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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Nassbehandlung flacher Substrate durch unterseitige Fluidbenetzung, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Benetzungsstation mit wenigstens einer Benetzungswalze zur unterseitigen Fluidbenetzung der zu behandelnden, in einer Transportrichtung über die Behandlungswalze bewegten Substrate sowie ein Rollentransportsystem beinhaltet, das mehrere, in der Transportrichtung beabstandet hintereinander angeordnete Transportrollen einschließlich der wenigstens einen Benetzungswalze zum Transport der zu behandelnden, auf den Transportrollen aufliegenden Substrate längs der Transportrichtung aufweist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung einer derartigen Substratnassbehandlungsvorrichtung.
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Es sind Vorrichtungen dieser Art bekannt, wie sie z.B. von der Anmelderin angeboten werden und in der älteren deutschen Patentanmeldung
DE 10 2011 081 981 der Anmelderin beschrieben sind, mit denen Substrate im Durchlaufverfahren behandelt werden können und die mehrere, in Transportrichtung beabstandet hintereinander angeordnete Benetzungsstationen mit je einer oder mehreren Benetzungswalzen beinhalten. Ein Rollentransportsystem sorgt für einen horizontalen Transport der unterseitig zu benetzenden Substrate von einer Benetzungsstation zur nächsten und über die jeweilige Benetzungsstation hinweg. Dazu beinhaltet das Rollentransportsystem mehrere, in horizontaler Transportrichtung beabstandet hintereinander angeordnete Transportrollen, auf denen die Substrate aufliegen und zu denen auch die Benetzungswalzen gehören. Die Transportrollen einschließlich der Benetzungswalzen aller Benetzungsstationen liegen bei diesen herkömmlichen Vorrichtungen mit ihrer Oberseite auf einem einheitlichen Höhenniveau, so dass die Substrate stets horizontal liegend in einer Horizontalebene über die jeweilige Benetzungsstation hinweg sowie von einer Benetzungsstation zur nächsten bewegt werden. Die Benetzungswalzen tauchen mit einem unteren Teil ihrer Umfangsfläche in ein Behandlungsfluidbad und fördern mit ihrer rotierenden Umfangsfläche das Behandlungsfluid zur Substratunterseite hoch.
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In den Offenlegungsschriften
DE 10 2005 062 527 A1 und
DE 10 2005 062 528 A1 sind weitere Vorrichtungen zur Nassbehandlung flacher Substrate durch unterseitige Fluidbenetzung offenbart, wobei die dortigen Vorrichtungen mehrere, in einer horizontalen Substrattransportrichtung hintereinander angeordnete Benetzungswalzen aufweisen, denen ein gemeinsames Benetzungsfluidbecken zugeordnet ist. Auch hier liegen alle Benetzungswalzen ebenso wie außerhalb des Benetzungsfluidbeckens angeordnete Transportrollen eines zugehörigen Durchlauf-Rollentransportsystems sämtlich auf einem gleichen Höhenniveau, so dass die zu behandelnden Substrate in einer Horizontalebene zu dem Benetzungsfluidbad und über die Benetzungswalzen hinweg, d.h. auf den rotierenden Benetzungswalzen aufliegend, transportiert werden.
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Die Offenlegungsschrift
DE 101 28 386 A1 offenbart ein Rollentransportsystem, wie es z.B. in Vorrichtungen zur Behandlung von Leiterplatten in chemischen Bädern verwendet werden kann. Das dort gezeigte Rollentransportsystem weist eine spezifische Anordnung zur Lagerung der betreffenden Transportrollen auf. Diese Lagerung umfasst ein Paar seitlicher Längsträger mit U-förmigen Ausnehmungen für die jeweilige Transportrolle. In die Ausnehmungen werden spezielle Einsätze eingefügt, deren innere Begrenzungswände als Rollenlager fungieren.
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Substratnassbehandlungsvorrichtungen der eingangs genannten Art werden z.B. dazu verwendet, die flachen Substrate unterseitig und dabei meist auch an den Seitenkanten, d.h. den Längs- und/oder Querseitenkanten, zu ätzen. Dazu werden sie mit Hilfe der Benetzungsstationen mit einer geeigneten Ätzlösung als Benetzungsfluid unterseitig und ggf. randseitig benetzt. Beispielsweise können Siliziumwafer, die zur Herstellung von Solarzellen dienen, auf diese Weise geätzt werden. Hierbei wird beobachtet, dass es in manchen Fällen zu einer inhomogenen Ätzung kommt, speziell zu einem stärkeren Ätzabtrag in einem in Transportrichtung hinteren Waferbereich. Wenn der Ätzprozess zur Kantenisolation des Solarzellenwafers dient, bedeutet dies eine stärkere Kantenisolation an der hinteren Kante im Vergleich zur Vorderkante. Um ein gleichmäßigeres Ätzresultat zu erzielen, käme grundsätzlich in Betracht, den Wafer nach z.B. der halben Behandlungsstrecke um 180° um seine vertikale Achse zu drehen und so Vorder- und Hinterkante des Wafers zu vertauschen und den restlichen Ätzprozess in dieser Waferstellung fortzusetzen. Dies würde jedoch eine entsprechende Drehstation erfordern.
