DE19742680B4

DE19742680B4 - Cleaning process for disc-shaped material

Info

Publication number: DE19742680B4
Application number: DE1997142680
Authority: DE
Inventors: Max Käser; Lothar Huber; Walter Dipl.-Ing. Frank (FH)
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2017-09-27
Also published as: DE19742680A1; JP3199685B2; DK177059B1; JPH11162915A

Abstract

Reinigungsverfahren für scheibenförmiges Material, wobei ein Päckchen von Scheiben, die durch Schleifmittel aneinander haften, in eine Abteilung eines runden oder rechteckigen Magazins eingesetzt wird, dieses Magazin in eine Auffangvorrichtung für Flüssigkeiten eingesetzt wird und die Scheiben von einer parallel zur Scheibenoberfläche nahezu laminar fließenden Flüssigkeit gereinigt und aufgefächert werden.cleaning process for disc-shaped material, being a packet of discs which adhere to one another by means of abrasives Department of a round or rectangular magazine is inserted Magazine is used in a collecting device for liquids and the slices almost parallel to the disk surface laminar flowing Liquid cleaned and fanned out become.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren.The The invention relates to a purification process.

Zur Herstellung von scheibenförmigem Material aus stabförmigem Material, wie Glas, Quarz, Stein, Graphit, keramischem oder oxidischem Material, wie etwa Rubin oder Gallium-Gadolinium-Granat, aber auch Halbleitermaterial wie etwa Galliumarsenid oder Indiumphosphid sowie insbesondere Germanium oder Silicium, werden diese Materialien in Scheiben geschnitten. Diese Materialien werden mittels einer Drahtsäge, die als Drahtgatter ausgebildet ist, in Scheiben geschnitten. Zum Beispiel werden Siliciumscheiben, die für die Herstellung von elektronischen Bauteilen benötigt werden, aus dem stabförmigen monokristallinen Material mittels einer Sägemaschine, die ein Drahtgatter aufweist, gesägt. Diese ist in der Lage, sehr dünne Siliciumscheiben, zum Beispiel ab 100 μm, von einem Siliciumstab zu sägen. Eine Drahtsägemaschine weist ein Drahtgatter auf, bei dem über 1000 Drähte in einem festgelegten Abstand zueinander umlaufend gespannt sind, um die gewünschte Scheibendicke zu erreichen und das stabförmige Material, das an einer Sägeunterlage haftet und in einem Träger eingespannt ist, in einem Durchgang durchzusägen. Dabei werden in das stabförmige Material Schlitze gesägt, die in etwa so dick wie der Draht der Drahtsäge sind, wobei zwei Schlitze eine Scheibe bilden. Diese Scheiben bilden jedoch, da sie an der Sägeunterlage haften, die zum Beispiel aus Graphit, Glas, Kunststoff etc. besteht, einen Kamm. Das heißt, dass das stabförmige Material vollständig senkrecht zu seiner Längsachse durchsägt wird, wobei noch ein Stück in die Sägeunterlage gesägt wird, jedoch nur soweit, dass das stabförmige Material vollständig durchgesägt ist und noch derart auf der Sägeunterlage haftet, dass die Scheiben in Form eines Kammes zusammengehalten werden. Die Sägewirkung der Drahtsäge wird durch ein Schleifmittel erreicht, das eine Trägerflüssigkeit mit einem darin suspendierten Schneidkorn enthält, um den Materialabtrag zu ermöglichen. Dieses Schleifmittel mit dem Abrieb wirkt nach dem Schneiden wie ein Kleber und haftet an den Scheiben und lässt diese aneinander haften, sodass eine Reinigung erforderlich ist.to Production of disk-shaped Material of rod-shaped Material, such as glass, quartz, stone, graphite, ceramic or oxide Material such as ruby or gallium-gadolinium garnet, but also semiconductor material such as gallium arsenide or indium phosphide and in particular germanium or silicon, these materials are sliced. These materials are made by means of a wire saw, which is designed as a wire gate, cut in slices. For example, silicon wafers are used for the Production of electronic components are needed, from the rod-shaped monocrystalline Material by means of a sawing machine, which has a wire gate sawn. This is able to very thin Silicon wafers, for example, from 100 microns, from a silicon rod to sawing. A wire saw has a wire gate with over 1000 wires at a specified distance are circumferentially stretched to achieve the desired pane thickness and the rod-shaped Material that adheres to a saw pad and in a carrier clamped in one pass through. It will be in the rod-shaped material Sawed slots, which are about as thick as the wire saw wire, with two slots to form a slice. These discs form, however, since they are at the Sägeunterlage adhere, which consists for example of graphite, glass, plastic etc., a comb. This means, that the rod-shaped Material completely perpendicular to its longitudinal axis sawn through being, while still a piece sawn into the saw base, but only so far that the rod-shaped material is completely sawn through and still so on the saw pad sticks that the discs held together in the form of a comb become. The sawing effect the wire saw is achieved by an abrasive which is a carrier liquid containing a cutting grain suspended therein, to remove the material enable. This abrasive with the abrasion acts after cutting as a Glue and sticks to the panes and lets them adhere to each other, so cleaning is required.

