DE102005058269A1

DE102005058269A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen eines gesägten Waferblocks

Info

Publication number: DE102005058269A1
Application number: DE102005058269A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stangl; Hans-Jürgen STANGL
Original assignee: Stangl Semiconductor Equipment AG
Current assignee: Stangl Semiconductor Equipment AG
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-12-07
Also published as: MY141037A; CA2632387A1; WO2007065665A1; CA2719395A1; DE502006008357D1; EP1957247B1; US20080308125A1; ATE488345T1; EP1957247A1; CA2632387C; DE102005058269B4

Abstract

Eine Vorrichtung zum Reinigen eines gesägten Waferblocks weist ein Reinigungsbecken, eine Halterung zum Halten eines gesägten Waferblocks in dem Reinigungsbecken derart, dass, wenn sich eine Reinigungsflüssigkeit in dem Reinigungsbecken befindet, zumindest ein Abschnitt des Waferblocks, der Sägespalten aufweist, in der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist, zumindest eine Auslassöffnung in einem Bodenbereich des Reinigungsbeckens und eine Verschlusseinrichtung für die Auslassöffnung, durch die die Auslassöffnung geöffnet und verschlossen werden kann, auf. Die Verschlusseinrichtung, die Auslasseinrichtung und der Bodenbereich des Reinigungsbeckens sind derart ausgelegt, dass durch ein Öffnen der Verschlusseinrichtung die Reinigungsflüssigkeit so schnell aus zumindest dem Bereich des Reinigungsbeckens, in dem der Waferblock angeordnet ist, entleerbar ist, dass durch eine Sogwirkung der Reinigungsflüssigkeit Verunreinigungen aus den Sägespalten entfernbar sind.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen eines gesägten Waferblocks, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren, die zum Reinigen von mittels einer Drahtsäge gesägter Waferblöcke geeignet ist, um Slurry-Reste sowie Sägerückstände aus den Sägespalten zwischen den Wafern zu entfernen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zu schaffen, um Verunreinigungen aus Sägespalten gesägter Waferblöcke zu entfernen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Reinigen eines gesägten Waferblocks, mit folgenden Merkmalen:
einem Reinigungsbecken;
einer Halterung zum Halten eines gesägten Waferblocks in dem Reinigungsbecken, derart, dass, wenn sich eine Reinigungsflüssigkeit in dem Reinigungsbecken befindet, zumindest ein Abschnitt des Waferblocks, der Sägespalten aufweist, in der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist;
zumindest einer Auslassöffnung in einem Bodenbereich des Reinigungsbeckens; und
einer Verschlusseinrichtung für die Auslassöffnung, durch die die Auslassöffnung geöffnet und verschlossen werden kann,
wobei die Verschlusseinrichtung, die Auslassöffnung und der Bodenbereich des Reinigungsbeckens derart ausgelegt sind, dass durch ein Öffnen der Verschlusseinrichtung die Reinigungsflüssigkeit so schnell aus zumindest dem Bereich des Reinigungsbeckens, in dem der Waferblock angeordnet ist, entleerbar ist, dass durch eine Sogwirkung der Reinigungsflüssigkeit Verunreinigungen aus den Sägespalten entfernbar sind.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Reinigen eines gesägten Waferblocks, mit folgenden Schritten:
Einbringen des gesägten Waferblocks in ein Reinigungsbecken;
Befüllen des Reinigungsbeckens mit einer Reinigungsflüssigkeit vor, während oder nach dem Einbringen des gesägten Waferblocks, so dass sich zumindest ein Abschnitt des Waferblocks, der Sägespalten aufweist, in der Reinigungsflüssigkeit befindet;
Öffnen von zumindest einer im Bodenbereich des Reinigungsbeckens angeordneten Auslassöffnung, wobei die Auslassöffnung derart und der Bodenbereich des Reinigungsbeckens derart ausgebildet ist, dass Reinigungsflüssigkeit durch das Öffnen derselben so schnell entleert wird, dass durch eine Sogwirkung der Reinigungsflüssigkeit Verunreinigungen aus den Sägespalten entfernt werden.

Die vorliegende Erfindung basiert somit auf einem Reinigungseffekt, der auf der Sogwirkung einer aus einem Reinigungsbe cken ausströmenden Reinigungsflüssigkeit (in der Regel Wasser) basiert, um Verunreinigungen, beispielsweise Slurry-Reste und Sägerückstände, die sich zwischen den Wafern in den Sägespalten befinden, herauszuziehen bzw. zu entfernen.

