DE10215044A1

DE10215044A1 - Verfahren zum Ätzen und Trocknen von Substraten

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Publication number: DE10215044A1
Application number: DE2002115044
Authority: DE
Original assignee: Astec Halbleitertechnologie GmbH
Current assignee: Astec Halbleitertechnologie GmbH
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2022-04-06
Also published as: DE10215044B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen und Trocknen von Substraten mit folgenden Schritten: DOLLAR A a) Inkontaktbringen der Substrate mit einer wässrigen Ätzlösung mit einer HF-Konzentration von 0,5 bis 50,0 Gew.-%, wobei die Ätzlösung auf eine Temperatur von 20 bis 70 DEG C erwärmt ist, DOLLAR A b) Erzeugen einer Relativbewegung zwischen den Substraten und einer Oberfläche der Ätzlösung, so dass die Substrate teilweise aus der Ätzlösung herausgehoben werden, wobei die Geschwindigkeit der Relativbewegung höchstens so groß ist, dass die Ätzlösung infolge ihrer Oberflächenspannung vollständig vom herausgehobenen Teil der Substrate abgezogen wird, und DOLLAR A c) Erzeugen einer weiteren Relativbewegung zwischen den Substraten und der Oberfläche der Ätzlösung mittels einer ersten Hubeinrichtung mit einer Geschwindigkeit, die höchstens so groß ist, dass die Ätzlösung infolge ihrer Oberflächenspannung vollständig von den Substraten abgezogen wird und die Substrate damit unmittelbar nach dem Ätzen vollständig trocken sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen und Trocknen von Substraten.

Das naßchemische saure Ätzen von Substraten bzw. das Phosphorglasätzen ist beispielsweise im Abschlußbericht SOLPRO II, Fraunhofer IPT, Fraunhofer ISE beschrieben. Unter "saurem Ätzen" versteht man einen Ätzvorgang, bei dem das Ätzmittel eine Säure ist. Bei den angesprochenen Substraten kann es sich um Wafer zur Herstellung von Chips oder um Siliziumsubstrate für photovoltaische Elemente handeln. Bei den bekannten Ätzverfahren wird in jedem Fall das Substrat nach dem Herausheben aus dem Ätzbad nacheinander in eine Mehrzahl von Spülbädern getaucht und schließlich durch langsames Herausheben aus einem Trocknungsbad getrocknet. - Ein solches Trocknungsbad enthält üblicherweise deionisiertes Wasser. Dem deionisierten Wasser kann Flußsäure zugesetzt sein. Das dient der Erzeugung einer hydrophoben Substratoberfläche. Ferner kann das deionisierte Wasser mit Ozon gesättigt sein. Ein entsprechendes Trocknungsverfahren ist z. B. in der DE 195 31 031 C2 beschrieben.

Das bekannte saure Ätzverfahren ist wegen des Erfordernisses nachgeschalteter Spül- und Trocknungsschritte Zeit- und damit kostenaufwendig. Die dem Ätzschritt nachgeschalteten Spülschritte werden nach dem Stand der Technik als unabdingbare Voraussetzungen für eine ausreichende Reinigung und ein vollständiges Trocknen der Substrate angesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein effizientes Verfahren zum sauren Ätzen und Trocknen von Substraten angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 24.

Nach dem Gegenstand der Erfindung ist es überraschenderweise möglich, Substrate unter Weglassung nachgeschalteter Spül- und Trockenschritte in einem einzigen Schritt sauer zu ätzen und zu trocknen. Durch die Erzeugung kontrollierter Relativbewegungen zwischen den Substraten und der Oberfläche der Ätzlösung ist es möglich, diese kontaminationsfreie und trocken von der Äztlösung zu trennen. Die Substrate liegen dann überraschenderweise in einer hervorragenden Qualität vor. Der Schritt lit. c ermöglicht dabei die Übernahme der trockenen Substrate in einen Träger oder mit einer Greifvorrichtung.

