CN104969338A - 晶片清洗装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种晶片清洗装置包括用于保持多个半导体或太阳能晶片的梁。该梁包括至少一个轴向延伸穿过梁的通道。开口从所述通道延伸到相邻晶片之间的位置。总管包括联接到所述通道的导管，并且浸槽包括超声换能器。

Description

晶片清洗装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年11月30日提交的美国临时申请No.61/732,007的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于清洗硅晶片的装置和方法，尤其涉及用于使用超声清洗装置从半导体或太阳能晶片上除去碎屑物的装置和方法。

背景技术

半导体或太阳能晶片通常由锭块(例如，硅锭)制备，将锭块裁切并磨削使其具有一个或多个平面或凹槽，以使晶片在随后的步骤中适当地定向。用于半导体和太阳能电池的晶片通常用线锯从由硅、蓝宝石、锗等制成的锭块上切制。通常，锭块通过粘合剂如环氧树脂连接至牺牲梁(sacrificial beam)。线锯通过使涂覆有磨料或覆盖有磨料浆体的(切割)线与锭块接触来切割锭块。磨料浆体通常包括细磨料如碳化硅(SiC)、或悬浮在液体悬浮介质中的工业金刚石，或者磨料被结合至切割线。

在操作中，通过对切割线施加作用力以将切割线且因而磨料颗粒压靠在锭块上而实现切割锭块。将磨料浆体在切割线的运动过程中引入切割线和锭块之间，从而磨削锭块并且从锭块上去除细颗粒、碎片、或碎屑(统称为“切屑”)。大部分的细颗粒由磨料浆体或切削液从切割线和锭块的接触面带走。

在使用过程中，切割线和晶片变得涂覆有切屑和/或其他污物。通常，晶片当由梁支撑时紧挨在一起且相对柔性。因此，由于用来冷却线锯的液体或冲洗液的表面张力，晶片的底面可能粘在一起。因此，晶片的表面之间很难充分清洗，并且不洁净的表面可能导致在晶片粘在一起的区域形成污点。

为了清洗晶片之间的区域，将具有牺牲梁的长度的喷枪(lance)插入到在牺牲梁中形成的孔内。喷枪移进移出，同时液体由在喷枪末端形成的出口提供。或者，喷枪保持静止不动，而牺牲梁和晶片一起往复移动。在任一情况下，来自喷枪的液体流集中在从梁的一端移至另一端的小区域内，这在晶片之间产生非常有力的液体流。然而，发现大量的切屑仍粘在晶片上且使用这种已知的方法不能彻底清洗干净。

这一背景部分旨在向读者介绍可能涉及本发明的多个方面——这些方面在下文描述和/或被要求保护——的现有技术的多个方面。相信这一讨论有助于为读者提供背景资料，以便读者更好地理解本发明的多个方面。因此，应当理解的是，这些声明应当从上述角度来理解，而不认为是对现有技术的承认。

发明内容

本发明的第一个方面是晶片清洗装置。所述装置包括用于支承多个半导体晶片的梁、至少一个轴向延伸穿过所述梁的通道、从所述通道延伸至相邻晶片之间的位置的开口、总管(歧管，多支管，manifold)以及浸槽。所述总管包括用于促使液体流经所述开口的导管。所述浸槽包括超声换能器，且尺寸适于容纳至少一对相邻的晶片。

本发明的另一个方面是一种从一对结合至牺牲梁的相邻晶片上除去污物的方法。所述方法包括将总管联接至牺牲梁以使得总管的流体导管与轴向延伸穿过所述牺牲梁的通道流体连通；将所述晶片浸入容纳在浸槽内的液体中，所述浸槽包括超声换能器；使液体流过所述总管，从而使液体流过所述通道和晶片间开口并且与所述晶片接触；以及使所述超声换能器工作以在所述浸槽内产生振动。

附图说明

图1是晶片清洗装置的实施例的透视图。

图2是晶片清洗装置的总管和牺牲梁的实施例的透视图。

图3示出晶片清洗装置的牺牲梁和晶片的实施例的截面图。

图4是一个实施例的侧视图。

在所有附图中，相应的附图标记指示相应的部件。

具体实施方式

图1示出晶片清洗装置100的实施例的透视图。所述晶片清洗装置包括联接到牺牲梁104的升降装置102。在某些实施例中，所述晶片清洗装置包括浸槽106，该浸槽可包括一个或多个超声换能器109。在本实施例中，多个半导体晶片108自牺牲梁104联接(即悬挂)。在某些实施例中，所述多个半导体可包括一百个或更多个晶片，或者一千个或更多个晶片。总管110靠近浸槽106的端部设置。