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Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Substratnassbehandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, mit der eine vergleichsweise gleichmäßige unterseitige Fluidbenetzung mit relativ geringem Aufwand erzielbar ist, so dass z.B. im Fall eines Ätzprozesses ein vergleichsweise gleichmäßiger Ätzabtrag in einem Vorderkantenbereich und einem Hinterkantenbereich der geätzten Substrate erreicht wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer vorteilhaften Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Substratnassbehandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wenigstens eine Benetzungswalze mit einem Höhenniveau angeordnet, das um einen vorgegebenen Höhenversatz höher liegt als ein Höhenniveau, das von einem zufuhrseitig an die Benetzungswalze angrenzenden Abschnitt des Rollentransportsystems definiert ist. Dies hat zur Folge, dass die zu behandelnden Substrate die Benetzungswalze auf einem gegenüber deren Höhenniveau niedrigeren Höhenniveau erreichen und folglich mit ihrer Vorderkante gegen die Benetzungswalze anstoßen bzw. anlaufen, um dann von dieser auf deren Niveau angehoben und mit der Substratunterseite auf dieser aufliegend von ihr weitertransportiert zu werden.
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Untersuchungen haben ergeben, dass sich auf diese Weise die Fluidbenetzung im vorderen Substratbereich und speziell auch an der Substratvorderkante in unerwartet hohem Maß verbessern lässt. Damit können die erwähnten Ungleichmäßigkeiten zwischen schwächerer Benetzung im Vorderkantenbereich und stärkerer Benetzung im Hinterkantenbereich der behandelten Substrate, wie sie bei der erwähnten Waferkantenisolation zu beobachten sind, ganz oder wenigstens teilweise kompensiert werden. Im Fall der erwähnten unterseitigen Nassätzung von Solarzellenwafern bedeutet dies, dass die Wafer durch die erfindungsgemäße Verwendung der Vorrichtung sehr homogen geätzt werden können. Die erfindungsgemäße Verwendung der Vorrichtung ermöglicht insbesondere eine gleichmäßige Kantenisolation von Vorderkante und Hinterkante der nasschemisch unterseitengeätzten Siliziumwafer ohne den oben erwähnten Einsatz einer Drehstation zum Drehen der Wafer nach einem ersten Teil des Ätzprozesses. Weitere vorteilhafte Verwendungen liegen z.B. in einer Unterseitenätzung von Leiterplatten und in einer unterseitigen Spülbehandlung von Wafern oder Leiterplatten.
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In einer Weiterbildung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere in Transportrichtung hintereinander angeordnete Benetzungsstationen oder Benetzungswalzen, zwischen denen jeweils eine oder mehrere Transportrollen des Rollentransportsystems angeordnet sind. Dabei weisen wenigstens zwei Benetzungswalzen den besagten Höhenversatz gegenüber dem zufuhrseitig angrenzenden Abschnitt des Rollentransportsystems auf. Auf diese Weise kann die mit dem Höhenversatz erzielte Verstärkung der Benetzung des Substratvorderbereichs mehrmals hintereinander bewirkt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung einer solchen Vorrichtung mit mehreren Benetzungswalzen liegen wenigstens zwei aufeinander folgende Benetzungswalzen und der zwischenliegende Abschnitt des Rollentransportsystems mit einem oder mehreren Transportrollen auf gleichem Höhenniveau. Die so ausgestaltete Vorrichtung kombiniert somit einen oder mehrere Prozessabschnitte, die einen Benetzungswalzen-Höhenversatz zur verstärkten Substratvorderkantenbenetzung besitzen, mit einem oder mehreren Prozessabschnitten, bei denen die Benetzungswalzen in herkömmlicher Weise auf gleichem Höhenniveau wie der zufuhrseitig angrenzende Abschnitt des Rollentransportsystems liegen. Höhenversetzte Benetzungswalzen und Benetzungswalzen ohne Höhenversatz können in einer derartigen Vorrichtung in einer beliebigen, gewünschten Abfolge in Substrattransportrichtung angeordnet sein, um einen jeweils gewünschten Benetzungs- bzw. Behandlungseffekt für die Substrate zu erzielen.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind bei einer solchen Vorrichtung innerhalb einer eintrittsseitigen Hälfte eines Behandlungsweges von einer vordersten bis zu einer letzten Benetzungsstation mehr Benetzungsstationen mit höhenversetzter Benetzungswalze angeordnet als innerhalb einer austrittsseitigen Hälfte des Behandlungsweges. Untersuchungen zeigen, dass dies beispielsweise zur unterseitigen Ätzbehandlung bzw. Kantenisolation von Solarzellenwafern zu vorteilhaften Ätz- bzw. Kantenisolationsresultaten führen kann.
