CN102543796A - 用于分区清洗锯切的晶圆的保持/清洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于通过锯切从块产生的平整衬底的组合的保持与清洗的装置和用于其的方法。根据本发明的装置用于保持将被锯切的衬底块(13A、13B)和用于冲洗通过锯切衬底块(13A、13B)形成的中间空间。它包括与装置纵轴(L)平行布置和彼此叠置的两个区域，上区域被配置成接装区域(1)，装置能够通过接装区域连接至机械仪器，下区域形成为保持区域(2)，保持区域(2)包括四周封闭或可封闭的通道***，能够通过可封闭的供应口(5)将冲洗液供应给通道***，通道***的底部在衬底块(13A、13B)的锯切期间以槽型方式开放以提供用于冲洗液的通道口(15)。根据本发明用于冲洗通过锯切衬底块(13A、13B)形成的中间空间的方法，其特征在于使用如上所述的装置。

Description

用于分区清洗锯切的晶圆的保持/清洗装置及方法

技术领域

本发明涉及通过锯切从块产生的平整衬底的组合的保持与清洗的装置及方法。具体地，本发明涉及平整硅衬底(为了简便起见下面也称作晶圆)的保持与清洗，平整硅衬底是从单晶硅或多晶硅的块(也称为锭)锯切的。

背景技术

根据本发明，术语“晶圆”是指片状物体，该物体具有与它们的其它尺寸相比非常薄的厚度，厚度通常在80-300μm的范围，尤其是150-170μm。相比之下，横向尺寸例如是125×125mm(5英寸晶圆)或更大。片的形状是任意的，例如可以是基本圆形的(半导体晶圆)以及具有表示晶体取向(薄片取向面)的任选的边，或者可以是基本矩形的或正方形的(太阳能晶圆)，在这样情况下，拐角任选地可以是有角的、圆的或倒角的。所描述的物体因为厚度薄和弹性低而易碎。

为了生产晶圆，首先将块固定在支撑板上。支撑板通常由玻璃组成，并且基于块的形状，支撑板是平的或弯曲的。通常使用粘合剂进行固定。支撑板部分地安装到通常由金属组成的接装(adapter)板上。配置接装板，以使它与作为切割设备(晶圆锯)一部分的垫面协作。将接装板紧固到垫面之后，可以使用例如线锯的切割设备来加工块，线锯通常包括平行延伸的一个或多个切割线。从而从块产生薄片，因为粘合剂，薄片通过它们面向支撑板的边(粘合边)从支撑板悬垂下来。因此依次布置的片仍然通过支撑板彼此连接。为了从块完全分离出晶圆，切割设备必须在一定程度上切割进支撑板中，从而支撑板被切入并因此不适合再次使用。

在块的纵向部分已经完全地分为单独的晶圆和因此在单独的晶圆之间形成层状中间空间之后，此纵向部分呈扇形的梳状结构，也称为“晶圆梳”。优选地在晶圆梳从支撑板悬垂的方向中处理晶圆梳，支撑板特别地用于随后的清洗步骤。

由于经济的原因，通常的做法是，在支撑板上依次粘结多个短块并在随后锯切这些短块。这样避免了工件的重复夹紧和释放。

为了移除废弃物颗粒，锯切加工涉及称为浆体的悬浮体，悬浮体通常包括载液和任选地包括金刚砂以及进一步地包括添加剂。悬浮体不期望地粘附到晶圆表面，以及变成固定在中间空间中。这适用于当金刚砂用作切割介质时和使用覆有金刚石的锯线的情况。为了进一步处理，所锯切的晶圆必须被移离粘合层、被分开以及被清洗。在这种情况下应该尽快地进行清洗或者在任何情况下的预清洗，甚至特别在去除粘合剂之前。这避免了增加的浆体粘附，该粘附在变干状态中是非常坚固的。一旦浆体在边上形成的条痕已经变干，将变得几乎不可能去除，并且在极端情况下，可能使晶圆不能使用。浆体还通过转移污染随后的处理槽，这同样是不被期望的。