Es hat sich als ausreichend erwiesen, daß die Substrate vollständig untergetaucht für eine Zeit von 1 bis 10 Minuten in der Ätzlösung gehalten werden. Mit den vorgeschlagenen Parametern kann ein relativ schneller Ätzvorgang erreicht werden. Zweckmäßigerweise werden beim Schritt lit, a 10 nm bis 100 nm von der Oberfläche der Substrate abgetragen. Der angesprochene Ätzabtrag beim Schritt lit. a dient zweckmäßigerweise der Entfernung einer auf der Oberfläche der Substrate befindlichen Phosphorglasschicht. Ein dem Schritt lit. c nachgeschaltetes Spülen und ein dem Spülen nachgeschaltetes Trocknen der Substrate kann vorteilhafterweise weggelassen werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß die Substrate beim Inkontaktbringen mit der Ätzlösung in einem Träger aufgenommen sind. Auf diese Weise können gleichzeitig eine Vielzahl von Substraten geätzt und unmittelbar nach dem Ätzen getrocknet werden.

Zur Erzeugung der Relativbewegung beim Schritt lit. b ist zweckmäßigerweise eine den Träger tragende zweite Hubeinrichtung vorgesehen und mittels der zweiten Hubeinrichtung wird der Träger mit dem darin auf dem Trägerelement abgestützten Substraten angehoben, bis ein Trägergegenelement sich vollständig oberhalb einer Oberfläche der Ätzlösung befindet und das Trägerelement noch vollständig in die Ätzlösung eingetaucht ist. Anschließend können die Substrate vom eingetauchten Trägerelement mittels der relativ zum Träger bewegbaren ersten Hubeinrichtung abgehoben werden, so daß die Substrate im Träger in einer am Trägerelement vorgesehenen Haltevorrichtung von einer ersten Position in eine zweite Position verschoben werden. Diese Maßnahme stellt sicher, daß die Substrate beim Herausheben aus der Ätzlösung jederzeit voneinander beabstandet gehalten werden. Es kann nicht zu einem unerwünschten Aneinanderliegen der Substrate kommen. Ein solches Aneinanderliegen der Substrate kann zum Herausschleppen von Ätzlösung aus dem Behandlungsbad und damit zu einem unvollständigen Trocknen der Substrate führen.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, daß der Träger mittels der zweiten Hubeinrichtung weiter gehoben wird, bis das Trägerelement sich vollständig oberhalb der Oberfläche der Ätzlösung befindet. Diese Maßnahme stellt sicher, daß das Trägerelement beim erneuten Abstützen der Substrate darauf vollständig getrocknet ist.

Die Substrate werden zweckmäßigerweise beim Abstützen auf das oberhalb der Oberfläche der Ätzlösung befindliche Trägerelement in der am Trägerelement vorgesehenen Haltevorrichtung von der zweiten Position wieder in die erste Position verschoben werden. Zweckmäßigerweise sind das Trägerelement und die Haltevorrichtung beim Verschieben der Substrate in die zweite Position trocken.

Nach einer Ausgestaltung wird die Bewegung der zweiten Hubeinrichtung relativ zur ersten Hubeinrichtung mittels einer Steuereinrichtung gesteuert, die eine fest am Behandlungsbecken angebrachte Kulissenführung aufweist. Die erste Hubeinrichtung weist zweckmäßigerweise zwei parallel zu einem an der zweiten Hubeinrichtung vorgesehenen Hubarm verlaufende Wellen auf, an denen endständig jeweils ein Hebel vorgesehen ist, der zum Drehen der Wellen um einen vorgegebenen Winkel mit daran vorgesehenen Zapfen in die Kulissenführung eingreift. Eine solche mechanische Steuerung der ersten Hubeinrichtung ist besonders einfach realisierbar. Sie ist reparaturunanfällig.

Die erste Hubeinrichtung kann eine Aufnahme für den Träger aufweisen, wobei die Aufnahme an den Wellen befestigte Aufnahmehebel zum Heben und Senken des darauf aufgenommenen Trägers aufweisen kann. Die erste Hubeinrichtung kann ferner eine fest am Hubarm angebrachte Substratstützleiste aufweisen, auf der die Substrate bei relativ zum Hubarm abgesenktem Träger abgestützt werden. Zweckmäßigerweise können die Substrate mittels der ersten Hubeinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position um höchstens 10 mm, vorzugsweise 3-5 mm, verschoben werden. Die Substrate werden vorteilhafterweise kontinuierlich angehoben. Mit den vorerwähnten Merkmalen kann das Verfahren besonders störungsfrei und effizient geführt werden.

