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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln der Unterseite und der Kanten eines Guts mit einer Flüssigkeit und ein Verfahren zum Herstellen eines auf einer Unterseite mit einer Flüssigkeit behandelten Guts. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen und Verfahren, die für plattenförmiges Prozessgut geeignet sind, wie z. B. Wafer, flexible Substrate oder auch dünnes Glas, die bei der Herstellung von Solarzellen Anwendung finden, beispielsweise Halbleiterwafer und insbesondere Silizium-Wafer.
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Halbleiterwafer, insbesondere polykristalline, monokristalline oder quasi-monokristalline Halbleiterwafer einer geringen Dicke werden bei der Herstellung von Solarzellen unterschiedlichen Prozessschritten unterworfen, die unter anderem einen Ätzprozess, einen Reinigungsprozess und einen Trocknungsprozess umfassen.
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Um Halbleiterwafer durch verschiedene Nassbereiche zu transportieren, sind Verfahren bekannt, bei denen die Wafer auf hintereinander folgende Rollen gelegt werden, so dass ein Wafer immer mindestens auf zwei Rollen aufliegt. Diese Rollen werden jede einzeln angetrieben, über Königswellen oder Kegelräder, Stirnräder oder Endloseinrichtungen oder Ähnliches. Die Rollen können als Auflagepunkte für die Wafer O-Ringe oder auch Walzen aufweisen. Diese Walzen können aus einem saugfähigen Material bestehen, um den Wafer mit Medium zu benetzen. Dabei werden die Wafer entweder waagerecht transportiert oder aber die Rollen beschreiben eine Bahn, auf der die Wafer in die Medienbereiche abgesenkt und wieder herausgehoben werden. Um die Wafer in Spur zu halten, können Anschlagleisten oder auch Bordscheiben an den Rollen vorgesehen sein. Um ein Aufschwimmen der Wafer bei zweiseitigem Prozessieren zu verhindern, werden Niederhaltesysteme eingesetzt. Diese können wiederum Rollen oder Walzen sein, die extra angetrieben sind oder nicht.
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Die
EP 1 073 095 A2 offenbart ein Verfahren zum Reinigen eines Wafers, der unter Verwendung von Rollen durch ein Reinigungsbecken bewegt wird. Die
WO 2005/093788 A1 offenbart Verfahren zur einseitigen nasschemischen Behandlung von Siliziumscheiben unter Verwendung eines Flüssigkeitsbades. Die Scheiben liegen dabei auf in dem Flüssigkeitsbad angeordneten Transportrollen auf, wobei die Scheiben unter Ausbildung und Aufrechterhaltung eines Meniskus zwischen den Scheiben und einer Oberfläche des Bades vollflächig mit der im Bad befindlichen Flüssigkeit benetzt horizontal durch das Bad befördert werden, wobei das Niveau der von den Scheiben kontaktierten Flüssigkeit aufgrund der Meniskusbildung oberhalb des Pegelstands, der nicht von den Scheiben kontaktierten Badoberfläche gehalten wird.
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Aus der
US 3,826,228 ist ein Verfahren zum Behandeln der Unterseite eines Materials, wie z. B. eines Fotofilms bekannt, bei der jeweils zwischen zwei Transportrollen, die mit einer schwammartigen Absorptionsschicht versehen sind, eine Quetschrolle angeordnet ist, um eine der Transportrollen zu komprimieren. Dadurch wird zwischen den Transportrollen oberhalb der Quetschrolle ein Flüssigkeitsbad erzeugt, welches das zu behandelnde Material von der Unterseite kontaktiert.
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Grundlegendes mechanisches Prinzip beim Transport mittels Rollen oder Walzen ist der Reibschluss als Übertragung der Antriebskraft von einer rotatorischen Bewegung der Rollen oder Walzen zur linearen Bewegung des Transportguts. Die Walzen oder Rollen bleiben dabei ortsfest, das Prozessgut bewegt sich relativ dazu.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Behandeln der Unterseite und der Kanten eines Guts und ein Verfahren zum Herstellen eines auf einer Unterseite mit einer Flüssigkeit behandelten Guts zu schaffen, die eine einfache Prozessführung und, falls erforderlich, einen Abtransport von Gasen von einer Unterseite des zu behandelnden Guts ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum einseitigen Behandeln der Unterseite eines Guts nach Anspruch 1, und Verfahren zum Herstellen eines auf einer Unterseite mit einer Flüssigkeit behandelten Guts nach Anspruch 11 oder 12 gelöst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen eine Vorrichtung zum Behandeln der Unterseite und der Kanten eines Guts mit einer Flüssigkeit, mit folgenden Merkmalen:
einer ersten Rolle, einer zweiten Rolle und einer dritten Rolle, die in einer Transportrichtung des Guts hintereinander angeordnet sind; und
einer Antriebseinrichtung, die ausgelegt ist, um eine Drehung der ersten oder zweiten Rolle und eine gegenläufige Drehung der anderen der ersten und zweiten Rolle zu bewirken,
wobei die erste und die dritte Rolle Transportrollen zum Transport des Guts durch die Vorrichtung darstellen und eine Transportebene für das Gut definieren;
wobei die zweite Rolle zwischen der ersten und der dritten Rolle angeordnet ist und wobei das obere Ende der zweiten Rolle von der Transportebene beabstandet ist,
wobei die erste Rolle und die zweite Rolle ein Rollenpaar bilden, das ausgelegt ist, um einen Raum (42) zu definieren, in dem ein Flüssigkeitsüberstand einen Medienspiegel aufweist, der bis zu der Transportebene reicht,
wobei die zweite Rolle und die dritten Rolle in Transportrichtung voneinander beabstandet sind, sodass Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsüberstand über das in Transportrichtung vordere Ende der zweiten Rolle abströmen kann, so dass bei einem Transport des Guts durch die Vorrichtung in einem Bereich zwischen der zweiten Rolle und der dritten Rolle der Medienspiegel nicht bis zu der Transportebene reicht.
