DE102007061581A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Substraten für mikroelektronische Anwendungen durch rotierende Walzen - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Substraten für mikroelektronische Anwendungen (Halbleiter-, Solarzellen- sowie optoelektronischen Substraten), bestehend aus einer Reinigungsstation mit mehreren rotierenden und hintereinander angeordneten, mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagten Walzenpaaren, wobei jedes Walzenpaar von einer oberen und einer unteren Walze gebildet wird und ein Transport der Substrate zwischen den Walzenpaaren durch diese erfolgt, gekennzeichnet dadurch, dass die Umdrehungs-Geschwindigkeit von Walzenpaar zu Walzenpaar der hintereinander angeordneten Walzenpaare bei gleichem Drehsinn unterschiedlich ist und dass mindestens zwei Walzenpaare mit unterschiedlicher Umdrehungsdrehzahl gleichzeitig auf ein Substrat einwirken, sowie einer Einrichtung zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit auf die Walzen und auf das Substrat.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Substraten für mikroelektronische Anwendungen z. B. Halbleiterscheiben, Scheiben für die Solarzellenfertigung, sowie Substraten für optoelektronische Anwendungen. Die Substrate müssen nach Sägeprozessen, nach Schleif- bzw. Polierprozessen gereinigt werden bevor sie weiteren Verwendungen zugeführt werden.
  • Stand der Technik
  • Die Reinigung erfolgt vorwiegend unter Einsatz von schwammartigen Walzen bzw. Bürsten aus PVA, die auf ein rotierendes Substrat einwirken. Ebenso ist der Einsatz von rotierenden hintereinander angeordneten Walzenpaaren aus schwammartigen Walzen für die Reinigung von Substraten für mikroelektronische Anwendungen, bei denen das zu reinigende Substrat zwischen den Walzen transportiert und gereinigt wird, durch einige Patentanmeldungen bekannt. Dabei werden rotierende Walzen eingesetzt, die sich in Richtung des Transportes des Substrates drehen und damit hauptsächlich den Substrattransport bewirken, in Kombination mit Walzen, die sich mit entgegengesetztem Drehsinn zu den Walzen der Transportrichtung drehen und dadurch den Reinigungseffekt der Substratoberfläche bewirken ( DE 199 01 162 C2 ; US 5.975.094 ; EP 0718 871 A2 ).
  • Aufgabenstellung
  • Wenn Walzen mit Drehsinn entgegen der Transportrichtung zur Reinigung eingesetzt werden, muss sichergestellt sein, dass mehr Walzen auf das Substrat einwirken, welche die Transportrichtung gewährleisten als Walzen, welche entgegen dem Drehsinn der Transportwalzen den Reinigungseffekt bewirken, sonst wäre ein Substrattransport durch eine Walzenstrecke nicht gewährleistet. Somit tragen nach diesem Konzept nur wenige Walzen zum Reinigungseffekt bei. Das ist eines der Nachteile bestehender Walzenreinigungsverfahren.
  • Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Substratoberflächen, bei denen alle Walzenpaare sich in Transportrichtung des Substrates drehen, also den Substrattransport bewirken und gleichzeitig alle Walzen die Substratoberfläche reinigen.
  • Die dem nachfolgend beschriebenen Verfahren und Vorrichtung zugrundeliegende Erfindung beruht darauf, dass alle Walzenpaare sowohl zum Transport des Substrates beitragen, als auch zur Reinigung der Substratoberfläche.
  • Die Vorrichtung zeigt die 1. Diese besteht aus einer Vielzahl von Walzenpaaren 1, die übereinander angeordnet sind, zwischen denen ein Substrat 2 beim Drehen der Walzen im gleichen Drehsinn in Transportrichtung 3 transportiert wird. Die drehenden Walzenpaare treiben das Substrat in Transportrichtung 3.
  • Würde die Rotationsgeschwindigkeit aller Walzenpaare gleich sein, würde das Substrat lediglich transportiert und ein Reinigungseffekt auf der Oberfläche wäre nicht vorhanden bzw. bestenfalls ein Vernachlässigbarer, alleine durch das Abrollen der Walzen auf der Substratoberfläche.