Die Geschwindigkeit beim Herausheben der Substrate beträgt zweckmäßigerweise zwischen 0,1 mm/sec und 20 mm/sec, vorzugsweise zwischen 0,5 mm/sec und 3,0 mm/sec. In dem angegebenen Geschwindigkeitsbereich kann eine vollständige Trocknung der Substrate erreicht werden.

Die Substrate werden zweckmäßigerweise mittels der ersten Hubeinrichtung vollständig aus der Ätzlösung herausgehoben. Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, daß das Trägergegenelement eine weitere Haltevorrichtung aufweist. Die Substrate können beim Abheben vom Trägerelement in der weiteren Haltevorrichtung von einer ersten in eine zweite Position und beim Abstützen der Substrate auf dem Trägergegenelement von der zweiten in die erste Position verschoben werden. Durch das Vorsehen einer weiteren Haltevorrichtung am Trägergegenelement wird gewährleistet, daß die Substrate jederzeit vertikal parallel und voneinander beabstandet gehalten werden. Die Haltevorrichtung und/oder die weitere Haltevorrichtung können aus nebeneinander liegenden Zähnen oder schlitzartigen Ausnehmungen gebildet sein.

Zur Sicherstellung einer vollständigen Trocknung ist es zweckmäßig, daß das Trägergegenelement und ggf. die daran vorgesehene weitere Haltevorrichtung beim Abheben der Substrate vom Trägerelement trocken ist/sind. Zur Unterstützung der Trocknung können nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal an einer Unterkante der Substrate eventuell hängende Tropfen mittels eines von einer an der zweiten Hubeinrichtung vorgesehenen Substratstützleiste erstreckenden Tropfenableitelements abgeleitet werden. Bei dem Tropfenableitelement kann es sich um einen Steg oder eine Klinge handeln, welche an den tiefsten Punkt der Unterkante der Substrate beim Herausheben anliegt.

Die Relativbewegung beim Schritt lit. b kann auch durch Absenken der Oberfläche der Ätzlösung erfolgen. In diesem Fall sind die Substrate zweckmäßigerweise in einem auf dem Boden des Behandlungsbeckens abgestützten Träger aufgenommen. Im Bereich des Bodens ist in diesem Fall die erste Hubeinrichtung vorgesehen. Mittels der ersten Hubeinrichtung können die Substrate bei einem vorgegebenen Pegel der Ätzlösung relativ zu deren Oberfläche angehoben werden. Danach wird die Oberfläche der Ätzlösung weiter abgesenkt, bis der Träger vollständig trocken ist. Anschließend werden die trockenen Substrate wieder im vollständig trockenen Träger abgestützt.

