用于对物品尤其对薄的盘片进行清洗的设备和方法转让专利
申请号 : CN200780001569.8
文献号 : CN101361166B
文献日 : 2010-06-23
发明人 : N·伯格
申请人 : 里纳特种机械有限责任公司
摘要 :
本发明涉及一种用于对薄的晶片(6)进行清洗的设备，其中所述晶片(6)以其一个侧面固定在支座装置(2)上并且分别在两个相邻的基片之间构成中间空隙(7)，其中所述设备主要包括用于将流体送入所述中间空隙(7)中的喷淋装置(16)、可以加注流体的池(14)以及用于使所述支座装置(2)旋转的回转装置(15)，其中设计所述池(14)的尺寸，使得其接纳所述支座装置(2)。按本发明，可选择要么所述喷淋装置(16)可以相对于固定的支座装置(2)运动，要么所述支座装置(2)可相对于固定的喷淋装置(16)运动，要么不仅所述支座装置(2)而且所述喷淋装置(16)可相对于彼此运动。这种方法的突出之处在于，优选在清洗过程中首先用暖的流体进行喷淋，其中所述支座装置(2)在所述池的内部运动，并且随后用冷的流体进行超声清洗并且再度用暖的流体进行喷淋。
权利要求 :
1.用于对薄的晶片(6)进行清洗的设备，其中所述晶片(6)以其一个侧面固定在支座装置(2)上并且分别在两个相邻的晶片之间构成中间空隙(7)，所述设备主要包括：-喷淋装置(16)，利用该喷淋装置(16)将流体送入相应的中间空隙(7)中，-池(14)，能够向该池(14)填注流体并且设计该池(14)的尺寸，使得其接纳所述支座装置(2)，以及-用于使所述支座装置(2)旋转的回转装置(15)，
其中可选地要么所述喷淋装置(16)能够相对于固定的支座装置(2)运动，要么所述支座装置(2)能够相对于固定的喷淋装置(16)运动，要么不仅所述支座装置(2)而且所述喷淋装置(16)能够相对于彼此运动。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，设置了至少一个超声装置(23)，所述超声装置(23)可选择静止地或能够运动地布置在所述池(14)的内部。
3.按前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述喷淋装置(16)主要包括喷淋元件(17)，该喷淋元件(17)构造为棒形的并且设有一个或多个开口，所述开口指向所述支座装置(2)的方向。
4.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述喷淋装置(16)包括喷淋元件(17)，所述喷淋元件构造为缝隙状并且在所述喷淋装置的整个长度上延伸。
5.按权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述池(14)的内部布置了至少一个用于产生流体流的横向流动装置(22)，其中所述横向流动装置具有多个喷嘴并且构造所述横向流动装置，使得流体流指向所述中间空隙(7)中。
6.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述至少一个横向流动装置(22)构造为两部分，其中每一个部分布置在所述池(14)的纵边上，使得这两个部分平行于所述池的纵轴线延伸并且关于其流动方向对称定位，并且其中能够控制所述至少一个横向流动装置(22)的两个部分，从而不是同时激活直接对置的喷嘴。
7.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述喷嘴在功能上通过至少一个喷嘴条彼此连接并且由此能够向其供给相同的液体量。
8.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述至少一个横向流动装置(22)在两侧划分为多个区段，所述区段分别具有喷嘴条。
9.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述至少一个横向流动装置(22)的两个部分的位置能够调节。
10.按权利要求5所述的设备，其特征在于，多个横向流动装置(22)关于所述池(14)的深度布置在不同的高度水平上。
11.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述至少一个横向流动装置(22)在所述池(14)的内部能够进行高度调节。
12.按权利要求2所述的设备，其特征在于，所述超声装置(23)包括超声波发生器(24)，所述超声波发生器(24)斜向于所述支座装置(2)的水平定向来布置。
13.按权利要求12所述的设备，其特征在于，所述超声波发生器(24)按照能够旋转的方式来布置。
14.按权利要求9所述的设备，其特征在于，所述至少一个横向流动装置(22)的两个部分的位置能够分开调节。
15.用于借助于一种设备对薄的晶片(6)进行清洗的方法，其中所述晶片(6)以其一个侧面固定在支座装置(2)上并且分别在两个相邻的晶片之间构成中间空隙(7)，并且其中所述设备主要包括用于将流体送入相应的中间空隙(7)中的喷淋装置(16)、能够填注流体的池(14)以及用于使所述支座装置(2)旋转的回转装置(15)，其中设计所述池(14)的尺寸，使得其接纳所述支座装置(2)，所述方法包括以下方法步骤：a)将具有基片块(1)的支座装置(2)送入空的或被部分填注的池(14)中；
b)用所述喷淋装置(16)实施所述清洗过程，其中所述支座装置(2)进行来回偏转。
16.按权利要求15所述的方法，其特征在于以下方法步骤，
c)在有流体的情况下用超声装置(23)实施所述清洗过程。
