，濃硫酸雙氧水加熱去除無機鹽離子。常規(guī)的硅片用這種方法清洗就能達到需要的清潔度，但隨著工藝多元化和芯片功能多元化，在加工過程中會引入很多頑固的污染物，用一般的清洗方法根本除不掉，需要更加復雜的清洗方法，但這樣會大大增加清洗成本。
[0003]在某些芯片制作過程中由于應用了像鈦這樣的金屬，若其表面被污染需清洗，我們不能用濃硫酸來去除各種無機鹽顆粒。對于像被金顆粒污染的芯片，由于金顆粒小于微米量級，超聲不能去掉，濃硫酸雙氧水也不能將其去掉。對于劃片后芯片表面的顆粒狀物污染物，通常用棉球擦掉，但會引起芯片表面的劃痕；對于某些已經(jīng)進行了很多微納加工工藝步驟的芯片，如果不能有效去掉表面的污染，就不能進行接下來的工藝；對于某些功能芯片，例如用于定位石墨烯的帶有金屬坐標標記的氧化硅片和做了微流通道的芯片，這些功能芯片都可以重復利用。如果用過一次之后不能有效解決表面污染問題，會大大降低芯片性能，因而不得不重新制作這些功能芯片，這會造成實驗成本的大大提高。
[0004]因此當下急需一種全新的、簡單的芯片表面污物清潔處理方法，來實現(xiàn)現(xiàn)有常規(guī)清洗方法所完成不了清潔任務，實現(xiàn)某些功能芯片的重復利用，用于降低實驗成本。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種全新的芯片表面污物清潔處理的方法，以實現(xiàn)常規(guī)清洗工藝實現(xiàn)不了的清潔處理功能，大大降低了實驗成本。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種芯片表面污物清潔處理方法，其特征在于，包括步驟:
[0007]步驟1:將待清理芯片在烘箱中烘烤第一預定時間；
[0008]步驟2:將待清理芯片在室溫下冷卻后置于熱板上；
[0009]步驟3:在冷卻后的待清理芯片上放置一限位框，所述限位框具有一中空部分，用于在所述待清理芯片表面限定待清理部位；
[0010]步驟4:在限位框中滴入液態(tài)膠，使其充滿限位框的中空部分；
[0011]步驟5:打開熱板電源，使溫度升高至第一預定溫度并保持第二預定時間；
[0012]步驟6:將帶限位框的芯片由熱板放到去離子水中；
[0013]步驟7:剝離限位框和芯片；
[0014]步驟8:將芯片先后在丙酮、乙醇中浸泡，然后在去離子水反復沖洗后用氮氣吹干。[0015]其中，所述步驟I中將芯片在110-130°C的烘箱中烘烤10min-20min。
[0016]其中，所述步驟2中將芯片在室溫下冷卻超過lOmin，然后置于沒開電源的熱板上。
[0017]其中，所述步驟3中，所述限位框和中空部分的大小和形狀根據(jù)芯片大小和形狀以及需要清潔部分的大小和形狀確定；所述限位框是通過將平整的塑料板去掉中間部分而形成，所述塑料板的厚度和限位框的大小之比為1: 5-1: 10。
[0018]其中，所述步驟4中所述液態(tài)膠采用PMMA ;其步驟4中滴入限位框內的液態(tài)膠的中心最低點高度達到限位框高度的1/2-4/5。
[0019]其中，所述步驟5所述第一預定溫度為150-180°C,所述第二預定時間為5-10min。
[0020]其中，所述步驟6中用鑷子在熱板上水平夾起芯片，并將芯片及其表面的高溫的膠和框子一起放在室溫下的去離子水中。
[0021]其中，所述步驟7中通過鑷子夾住框子并在水中輕輕搖動Imin-1Omin來剝離限位框和芯片。
[0022]其中，所述步驟8中將芯片在丙酮、乙醇中分別浸泡5-10min，然后在去離子水中反復沖洗10min-20min。
