第一清洗装置、包括该装置的清洗设备以及清洗方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年1月31日在韩国提交的韩国专利申请第10-2020-0011953号的优先权，其全文以参见的方式纳入本文，如同在本文中充分阐述一样。

各实施例涉及晶片的清洗，并且更具体地涉及一种能够将颗粒从使用线材锯切下来的多个晶片中分离出来的第一清洗装置、包括该装置的清洗设备和清洗方法。

背景技术：

通常的硅片通过以下工序形成：形成单晶锭的单晶生长工序、切割单晶锭以获得薄圆盘形晶片的切片工序、移除因切割而残留在晶片上的由机械加工造成的损伤的研磨工序、抛光晶片的抛光工序、以及从抛光的晶片移除抛光剂和异物的清洗工序。

除了在抛光工序之后的清洗工序之外，可能需要在切片工序之后、研磨晶片之前执行将颗粒从晶片表面分离的清洗工序。

其原因是，当单晶锭被切片成晶片的厚度时，生成诸如抛光粉末之类的杂质(颗粒)，并且该杂质附着于晶片。

一般而言，晶片清洗装置能够将具有固定于其的多个分离的晶片的锭块在充满清洗溶液的清洗浴中浸泡预定时间，以清洗晶片。然而，在锭块于清洗浴中静止的状态下执行清洗的情况下，可执行非均匀清洗。

还可使用一种将空气与清洗溶液一起注入清洗浴中以生成微泡以便从晶片移除异物的方法。然而，仅通过清洗浴中的清洗溶液与微泡之间的碰撞，可能难以从晶片表面完全地移除各种不同尺寸的颗粒。

技术实现要素：

各实施例提供了一种充分地从由晶锭切片而得的晶片的表面移除各种不同尺寸颗粒的方法。

各实施例的目的不限于上述目的，并且基于以下描述，本领域技术人员将清楚地理解其它未提及的目的。

在一种实施例中，第一清洗装置包括第一清洗浴、设置在第一清洗浴的上部处的盖、设置在第一清洗浴的下部处的排放部分、分别设置在第一清洗浴中的第一侧表面和第二侧表面处的第一清洗单元和第二清洗单元、以及分别构造成使第一清洗单元和第二清洗单元运动的第一运动单元和第二运动单元，其中，第一清洗单元和第二清洗单元中的每一个包括设置在不同高度处的多个清洗溶液供应管和设置在多个清洗溶液供应管中的每一个处的多个喷嘴，设置在一个清洗溶液供应管处的多个喷嘴具有相同的清洗溶液喷射角度，并且设置在其它清洗溶液供应管处的多个喷嘴具有不同的清洗溶液喷射角度。

第一清洗单元和第二清洗单元可配置成，在第一清洗浴的中心区域位于它们之间的状态下彼此相对。

第一运动单元和第二运动单元可分别使第一清洗单元和第二清洗单元沿水平方向运动。

第一清洗单元和第二清洗单元中的每一个可包括沿上下方向配置的第一至第n(n是2或更大的整数)清洗溶液供应管，并且设置在第一清洗溶液供应管处的喷嘴的喷射角度相对于水平方向可小于±10°。

设置在第m(m是小于n的整数)清洗溶液供应管处的喷嘴的喷射角度可大于设置在第n清洗溶液供应管处的喷嘴的喷射角度。此处，喷射角度可以是喷嘴相对于水平方向的喷射角度。

设置在第n清洗溶液供应管处的喷嘴的喷射角度可相对于水平方向向下地形成30至50°的角度。

多个喷嘴可提供包括纯水(diw)和表面活性剂的清洗溶液。

设置在第一清洗溶液供应管处的阀的打开时间可长于设置在第n清洗溶液供应管处的阀的打开时间。

在另一实施例中，清洗设备包括：第一清洗装置；配置成与第一清洗装置相邻的第二清洗装置，该第二清洗装置包括第二清洗浴、存储在第二清洗浴中的纯水、设置在第二清洗浴的下部处的超声发生单元、以及构造成使第二清洗浴沿垂直方向振动的搅拌单元；配置成与第二清洗装置相邻的第三清洗装置，该第三清洗装置包括第三清洗浴和存储在第三清洗浴中的分离溶液，分离溶液配置成从梁分离多个晶锭，以及包括转移装置，该转移装置构造成将多个晶片从第三清洗装置转移至存储装置。