17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述方法步骤c)之前及之后实施所述方法步骤b)。
18.按权利要求16或17所述的方法，其特征在于，多次先后实施所述方法步骤b)和c)。
说明书 :
技术领域
本发明一般地说涉及用于对薄的盘片比如半导体晶片、玻璃基片、光掩模、光盘或类似物品进行清洗的一种设备和一种方法。尤其本发明涉及在将半导体晶片通过锯削由材料块制造出来之后用于对半导体晶片进行预清洗的一种设备和一种方法。
定义
按本发明，“薄的盘片”这个概念是指这样的物品，它们具有非常微小的、处于80和300微米之间、比如150到170微米之间的范围内的厚度。所述盘片的形状是任意的并且可以比如基本上为圆形的(半导体晶片)或者基本上为矩形或者说正方形的(太阳能晶片(Solarwafer))，其中棱角可选构造为有棱角的、倒圆的或者斜切的。这些物品由于其微小的厚度非常容易破裂。本发明涉及所述物品的预清洗。
下面出于理解方面的原因示范性地借助于有棱角的太阳能晶片(简称为“晶片”)对按本发明的设备和按本发明的方法进行解释。
但是，本发明不局限于晶片的预清洗。更确切地说，本发明普遍包括薄的盘片的清洗，所述盘片连续地相互以指定的间距保持在支座装置中。
背景技术
为制造晶片，有必要将通常作为矩形的硅块存在的并且称为基片块或者说锭的原材料放到支座装置上。这种支座装置典型地包括一个金属支座，在该支座上又安装了玻璃板作为支座材料。在此，将有待加工的基片块粘贴在所述玻璃板上。但是，作为替代方案，也可以为所述支座装置的构成设置其它材料。
为制造多个晶片，有必要将由单晶硅或多晶硅制成的基片块盘片状地完全锯开，使得相应的锯切割一直到达玻璃板中。在比如使用传统的内圆锯或者钢丝锯进行锯削之后，通过这种方式制造的晶片以纵边(棱边)也是说以朝向所述支座装置的纵边通过粘合连接继续附着在所述玻璃板上。在将基片块完全分割成单个的晶片之后并且由此在各个晶片之间形成缝隙状的中间空隙之后，原来的基片块以梳状的、扇形的结构的形式存在。
为了在使用精密钢丝锯的情况下实施湿法机械的锯削过程，基本上需要两种材料，一方面需要碳化硅或者起相同作用的、具有用于必需的硬度的研磨性能的颗粒，另一方面需要乙二醇或者也需要为 载体剂()或冷却剂。经过正确的观察，发现根本不是在硅上面锯削的钢丝，更确切地说是碳化硅颗粒与乙二醇比如聚乙烯乙二醇或者油混合后作为所谓的“灰浆(Slurry)”在作功。利用这种必要时包含其它化学添加物的介质，在锯削过程中对所述钢丝进行冲洗。通过钢丝的运动所述颗粒发挥其研磨也就是磨蚀的作用。因此，比如在每个切口中用160微米的钢丝磨碎大约210微米的硅。这种切口(Verschnitt)也称为锯口，并且可以在使用较细的、具有比如80微米的直径的钢丝的情况下来缩小该切口。在这种锯削过程中，即使在晶片表面上也会出现所参与的反应组分的大量的化学反应。在晶片之间在锯削之后存在灰浆、反应产物和由灰浆成份以及硅构成的聚结物，这些物质由于其稠度经常附着在晶片的表面上。
在将单个的、现在相应地具有盘片状的结构的晶片从所述支座装置上取走之前，要进行预清洗。通过预清洗，应该将在晶片表面上处于相应的两个基片的所产生的中间空隙中的灰浆冲洗出来。这种预清洗是本发明的主题。
从现有技术中公开了用于去除灰浆的预清洗方法。所述预清洗通常手动进行，方法是用手将用于射出流体流的喷淋头导向到梳状的构成物上。由此实现这一点，即处于基片块的缝隙中的灰浆至少部分地被冲洗出来。但是很大部分仍然留在所述缝隙状的中间空隙中。
但是，这种手动处理方式十分困难，因为要从所有侧面对所述支座装置进行喷淋，并且由于不断旋转所述灰浆只能部分地流出。此外，恰恰通过所述支座装置的不断换向存在着单个的晶片被所述玻璃板折断和破坏的危险。
在将所述具有晶片的支座装置移交给接下来的加工过程之前，所述晶片的表面通常已经干燥。此外，灰浆还继续附着在那里，由此使下一个加工过程受到很大影响。
这种手动处理的共同缺点在于，无法在表面性能方面保证始终如一的质量并且由此无法保证可标准化的及可再现的结果。
为制造多个晶片，有必要将由单晶硅或多晶硅制成的基片块盘片状地完全锯开，使得相应的锯切割一直到达玻璃板中。在比如使用传统的内圆锯或者钢丝锯进行锯削之后，通过这种方式制造的晶片以纵边(棱边)也是说以朝向所述支座装置的纵边通过粘合连接继续附着在所述玻璃板上。在将基片块完全分割成单个的晶片之后并且由此在各个晶片之间形成缝隙状的中间空隙之后，原来的基片块以梳状的、扇形的结构的形式存在。
为了在使用精密钢丝锯的情况下实施湿法机械的锯削过程，基本上需要两种材料，一方面需要碳化硅或者起相同作用的、具有用于必需的硬度的研磨性能的颗粒，另一方面需要乙二醇或者也需要为 载体剂()或冷却剂。经过正确的观察，发现根本不是在硅上面锯削的钢丝，更确切地说是碳化硅颗粒与乙二醇比如聚乙烯乙二醇或者油混合后作为所谓的“灰浆(Slurry)”在作功。利用这种必要时包含其它化学添加物的介质，在锯削过程中对所述钢丝进行冲洗。通过钢丝的运动所述颗粒发挥其研磨也就是磨蚀的作用。因此，比如在每个切口中用160微米的钢丝磨碎大约210微米的硅。这种切口(Verschnitt)也称为锯口，并且可以在使用较细的、具有比如80微米的直径的钢丝的情况下来缩小该切口。在这种锯削过程中，即使在晶片表面上也会出现所参与的反应组分的大量的化学反应。在晶片之间在锯削之后存在灰浆、反应产物和由灰浆成份以及硅构成的聚结物，这些物质由于其稠度经常附着在晶片的表面上。