[0023]本發(fā)明通過采用PMMA等液態(tài)膠在高溫的充分流動性，使其和芯片表面的顆粒狀污物充分接觸，將高溫的膠迅速放入冷水中，膠快速收縮固化，膠和顆粒狀污物立即從芯片表面脫離；同時膠對納米尺度污物有很強的吸附能力，在膠迅速和芯片表面分離時，會帶走細微污物。本發(fā)明解決了不能用濃硫酸雙氧水清洗或濃硫酸雙氧水也除不掉污物的芯片表面的清潔處理難題。這種全新的芯片表面清潔處理方法為實現(xiàn)某些功能芯片重復利用以及對芯片特定區(qū)域進行清潔處理提供有效解決辦法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明實施例提供的全新的芯片表面污物清潔處理方法的流程圖；
[0026]圖2(a)?(b)為本發(fā)明實施例提供的用丙酮乙醇結合超聲清洗工藝處理和全新的芯片表面污物清潔處理后的芯片表面光學顯微圖；
[0027]圖3(a)?(b)為本發(fā)明實施例提供的用濃硫酸雙氧水清洗工藝處理和全新的芯片表面污物清潔處理后的芯片表面光學顯微圖；
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明公開了一種全新的芯片表面污物清潔處理的方法，以有效去除常規(guī)清洗工藝不能去除的芯片表面污物，能夠實現(xiàn)某些功能芯片的重復利用，大大降低實驗成本。
[0029]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的全新的芯片表面污物清潔處理方法的流程圖。
[0031]本發(fā)明提供的全新的芯片表面污物清潔處理的方法，包括:
[0032]步驟101:烘箱干燥芯片；
[0033]將芯片放在烘箱中烘烤干燥，具體的，烘烤干燥溫度為110-130°C，干燥時間為10min-20min。優(yōu)選的，烘烤溫度為120°C，干燥時間為15min。烘烤芯片是為了增加芯片表面和滴膠步驟中滴的膠的粘附性。
[0034]步驟102:芯片放在未加熱的熱板上冷卻；
[0035]將自然冷卻后的芯片放在熱板上，具體的，自然冷卻時間為1min以上，優(yōu)選地，在自然干燥的環(huán)境中放置15min。將芯片放涼是為了防止熱的芯片在和膠接觸時產(chǎn)生大量氣泡，影響膠的成膜性和減小膠和芯片表面吸附力。
[0036]步驟103:在芯片上上放置一限定芯片表面清潔部位的限位框；所述限位框為具有一定厚度的平整塑料板，其具有中空部分，所述中空部分用于在所述芯片表面限定需要清潔的部位；
[0037]根據(jù)芯片大小和形狀以及需要清潔部分的大小和形狀，確定所述限位框的參數(shù)，所述限位框可以是利用平整的塑料板，將中間部分去掉后，使剩余部分將要清潔的區(qū)域圍住，塑料板的厚度和限位框的大小之比具體為1: 5-1: 15，優(yōu)選為1: 10。例如需要清潔處理的面積為lcm*lcm大小,我們設計的限位框為正方形,其可來源于大小為1.6cm*1.6cm的正方形塑料板，塑料板的厚度可為在塑料板的中心挖出一個1.2cm*1.2cm的正方形孔即可。限位框要來源于表面平整的塑料板，加工過程中也要保證框子的平整性，這樣才能使限位框和芯片表面充分接觸，防止在限位框中滴的膠從限位框底部和芯片表面的縫隙中漏出來，最終影響去污效果
[0038]步驟104:將液態(tài)膠滴進限位框的中空部分；
[0039]將液態(tài)膠(例如PMMA)用膠頭滴管一滴滴的滴入框內，使液態(tài)膠的中心最低點高度達到限位框高度的1/2-4/5，優(yōu)化的為3/4，同時要保證液態(tài)膠不能從限位框底部漏出。一滴滴的滴能夠防止氣泡產(chǎn)生，高度達到3/4是為了使膠在高溫下很好的成膜，并有一定的厚度，增加最后放在室溫去離子水中的收縮效果和促進膠和芯片表面的自動分離。
[0040]步驟105:熱板升溫
