DE102016210883A1

DE102016210883A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Substraten unter Verwendung einer Auflagerolle mit porösem Material

Info

Publication number: DE102016210883A1
Application number: DE102016210883.2A
Authority: DE
Inventors: Jens Eckstein; Peter Reustle; Mathias Hohlmayer; Ümit Seyhan; Benjamin Mandlmeier; Michael Reising; Stefan Kempf; Jan-Christof Jacobi
Original assignee: Singulus Technologies AG
Current assignee: Singulus Technologies AG
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-12-21
Also published as: EP3472857A1; WO2017216350A1; TW201812952A; EP3472857B1; US20190122914A1; TWI648807B; CN109643675A; US11062929B2; CN109643675B

Abstract

Eine Vorrichtung zur Behandlung von Substraten mit einer Behandlungsflüssigkeit hat zumindest eine drehbar gelagerte Auflagerolle, auf der im Betrieb ein zu behandelndes Substrat aufliegt. Die Auflagerolle besitzt einen Hohlzylinder, der ein poröses starres Material aufweist, auf dem im Betrieb das zu behandelnde Substrat aufliegt. Die Vorrichtung ist ausgelegt, um im Betrieb Behandlungsflüssigkeit über das Innere des Hohlzylinders der zumindest einen Auflagerolle durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders zu fördern, um zumindest eine Oberfläche des Substrats mit der Behandlungsflüssigkeit zu behandeln

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Behandlung von Substraten und insbesondere solche Vorrichtungen und Verfahren, die zur Behandlung von horizontal ausgerichteten Substraten unter Verwendung zumindest einer Auflagerolle, auf der die Substrate im Betrieb aufliegen, geeignet sind.
Aus der US 3 616 742 A ist es bekannt, dass poröse Rollen verwendet werden können, um flaches Gut, nämlich einen Film, zu transportieren und nacheinander mit einer Entwicklerflüssigkeit, einer Fixierflüssigkeit und einer Spüllösung zu behandeln. Hierzu wird die Flüssigkeit von innen durch eine weiche schwammartige Rolle aus Kunststoff befördert, um den Film während des horizontalen Transportes in einer Ebene zu benetzen.
Aus der DE 10 2007 063 202 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern bekannt, bei dem in einem ersten Schritt Ätzlösung von oben aufgebracht/aufgesprüht wird und in einem zweiten Schritt die Siliziumwafer mit gleicher Ausrichtung wie im ersten Schritt von unten mit Ätzlösung zum Polierätzen benetzt werden. Das Benetzen von unten erfolgt über Transportrollen für die Siliziumwafer, die zum Großteil in ein Bad mit Ätzlösung eingetaucht sind.
Aus der EP 1 733 418 B1 ist ein Verfahren zur einseitigen nasschemischen Behandlung von Siliziumscheiben bekannt, bei dem Siliziumscheiben zur elektrischen Isolation von Oberseite und Unterseite derselben, lediglich indirekt über Transportrollen, die sich in einem Flüssigkeitsbad befinden, von unten mit einer Ätzflüssigkeit benetzt werden.
Aus der EP 0 376 207 A2 ist eine Vorrichtung zum Beschichten von Wafern, wie z. B. Halbleiterwafern, mit einem Fotolack bekannt. Eine drehbare Rolle ist derart relativ zu zwei Wehren angeordnet, dass sich zwischen einem der Wehre und einem über die Rolle transportierten Wafer ein Meniskus bildet, über den die Unterseite des Wafers benetzt wird. Die Rolle kann ein glatter zylinderförmiger Stab sein. Die Benetzung kann durch eine Rillung des Stabs verändert werden. Die Flüssigkeitsversorgung wird über eine Versorgungseinheit realisiert und der Stab durch eine Stabunterstützungseinheit geführt.
Ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats, wie z. B. eines Siliziumwafers, unter Verwendung eines porösen Applikators ist aus der US 5,270,079,A bekannt. Der Applikator ist stationär in einem Becken angeordnet und ein Substrat wird unter Verwendung einer Transporteinrichtung in Form eines Vakuumspannfutters, an dem Applikator vorbeigeführt. Das Substrat ist von dem Applikator beabstandet, so dass sich ein Meniskus zwischen dem Applikator und dem Substrat bildet. Ein ähnliches Verfahren ist aus der US 4,370,356 bekannt.