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Bei Ausführungsbeispielen ist eine Rolle des Rollenpaars eine Schwammrolle und die andere Rolle des Rollenpaars ist eine Quetschrolle. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ferner ein Flüssigkeitsbecken aufweisen, wobei die Schwammrolle ausgelegt ist, um teilweise in einer in dem Flüssigkeitsbecken befindlichen Flüssigkeit angeordnet zu sein. Die Schwammrolle ist ausgelegt, um bei einer Drehung derselben Flüssigkeit, mit der das Flüssigkeitsbecken bis zu einem von der Transportebene entfernten Medienspiegel gefüllt ist, zu der Transportebene hin zu transportieren, und von dem die andere eine Quetschrolle ist, die ausgelegt und relativ zu der Schwammrolle angeordnet ist, um einen Abschnitt der Schwammrolle zu komprimieren, um Flüssigkeit aus der Schwammrolle zu quetschen, um in einem Bereich zwischen der Schwammrolle, der Quetschrolle und der Transportebene den Flüssigkeitsüberstand mit dem Medienspiegel, der bis zu der Transportebene reicht, zu erzeugen, wobei Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsüberstand über das in Transportrichtung vordere Ende der zweiten Rolle in das Flüssigkeitsbecken zurückströmen kann. Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zum Herstellen eines auf einer Unterseite und den Kanten mit einer Flüssigkeit behandelten Guts unter Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung mit folgenden Merkmalen: Füllen des Flüssigkeitsbeckens mit der Flüssigkeit bis zu dem nicht zu der Transportebene reichenden Medienspiegel; Zuführen des Guts zu der ersten Rolle; und Antreiben der ersten und/oder zweiten Rolle, um dadurch das Gut durch die Vorrichtung zu transportieren und die Unterseite und die Kanten des Guts durch den Flüssigkeitsüberstand mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt zu bringen.
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Bei Ausführungsbeispielen ist eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung vorgesehen, die ausgelegt ist, um Flüssigkeit von oben und/oder von der Seite zu dem durch das Rollenpaar definierten Raum zuzuführen, um den Flüssigkeitsüberstand zu erzeugen. Bei solchen Ausführungsbeispielen können alle Rollen bzw. Walzen als Vollrollen bzw. Vollwalzen ausgebildet sein, wobei eine Schwammrolle nicht erforderlich ist. Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zum Herstellen eines auf einer Unterseite und den Kanten mit einer Flüssigkeit behandelten Guts unter Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung, mit folgenden Merkmalen: Zuführen von Flüssigkeit von oben und/oder von der Seite zu dem von dem Rollenpaar definierten Raum, um den Flüssigkeitsüberstand zu erzeugen; Zuführen des Guts zu der ersten Rolle; und Antreiben der ersten und/oder zweiten Rolle, um dadurch das Gut durch die Vorrichtung zu transportieren und die Unterseite und die Kanten des Guts durch den Flüssigkeitsüberstand mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt zu bringen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen, näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
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1a eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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1b eine schematische Querschnittansicht der in 1a gezeigten Vorrichtung;
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2 eine schematische Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine schematische Querschnittansicht eines vergrößerten Abschnitts der in 2 gezeigten Vorrichtung;
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4a und 4b vergrößerte Abschnitte der in 2 gezeigten Vorrichtung;
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5 eine schematische Querschnittdarstellung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
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6 bis 9 schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit separater Flüssigkeitszuführung.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum einseitigen, insbesondere nasschemischen, Behandeln eines Guts, insbesondere von dünnen Substraten, wie z. B. Silizium-Wafern, flexiblen Substraten oder auch dünnem Glas. Unter einer einseitigen Behandlung ist dabei eine Behandlung zu verstehen, bei der die Unterseite eines Guts und die Kanten des Guts behandelt werden, nicht jedoch die Oberseite des Guts. Eine Behandlung der Kanten erfolgt dabei durch eine Benetzung bzw. Kontaktierung der Kanten mit dem Prozessmedium, beispielsweise aufgrund einer Oberflächenspannung des Prozessmediums.