Im Stand der Technik wird das geschlitzte, stabförmige Material, das an der Sägeunterlage haftet, aus der Maschine entfernt, indem das Drahtgatter durch die gerade gesägten Schlitze hochgefahren wird und der Kamm entnommen wird. Dieser wird nun durch Tauchen in einem mit Reinigungsflüssigkeit gefüllten Bad, zum Beispiel in einem Fass, mit oder ohne Hubbewegungen, gereinigt. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass es lange dauert bis die Reinigung durchgeführt ist und die Scheiben können durch das Hochfahren der Drahtsäge zerkratzt werden. Falls die Scheiben vorher vereinzelt wurden und in einem Magazin angeordnet wurden, besteht die Gefahr, dass die vereinzelten Scheiben aneinander haften und beim Trennen brechen. Des weiteren ist es möglich, wie in WO97/02905A1 beschrieben, den Kamm mit Wasser über eine Düsenanordnung mit einer Vielzahl von Düsen turbulent zu besprühen. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass keine Reinigungsflüssigkeiten verwendet werden können wie übliche Kaltreiniger, da bei diesen durch das Versprühen leicht flüchtiger Reinigungsflüssigkeiten Aerosole entstehen und somit Explosionsgefahr besteht, somit können nur wässrige Reinigungsflüssigkeiten und Schmiermittel mit einer wasserlöslichen Trägerflüssigkeit verwendet werden. Zusätzlich lässt sich das gesägte stabförmige Material nur als Kamm, also ohne vorher vereinzelt worden zu sein, in einer derartigen Vorrichtung reinigen. Falls es vereinzelt wäre, könnte es beschädigt werden, da durch die Turbulenzen die Scheiben aneinander schlagen würden.in the The prior art is the slotted, rod-shaped material, which at the Sägeunterlage sticks, removed from the machine by moving the wire gate through the just sawn Slots is raised and the comb is removed. This one will now by immersion in a bath filled with cleaning fluid, For example, in a barrel, with or without lifting movements, cleaned. This device has the disadvantage that it takes a long time to clean carried out is and the slices can go through the raising of the wire saw be scratched. If the discs were previously separated and in a magazine, there is a risk that the isolated Slices stick together and break when separating. Furthermore Is it possible, as described in WO97 / 02905A1, the comb with water over a nozzle assembly with a variety of nozzles to spray turbulently. This device has the disadvantage that no cleaning fluids can be used as usual Cold cleaners, as these by spraying easily volatile cleaning liquids Aerosols are formed and thus there is a risk of explosion, so only can aqueous cleaning liquids and lubricants are used with a water-soluble carrier liquid. additionally let yourself the sawed rod-shaped Material only as a comb, so without being singled before, clean in such a device. If it were isolated, it could damaged because of the turbulence, the discs hit each other would.

