CN103107079A - 用于处理平的衬底的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

在用于在连续的过程中处理平衬底的设备中，用液态处理介质填充槽容器直至一定液位。借助于运输装置，衬底能够通过引导元件在水平的运输平面中沿运输方向引导地运输通过处理介质，使得将衬底的至少一个处理侧浸入到处理介质中。处理介质能够借助于循环装置在槽容器中循环，循环装置包括抽吸装置和输出装置，处理介质通过抽吸装置从槽容器中抽出，抽出的处理介质又通过输出装置输出到槽容器中。迎流元件在槽容器中设置在低于运输平面的高度水平上，循环装置的输出装置包括输出喷嘴，输出喷嘴设置在低于迎流元件的高度水平上并设计成，使得输出喷嘴中的每个目的明确地朝向迎流元件的每个输出处理介质的主要部分。还说明用于处理平衬底的方法。

Description

用于处理平的衬底的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在连续的处理过程中处理平的衬底的设备，包括
a）槽容器，所述槽容器用液态的处理介质填充直到一定液位；
b）运输装置，借助于所述运输装置，衬底能够通过引导元件在水平的运输平面中沿运输方向引导地运输通过处理介质，使得衬底的至少一个处理侧浸入到处理介质中；
c）循环装置，处理介质借助于所述循环装置能够在槽容器中循环，并且所述循环装置包括抽吸装置和输出装置，处理介质通过所述抽吸装置从槽容器中抽出，抽出的处理介质通过所述输出装置又输出到槽容器中。
此外，本发明涉及一种用于处理平的衬底、尤其是用于半导体工业和太阳能工业的衬底的方法，其中
a）衬底通过引导元件引导地在水平的运输平面中沿运输方向运输通过液态的处理介质，使得衬底的至少一个处理侧浸入到处理介质中；
b）处理介质借助于循环装置循环。
背景技术
这种处理设备和方法从市场中已知，并且例如在处理平的衬底时使用，如所述衬底在半导体和太阳能工业中例如以硅片的形式、也就是说以所谓的晶圆、硅板和玻璃板的形式经受不同类型的湿法工艺。在本文中，尤其有兴趣的是对所述衬底进行湿法化学的刻蚀处理。
对此，将其表面应当被改变的待处理的衬底输送通过液体刻蚀处理介质。在刻蚀过程中，衬底的表面得到对其随后的使用目的而言必要的特性。在此，例如运输辊用作为供衬底在其通过处理介质期间的引导元件，所述衬底平放在所述运输辊上。存在下述设备，其中将衬底在液位之下引导通过处理介质，同样存在下述设备，其中将衬底一定程度漂浮在处理介质表面上地引导，使得所述衬底的上侧未浸润地从处理介质中突出。
在化学的刻蚀处理中，总体上，在衬底位置处的处理介质的组分对刻蚀结果的质量而言是决定性的参数。在刻蚀过程期间，在衬底上除直接的反应产物之外也形成在实际的刻蚀过程之后的反应中形成的副产物。尤其地，在衬底上例如形成氧化氮NOx，所述氧化氮在紧邻的衬底附近处起催化作用并且对均匀的蚀像而言也需要在衬底处的特定的浓度范围。在槽容器中，通常在开始所述类型的已知设备中构成氧化氮NOx的浓度梯度，其中NOx浓度随着槽深度的增加而降低。
然而，当氧化氮NOx没有从衬底中导出时，引起在衬底附近的局部的过饱和，这又导致在衬底上出现不均匀的蚀像。
因为氧化氮NOx能够从处理液体中逸出到高于液位的大气中，所以此外，当衬底上消耗的处理介质没有由新鲜的处理介质更换时，在可能的生产停顿中刻蚀速度非常快地下降。当引起与生产相关的中断时，必须在每次恢复处理时，在衬底上再建立氧化氮NOx的浓度，并且必须重新设定例如处理槽温度和运输速度的其他刻蚀参数。
由此，能够引起刻蚀结果质量的明显波动；同时，这在处理设备的下降的产量中体现出来。
为了实现在槽容器中均匀混合处理介质并且由此实现氧化氮NOx在处理介质中的均匀分布，在已知的设备和方法中使用在处理槽中循环处理介质的循环装置，由此，将反应产物和氧化氮NOx从处理位置导出并且尤其将氧化氮NOx均匀地分布在处理槽中。