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In einer anderweitigen Ausgestaltung ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren Benetzungswalzen der Abstand zwischen je zwei aufeinander folgenden höhenversetzten Benetzungswalzen größer als eine Länge der zu behandelnden Substrate in Transportrichtung. Dies gewährleistet, dass ein zu behandelndes Substrat eine vorausgegangene höhenversetzte Benetzungswalze vollständig passiert hat, bevor es eine nächste höhenversetzte Benetzungswalze erreicht. Dies vermeidet ein vorderseitiges Anheben des Substrats durch eine nächste höhenversetzte Benetzungswalze, während es weiter hinten noch auf einer vorausgehenden Benetzungswalze aufliegt. Weiter wird dadurch vermieden, dass sich das Substrat bei Erreichen der hinteren höhenversetzten Benetzungswalze noch in einer nicht horizontalen, nach vorn oben geneigten Stellung befindet, die durch die vorausgehende höhenversetzte Benetzungswalze verursacht wird. In dieser geneigten Stellung würde das Substrat mit seiner Vorderkante möglicherweise gar nicht an die nächste höhenversetzte Benetzungswalze anstoßen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt der Benetzungswalzen-Höhenversatz gegenüber dem zufuhrseitig angrenzenden Abschnitt des Rollentransportsystems zwischen 0,1 mm und 1,5 mm. Alternativ oder zusätzlich ist dieser Höhenversatz größer als eine Dicke der zu behandelnden flachen Substrate. Untersuchungen zeigen, dass diese quantitative Wahl des Benetzungswalzen-Höhenversatzes zu sehr guten, gleichmäßigen Benetzungs- bzw. Behandlungsergebnissen führt, insbesondere auch für den Fall der Unterseitenätzung von Solarzellenwafern bzw. Siliziumwafern.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Längsschnittansicht durch einen Teil einer Substratnassbehandlungsvorrichtung mit mehreren Benetzungsstationen,
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2 eine schematische Seitenansicht des Vorrichtungsteils von 1 und
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3 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Substratnassbehandlungsvorrichtung mit mehreren Benetzungsstationen.
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In den 1 und 2 ist ein hier interessierender Teil einer Vorrichtung zur Nassbehandlung flacher Substrate S1, S2 durch unterseitige Fluidbenetzung unter Verwendung mehrerer Benetzungsstationen BA, BB gezeigt. Ein Rollentransportsystem dient dazu, die zu behandelnden Substrate S1, S2 in einem Durchlaufverfahren in einer horizontalen Transportrichtung TR nacheinander zu verschiedenen Prozessstationen zu bewegen, zu denen die beiden gezeigten Benetzungsstationen BA, BB gehören. Je nach Bedarf können in üblicher Weise weitere Prozessstationen zur Durchführung weiterer Behandlungsschritte für die Substrate S1, S2 vor und/oder hinter den Benetzungsstationen BA,BB vorgesehen sein. Bei den Substraten S1, S2 kann es sich um Siliziumwafer zur Solarzellenherstellung handeln, alternativ um andere, herkömmlicherweise in solchen Durchlaufanlagen behandelte flache Substrate, wie Leiterplatten und dergleichen, die einer Fluidbehandlung zu unterziehen sind, z.B. einer Ätzbehandlung oder einer Spülbehandlung.
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Das Rollentransportsystem beinhaltet eine Mehrzahl von in der Transportrichtung TR beabstandet hintereinander angeordneten Transportrollen T1, T2, ..., T7, W
A, W
B mit denen die auf diesen aufliegenden Substrate S1, S2 in der Transportrichtung TR bewegt werden können. Dazu sind die Transportrollen T1 bis T7, W
A, W
B mit quer zur Transportrichtung TR verlaufender, horizontaler Längsachse angeordnet und beidseits in je einem Rollenlängsträger gelagert, von denen in den Ansichten der
1 und
2 ein Rollenlängsträger 1 von innen bzw. von außen zu erkennen ist. Der jeweilige Rollenlängsträger 1 ist von seiner Oberseite her mit U-förmigen Einschnitten bzw. Ausnehmungen L1, ..., L7 versehen, in die je ein Lagereinsatz eingefügt ist, der ein Lager für die jeweilige Transportrolle T1 bis T7 trägt. Eine solche Transportrollenlagerung ist z.B. aus der oben erwähnten
DE 101 28 386 A1 an sich bekannt, worauf für weitere Details verwiesen werden kann.