Die Auslassöffnungen und der Bodenbereich sind dabei vorzugsweise ausgebildet, um ein schnelles Entleeren des Reinigungsbeckens zu unterstützen, beispielsweise in einem Zeitraum von weniger als 2 Sekunden, vorzugsweise von weniger als 1,5 Sekunden und beispielsweise im Bereich von 1 Sekunde.

Um ein schnelles Entleeren zu unterstützen, kann das Reinigungsbecken schräg auf die Auslassöffnung zulaufende Wandbereiche aufweisen. Beispielsweise kann das Reinigungsbecken zwei Auslassöffnungen aufweisen, zwischen denen ein dachförmiger Bodenbereich angeordnet ist. Die eine oder die mehreren Auslassöffnungen können sich durchgehend entlang im wesentlichen der gesamten Länge des Reinigungsbeckens erstrecken. Um darüber hinaus ein Ablagern von Verunreinigungen zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, das Reinigungsbecken so auszugestalten, dass es keine waagrechten inneren Flächen aufweist.

Um ein schnelles Entleeren zu ermöglichen, können bei Ausführungsbeispielen der Erfindung eine oder mehrere Auslassöffnungen in einer Bodenplatte des Reinigungsbeckens gebildet sein, wobei die Verschlusseinrichtung ein Verschlusselement und eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Verschlusselements in vertikaler Richtung aufweist. Um bei diesem Aufbau ein schnelles Entleeren zu ermöglichen, sind Dichtflächen der Auslassöffnung, an denen das Verschlusselement, wenn es sich in einer Verschlussposition befindet, die Auslassöffnung verschließt, schräg angeordnet, so dass die Auslassöffnung an der Oberseite der Bodenplatte kleiner ist als an der Unterseite derselben, wobei das Verschlusselement dazupassende schräg angeordnete Dichtflächen aufweist. Anders ausgedrückt kann das Verschlusselement einen Dach-artigen Aufbau aufweisen.

Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können ferner Sprüheinrichtungen in dem Reinigungsbecken vorgesehen sein, um Reinigungsflüssigkeit von einer oder zwei Seiten in die Sägespalte zu sprühen. Sprühprozesse können dabei sowohl während die Wafer sich in der Reinigungsflüssigkeit befinden, als auch bei entleertem Reinigungsbecken, also wenn sich die Wafer nicht in der Reinigungsflüssigkeit befinden, stattfinden. Durch ein Sprühen während der Waferblock in die Reinigungsflüssigkeit eingetaucht ist, kann das Eindringverhalten des Wassers in die Sägespalten und damit verbunden die spätere Reinigung des Blocks durch das Öffnen der Auslassöffnung verbessert werden. Die Sprüheinrichtung kann beispielsweise Sprühleisten auf beiden Seiten des Waferblocks aufweisen, so dass Reinigungsflüssigkeit in alle Sägespalten gesprüht werden kann. Die Sprühleisten können hebbar und senkbar ausgeführt sein, um die Reinigung des Blocks weiter zu verbessern. Schließlich kann durch ein wechselseitiges Sprühen, abwechselnd von beiden Seiten, die Reinigung des Blocks verbessert werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Reinigungsflüssigkeit vorzugsweise Wasser verwendet. Um den Reinigungsprozess zu unterstützen, können geringe Mengen von Tensid zugegeben werden. Ferner kann die Reinigungsflüssigkeit erwärmt werden, um den Reinigungsprozess zu unterstützen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können ausgestaltet sein, um eine automatisierte Reinigung von Waferblöcken zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann ein automatisches Handlingsystem vorgesehen sein, durch das die gesägten Waferblöcke von einer vorherigen Prozessierungsstation zu einer Station, die die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung aufweist, zuführt und nach dem Reinigen die gesägten Waferblöcke von dieser Reinigungsstation einer Nachprozessierungsstation zuführt. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine geeignete Steuereinrichtung aufweisen, um verschiedene Reinigungskonzepte mit jeweils einem oder mehreren Sprühprozessen und/oder Entleerprozessen zu implementieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner eine Anlage zur Aufbereitung und Wiederverwertung der anfallenden verschmutzten Reinigungsflüssigkeit aufweisen. Eine solche Wiederverwertungsanlage kann beispielsweise eine Zentrifuge umfassen, der die verschmutzte Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird, um Feststoffe aus derselben auszutragen, um eine gereinigte Reinigungsflüssigkeit zu erzeugen, die dann wiederum der Reinigungsvorrichtung zugeführt wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung mit geschlossenen Auslassöffnungen;
2 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels mit geöffneten Auslassöffnungen;
3 schematisch eine Ansicht des Bodens des Reinigungsbeckens zur Veranschaulichung der Form der Auslassöffnungen; und
4 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Wiederverwertungsanlage.