例如，在文献WO2009/074297A2中描述了用于仍固定在保持板上的晶圆的清洗装置。这里，通过相对于锯切的块横向布置的喷射仪器冲洗完全锯切的块。在这种情况下，清洗液的射流被横向地引导到层状中间空间中。其问题在于，不充分地仅到达粘合剂边的中心区域。这将导致相对较长的清洗时间或者不完全的预清洗。为了改善清洗结果，建议从两侧进行交替喷射、支撑板和喷射仪器的相对移动以及气泡和/或超声的辅助。基于上述文献的文献EP1935514还建议倾斜移动喷射仪器。但是尽管那样，仍然不能令人满意地解决上述的问题。

为了克服冲洗能力较差的问题，EP2153960A2建议提供用于在从支撑板悬垂的晶圆之间传送冲洗液的至少一个通道。因为在锯切之后应用该通道，通过单个纵向间隙、通过多个横向间隙或通过通道的孔，在晶圆梳的中间空间方向中，排出清洗液。因此将上述残留物从晶圆上整体地清除。在这种情况下，纵向间隙、横向间隙或通道中的孔通常一直存在于支撑板中，也就是说在仅部分锯切块之前或之后一直存在于支撑板中。作为替代，横向间隙还可以仅作为锯切加工本身的结果而产生。在这种情况下，形成通道的材料通常包括比装置的其它部分更软的材料，以便在切割期间，尽可能少地对锯线加压。

由于清洗液只能应用于作为整体的通道，因此在晶圆中间空间的方向，通过整个纵向间隙或孔、或通过由锯切形成的横向间隙，同时排出清洗液。这有时会产生不均匀的清洗效果，因为压力和因此流出的流量随通道长度的增加而减小。由此产生的不均匀的清洗效果和未使用的清洗液的损失是不能令人满意的。为了能够确保有效地使用清洗液，必须用喷枪或类似物进行清洗。仅局部地在喷枪末端的区域，压降最小和体积流量最大，因此可得到期望的清洗效果。通过在通道的纵向范围移动喷枪末端，可以基本连续地和密集地进行各个晶圆的中间空间的清洗。此外，对于该处理所必需的设备，需要复杂的技术。技术上较简单的方案包括将外部供应喷嘴压到通道的相应连接口上，以获得充分的通道密封效果。然而，因为连续的通道，压力和体积流量必须高，所以，由于在这里使用软材料(参见上面)，经常发生连接口的损坏。这种情况中存在的另一缺陷是，在仅支撑板的一部分连接到块的情况下，清洗液仍然在整个供应长度上排出。这也导致清洗液的低效使用。

发明内容

因此，本发明的目的是确保在支撑板的整个纵向范围上均匀地分配和有效地使用清洗液。即使当块在锯中时也应该随意能够使用清洗液，而不会妨碍锯切加工。用于实现这些目的所需的装置应该尽可能简单。

通过如权利要求1所述的装置和如权利要求9所述的清洗方法实现该目的。在从属权利要求、以下描述和附图中可以得到优选实施方式。

下面将更详细地描述根据本发明的装置。然后描述根据本发明的方法。

根据本发明的装置用于保持将被锯切的衬底块和用于冲洗通过锯切衬底块形成的中间空间，装置具有与装置纵轴平行地布置和彼此叠置的两个区域，上区域被配置成接装区域，装置可以通过接装区域连接至机械仪器，下区域形成为保持区域，保持区域包括四周封闭的或可封闭的通道***，可以通过可封闭的供应口将冲洗液供给通道***，在锯切衬底块期间，通道***的底部以槽型方式开放以向冲洗液提供通道口。

根据本发明的保持优选地是在衬底块或由此产生的衬底被布置为悬垂的位置中实现的。这些物体特别优选地通过粘合层紧固到根据本发明的装置。作为替代或补充，物体的夹紧也是可以的。

即使装置主要地用于冲洗上述的中间空间，它也可以用于清洗或至少预清洗锯切的衬底的表面。但是通常，这种清洗通过其它装置实现(参照以上关于现有技术的说明)。

在锯切之后，将锯切的衬底依次布置在装置纵轴上。装置纵轴因此在衬底的表面法线的方向延伸。通常，装置的长度大于装置的宽度。因此，装置具有上平整侧和下平整侧、前端侧和后端侧、以及左侧和右侧。