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Zusammenhang mit Silizium-Wafern beschrieben. Jedoch kann die Erfindung auch zur Behandlung anderer Güter, beispielsweise plattenförmiger Körper verwendet werden. Unter einem plattenförmigen Körper kann dabei ein Körper verstanden werden, dessen Länge und Breite deutlich größer sind als dessen Dicke, beispielsweise mindestens 100-mal oder 200-mal so groß. Dadurch definieren die Länge und die Breite des plattenförmigen Körpers zwei sich im Wesentlichen parallel gegenüberliegende Hauptoberflächen, die die größten Flächen des plattenförmigen Körpers darstellen, deren Fläche deutlich größer ist als die der Seitenfläche(n), die die Hauptoberflächen verbinden. Die Seitenflächen können hierbei als Kanten bezeichnet werden, während die Hauptoberflächen als Unterseite und Oberseite bezeichnet werden. Die Bezeichnungen Unterseite und Oberseite beziehen sich dabei in üblicher Weise auf die Ausrichtung im Gravitationsfeld im Betrieb der Vorrichtung bzw. beim Durchführen des Verfahrens. Beispiele eines plattenförmigen Prozessguts sind beispielsweise ein plattenförmiges Halbleitersubstrat, wie ein plattenförmiger Silizium-Wafer, wie er bei der Herstellung von Solarzellen zum Einsatz kommt. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann das Prozessgut ein anderer plattenförmiger Körper sein, beispielsweise eine Glasplatte oder eine flexible Polymerplatte. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann das Prozessgut einen monokristallinen Halbleiterwafer (beispielsweise Silizium-Wafer) aufweisen, der von einer dotierten Schicht (beispielsweise Phosphor-dotierten Schicht) umgeben ist, die wiederum von einer Glasschicht (beispielsweise Phosphor-Glasschicht) umgeben ist. Derartige Wafer sind Fachleuten bekannt. Ausführungsbeispiele der Erfindung können angepasst sein, um die Glasschicht und die dotierte Schicht von der Unterseite und den Kanten des Substrats durch Behandlung mit einem Ätzmittel zu entfernen, was üblicherweise als Emitterätzen bezeichnet wird. Entsprechende Ätzmittel, die als Prozessmedium hierzu verwendet werden können, sind Fachleuten hinlänglich bekannt. Ausführungsbeispiele der Erfindung können angepasst sein, um nach einem solchen Unterseiten- und Kantenätzen ein Polierätzen der Unterseite durchzuführen, dieselbe spiegelglatt zu machen und im späteren Einsatz Reflexionen zu reduzieren und dadurch den Wirkungsgrad zu erhöhen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen eine zu bekannten Verfahren alternative Möglichkeit, die Unterseite und die Kanten eines Guts, insbesondere eines Silizium-Wafers, nasschemisch so zu behandeln, dass durch Abätzung ein einseitiger Abtrag von Material ermöglicht wird. Dadurch kann beispielsweise eine Kantenisolation oder auch eine Rückseiten-Politur erzielt werden.
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Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung findet eine Kontaktierung der Gut-Unterseite mit einer Flüssigkeit, insbesondere einem Prozessmedium, durch ein System aus Schwammrolle und Quetschrolle statt. Eine Oberfläche des Mediums, die die Unterseite des Guts kontaktiert, generiert sich aus dem Ausquetschen der Schwammrolle und lässt sich beispielsweise durch den Anpressdruck zwischen den Rollen sowie die Höhe der zweiten Rolle einstellen. Das zu behandelnde Gut kann dabei entweder von der Schwammrolle oder der Quetschrolle transportiert werden. Der Medienspiegel wird dabei so justiert, dass die Unterseite des Guts, beispielsweise des Wafers, gerade kontaktiert wird. Zwischen oberem Ende der zweiten Rolle und Unterseite des Guts befindet sich ein Abstand, durch den Flüssigkeit überströmen kann. Die überströmende Flüssigkeit kann Gasblasen, die beim Prozess entstehen können, mitnehmen.
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Generell ist es möglich, zumindest einen der folgenden Parameter einzustellen, um den Medienspiegel des Flüssigkeitsabstands so einzustellen, dass die Unterseite des Guts von der Flüssigkeit kontaktiert wird, ohne das Gut von den Transportrollen abzuheben: relative Position der Schwammrolle und der Quetschrolle zueinander, die Geschwindigkeit der ersten oder zweiten Rolle, und Abstand des oberen Endes der zweiten Rolle von der Transportebene. Durch ein Einstellen von zumindest einem dieser Parameter kann auch die Menge bzw. der Volumenstrom des Prozessmediums, die bzw. der über das in Transportrichtung vordere Ende der zweiten Rolle in das Flüssigkeitsbecken zurückströmt, eingestellt werden.