从喷嘴供应的清洗溶液和第二清洗装置的第二清洗浴中的纯水可具有相同的成分。

在第一清洗装置中从晶片分离下的第一颗粒的尺寸可大于在第二清洗装置中从晶片分离下的第二颗粒的尺寸。

多个晶片可经由结合层固定至梁，且分离溶液可溶解结合层以在第三清洗装置中使多个晶片各自地与梁分离。

多个晶片可经由结合层固定于梁，并且清洗设备还可包括夹具，该夹具构造成保持连接于梁的板并使晶片从第一清洗装置运动至第二清洗装置或从第二清洗装置运动至第三清洗装置。

转移装置可将多个晶片逐个插入到盒的各分离区域中。

在另一实施例中，清洗方法包括(a)向固定于梁的多个晶片喷射清洗溶液，以在第一清洗装置中将大颗粒从晶片表面分离出来，(b)在第二清洗装置中将小颗粒从固定于梁的多个晶片表面分离出来，以及(c)在第三清洗装置中使多个晶片从梁分离。

在步骤(b)中，使用超声波并通过纯水的搅拌，可将小颗粒从晶片分离。

夹具可保持连接于梁的板，以在步骤(a)与步骤(b)之间或步骤(b)与步骤(c)之间使多个晶片运动。

清洗方法还可包括(d)将在步骤(c)中分离的晶片逐个转移，并将每个晶片插入到盒中。

附图说明

参照以下附图详细地描述各布置和实施例，附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是示出第一清洗装置的实施例的视图；

图2是示出供应至图1的第一清洗装置的锭块的视图；

图3是示出图1的清洗溶液供应管和喷嘴的构造的视图；

图4a是示出设置在图1的多个清洗溶液供应管处的喷嘴的清洗溶液喷射角度的视图；

图4b和4c是示出清洗溶液被供应至锭块的视图；

图5是示出包括第一清洗装置的清洗设备的实施例的构造的视图；

图6是根据本发明的清洗方法的流程图；以及

图7是示出根据本发明的第一清洗装置、包括该装置的清洗设备和清洗方法的效果的视图。

具体实施方式

现在将详细参考实施例，这些实施例的示例在附图中示出。

然而，可以各种不同的形式修改本发明的实施例，并且本发明的范围不限于以下实施例。提供本发明的实施例仅仅是为了向本发明所属领域的普通技术人员更完整地解释本发明。

如在文中使用的，诸如“第一”、“第二”、“上/上部/上方”和“下/下部/下方”仅用于仅用于将一个实体或元件和另一个实体或元件区分开，而不一定要求或涉及在这种实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。

图1是示出第一清洗装置的实施例的视图，图2是示出被供应至图1的第一清洗装置的锭块的视图。在下文中，将参照图1和2描述第一清洗装置的实施例。

如图所示，第一清洗装置100的实施例包括第一清洗浴110、设置在第一清洗浴110的上部处的盖120、设置在第一清洗浴110的下部处的排放部分130、在第一清洗浴110中设置在第一侧表面和第二侧表面处的第一清洗单元和第二清洗单元，以及构造成分别使第一清洗单元和第二清洗单元运动的第一运动单元和第二运动单元(未示出)。

盖120设置在第一清洗浴110的上部处。盖的第一端120a可固定于第一清洗浴110，并且其第二端120b可彼此间隔开或彼此接触以关闭第一清洗浴110的上部。

排放部分130设置在第一清洗浴110的下部处。排放部分130可在清洗晶片和颗粒后将所供应的纯水(diw)和表面活性剂从第一清洗浴110排出。

第一清洗单元和第二清洗单元设置在第一清洗浴110中。第一清洗单元和第二清洗单元可配置成：在其中配置有晶片的第一清洗浴100的中心区域位于它们之间的状态下彼此相对。在图1中，第一清洗单元和第二清洗单元在晶片位于它们之间的状态下对称地配置，因此将不单独描述。