在这种情况下，“上”区域和“下”区域的位置指定仅用作根据本描述的方向。在不脱离本发明构思的情况下，也可以相反地构造装置。术语“彼此叠置(above one another)”是指两个区域分别具有至少一个与其它外部表面(端面)相比更大的表面。因此两个区域可以在此表面处邻接。

“接装区域”被配置为使其可安装到机械仪器，特别是晶圆锯的前向移动仪器。应当清楚，此区域可以具有特别优选地与仪器对应的几何特性，例如定向设置的孔洞/孔、止动件、用于轨道引导的凹部等。同样优选地是，此区域由坚硬、坚固、以及机械特性与化学特性稳定的材料制成，例如不锈钢或陶瓷。

“保持区域”用于将装置紧固到衬底块(参见上面)。应当提及，涉及最初仅两个功能不同的区域，使得装置本身可以容易地以单件被生产。

根据本发明，保持区域包括通道***，冲洗液可以通过通道***在上述中间空间方向传送。术语“通道***”是指，可能有单个连续通道或多个互相独立的单独通道。应当清楚，通道***必须具有供应口，冲洗液可以通过供应口流入通道***。根据本发明，存在多个这种供应口，但是它们是可封闭的。以这种方式，将清洗液馈入通道***的位置是可以灵活选择的。可以提供上述封闭能力，以使清洗液不会在不期望的位置处从通道***流出。因此原则上可以产生四周封闭的通道***，“四周”是指根据本发明的大体扁平形成的装置的两侧与前后端面。但是，这不指装置的上下侧。还应当清楚的是，供应孔不应该布置在面向衬底块的一侧(装置的下侧)。还应当提及，通道***不必只布置在保持区域中。它还可以容易地包括在上区域中延伸的部分。甚至可能的，通道***向接装区域开放，只有当安装到机械仪器时，对其进行相应地密封因此成为“通道***”。实质仅在于，通道***包括伸入到保持区域的并适于将清洗液传送到保持区域外面的期望位置的部分。这些位置位于通道***的底部，即在朝向保持区域外面的区域中。根据本发明这些位置在锯切衬底块时被开放，以提供用于冲洗液的通道口。

根据本发明，所描述的四周可封闭的或封闭的通道***的使用产生了更加均匀的中间空间的冲洗效果，因为清洗液不再在不期望的位置处从通道***流出。通道***内部，压力基本是恒定的，因此排出的体积流量不再随离供应口的距离的增加而减小。这产生了更加均匀的冲洗效果，以及明显地减少未使用的冲洗液的损失。与(在两侧上)开放的通道相比，将被施加的压力可以较低。可以避免如根据现有技术得知的喷枪末端在供应通道的纵向范围的移动，如由于其移动性所必需的移动间隙而造成的液体损失。

根据本发明，特别优选的是，通道***包括沿装置纵轴的多个部分，可以彼此独立地将冲洗液供应到多个部分。换句话说，可以独立于一个或多个其它部分，单独将冲洗液应用到装置的特定部分，该特定部分优选地是纵向部分。如果将被冲洗的衬底块没有在装置的整个长度上延伸，这尤其提供了进一步减少冲洗液损失的优点。

根据一个实施方式，这些部分由多个在结构上分离的通道形成，多个通道可以彼此独立地进行供应。这些通道可以彼此紧接地布置，但是优选地如在装置纵轴中看到的一个跟着一个地布置。在这种情况下供应物通向分离的供应口。这些供应口优选地依次布置在装置的相同侧上，例如在后端面上。

根据一个实施方式，这些部分通过可移动地安装在通道***中的阻液隔离物形成。这意味着，在装置纵轴中优选地依次延伸的最初连续的通道可以被物体中断，物体可以在不同的位置处安装到通道中，优选地在其纵向范围的任意位置处。通道尤其优选地具有在其内壁上的正或负的几何特性，例如凸出物或机加工的***物，物体通过形式配合与这些几何特性相互作用。还可以设想通过例如平滑通道内壁上的压配合而相互作用。为此，物体可以特别优选地形成为使它们柔软。例如，它们可以由弹性材料组成或包括弹性材料，或通过夹紧机构或弹簧机构允许压配合。当然，两种变型(压配合和形式配合)的组合也是可以的。