In US 5327921 ist ein Reinigungsverfahren für Scheiben offenbart, wobei eine Vielzahl von Scheiben jeweils einzeln in Fächer eines Magazins gestellt werden und das Magazin anschließend in ein Reinigungsbad getaucht wird. Im Reinigungsbad werden die Scheiben von einem aufsteigenden Flüssigkeitsstrom umströmt.In US 5327921 discloses a cleaning method for slices, wherein a plurality of slices are each individually placed in compartments of a magazine and the magazine is then immersed in a cleaning bath. In the cleaning bath, the disks are flowed around by an ascending liquid flow.

EP 709876 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abtrennen der Reste einer Sägeunterlage von gesägten Scheiben. Dabei werden die Scheiben in einer geeigneten Aufnahmevorrichtung gestapelt und der Stapel in ein Lösungsmittelbad getaucht, um die Verbindung zwischen den Scheiben und den Resten der Sägeunterlage zu lösen. EP 709876 A1 describes a method for separating the remnants of a saw pad from sawn slices. The discs are stacked in a suitable receiving device and the stack immersed in a solvent bath to release the connection between the discs and the remnants of the saw pad.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Reinigungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweist und dessen Nachteile nicht aufweist und es insbesondere erlaubt, auch vereinzelte Scheiben schnell und gründlich zu reinigen, sowie auch leicht flüchtige Reinigungsflüssigkeiten zu verwenden.It It is the object of the invention to provide a purification process face that opposite The prior art has improved properties and its Disadvantages not and in particular allows, even isolated Slices quickly and thoroughly to clean, as well as volatile cleaning fluids to use.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.These Task is solved by the invention.

Gegenstand der Erfindung ist ein Reinigungsverfahren für scheibenförmiges Material, wobei ein Päckchen von Scheiben, die durch Schleifmittel aneinander haften, in eine Abteilung eines runden oder rechteckigen Magazins eingesetzt wird, dieses Magazin in eine Auffangvorrichtung für Flüssigkeiten eingesetzt wird und die Scheiben von einer parallel zur Scheibenoberfläche nahezu laminar fließenden Flüssigkeit gereinigt und aufgefächert werden.The invention relates to a disc-shaped material cleaning method in which a packet of abrasive-adhered discs is placed in a compartment of a round or rectangular magazine, this cartridge is inserted into a liquid collection device and the discs are parallel to the disc surface almost laminar flowing Liquid to be cleaned and fanned out.

In einer Sägemaschine wird das stabförmige Material mit einer Drahtsäge unter Zugabe eines Schleifmittels, das aus Trägerflüssigkeit und Schneidkorn besteht, gesägt, sodass das Material selbst senkrecht zur Längsrichtung des stabförmigen Materials bis in die Sägeunterlage aus Graphit durchgesägt ist. Der dabei entstandene Kamm kann als Ganzes entnommen werden, um gereinigt zu werden, oder er wird vorzugsweise schon in der Sägemaschine vereinzelt, ohne dass das Drahtgatter aus den Schneidspalten des Kamms ausgefahren wird.In a sawing machine becomes the rod-shaped material with a wire saw with the addition of an abrasive consisting of carrier liquid and cutting grain, sawn, so that the material itself is perpendicular to the longitudinal direction of the rod-shaped material into the sawing pad sawn out of graphite is. The resulting comb can be removed as a whole, to be cleaned, or it is preferably already in the sawing machine isolated, without the wire gate from the cutting gaps of the Kamms is extended.

Dies geschieht in der Weise, dass die Scheiben in Päckchenform von dem Kamm und der Sägeunterlage abgebrochen werden und in eine Haltevorrichtung für scheibenförmiges Material eingesetzt werden, die eine Aufnahmevorrichtung für scheibenförmiges Material ist. Dabei handelt es sich um ein rechteckiges oder rundes Magazin, das beliebig viele abgetrennte Abteilungen aufweist, die vorzugsweise ein Päckchen von 20 bis 30 Scheiben aufnehmen können. Jedoch müssen die Scheiben noch einen ausreichenden Abstand zueinander aufweisen, um gereinigt und aufgefächert werden zu können. Grundsätzlich sind weniger Scheiben in der Aufnahmevorrichtung angeordnet als dort Platz finden könnten.This happens in such a way that the slices in packet form of the comb and the sawing pad be broken off and in a holding device for disc-shaped material be used, which is a receiving device for disc-shaped material is. It is a rectangular or round magazine, having any number of separated departments, preferably a parcel can pick up from 20 to 30 slices. However, the Slices still have a sufficient distance from each other, to be cleaned and fanned out to be able to. Basically fewer discs arranged in the receiving device than there Could find space.