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Bei Ausführungsbeispielen wird der Flüssigkeitsüberstand, der bis zu der Transportebene reicht, durch eine Flüssigkeitszuführung in den durch das Rollenpaar definierten Raum erzeugt. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann eine der Rollen des Rollenpaars eine Schwammrolle sein, muss aber nicht. Bei solchen Ausführungsbeispielen können beide Rollen des Rollenpaars aus einem starren Material gebildet sind oder eine oder beide Rollen des Rollenpaars können aus einem leicht nachgebenden Material gebildet sein. Die Rollen des Rollenpaars sind so angeordnet, dass sie sich berühren oder dass ein Abstand zwischen denselben so gering ist, dass durch die Flüssigkeitszuführung der Flüssigkeitsüberstand, der bis zu der Transportebene reicht, erzeugt werden kann.
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Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die erste Rolle die Schwammrolle und die zweite Rolle die Quetschrolle, während bei alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung die erste Rolle die Quetschrolle und die zweite Rolle die Schwammrolle ist. Somit kann entweder die Schwammrolle oder die Quetschrolle die Transportrolle darstellen, durch die das Gut transportiert wird. Um ein Überströmen der zweiten Rolle zu ermöglichen und den Aufbau zu vereinfachen, kann bei Ausführungsbeispielen der Erfindung die zweite Rolle einen kleineren Radius aufweisen als die erste Rolle.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen eine Mehrzahl von entsprechenden Rollenpaaren auf, von denen jedes eine Funktionalität wie das Rollenpaar aus erster und zweiter Rolle aufweist. Somit ist es möglich, die Unterseite des Guts über eine längere Strecke mehrmals mit der Flüssigkeit in Kontakt zu bringen.
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Ausführungsbeispiele, bei denen eine Rolle eine Schwammrolle zum Zuführen von Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbecken ist, werden nachfolgend bezugnehmend auf die 1a bis 5 beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel mit einer separaten Flüssigkeitszuführung wird nachfolgend bezugnehmend auf die 6 bis 9 beschrieben.
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1a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem eine Mehrzahl von entsprechenden Rollenpaaren hintereinander entlang einer Transportrichtung T angeordnet ist und 1b zeigt eine schematische Querschnittansicht desselben. Die in den 1a und 1b gezeigte Vorrichtung ist ausgelegt, um nebeneinander eine Mehrzahl von Wafern 10 (≥ 1) entlang eines Flüssigkeitsbades 12 zu bewegen. Die Vorrichtung übernimmt die Wafer an einem Einlauf von Übergaberollen 14 und übergibt die Wafer an einem Auslauf an einen Spülbereich 15. Eine der ersten Rollen der entsprechenden Rollenpaare ist beispielhaft mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet, und eine der zweiten Rollen ist beispielhaft mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet. Eine in Transportrichtung der zweiten Rolle 18 nachfolgende Rolle (dritte Rolle) ist beispielhaft mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Die dritte Rolle 20 stellt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine der beiden Rollen des Rollenpaars dar, das auf die erste Rolle 16 und die zweite Rolle 18 folgt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung zwanzig entsprechende Rollenpaare auf, wobei die letzte Rolle 22 eine reine Transportrolle darstellt. Für das letzte Rollenpaar stellt somit die Transportrolle 22 die dritte Rolle dar. Es bedarf keiner separaten Erwähnung, dass die Anzahl von 20 Rollenpaaren rein beispielhaft ist und dass eine andere Anzahl von Rollenpaaren vorgesehen sein kann.
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Bei dem in den 1a und 1b gezeigten Beispiel stellen jeweils die ersten und dritten Rollen 16 und 20 Transportrollen dar, die über eine Antriebseinrichtung 24 angetrieben werden. Wie eine entsprechende Antriebseinrichtung aufgebaut sein kann, um eine oder mehrere Rollen anzutreiben, ist Fachleuten geläufig und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
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Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung weisen die Rollen Achsen auf, die sich quer zur Transportrichtung T erstrecken. Die Rollen können sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Flüssigkeitsbades mit gleichem Radius erstrecken. Alternativ können Rollen verwendet werden, die über die Breite des Flüssigkeitsbades unterschiedliche Radien aufweisen. In der Regel wird es jedoch bevorzugt sein, solche Rollen zu verwenden, die zumindest über die Breite eines zu behandelnden Guts einen gleichbleibenden Radius aufweisen.