Aus der WO 2015/017331 A1 sind Verfahren zur Bearbeitung von Substraten bekannt, bei denen Substrate über Transportrollen bewegt werden, wobei zwischen den Transportrollen Reservoire mit offener oder perforierter Oberseite angeordnet sind, um Behandlungsflüssigkeit zu den Substraten zuzuführen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, alternative Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, die eine Behandlung von Substraten mit einer Behandlungsflüssigkeit ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 16 gelöst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist eine Vorrichtung zur Behandlung von Substraten mit einer Behandlungsflüssigkeit zumindest eine drehbar gelagerte Auflagerolle auf, auf der im Betrieb ein zu behandelndes Substrat aufliegt. Die Auflagerolle weist einen Hohlzylinder auf, der ein poröses starres Material aufweist, auf dem das zu behandelnde Substrat aufliegt. Die Vorrichtung ist ausgelegt, um im Betrieb Behandlungsflüssigkeit über das Innere des Hohlzylinders der zumindest einen Auflagerolle durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders zu fördern, um zumindest eine Oberfläche des Substrats mit der Behandlungsflüssigkeit zu behandeln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein Verfahren zur Behandlung von Substraten mit einer Behandlungsflüssigkeit unter Verwendung einer solchen Vorrichtung ein Fördern von Behandlungsflüssigkeit über das Innere der zumindest einen Auflagerolle durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders, um die zumindest eine Oberfläche des Substrats mit der Behandlungsflüssigkeit zu behandeln, auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung basieren auf der Erkenntnis, dass eine Rolle mit einem äußeren Hohlzylinder, der ein poröses Material aufweist bzw. aus einem porösen Material besteht, während einer Behandlung einer Unterseite des Substrats mit einer Behandlungsflüssigkeit als Auflage für das Substrat dienen kann, wobei die Unterseite des Substrats benetzt werden kann, indem die Behandlungsflüssigkeit über das Innere des Hohlzylinders und durch den porösen Hohlzylinder auf die Unterseite des Substrats gefördert wird. Dadurch ermöglichen Ausführungsbeispiele der Erfindung zum einen eine gleichmäßige Behandlung und zum anderen eine erhöhte Flexibilität, da die verwendete Behandlungsflüssigkeit auf einfache Weise geändert werden kann und, wenn mehrere entsprechende Auflagerollen vorgesehen sind, unterschiedliche Behandlungsflüssigkeiten über die verschiedenen Rollen zugeführt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen.
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Substraten mit einer porösen Rolle;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Substraten in einem Schnitt quer zu einer Substratbewegungsrichtung;
3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung von 2 in einem Schnitt längs zur Substratbewegungsrichtung;
4 eine schematische perspektivische Darstellung von drei Auflagerollen;
5a eine schematische perspektivische Darstellung von drei Auflagerollen mit Lagereinrichtungen;
5b eine schematische Darstellung von Auflagerollen mit Lagereinrichtungen im Querschnitt;
5c und 5d schematische Darstellungen verschiedener Lagereinrichtungen;
6 eine schematische Darstellung einer Auflagerolle;
7 eine schematische Darstellung einer Auflagerolle mit einer Ausgleichseinrichtung;
8 eine schematische Darstellung einer Auflagerolle mit strukturierter Oberfläche; und
9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Behandlung mehrerer nebeneinander und/oder hintereinander angeordneter Substrate ausgelegt ist.
1 zeigt eine perspektivisch Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Behandlung von Substraten, die eine Auflagerolle 10 aufweist. Die Auflagerolle 10 ist drehbar gelagert, wie durch Lager 12 angedeutet ist, die an axial seitlichen Abschnitten der Auflagerolle angeordnet sind. Die Lager 12 können beispielsweise durch Kugellager gebildet sein. Die Auflagerolle 10 weist einen Hohlzylinder 13 auf, der ein poröses starres Material aufweist, auf dem im Betrieb ein zu behandelndes Substrat 14 aufliegt. Bei Ausführungsbeispielen ist das poröse starre Material nach außen freiliegend, so dass das zu behandelnde Substrat 14 auf dem porösen Material aufliegt.
Die Vorrichtung ist ausgelegt, um im Betrieb Behandlungsflüssigkeit über das Innere des Hohlzylinders 13 auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders 13 zu fördern, um zumindest eine Oberfläche des Substrats, nämlich die untere Oberfläche des Substrats mit der Behandlungsflüssigkeit zu behandeln. Das Substrat wird somit von unten benetzt. Eine Einrichtung zum Fördern von Behandlungsflüssigkeit zu der Auflagerolle 10 kann ein Behandlungsflüssigkeitsreservoir 16 aufweisen und eine Fluidleitung 18, die das Behandlungsflüssigkeitsreservoir fluidisch mit dem Inneren des Hohlzylinders der Auflagerolle koppelt, um die Behandlungsflüssigkeit zu der Auflagerolle 10 zuzuführen. Die Behandlungsflüssigkeit wird unter einem Druck zugeführt, der ausreichend ist, um den Widerstand der Poren des porösen Materials zu überwinden. Der erforderliche Druck hängt von der Porengröße des porösen Materials ab.
Ausführungsbeispiele liefern somit eine einseitige Behandlung von Substraten. Unter einem Substrat soll dabei ein plattenförmiger Körper mit zwei Hauptoberflächen verstanden werden, die durch eine oder mehrere (umlaufende) Seitenflächen miteinander verbunden sind. Unter einseitiger Behandlung soll hierin eine solche verstanden werden, bei der eine Hauptoberfläche des Substrats behandelt wird, oder auch eine solche, bei der eine Hauptoberfläche des Substrats und zumindest teilweise die Seitenflächen des Substrats behandelt werden.