在将单个的、现在相应地具有盘片状的结构的晶片从所述支座装置上取走之前，要进行预清洗。通过预清洗，应该将在晶片表面上处于相应的两个基片的所产生的中间空隙中的灰浆冲洗出来。这种预清洗是本发明的主题。
从现有技术中公开了用于去除灰浆的预清洗方法。所述预清洗通常手动进行，方法是用手将用于射出流体流的喷淋头导向到梳状的构成物上。由此实现这一点，即处于基片块的缝隙中的灰浆至少部分地被冲洗出来。但是很大部分仍然留在所述缝隙状的中间空隙中。
但是，这种手动处理方式十分困难，因为要从所有侧面对所述支座装置进行喷淋，并且由于不断旋转所述灰浆只能部分地流出。此外，恰恰通过所述支座装置的不断换向存在着单个的晶片被所述玻璃板折断和破坏的危险。
在将所述具有晶片的支座装置移交给接下来的加工过程之前，所述晶片的表面通常已经干燥。此外，灰浆还继续附着在那里，由此使下一个加工过程受到很大影响。
这种手动处理的共同缺点在于，无法在表面性能方面保证始终如一的质量并且由此无法保证可标准化的及可再现的结果。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种设备和一种方法，利用所述设备和方法可以自动地至少部分地将灰浆从相邻的薄的盘片的中间空隙中去除。
本发明的核心构思是，提出一种设备和一种方法，利用所述设备和所述方法自行(自动地)执行划分为不同的方法步骤的清洗过程。
按本发明的设备是权利要求1的主题，而按本发明的方法则通过权利要求14的特征来定义。优选的实施方式是相应的从属权利要求的主题。
为了能够在很大程度上将灰浆从所述中间空隙中去除，提出一种设备，该设备主要包括支座装置、喷淋装置以及池。
所述支座装置至少由支座材料构成，基片块设置在所述支座材料上，所述支座装置包括通过所述基片块的锯削产生的薄的盘片(比如晶片)。所述晶片连续地也就是说先后排列，其中在各个晶片之间分别构成中间空隙。构造所述喷淋装置，使得其优选在所述晶片的整个纵向伸长的范围内产生绝大部分射入所述中间空隙中的流体流。整个清洗过程设置在可填注流体的池中。设计该池的尺寸，使得所述支座装置完全处于该池中。
在喷淋过程中，没有向所述池进行充填。更确切地说，它用于收集从所述晶片中流过的流体并将其排出。按照一种优选的实施方式，在一个池中进行喷淋过程，调节该池的液位，使得所述基片块的下面部分(晶片表面的10到50％，尤其优选大约30％)处于液体中。
确定所述清洗过程的原始位置，从而将所述支座装置移交到按本发明的设备的“篮状的”辅助装置中。原则上未规定这个辅助装置的结构，只要保证流体基本上可以无阻碍地到达处于晶片之间的中间空隙并且可靠地保持所述基片块以及必要时脱落的晶片。根据一种优选的实施方式，以两个彼此平行地沿纵向方向延伸的杆对的形式来提供这种装置，其中一个杆对用作支架并且另一个杆对在侧面支撑所述晶片。一旦将所述辅助装置放入所述设备中，固定在支座装置上的基片块的梳状结构就如此定向，使得所述中间空隙不仅朝所述池的侧壁而且朝其底部敞开并且由此可让流体自由进入。在这个原始位置中，所述支座装置处于被其支撑的基片的上方。
所述辅助装置优选悬挂在回转装置中。由此可以使包含晶片的辅助装置在所述池的内部运动。按照按本发明的设备的一种优选的实施方式，所述辅助装置可以在所述池的内部偏转至少180度。优选如此构造所述设备，从而可以从所说明的原始位置沿两个方向偏转90度。
在按本发明的清洗过程的接下来所解释的第一步骤之前可以优选设置对所述有待清洗的基片进行乙二醇预存放(Glykolvorlagerung)。
现在按照按本发明的清洗过程的第一步骤，激活喷淋装置。按本发明的喷淋装置优选包括喷淋元件，该喷淋元件在所述池的敞开一侧上面并且优选沿所述支座装置的纵向伸长的方向延伸。此外，设置相关器件，所述器件使所述喷淋元件在所述池的敞开一侧上面偏转并且将流体输送给喷淋元件。所述喷淋元件本身具有至少一个开口，所述开口指向有待清洗的晶片的方向尤其指向所述中间空隙。通过这个开口，流体流向所述基片块的中间空隙。对于清洗过程来说，作为过程参数，流体量及其流动速度起决定作用。这两个参数可通过合适的公知的手段来改变。根据一种优选的实施方式，所述喷淋元件具有缝隙状的流出口，所述流出口尤其优选在所述喷淋元件的整个长度上延伸。这种特殊结构能够送出很大的流体量，所述流体量在其压力-流量-比方面在很大程度上是均匀的。通过这种方式，可以在所述喷淋元件的流出口上将流体压力调节到一个处于0.1和1.0bar之间的数值，优选调节到一个处于0.2和0.5bar之间数值。
按本发明，现在对所述清洗过程来说也就是对于将灰浆从所述中间空隙中去除的过程来说，可选要么使所述喷淋装置相对于固定的支座装置运动，要么使所述支座装置相对于固定的喷淋装置运动。作为替代方案也可以规定，不仅所述支座装置而且所述喷淋装置都相对于彼此运动。
为了使所述流体流可以从中间空隙中流过，首先使所述支座装置如此定位，使得相应敞开的侧面向上朝向所述池的开口、朝向所述池的侧壁以及指向所述池的底部的方向。在一个规定的时间间隔之后，所述支座装置偏转180度，从而又达到这样的状态，即相应敞开的侧面向上朝向所述池的开口、朝向所述池的侧壁并且指向所述池的底部的方向。但是，与前面的状况相反，以前朝所述池的底部方向定位的一侧现在朝向所述池的敞开的一侧并且由此朝向所述喷淋元件，而以前指向上面的一侧现在则朝所述池的底部的方向定向。通过在这两个所说明的位置之间多次进行回转运动来实现这一点，即不仅从一侧而且从另一侧将所述灰浆从所述中间空隙中冲洗出来。
通过所述流体的增高的体积流量继续获得这样的优点，也就是使在自由端部上粘结在一起的晶片彼此保持一定的间距。
高的体积流量的另一优点在于，所述晶片至少轻微地振动，从而可以更加容易地使附着在晶片表面上的灰浆脱落。