Bevor nun bezugnehmend auf die Figuren auf spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingegangen wird, wird zunächst die Einbettung der vorliegenden Erfindung in den Prozess der Waferherstellung kurz umrissen.
Waferblöcke werden zunächst unter Verwendung eines Haftklebers bzw. Kits an Trägerbalken aus Glas oder Kunststoff angebracht. Mittels der Trägerbalken werden die Waferblöcke einer Drahtsäge zugeführt, wo die Waferblöcke in Wafer, die an einem Ende derselben an die Trägerbalken geklebt sind, zersägt werden.
Die gesägten Waferblöcke können aus der Drahtsäge heraus beispielsweise in einem Transport- und Prozess-Korb eingesetzt werden, der wiederum in einen speziellen Transportwagen eingesetzt werden kann, der beispielsweise bis zu vier Prozesskörbe aufnehmen und zur Reinigungsanlage transportieren kann. Der Transportwagen kann über eine Andockstation an die Reinigungsanlage angedockt werden. Der Behälter des Transportwagens, in den die Körbe eingesetzt werden, kann dabei mit einem Reinigungsmedium befüllt sein, das beim Andocken an die Reinigungsanlage entleert und mit einem Frischmedium befüllt werden kann.
Ein 3-Achsen-Handlingsystem kann vorgesehen sein, um die Prozesskörbe mittels Aufnahmehaken aus dem Transportwagen zu entnehmen, in eine Eingabepufferstation einzusetzen und von dort durch die Reinigungsanlage zu befördern. Nach dem Reinigungsprozess werden die Prozesskörbe automatisch in Entkittungsbecken umgesetzt. Die verwendeten Prozesskörbe können dabei mit einklappbaren Bürsten ausgestattet sein, welche erst beim Einsetzen in das Entkittungsbecken über einen Hebelmechanismus an die Wafer angelegt werden, wodurch die Wafer nach dem Ablösen von dem Trägerbalken in senkrechter Position (zur automatischen Vereinzelung) gehalten werden. Das Entkittungsbecken ist mit einem wassergedichteten Deckel ausgeführt, wobei in demselben die Wafer in ca. 70°C heißer Essigsäure/Ameisensäure von dem Trägerbalken gelöst und entkittet werden. Der Kleber bleibt hierbei vollständig am Trägerbalken haften, so dass keine Kleberrückstände mehr am Wafer zurückbleiben. Die Trägerbalken mit dem daran anhaftenden Kleber werden zusammen mit einem Maschinenträger, an dem dieselben angebracht sind, nach dem Ablösen der Wafer automatisch vom Prozesskorb abgenommen, um zur erneuten Verwendung aufbereitet zu werden.
Nach dem beschriebenen Entkitten wird die Essigsäure aus dem Entkittungsbecken abgelassen und im selben Becken wird ein Spülsprühprozess durchgeführt. Dies hat zur Folge, dass die H2-Konzentration im Becken auf eine ungefährliche Konzentration gesenkt wird, und die Prozesstemperatur im Vorlagetank nachgefüllt werden kann.
Die erfindungsgemäße Reinigung der gesägten Waferblöcke wird nun bezugnehmend auf die 1, 2 und 3 beschrieben. Die 1 und 2 stellen dabei schematische Querschnittsansichten dar, in denen an sich verdeckte Teile teilweise gestrichelt dargestellt sind, um eine Erläuterung der Erfindung zu ermöglichen, und in denen der Übersichtlichkeit halber nicht alle geschnittenen Flächen schraffiert sind.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung umfasst ein Reinigungsbecken 10 mit einer Rückenwand 12, Seitenwänden 14 und einer Vorderwand, die in den Figuren nicht gezeigt ist. Das Reinigungsbecken umfasst ferner einen Bodenbereich, der durch eine Bodenplatte 16 gebildet ist, in der Auslassöffnungen 18 gebildet sind. Die Auslassöffnungen 18 besitzen schräg verlaufende Kanten 20, so dass die Auslassöffnungen 20 bei dem in 2 gezeigten Schnitt trapezförmig sind.