Die Auflagerolle 10 kann bei Ausführungsbeispielen eine angetriebene Auflagerolle (Transportrolle) sein, die ausgelegt ist, um das Substrat während der Behandlung zu transportieren. Wie in 1 gezeigt ist, kann die Vorrichtung bei Ausführungsbeispielen weitere Auflagerollen 20, 22 aufweisen, die in Transportrichtung 24 vor und hinter der Auflagerolle 10 angeordnet sind. Die Auflagerollen 10, 20 und 22 sind angeordnet, um eine horizontale Transportebene für das Substrat 14 zu liefern. Bei Ausführungsbeispielen können die Auflagerollen 20 und 22 angetriebene Transportrollen sein, wobei die Auflagerolle 10 angetrieben oder nicht angetrieben sein kann. Die Auflagerollen 20 und 22 können einen gleichen Aufbau aufweisen wie die Auflagerolle 10. Bei Ausführungsbeispielen können mehrere Auflagerollen eine Transporteinrichtung für das Substrat darstellen, so dass eine separate Transporteinrichtung nicht erforderlich ist. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann eine andere Transporteinrichtung für das Substrat vorgesehen sein, die das Substrat über die Auflagerolle(n) führt, beispielsweise in Form eines Mitnehmers, der sich mit dem Substrat bewegt, oder in Form eines Vakuumspannfutters.
Im Betrieb wird das Substrat in horizontaler Ausrichtung über die Auflagerolle bewegt, entweder indem die Auflagerolle selbst als Transportrolle dient, oder indem eine von der Auflagerolle separate Transporteinrichtung vorgesehen ist. Die Auflagerolle 10 dreht sich in einer Richtung 25. Dient die Auflagerolle als Transportrolle, so treibt sie im Betrieb das Substrat über Reibung an und bewegt es in Transportrichtung. Dient die Auflagerolle nur als Benetzungsrolle und ist nicht selbst angetrieben, so kann sich im Betrieb die Rolle mit dem Substrat, das auf der Auflagerolle aufliegt und über dieselbe hinwegbewegt wird, mitdrehen.
Der Hohlzylinder der Auflagerolle weist ein starres poröses Material auf oder ist aus einem starren porösen Material gebildet. Unter einem starren Material wird hierin ein Material verstanden, das nicht verformbar ist, also steif und nicht elastisch ist, so dass es sich nicht verformen lässt, ohne seine Struktur zu zerstören. Bei Ausführungsbeispielen ist das starre poröse Material freiliegend, so dass das Substrat im Betrieb auf dem porösen Material aufliegt. Bei Ausführungsbeispielen können die Poren des porösen Materials einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 0,2 μm bis 1 mm, insbesondere von 0,2 μm bis 100 μm, aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen kann das poröse Material Poren aufweisen, die homogen verteilt sind. Bei Ausführungsbeispielen können die Poren in axialer Richtung der Auflagerolle homogen verteilt sein und in radialer Richtung (d. h. über die Rollenstärke) einen Gradienten der Porengröße besitzen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das poröse Material abriebfest sein, die Substrate nicht kontaminieren und beständig gegenüber der Behandlungsflüssigkeit oder den Behandlungsflüssigkeiten sein. Bei Ausführungsbeispielen kann das poröse Material ein gesintertes Material sein. Bei Ausführungsbespielen besteht das poröse Material aus Kunststoff, wie z. B. PTFE, PE, PVDF. Alternativ kann das poröse Material aus gesintertem Metall bestehen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das poröse Material an der Oberfläche chemisch, physikalisch und/oder mechanisch funktionalisiert sein, um die Benetzung und den Abfluss der Behandlungsflüssigkeit nach dem Kontakt mit dem Substrat zu fördern. Bei Ausführungsbeispielen kann die Oberfläche oder Bereiche der Oberfläche behandelt bzw. funktionalisiert sein, um hydrophob oder hydrophil zu sein.
2 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels quer zur Substratbewegungsrichtung. Die Auflagerolle 10 ist dabei an einem ersten axialen Ende über ein Innenrollenlager 30 drehbar gelagert und an einem zweien axialen Ende über ein Außenrollenlager 32 drehbar gelagert. An dem zweiten axialen Ende ist ferner eine Fluidleitung 34 über eine Drehkupplung 36 mit dem Inneren 38 des Hohlzylinders der Auflagerolle 10 fluidisch gekoppelt. Die Vorrichtung weist ein Flüssigkeitsreservoir 40 auf, das die Behandlungsflüssigkeit enthält. Das Flüssigkeitsreservoir 40 ist unterhalb der Auflagerolle 10 angeordnet und ist ausgelegt, um Behandlungsflüssigkeit, die durch die Poren des Hohlzylinders 13 auf die äußere Oberfläche der Auflagerolle 10 gelangt und von der Auflagerolle 10 tropft, aufzunehmen, wie durch Pfeile 42 in 2 angedeutet ist. Die Fluidleitung 34 ist über eine Pumpe 44 mit der Behandlungsflüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir fluidisch gekoppelt, um Behandlungsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir in das Innere der Auflagerolle 10 zu fördern.