对此已知的是，经由输出设备从下方朝向衬底输出循环的处理介质，使得朝向两个相邻的引导元件之间的、例如两个相邻的运输辊之间的中间空间输出循环的处理介质的主要部分。然而，经验示出，在此也仍引起蚀像的局部的不均匀性，并且在与生产相关的停顿中，迅速地失去浴活性。通过改变并重新设定例如为运输速度或槽温度的其他的工艺参数，能够部分地抵消所述效应。然而，这在每次中断之后是必要的，这导致每次必须重新评估刻蚀结果。工艺的设定过程能够是非常耗费时间的并且每次需要几分钟。因此总体上，整个进程不是令人满意的。
发明内容
本发明的目的是，实现开始提及类型的设备和方法，其中在处理位置快速地以及可靠地用未消耗的处理介质来更换消耗的处理介质，并且尤其地，确保处理介质的均匀混合并且由此确保氧化氮NOx在处理介质中的均匀分布，而没有引起上述困难或者至少减小了上述困难。
所述目的在开始所述类型的设备中如下实现，
d）迎流元件在槽容器中设置在低于运输平面的高度水平上；
e）循环装置的输出装置包括输出喷嘴，所述输出喷嘴设置在低于迎流元件的高度水平上并且设计成，使得输出喷嘴中的每一个都目的明确地朝向迎流元件的每一个输出处理介质的主要部分。
其中应当理解的是，尽管由确定的输出喷嘴输出的处理介质的一部分能够流过迎流元件，而流动路径没有明显地被迎流元件影响。然而，由确定的输出喷嘴输出的处理介质的主要部分目的明确地流到相关联的迎流元件上，使得通过所述迎流元件隔断循环的处理介质的直接的流动路径。
本发明以如下知识为基础，在该情况下能够实现均匀的流型并且在处理位置处均匀地并有效地进行处理介质的更换，由此，尤其能够实现氧化氮NOx在处理介质中的均匀分布。
在此，尤其适宜的是，输出喷嘴设置在从上方观察位于迎流元件的净轮廓之内的区域中，其中相应的净轮廓通过如下的迎流元件限定，相应的输出喷嘴将处理介质输出到所述迎流元件上。
在结构方面有利的是，输出装置包括多个带有输出开口的喷嘴条，其中每个输出开口形成输出喷嘴。
优选地，所述喷嘴条彼此平行并且平行于衬底运输方向地设置。
替选地，喷嘴条能够垂直于运输方向地设置。
因此，在所有加载有处理介质的迎流元件处引起相同的或相似的流动效应，适宜的是，喷嘴条设置在共同的水平面中，也就是说相关的喷嘴条距迎流元件的距离相等。
能够有利的是，输出装置包括分别形成输出喷嘴的多个的单独喷嘴。
那么，单独喷嘴能够单独地或者以由两个或多个单独喷嘴组成的组的形式被输送有循环的处理介质。由此，能够在宽的范围内调节处理槽中的流动分布。
通常优选的是，能够调节输送给输出装置的循环的处理介质的体积流。
循环装置能够设计成，使得
a）总是以相同的体积流将循环的处理介质传输给全部的输出喷嘴；或者
b）能够将处理介质的单独的体积流输送给各个输出喷嘴或由两个或多个输出喷嘴组成的组，而与其余的输出喷嘴无关或者与由两个或多个输出喷嘴组成的其余的组无关。
在后一情况下，在槽容器中能够实现对流动性能进行尤其精细的调节。
尤其有利的是，迎流元件由运输装置的引导元件形成。在该情况下，不需要其他的构件。这意味着，输出装置的输出喷嘴目的明确地从下方朝运输装置的引导元件输出处理介质。
如上已经说明的是，迎流元件能够优选地构造成运输辊，衬底平放到所述运输辊上。
在开始所述类型的方法方面，上述目的通过以下内容实现，
c）循环的处理介质的主要部分从低于迎流元件的高度水平目的明确地朝向迎流元件输出，所述迎流元件本身在槽容器中设置在低于运输平面的高度水平上。
该优点对应于上面针对处理设备阐明的优点。
如同以上已经针对处理设备所讨论的是，在所述方法中有利的是，处理介质从由上方观察存在于迎流元件的净轮廓之内的区域朝向相应的迎流元件输出，其中每个净轮廓通过如下的迎流元件限定，输出喷嘴将处理介质输出到所述迎流元件上。
在此，也适宜的是，引导元件用作为迎流元件。
还优选的是，运输辊用作为迎流元件，衬底平放到所述运输辊上。
附图说明
以下将根据附图详细阐明本发明的实施例。其中示出：