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Die jeweilige Benetzungsstation B
A, B
B beinhaltet ein Behandlungsfluidbad und im gezeigten Beispiel eine einzelne Benetzungswalze W
A, W
B, die in herkömmlicher, hier nicht näher gezeigter Weise über dem Behandlungsfluidbad derart angeordet ist, dass sie mit einem unteren Teil ihres Umfangs in das Bad eintaucht. Die Benetzungswalzen W
A, W
B gehören zusammen mit den übrigen Transportrollen T1 bis T7 ohne Benetzungsfunktion zu den Transportrollen des Rollentransportsystems und sind wie die Transportrollen T1 bis T7 mit horizontaler, quer zur Transportrichtung TR verlaufender Längsachse angeordnet und endseitig ebenfalls an dem jeweiligen Rollenlängsträger 1 gelagert. Hierfür weisen die Rollenlängsträger 1 wiederum geeignete Lagereinsätze in Ausnehmungen L
A, L
B auf. Sowohl die nicht benetzenden Transportrollen T1 bis T7 als auch die Benetzungswalzen W
A, W
B werden durch zugehörige Antriebsmittel in einer herkömmlichen Weise in Drehung versetzt. Die Drehung der Transportrollen T1 bis T7 bewirkt den Substrattransport in Transportrichtung TR, die Drehung der Benetzungswalzen W
A, W
B sorgt zusätzlich dafür, dass das Behandlungsfluid aus dem Bad am Umfang der Benetzungswalzen W
A, W
B nach oben mitgenommen wird und die Unterseite der darüber hinweg bewegten Substrate S1, S2 benetzt, wobei die Benetzungswalzen W
A, W
B an ihrer Oberseite die Substratunterseite kontaktieren, z.B. entlang dieser abrollen. Derartige Benetzungsstationen sind dem Fachmann z.B. in Form entsprechender Produkte der Anmelderin an sich bekannt und in der oben erwähnten älteren
deutschen Patentanmeldung 10 2011 081 981 der Anmelderin beschrieben, worauf für weitere Details verwiesen werden kann.
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Charakteristischerweise sind bei der in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung die Benetzungswalzen WA, WB gegenüber einem jeweils zufuhrseitig angrenzenden Abschnitt des Rollentransportsystems nach oben höhenversetzt angeordnet. Konkret befindet sich ein vor der ersten gezeigten Benetzungsstation BA liegender Abschnitt des Rollentransportsystems, der die beiden vordersten gezeigten Transportrollen T1, T2 umfasst, auf einem Höhenniveau Hu, das gegenüber demjenigen der Benetzungswalze WA auf einem um einen Höhenversatz ΔHA erniedrigten Niveau Hm liegt, d.h. Hm = Hu + ΔHA. Mit dem Begriff Höhenniveau ist jeweils das Oberseitenniveau der Transportrollen T1 bis T7 bzw. Benetzungswalzen WA, WB zu verstehen, d.h. das Niveau der Rollen T1 bis T7 bzw. Walzen WA, WB am höchsten Punkt von deren rotierender Umfangs-/Mantelfläche. Dieses Höhenniveau entspricht folglich jeweils dem Höhenniveau der Unterseite der auf den Rollen T1 bis T7 bzw Walzen WA, WB aufliegenden Substrate S1, S2.
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Ein mittlerer Abschnitt des Rollentransportsystems, der die drei Transportrollen T3, T4, T5 zwischen den beiden Benetzungsstationen BA, BB beinhaltet, liegt auf dem gleichen Höhenniveau wie die Benetzungswalze WA der davor liegenden Benetzungsstation BA, d.h. die Transportrollen T3, T4 und T5 haben das gleiche Oberseitenniveau Hm wie die Benetzungswalze WA. Demgegenüber weist die Benetzungswalze WB der auf diesen mittleren Abschnitt des Rollentransportsystems folgenden zweiten Benetzungsstation BB wiederum einen vorgebbaren Höhenversatz ΔHB nach oben auf, d.h. die Benetzungswalze WB liegt mit ihrem Oberseitenniveau auf einer Höhe Ho = Hm + ΔHB. Ein in Transportrichtung TR an die zweite Benetzungsstation BB anschließender dritter Abschnitt des Rollentransportsystems, der die Transportrollen T6 und T7 umfasst, weist das gleiche Höhenniveau Ho auf wie die davor liegende Benetzungswalze WB.