升降装置102构造成通过紧固件、粘合剂等机械联接至牺牲梁104。升降装置102可操作成实现上升、下降、平移或旋转，从而使晶片108对准成使得它们可放置在浸槽106内。

在本实施例中，浸槽106呈具有矩形截面的开口箱状。浸槽106包括开口顶部112和相对的封闭底部。侧壁114与封闭底部相交，从而限定浸槽106的内部116。在本实施例中，内部116的尺寸适于容纳所有联接至牺牲梁104的晶片108。然而，在另外的实施例中，内部116的尺寸适于容纳至少一对相邻的晶片108。浸槽106构造成基本不漏流体，使得一定量的液体例如清洗液至少部分地填充内部116。在某些实施例中，浸槽106的高度118足够高，以使晶片108完全适配于内部116并完全浸没在液体中。然而，浸槽的高度118可为能够使清洗装置实现如本文所述的功能的任意高度。在一个实施例中，清洗液是水。在另外的实施例中，清洗液是含有一种或多种表面活性剂的水溶液。

在一个实施例中，超声换能器109联接至浸槽106的底部和/或侧壁114。超声换能器109构造成在例如从约50瓦到1500瓦的功率下以预定的频率(如从约30kHz到约80kHz)振动。然而，超声换能器的频率和功率可以是允许系统实现如本文所述功能的其他值。在使用中，将超声换能器的振动传递至浸槽106的内部116内的液体，且随后传递至布置在内部116内的任一晶片108。

图2示出总管110的透视图。如图所示，总管110与牺牲梁104相邻，为清楚起见，未示出晶片108或清洗装置100的其他部件。总管110包括至少一个与主流体分配部分202流体连通的导管200。总管110还包括至少一个流体入口204，以用于供应通过总管110的液体流。在一个实施例中，总管110包括密封件206，如垫片或类似物。密封件206构造成在使用时提供导管200相对于牺牲梁104的液密密封。

在本实施例中，牺牲梁104包括沿着牺牲梁104的轴向方向A延伸的通道208(例如孔)。如图所示，边缘部210限定通道208的外周。每个通道208具有尺寸适于容纳相应导管200的内径。在使用中，导管200至少部分地设置在开口208内，以使流体从总管110连通通过牺牲梁104。在一个实施例中，总管110偏压在边缘部210上，使得密封件206与牺牲梁104形成基本液密的密封。

现在参照图3和图4。晶片108例如通过粘合剂在其上表面联接至牺牲梁104。晶片间开口300位于相邻晶片108之间。晶片间开口300在其下侧通向相邻晶片之间的空间400。在一个实施例中，晶片间开口300呈细长(即，狭槽)形状，该形状在晶片切割操作期间由线锯切入牺牲梁104中而形成。例如，线锯(未示出)可用于通过切割通过锭块而将半导体锭块切成晶片108，并且部分地切入牺牲梁104及通道208，从而形成晶片间开口300。

在操作中，将晶片108放低或将其放置在浸槽106的内部116内。总管110偏压在牺牲梁104上，以使得导管200与通道208流体连通。在一个实施例中，在随后的操作中，导管200在通道208内保持静止不动。液体如清洗液沿箭头F的方向自总管110流动。该液体流过导管200，并经过通道208。液体在流经通道208后通过晶片间开口300流出通道208。

流出晶片间开口300的液体相对于晶片108在空间400中流动，以洗掉在空间400内的附着在晶片108上的切屑或其他碎屑物。在某些实施例中，超声换能器109在液体被泵送通过总管110之前或期间运行。如此，超声换能器109将振动传递至晶片108，从而使得切屑和碎屑物由此松动，而液体将松动的碎屑物带到液体流中。此外，流经空间400的液体流可将相邻的晶片108(若先前粘在一起)彼此分开。虽然图4只示出单个总管110，可将第二总管设置在牺牲梁104的相对侧，以通过第二导管将液体逆流地供应至通道208。在其他的实施例中，附加总管可用于为通道208提供液体。虽然图3示出三个通道208，可使用允许清洁装置实现如本文所述功能的任意数量的通道208。