Optional kann die Vorrichtung eine Absaugeinrichtung 46 aufweisen, die ausgelegt ist, um während der Behandlung entstehende Dämpfe oder Gase abzusaugen. Die Absaugeinrichtung kann sich längs entlang der Bewegungsrichtung 24 des Substrats 14 erstrecken, wie 3 zu entnehmen ist. Wiederum kann, wie ebenfalls 3 zu entnehmen ist, eine Mehrzahl von entsprechenden Auflagerollen, deren Achsen parallel zueinander sind, in Transportrichtung 24 hintereinander angeordnet sein und definieren eine horizontale Transportebene T für das Substrat 14, die in 3 als gestrichelte Linie dargestellt ist. In den 2 und 3 ist die Absaugeinrichtung unterhalb der Transportebene 11 dargestellt. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Absaugeinrichtung auch seitlich oder oberhalb der Transportebene 11 angeordnet sein kann, um eine Absaugung von der Seite oder von oben zu implementieren. Die Absaugeinrichtung kann auch zwischen den Rollen angeordnet sein. Bei Ausführungsbeispielen kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um Dämpfe von oberhalb der Transportebene nach unten zu drücken und dann abzusaugen, wodurch die Oberfläche der Substrate geschützt werden kann.
Optional kann ferner eine Vorrichtung zur Einspeisung eines zusätzlichen Mediums auf das Substrat 14 und/oder die Auflagerolle 10 vorgesehen sein, beispielsweise unterhalb der Transportebene T, wie in 2 schematisch durch das Bezugszeichen 47 angedeutet ist.
Allgemein wird während des Betriebs die Behandlungsflüssigkeit unter Druck in das Innere der Auflagerolle gepumpt, so dass die Behandlungsflüssigkeit durch die Wand des porösen Hohlzylinders gelangt (diffundiert) und einen (vorzugsweise geschlossenen) Flüssigkeitsfilm auf der Rollenoberfläche erzeugt. Von dort kommt es mit der Unterseite des Substrats in Berührung, um diese zu behandeln und fließt dann vertikal nach unten ab, wie beispielsweise durch die Pfeile 42 in den 2 und 3 angedeutet ist.
Wie bereits ausgeführt wurde, weisen Ausführungsbeispiele eine Mehrzahl von in Transportrichtung des Substrats hintereinander angeordneten Auflagerollen auf. Beispielsweise zeigt 4 eine Anordnung mit drei Rollen, wobei jedoch klar ist, dass die Vorrichtung eine andere Anzahl von entsprechenden Rollen aufweisen kann. Gemäß 4 sind die Auflagerollen an beiden Enden in axialer Richtung 48, d. h. an beiden axialen Enden, unter Verwendung von Lagerplatten 50 und 52 und Lagern, beispielsweise Kugellagern, drehbar gelagert. Bei Ausführungsbeispielen mit mehreren Auflagerollen sind vorzugsweise Mittel vorgesehen, um zumindest einige oder alle der Auflagerollen direkt und separat von den anderen Auflagerollen mit Behandlungsflüssigkeit zu speisen.
Bei Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung ferner eine Lagereinrichtung auf, die eine Oberfläche aufweist, die einem Abschnitt der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders zwischen den Abschnitten, an denen die Auflagerolle drehbar gelagert sind, derart gegenüberliegt, dass die durch das Innere auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders geförderte Behandlungsflüssigkeit zusammen mit der Lagereinrichtung ein hydrostatisches bzw. hydrodynamisches Flüssigkeitslager für die Auflagerolle darstellt. Zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen kann dabei ein solcher Abstand vorliegen, dass sich aufgrund des dadurch bedingten Strömungswiderstands, der sich der aus der Oberfläche der Auflagerolle getriebenen Behandlungsflüssigkeit bietet, ein Druck zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen aufbaut, durch den die Lagerwirkung erreicht wird. Bei Ausführungsbeispielen ist die Lagereinrichtung unterhalb der Transportebene, in der das bzw. die Substrate während der Behandlung transportiert werden, die typischerweise horizontal ist, angeordnet.
5a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem jeder Auflagerolle 10 eine entsprechende Lagereinrichtung in Form einer Halbzylinderschale 60 zugeordnet ist. Die Halbzylinderschale hat eine größeren Durchmesser als die zugeordnete Auflagerolle und die innere Oberfläche der Halbzylinderschale 60 liegt der unteren Hälfte der zugeordneten Auflagerolle mit einem Abstand zwischen denselben gegenüber, so dass sich zwischen denselben ein Flüssigkeitsfilm bildet, der ein Flüssigkeitslager für die Auflagerolle darstellt. Die Lagereinrichtungen 60 der verschiedenen Auflagerollen 10 sind voneinander getrennt und bilden kein gemeinsames Flüssigkeitsbad.