在按本发明的设备的一种优选的实施方式中，所述喷淋元件不仅可以围绕着自身的轴线回转，而且可以局部地在所述池的开口上方回转。
为了对所述清洗过程进行优化，设置了至少一个超声装置，所述超声装置可选择静止地或者可运动地布置在所述池的内部。此外，超声波发生器可以斜向于或者平行于所述晶片定向或者布置。这个清洗过程优选紧接在用喷淋元件进行的清洗过程之后。对于这个清洗过程的实施来说，有必要向所述池中填注流体，在该池中布置了所述支座装置。优选使用一种冷流体，以便能够实现超声波的最佳传输。优选将温度调节到一个处于15和25℃之间的数值上，用于抑制化学反应并且保证基本上进行机械处理。
利用超声波进行的清洗过程可以优选通过至少一个静止的或可移动的横向流动装置得到支持，所述横向流动装置用于在所述池的内部产生流体流。所述至少一个横向流动装置优选构造为两部分的，其中每一个部分在侧面布置在所述池的纵边上，使得两个部分平行于所述池的纵轴线延伸并且关于其流动方向对称定位。相应地，如此构造所述流动装置，使得所述流体流指向两个相邻的晶片的相应的中间空隙中并且将通过超声波脱落的颗粒冲走。所述至少一个横向流动装置或者说所述优选两部分的装置的一个部分具有多个喷嘴(开口或孔)，所述喷嘴在功能上通过至少一个喷嘴条彼此连接，并且由此可以向其供给相同的液体量。依赖于有待处理的基片块的长度及可供使用的输送压力，所述横向流动装置可以在两侧划分为多个区段，所述区段本身的特征在于分别存在喷嘴条。所述横向流动装置的两个部分的位置必要时可分开调节。不仅所述横向流动装置或其部分或区段中的一个部分或区段的高度而且其与池边缘之间的间距都可以改变。此外，所述横向流动装置或其部分或区段中的一个部分或区段可以平行于侧面的池边缘移动。优选只有在所述横向流动装置的喷嘴处于所述液体的液位高度以下时，才激活该横向流动装置。按期望，所述至少一个布置在所述池的一侧上的喷嘴条执行一种振荡运动，所述振荡运动可选按照向上或者说向下离开所述池边缘或者移向池边缘的方式并且/或者按照平行于所述池边缘向前或向后的方式来定向。由此，可以产生且利用有利的不依赖于位置的液体涡流。按照平行于所述喷嘴条的轴线的方式进行的振荡运动的另一个优点在于避免不同的、比如可能因单个的喷嘴的堵塞而出现的流动情况。此外，通过这种运动将彼此牢牢地附着在一起的基片连接()置于振动之中，由此改进所述连接的中间空隙的清洗。只要按本发明存在或使用多个横向流动装置，那么这些横向流动装置就关于所述池的深度布置在不同的高度水平上。
所述喷嘴条优选构造为矩形的，其中指向对置的池边缘的一侧在其上面的和/或下面的区域中尤其优选向下斜切，由此布置在斜切的区域中的喷嘴轻微地向上或者向下定向并且因此可以不平行于那些布置在中间区段中的喷嘴来定向。通过所述斜切的区域来实现这一点，也就是还可以更加有效地去除在两个相邻的基片之间的沾污部位。优选所述喷嘴条具有断流器，通过所述断流器在整个喷嘴条上实现尽可能均匀的流动特征。
所述喷嘴孔优选不是圆形的，而更确切地说是卵形或者在多数情况下优选为星形的，并且具有优选0.1到0.5mm2的横截面，在多数情况下优选0.2mm2的横截面，其中该横截面优选构造为锥形的，使得在流出侧的直径比在流入侧上的直径小大约0.3mm。所述喷嘴孔的几何形状优选能够将气体送入所述液体流中，由此可以对清洗结果产生积极的影响。优选所述喷嘴在相应的喷嘴条中布置在列和行中，其中所述列优选彼此间隔开4毫米并且所述行优选彼此间隔开3毫米。最为优选的是，如此构造所述喷嘴的几何形状，从而产生喷射得尽可能远(比如400mm)的、具有优选大约1mm的直径的液体射束，所述液体射束即使在流动速度很小时也是涡流的。通过这种方式所述射束在其在目标上的作用方面“较软(weich)”。
根据一种优选的实施方式，如此控制所述横向流动装置的在两侧存在的喷嘴条，使得液体仅仅在一侧上射出，而所述喷嘴在另一侧上则不射出液体。在短暂的处理持续时间之后更换侧面，从而使液体交替地从左边或者说从右边射向所述基片块。只要按本发明的横向流动装置的一个部分(一个侧面)包括多个分别具有喷嘴条的区段，那么优选在这里也保证，不同时激活直接对置的喷嘴。通过这种交替的控制方式来最佳地进行所述清洗过程。
在对基片块进行超声处理之后将所述池清空，并且开始用所述喷淋元件进行另一个清洗过程。所述过程可以按需要进行重复，方法是相应地更换“使用喷淋元件进行的清洗过程”和“使用超声进行的清洗过程”的周期。
按照本发明的一种特殊的实施方式，首先在使用所述喷淋装置的情况下用一种暖的、按期望包含合适的化学添加物比如表面活性剂的流体对所述基片块进行清洗，其中该流体的温度优选处于35和40℃之间。随后在冷的流体的内部进行超声波清洗。必要时重复这两个过程。作为后一种过程，设置了一种在使用所述喷淋装置的情况下用一种冷流体进行的清洗过程。后一种清洗过程带来的优点是，通过用冷流体进行喷淋这种方式来防止所述晶片“干透”以及由此防止可能残留的灰浆牢牢地附着在所述晶片上。
所述喷淋流体按本发明是水状的并且优选调节到一个处于15和40℃之间的温度上，其中特别优选使用一个处于30和40℃之间的温度。优选所述喷淋流体包括合适的、不起泡的、非离子的、量为0到1个体积百分点的表面活性剂，其中特别优选使用相对于总流体量占0.1到0.5个体积百分点的表面活性剂。优选所述表面活性剂具有大约13.0的(平均的)pH值，由此可以将所述喷淋流体的pH值有利地调节到一个优选的小于12.0的数值上，特别优选调节到一个处于10.5和11.0之间的数值上。此外，所述喷淋流体可以包括碱或酸并且按期望包括其它的化学药品。