图1示出按照根据第一实施例的用于处理平的衬底的设备的根据图2中的剖切线I-I的垂直剖面图，其中存在循环装置；
图2示出图1的设备的沿着图1的剖切线II-II剖开的剖面图；
图3示出带有多个输出开口的喷嘴条的不按比例的剖面图；
图4和5示出在根据本发明的设备中和在根据现有技术的设备中对槽表面上的流动情况进行比较的示意图；
图6示出按照根据第二实施例的用于处理平衬底的设备的根据图5中的剖切线IV-IV的垂直剖面图；
图7示出图4的设备的沿图4的剖切线VII-VII剖开的剖面图。
具体实施方式
在图1和2中，用于处理平的衬底的设备整体标记为2，其中示例地示出多个例如用于制造太阳能电池的硅板4。
处理设备2包括槽容器6，用液态的处理介质10填充所述槽容器6直至一定液位8。槽容器在其第一端壁中具有水平的进料口12并且在其对置的第二端壁中具有水平的出料口14。借助于运输装置16，硅板4在水平位置中沿通过箭头表示的运输方向18运输通过处理介质10，由此限定在图1、3、6和7中表明的、水平的运输平面20。在进料口12和出料口14处分别存在在此不进一步关注的密封装置21，使得在那里处理介质10不能够向外渗透。这种密封装置是自身已知的。
液位8仅少量地、例如位于硅板4的上侧22的0.1至10毫米之上。因此，硅板4在本实施例中在通过槽容器6时完全地浸入到处理介质10中。
对此，作为引导元件的运输装置16包括下部的运输辊24，在所述运输辊24上，硅板4以其下侧26平放在所述运输辊上地运输通过处理介质10。所述下侧26是硅板4的应当经受刻蚀处理的处理侧。
也能够存在其他结构作为引导元件来代替运输辊24，例如，也可以考虑简单的滑移元件，硅板4平放在所述滑移元件上并且在通过处理介质10时，经由所述滑移元件移动硅板4。
在变型形式中，硅板4仅以其处理侧26浸入到处理介质10中，而其上侧22未浸润地突出到位于处理介质10之上的大气中。处理介质10的液位8在该情况下相应较低。
此外，运输装置16在本实施例中包括上部的运输辊28，所述运输辊28分别在硅板4的上侧22上滚动。在此每隔一个下部的运输辊24对置地设置一个上部的运输辊28，使得衬底板4容纳在所述滚轮对24、28之间。在图中，相应地仅运输辊24和28中的一些设有附图标记。在图2中透视地示出运输辊28和24。
下部的和上部的运输辊24和28沿横向于运输方向18的水平线延伸，并且本身在槽容器6之外安放在支承块30中。上部的运输辊28能够借助于一个或多个在此没有特意示出的马达驱动。
运输辊28同时用于，使硅板4总是平放在下部的运输辊24上并且不向上升起硅板4。上部的输送滚轮20安放成，使得所述输送滚轮在一定范围内可竖直地移动。必要时，例如上部的运输辊28能够是柔性的或者可竖直移动地安放。通过所述措施确保：上部的运输辊28能够使其竖直位置适应于硅板4的厚度差。
为了实现处理介质10的以及由此氧化氮NOx在槽容器6中的开始所提及的均匀混合，处理设备2包括循环装置32。借助于循环装置32，从运输辊24、28的区域吸出处理介质10，并且从下方再次输出到仍位于槽容器6中的处理介质10中。
对此，循环装置32包括抽吸装置34和输出装置36，处理介质10通过所述抽吸装置从槽容器6抽出，所述抽出的处理介质通过所述输出装置又输出到槽容器6中。
循环单元属于抽吸装置34，所述循环单元在本实施例中以所谓的流料箱38的形式存在。所述循环单元经由多个进气接管40——在本实施例中存在三个这种进气接管40——从处理槽的区域抽出处理介质10，下部的运输辊24设置在所述区域中。因此，流料箱38在硅板4的下侧26附近从处理槽的区域中抽出处理介质10。
流料箱38将所述抽出的处理介质10运送至输出装置36，所述输出装置36包括多个带有多个输出喷嘴44的喷嘴条42，其中每个所述输出喷嘴通过喷嘴条42中的输出开口46形成。在图中仅一些喷嘴条42、输出喷嘴44和输出开口46设有附图标记。