Nachfolgend werden anhand von Ausführungsbeispielen das erfindungsgemäße Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht auf die Längsseite einer Vorrichtung,
Fig. 2 die Ansicht A gemäß Fig. 1,
Fig. 3 die Ansicht B gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Trägerelements bzw. eines Trägergegenelements,
Fig. 5 eine Seitenansicht auf die Längsseite einer Vorrichtung mit darauf aufgenommenem Träger,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 5 ohne Träger,
Fig. 7 eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie A-A' in Fig. 5 und
Fig. 8a-d den Verfahrensablauf beim Herausheben der Substrate.
In den Fig. 1-4 ist ein Träger zur Aufnahme von Substraten und dgl. in verschiedenen Ansichten gezeigt. Mit dem Träger können gleichzeitig eine Vielzahl von Substraten geätzt und durch Herausheben aus dem Ätzbad getrocknet werden. Zwei Wände 1 sind unlösbar verbunden mit zwei unteren Trägerelementen 2, zwei oberen Trägerelementen 3 sowie einem Trägergegenelement 4. Die unteren 2 und oberen Trägerelemente 3 sind bezüglich einer Symmetrieebene E symmetrisch angeordnet. Das Trägergegenelement 4 ist bezüglich der Symmetrieebene E versetzt angeordnet. Es ist ebenfalls unlösbar mit den Wänden 1 verbunden. Es kann aber auch sein, dass das Trägergegenelement 4 lösbar mit den Wänden z. B. mittels einer Schraub-, Klemm- oder Rastverbindung verbunden ist.
Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sind die Wände 1 spiegelbildlich ausgebildet. Ein in der Vorrichtung aufgenommenes Substrat ist mit S bezeichnet. Das Substrat S ist abgestützt auf den unteren 2 und den oberen Trägerelementen 3. Eine Bewegung des Substrats S in eine mit V bezeichnete Vertikalrichtung wird durch das Trägergegenelement 4 begrenzt. Dagegen ist ein Be- bzw. Entladen der Vorrichtung in einer mit SR bezeichneten Schrägrichtung möglich.
Auf den Trägerelementen 2, 3 sind als Haltemittel Zähne 5 vorgesehen. Die Zähne 5 sind hier vertikal nach oben angeordnet. Es ist aber auch möglich, daß die Zähne 5 in Richtung in einer mit ZA bezeichneten Zentralachse weisen. Die an den Trägergegenelementen 4 vorgesehenen Zähne 5 weisen vertikal nach unten. Auch hier ist es möglich, daß die Zähne 5 in Richtung der Zentralachse ZA weisen. Ein durch zwei nebeneinanderliegende Zähne 5 gebildeter Schlitz verjüngt sich in Richtung des Trägerelements 2, 3 bzw. des Trägerelements 4.
Die an den Wänden 1 befindlichen umlaufenden Kanten sind mit Abschrägungen 6 versehen.
Die Trägerelemente 2, 3 weisen jeweils vertikal nach unten sich erstreckende Ablaufstege 7a, das Trägergegenelement 4 einen sich vertikal nach oben erstreckenden weiteren Ablaufsteg 7b auf. Eine Breite bzw. Höhe der Ablaufstege 7a, 7b nimmt zur Mitte der Trägerelemente 2, 3 bzw. des Trägergegenelements 4 zu.
Unterkanten 8 der Wände 1 weisen mittig eine U-förmige erste Ausnehmung 9 auf. Die Unterkanten 8 fallen beidseits der U- förmigen ersten Ausnehmung 9 nach außen hin ab.
Seitenkanten 10 verlaufen im wesentlichen vertikal, d. h. parallel zur Vertikalrichtung V. Sie weisen in einem oberen Abschnitt zweite Ausnehmungen 11 zum Eingriff einer (hier nicht gezeigten) Greifeinrichtung zum Greifen der Vorrichtung auf.