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2 zeigt eine schematische vergrößerte Querschnittansicht des linken Bereichs der Vorrichtung. Eine erste Rolle, eine zweite Rolle und eine dritte Rolle sind in 2 wiederum beispielhaft mit den Bezugszeichen 16, 18 und 20 bezeichnet. Die erste Rolle 16 stellt eine Schwammrolle dar. Unter einer Schwammrolle wird eine solche Rolle verstanden, die ein saugfähiges Material aufweist, das ausgelegt ist, um eine Flüssigkeit aufzusaugen zu können und bei einem Komprimieren desselben wieder abzugeben. Beispielsweise kann eine Schwammrolle eine schwammartige Schicht 30 aufweisen, die über einer Rolle 32 aus einem starren Material gebildet ist. Die schwammartige Schicht kann aus einem offenzelligen schwammartigen Material aus Kunststoff oder einem natürlichen Material bestehen. Die schwammartige Schicht 30 ist ausgelegt, um eine Flüssigkeit aufzusaugen und bei einem Komprimieren derselben abzugeben. Die erste Rolle 16 und die zweite Rolle 20 stellen Transportrollen dar, deren obere Enden eine Transportebene für ein zu behandelndes Gut, beispielsweise einen Halbleiterwafer 10 definieren. Zu diesem Zweck können alle als Transportrollen wirkende Rollen, beispielsweise die Rollen 16, 20 und 22, gleiche Radien aufweisen und Achsen aufweisen, die horizontal in einer Ebene angeordnet sind. Die Transportebene ist durch die Unterseite des auf der ersten und der dritten Rolle aufliegenden Wafers gegeben.
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Wie in 2 gezeigt, ist die zweite Rolle 18 derart bezüglich der ersten Rolle 16 angeordnet, dass sie die erste Rolle 16 abschnittsweise komprimiert. Zur Verdeutlichung ist in den Figuren der vorliegenden Anmeldung die erste Rolle 16 jeweils in einem nicht komprimierten Zustand gezeigt. Um den Bereich, um den die zweite Rolle 18 den Umfang der ersten Rolle überlappt, wird die erste Rolle 16 komprimiert, An dieser Stelle sei angemerkt, dass lediglich der schraffierte Teil die zweite Rolle darstellt, während die zwei konzentrischen Ringe um diesen schraffierten Abschnitt die Aufhängung bzw. Lagerung der zweiten Rolle darstellen. Wie ferner in 2 gezeigt wird, ist eine Flüssigkeit, beispielsweise ein Prozessmedium, bis zu einem Medienspiegel 34 in das Flüssigkeitsbecken 12 gefüllt. Wie ferner in 2 zu erkennen ist, sind die einander gegenüberliegenden Enden der zweiten Rolle 18 und der dritten Rolle 20 voneinander um einen Abstand A beabstandet. Dadurch ist es, wie nachfolgend Bezug nehmend auf 3 näher erläutert wird, möglich, dass Flüssigkeit über das in Transportrichtung vordere Ende der zweiten Rolle 18 in das Flüssigkeitsbecken 12 zurückströmen kann.
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In 2 sind drei der zwanzig Rollenpaare aus jeweiligen Schwammrollen und Quetschrollen, die die in den 1a und 1b gezeigte Vorrichtung aufweist, zu erkennen. Durch diese in Transportrichtung T hintereinander angeordneten Rollenpaare ist es möglich, den Wafer 10 über die durch die oberen Kanten der Transportrollen definierte Transportebene zu befördern. Durch das Antreiben des Wafers, um denselben in Transportrichtung T zu bewegen, wird gleichzeitig bewirkt, dass Flüssigkeit mit der Unterseite des Wafers 10 in Kontakt gebracht wird, wie nachfolgend, Bezug nehmend auf 3, erläutert wird.