喷嘴条42进而输出喷嘴44设置在低于运输辊24的高度水平上并且设计成，使得输出喷嘴44中的每个将循环的处理介质10的通过箭头表示的主要部分48目的明确地朝向下部的运输辊24中的每个输出。
如同开始已经提及地，在此应理解的是，尽管由确定的输出喷嘴44输出的处理介质10的一部分能够流动到下部的运输辊24之上的区域中并且因此流向硅板4，而没有流到与所述输出喷嘴44相关联的下部的运输辊24上。然而，由确定的输出喷嘴44输出的处理介质10的主要部分40目的明确地流到相关联的下部的运输辊24上，使得通过下部的运输辊24隔断循环的处理介质10到硅板4的直接的流动路径。
在此，输出喷嘴44在本实施例中设置成，使得输出喷嘴44从上方观察位于下部的运输辊24的净轮廓之内的区域中，所述净轮廓通过如下的下部的运输辊24限定，确定的输出喷嘴44将处理介质10输出到所述下部的运输辊上。下部的运输辊24的净轮廓在图1中通过虚线表明并且设有附图标记50。由此，当输出喷嘴44以相应的距离设置在运输辊24之下时，处理介质从输出喷嘴44出来遇到确定的下部的运输辊24的角度始终能够保持相对大。
然而在没有特意示出的处理设备2的变型形式中，只要循环的处理介质10的主要部分48以上述方式遇到相应的下部的运输辊24，就也能够将一些或全部的输出喷嘴44设置在运输辊24的相应的净轮廓50之外。
同样不必在每个运输辊24之下设置一个或多个输出喷嘴44；同样能够存在不被循环的处理介质10流到的运输辊24。因此，输出喷嘴44例如能够仅与每隔一个或每隔两个下部的运输辊24相关联。
因此，一般来说，通过运输辊24构成迎流元件，所述迎流元件在槽容器6中设置在运输平面20之下并且输出喷嘴44将处理介质10的主要部分48输出到所述迎流元件上。在一个变型形式中，迎流元件也能够作为槽容器6中单独的构件存在。这仅在图1中通过虚线示出的迎流元件51来表明，所述迎流元件在那里设置在运输辊24之下。这种单独的迎流元件51的几何尺寸能够是不同的。再次一般来说，当前重要的是，迎流元件设置在低于衬底的运输平面20的高度水平上，并且输出喷嘴44位于低于迎流元件的高度水平上，其中所述迎流元件可能独立的迎流元件51或者引导元件例如运输辊24。再次一般来说，所述净轮廓50相应地是相应迎流元件51的净轮廓。
下面，现在再参考作为迎流元件的运输辊24，其中为此所述的内容意义上也相应地适用于独立的迎流元件。
在图3中示出处理设备2的未按照比例的断面，其中能够识别带有设置在喷嘴条之上的运输辊24的喷嘴条42的剖面，硅板4在所述运输辊24上运输。在所述喷嘴条42中，在每个运输辊24之下，多个输出喷嘴46沿所述的传递滚轮24的纵向方向分布在喷嘴条42的环周上，使得处理介质扇形地朝向所述的运输辊24输出，其中流动扇面在运输辊24的纵向方向上展开。这在图3中通过相应的箭头表明，其中并非全部的输出开口46都具有附图标记。
输出开口46的数量能够在大的范围内变化。能够总是分别仅存在唯一的输出开口46，如同在图2中的喷嘴条42中示出的那样。输出开口46的最大可能的数量尤其与所观察的喷嘴条42的直径以及各个输出开口46的直径和彼此间的间距相关。
在实际中尤其证实：多个输出开口46以超过160°的角度范围设置和分布，也就是说在始于垂线V的两个方向上分别设置和分布超过80°。然而，所述角度范围也能够被减小并且例如仅为120°。输出开口46的分别对于特定的设备而言尤其有效的布置能够借助常见的机构通过试验来确定。
当循环的处理介质10现在从相应的输出喷嘴44出来遇到下部的运输辊24时，流动总体上被均匀化，其中中断以及减小存在于从输出喷嘴44中向上流动的处理介质10中的涡流。
由此，循环的处理介质10均匀地流向在硅板4的下侧26处的进行刻蚀处理的位置，并且整体上，在硅板4的区域中以及在处理介质10的液位8处形成均匀的流型。这通过图4和5来表明。
在图4中能够识别在处理设备2中出现的在液位8处的流型；图5示出在处理介质M的液位S处的流型，所述流型能够在处理设备A中出现，所述处理设备从市场中已知并且在所述处理设备中,循环的处理介质M流入在此处的运输辊T之间。