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Der erfindungsgemäße Höhenversatz ΔHA, ΔHB einer jeweiligen Benetzungswalze WA, WB gegenüber dem direkt davor liegenden, d.h. zufuhrseitig angrenzenden Abschnitt des Rollentransportsystems hat zur Folge, dass ein an die betreffende Benetzungswalze WA, WB heranbewegtes Substrat S1, S2 mit einem Vorderkantenbereich V gegen die rotierende Benetzungswalze WA, WB anläuft bzw. anstößt und dann von dieser auf das erhöhte Niveau mitgenommen wird. Die 1 und 2 veranschaulichen eine Situation, bei welcher das hintere Substrat S1 mit seinem Vorderkantenbereich V gerade an die erste Benetzungswalze WA anstößt, während das vordere Substrat S2 mit seinem Vorderkantenbereich V von der zweiten Benetzungswalze WB bereits auf deren höheres Niveau Ho angehoben worden ist.
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Es versteht sich, dass der Höhenversatz ΔHA, ΔHB der jeweiligen Benetzungswalze WA, WB gegenüber dem zufuhrseitig angrenzenden Abschnitt des Rollentransportsystems stets kleiner gewählt ist als ein Radius der Benetzungswalze WA, WB, vorzugsweise deutlich kleiner, so dass das herangeführte Substrat in einem oberseitennahen Walzenumfangsbereich auf die Benetzungswalze WA, WB trifft und von ihr problemlos mitgenommen und angehoben werden kann. Vorzugsweise liegt der Auftreffpunkt der Substratvorderkante an der Benetzungswalze WA, WB in einem Winkel kleiner 60°, vorzugsweise kleiner 45°, zur Vertikalen gemessen vom Mittelpunkt des kreisförmigen Walzenquerschnitts. Der Walzenhöhenversatz ΔHA, ΔHB bleibt dann ausreichend kleiner als der Benetzungswalzenradius. In vorteilhaften Realisierungen beträgt der jeweilige Höhenversatz ΔHA, ΔHB zwischen 0,1 mm und 1,5 mm, wobei die beiden Werte ΔHA und ΔHB gleich oder unterschiedlich gewählt werden können. Der Höhenversatz ΔHA, ΔHB kann zudem auf die Dicke der zu behandelnden flachen Substrate S1, S2 abgestimmt sein, beispielsweise derart, dass er größer als die Dicke der Substrate ist. Um den Höhenversatz klar erkennbar zu machen, ist er in den nicht maßstäblich gezeichneten 1 und 2 übertrieben dargestellt.
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Im gezeigten Beispiel der 1 und 2 wird das Höhenniveau für die Transportrollen T1 bis T7 und die Benetzungswalzen WA, WB individuell durch die Tiefe der zugehörigen vertikalen Ausnehmungen L1 bis L7 in den Rollenlängsträgern 1 eingestellt. Dies bedeutet, dass die Tiefe der Ausnehmungen L3, L4, L5, LA für die mittleren Transportrollen T3, T4, T5 und die erste Benetzungswalze WA um den Höhenversatz ΔHA geringer gewählt ist als die Tiefe der Ausnehmungen L1, L2 für die beiden eintrittsseitigen Transportrollen T1, T2. Ebenso ist die Tiefe der Ausnehmungen LB, L6, L7 für die zweite Benetzungswalze WB und die beiden letzten Transportrollen T6, T7 um den Höhenversatz ΔHB geringer gewählt als die Tiefe der Ausnehmungen L3, L4, L5 für die Transportrollen T3, T4, T5 des davor angrenzenden Abschnitts des Rollentransportsystems. In die unterschiedlich tiefen Ausnehmungen L1 bis L7, LA, LB sind gleichartig konfigurierte Lagereinsätze eingefügt. In 2 ist die unterschiedliche Tiefe der Ausnehmungen L1 bis L7, LA, LB für die Lagereinsätze zur Bereitstellung des jeweiligen Höhenversatzes in nicht maßstäblicher, die Größe des Höhenversatzes übertrieben wiedergebender Darstellung angegeben. In einer alternativen Ausführungsform sind alle Ausnehmungen mit gleicher Tiefe in die Rollenlängsträger eingebracht, und es werden unterschiedlich konfigurierte Lagereinsätze mit entsprechendem Höhenversatz des von ihnen bereit gestellten Lagerungsniveaus benutzt, um den Höhenversatz für die Transportrollen T1 bis T7 bzw. die Benetzungswalzen WA, WB zu realisieren.