5b zeigt eine Anordnung entsprechender Halbzylinderschalen 60 für vier Auflagerollen im Querschnitt. Wie zu erkennen ist, sind die Lagereinrichtungen 60, die verschiedenen Auflagerollen zugeordnet sind, in der Transportrichtung 24 voneinander beabstandet. Ein Flüssigkeitsfilm 62 bildet sich zwischen der Auflagerolle 10 und der Lagereinrichtung 60 einer jeweiligen Rolleneinheit aus Auflagerolle und Lagereinrichtung. Bei Ausführungsbeispielen kann der Abstand zwischen benachbarten Rollen im Verhältnis zur Länge der Substrate in Transportrichtung so sein, dass die Substrate immer auf zumindest zwei Rollen aufliegen. Bei Ausführungsbeispielen kann der Abstand zwischen benachbarten Rollen kleiner als die halbe Substratlänge sein.
5b veranschaulicht somit das Prinzip einer homogenen Benetzung eines Substrats 14 mit einer Behandlungsflüssigkeit. Die Behandlungsflüssigkeit tritt über ein mit Öffnungen versehenes Befüllrohr 72 in Kontakt mit einem Hohlraum 74 zwischen dem Befüllrohr 72 und dem Hohlzylinder 13 der Auflagerolle 10, auf dem das Substrat 14 aufliegt, wobei die Transportrichtung wiederum durch einen Pfeil 24 angezeigt ist. Eine Öffnungssymmetrie der Öffnungen in dem Befüllrohr 72 kann stark variieren, z. B. bezüglich der Abstände voneinander und bezüglich des Musters (z. B. Spiralmuster). Das Befüllrohr 72 mit den Öffnungen und der Zwischenraum wirken als Verteilsystem, um die Behandlungsflüssigkeit im Inneren des Hohlzylinders 13 zu verteilen. Die Behandlungsflüssigkeit tritt im Betrieb über die Poren des Hohlzylinders aus und benetzt das Substrat 14. Gestützt wird die jeweilige Auflagerolle 10 durch eine flüssige Lagerung, bedingt durch die zugeordnete Lagerschale 60 unterhalb der Transportebene mit dem Abstand zur Auflagerolle. Ferner kann durch die Rotation der Auflagerolle 10 die Lagerschale 60 den Flüssigkeitsfilm, der auf der Auflagerolle 10 gebildet wird, egalisieren. Ferner durch die Lagerschale 60 das benötigte Gesamtvolumen der Behandlungsflüssigkeit drastisch reduziert werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Lagerschalen unterhalb der Transportebene angebracht. Der Öffnungswinkel der Lagerschalen und/oder der Abstand zwischen zwei Rolleneinheiten kann so eingestellt sein, dass mindestens zwei benachbarte Lagerschalen sich nicht berühren. Die Lagerschalen können aus einem Material gebildet sein, das beständig gegen Chemikalien ist, und können vorteilhafterweise z. B. aus PTFE, PE, PVDF bestehen.
Ausführungsbeispiele ermöglichen somit, die Steifigkeit und die Geradlinigkeit der Auflagerollen und somit der Benetzungseinheit und/oder der Transporteinheit, zu erhöhen, was eine kontinuierliche und homogene Behandlung von Substraten ermöglicht, indem eine Flüssigkeitslagereinrichtung unterhalb der Transportebene, die die Auflagerolle durch ein Flüssigkeitslager stützt, vorgesehen ist. Die Auflagerolle ist somit bei Flüssigkeitsaustritt aus dem porösen Hohlzylinder flüssig gelagert, was der drehenden Rolle eine erhöhte Stabilität bietet.
Bei Ausführungsbeispielen bietet die Lagereinrichtung ferner eine gesteigerte Behandlungshomogenität, indem der Flüssigkeitsfilm auf der Rollenoberfläche durch die Lagereinrichtung (beispielsweise die Lagerschale) gleichmäßig über Teilbereiche und/oder die gesamte Länge der Transportrolle und somit über mindestens ein Substrat homogen verteilt wird. Verbrauchte bzw. abreagierte Behandlungsflüssigkeit und Reaktionsprodukte können von dem Substrat abgeführt werden.
Wie in den 5b und 5c gezeigt ist, kann sich die Länge der Lagerschale über die gesamte axiale Länge der Rolleneinheit erstrecken. 5c stellt dabei einen Schnitt senkrecht zu der Transportrichtung dar. Die Lagereinrichtung erstreckt sich somit von einem ersten axialen Ende 64 der Auflagerolle 10 durchgehend bis zu einem zweiten axialen Ende 66 der Auflagerolle 10. Hier stellt die gesamte Länge der Auflagerolle einen Behandlungsbereich dar. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Lagereinrichtung in axialer Richtung kürzer sein als die Auflagerolle, beispielsweise wenn sich ein Behandlungsbereich nicht über die gesamte axiale Länge der Auflagerolle erstreckt. Als Behandlungsbereich wird hierin der Bereich verstanden, in dem im Betrieb Substrate behandelt werden, d. h. in dem im Betriebe Substrate aufliegen.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein, wenn die Lagereinrichtung, beispielsweise die Lagerschale, in mehrere Teile segmentiert ist. 5d zeigt beispielsweise eine Lagereinrichtung, die entlang der axialen Länge der Auflagerolle 10 in Segmente 60a bis 60e segmentiert ist. Jedes der Segmente 60a bis 60e kann sich dabei über einen Abschnitt erstrecken, der zumindest der Breite eines zu behandelnden Substrats entspricht. Die in 5d gezeigte Anordnung kann daher beispielsweise ausgelegt sein, um fünf Substrate nebeneinander gleichzeitig zu behandeln.