按期望，按本发明的方法在一种优选的实施方式中还可以包括另外一个使粘结剂脱落的方法步骤。此外，将所述支座装置必要时连同所述辅助装置转移到一个处理池中，该处理池包含一种依赖于所使用的粘结剂的特性的合适的液体。比如一种包含醋酸的水状的液体的使用证实特别合适，该液体的温度和pH值特别优选分别调节到40℃左右或者说3.0到4.0。随后，对所述晶片进行冲洗，优选通过以下方法进行冲洗，也就是将所述晶片连同所述辅助装置转移到装有水的冲洗池中。
所述方法的另一个主要优点是，该方法可以简单地合并到接下来的晶片加工过程中。以下情况证实特别有利，即可以按本发明精确地并且可再现地调节过程参数，由此也能够在相同的质量水平上对大量的件数进行处理。
本发明的核心构思是，提出一种设备和一种方法，利用所述设备和所述方法自行(自动地)执行划分为不同的方法步骤的清洗过程。
按本发明的设备是权利要求1的主题，而按本发明的方法则通过权利要求14的特征来定义。优选的实施方式是相应的从属权利要求的主题。
为了能够在很大程度上将灰浆从所述中间空隙中去除，提出一种设备，该设备主要包括支座装置、喷淋装置以及池。
所述支座装置至少由支座材料构成，基片块设置在所述支座材料上，所述支座装置包括通过所述基片块的锯削产生的薄的盘片(比如晶片)。所述晶片连续地也就是说先后排列，其中在各个晶片之间分别构成中间空隙。构造所述喷淋装置，使得其优选在所述晶片的整个纵向伸长的范围内产生绝大部分射入所述中间空隙中的流体流。整个清洗过程设置在可填注流体的池中。设计该池的尺寸，使得所述支座装置完全处于该池中。
在喷淋过程中，没有向所述池进行充填。更确切地说，它用于收集从所述晶片中流过的流体并将其排出。按照一种优选的实施方式，在一个池中进行喷淋过程，调节该池的液位，使得所述基片块的下面部分(晶片表面的10到50％，尤其优选大约30％)处于液体中。
确定所述清洗过程的原始位置，从而将所述支座装置移交到按本发明的设备的“篮状的”辅助装置中。原则上未规定这个辅助装置的结构，只要保证流体基本上可以无阻碍地到达处于晶片之间的中间空隙并且可靠地保持所述基片块以及必要时脱落的晶片。根据一种优选的实施方式，以两个彼此平行地沿纵向方向延伸的杆对的形式来提供这种装置，其中一个杆对用作支架并且另一个杆对在侧面支撑所述晶片。一旦将所述辅助装置放入所述设备中，固定在支座装置上的基片块的梳状结构就如此定向，使得所述中间空隙不仅朝所述池的侧壁而且朝其底部敞开并且由此可让流体自由进入。在这个原始位置中，所述支座装置处于被其支撑的基片的上方。
所述辅助装置优选悬挂在回转装置中。由此可以使包含晶片的辅助装置在所述池的内部运动。按照按本发明的设备的一种优选的实施方式，所述辅助装置可以在所述池的内部偏转至少180度。优选如此构造所述设备，从而可以从所说明的原始位置沿两个方向偏转90度。
在按本发明的清洗过程的接下来所解释的第一步骤之前可以优选设置对所述有待清洗的基片进行乙二醇预存放(Glykolvorlagerung)。
现在按照按本发明的清洗过程的第一步骤，激活喷淋装置。按本发明的喷淋装置优选包括喷淋元件，该喷淋元件在所述池的敞开一侧上面并且优选沿所述支座装置的纵向伸长的方向延伸。此外，设置相关器件，所述器件使所述喷淋元件在所述池的敞开一侧上面偏转并且将流体输送给喷淋元件。所述喷淋元件本身具有至少一个开口，所述开口指向有待清洗的晶片的方向尤其指向所述中间空隙。通过这个开口，流体流向所述基片块的中间空隙。对于清洗过程来说，作为过程参数，流体量及其流动速度起决定作用。这两个参数可通过合适的公知的手段来改变。根据一种优选的实施方式，所述喷淋元件具有缝隙状的流出口，所述流出口尤其优选在所述喷淋元件的整个长度上延伸。这种特殊结构能够送出很大的流体量，所述流体量在其压力-流量-比方面在很大程度上是均匀的。通过这种方式，可以在所述喷淋元件的流出口上将流体压力调节到一个处于0.1和1.0bar之间的数值，优选调节到一个处于0.2和0.5bar之间数值。
按本发明，现在对所述清洗过程来说也就是对于将灰浆从所述中间空隙中去除的过程来说，可选要么使所述喷淋装置相对于固定的支座装置运动，要么使所述支座装置相对于固定的喷淋装置运动。作为替代方案也可以规定，不仅所述支座装置而且所述喷淋装置都相对于彼此运动。
为了使所述流体流可以从中间空隙中流过，首先使所述支座装置如此定位，使得相应敞开的侧面向上朝向所述池的开口、朝向所述池的侧壁以及指向所述池的底部的方向。在一个规定的时间间隔之后，所述支座装置偏转180度，从而又达到这样的状态，即相应敞开的侧面向上朝向所述池的开口、朝向所述池的侧壁并且指向所述池的底部的方向。但是，与前面的状况相反，以前朝所述池的底部方向定位的一侧现在朝向所述池的敞开的一侧并且由此朝向所述喷淋元件，而以前指向上面的一侧现在则朝所述池的底部的方向定向。通过在这两个所说明的位置之间多次进行回转运动来实现这一点，即不仅从一侧而且从另一侧将所述灰浆从所述中间空隙中冲洗出来。
通过所述流体的增高的体积流量继续获得这样的优点，也就是使在自由端部上粘结在一起的晶片彼此保持一定的间距。
高的体积流量的另一优点在于，所述晶片至少轻微地振动，从而可以更加容易地使附着在晶片表面上的灰浆脱落。
在按本发明的设备的一种优选的实施方式中，所述喷淋元件不仅可以围绕着自身的轴线回转，而且可以局部地在所述池的开口上方回转。
为了对所述清洗过程进行优化，设置了至少一个超声装置，所述超声装置可选择静止地或者可运动地布置在所述池的内部。此外，超声波发生器可以斜向于或者平行于所述晶片定向或者布置。这个清洗过程优选紧接在用喷淋元件进行的清洗过程之后。对于这个清洗过程的实施来说，有必要向所述池中填注流体，在该池中布置了所述支座装置。优选使用一种冷流体，以便能够实现超声波的最佳传输。优选将温度调节到一个处于15和25℃之间的数值上，用于抑制化学反应并且保证基本上进行机械处理。