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Wie in 3 durch den dunklen Bereich 40 der Schwammrolle 16 angedeutet ist, saugt die Schwammrolle Flüssigkeit, die sich bis zu dem Medienspiegel 34 in dem Flüssigkeitsbecken 12 befindet, auf. Die Schwammrolle wird durch die Antriebseinrichtung im Uhrzeigersinn gedreht, um den Wafer 10 in Transportrichtung T zu bewegen. Grundlegendes mechanisches Prinzip ist hier ein Reibschluss als Übertragung der Antriebskraft von der rotatorischen Bewegung der Transportrollen zur linearen Bewegung des Wafers 10. Bei dieser Drehung im Uhrzeigersinn befördert die Schwammrolle die aufgesaugte Flüssigkeit über den Medienspiegel 34 hinweg in Richtung zu der Transportebene. Die aufgesaugte Flüssigkeit dreht sich mit der Schwammrolle 16 weiter, bis sie die Quetschrolle 18 erreicht. Die Quetschrolle 18 komprimiert die Schwammrolle 16, wodurch die Flüssigkeit aus der Schwammrolle gepresst wird und in einen Raum 42 zwischen der Schwammrolle 16, der Quetschrolle 18 und der Transportebene, die durch die Unterseite des Wafers 10 definiert ist, gequetscht wird. Dadurch füllt sich dieser Raum 42 mit der Flüssigkeit, wie in 3 gezeigt ist. Durch die Bewegung der Schwammrolle im Uhrzeigersinn dreht sich die Quetschrolle 18 gegen den Uhrzeigersinn. Die Flüssigkeit, die aus der Schwammrolle gequetscht wird, strömt über das vordere Ende der Quetschrolle 18 zurück in das Flüssigkeitsbecken 12, wie durch eine Strömung 44 in 3 gezeigt ist. Somit wird in einem Bereich zwischen der Schwammrolle 16 und der Quetschrolle 18 ein Flüssigkeitsüberstand erzeugt, dessen Medienspiegel bis zu der Transportebene reicht. Somit kontaktiert in diesem Bereich die Flüssigkeit die Unterseite des Wafers 10, um die Unterseite des Wafers mit der Flüssigkeit zu behandeln. In einem Bereich zwischen der Quetschrolle 18 und der dritten Rolle 20 reicht jedoch der Medienspiegel aufgrund des Zurückströmens um das vordere Ende der Quetschrolle 18 nicht bis zur Transportebene, d.h. zur Unterseite des Wafers 10. Somit kann das überströmende Medium Gasblasen, die beim Prozessieren der Unterseite des Wafers 10 entstehen können, mitreißen und somit von der Unterseite des Wafers entfernen.
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Nach dem Passieren der Quetschrolle 18 weitet sich der Schwamm 30 der Schwammrolle 16 wieder aus und nimmt wieder Prozessmedium auf. Auf der Oberseite quetscht die Quetschrolle 18 die Schwammrolle 16 dann wieder aus, so dass sich, wie beschrieben, in Raum 42 der bis zur Unterseite des Wafers 10 reichende Medienspiegel ausbildet.
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Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgelegt bzw. ist die Vorrichtung derart mit einer Flüssigkeit gefüllt, dass der Komprimiervorgang (und somit das Ausquetschen) oberhalb des Medienspiegels 34 beginnt, während der Bereich, wo das Komprimieren endet und das Ausdehnen stattfindet, d.h. der Bereich, wo der Schwamm die Quetschrolle verlässt, unterhalb des Medienspiegels 34 liegt. Somit kann ein ordnungsgemäßes Vollsaugen der Schwammrolle sichergestellt werden.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass in 3 lediglich hinsichtlich der ersten beiden Rollen die Flüssigkeit, die durch die Drehung der Rollen zu der Transportebene bewegt wird und wieder von dieser zurückströmt, gezeigt ist, nicht jedoch für die danebenliegenden Rollen, für die ein gleicher Effekt stattfindet.
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Um ein Komprimieren der Schwammrolle zu bewirken, sind die Achsen der Quetschrolle und der Schwammrolle derart zueinander angeordnet, dass der Abstand zwischen den Achsen geringer ist als die Summe der Radien der beiden Rollen im nicht komprimierten Zustand. Der Betrag, um den die Schwammwolle komprimiert wird, kann eingestellt werden, indem dieser Abstand zwischen den Achsen eingestellt wird. Um ein solches Einstellen zu ermöglichen, kann die Position der Achse von einer der beiden Rollen oder von beiden Rollen einstellbar sein, wie durch Pfeile 50 und 52 in 4a gezeigt ist. Beispielsweise kann die Position der Quetschrolle 18 einstellbar sein, um den Abstand des oberen Endes derselben von der Transportebene, d. h. von der Unterseite des Wafers 10 einzustellen. Durch eine Veränderung der vertikalen Position der Quetschrolle 18 ändert sich der Betrag, um den die Schwammrolle komprimiert wird. Gleichzeitig ändert sich der Abstand zwischen der Quetschrolle 18 und der Transportebene. Beispielsweise zeigt 4b einen Fall, wo dieser Abstand gegenüber dem in 4a gezeigten Fall deutlich verringert ist. Durch den verringerten Komprimierungsbetrag und den verringerten Abstand, wie er in 4b gezeigt ist, ist die Menge und der Volumenstrom des zurückströmenden Prozessmediums geringer als bei der in 4a gezeigten Einstellung.
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Allgemein kann durch die Relativpositionierung (Zustellung) von Quetschrolle zu Schwammrolle die Menge an Medienaustausch und die Füllhöhe eingestellt werden. Eine Einstellung der Drehgeschwindigkeit hat ebenfalls einen Einfluss auf die Bewegung der Flüssigkeit in dem Raum 42, so dass auch dadurch Menge und Volumenstrom des Prozessmediums einstellbar sind.
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Durch ein Wegstellen/Zustellen der Quetschrolle zur Schwammrolle (d.h. ein Einstellen der Relativpositionen derselben zueinander), wobei alle Rollen einer Art gleichzeitig weg- oder zugestellt werden können, wird die Möglichkeit zur Automatisierung des Maschine gewährleistet und der Verschleiß an saugfähigem Material so gering wie möglich gehalten.