在后一情况中，当硅板4没有堵塞路径时，循环的处理介质M在相对于液位S的直接路径上流动。因此，在液位S处通过强的并且直接指向上方的流动而形成“流蘑菇顶”P，局部不期望的刻蚀和反应产物能够聚集在所述流蘑菇顶中，所述刻蚀和反应产物也影响到在刻蚀位置处的、即在硅板下侧的处理介质的成分，使得生成的蚀像不具有期望的质量。
相反地，图4示出：如何通过带有喷嘴条42的输出装置36产生均匀的流型，其中在处理介质10的液位8处的涡流是适度的，使得在此所述处理介质在上部的运输辊28之间仅造成轻微的流突起部52。在此，处理介质10更均匀地在槽容器6中循环并且氧化氮NOx在处理介质10中均匀地分布，使得保证高质量的刻蚀均匀性，如其在开始所阐述的那样。
流料箱38对每个喷嘴条42提供循环的处理介质10，所述处理介质穿流过相应的喷嘴条42并且经由位于所述喷嘴条42中的输出开口46再次离开。由流料箱38输送给输出装置38的循环的处理介质10的体积流能够是可调节的。在此，流料箱38能够设计成，使得将循环的处理介质10始终以相同的体积流输送给全部的喷嘴条42。替选地，流料箱38也能够设计成，使得处理介质10的单独的体积流能够输送给每个喷嘴条42而与其余的喷嘴条42无关。
硅板4通常划分成所谓的轨道，在所述轨道上设置之后的有效表面。在实际中，证实为尤其有利的是，输出喷嘴44平行于所述轨道地分别相继地设置，因此，喷嘴条42根据所述轨道平行于运输方向18并且彼此平行地设置在共同水平面中。然而在没有特意示出的变型形式中，喷嘴条42例如也平行于下部的运输辊24、或通常来说垂直于运输方向18延伸，使得在确定的运输辊24下存在喷嘴条42，其输出喷嘴44因此将循环的处理介质10的主要部分48全部输出到所述确定的运输辊24上。
在图6和7中，现在示出修改的处理设备2’作为第二实施例。在所述处理设备中，相应于根据图1至4的那些处理设备2中部件和构件的部件和构件具有相同的附图标记，并且在意义上相应地适用上面的处理设备2的内容。
处理设备2’与处理设备2的不同之处在于修改的输出装置36。在所述处理设备2’中，输出喷嘴44通过单独喷嘴54形成，其中每个单独喷嘴经由单独的输送通道56与流料箱38连接，其中仅一些单独喷嘴设有附图标记。以所述方式，循环的处理介质10能够单独地从流料箱38输送给每个单独喷嘴54。
在没有特意示出的变型形式中，具有两个或多个单独喷嘴54的各个单独喷嘴54的组也能够分别经由相应的共同输送管道输送输送有循环的处理介质10。
此外，单独喷嘴54也能够与一个或多个喷嘴条42组合地使用，如同其在处理设备2中所设置的。

Claims (16)

1.用于在连续的过程中处理平的衬底的设备，带有
a）槽容器（6），所述槽容器用液态的处理介质（10）填充直到一定液位（8）；
b）运输装置（16），借助于所述运输装置，衬底（4）能够通过引导元件（24）在水平的运输平面（20）中沿运输方向（18）引导地运输通过所述处理介质（10），使得所述衬底（4）的至少一个处理侧（26）浸入到所述处理介质（10）中；
c）循环装置（32），所述处理介质（10）借助于所述循环装置能够在所述槽容器（6）中循环，并且所述循环装置包括抽吸装置（34）和输出装置（36），通过所述抽吸装置将处理介质（10）从所述槽容器（6）中抽出，抽出的所述处理介质（10）通过所述输出装置又输出到所述槽容器（6）中，
其特征在于，
d）迎流元件（24；51）在所述槽容器（6）中设置在低于所述运输平面（20）的高度水平上；