利用超声波进行的清洗过程可以优选通过至少一个静止的或可移动的横向流动装置得到支持，所述横向流动装置用于在所述池的内部产生流体流。所述至少一个横向流动装置优选构造为两部分的，其中每一个部分在侧面布置在所述池的纵边上，使得两个部分平行于所述池的纵轴线延伸并且关于其流动方向对称定位。相应地，如此构造所述流动装置，使得所述流体流指向两个相邻的晶片的相应的中间空隙中并且将通过超声波脱落的颗粒冲走。所述至少一个横向流动装置或者说所述优选两部分的装置的一个部分具有多个喷嘴(开口或孔)，所述喷嘴在功能上通过至少一个喷嘴条彼此连接，并且由此可以向其供给相同的液体量。依赖于有待处理的基片块的长度及可供使用的输送压力，所述横向流动装置可以在两侧划分为多个区段，所述区段本身的特征在于分别存在喷嘴条。所述横向流动装置的两个部分的位置必要时可分开调节。不仅所述横向流动装置或其部分或区段中的一个部分或区段的高度而且其与池边缘之间的间距都可以改变。此外，所述横向流动装置或其部分或区段中的一个部分或区段可以平行于侧面的池边缘移动。优选只有在所述横向流动装置的喷嘴处于所述液体的液位高度以下时，才激活该横向流动装置。按期望，所述至少一个布置在所述池的一侧上的喷嘴条执行一种振荡运动，所述振荡运动可选按照向上或者说向下离开所述池边缘或者移向池边缘的方式并且/或者按照平行于所述池边缘向前或向后的方式来定向。由此，可以产生且利用有利的不依赖于位置的液体涡流。按照平行于所述喷嘴条的轴线的方式进行的振荡运动的另一个优点在于避免不同的、比如可能因单个的喷嘴的堵塞而出现的流动情况。此外，通过这种运动将彼此牢牢地附着在一起的基片连接()置于振动之中，由此改进所述连接的中间空隙的清洗。只要按本发明存在或使用多个横向流动装置，那么这些横向流动装置就关于所述池的深度布置在不同的高度水平上。
所述喷嘴条优选构造为矩形的，其中指向对置的池边缘的一侧在其上面的和/或下面的区域中尤其优选向下斜切，由此布置在斜切的区域中的喷嘴轻微地向上或者向下定向并且因此可以不平行于那些布置在中间区段中的喷嘴来定向。通过所述斜切的区域来实现这一点，也就是还可以更加有效地去除在两个相邻的基片之间的沾污部位。优选所述喷嘴条具有断流器，通过所述断流器在整个喷嘴条上实现尽可能均匀的流动特征。
所述喷嘴孔优选不是圆形的，而更确切地说是卵形或者在多数情况下优选为星形的，并且具有优选0.1到0.5mm2的横截面，在多数情况下优选0.2mm2的横截面，其中该横截面优选构造为锥形的，使得在流出侧的直径比在流入侧上的直径小大约0.3mm。所述喷嘴孔的几何形状优选能够将气体送入所述液体流中，由此可以对清洗结果产生积极的影响。优选所述喷嘴在相应的喷嘴条中布置在列和行中，其中所述列优选彼此间隔开4毫米并且所述行优选彼此间隔开3毫米。最为优选的是，如此构造所述喷嘴的几何形状，从而产生喷射得尽可能远(比如400mm)的、具有优选大约1mm的直径的液体射束，所述液体射束即使在流动速度很小时也是涡流的。通过这种方式所述射束在其在目标上的作用方面“较软(weich)”。
根据一种优选的实施方式，如此控制所述横向流动装置的在两侧存在的喷嘴条，使得液体仅仅在一侧上射出，而所述喷嘴在另一侧上则不射出液体。在短暂的处理持续时间之后更换侧面，从而使液体交替地从左边或者说从右边射向所述基片块。只要按本发明的横向流动装置的一个部分(一个侧面)包括多个分别具有喷嘴条的区段，那么优选在这里也保证，不同时激活直接对置的喷嘴。通过这种交替的控制方式来最佳地进行所述清洗过程。
在对基片块进行超声处理之后将所述池清空，并且开始用所述喷淋元件进行另一个清洗过程。所述过程可以按需要进行重复，方法是相应地更换“使用喷淋元件进行的清洗过程”和“使用超声进行的清洗过程”的周期。
按照本发明的一种特殊的实施方式，首先在使用所述喷淋装置的情况下用一种暖的、按期望包含合适的化学添加物比如表面活性剂的流体对所述基片块进行清洗，其中该流体的温度优选处于35和40℃之间。随后在冷的流体的内部进行超声波清洗。必要时重复这两个过程。作为后一种过程，设置了一种在使用所述喷淋装置的情况下用一种冷流体进行的清洗过程。后一种清洗过程带来的优点是，通过用冷流体进行喷淋这种方式来防止所述晶片“干透”以及由此防止可能残留的灰浆牢牢地附着在所述晶片上。
所述喷淋流体按本发明是水状的并且优选调节到一个处于15和40℃之间的温度上，其中特别优选使用一个处于30和40℃之间的温度。优选所述喷淋流体包括合适的、不起泡的、非离子的、量为0到1个体积百分点的表面活性剂，其中特别优选使用相对于总流体量占0.1到0.5个体积百分点的表面活性剂。优选所述表面活性剂具有大约13.0的(平均的)pH值，由此可以将所述喷淋流体的pH值有利地调节到一个优选的小于12.0的数值上，特别优选调节到一个处于10.5和11.0之间的数值上。此外，所述喷淋流体可以包括碱或酸并且按期望包括其它的化学药品。
按期望，按本发明的方法在一种优选的实施方式中还可以包括另外一个使粘结剂脱落的方法步骤。此外，将所述支座装置必要时连同所述辅助装置转移到一个处理池中，该处理池包含一种依赖于所使用的粘结剂的特性的合适的液体。比如一种包含醋酸的水状的液体的使用证实特别合适，该液体的温度和pH值特别优选分别调节到40℃左右或者说3.0到4.0。随后，对所述晶片进行冲洗，优选通过以下方法进行冲洗，也就是将所述晶片连同所述辅助装置转移到装有水的冲洗池中。