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Durch das Anstoßen bzw. Anlaufen der unterseitig zu benetzenden Substrate S1, S2 mit ihrem Vorderkantenbereich V an die gegenüber dem zufuhrseitigen Transportniveau nach oben höhenversetzte Benetzungswalze WA, WB mit dem daraus folgenden Mitnehmen und Anheben dieses vorderen Substratbereichs V durch die rotierende Benetzungswalze WA, WB lässt sich der Benetzungsgrad für das Substrat S1, S2 mit dem Behandlungsfluid intensivieren bzw. homogenisieren. Es ist gewährleistet, dass der Vorderkantenbereich V des Substrats S1, S2 direkt in Kontakt mit der Benetzungswalze WA, WB kommt und über einen gewissen Bewegungsweg mit dieser in Kontakt bleibt, nämlich vom Punkt des Anstoßens an die Benetzungswalze WA, WB bis zum Erreichen des obersten Punktes, d.h. des Umkehrpunktes, der Benetzungswalze WA, WB.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass damit einer zu schwachen Benetzung der Substratunterseite im Vorderkantenbereich V überraschend gut entgegengewirkt werden kann. Es lässt sich so ein vergleichsweise homogenes Benetzungsergebnis über die gesamte Substratunterseite hinweg erzielen. Speziell lässt sich im Anwendungsfall zur nasschemischen Unterseitenätzung von Siliziumwafern zwecks Kantenisolation erreichen, dass eine gleichmäßige Kantenisolierung sowohl im Vorderkantenbereich V als auch im in der Transportrichtung TR entgegengesetzten hinteren Kantenbereich bewirkt wird. Der oben erwähnte Einsatz einer Drehstation zum Drehen der Wafer, um im Verlauf von deren Prozessweg Vorder- und Hinterkantenbereich zu vertauschen und auf diese Weise für ein gleichmäßigeres Ätzergebnis im Vorder- und Hinterkantenbereich zu sorgen, kann durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entfallen.
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Die durch das Anheben des Vorderkantenbereichs bewirkte, leichte Schrägstellung der behandelten flachen Substrate beim Überqueren einer jeweiligen, nach oben höhenversetzten Benetzungswalze hat speziell bei der unterseitigen Nassätzung von Siliziumwafern einen weiteren Vorteil. Häufig wird auf die Substratoberseite eine Fluidmaske, z.B. eine Wassermaske, aufgetragen, um diese Seite vor dem Einfluss des unterseitig anzuwendenden Ätzfluids zu schützen. Durch das leichte Anheben der Substrate nach Erreichen einer höhenversetzten Benetzungswalze wird zuverlässig verhindert, dass ein Teil der oberseitigen Fluidmaske auf diese Benetzungswalze gelangt und dort in unerwünschter Weise das Behandlungsfluid verdünnt. Stattdessen kann die oberseitige Fluidmaske Richtung Substrathinterkante ablaufen.
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Wenngleich in den 1 und 2 ein Vorrichtungsteil mit zwei Benetzungsstationen BA, BB mit höhenversetzer Benetzungswalze WA, WB gezeigt ist, versteht es sich, dass die Erfindung auch Vorrichtungen umfasst, die nur eine Benetzungsstation mit Benetzungswalzen-Höhenversatz oder mehr als zwei solche Benetzungsstationen aufweisen. Im gezeigten Beispiel beinhaltet jede Benetzungsstation BA, BB eine einzelne Benetzungswalze WA, WB. Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen der Erfindung die jeweilige Benetzungsstation auch mehrere Benetzungswalzen aufweisen kann, die zum Beispiel in ein gemeinsames Behandlungsfluidbad eintauchen, wobei alle oder nur ein beliebig wählbarer Teil der mehreren Benetzungswalzen mit Höhenversatz angeordnet sein können.
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Vorzugsweise ist der Abstand zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Benetzungswalzen mit Höhenversatz größer als eine Länge der zu behandelnden Substrate in Transportrichtung TR. Dies gewährleistet, dass die Substrate nach Verlassen der vorderen Benetzungswalze zunächst wieder ihre genau horizontale Lage auf der oder den Transportrollen zwischen den beiden höhenversetzten Benetzungswalzen einnehmen, bevor sie die anschließende Benetzungswalze mit Höhenversatz erreichen.
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3 zeigt schematisch eine Substratnassbehandlungsvorrichtung, wie sie z.B. zur unterseitigen Nassätzung von Solarzellen-Siliziumwafern verwendet werden kann. Dazu weist die Vorrichtung in ihrem hier interessierenden, in 3 dargestellten Prozessabschnitt zwölf Benetzungsstationen B1 bis B12 nach Art der zu den 1 und 2 oben erläuterten Benetzungsstationen BA, BB mit je einer Benetzungswalze W1 bis W12 und ein Rollentransportsystem nach Art des oben zu den 1 und 2 erläuterten Rollentransportsystems auf, wobei die nicht benetzenden Transportrollen in 3 der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Die Transportrollen einschließlich der Benetzungswalzen W1 bis W12 sind ebenso wie oben für die Vorrichtungen der 1 und 2 erläutert an seitlichen Rollenlängsträgern gelagert, von denen in der Ansicht von 3 ein Rollenlängsträger 1‘ zu erkennen ist. Speziell sind die Rollenlängsträger 1‘ hierfür wiederum mit von ihrer Oberseite her vertikal eingebrachten Aufnahmen bzw. Einschnitten versehen, in die geeignete Lagereinsätze für die Transportrollen eingefügt sind. Wie oben zum Ausführungsbeispiel der 1 und 2 erläutert, sind auch hier die Einschnitte in die Rollenlängsträger 1‘ bzw. die darin eingefügten Einsätze so gestaltet, dass die daran jeweils gelagerte Transportrolle das gewünschte Höhenniveau einnimmt.