在某些实施例中，将液体流控制在每分钟约15升至每分钟约50升之间。然而，可使用使清洗装置实现如本文所述功能的其他流速。

在一个实施例中，晶片间开口的总组合长度延伸为通道208长度的约30％至50％。例如，在一个实施例中，每个晶片间开口具有与用来切制开口的线锯的切割线的直径相对应的轴向长度。在一个实施例中，例如，每个晶片间开口具有约160微米的轴向长度，以及约8.5毫米的横向(即与轴向方向垂直的)宽度。在本实施例中，每个通道208具有约12毫米的直径。在另一实施例中，晶片间开口的总开口面积是通道208的横截面积的15倍到20倍。然而，这些面积、长度和宽度可为允许清洗装置实现如本文所述功能的任意大小。

本发明总体上提供了用于从半导体或太阳能晶片上清除碎屑物的改进的装置和方法。这形成与现有系统相比相对不复杂的装置和方法。例如，通过改进设计消除了现有技术的全长喷枪和移动这些喷枪的复杂性。

在介绍本发明或其实施例的元件时，词语“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表明一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在表示为包含性的，并且表明这些可为附加元件而非穷举元件。表示特定方向(例如，“顶”、“底”和“侧”等)的术语的使用是为了描述方便，而不要求所描述事物的任何特定方向。

可对上述作出多种修改而不脱离本发明的范围，这旨在表明在上面描述和附图中示出的所有内容应当理解为说明性的而不是限制性的。

Claims (22)

1.一种晶片清洗装置，包括：

梁，该梁用于支承多个半导体晶片，所述梁包括至少一个轴向延伸穿过所述梁的通道；

开口，该开口从所述通道延伸至相邻晶片之间的位置；

总管，该总管包括用于促使液体流经所述开口的导管；以及

浸槽，该浸槽包括超声换能器，该浸槽的尺寸适于容纳至少一对相邻晶片。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述浸槽的尺寸设计成使得晶片能完全浸入容纳在浸槽内的清洗溶液中。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括具有第二导管的第二总管，该第二导管密封地联接至第二通道，该第二通道定位在牺牲梁的与所述通道相对的轴向端处。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导管固定联接至限定所述通道的外周的边缘部。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括构造成供应流过所述总管并流入所述通道的液体流的液体泵。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述泵构造成为每个总管每分钟提供15升到50升的液体流。

7.根据权利要求1所述的装置，包括多个开口，每个开口从所述通道延伸至相邻晶片之间的位置，所述开口占所述通道的长度的约30％至50％。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述开口的组合面积是所述通道的横截面积的约15倍到20倍。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口是横向于所述通道延伸的槽。

10.根据权利要求1所述的装置，包括至少三个通道。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述开口与所述至少三个通道中的每一个流体连通。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述浸槽包括底壁和侧壁，所述超声换能器联接至所述底壁，第二超声换能器联接至所述侧壁。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，每个超声换能器以约50瓦到1500瓦的功率和约30kHz到约80kHz的频率运行。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导管的长度小于所述通道的轴向长度。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述梁是联接至多个半导体晶片的牺牲梁。

16.一种从一对结合至牺牲梁的相邻晶片上除去污物的方法，所述方法包括：

将总管联接至所述牺牲梁，以使得所述总管的流体导管与轴向延伸穿过所述牺牲梁的通道流体连通；

将所述晶片浸入容纳在浸槽内的液体中，所述浸槽包括超声换能器；

使液体流过所述总管，从而使液体流过所述通道和晶片间开口，并且与所述晶片接触；以及

使所述超声换能器运行以在所述浸槽内产生振动。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，使所述液体流动包括每分钟使15升到50升的液体流动。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括在液体流动过程中将所述导管保持在静止不动的位置。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括以约50瓦至1500瓦的功率以及约30kHz到80kHz的频率运行所述超声换能器。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，运行所述超声换能器以使得在半导体晶片上的碎屑物松动，并且使所述液体流过所述晶片间开口以通过将碎屑物带到液体中而将所述晶片上的碎屑物带走。

21.根据权利要求16所述的方法，还包括将第二总管联接至所述牺牲梁，以使得所述第二总管的第二流体导管与所述通道的与另一导管相对的端部流体连通。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，使所述液体流动包括使所述液体流过所述第二总管。