e）所述循环装置（32）的所述输出装置（36）包括输出喷嘴（44），所述输出喷嘴设置在低于所述迎流元件（24；51）的高度水平上并且设计成，使得所述输出喷嘴（44）中的每一个都目的明确地朝向所述迎流元件（24；51）中的每一个输出所述处理介质（10）的主要部分（48）。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，输出喷嘴设置在从上方观察位于迎流元件（24；51）的净轮廓（50）之内的区域中，其中相应的净轮廓（50）通过如下的所述迎流元件（24；51）限定，相应的输出喷嘴（44）将所述处理介质（10）输出到所述迎流元件上。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述输出装置（36）具有多个带有输出开口（46）的喷嘴条（42），其中每个输出开口（46）形成输出喷嘴（44）。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，喷嘴条（42）彼此平行地并且平行于所述衬底（4）的所述运输方向（18）设置。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，喷嘴条（42）垂直于所述运输方向（18）设置。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，喷嘴条（42）设置在共同的水平面中。
7.根据权利要求1至6之一所述的设备，其特征在于，所述输出装置（36）包括多个分别形成输出喷嘴（44）的单独喷嘴（54）。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述单独喷嘴（54）能够单独地或者以由两个或多个单独喷嘴（54）组成的组的形式被输送有循环的处理介质（10）。
9.根据权利要求1至8之一所述的设备，其特征在于，输送给所述输出装置（36）的循环的处理介质（10）的体积流是能够调节的。
10.根据权利要求1至9之一所述的设备，其特征在于，所述循环装置（32）设计成，使得
a）将循环的处理介质（10）始终以相同的体积流输送给全部输出喷嘴（44）；
或者
b）能够将处理介质（10）的单独的体积流输送给各个输出喷嘴（44）或由两个或多个输出喷嘴（44）组成的组，而与其余的所述输出喷嘴（44）无关或者与由两个或多个输出喷嘴（44）组成的其余的组无关。
11.根据权利要求1至10之一所述的设备，其特征在于，所述迎流元件（24）通过所述运输装置（16）的所述引导元件（24）形成。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述迎流元件（24）构造成运输辊（24），所述衬底（4）平放在所述运输辊（24）上。
13.用于处理平的衬底的方法，其中
a）将所述衬底（4）通过引导元件（24）在水平的运输平面（20）中沿运输方向（18）在连续的过程中引导地运输通过液态的处理介质（10），使得所述衬底（4）的至少一个处理侧（26）浸入到所述处理介质（10）中；
b）所述处理介质（10）借助于循环装置（32）循环，
其特征在于，
c）将循环的处理介质（10）的主要部分（48）从低于迎流元件（24；51）的高度水平目的明确地朝向所述迎流元件（24；51）输出，所述迎流元件（24；51）本身在所述槽容器（6）中设置在低于所述运输平面（20）的高度水平上。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，从由上方观察位于迎流元件（24）的净轮廓（50）之内的区域中朝向相应的迎流元件（24）输出处理介质（10），其中相应的净轮廓（50）通过如下迎流元件（24）限定，处理介质（10）输出到所述迎流元件上。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述引导元件（24）用作为迎流元件（24）。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，运输辊（24）用作为迎流元件（24），所述衬底（4）平放在所述运输辊（24）上。
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