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Der in 3 gezeigte Prozessteil der Vorrichtung zur unterseitigen Nassbehandlung bzw. Nassätzung flacher Substrate weist mehrere hintereinander liegende Behandlungsabschnitte P1 bis P5 auf, die jeweils eine oder mehrere der Benetzungsstationen B1 bis B12 beinhalten, deren Benetzungswalzen unter sich auf gleichem Höhenniveau liegen und gegenüber dem Benetzungswalzen-Höhenniveau des jeweils vorausgehenden Behandlungsabschnitts angehoben sind. In 3 sind die verschiedenen Höhenniveaus durch entsprechende Zahlenangaben zu den zugehörigen Behandlungsabschnitten P1 bis P5 und zu den angrenzenden Abschnitten E, Z des Rollentransportsystems repräsentiert.
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Speziell schließt an einen eintrittsseitigen Abschnitt E des Rollentransportsystems ein erster Behandlungsabschnitt P1 an, der die erste Benetzungssation B1 beinhaltet. Gegenüber einem vorbestimmten Null-Referenzhöhenniveau befinden sich die Transportrollen im eintrittsseitigen Abschnitt E auf einem um –1,25 mm abgesenkten Höhenniveau. Demgegenüber ist das Höhenniveau der direkt daran anschließenden Benetzungswalze W1 der ersten Benetzungsstation B1 ebenso wie der anschließenden Transportrollen im ersten Behandlungsabschnitt P1 um 0,5 mm angehoben, d.h. es liegt auf –0,75 mm. Dies entspricht dem Höhenversatz ΔHA im Beispiel der 1 und 2. An den ersten Behandlungsabschnitt P1 schließt sich ein zweiter Behandlungsabschnitt P2 an, der die nächsten drei Benetzungsstationen B2, B3, B4 umfasst und deren Höhenniveau für die Benetzungswalzen W2, W3, W4 und die jeweils anschließenden Transportrollen wiederum um 0,5 mm gegenüber dem Höhenniveau des ersten Behandlungsabschnitts P1 nach oben versetzt ist, d.h. auf –0,25 mm liegt. Somit liegt an der vordersten Benetzungsstation B2 des zweiten Behandlungsabschnitts P2 wieder der Höhenversatz ihrer Benetzungswalze W2 relativ zum zufuhrseitig angrenzenden Transportrollenabschnitt mit den Transportrollen des ersten Behandlungsabschnitts P1 vor. Dies entspricht dem Höhenversatz ΔHB der zweiten Benetzungsstation BB im Beispiel der 1 und 2.
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An den zweiten Behandlungsabschnitt P2 schließt sich in Transportrichtung TR ein dritter Behandlungsabschnitt P3 an, der die beiden nächsten Benetzungsstationen B5, B6 umfasst und in seinem Höhenniveau wiederum um 0,5 mm gegenüber demjenigen des vorhergehenden Behandlungsabschnitts P2 nach oben versetzt ist, d.h. auf +0,25 mm liegt. Dies ergibt wiederum den Höhenversatz für die Benetzungswalze W5 der vorderen Benetzungsstation B5 gegenüber den davor liegenden Transportrollen des Behandlungsabschnitts P2. In analoger Weise schließen an den dritten Behandlungsabschnitt P3 ein vierter Behandlungsabschnitt P4 mit den nächsten drei Benetzungsstationen B7, B8, B9 und an diesen ein fünfter Behandlungsabschnitt P5 mit den letzten drei Benetzungsstationen B10, B11, B12 mit jeweils wiederum einem Höhenversatz von 0,5 mm nach oben gegenüber dem vorausgehenden Behandlungsabschnitt an. Auf den letzten Behandlungsabschnitt P5 folgt ein ausgangsseitiger Abschnitt Z des Rollentransportsystems, bei dem das Substrat-Transporthöhenniveau gestuft in drei Stufen aus je wenigstens einer Transportrolle vom angehobenen Niveau +1,25 mm des letzten Behandlungsabschnitts P5 auf das Null-Referenzniveau von 0 mm über die Zwischenniveaus +1,0 mm und +0,5 mm reduziert wird. Beim in 3 austrittsseitigen Abschnitt Z des Rollentransportsystems kann es sich beispielsweise um einen Zufuhrabschnitt eines anschließenden Spülmoduls handeln, in welchem an den Substraten gegebenenfalls verbliebenes Behandlungsfluid abgespült wird.