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5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die erste Rolle 16 eine Quetschrolle ist und die zweite Rolle 18 eine Schwammrolle. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Wafer 10 durch die Quetschrolle 16 sowie die dritte Rolle 20, bei der es sich ebenfalls um eine Quetschrolle handeln kann, transportiert. Die Schwammrolle, die die zweite Rolle 18 bildet, weist einen geringeren Radius auf als die Quetschrolle 16. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die beiden konzentrischen Ringe, die die Schwammrolle umgeben, eine Aufhängung bzw. Lagerung der Schwammrolle darstellen.
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Das Funktionsprinzip des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels entspricht dem oben beschriebenen Funktionsprinzip. Durch eine Drehung der Quetschrolle 16 im Uhrzeigersinn dreht sich die Schwammrolle 18 gegen den Uhrzeigersinn. Durch die Drehung der Schwammrolle gegen den Uhrzeigersinn wird die von der Schwammrolle aufgesaugte Flüssigkeit zu dem Bereich transportiert, in dem die Schwammrolle durch die Quetschrolle komprimiert wird, wodurch Flüssigkeit in den zwischen der Quetschrolle, der Schwammrolle und der Transportebene gebildeten Raum gequetscht wird. Diese Flüssigkeit kann über das in Transportrichtung vordere Ende der Schwammrolle wieder in die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbecken 12, die unterhalb des Medienspiegels 34 angeordnet ist, zurückströmen. Wiederum kann, um die Relativpositionierung der ersten Rolle 16 und der zweiten Rolle 18 zueinander einzustellen, die Achsenposition der beiden Rollen einstellbar sein, wie durch entsprechende Pfeile in 5 angedeutet ist.
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Die 6 bis 9 zeigen schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Behandlungsvorrichtung mit separater Flüssigkeitszuführung. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht, 7 eine perspektivische Schnittansicht, 8 eine Schnittansicht längs zur Transportrichtung T und 9 eine Schnittansicht quer zur Transportrichtung.
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Die Vorrichtung weist, wie am besten in den 7 und 8 zu sehen ist, jeweilige Rollenpaare aus erster Rolle 16 und zweiter Rolle 18 auf. In den Darstellungen sind die erste und die zweite Rolle im Querschnitt überlappend dargestellt, wobei die Rollen tatsächlich derart angeordnet sind, dass sich Walzenspalt bildet, an dem sich die Rollen vorzugsweise berühren. Beide Rollen 16 und 18 können aus einem starren Material oder aus einem nachgiebigen Material gebildet sein. Eine der Rollen kann als Schwammrolle ausgebildet sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel stellt die erste Rolle 16 eine Quetschrolle bzw. Quetschwalze dar und die zweite Rolle 18 stellt eine Schwammrolle bzw. Schwammwalze dar. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die erste und die dritte Rolle, die die Transportebene für das zu behandelnde Gut 10 definieren, geringere Radien auf als die zweite Rolle. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die zweite Rolle einen größeren Radius aufweisen als die erste und die dritte Rolle oder die Rollen können gleiche Radien aufweisen.
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Wie am besten in 6 und 9 zu sehen ist, ist eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung 90 vorgesehen, die ausgelegt ist, um Flüssigkeit 92 zuzuführen, um einen Flüssigkeitsüberstand in dem durch die Rollen 16 und 18 (und die Transportebene) definierten Raum 42 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Flüssigkeitszuführungseinrichtung 90 durch eine Röhre gebildet sein, die längs zur Transportrichtung angeordnet ist und für jedes Rollenpaar eine Öffnung 94 aufweist, um Flüssigkeit 96 aus der Röhre in den oberhalb des Walzenspalt des jeweiligen Rollenpaars gebildeten Raum zuzuführen. Es bedarf keiner separaten Erwähnung, dass selbstverständlich andere Mittel zum Zuführen der Flüssigkeit vorgesehen sein könnten. Die Flüssigkeit wird jeweils an einer Position zugeführt, an der kein Gut transportiert wird, beispielsweise seitlich von dem zu transportierenden Gut, wie in 9 zu sehen ist. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann auf beiden Seiten des zu transportierenden Guts eine entsprechende Zuführungseinrichtung vorgesehen sein. Die Flüssigkeit wird derart zugeführt, dass der Raum 42 bis zur Transportebene mit der Flüssigkeit gefüllt ist und dass das zu behandelnde Gut noch auf der ersten und der dritten Rolle aufliegt, also nicht aufschwimmt und von den Transportrollen nicht abgehoben wird. Die Zuführungseinrichtung ist ausgebildet, um während des Betriebs die Flüssigkeit durchgehend zuzuführen.