Diese Haltevorrichtung wird in eine Auffangvorrichtung für Flüssigkeiten, ein Reinigungsbecken, vorzugsweise ein handelsübliches Fass, so eingesetzt, dass sie von einer Düsenvorrichtung derart beabstandet ist, dass diese Düsenvorrichtung eine nahezu laminare Strömung aufbauen kann. Dabei können die gesägten Scheiben vereinzelt in einem Magazin von der laminar strömenden Reinigungsflüssigkeit umspült werden, ohne ganz oder nur teilweise eingetaucht zu sein oder was bevorzugt ist, vollständig in der Reinigungsflüssigkeit eingetaucht sein. Dies ist zum Beispiel bei leicht flüchtigen Reinigungsflüssigkeiten erforderlich, um Aerosolbildung zu vermeiden. Des Weiteren wird durch die ständige Benetzung der Scheibenoberfläche eine Fleckenbildung auf der Scheibenoberfläche ausgeschlossen. Allerdings können die Scheiben auch vollständig außerhalb der Reinigungsflüssigkeit angeordnet sein und mit einer laminar strömenden Reinigungsflüssigkeit umspült werden.These Holding device is placed in a collecting device for liquids, a cleaning basin, preferably a commercial barrel, so used, that they are from a nozzle device is spaced so that this nozzle device is almost laminar flow can build up. It can the sawn ones Slices separated in a magazine from the laminar flowing cleaning liquid bathes be completely or partially submerged or what is preferred, completely in the cleaning fluid be immersed. This is for example volatile cleaning liquids necessary to avoid aerosol formation. Furthermore, will through the constant Wetting of the disk surface Staining on the surface of the window excluded. Indeed can the discs also completely outside the cleaning fluid be arranged and lapped with a laminar flowing cleaning fluid.

Bei der Reinigungsflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um einen handelsüblichen Kaltreiniger, wie zum Beispiel unpolare Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, es können aber auch wässrige Reinigungsflüssigkeiten verwendet werden, die gegebenenfalls ein Tensid enthalten.at the cleaning fluid it is preferably a commercial cold cleaner, such as Example nonpolar hydrocarbon solvents, but it can also watery cleaning liquids may be used, optionally containing a surfactant.

Die laminare Strömung der Flüssigkeit wird mittels einer Düsenvorrichtung aufgebaut, die zumindest eine Düse aufweist, deren Austrittsöffnung so ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit von der Größe, Anzahl und Anordnung der zu reinigenden Scheiben und der Viskosität der Reinigungsflüssigkeit eine laminare Strömung aufgebaut wird. Vorzugsweise ist die Austrittsöffnung als Schlitz ausgebildet, kann aber prinzipiell auch kreisförmig sein. Jedoch dürfte dann die Strömung nicht so breit strömen. Bevorzugt ist eine einzige Düse mit einem Schlitz, es können aber auch mehrere Düsen sein und es kann auch eine anders ausgebildete Düsenaustrittsöffnung sein, vorausgesetzt, dass die Reinigungsflüssigkeit durch die Düsenvorrichtung laminar strömt und sozusagen einen "Vorhang" bildet. Bevorzugt ist, dass die Flüssigkeitsaustrittsmenge über die gesamte Düsenlänge an jedem Punkt konstant ist. Diese Düsenvorrichtung kann in dem Reinigungsbecken an jedem beliebigen Punkt angebracht sein, zum Beispiel an den seitlichen Wänden, bevorzugt ist sie jedoch am Boden im Zentrum des Reinigungsbeckens angebracht. Wichtig ist, dass die nahezu laminare Strömung gewährleistet ist. Die Düsenvorrichtung wird bevorzugt mit der im Reinigungsbecken befindlichen Reinigungsflüssigkeit über eine Pumpvorrichtung gespeist.The laminar flow the liquid is by means of a nozzle device built, the at least one nozzle having, the outlet opening is designed so that in dependence on the size, number and arrangement of the discs to be cleaned and the viscosity of the cleaning liquid a laminar flow is built. Preferably, the outlet opening is formed as a slot, but in principle can also be circular. However, then it should the flow do not flow so wide. Preferred is a single nozzle with a slot, but it can also several nozzles and it can also be a differently designed nozzle outlet opening, provided that the cleaning fluid through the nozzle device laminar flows and forms a "curtain", so to speak. Prefers is that the liquid discharge amount over the total nozzle length at each Point is constant. This nozzle device Can be installed in the cleaning basin at any point be, for example, on the side walls, but it is preferred attached to the floor in the center of the cleaning basin. Important is, that the almost laminar flow guaranteed is. The nozzle device is preferred with the cleaning fluid located in the cleaning tank over a Fed pumping device.