Eine Draufsicht auf den Boden 16 des Reinigungsbeckens 10 mit den darin gebildeten Auslassöffnungen 18 ist in 3 gezeigt. Dabei stellt die Länge 1 die Dimension in die Zeichenebene gemäß den 1 und 2 dar. Wie zu erkennen ist, verlaufen die Auslassöffnungen 18 über die gesamte Länge 1 entlang der beiden Seiten des Bodens der Reinigungskammer 10. Zwischen den Auslassöffnungen weist die Bodenplatte einen dachförmigen Verlauf mit schrägen Oberflächen 19a und 19b auf, die auf die Auslassöffnungen 18 schräg nach unten zulaufen. An den äußeren Rändern grenzen die Auslassöffnungen an die Seitenwände des Reinigungsbeckens. Alternativ könnten dort wiederum schräg nach unten abfallende Bodenbereiche vorgesehen sein. Die Anordnung der Auslassöffnungen entlang beider Seiten des Reinigungsbeckens ist zusammen mit dem keilförmigen dazwischen angeordneten Abschnitt der Bodenplatte, (siehe Flächen 19a und 19b in 2) besonders vorteilhaft, da dadurch eine schnelle, im Wesentlichen strudelfreie Entleerung des Reinigungsbeckens möglich ist.
Die Auslassöffnungen 18 sind durch eine Verschlusseinrichtung 20 verschließbar, die Verschlusselemente 22 und einen Antriebsmechanismus, um die Verschlusselemente 22 in vertikaler Richtung zu bewegen, aufweist. Die Verschlusselemente 22 sind dabei an Trägerelementen 24 angebracht, die an einem oder mehreren Jochen 26 angebracht sind. Eine Halterung 28 ist über Führungsstangen 30 (2) starr an dem Beckenboden 16 angebracht, beispielsweise über Schraubverbindungen, wie in den Figuren angedeutet ist. Die Führungsstangen 30 erstrecken sich durch Ausnehmungen 26a in den Jochen 26. Zwischen den Jochen 26 und der Halterung 28 sind Feder- und Zylinder-Mechanismen 32 vorgesehen, durch die das Joch und somit die starr an den Jochen angebrachten Verschlusselemente 22 in vertikaler Richtung bewegbar sind.
Bei dem in 1 gezeigten Zustand werden die Verschlusselemente durch die Federn und Zylinder 32 gegen den Beckenboden 16 gedrückt, so dass das Reinigungsbecken 10 nach unten abgedichtet und somit für eine in demselben befindliche Reinigungsflüssigkeit 34 geschlossen ist. In 2 ist das Becken im geöffneten Zustand gezeigt, bei dem die Federn zusammengedrückt sind, so dass die Joche 26 und die damit starr verbundenen Verschlusselemente 22 vertikal nach unten bewegt sind, so dass die Öffnungen 18 in dem Beckenboden 16 offen sind. Somit kann die Reinigungsflüssigkeit entlang der in 2 gezeigten Pfeile 34 aus dem Reinigungsbecken austreten.
Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, weisen die Verschlusselemente 22 eine dachförmige Konstruktion auf, wobei die Dachflächen in einem im Wesentlichen gleichen Winkel verlaufen wie die schrägen Bereiche 20 der Auslassöffnungen 18, so dass bei dem in 1 gezeigten Ruhezustand der Boden des Reinigungsbeckens abgedichtet ist.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind in dem Reinigungsbecken ferner auf beiden Seiten eines in dem Reinigungsbecken angeordneten gesägten Wafers 40 Sprüheinrichtungen 42 angeordnet. Die Sprüheinrichtungen 42 weisen jeweils eine Reihe von Sprühdüsen auf, die sich bei den Darstellungen nach 1 und 2 in die Bildebene erstrecken, so dass durch diese Sprühdüsen in eine Mehrzahl von in den Darstellungen hintereinander angeordneten Sägespalten gesprüht werden kann. Ferner sind Antriebseinrichtungen 44 für die Sprüheinrichtungen 42 vorgesehen, so dass diese in vertikaler Richtung bewegt werden können.
Der gesägte Waferblock 40 ist, wie oben erläutert wurde, an einen Trägerbalken 50 geklebt. Eine Halterung 52, die Teil eines automatischen 3-Achsen-Handlingsystems sein kann, hält den gesägten Waferblock 40 in dem Reinigungsbecken. Der Waferblock 40 kann dabei in einem hierfür angepassten Prozesskorb angeordnet sein, der ausgestaltet ist, um die nachfolgend beschriebenen Spül- und Sprüh-Prozesse nicht zu beeinträchtigen.
Ferner sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verschließbare Zulauföffnungen 52 vorgesehen, über die das Reinigungsbecken 10 mit einer Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, befüllbar ist.