根据特别简单的实施方式，所讨论的通道具有平面图上大致三角形的凸出物，凸出物朝向通道内壁的通道内部，凸出物接合到物体的具有扁平小板(platelet)状的相应凹部。根据另一个类似的实施方式，物体本身具有相应的凸出物。

根据优选实施方式，可封闭的供应口布置在接装区域的上平整侧。根据本发明，此侧面向机械仪器的方向。由此，机械仪器本身相应地具有相应布置的开口，冲洗液可以从这些开口传送。以这种方式，根据本发明的装置特别简单地流体耦合到外部供应管路是可能的。应当清楚，机械仪器的开口的位置必须至少部分地与根据本发明的装置的供应口相符合。还应当清楚，密封件可以安装到供应口和/或机械仪器中的开口，以用于改进密封性。

根据另一个实施方式，可封闭的供应口的外部连接物布置在接装区域的四周侧上。这包括装置的前后端侧和左右侧。再次，应当提及，供应口特别优选地布置在接装区域中，而非保持区域中。此布置的优点在于，保持区域的组成材料有时不强于接装区域的材料。在接装区域中布置供应口，确保它们位于适合机械加工和应力的材料中。应当清楚，提供在装置内部适当延伸的通道部分，通道部分从布置在接装区域的供应口通往优选地在保持区域延伸的通道***。还应该清楚，对于通道的分区供应能力或各个通道的分离供应能力，必须提供相应分离的供应口。

作为具有分区供应能力的上述实施方式的替代或补充，然而可以通过具有阀、闸或类似物的单个供应口进行供应，阀、闸或类似物布置在根据本发明的装置的内部并且可以从外部进行驱动或控制，以可以引导冲洗液流入期望的通道或通道部分。

根据一个实施方式，保持区域布置在保持板上，接装区域布置在接装板上，并且这两个板可释放地彼此连接。换句话说，依据这个实施方式，接装区域和保持区域的目前完全功能分离还可以通过提供两个分离部件来反映。应当清楚，这些部件必须稳固地彼此连接，以实现它们的功能。同样应该清楚，提供释放能力使得可以容易地更换在锯切衬底块时“消耗”的装置部分，即保持区域。此外，以这种方式，简单接近通道***是可能的。因此，根据要求，通道部分的独立结构是可能的，调整该独立结构以与不同长度的独立衬底块相配合。

根据另一个实施方式，保持区域的材料与保持板(如果有一个的话)的材料选自玻璃、塑料、环氧化物、陶瓷、金属和其混合物。特别优选地是使用玻璃、塑料或环氧化物。不推荐使用金属，因为这种材料与上述的其它材料相比不容易锯切。本质在于，这些材料容易锯切，锯切操作不会形成干扰处理操作或损害结果的任何颗粒，这些材料足够坚硬，以在粘结和锯切衬底块时能够承受机械应力，并且生产成本尽可能的低。

除装置之外，本发明还涉及用于冲洗中间空间的方法，中间空间是通过使用如上述描述范围中公开的装置锯切衬底块形成的，其中，冲洗液被应用到通道***和经由通道口从通道***排出。

特别适于实现根据本发明的方法的装置由此包括与装置纵轴平行布置且彼此叠置的两个区域，上区域被配置成接装区域，装置可通过接装区域连接至机械仪器。

在第一步中，在用作保持区域的下区域中，布置四周封闭的通道***，以及通过可封闭的供应口将冲洗液供应给四周封闭的通道。

在第二步中，通过用于冲洗液的槽型通道口冲洗中间空间，通道口已经在锯切衬底块时形成于通道***的底部。

为了避免重复涉及装置部件，还对根据本发明的装置的上述给出的描述进行了引用。

根据本发明，沿装置纵轴经由供给有冲洗液的通道口均匀地进行冲洗。这种情况的原因是，在四周封闭的通道***中形成均匀的压力，均匀压力使冲洗液从用于通道***的槽型开口均匀地离开。

根据特别优选实施方式，如在装置纵轴中看到的，通道***的供应和通过通道口的冲洗分区地进行。这意味着，不是所有的通道***与连接到通道***的所有通道口都同时用于冲洗，而是根据需要用液体冲洗通道***的一部分，以控制衬底块或由其产生的衬底组的冲洗，衬底块或衬底组具有比装置本身短的长度。