尽管未示出，但是第一运动单元和第二运动单元可连接于第一清洗单元和第二清洗单元，以使第一清洗单元和第二清洗单元沿水平方向运动，具体地是分别沿“a”方向和“b”方向运动。即，当图2的锭块被引入清洗浴110中时，第一运动单元和第二运动单元使第一清洗单元和第二清洗单元沿朝向清洗浴110的侧壁方向运动，以便确保清洗浴110的宽的中心区域。在锭块被引入清洗浴110的中心区域之后，第一运动单元和第二运动单元可使第一清洗单元和第二清洗单元运动到与锭块相邻的位置。

例如，第一清洗单元可包括设置在不同高度处的多个清洗溶液供应管161到165，分别设置在清洗溶液供应管161至165处的多个喷嘴151至155，以及第一清洗溶液供应管线180，该第一清洗溶液供应管线构造成向多个清洗溶液供应管161至165供应清洗溶液。

图3是示出图1的清洗溶液供应管和喷嘴的构造的视图。

阀171可设置在清洗溶液供应管180与清洗溶液供应管161之间，以调节从清洗溶液供应管180供应至清洗溶液供应管161的清洗溶液的流率。清洗溶液供应管161设置有多个喷嘴151a至151f。喷嘴151a至151f的数量不限于6，并且从连接于清洗溶液供应管161的喷嘴151a至151f沿朝向锭块的方向的清洗溶液喷射角度、流率和喷射强度可彼此相等。

在图2的锭块中，从锭块分离的多个晶片10通过结合层20固定于梁30，并且夹具50保持连接于梁30上部的板40，以便将锭块引入第一清洗浴110或从第一清洗浴110移除锭块。

凹部可形成在板40的相对的侧表面中，并且夹具50可插入到成对的凹部中以保持住板40。除了将锭块引入第一清洗浴110或从第一清洗浴110移除锭块之外，夹具50可使锭块运动至另一清洗浴，下文将对其进行描述。

结合层由碳酸钙制成。尽管多个晶片10是从锭块切片而下的，但是多个晶片10固定于梁30。出于此原因，晶片10可被称为锭块。固定于梁30的晶片10可彼此间隔约0.3mm。在图1中，在高压下将清洗溶液喷射至晶片10以主要移除晶片10表面上以及晶片10之间的大颗粒。

第一清洗单元和第二清洗单元中的每一个可包括沿上下方向配置的第一到第n清洗溶液供应管。此处，n可以是2或更大的整数。在图1中，n是5，并且因此第一清洗单元和第二清洗单元中的每一个包括五个清洗溶液供应管。

在图1中，第一至第五清洗溶液供应管161至165可沿上下方向设置，并且第一至第五清洗溶液供应管161至165可分别设置有多个喷嘴151至155。清洗溶液可经由第一至第五清洗溶液供应管161至165从清洗溶液供应管线180供应至第一至第五喷嘴151至155，然后可从第一至第五喷嘴151至155喷射。

此时，从分别设置在第一至第五清洗溶液供应管161至165处的第一至第五喷嘴151至155沿朝向晶片10的方向喷射的清洗溶液的喷射角度可彼此不同。

图4a是示出设置在图1的多个清洗溶液供应管处的喷嘴的清洗溶液喷射角度的视图。清洗溶液供应管中的每一个设有多个喷嘴，如图3所示。在图4a中，将基于水平方向描述喷嘴的喷射角度。

第一清洗单元和第二清洗单元在晶片位于它们之间的状态下对称地设置。在图4a中，为了便于描述，将仅描述位于右侧的第一清洗单元。

在图4a中，设置在第一清洗溶液供应管161处的喷嘴151的清洗溶液喷射角度θ1可相对于水平方向小于±10°。此处，喷射角度θ1是从喷嘴151喷射的清洗溶液的中心部分与沿水平方向的假想线之间的角度。