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Somit ergibt sich folgender Prozessablauf für die mit dem Anlagenteil von 3 behandelten Substrate. Die Substrate werden im eintrittsseitigen Abschnitt E des Rollentransportsystems auf dem abgesenkten Höhenniveau von –1,25 mm an die erste, demgegenüber um 0,5 mm nach oben höhenversetzte Benetzungswalze W1 herangeführt und von dieser im Substratvorderkantenbereich aufgrund des Höhenversatzes verstärkt benetzt, wie oben erläutert. Das Substrat überfährt die Benetzungswalze W1 und wird dadurch an ihrer Unterseite erstmals mit dem Behandlungsfluid benetzt. Anschließend gelangt sie zur wiederum höhenversetzten zweiten Benetzungswalze W2 und wird dort ein zweites Mal unterseitig benetzt, wiederum mit der durch den Höhenversatz verstärkten Vorderkantenbenetzung. Danach überfährt das Substrat in üblicher Weise die beiden nächsten Benetzungswalzen W3 und W4, um dort in jeweils herkömmlicher Weise ohne Benetzungswalzen-Höhenversatz ein drittes und viertes Mal benetzt zu werden. Dann gelangt das Substrat zur fünften, wiederum höhenversetzten Benetzungswalze W5, wo sie zum dritten Mal eine verstärkte Vorderkantenbenetzung erfährt, um anschließend von der gegenüber den direkt vorgelagerten Transportrollen nicht höhenversetzten Benetzungswalze W6 ein weiteres Mal ohne verstärkte Vorderkantenbenetzung benetzt zu werden. Von dort gelangt das Substrat zur wiederum höhenversetzten siebten Benetzungswalze W7 und wird dort ein viertes Mal mit verstärkter Vorderkantenbenetzung benetzt. Daran schließen sich zwei Benetzungen durch die nächsten, nicht höhenversetzten Benetzungswalzen W8 und W9 an. Danach gelangt das Substrat zur letzten höhenversetzten Benetzungswalze W10 am Anfang des fünften Behandlungsabschnitts P5 und erfährt dort zum letzten Mal eine Benetzung mit verstärkter Vorderkantenbenetzung. Daran schließen sich noch zwei normale Benetzungen ohne verstärkte Vorderkantenbenetzung durch die Benetzungswalzen W11 und W12 an. Damit ist die Benetzungsbehandlung abgeschlossen und das Substrat gelangt über die beiden Zwischenstufen an der Austrittsseite Z des Rollentransportsystems vom erhöhten Niveau +1,25 mm auf das Referenzniveau von 0 mm.
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Wie aus 3 und den obigen Ausführungen ersichtlich, sind in einer ersten, in Transportrichtung TR vorderen Hälfte des sich von der ersten Benetzungsstation B1 bis zur letzten Benetzungsstation B12 erstreckenden Behandlungsweges mehr Benetzungsstationen mit höhenversetzter Benetzungswalze vorgesehen als innerhalb der zweiten, austrittsseitigen Hälfte. Konkret sind in der ersten, die ersten drei Behandlungsabschnitte P1, P2, P3 umfassenden Hälfte drei Benetzungsstationen B1, B2, B5 mit höhenversetzter Benetzungswalze W1, W2, W5 und in der austrittsseitigen Hälfte nur noch zwei Benetzungsstationen B7, B10 mit höhenversetzter Benetzungswalze W7, W10 vorgesehen. Dies begünstigt eine frühzeitige verstärkte Benetzung des Substratvorderkantenbereichs im Verlauf der Behandlungsdauer, die sich für das jeweilige Substrat zeitlich vom Erreichen der ersten Benetzungswalze W1 bis zum Verlassen der letzten Benetzungswalze W12 erstreckt. Es versteht sich, dass die Abfolge von Benetzungsstationen mit höhenversetzter Benetzungswalze und solchen mit nicht höhenversetzter Benetzungswalze abgestimmt auf den jeweiligen Anwendungsfall in beliebiger Weise geeignet festgelegt werden kann. Gleiches gilt für das Maß an jeweiligem Höhenversatz. Im Beispiel von 3 beträgt der Höhenversatz stets 0,5 mm, in alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann er jedoch einen beliebigen anderen Wert haben, beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 1,5 mm, und er kann bei Bedarf insbesondere für verschiedene Benetzungsstationen entlang des Behandlungsweges auch unterschiedlich festgelegt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081981 [0002, 0021]
- DE 102005062527 A1 [0003]
- DE 102005062528 A1 [0003]
- DE 10128386 A1 [0004, 0020]