In den 5c und 5d sind schematisch Stützeinrichtungen 68 für die Lagereinrichtung 60 dargestellt. Bei Ausführungsbeispielen kann die Lagereinrichtung an den Lagerplatten 50, 52 befestigt sein, die auch zur Lagerung der Auflagerollen 10 dienen. Die Lagerplatten 50, 52 können dann gleichzeitig als Begrenzungen der Lagerschalen dienen, so dass ein Flüssigkeitsaustritt aus den axialen Enden der Lagerschalen dadurch eingestellt bzw. verhindert werden kann. Andere Mittel zum Steuern eines Flüssigkeitsaustritts aus den axialen Enden der Lagerschale, beispielsweise einstellbare Wehre oder Abschlussplatten, können vorgesehen sein. Dadurch kann beeinflusst werden, wie ein Abfluss der Behandlungsflüssigkeit nach der Behandlung aus den Lagerschalen 60 stattfindet. Beispielsweise kann ermöglicht werden, dass ein solcher Abfluss verstärkt über sich in axialer Richtung der Lagerschalen 60 erstreckende Kanten stattfindet, indem die axialen Enden der Lagerschalen 60 geschlossen werden, oder dass ein Abfluss verstärkt auch über die axialen Enden stattfindet, indem die axialen Enden offen bleiben.
6 zeigt eine schematische Darstellung des ersten Endes 66 eines Ausführungsbeispiels der Auflagerolle 10. Die Auflagerolle 10 weist den Hohlzylinder 13 auf, der ein starres poröses Material aufweist bzw. aus einem starren porösen Material besteht. Im Inneren 38 des Hohlzylinders 13 ist das Befüllrohr 72 angeordnet, wobei der Hohlzylinder 13 und das Befüllrohr 72 konzentrisch mit einem Zwischenraum 74 zwischen denselben angeordnet sind. Der Zwischenraum 74 ist durch Öffnungen 76 in dem Befüllrohr 72 mit dem Inneren des Befüllrohrs 72 fluidisch gekoppelt. Behandlungsflüssigkeit kann somit im Betrieb in das Innere des Befüllrohrs 72 eingebracht werden, von dort über die Öffnungen 76 in den Zwischenraum und dann durch die Poren in dem Hohlzylinder 13 auf die äußere Oberfläche desselben gelangen.
Der Hohlzylinder 13 und das Befüllrohr 72 können beispielsweise über zwei Stirnscheiben in ihrer Anordnung zueinander fixiert sein und zusammen drehbar gelagert sein. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können der Hohlzylinder 13 und das Befüllrohr relative zueinander drehbar sein, wobei nur der Hohlzylinder 13 drehbar gelagert ist, während das Befüllrohr stationär, d. h. nicht drehbar gelagert, ist.
Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ferner eine Ausgleichseinrichtung 80 (Egalisierungseinheit) auf. Die Ausgleichseinrichtung 80 weist eine Kante auf, die sich axial entlang der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders 13 erstreckt, um eine Benetzung der äußeren Oberfläche mit der auf die äußere Oberfläche geförderten Behandlungsflüssigkeit zu homogenisieren. Die Kante kann beispielsweise eine gerade Kante sein. Auch eine andere Formgebung der Kante ist denkbar, wenn beispielsweises eine geformte Profilrolle verwendet wird. Beispielsweise kann die Ausgleicheinrichtung durch zumindest eine plattenartige Komponente (z. B. in Form einer Leiste) gebildet sein. Die gerade Kante der Ausgleichseinrichtung kann dabei um einen Abstand von der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders beabstandet sein, der der Dicke des homogenisieren Flüssigkeitsfilms entspricht. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Ausgleichseinrichtung nachgiebig ausgebildet sein, die Auflagerolle im Ruhezustand berühren und im Betrieb durch den Flüssigkeitsfilm auf der Auflagerolle von derselben abgelenkt werden. Der Drehsinn ist in 7 durch einen Pfeil 82 angegeben. Wie gezeigt ist, bildet sich am in Drehrichtung hinteren Ende der Ausgleichseinrichtung eine lokale Ansammlung 84 der Behandlungsflüssigkeit. Auf den Bereichen der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders, die die Ausgleichseinrichtung passiert haben, ist die Flüssigkeitsbenetzung homogenisiert. Somit ermöglicht die Ausgleichseinrichtung einen gleichmäßigen Abtransport der Behandlungsflüssigkeit und eine Homogenisierung des Flüssigkeitsfilms vor einem Kontakt mit dem Substrat.