  • Ohne dass der Drehsinn einzelner Walzen gegen die Transportrichtung geändert wird, wird ein Wischeffekt der Walzen auf der Substratoberfläche und somit die Reinigungswirkung durch alle Walzen in der beschriebenen Erfindung dadurch erreicht, dass die Drehzahl der Walzenpaare von Walzenpaar zu Walzenpaar unterschiedlich gewählt wird.
  • Greifen gleichzeitig mehrere Walzen auf die Substratoberfläche, die mit unterschiedlicher Drehzahl rotieren, so entsteht ein Wischeffekt durch die Walzen auf der Substratoberfläche. Durch diesen Wischeffekt der Walzen auf der Substratoberfläche beim Vorhandensein von Reinigungsmedium 6 2 wird die Oberfläche durch die Walzen gereinigt, wobei alle Walzen der Walzenstrecke zur Reinigung und zum Substrattransport beitragen. Die Zuführung der Reinigungsmedien zu den schwammartigen Walzen, die z. B. aus PVA (Polyvinylalkohol) bestehen, kann durch einen gelochten Walzenkern direkt in den Schwammkörper der Walze 5 2 erfolgen oder auch durch direktes Aufsprühen von Reinigungsmedien auf die Walze 4 1 oder auf das Substrat. Die gelösten Verunreinigungen werden von der Substratoberfläche und der Waferoberfläche weggesprüht.
  • Der Aufbau der Vorrichtung zum Antrieb der Walzenpaare mit unterschiedlichen Drehzahlen über einen Antrieb einer Walzenstrecke zeigt die 3 bzw. 4. Über die Welle mit Antriebszahnrad 10 erfolgt der gesamte Antrieb der Walzenstrecke. Auf der Antriebswelle des Antriebszahnrades 10 befindet sich auch das Zahnrad des ersten Walzenpaares 11 (untere Walze), das über das Zahnrad 12 die obere Walze des ersten Walzenpaares antreibt. Die Zahnräder 11 und 12 sind auf der Achse der jeweils unteren bzw. oberen Walze montiert. Die Walzenzahnräder 11 und 12 sind jeweils gleich ausgeführt, dadurch rotieren die Walzen mit gleicher Drehzahl jedoch mit umgekehrtem Drehsinn, damit der Substrattransport durch die obere und untere Walze erfolgt. Der Drehzahlunterschied z. B. vom Walzenpaar A zum Walzenpaar B 3 wird dadurch erreicht, dass das Kupplungszahnrad 13 durch das Zahnrad 11, das eine kleinere Zähneanzahl hat (z. B. 22 Zähne), angetrieben wird, mit dem auch das Walzenpaar A rotiert, jedoch die Ankopplung zum Walzenpaar B durch das Kupplungszahnrad 13 auf ein Zahnrad 14 erfolgt, das eine größere Zähneanzahl (z. B. 25 Zähne) hat und dadurch die auf den Achsen des Walzenpaares B montierten Zahnräder entsprechend der Untersetzung zwischen Zahnrad 11 (22 Zähne) und Zahnrad 14 (25 Zähne) das Walzenpaar B mit geringerer Drehzahl gegenüber dem Walzenpaar A antreiben.
  • Mit jeweils langsameren Umdrehung wird jedes nachfolgende Walzenpaar angetrieben. So wird von Walzenpaar zu Walzenpaar die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen geändert. Durch entsprechenden Einsatz von Zahnrädern mit unterschiedlicher Zähneanzahl kann die Drehzahländerung von Walzenpaar zum Walzenpaar entsprechend eingestellt werden. Je nach Anordnung der Zahnräder kann die Substratbewegung in Transportrichtung gesteigert werden indem jedes nachfolgende Walzenpaar schneller rotiert bzw. durch entsprechende Zahnradanordnung kann die Rotationsgeschwindigkeit von Walzenpaar zum Walzenpaar verringert werden. Ebenso kann durch entsprechende Zahnradzuordnung eine Kombination mit Untersetzung oder Übersetzung erfolgen z. B. erst erhöhte Transportgeschwindigkeit danach reduzierte Transportgeschwindigkeit.