Die Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit ist parallel zur Scheibenoberfläche.The flow direction the cleaning fluid is parallel to the disk surface.

Die Reinigungsflüssigkeit wird mit einer vorbestimmten Menge, Druck und Temperatur an die Scheiben herangeführt. Der Abstand der Düsenvorrichtung zur Scheibe, Druck, Temperatur und Menge der Reinigungsflüssigkeit sind derart abzustimmen, dass sich eine laminare Strömung ausbildet. Die Abstimmung der Reinigungsparameter ist abhängig von der Scheibendicke vorzunehmen. Grundsätzlich haben sich Drücke von vorzugsweise 0,5 bar bis 5 bar, Temperaturbereiche von vorzugsweise 10 °C bis 80 °C bewährt. Bei leicht flüchtigen Reinigungsflüssigkeiten sollte die Temperatur wegen der Explosionsgefahr vorzugsweise 10 °C bis 15 °C unter dem Flammpunkt liegen. Der Abstand der Düsenvorrichtung sollte vorzugsweise 1 mm bis 50 mm, bevorzugt 5 mm bis 10 mm betragen.The cleaning fluid is applied to the discs with a predetermined amount, pressure and temperature introduced. The distance of the nozzle device to the disc, pressure, temperature and amount of cleaning fluid are to be tuned so that a laminar flow is formed. The coordination of the cleaning parameters depends on the pane thickness make. in principle have pressures of preferably 0.5 bar to 5 bar, temperature ranges of preferably 10 ° C to 80 ° C proven. at volatile cleaning liquids The temperature should preferably be 10 ° C to 15 ° C below the flash point due to the risk of explosion lie. The distance of the nozzle device should preferably be 1 mm to 50 mm, preferably 5 mm to 10 mm.

Je nach verwendeter Reinigungsflüssigkeit und Dimensionierung der Anlage beziehungsweise der Pumpvorrichtung können Heizung und/oder Kühlung erforderlich sein. Mit Hilfe von im Förderkreislauf installierten Messgeräten für Druck, Temperatur und Durchflussmenge kann das Verfahren optimiert und kontrolliert werden.ever after used cleaning liquid and Dimensioning of the system or the pumping device can be heating and / or cooling to be required. With the help of installed in the delivery cycle measuring instruments for printing, Temperature and flow rate can be optimized and controlled the process become.

Das Reinigungsbecken ist vorzugsweise mit einem leicht entfernbaren Behältnis, vorzugsweise einem Fass, verbunden, indem das hochabrasive, schwer handhabbare, abgereinigte Schleifmittel ausgetragen werden kann, nachdem sich die Reinigungsflüssigkeit beruhigt hat. In dieser Ruhezone können sich die in Schwebe befindlichen Partikel am Boden absetzen. Nach Erreichen der Füllgrenze wird die Reinigungsflüssigkeit abgepumpt, das handelsübliche Behältnis mit dem Feststoff wird von der Reinigungsanlage entkoppelt und entsorgt. Die abgepumpte Reinigungsflüssigkeit wird dem Prozess wieder zugeführt, zurückgewonnen oder verworfen.The cleaning basin is preferably connected to an easily removable container, preferably a drum, by the highly abrasive, hard to handle, cleaned abrasive can be worn after the cleaning fluid has calmed. In this quiet zone, the suspended particles can settle on the ground. After reaching the filling limit, the cleaning liquid is pumped off, the commercial container with the solid is decoupled from the cleaning system and disposed of. The pumped-off cleaning liquid is returned to the process, recovered or discarded.