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Somit wird bei dem in den 6 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiel der Flüssigkeitsüberstand nicht durch einen Flüssigkeitstransport aus einem Flüssigkeitsbad in den Raum 42 eingebracht, sondern durch die Zuführeinrichtung 90. Die von der Zuführeinrichtung zugeführte Flüssigkeit wird dann durch die erste und die zweite Rolle in den Raum unter das zu behandelnde Gut und somit an das zu behandelnde Gut (den Wafer) transportiert. Im übrigen gelten die obigen Ausführungen bezüglich der 1 bis 5 in analoger Weise auch für das in den 6 bis 9 gezeigte Ausführungsbeispiel, so dass eine nochmalige Beschreibung der Einzelheiten entfallen kann. Insbesondere fließt Flüssigkeit 44 wieder durch den Zwischenraum zwischen zweiter Rolle 18 und dritter Rolle 20 ab. Ein Auffangbecken kann vorgesehen sein. Die abströmende Flüssigkeit kann beispielsweise in dem Auffangbecken aufgefangen werden und dann nach einer möglichen Aufbereitung wieder der Zuführeinrichtung 90 zugeführt werden. Alternativ kann die Flüssigkeit 44 nach dem Abströmen derselben entsorgt werden.
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Bei dem in den 6 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiel muss keine Rolle in ein Flüssigkeitsbecken eingetaucht sein. Oberhalb der Walzenspalte der Rollenpaare reicht der Flüssigkeitsspiegel bis zu der Transportebene, so dass die Unterseite und die Kanten der Wafer 10 behandelt werden können.
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Alternative Ausführungsbeispiele können auch ein Kombination der beschriebenen Techniken verwenden, wobei Flüssigkeit unter Verwendung sowohl einer Schwammrolle und einer Quetschrolle als auch einer zusätzlichen Zuführeinrichtung in den Raum 42 eingebracht wird.
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Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung werden die Transportrollen, d. h. beispielsweise die erste Rolle 16, durch die Antriebseinrichtung angetrieben. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die zweite Rolle durch die Antriebseinrichtung angetrieben werden und durch einen Reibschluss entsprechend die erste Rolle gegenläufig antreiben. Bei wiederum alternativen Ausführungsbeispielen können beide Rollen angetrieben sein, um entsprechende gegenläufige Drehungen zu erreichen.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen somit Vorrichtungen und Verfahren zur einseitigen, insbesondere nasschemischen, Behandlung von dünnen Substraten. Die Erfindung stellt dabei darauf ab, eine homogene Benetzung einer Seite des Substrats mit einer Flüssigkeit, beispielsweise reaktiven Substanzen, zu gewährleisten. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Prozessmedium von einer Schwammrolle mittels einer Quetschrolle abgegeben, so dass zwischen Schwamm- und Quetschrolle ein Medienstand erreicht wird, der die Unterseite und Kanten des zu behandelnden Substrats gezielt benetzt. Menge und Volumenstrom des Prozessmediums können dabei mittels variabler Relativpositionierung von Quetschrolle und Schwammrolle reguliert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind dabei unabhängig davon implementierbar, ob die Quetschrolle oder die Schwammrolle angetrieben wird, und unabhängig davon, von welcher der Rollen das Substrat transportiert wird. Ferner sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unabhängig von der Transportrichtung des Substrats implementierbar. Bei Ausführungsbeispielen kann die Relativpositionierung zwischen den beiden Rollenarten auf unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise können beide der Rollen justierbar sein, oder nur jeweils eine der beiden ist justierbar, während die andere starr montiert ist.
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Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine Führungseinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Führungsleisten, Bordscheiben oder in Form eines geeigneten Luftstroms, um eine Bewegung des Guts in Transportrichtung zu unterstützen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen somit eine einfache Prozessführung bei einer einseitigen Behandlung eines Prozessguts, beispielsweise von dünnen Substraten. Dabei kann der Medienstand, der mit der Unterseite des Prozessguts in Kontakt ist, einfach kontrolliert werden, wobei Umwälzkreisläufe stark vereinfacht werden können. Der Kontakt mit dem Medium findet automatisch an der Transportrolle bzw. Transportwelle statt. Gasblasen, die sich aufgrund der Behandlung des Wafers bilden können, werden abgestreift bzw. werden durch die zurückströmende Flüssigkeit wegtransportiert. Die vorliegenden Erfindung ermöglicht eine einseitige Behandlung der Unterseite und der Kanten eines Prozessguts, wobei der Prozess unabhängig von einem wie auch immer ausgebildeten Meniskus ist. Ferner ermöglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung einen einfachen Aufbau, der eine einfache mechanische Justierung der Anlage bzw. Vorrichtung von außerhalb (oder von außen) zulässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1073095 A2 [0004]
- WO 2005/093788 A1 [0004]
- US 3826228 [0005]