所述方法的另一个主要优点是，该方法可以简单地合并到接下来的晶片加工过程中。以下情况证实特别有利，即可以按本发明精确地并且可再现地调节过程参数，由此也能够在相同的质量水平上对大量的件数进行处理。
附图说明
其它优选的设计方案从接下来的说明以及附图和权利要求中获得。其中：
图1是支座装置2的示意图，该支座装置主要包括有待清洗的基片块1；
图2是用于接纳按图1的支座装置2的辅助装置8的透视图；
图3是辅助装置8的透视图，该辅助装置8与图2相比具有已接纳的支座装置2；
图4是按本发明的、具有喷淋装置16的设备的一种优选的实施例的示意图；
图5是按本发明的设备的一种优选的实施例的示意图，但是与图4相比所述设备具有插入的、处于原始位置中的支座装置2以及横向流动装置22(A)；另一种优选的实施例的示意图，具有超声装置23及布置在两侧的横向流动装置22的详细视图(B、C)；
图6[A-C]是用所述喷淋装置进行的清洗过程的示意图。
图1是支座装置2的示意图，该支座装置主要包括有待清洗的基片块1；
图2是用于接纳按图1的支座装置2的辅助装置8的透视图；
图3是辅助装置8的透视图，该辅助装置8与图2相比具有已接纳的支座装置2；
图4是按本发明的、具有喷淋装置16的设备的一种优选的实施例的示意图；
图5是按本发明的设备的一种优选的实施例的示意图，但是与图4相比所述设备具有插入的、处于原始位置中的支座装置2以及横向流动装置22(A)；另一种优选的实施例的示意图，具有超声装置23及布置在两侧的横向流动装置22的详细视图(B、C)；
图6[A-C]是用所述喷淋装置进行的清洗过程的示意图。
具体实施方式
图1示出了有待清洗的基片块1。该基片块1设置在一个支座装置2上，所述支座装置2则包括玻璃板3以及紧固件4。所述基片块1在这里所示出的实施例中以其一个侧面5面状地粘贴在所述玻璃板3上。早已进行的锯削过程的裁切一直伸及所述玻璃板3中，通过所述锯削过程产生单个的基片，所述基片也称为晶片6。在各个晶片6之间分别产生中间空隙7，在所述中间空隙7中存在所谓的灰浆(在附图中未示出)，在此应该通过按本发明的清洗过程来去除所述灰浆。
为了能够将与支座装置2相连接的基片块1移交给按本发明的如在图4和5中示出的设备，将所述支座装置2移交给如在图2和3中示出的辅助装置8。所述辅助装置8包括布置在侧面的器件9，所述器件9与按图4和5的设备共同作用。为了能够接纳不同大小的支座装置2，在此提供一种接纳装置10，所述接纳装置10可以灵活地定位以接纳所述支座装置2。此外，构造所述辅助装置8，使得所述基片块1按图3中的示意图占据一个防止意外碰到物品的受保护的位置。在这里所示出的实施例中，作为连接件的连杆11布置在所设置的器件9之间，所述器件9将所述基片块1包围在其之间。
为了实施所述清洗过程，给按图4和5中的示意图的设备12装载所述辅助装置8。所述设备12本身具有一个外壳13，该外壳13包括可加注流体的池14。如此设计所述池14的尺寸，使得所述辅助装置8可以完全被所述池14所接纳。在所述池14的侧面设置了滴落面21。
在所述池14的内部设置了回转装置15，所述回转装置15具有将所述辅助装置8固定在相应的器件9上并使其沿着或反向于箭头方向27进行偏转的性能。
此外，所述设备12具有一个喷淋装置16。所述喷淋装置16主要包括喷淋元件17，所述喷淋元件17沿方向L并且平行于所述支座装置2的纵向伸长方向延伸。所述喷淋元件17优选通过器件在其两个端面上导向并且沿着以及反向于所述箭头方向18进行偏转，使得从所述喷淋元件17中流出的流体流倾泻到所述池12中。在一种特殊的实施方式中，所述喷淋元件17还额外地围绕着自身的轴线19沿着以及反向于箭头方向20进行偏转。特别优选所述在初始位置中指向下方的流出口构造为缝隙形的。
此外，在图4和5所示的实施例中，在所述池14的内部设置横向流动装置22。这些横向流动装置22具有喷嘴状的结构，所述喷嘴状的结构在所述池14的内部为了对所述基片块1进行清洗而产生横向流动。
此外，在所述外壳13的底部侧上设置了具有超声波发生器的超声装置23。这个超声装置23按需要接通或关闭，并且用于额外地使处于所述中间空隙7中的灰浆变松或者说将其去除。
作为在图4和5中示出的超声装置23的替代方案，可以代替所述静止的固定的安装方式设置可移动的超声装置，该超声装置也可以在所述池14的内部在任意的位置中移动。
工作原理
所述清洗过程安排如下：
在将所述支座装置2与所述辅助装置8一起放入所述设备12中之后(图4和5)，所述支座装置2占据一个位置，单个的晶片6通过该位置指向底部25的方向。这意味着，所述中间空隙7相应地朝侧面并且朝所述池14的底部25的方向敞开。
开始所述清洗过程，方法是激活所述喷淋装置16并且使所述基片块1至少大致地占据如在图6B中示出的位置。这个位置的突出之处在于，从喷淋元件17中流出的流体流26到达相应的中间空隙7中，从这些中间空隙7中穿流而过并且又朝所述池14的底部25的方向流出。由此，通过这种方式可以将所述灰浆从相应的中间空隙7中去除。在重复这种清洗过程时，所述基片块1偏转180度，使得其占据在图6C中示出的位置。这里又开始所述喷淋过程，在该喷淋过程中流体流26从所述喷淋元件17中流出，到达相应的中间空隙7中，从这些中间空隙7中流过并且又在底部侧流出。按沾污程度，可以以任意频率重复这些方法步骤。所述流体流26本身经恒温处理并且可以具有处于25和40摄氏度之间的温度。
随后用所述超声装置23进行超声清洗。此外，有必要给所述池14填注一种流体，用于传递所述超声波发生器的声波。
随后，将该池14清空并且开始实施所说明的喷淋过程。
通过这种方式可以任意重复各个步骤。