Um einen erfindungsgemäßen Sog-Reinigungsprozess durchzuführen, wird das Reinigungsbecken 10 zunächst über die Zuläufe 52 mit Wasser befüllt. Dabei sind die Auslasselemente 22 in der in 1 gezeigten Stellung, so dass die Auslässe 18 geschlossen sind. Das Becken wird solange befüllt, bis sich der komplette Block 40 unter Wasser befindet. Der Befüllvorgang kann über einen Sensor kontrolliert werden. Nach dem Befüllen kann der Block für eine vorbestimmte Zeit in dem Wasser verweilen, um dadurch das Eindringverhalten des Wassers zwischen die einzelnen Wafer und somit die Reinigungswirkung zu verbessern. Zusätzlich kann ein Sprühen unter Wasser stattfinden, wie durch Sprühstrahlen 60 von beiden Seiten in 1 angedeutet ist. Somit kann das Eindringverhalten in die Sägespalten verbessert werden.
Im Anschluss wird die Antriebseinrichtung 20 für die Verschlusselemente 22 betätigt, so dass die Verschlusselemente 22 vertikal nach unten bewegt werden. Somit werden die Auslassöffnungen 18 des Beckens schlagartig geöffnet und die nach unten bewegten Verschlusselemente geben einen großen Entleerquerschnitt frei. Das Reinigungsbecken wird dabei in ca. 1 Sekunde vollständig entleert. Durch das schnelle Entleeren entsteht eine Sogwirkung zwischen den Waferscheiben, wodurch Slurry-Reste sowie Sägerückstände, die sich zwischen den Waferscheiben befinden, herausgespült werden.
Die rasche Entleerung wird dabei durch zu den Auslassöffnungen 18 hin schräg nach hinten verlaufenden Oberflächen 19a und 19b in dem Reinigungsbecken unterstützt. Indem das Reinigungsbecken ferner in dem Bereich, in dem sich Reinigungsflüssigkeit befindet, komplett ohne waagrechte Flächen konstruiert wurde, kann eine Ablagerung von Verunreinigungen im wesentlichen vollständig verhindert werden.
Neben dem beschriebenen Sogreinigungsprozess besteht eine weitere Grundreinigungsart in einem Sprühprozess unter Verwendung der Sprüheinrichtungen 42. Diese können auf den Waferblock gerichtete Düsen, beispielsweise Flachstrahldüsen oder ähnliche aufweisen, die in eine Sprühleiste eingeschraubt sein können und in zwei Reihen auf beiden Seiten des Beckens installiert sind. Durch ein Besprühen des Blocks sowohl unter Wasser wie auch bei entleertem Reinigungsbecken mit Wasser wird der Schmutz, welcher sich zwischen den Wafern befindet, abgelöst und herausgespült. Ein wechselseitiges Sprühen durch die hebbare und absenkbaren Sprühleisten kann sich das Reinigungsergebnis deutlich verbessern. Durch abwechselndes linksseitiges und rechtsseitiges Sprühen kann der Schmutz nach links und rechts bewegt und dabei nach unten aus den Sägespalten heraustransportiert werden. Durch eine entsprechende Sprühwinkeleinstellung der Sprühdüsen kann auch die Zone unter dem Klebebalken 50 erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung weist vorzugsweise eine geeignete Steuerung auf, durch die die beschriebenen Prozesse automatisiert durchgeführt werden können. Beispielsweise kann eine speicherprogrammierbare Steuerung verwendet werden, in der verschiedene Reinigungsrezepte abgelegt sind. Derartige unterschiedliche Reinigungsrezepte können sich auf unterschiedliche Sog-Prozessschritte und Sprühprozessschritte für verschiedene Wafergrößen, Block-Klebesituationen und dergleichen beziehen.
Durch ein Wiederholen einzelner Sogreinigungsschritte bzw. Sprühreinigungsschritte können verbesserte Ergebnisse erhalten werden.
Bei einem beispielhaften Reinigungsverfahren wird der Waferblock zunächst in das befüllte Reinigungsbecken 10 eingesetzt. Nachfolgend wird der Waferblock für eine Einwirkzeit in dem Reinigungsbecken belassen, wobei sechs Sequenzen eines Unterwasser-Sprühens durchgeführt werden. Die einzelnen Sprühprozesse können dabei verschieden lange gleichzeitige wechselseitige Sprühvarianten beinhalten, bei denen die Sprühdüsen am Block entlang gehoben und abgesenkt werden. Im Anschluss erfolgen drei Sogreinigungsprozesse, bei denen nach dem Befüllen des Beckens zusätzlich unter Wasser gesprüht werden kann. Die Reinigungsdauer lag dabei bei ca. 20 bis 25 Minuten, wobei in der Produktionsanlage beispielsweise vier Becken vorgesehen sein können, was eine Prozesszeit pro Block von ca. 5 bis 6 Minuten ergibt.