通过提供多个可以分别地应用清洗液的供应口，和/或通过提供使选择各自的期望通道或通道部分成为可能且位于装置内部的仪器，任选地实现分区冲洗。

根据另一个实施方式，在晶圆锯的工作区域中进行冲洗。这意味着，不需要用于(预)清洗的附加装置，这节省了成本。此还避免了将锯切的衬底传送到相应的(预)清洗装置的其它需要，这节省了时间。根据替代实施方式，在冲洗装置的连续布置的分离冲洗罐中进行冲洗。

根据特别优选实施方式，在将晶圆锯的锯线从中间空间抽出期间，进行冲洗。相应设置的一个或多个锯线作为间隔物，以便衬底在锯切之后不粘附在一起。这还确保锯切间隙保持开放，这将允许有效的冲洗。在这种情况下，可以在抽出锯线期间或者在抽出中的暂停期间进行冲洗。

根据另一个实施方式，在液体中和/或具有超声辅助的情况下进行冲洗。可以特别地将冷水或者温水、或溶解或稀释浆体的含水溶液设想为液体。如果被提供，特别优选地采用超声源，以使它们朝向衬底的中间空间被引导。

如上所述的装置和如上所述的方法提供了仍在锯切装置中的晶圆梳的清洗的均匀效果。这节省了时间和清洗液。与现有技术相比，冲洗处理更加有效和更加经济。根据本发明的装置可以简单地被构造和因此可以经济地生产和操作。避免了对软支撑区域的损坏，因为不需要在其中形成供应孔。

附图说明

图1示出了根据本发明的装置的优选实施方式的外部视图；

图2示出了根据图1的装置的剖视图；

图3示出了具有衬底块的根据图1和2的装置的进一步剖视图；以及

图4示出了根据本发明具有不同配置的接装板的装置的实施方式。

具体实施方式

图1表示根据优选实施方式的装置的立体图。装置包括用作接装区域1的上区域和用作保持区域2的下区域，保持区域2用于一个或多个衬底块(未示出)。这里，接装区域1位于作为分离部件提供的接装板3的一侧(图中面朝上那侧)，保持区域2位于同样作为分离部件提供的保持板4上。附图还示出了多个供应口5(仅一些设有参考标记)。在这种情况下，供应口5布置在装置的上平整侧6、前后端侧7A、7B和左右侧8A、8B。全部供应口5位于接装区域1或接装板3中。一些供应口5通过封闭螺丝9封闭。

图2示出了此处描述的装置沿装置纵轴L(点划线箭头)延伸的剖面图。可以清楚地看到布置在端侧7A、7B上的封闭螺丝9的作用。它们封闭延伸通过整个装置的通道10，通道10是分支的通道***的一部分。可以通过供应口5(在图2中其中一些没有参考标记)将冲洗液(未示出)供应给分支的通道***。所示的实施方式为了说明仅设有几个封闭螺丝9；在正常情况下，大部分可封闭的供应口5实际上是封闭的，以使冲洗液无法在不期望的位置处排出。

可以看出，还可以在保持区域2或保持板4中以通道11的形式设置通道***。在这种情况下，该通道***可以通过通道10和通过位于接装板3上平整侧6的供应口5进行供应。通道***的这部分包括两部分11A、11B。根据封闭螺丝9的位置，可以彼此独立地对该两部分进行供应。为了形成这两部分11A、11B，将可移动地安装在通道***中的阻液隔离物12设置在通道***(通道11)的相应部分中。利用这些阻液隔离物，相应地能够将最初延伸通过几乎整个装置的通道11进行再分。可以根据组装装置时的要求而灵活地确定隔离物12的位置。

图3示出了根据图1和2的装置的正面剖视图。还示出了两个衬底块13A、13B，衬底块13A、13B布置为从根据本发明的装置悬垂下来。后面的衬底块13B还没有被锯切，而前面的衬底块13A已经部分地锯切为单独的衬底14(具有黑色侧面的区域)。在图3中可以看出，此刻在通道11中存在通道口15。通道口15已经在通过锯线(未示出)将衬底块13A锯切为衬底14时产生。如果通过供应口(没有参考标记)将冲洗液(未示出)应用到通道***，冲洗液从通道口15流出。离开通道口15，冲洗液流入衬底14的中间空间区域，在那里冲洗液冲走任何可能存在的浆体。因为中间空间向侧面或向下开放，所以载有浆体的冲洗液可以畅通无阻地流走。