[0041]在室溫下打開熱板，使熱板溫度由室溫升高到預定溫度，所述預定溫度范圍在150-180°C之間，優(yōu)選為165°C，升溫時間為3_5min，并且保持最終溫度時間為5_10min，優(yōu)選為7min。我們采用這種升溫方式是為了防止在加熱過程中在膠中產(chǎn)生氣泡，從而影響膠和芯片表面的充分接觸，在高溫下保持一段時間是為了使利用膠的流動性使膠和芯片表面的污物充分接觸。
[0042]步驟106:去離子水冷卻
[0043]用鑷子在150-180°C高溫的熱板上水平夾起芯片，并迅速將芯片及其表面的高溫的膠和限位框一起放在室溫下的去離子水中。將高溫的芯片和膠放到室溫的去離子水中是為了使膠迅速的冷卻收縮，將污物嵌套在膠中，并且膠和芯片表面的收縮系數(shù)不同，膠和芯片表面迅速分離，這就達到了將芯片表面的污物轉移到膠中的過程。[0044]步驟107:搖晃限位框
[0045]用鑷子夾住限位框側壁并在水中輕輕搖晃Ι-lOmin。在晃動過程中會不斷有去離子水進入膠和芯片表面之間，最終限位框連帶膠一起從芯片表面自動脫落，此時芯片表面變的很干凈，只有部分在限位框側壁下面的膠的殘留。
[0046]步驟108:丙酮乙醇浸泡
[0047]將和膠分離后的芯片在丙酮、乙醇中分別浸泡5-10min，然后在去離子水中反復沖洗10min-20min,最后用氮氣吹干。
[0048]本發(fā)明提供的全新的芯片表面污物清潔處理的方法，有效的解決了常規(guī)清洗工藝不能去掉的污物，操作簡單，去污效果顯著。填補了不能用濃硫酸清洗或者濃硫酸也出不掉污物的芯片的清潔處理的空白，適應了多元化工藝的要求，大大降低了實驗成本。
[0049]請參閱圖2，圖2(a)?(b)為本發(fā)明實施例提供的用丙酮乙醇結合超聲清洗工藝處理和全新的芯片表面污物清潔處理前后的芯片表面光學顯微圖。對于某些功能芯片的加工過程中運用了鈦之類能夠溶入濃硫酸的金屬材料做微結構時，我們?yōu)榱吮苊膺@些微結構被破壞就不能用濃硫酸去清洗芯片表面的污物。但有時這些芯片上的污物用丙酮乙醇并結合超聲浸泡去除不掉，可能是由于這些污物是小尺寸的無機鹽或者和芯片表面結合很緊的有機物。現(xiàn)在微納加工工藝中EBL用的比較多，很多時候工藝過程中要用到套刻，套刻就需要在芯片表面上做金屬標記，通常的金屬標記都是用鈦做襯底和金的粘附層，那么如果在加工過程中芯片表面無污染，我們就只能用丙酮乙醇并結合超聲浸泡來實現(xiàn)清潔處理，有時候我們發(fā)現(xiàn)芯片表面的污物出不掉。從2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)，石墨烯迅速成為各個科研領域的研究重心，獲得高質量的石墨烯成為研究石墨烯的重要前提。機械剝離法獲得的石墨烯的方法被廣泛利用。其具體操作時首先在300nm的氧化硅片上制作金屬標記，然后用3M膠帶將石墨烯粘到氧化硅片上，金屬標記用于定位石墨烯和后續(xù)套刻工藝的標記。有時我們在氧化硅片上找不到合適的石墨烯供制作器件用，我們就得想辦法把氧化硅片的石墨和膠去掉以實現(xiàn)氧化硅片的重復利用。圖2(a)為使用丙酮乙醇結合超聲清洗工藝處理后的氧化硅片1000倍光學顯微對比圖，我們發(fā)現(xiàn)氧化硅片表面有大量的石墨和膠沒有去掉。圖2(b)為使用全新的芯片表面污物清潔處理后的氧化硅片表面1000倍光學顯微對比圖，我們發(fā)現(xiàn)此法清潔處理后氧化硅片的表面十分的干凈。