An einer Oberkante 12 der Wände 1 ist außerdem eine dritte Ausnehmung 13. Die dritte Ausnehmung 13 ermöglicht das Eingreifen eines Greifarms zum Be- und Entladen der Vorrichtung mit Substraten S. Mindestens zwei der die dritte Ausnehmung begrenzenden Ausnehmungskanten 14a, 14b verlaufen schräg zu den Seitenkanten 10. Die so gebildete schräge dritte Ausnehmung 13 ermöglicht ein Be- und Entladen der Vorrichtung mit Substraten S in der Schrägrichtung SR.
In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein unteres Trägerelement 2 gezeigt. Das untere Trägerelement 2 ist gebildet aus einer zentralen Versteifungsstruktur 15, die zweckmäßigerweise aus einem mit Kohlefaser verstärkten zweiten Kunststoff hergestellt ist. Selbstverständlich kann die Versteifungsstruktur auch aus anderen Materialien hergestellt sein, wobei nichtmetallische Materialien bevorzugt sind. Die Versteifungsstruktur 15 weist eine aus einem ersten Kunststoff hergestellte Ummantelung 16 auf. Der erste Kunststoff ist zweckmäßigerweise resistent gegen Säuren und Basen. Es kann sich dabei beispielsweise handeln um PFA, PTFE, PVDF, PEEK oder dgl.
Die Zähne 5 und die Ablaufstege 7a, 7b sind zweckmäßigerweise in einstückiger Ausbildung mit der Ummantelung 16 hergestellt. Mit 17 ist ein oberer Scheitelpunkt des hier zylindrisch ausgebildeten unteren Trägerelements 2 bezeichnet. Ein Zahngrund 18 ist im Querschnitt die hier kreissegmentförmige ausgebildete Kontaktlinie zwischen dem Zahn 5 und dem unteren Trägerelement 2. Damit stets ein vollständiger Ablauf von Reinigungsflüssigkeit gewährleistet ist, sind die Zähne 5 so anzuordnen, daß der obere Scheitelpunkt 17 Bestandteil des Zahngrunds 18 ist.
Die gezeigte Anordnungen der Zähne 5 gilt in gleicher Weise für die oberen Trägerelemente 3. Sie gilt in analoger Weise für das Trägergegenelement 4, wobei hier bezüglich der Anordnung der Zähne 5 auf einem unteren Scheitelpunkt abzustellen ist, der in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 19 angedeutet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es selbstverständlich möglich, die Anzahl und Ausbildung der Trägerelemente 2, 3 sowie des Trägergegenelements 4 zu ändern, insbesondere an die Geometrie des jeweils zu transportierenden Substrats S anzupassen. So ist es beispielsweise auch möglich, statt der im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen vier Trägerelemente nur zwei oder ein Trägerelemente zu verwenden.
Mit dem im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Träger wird auf einfache Weise eine unerwünschte Vertikalbewegung von Substraten S in einem Behandlungsbad unterbunden. Gleichzeitig ist ein einfaches Be- und Entladen der Vorrichtung möglich, ohne daß dazu ein Niederhalteelement, wie das Trägergegenelement 4, von der Vorrichtung entfernt werden muß.
Fig. 5 bis 7 zeigen eine Vorrichtung zum Ätzen und Trocknen von Substraten S. Eine zweite Hubeinrichtung weist einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Hubarm 20, der mittels einer vertikalen Hubstange 21 mit einem (hier nicht gezeigten) Hubantrieb verbunden ist. Bei dem Hubantrieb kann es sich um einen herkömmlichen elektrisch, hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch betreibbaren Hubantrieb handeln. Auf dem Hubarm 20 ist eine erste Hubeinrichtung aufgenommen. Dazu sind Lagerhalter 22 vorgesehen, welche fest mit dem Hubarm verbunden sind. In den Lagerhaltern 22 sind beidseits des Hubarms 20 drehbar Wellen 23 gehalten. Wie insbesondere aus Fig. 6 gut ersichtlich ist, erstrecken sich von den Lagerhaltern 22 vertikal nach oben Führungsnasen 24, in denen die Träger T mit ihrer ersten U-förmigen Ausnehmung 9 gleitend geführt sind.