Alternativ könnten Sprühdüsen mit einstellbaren Sprühwinkeln vorgesehen werden, so dass ein Absenken und Anheben derselben nicht mehr unbedingt erforderlich ist.
Bezugnehmend auf die 1 bis 3 wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel bezüglich der Auslassöffnungen, der Verschlusselemente und des Bodenbereichs beschrieben. Es ist jedoch für Fachleute offensichtlich, dass die Auslassöffnungen, die Verschlusselemente und der Bodenbereich eine andere Form aufweisen können, solange die Öffnungen schnell geöffnet werden können und durch den Entleerquerschnitt sichergestellt ist, dass ein ausreichend schnelles Entleeren des Reinigungsbeckens stattfinden kann, um eine Sogwirkung zu erreichen, die geeignet ist, Verunreinigungen aus den Sägespalten zu entfernen.
Diesbezüglich könnten beispielsweise Auslassöffnungen mit Klappen vorgesehen sein, die ausreichend schnell geöffnet werden können. Alternativ können relativ zu Auslassöffnungen waagrecht bewegbare Verschlusselemente vorgesehen sein, solange diese ausreichend schnell bewegt werden können, um die Auslassöffnungen freizugeben.
Schließlich sind die in 3 gezeigten zwei parallel zueinander verlaufenden Auslassöffnungen 18 lediglich beispielhafter Natur, wobei Auslassöffnungen anderer Form und Größe vorgesehen sein können, solange der als Leerquerschnitt ausreichend groß bleibt, um ein ausreichend schnelles Entleeren zu ermöglichen, um die beschriebene Sogwirkung hervorzurufen. Diesbezüglich könnte beispielsweise eine einzige Auslassöffnung in der Mitte des Bodens des Reinigungsbeckens vorgesehen sein, auf die von zwei oder mehr Seiten schräg abfallende Wandbereiche zulaufen.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung kann ferner eine Anlage zur Wiederverwertung von bei der Reinigung der gesägten Waferblöcke anfallender verschmutzter Reinigungsflüssigkeit aufweisen. Diese kann beispielsweise eine Zentrifuge zum Austragen von Feststoffen aus der verschmutzten Reinigungsflüssigkeit zum Erzeugen einer gereinigten Reinigungsflüssigkeit, eine Zulaufeinrichtung zum Zuführen von verschmutzter Reinigungsflüssigkeit von der Reinigungsvorrichtung zu der Zentrifuge und eine Rücklaufeinrichtung zum Rückführen der gereinigten Reinigungsflüssigkeit von der Zentrifuge zur der Reinigungsvorrichtung aufweisen.
Ein Beispiel einer solchen Anlage ist in 4 gezeigt. Die Anlage umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Reinigen von gesägten Waferblöcken, einen Schmutzbehälter 102, eine Zentrifuge 104 und einen Reinbehälter 106 auf. Optional kann zusätzlich ein Filter 108, das durch ein Bandfilter oder eine Kammerfilterpresse gefiltert sein kann, vorgesehen sein.
Das bei der Entleerung des Reinigungsbeckens der Reinigungsvorrichtung 100 anfallende Schmutzwasser wird in einer Auffangwanne (nicht gezeigt) der Reinigungsvorrichtung 100 gesammelt. Aus dieser Auffangwanne wird das Schmutzwasser in einen Vorlagebehälter, d.h. den Schmutzbehälter 102, gepumpt, wie durch einen Pfeil 110 in 4 angedeutet ist. Von dem Schmutzbehälter 102 wird die Zentrifuge 104 kontinuierlich beschickt, wie durch den Pfeil 112 in 4 andeutet ist. Zu diesem Zweck ist ein Auslass des Schmutzbehälters 102 mit einem Einlass der Zentrifuge 104 über eine Fluidleitung verbunden. Eine entsprechende Pumpeinrichtung zum kontinuierlichen Beschicken der Zentrifuge ist ebenfalls vorgesehen.
In der Zentrifuge wird das Schmutzwasser (das Reinigungsmedium) mit einer Rotation beaufschlagt, so dass Feststoffe aus dem Wasser ausgetragen werden. Je kleiner der Volumenstrom, der in die Zentrifuge 104 gefördert wird, ist und damit je größer die Verweilzeit des Wassers in der Zentrifuge 104 ist, desto besser ist der Feststoffaustrag und damit verbunden der Reinigungserfolg. Die Zentrifuge fördert das Wasser nach Trennung der Feststoffe weiter in einen Vorlagebehälter, den Reinbehälter 106. Dies ist durch einen Pfeil 114 in 4 angedeutet. Zu diesem Zweck ist ein Auslass der Zentrifuge 104 mit einem Einlass des Reinbehälters 106 über eine entsprechende Fluidleitung verbunden.