  • Die 4 zeigt den Getriebeaufbau in perspektivischer Darstellung. Die Untersetzung der Drehzahl der Walzenpaare in der dargestellten 3, sowie 4 erfolgt jeweils vom Walzenpaar A zum Walzenpaar B und vom Walzenpaar B zum Walzenpaar C danach zum Walzenpaar D usw. bis F in 4.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19901162 C2 [0002]
    • - US 5975094 [0002]
    • - EP 0718871 A2 [0002]

Claims (16)

  1. Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Substraten für mikroelektronische Anwendungen (Halbleiter-, Solarzellen-, sowie optoelektronischen Substraten) umfassend eine Reinigungsstation mit mehreren rotierenden und hintereinander angeordneten, mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagten Walzenpaaren, wobei jedes Walzenpaar von einer oberen und einer unteren Walze gebildet wird und ein Transport der Substrate zwischen den Walzenpaaren durch diese erfolgt, sowie eine Einrichtung zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit auf die Walzen, sowie das Substrat gekennzeichnet dadurch, dass die Umdrehungs-Geschwindigkeit von Walzenpaar zu Walzenpaar der hintereinander angeordneten Walzenpaare bei gleichem Drehsinn unterschiedlich ist und dass mindestens zwei Walzenpaare mit unterschiedlicher Umdrehungsdrehzahl gleichzeitig auf ein Substrat einwirken.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die unterschiedlichen Drehzahlen der Walzenpaare einer beliebig langen Walzenstrecke nur durch einen Antrieb und eine Getriebekombination gemäß 3 und 4 erfolgen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 gekennzeichnet dadurch, dass die unterschiedlichen Drehzahlen der einzelnen Walzenpaare entsprechend der Getriebeübersetzung bzw. Untersetzung frei wählbar sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, dass die Drehzahl der Walzenpaare innerhalb einer Walzenstrecke von Walzenpaar zu Walzenpaar steigend oder fallend sein kann, als auch in Kombination steigend und fallend.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch, dass der Abstand der Walzenpaare zueinander durch entsprechende Ausführung des Getriebes wählbar ist.
  6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch, dass die Walzenanzahl einer Walzenreinigungsstrecke ab zwei Walzenpaaren beliebig wählbar ist.
  7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 gekennzeichnet dadurch, dass die Walzenanzahl der Walzenstrecke, die auf ein Substrat gleichzeitig einwirken größer 2 sein muss und ansonsten frei wählbar ist.
  8. Verfahren zum Reinigen von Substraten der Mikroelektronik gekennzeichnet dadurch, dass den Walzen, die auf dem Substrat rotieren eine Reinigungsflüssigkeit zugeführt wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8 gekennzeichnet dadurch, dass die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit auf die Walzen getropft, gespritzt oder gesprüht wird (siehe 4 1).
  10. Verfahren gemäß Anspruch 8 und 9 gekennzeichnet dadurch, dass die unteren Walzen 7 2 des jeweiligen Walzenpaares aus einer Medienwanne 8 2, in der sie rotieren, die Reinigungsflüssigkeit aufnehmen.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 8 bis 10 gekennzeichnet dadurch, dass das Reinigungsmedium über den Walzenkern 6 2 in die Schwammwalze 5 2 gelangt.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 8 bis 11 gekennzeichnet dadurch, dass die Reinigungsflüssigkeit aus einem Medium, welche Wasser, wässrige säurehaltige, wässrige alkalische, sowie wässrige tensidhaltige Flüssigkeiten oder Mischungen der genannten Flüssigkeiten beinhaltet, bestehen kann.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 8 bis 12 gekennzeichnet dadurch, dass die Reinigungsflüssigkeit, welche den oberen und unteren Walzen der Walzenpaare zugeführt wird, sich voneinander unterscheidet.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 8 bis 13 gekennzeichnet dadurch, dass einzelnen Walzenpaaren unterschiedliche Medien zugeführt werden.
  15. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 14 gekennzeichnet dadurch, dass der Abstand der Walzen innerhalb eines Walzenpaares durch Änderung des Achsabstandes der unteren zur oberen Walze in Abstimmung auf die Substratdicke und gewünschten Andruck auf die Substratoberfläche eingestellt werden kann.
  16. Verfahren und Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 14 gekennzeichnet dadurch, dass der Walzenstrecke eine Substratzuführ-Transportstrecke vorgeschaltet ist, sowie eine Substratabführ-Transportstrecke, auf der die Substrate der Walzenstrecke zugeführt und abtransportiert werden.
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