An den einen Enden sind die Wellen 20 fest mit Hebeln 25 verbunden, die mit daran vorgesehenen Zapfen 26 in eine Kulissenführung 27 eingreifen. Die Kulissenführung 27 ist hier als Schlitz in einer Kulissenführungsplatte 28 ausgebildet. Die Kulissenführungsplatte 28 ist fest an einer Wand eines Behandlungsbeckens angebracht (hier nicht gezeigt). Fest mit den Wellen 23 verbunden sind Aufnahmehebel 29, die zur Aufnahme des Trägers T dienen. Die Aufnahmehebel 29 können mit Führungsrollen 30 versehen sein.
Auf den Lagerhaltern 22 sind ferner Substratstützleisten 31 montiert, die im Querschnitt U-förmig ausgebildet sind. Von einem Boden 31a erstrecken sich zwei parallel zueinander angeordnete Stützschenkel 31b. Der Boden 31a weist eine Vielzahl von Durchbrüchen auf.
Ein Behandlungsbecken ist in Fig. 7 mit B angedeutet. Es ist erkennbar, daß der Träger T so nahe an den Wänden des Behandlungsbeckens B vorbeigeführt wird, daß bei einer schräg aufwärts gerichteten Bewegung der Substrate 5 diese an der Wand des Behandlungsbeckens B anstoßen. Sie können während des Heraushebens aus dem Behandlungsbad nicht aus dem Träger T entweichen.
Die Funktion der Vorrichtung wird nun in Zusammensicht mit den Fig. 8a-d näher erläutert. In Fig. 8a-d sind der Übersichtlichkeit halber lediglich die unteren Trägerelemente 2 und das Trägergegenelement 4 des Trägers T dargestellt. Ebenfalls der Übersichtlichkeit halber sind in Fig. 8b-c die Wand 1 des Trägers weggelassen worden.
Zum Ätzen der Substrate werden diese zweckmäßigerweise in eine wäßrige Ätzlösung getaucht, mit einer HF-Konzentration von 0,5 bis 50,0 Gew.-%. Die Ätzlösung ist zweckmäßigerweise auf eine Temperatur von 40°C bis 70°C erwärmt. Bei einer Haltezeit von etwa 1 bis 10 Minuten kann ein Phosphorglasätzen erfolgen. Die Ätzgeschwindigkeit kann durch die Temperatur die Konzentration und die Haltezeit in der Ätzlösung beeinflußt werden.
Die Trocknung erfolgt erfindungsgemäß unmittelbar durch langsames Herausheben der Substrate aus dem Ätzbad: In einer ersten Phase des Trocknungsverfahrens sind die Substrate S vollständig unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche FO untergetaucht. Die Stützschenkel 31a der Substratstützleiste 31 sind nicht im Kontakt mit den Substraten S. Die Substrate S sind abgestützt auf den Trägerelementen 2, 3. Der Träger T wiederum ist abgestützt auf den Aufnahmehebeln 29.
In einer zweiten Phase des Trocknungsverfahrens wird der Hubarm 20 angehoben. Der Träger T mit den darin aufgenommenen Substraten S wird über die Flüssigkeitsoberfläche FO herausgehoben (Fig. 8a).