喷嘴151至155的清洗溶液喷射角度可相对于水平方向从第一清洗溶液供应管161到第五清洗溶液供应管165逐渐增大。即，在图4a中，θ1<θ2<θ3<θ4<θ5或θ1<θ2＝θ3＝θ4＝θ5。尽管喷射角度θ1可相对于水平方向为±10°，但其它角度θ2至θ5可相对于水平方向向下。同样地，在图4a中，设置在第五清洗溶液供应管处的喷嘴的喷射角度θ5可相对于水平方向向下形成30至50°的角度，该第五清洗溶液供应管是最低的清洗溶液供应管。

在上述清洗溶液供应管的布置中，设置在第一清洗溶液供应管161处的喷嘴151将清洗溶液供应至晶片的上部区域。此时，清洗溶液可清洗晶片的上部区域，然后沿着晶片的表面流向晶片的下部区域。

由于设置在第五清洗溶液供应管165处的喷嘴155位于与晶片的下部区域相似的高度处，因此清洗溶液可从设置在第五清洗溶液供应管165处的喷嘴155供应至晶片的下部。

此处，从第一清洗溶液供应管161供应的清洗溶液可喷射至晶片10的上部区域，然后可流向晶片10的下部区域，而从第五清洗溶液供应管165供应的清洗溶液可直接喷射至晶片10的下部区域。

结果，供应至晶片10的上部区域的清洗溶液对晶片表面进行清洗的时间可能长于供应至晶片10的下部区域的清洗溶液对晶片表面进行清洗的时间。因此，可将设置在第一清洗溶液供应管161处的阀171的打开时间设定为长于设置在第n清洗溶液供应管处的阀的打开时间

此外，设置在第m(m是小于n的整数)清洗溶液供应管处的阀的打开时间可长于设置在第(m+1)清洗溶液供应管处的阀的打开时间。

图4b和4c是示出清洗溶液被供应至锭块的视图。

图4b是锭块的侧视图，其中彼此间隔开的多个晶片10经由结合层20固定于梁30，并且板40连接于梁30的上部。

图4c示出了清洗溶液被供应至图4b所示的锭块。具体地，清洗溶液可经由第一至第五清洗溶液供应管161至165从清洗溶液供应管线180供应至第一至第五喷嘴(未示出)，然后可通过第一至第五喷嘴供应至晶片10。

阀171至175分别设置在清洗溶液供应管180与第一至第五清洗溶液供应管161至165之间，以调节从清洗溶液供应管180供应的清洗溶液的流率。

多个第一喷嘴至第五喷嘴(未示出)可分别设置在第一至第五清洗溶液供应管161至165的后表面处，以沿朝向晶片10的方向喷射清洗溶液。此处，“后表面”可以是与晶片10相对的第一至第五清洗溶液供应管161至165的侧表面。

图5是示出包括第一清洗装置的清洗设备的构造的图，图6是根据本发明的清洗方法的流程图。在下文中，将参照图5和6来描述根据本发明的清洗设备和清洗方法。

首先，第一清洗装置清洗晶片。具体地，第一清洗装置可将高压清洗溶液喷射至晶片的表面以清洗晶片(s100)。

此时，设置在第一清洗装置100处的多个清洗溶液供应管可同时向晶片供应清洗溶液，或者可以预定的时间间隔交替地向晶片供应清洗溶液。此时，来自上清洗溶液供应管的清洗溶液供应量可大于来自下清洗溶液供应管的清洗溶液供应量。

表1示出了来自第一至第五清洗溶液供应管的清洗溶液供应顺序和清洗时间的实施例。

[表1]

如表1所示，可打开设置在晶片左侧的连接于第一、第二和第三清洗溶液供应管的阀，并且可从连接于第一、第二和第三清洗溶液供应管的喷嘴向晶片供应清洗溶液。随后，可打开设置在晶片右侧的连接于第一、第二和第三清洗溶液供应管的阀，并且可从连接于第一、第二和第三清洗溶液供应管的喷嘴向晶片供应清洗溶液。随后，可打开设置在晶片左侧和右侧的连接于第四和第五清洗溶液供应管的阀，并且可从连接于第四和第五清洗溶液供应管的喷嘴向晶片供应清洗溶液。此时，各清洗溶液供应管的阀的打开时间可彼此相等，例如可以是1分钟。