根据图4，接装板3还可以通过与此处所示的方式不同的方式进行配置。如图所示，它可包括接收轨道16，装置可通过接收轨道16连接到机械仪器(未示出)。应当清楚，基于机械仪器的具体结构，还可以提供除了示出的接装板3的上平整侧6的几何结构之外的其它几何结构。

参考标记

1接装区域

2保持区域

3接装板

4保持板

5供应口

6上平整侧

7A前端侧

7B后端侧

8A右侧

8B左侧

9封闭螺丝

10通道

11通道

11A第一部分

11B第二部分

12隔离物

13A衬底块

13B衬底块

14衬底

15通道口

16接收轨道

L装置纵轴

Claims (15)

1.用于保持将被锯切的衬底块(13A、13B)和用于冲洗通过锯切所述衬底块(13A、13B)形成的中间空间的装置，所述装置具有与所述装置纵轴(L)平行地布置且彼此叠置的两个区域，上区域被配置成接装区域(1)，所述装置能够通过所述接装区域(1)连接至机械仪器，下区域形成为保持区域(2)，所述保持区域(2)包括四周封闭或可封闭的通道***，所述通道***能够通过可封闭的供应口(5)被供给清洗液，在所述衬底块(13A、13B)的锯切期间所述通道***的底部以槽型方式开放以提供用于所述冲洗液的通道口(15)。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述通道***包括沿所述装置纵轴(L)的多个部分(11A、11B)，所述多个部分(11A、11B)能够彼此独立地被供给冲洗液。

3.如权利要求2所述的装置，其中，部分(10A、10B)由多个结构分离的通道形成，所述多个结构分离的通道能够彼此独立地进行供应。

4.如权利要求2所述的装置，其中，部分(10A、10B)通过可移动地安装在所述通道***中的阻液隔离物(12)形成。

5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，所述可封闭的供应口(5)布置在所述接装区域(1)的上平整侧(6)。

6.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，所述可封闭的供应口(5)布置在所述接装区域(1)的四周侧(7A、7B、8A、8B)

7.如上述权利要求中任一项所述的权利要求，其中，所述保持区域(2)布置在保持板(4)上，所述接装区域(1)布置在接装板(3)上，这两个板(3、4)可释放地彼此连接。

8.如上述权利要求中任一项所述的权利要求，其中，所述保持区域(2)的材料选自玻璃、塑料、环氧化物、陶瓷、金属和其混合物。

9.用于对通过使用权利要求1-8中任一项所述的装置锯切衬底块(13A、13B)而形成的中间空间进行冲洗的方法，其中，将冲洗液应用到所述通道***并且使所述冲洗液经由所述通道口(15)从所述通道***排出。

10.用于对通过使用装置锯切衬底块(13A、13B)而形成的中间空间进行冲洗的方法，所述装置具有与所述装置纵轴(L)平行地布置且彼此叠置的两个区域，上区域被配置成接装区域(1)，所述装置能够通过所述接装区域(1)连接至机械仪器，四周封闭的通道***布置在下区域中，所述方法包括如下步骤：

通过布置在所述上区域中的可封闭的供应口(5)，将冲洗液供应给所述通道***；

通过槽型通道口(15)冲洗所述中间空间，所述通道口(15)已经在锯切所述衬底块(13A、13B)时形成于所述通道***的底部。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中，沿所述装置纵轴(L)经由被供给有冲洗液的所述通道口(15)均匀地进行所述冲洗。

12.如权利要求9到11中任一项所述的方法，其中，如在所述装置纵轴(L)中所看到的，分区地进行所述通道***的供应和通过所述通道口(15)的所述冲洗。

13.如权利要求9-12中任一项所述的方法，其中，在晶圆锯的工作区域进行所述冲洗。

14.如权利要求13所述的方法，其中，在将所述晶圆锯的锯线从所述中间空间抽出期间，进行所述冲洗。

15.如权利要求9-14中任一项所述的方法，其中，在液体中和/或利用超声辅助，进行所述冲洗。

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