[0050]請參閱圖3，圖3 (a)?(b)為本發(fā)明實施例提供的用濃硫酸雙氧水清洗工藝處理和全新的芯片表面污物清潔處理前后的芯片表面光學顯微圖。石墨烯波導集成的探測器和調制器都需要將CVD生長的石墨烯轉移到波導，在轉移石墨烯的過程中很可能發(fā)現(xiàn)所轉移到石墨烯質量太差，或者有很多污物污染了波導，這就需要把石墨烯去掉。通過氧等離子體可以把石墨烯打掉，但打掉石墨烯后發(fā)現(xiàn)芯片表面有很多殘留物，可能為金屬顆粒以及膠顆粒和無機鹽顆粒。用丙酮乙醇結合超聲不能有效去掉，然后用濃硫酸雙氧水煮也沒處理干凈。圖3(a)為用濃硫酸雙氧水處理后芯片表面1000倍光學顯微對比圖，我們發(fā)現(xiàn)芯片表面還是有很多污物。圖3(b)為用全新方法對芯片表面清潔處理后的1000倍的光學顯微圖，我們發(fā)現(xiàn)芯片表面已經(jīng)很干凈了。
[0051]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0052]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種芯片表面污物清潔處理方法，其特征在于，包括步驟: 步驟1:將待清理芯片在烘箱中烘烤第一預定時間； 步驟2:將待清理芯片在室溫下冷卻后置于熱板上； 步驟3:在冷卻后的待清理芯片上放置一限位框，所述限位框具有一中空部分，用于在所述待清理芯片表面限定待清理部位； 步驟4:在限位框中滴入液態(tài)膠，使其充滿限位框的中空部分； 步驟5:打開熱板電源，使溫度升高至第一預定溫度并保持第二預定時間； 步驟6:將帶限位框的芯片由熱板放到去離子水中； 步驟7:剝離限位框和芯片； 步驟8:將芯片先后在丙酮、乙醇中浸泡，然后在去離子水反復沖洗后用氮氣吹干。
2.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟I中將芯片在110-130°C的烘箱中烘烤10min-20min。
3.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟2中將芯片在室溫下冷卻超過lOmin，然后置于沒開電源的熱板上。
4.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟3中，所述限位框和中空部分的大小和形狀根據(jù)芯片大小和形狀以及需要清潔部分的大小和形狀確定；所述限位框是通過將平整的塑料板去掉中間部分而形成，所述塑料板的厚度和限位框的大小之比為1:5-1: 10。
5.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟4中所述液態(tài)膠采用PMMA ;其步驟4中滴入限位框內的液態(tài)膠的中心最低點高度達到限位框高度的1/2-4/5 ο
6.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟5所述第一預定溫度為150-180°C,所述第二預定時間為5-10min。
7.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟6中用鑷子在熱板上水平夾起芯片，并將芯片及其表面的高溫的膠和框子一起放在室溫下的去離子水中。
8.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟7中通過鑷子夾住框子并在水中輕輕搖動Imin-1Omin來剝離限位框和芯片。
9.如權利要求1所述的芯片表面污物清潔處理的方法，其特征在于，所述步驟8中將芯片在丙酮、乙醇中分別浸泡5-10min，然后在去離子水中反復沖洗10min_20min。
【文檔編號】H01L21/02GK104037068SQ201410324605
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】黃北舉, 程傳同, 張贊, 張贊允, 毛旭瑞, 陳弘達 申請人:中國科學院半導體研究所