Sobald das Trägergegenelement 4 vollständig über die Flüssigkeitsoberfläche FO herausgehoben worden ist, beginnen die Aufnahmehebel 29 entgegen der Hubrichtung nach unten zu rotieren. Die Rotationsbewegung der Aufnahmehebel 29 wird gesteuert über die an den Wellen 23 angebrachten Hebel 25, deren Stellung durch die Kulissenführung 27 in Abhängigkeit des jeweiligen Hubs bestimmt wird. Wie aus Fig. 8b ersichtlich ist, wird der Träger T mit den Trägerelementen 2, 3 gegenüber dem Hubarm bzw. der fest damit verbundenen Substratstützleiste 31 soweit abgesenkt, daß die Substrate S auf den Stützschenkeln 31a der Substratstützleiste 31 abgestützt werden. Die Substrate S werden somit von den Trägerelementen 2, 3 abgehoben. Sie werden jedoch nur um etwa 3 bis 5 mm von den Trägerelementen 2, 3 abgehoben, so daß die Substrate S auch im abgehobenen Zustand noch in den durch die Zähne 5 gebildeten Schlitzen geführt sind. Die Substrate S werden also von einer ersten auf den Trägerelementen 2, 3 abgestützten Position in eine zweite Position verschoben, in der sie nicht mehr auf den Trägerelementen 2, 3 abgestützt sind. Die Verschiebung der Substrate S erfolgt in analoger Weise entsprechend in den durch die Zähne 5 gebildeten Schlitzen am Trägergegenelement 4.
Während des Durchtritts der Trägerelemente 2, 3 durch die Flüssigkeitsoberfläche FO sind die Substrate S nicht auf die Trägerelemente 2, 3 abgestützt. Das ermöglicht ein vollständiges Ablaufen von Ätzlösung von den Trägerelementen 2, 3. Sobald die Trägerelemente zu einem wesentlichen Teil über die Flüssigkeitsoberfläche FO herausgehoben worden sind, wird der Träger T mittels der Aufnahmehebel 29 gegenüber der Substratstützleiste 31 wieder angehoben. Die Substrate S werden wieder auf die Trägerelemente 2, 3 abgestützt, d. h. sie werden in den durch die Zähne 5 gebildeten Schlitzen wieder von der zweiten in die erste Position verschoben. Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. 8c gezeigt.
Anschließend wird der noch in die Ätzlösung eintauchende restliche Abschnitt des Substrats S mittels der Trägerelemente 2, 3 aus dem Behandlungsbad herausgehoben. Zweckmäßigerweise werden die Substrate S erst dann wieder auf die Trägerelemente 2, 3 aufgesetzt, wenn sie vollständig aus der Ätzlösung herausgehoben worden sind.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird beim Durchtritt des Trägergegenelements 4 sowie der Trägerelemente 2, 3 durch die Flüssigkeitsoberfläche FO stets vermieden, daß zu diesem Zeitpunkt die Substrate S am Trägergegenelement 4 oder den Trägerelementen 2, 3 anliegen. Beim Durchtritt durch die Flüssigkeitsoberfläche ist stets die Kante des Substrats beabstandet vom Trägergegenelement 4 bzw. den Trägerelementen 2, 3. Diese Maßnahme gewährleistet ein vollständiges Abfließen von Ätzlösung, welche sich beim Herausheben in dem zwischen zwei benachbarten Zähnen 5 gebildeten Schlitz befindet. Bezugszeichenliste 1 Wand
2 unteres Trägerelement
3 oberes Trägerelement
4 Trägergegenelement
5 Zahn
6 Abschrägung
7a, b Ablaufsteg
8 Unterkante
9 erste Ausnehmung
10 Seitenkante
11 zweite Ausnehmung
12 Oberkante
13 dritte Ausnehmung
14a, b Ausnehmungskanten
15 Versteifungsstruktur
16 Ummantelung
17 oberer Scheitelpunkt
18 Zahngrund
19 unterer Scheitelpunkt
20 Hubarm
21 Hubstange
22 Lagerhalter
23 Welle
24 Führungsnase
25 Hebel
26 Zapfen
27 Kulissenführung
28 Kulissenführungsplatte
29 Aufnahmehebel
30 Führungsrolle
31 Substratstützleiste
31a Boden
31b Stützschenkel
V Vertikalrichtung
SR Schrägrichtung
S Substrat
E Symmetrieebene
ZA Zentralachse
T Träger
FO Flüssigkeitsoberfläche