Ein Auslass des Reinbehälters 106 ist wiederum mit einem Einlass der Reinigungsanlage verbunden (beispielsweise über eine entsprechende Fluidleitung), so dass das gereinigte Wasser zu der Reinigungsanlage 100 rückführbar ist, wie durch einen Pfeil 116 in 4 angedeutet ist. Das Wasser steht somit wieder für weitere Reinigungsprozesse zur Verfügung.
Die Zentrifuge 104 kann derart ausgelegt sein, dass sie keine Partikel, die eine Größe bzw. einen Durchmesser von weniger als 5 μm aufweisen, aus der Reinigungsflüssigkeit, in der Regel Wasser, austrägt. Es hat sich gezeigt, dass Partikel von weniger als 5μm sich agglomerieren und somit bei einem späte ren, z.B. nächsten, Durchlauf auch über die Zentrifuge 104 abgeschieden werden können.
Optional kann, um die Partikel einer Größe von weniger als 5 μm auch aus dem Wasser abzuscheiden, das Filter 108 vorgesehen sein. Das Filter 108 wird parallel zu dem oben beschriebenen Recyclingkreislauf gefahren, wobei Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinbehälter 106 zu dem Filter 108 gefördert wird, wie durch einen Pfeil 118 angedeutet ist, und dann aus dem Filter 106 wieder in den Reinbehälter 106 zurückgepumpt wird, siehe Pfeil 120 in 4. Zu diesem Zweck können ein entsprechenden Einlass und Auslass des Filters 108 mit entsprechenden Fluidleitungen verbunden sein. Ferner können wiederum entsprechende Pumpen vorgesehen sein, um das Wasser durch den Parallelkreislauf, der das Filter 108 beinhaltet, zu pumpen.
Um über die Zeitschiene einer Anreicherung von kleinen und kleinsten Partikeln in dem Reinbehälter bzw. Reintank 106 entgegenzuwirken, kann eine Zugabe von Frischwasser in den Kreislauf, beispielsweise in den Reinbehälter, erfolgen, bei gleichzeitigem Verwerfen von Kreislaufwasser aus dem Reinbehälter 106, welches aufgrund des sehr geringen Feststoffanteils direkt in die Kanalisation geleitet werden kann. Beispielsweise kann pro durch die Reinigungsanlage gereinigtem gesägtem Waferblock eine Zugabe von ca. 50 Litern Frischwasser erfolgen.
Aus der Zentrifuge 104 kann ein Feststoffaustrag entnommen werden, der eine Rückgewinnung des Siliziumkarbid sowie restlicher, ebenfalls wieder verwertbarer Bestandteile ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zum Reinigen eines gesägter Silizium-Waferblöcke, um ein Gemisch aus Silizium-Carbid, Silizium-Partikeln, Eisenpartikeln vom Sägedraht sowie dem Trägermedium (z.B. PEG), welches sich nach dem Sägevorgang zwischen den Scheiben befindet, abzureinigen. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch zum Reinigen gesägter Waferblöcke aus anderen Materialien Einsatz finden.