在取出这样预清洗的基片块1之前，再次进行一次喷淋过程，但是用一种冷流体进行喷淋。由此可以防止尚存的灰浆至少直接干燥。
通过按本发明的设备1以及按本发明的方法的运用，能够自行(自动地)对薄的易破裂的盘片进行预清洗。尤其在制造用于半导体工业及太阳能工业的晶片时，有必要紧接在锯削过程之后去除所述灰浆。这种灰浆非常牢固地附着在相应的晶片的表面上，因此以往必须进行手动处理。但是，通过按本发明的方法，能够以很好的质量并且自动化地对晶片6进行预清洗。
关于硅晶片的处理对本发明进行了解释。当然，按本发明也可以对由其它材料比如塑料制成的盘状基片进行处理。
附图标记列表
1基片块
2支座装置
3玻璃板
4紧固件
5一个侧面
6晶片
7中间空隙
8辅助装置
9器件
10接纳装置
11连杆
12设备
13外壳
14池
15回转装置
16喷淋装置
17喷淋元件
18箭头方向
19轴线
20箭头方向
21滴落面
22横向流动装置
23超声装置
24超声波发生器
25底部
26流体流
27箭头方向
L纵向伸长方向
为了能够将与支座装置2相连接的基片块1移交给按本发明的如在图4和5中示出的设备，将所述支座装置2移交给如在图2和3中示出的辅助装置8。所述辅助装置8包括布置在侧面的器件9，所述器件9与按图4和5的设备共同作用。为了能够接纳不同大小的支座装置2，在此提供一种接纳装置10，所述接纳装置10可以灵活地定位以接纳所述支座装置2。此外，构造所述辅助装置8，使得所述基片块1按图3中的示意图占据一个防止意外碰到物品的受保护的位置。在这里所示出的实施例中，作为连接件的连杆11布置在所设置的器件9之间，所述器件9将所述基片块1包围在其之间。
为了实施所述清洗过程，给按图4和5中的示意图的设备12装载所述辅助装置8。所述设备12本身具有一个外壳13，该外壳13包括可加注流体的池14。如此设计所述池14的尺寸，使得所述辅助装置8可以完全被所述池14所接纳。在所述池14的侧面设置了滴落面21。
在所述池14的内部设置了回转装置15，所述回转装置15具有将所述辅助装置8固定在相应的器件9上并使其沿着或反向于箭头方向27进行偏转的性能。
此外，所述设备12具有一个喷淋装置16。所述喷淋装置16主要包括喷淋元件17，所述喷淋元件17沿方向L并且平行于所述支座装置2的纵向伸长方向延伸。所述喷淋元件17优选通过器件在其两个端面上导向并且沿着以及反向于所述箭头方向18进行偏转，使得从所述喷淋元件17中流出的流体流倾泻到所述池12中。在一种特殊的实施方式中，所述喷淋元件17还额外地围绕着自身的轴线19沿着以及反向于箭头方向20进行偏转。特别优选所述在初始位置中指向下方的流出口构造为缝隙形的。
此外，在图4和5所示的实施例中，在所述池14的内部设置横向流动装置22。这些横向流动装置22具有喷嘴状的结构，所述喷嘴状的结构在所述池14的内部为了对所述基片块1进行清洗而产生横向流动。
此外，在所述外壳13的底部侧上设置了具有超声波发生器的超声装置23。这个超声装置23按需要接通或关闭，并且用于额外地使处于所述中间空隙7中的灰浆变松或者说将其去除。
作为在图4和5中示出的超声装置23的替代方案，可以代替所述静止的固定的安装方式设置可移动的超声装置，该超声装置也可以在所述池14的内部在任意的位置中移动。
工作原理
所述清洗过程安排如下：
在将所述支座装置2与所述辅助装置8一起放入所述设备12中之后(图4和5)，所述支座装置2占据一个位置，单个的晶片6通过该位置指向底部25的方向。这意味着，所述中间空隙7相应地朝侧面并且朝所述池14的底部25的方向敞开。
开始所述清洗过程，方法是激活所述喷淋装置16并且使所述基片块1至少大致地占据如在图6B中示出的位置。这个位置的突出之处在于，从喷淋元件17中流出的流体流26到达相应的中间空隙7中，从这些中间空隙7中穿流而过并且又朝所述池14的底部25的方向流出。由此，通过这种方式可以将所述灰浆从相应的中间空隙7中去除。在重复这种清洗过程时，所述基片块1偏转180度，使得其占据在图6C中示出的位置。这里又开始所述喷淋过程，在该喷淋过程中流体流26从所述喷淋元件17中流出，到达相应的中间空隙7中，从这些中间空隙7中流过并且又在底部侧流出。按沾污程度，可以以任意频率重复这些方法步骤。所述流体流26本身经恒温处理并且可以具有处于25和40摄氏度之间的温度。
随后用所述超声装置23进行超声清洗。此外，有必要给所述池14填注一种流体，用于传递所述超声波发生器的声波。
随后，将该池14清空并且开始实施所说明的喷淋过程。
通过这种方式可以任意重复各个步骤。
在取出这样预清洗的基片块1之前，再次进行一次喷淋过程，但是用一种冷流体进行喷淋。由此可以防止尚存的灰浆至少直接干燥。
通过按本发明的设备1以及按本发明的方法的运用，能够自行(自动地)对薄的易破裂的盘片进行预清洗。尤其在制造用于半导体工业及太阳能工业的晶片时，有必要紧接在锯削过程之后去除所述灰浆。这种灰浆非常牢固地附着在相应的晶片的表面上，因此以往必须进行手动处理。但是，通过按本发明的方法，能够以很好的质量并且自动化地对晶片6进行预清洗。
关于硅晶片的处理对本发明进行了解释。当然，按本发明也可以对由其它材料比如塑料制成的盘状基片进行处理。
附图标记列表
1基片块
2支座装置
3玻璃板
4紧固件
5一个侧面
6晶片
7中间空隙
8辅助装置
9器件
10接纳装置
11连杆
12设备
13外壳
14池
15回转装置
16喷淋装置
17喷淋元件
18箭头方向
19轴线
20箭头方向
21滴落面
22横向流动装置
23超声装置
24超声波发生器
25底部
26流体流
27箭头方向
L纵向伸长方向