Die Ausgleichseinheit kann zusätzlich zu der beschriebenen Lagereinrichtung vorgesehen sein. Die Anbringung der Ausgleichseinrichtung kann unabhängig von der Position der Lagereinrichtung sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Lagereinrichtung selbst als Ausgleicheinrichtung wirken und somit eine Doppelfunktion innehaben. Die Lagereinrichtung kann einerseits durch Flüssiglagerung die Auflagerolle während der Rotation stabilisieren und für einen dauerhaften Rundlauf sorgen. Andererseits kann die Lagereinrichtung den Fluidfilm auf den Rollen egalisieren und für einen homogenen Abtransport von Fluid nach der Substratbehandlung sorgen. Somit kann eine gleichmäßige Benetzung des Substrats und damit ein gleichmäßiges Behandlungsergebnis erzielt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann die äußere Oberfläche des Hohlzylinders strukturiert und/oder funktionalisiert sein, um ein gezieltes Abführen von Behandlungsflüssigkeit von dem Substrat und/oder der Rolleneinheit zu ermöglichen. So zeigt 8 ein Ausführungsbeispiel einer Auflagerolle 10, bei dem die äußere Oberfläche des Hohlzylinders 13 strukturiert ist und Vertiefungen und/oder Erhöhungen, beispielsweise in Form von länglichen Rillen 78 oder Taschen 79, aufweist. Die Vertiefungen und/oder Erhöhungen können ein regelmäßiges Muster auf der Oberfläche des Hohlzylinders 13 bilden. Die Vertiefungen und/oder Erhöhungen können einen homogenen Abtransport von Behandlungsflüssigkeit von dem Substrat und/oder ein homogenes Abfließen der Behandlungsflüssigkeit von der Auflagerolle ermöglichen. Bei Ausführungsbeispielen ist die freiliegende Oberfläche des porösen Materials entsprechend strukturiert, so dass das poröse Material ausgebildet sein kann, um einen homogenen Ablauf von Behandlungsflüssigkeit von der Auflagerolle/dem Substrat zu ermöglichen.
Beispielsweise können lokale Strukturveränderungen und Vertiefungen, z. B. solche wie sie in 8 gezeigt sind, ausgebildet sein, um Behandlungsflüssigkeit unterhalb des Substrats aufzunehmen und an den Rändern des Substrates abzuführen. Bei Ausführungsbeispielen kann dabei die Homogenisierung des Flüssigkeitstransportes auf der porösen Auflagerolle weiter positiv beeinflusst werden, indem die Oberfläche der Transportrolle dahingehend verändert wird, dass eine funktionale Modifizierung erreicht wird. So kann die Oberfläche modifiziert sein, um bei einem Ätzen von Substraten effektiv und rasch Ätzrückstände abzuleiten, bei einem Beschichten überschüssige Behandlungsflüssigkeit (Medium) zu verwerfen und bei einem Reinigen Kontaminationen und Partikel vom Substrat und der Rolle abzuleiten und zu entfernen. Die Modifizierung der Oberfläche der Auflagerolle kann variabel in ihrer Geometrie, insbesondere rechtwinklig, rautenförmig, rund, oval und ihrer Höhe sein, und geordnet und/oder ungeordnet sein. Typische Dimensionen der Strukturen in Richtungen entlang der Oberfläche der Auflagerolle können hier im Bereich von 100 μm bis 1 cm liegen und in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche (Höhe) im Bereich von 10 μm bis 1 cm. Die Abmessungen solcher Oberflächenstrukturen können sich somit von den Dimensionen des Porensystems des Hohlzylinders unterscheiden.
Bei Ausführungsbeispielen können folglich lokale Bereiche der Oberfläche der Auflagerolle ausgebildet werden, in denen sich Behandlungsflüssigkeit und/oder überschüssiges Fluid ansammeln kann, und über eine Drainagewirkung und eine zusätzliche bereitgestellte Ablauffläche vom Substrat entfernt werden kann, womit ein verbessertes Behandlungsergebnis erreicht werden kann. Abhängig von der Geometrie und dem Staudruck kann gezielt eine Befüllung von Taschen in der Oberfläche der Auflagerolle erreicht werden, oder ein Medienumgriff in benachbarte Taschen kann gesteuert werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann wie beschrieben eine entsprechende Strukturierung der Oberfläche der Auflagerolle erreicht werden, indem das poröse Material strukturiert wird, ohne den ursprünglichen Auflagerollendurchmesser zu reduzieren, wobei somit eine Überstruktur auf der Oberfläche der Auflagerolle ein fester Bestandteil der Auflagerolle ist. In einer Weiterbildung solcher Ausführungsbeispiele kann eine Überstruktur durch das Aufbringen einer weiteren Komponente auf das poröse Material der ursprünglichen Auflagerolle erreicht werden, wobei ein Teil des porösen Materials freiliegend bleibt, womit der äußere Gesamtdurchmesser der dadurch erzeugten Rolleneinheit größer ist als der ursprüngliche Auflagerollendurchmesser. Beispielhaft kann die Überstruktur einem Profil gleichen, wobei die Profilierung durch starre oder flexible Komponenten gebildet sein kann, die mindestens in der Breite der Substrate und maximal der Länge der Transportrolle ausgeführt sind. Bei einem Beispiel kann dies durch Hülsen, Schläuche und/oder Rohre bewerkstelligt werden, die aus Kunststoff, wie z. B. PTFE, PE oder PVDF, bestehen können.