Claims

Vorrichtung zum Reinigen eines gesägten Waferblocks (40), mit folgenden Merkmalen: einem Reinigungsbecken (10); einer Halterung (50, 52) zum Halten eines gesägten Waferblocks (40) in dem Reinigungsbecken (10), derart, dass, wenn sich eine Reinigungsflüssigkeit (34) in dem Reinigungsbecken (10) befindet, zumindest ein Abschnitt des Waferblocks (40), der Sägespalten aufweist, in der Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist; zumindest einer Auslassöffnung (18) in einem Bodenbereich (16) des Reinigungsbeckens (10); und einer Verschlusseinrichtung (20, 22) für die Auslassöffnung (18), durch die die Auslassöffnung (18) geöffnet und verschlossen werden kann, wobei die Verschlusseinrichtung (20, 22), die Auslassöffnung (18) und der Bodenbereich des Reinigungsbeckens derart ausgelegt sind, dass durch ein Öffnen der Verschlusseinrichtung (20, 22) die Reinigungsflüssigkeit so schnell aus zumindest dem Bereich des Reinigungsbeckens (10), in dem der Waferblock angeordnet ist, entleerbar ist, dass durch eine Sogwirkung der Reinigungsflüssigkeit Verunreinigungen aus den Sägespalten entfernbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Halterung (50, 52) ausgebildet ist, um den gesägten Waferblock (40) derart zu halten, dass die Sägespalten im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Auslassöffnung (18) und die Verschlusseinrichtung (20, 22) derart ausgebildet sind, dass das Reinigungsbecken in weniger als 2 Sekunden, vorzugsweise weniger als 1,5 Sekunden, entleerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Bodenbereich des Reinigungsbeckens schräg nach unten auf die Auslassöffnung zulaufende Wandbereiche (62) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Reinigungsbecken (10) zwei Auslassöffnungen (18) aufweist, wobei der Bodenbereich (62) zwischen den Auslassöffnungen dachförmig mit zu den Auslassöffnungen nach unten abfallenden Oberflächen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Reinigungsbecken (10) eine Länge und eine Breite aufweist, wobei die zumindest eine Auslassöffnung (18) sich durchgehend über im Wesentlichen die gesamte Länge des Reinigungsbeckens (10) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Reinigungsbecken (10) keine waagrechten inneren Flächen aufweist, um ein Ablagern von Verunreinigungen zu verhindern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Auslassöffnung (18) in einer Bodenplatte (16) des Reinigungsbeckens (10) gebildet ist, wobei die Verschlusseinrichtung (20, 22) ein Verschlusselement (22) und eine Antriebseinrichtung (20) zum Bewegen des Verschlusselements in vertikaler Richtung aufweist, wobei Dichtflächen (20) der Auslassöffnung (18), an denen das Verschlusselement, wenn dasselbe in einer Verschlussposition ist, die Auslassöffnung (18) verschließt, schräg angeordnet sind, so dass die Auslassöffnung (18) an der Oberseite der Bodenplatte (16) kleiner ist als an der Unterseite derselben, wobei das Verschlusselement (22) dazu passende schräg angeordnete Dichtflächen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine Sprüheinrichtung (42) in dem Reinigungsbecken (10) aufweist, um Reinigungsflüssigkeit von einer oder zwei Seiten in die Sägespalten zu sprühen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, die eine Einrichtung (44) zum Bewegen der Sprüheinrichtung (42) in vertikaler Richtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Sprüheinrichtung (42) ausgelegt ist, um Reinigungsflüssigkeit von zwei Seiten in die Sägespalte zu sprühen, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um die Sprüheinrichtung (42) zu steuern, um abwechselnd von beiden Seiten zu sprühen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die ferner eine Vorrichtung zum Aufbereiten der entleerten Reinigungsflüssigkeit aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Vorrichtung zum Aufbereiten eine Zentrifuge aufweist.
Verfahren zum Reinigen eines gesägten Waferblocks (40), mit folgenden Schritten: Einbringen des gesägten Waferblocks (40) in ein Reinigungsbecken (10); Befüllen des Reinigungsbeckens (10) mit einer Reinigungsflüssigkeit (34) vor, während oder nach dem Einbringen des gesägten Waferblocks (40), so dass sich zumindest ein Abschnitt des Waferblocks (40), der Sägespalten aufweist, in der Reinigungsflüssigkeit (34) befindet; Öffnen von zumindest einer im Bodenbereich des Reinigungsbeckens (10) angeordneten Auslassöffnung, wobei die Auslassöffnung und der Bodenbereich des Reinigungsbeckens derart ausgebildet ist, dass die Reinigungsflüssigkeit durch das Öffnen derselben so schnell entleert wird, dass durch eine Sogwirkung der Reinigungsflüssigkeit Verunreinigungen aus den Sägespalten entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Reinigungsbecken (10) in weniger als 2 Sekunden, vorzugsweise in weniger als 1,5 Sekunden, entleert wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, das ferner einen Schritt des Sprühens (60) von Reinigungsflüssigkeit in die Sägespalten bevor und/oder während sich zumindest der Abschnitt des Waferblocks (40), der die Sägespalten aufweist, in der Reinigungsflüssigkeit (34) befindet, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt des Sprühens abwechselnd von zwei Seiten des Waferblocks (40) stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, bei dem eine Sprüheinrichtung (42), durch die der Schritt des Sprühens (60) durchgeführt wird, während des Sprühens in vertikaler Richtung bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, das ferner einen Schritt des Aufbereitens der entleerten Reinigungsflüssigkeit unter Verwendung einer Zentrifuge aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem als Reinigungsflüssigkeit Wasser verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem dem Wasser ein Tensid zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, das ferner einen Schritt des Erwärmens der Reinigungsflüssigkeit aufweist.