Bei den stabförmigen Materialien, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gesägt werden, kann es sich um sprödes Material, wie um Glas, Quarz, Stein, Graphit, keramisches oder oxidisches Material, wie etwa Rubin oder Gallium-Gadolinium-Granat, aber auch Halbleitermaterialien, wie etwa Galliumarsenid oder Indiumphosphid sowie insbesondere Germanium oder Silicium handeln. Bevorzugt wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung stabförmiges Halbleitermaterial gesägt, besonders bevorzugt aus monokristallinem Silicium.at the rod-shaped Materials that are sawn in the device according to the invention can it is brittle Material such as glass, quartz, stone, graphite, ceramic or oxidic material, such as ruby or gallium-gadolinium garnet, but also semiconductor materials, such as gallium arsenide or indium phosphide and in particular germanium or silicon act. Preferably, with the device according to the invention rod-shaped semiconductor material sawn, particularly preferably monocrystalline silicon.

Die bei dem Reinigungsverfahren für scheibenförmiges Material laminar fließende Flüssigkeit wird vorzugsweise mit der oben beschriebenen Vorrichtung erzeugt. Dies geschieht derart, dass die Flüssigkeit, die Reinigungsflüssigkeit, durch eine Düsenvorrichtung gepumpt wird, die vorzugsweise zumindest eine Düse aufweist, deren Austrittsöffnung so gestaltet ist, dass die daraus ausströmende Flüssigkeit in eine laminare Strömung versetzt wird. Dies geschieht, indem die Reinigungsflüssigkeit durch eine vorzugsweise schlitzförmige Austrittsöffnung parallel zur Oberfläche des scheibenförmigen Materials strömt.The in the cleaning process for disc-shaped Material laminar flowing Becomes liquid preferably produced with the device described above. This happens in such a way that the liquid, the cleaning fluid, through a nozzle device is pumped, which preferably has at least one nozzle whose outlet opening so is designed so that the liquid flowing out of it in a laminar flow becomes. This is done by the cleaning liquid by a preferably slotted Outlet opening parallel to the surface of the disc-shaped Material flows.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die vereinzelten Scheiben überraschenderweise gleichmäßig aufgefächert werden. Ein weiterer Vorteil sind die geringe Bruchrate beim Reinigungsvorgang wegen der nahezu kraftfreien Umspülung der Scheiben. Auch bei einem anschließenden Vereinzelungsvorgang reduziert sich die Bruchrate drastisch, da durch die rückstandsfreie Entfernung des Schleifmittels die Scheiben leicht gegeneinander zu verschieben sind und somit einfach aufzutrennen sind. Falls die Düsenvorrichtung mit Flüssigkeit überdeckt ist, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise für brennbare Flüssigkeiten.One Advantage of the method according to the invention is that the scattered discs are surprisingly fanned out evenly. One Another advantage is the low breakage rate during the cleaning process because of the almost power-free rinsing of the discs. Also at a subsequent Separation process, the breakage rate is drastically reduced by the residue-free removal of the abrasive easily move the discs against each other are and are therefore easy to separate. If the nozzle device covered with liquid is, the inventive method is preferably suitable for flammable Liquids.

Claims

Cleaning method for disc-shaped material, wherein a parcel of discs which adhere to one another by means of abrasives Department of a round or rectangular magazine is inserted, This magazine is used in a collecting device for liquids and the slices almost parallel to the disk surface laminar flowing liquid cleaned and fanned out become.

Cleaning method for disc-shaped material according to claim 1, wherein the disc-shaped Material is silicon.

Cleaning method for disc-shaped material according to claim 1 or 2, where the laminar flow the liquid through at least one nozzle, which is provided with a slot is generated.