Claims

1. Verfahren zum Ätzen und Trocknen von Substraten mit folgenden Schritten:

a) Inkontaktbringen der Substrate (S) mit einer wässrigen Ätzlösung mit einer HF-Konzentration von 0,5 bis 50,0 Gew.-%., wobei die Ätzlösung auf eine Temperatur von 20 bis 70°C erwärmt ist,

b) Erzeugen einer Relativbewegung zwischen den Substraten (S) und einer Oberfläche (FO) der Ätzlösung, so dass die Substrate (S) teilweise aus der Ätzlösung herausgehoben werden, wobei die Geschwindigkeit der Relativbewegung höchstens so groß ist, dass die Ätzlösung infolge ihrer Oberflächenspannung vollständig vom herausgehobenen Teil der Substrate (S) abgezogen wird und

c) Erzeugen einer weiteren Relativbewegung zwischen den Substraten (S) und der Oberfläche der Ätzlösung mittels einer ersten Hubeinrichtung mit einer Geschwindigkeit die höchstens so groß ist, daß die Ätzlösung infolge ihrer Oberflächenspannung vollständig von den Substraten (S) abgezogen wird und die Substrate (S) damit unmittelbar nach dem Ätzen vollständig trocken sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Substrate (S) vollständig untergetaucht für eine Zeit von 1 bis 10 Minuten in der Ätzlösung gehalten werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Schritt lit. a zwischen 10 nm bis 100 nm von der Oberfläche der Substrate (S) abgetragen werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Schritt lit. a eine auf der Oberfläche der Substrate (S) befindliche Phosphorglasschicht abgetragen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein dem Schritt lit. c nachgeschaltetes Spülen und ein dem Spülen nachgeschaltetes Trocknen der Substrate weggelassen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substrate (S) beim Inkontaktbringen mit der Ätzlösung in einem Träger (T) aufgenommen sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung der Relativbewegung beim Schritt lit. b eine den Träger (T) tragende zweite Hubeinrichtung vorgesehen ist und mittels der zweiten Hubeinrichtung der Träger (T) mit den darin auf dem Trägerelement (1, 2) abgestützten Substraten (S) angehoben wird, bis ein Trägergegenelement (4) sich vollständig oberhalb einer Oberfläche der Ätzlösung befindet und das Trägerelement (1, 2) noch vollständig in die Ätzlösung eingetaucht ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei anschließend die Substrate (S) vom eingetauchten Trägerelement (1, 2) mittels der relativ zum Träger (T) bewegbaren ersten Hubeinrichtung abgehoben werden, so daß die Substrate (S) im Träger (T) in einer am Trägerelement (1, 2) vorgesehenen Haltevorrichtung (5) von einer ersten Position in eine zweite Position verschoben werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Träger (T) mittels der zweiten Hubeinrichtung weiter gehoben wird, bis das Trägerelement (1, 2) sich vollständig oberhalb der Oberfläche der Ätzlösung befindet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspüche, wobei die Substrate (S) beim Abstützen auf das oberhalb der Oberfläche (FO) der Ätzlösung befindliche Trägerelement (1, 2) in der am Trägerelement (1, 2) vorgesehenen Haltevorrichtung (5) von der zweiten Position wieder in die erste Position verschoben werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (1, 2) und die Haltevorrichtung (5) beim Verschieben der Substrate in die zweite Position trocken sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegung der ersten Hubeinrichtung relativ zur zweiten Hubeinrichtung mittels einer Steuereinrichtung gesteuert wird, die eine fest am Behandlungsbecken (B) angebrachte Kulissenführung (27) aufweist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Hubeinrichtung zwei parallel zu einem an der zweiten Hubeinrichtung vorgesehenen Hubarm (20) verlaufende Wellen (23) aufweist, an denen endständig jeweils ein Hebel (25) vorgesehen ist, der zum Drehen der Wellen (23) um einen vorgegebenen Winkel mit daran vorgesehenen Zapfen (26) in die Kulissenführung (27) eingreift.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Hubeinrichtung eine Aufnahme für den Träger (T) aufweist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme an den Wellen (23) befestigte Aufnahmehebel (29) zum Heben und Senken des darauf aufgenommenen Trägers (T) aufweist.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Hubeinrichtung eine fest am Hubarm (20) angebrachte Substratstützleiste (31) aufweist, auf der die Substrate (S) bei relativ zum Hubarm (20) abgesenktem Träger (T) abgestützt werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substrate (S) mittels der ersten Hubeinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position um höchstens 10 mm, vorzugsweise 3-5 mm, verschoben werden.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substrate (S) kontinuierlich angehoben werden.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeit der Substrate (S) beim Herausheben zwischen 0,1 und 20 mm/sec, vorzugsweise zwischen 0,5 mm/sec und 3,0 mm/sec, beträgt.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägergegenelement (4) eine weitere Haltevorrichtung (5) aufweist.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substrate (S) beim Abheben von Trägerelement in der weiteren Haltevorrichtung (5) von einer ersten in eine zweite Position und beim Abstützen der Substrate (S) auf dem Trägerelement (4) von der zweiten in die erste Position verschoben werden.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung (5) und/oder die weitere Haltevorrichtung (5) aus nebeneinander liegenden Zähnen oder schlitzartigen Ausnehmungen gebildet ist/sind.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägergegenelement (4) und ggf. die daran vorgesehene weitere Haltevorrichtung (5) beim Abheben der Substrate vom Trägerelement trocken ist/sind.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer Unterkante der Substrate (S) eventuell hängende Tropfen mittels eines sich von einer an der zweiten Hubeinrichtung vorgesehenen Substratstützleiste (31) erstreckenden Tropfenableitelements abgeleitet werden.