在表1中，清洗溶液可从晶片的左上区域喷射至中心区域，清洗溶液可从晶片的右上区域喷射至中心区域，以及清洗溶液可从晶片的左下区域和右下区域喷射至中心区域。根据要清洗的晶片的特性，可使用另一种清洗方法。

第一清洗装置可直接将清洗溶液喷射至晶片表面以从晶片分离下相对较大的颗粒。

随后，配置成与第一清洗装置100相邻的第二清洗装置200对晶片进行。此时，可使用上述夹具将晶片从第一清洗装置100递送至第二清洗装置200。

第二清洗装置200的第二清洗浴210可填充有纯水(diw)。可将表面活性剂添加至第二清洗浴210中的纯水中。此时，第二清洗浴210中的纯水可具有与第一清洗装置100喷射至晶片的第一清洗溶液相同的成分。

超声发生单元220可设置在第二清洗装置200的第二清洗浴210的下部处，并且还可设置构造成使第二清洗浴210振动的搅拌单元230。超声发生单元220可产生超声波，并且第二清洗浴210中的纯水(diw)可通过搅拌单元230沿预定方向运动。此时，由第二清洗装置200从晶片分离下的颗粒的尺寸可小于通过由第一清洗装置100从晶片分离下的颗粒的尺寸。此处，“尺寸”可以是在每个颗粒是球形的情况下的直径，以及在每个颗粒是多面体的情况下的一个表面的长度。

第二清洗装置200可使用超声波并通过搅拌来从晶片分离下并移除小颗粒(s200)。

第三清洗装置300可配置成与第二清洗装置200相邻。第三清洗装置300可包括第三清洗浴310，在第三清洗浴的内部可填充有分离溶液320。

可使用上述夹具将晶片从第二清洗装置200递送至第三清洗装置300。此时，被引入到第三清洗装置300中的晶片可处于多个晶片10经由结合层20固定于梁30并且梁30连接于位于梁30上方的板40的状态，如图2所示。

主要由碳酸钙制成的结合层20可在第三清洗浴310中由分离溶液320溶解，由此晶片10可与梁30分离(s300)。分离溶液320的温度可以较高，并且结合层可被高温分离溶液320溶解。

第一清洗装置100可不向梁30和板40喷射清洗溶液，而锭块的梁30和板40可在第二清洗装置200的第二清洗浴210中的纯水和第三清洗装置300的第三清洗浴310中的分离溶液320中浸泡。

随后，可将各自被分离的晶片移出第三清洗浴310，且可使用刷子进一步从晶片表面移除细小颗粒。

随后，转移装置400可将各自被分离的晶片转移至存储装置500。例如，存储装置500可以是盒式存储装置，并且可以将晶片逐个插入盒式存储装置的分离区域中(s400)。

图7是示出根据本发明的第一清洗装置、包括该装置的清洗设备和清洗方法的效果的视图。

在图7中，垂直轴线表示清洗后晶片表面的铜污染程度。可以看出，使用根据本发明的装置和方法清洗之后的晶片表面上的颗粒、尤其是铜(cu)的污染程度显著低于使用常规装置和方法清洗后的晶片表面上的铜污染程度。

如上所述，显而易见的是，在根据实施例的第一清洗装置、包括该装置的清洗设备和清洗方法中，主要使用由第一清洗装置喷射的高压清洗溶液从晶片表面移除大颗粒，在第二清洗装置中，主要使用超声波和通过搅拌清洗溶液而从晶片表面移除小颗粒，并且使用刷子进一步刷洗晶片的表面，由此可在切片工序之后通过清洗而从晶片表面移除颗粒。

应当注意的是，各实施例的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从以上描述清楚地理解其它未提及的效果。

尽管已经参照附图描述了实施例，但应当理解的是，本发明不限于上述实施例，并且本发明所属领域的技术人员可进行各种修改和改变。

因此，本发明的范围不是由上述实施例限定的，而是由所附权利要求及其等效物限定的。