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Behandlung von Substraten, das in eine Fertigungsstraße integriert ist. Eingangsrollen 100 sind vorgesehen, um jeweils mehrere Substrate 14, z. B. Halbleiterwafer, bei dem gezeigten Beispiel fünf Wafer, 14a, 14b, 14c, 14d und 14e nebeneinander der Vorrichtung zur Behandlung von Substraten zuzuführen, und Ausgangsrollen 102 sind vorgesehen, um die Substrate von der Vorrichtung weg zu transportieren. Die Vorrichtung kann somit ausgelegt sein, um mehrere Spuren von Wafern parallel zu behandeln, mit einem Abstand zwischen den einzelnen Wafern. Die Vorrichtung weist eine Anzahl von Auflagerollen 10 auf, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Anzahl von zweiunddreißig. Jede der Auflagerollen ist mit einer separaten Behandlungsflüssigkeitszuführeinrichtung in Form einer Leitung 90 versehen. Jede Leitung 90 ist einzeln über eine Drehkupplung fluidisch mit dem Inneren der zugeordneten Auflagerolle 10 verbunden. Somit können auf flexible Weise gleiche oder unterschiedliche Behandlungsflüssigkeiten den Auflagerollen zugeführt werden. Jede der Rollen 10 kann angetrieben sein oder nicht. Wie schematisch dargestellt ist, können geeignete Motoren und Getriebe vorgesehen sein, um eine oder mehrere der Rollen 10 einzeln oder synchron miteinander anzutreiben.
Bei Ausführungsbeispielen des hierin offenbarten Verfahrens wird Behandlungsflüssigkeit über die zumindest eine oder die mehreren Auflagerollen zu dem Substrat gefördert, um das Substrat mit der Behandlungsflüssigkeit zu behandeln, wobei eine der hierin offenbarten Vorrichtungen verwendet werden kann. Die Vorrichtungen und Verfahren sind bei Ausführungsbeispielen ausgelegt, um Substrate in Form von plattenförmigen, voneinander getrennten Scheiben zu behandeln. Bei Ausführungsbeispielen sind die Vorrichtungen und Verfahren angepasst, um mehrere Substrate, die hintereinander und/oder nebeneinander in der Vorrichtung angeordnet sind, mit einer oder mehreren Behandlungsflüssigkeiten zu behandeln. Bei Ausführungsbeispielen können die Scheiben rund, rechteckig oder mehreckig sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Substrat aus einem handelsüblichen Keramikmaterial oder Halbleitermaterial bestehen, wie z. B. Siliziumwafer oder Germaniumwafer, und/oder kann zusätzliche Beschichtungen aufweisen. Das Substrat kann beispielsweise Dicken unterhalb von 500 μm aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen kann das Substrat ein Glas und/oder transparentes leitfähiges Oxid sein, oder ein Glas, dass mit einem transparenten leitfähigen Oxid zumindest auf eine Substratseite beschichtet ist, und kann dann beispielsweise Dicken von 20 μm bis 3 mm und Kantenlängen von 5 cm bis 250 cm aufweisen. Als weiterführendes Beispiel kann das Oxid typischerweise z. B. aus Zinn, Antimon, Aluminium, Zink und/oder Magnesium bestehen, und als Mischoxid und/oder in einem dotierten Zustand vorliegen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann das Substrat aus Kunststoff-Folien oder -Plättchen bestehen, und kann dann typischerweise Dicken von 25 μm bis 3 mm aufweisen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann das Substrat aus Kohlenstoff und/oder Kohlenstoffverbund bestehen, wie z. B. Graphen-Wafer, Kohlenstoff-Platten, Gewebe, Folien, und kann dann typischerweise Dicken von 60 μm bis 3 mm aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung mindestens zwei sich nicht berührende rotierende Einheiten auf, wobei jede rotierende Einheit als Transporteinheit und/oder Benetzungseinheit agieren kann. Die rotierende Einheit ist porös, d. h. die Oberfläche der Auflagerolle, auf der das Substrat aufliegt, ist porös. Die Vorrichtung ist für einen horizontalen Transport mindestens eines Substrats ausgelegt. Bei Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung für einen horizontalen Transport mehrerer Substrate nebeneinander und/oder hintereinander ausgelegt, um beispielsweise hohe Stückzahlen im Rahmen einer Fertigungsstraße bewerkstelligen zu können. Das Substrat kann in Kontakt zu mindestens zwei rotierenden Einheiten stehen, von denen zumindest eine eine Transporteinheit und zumindest eine eine Benetzungseinheit darstellen kann.
Bei Ausführungsbeispielen entspricht eine Auflagerolle in ihrer Dimension in axialer Richtung (gemessen an der Längsachse) mindestens der Länge der kürzesten Substratkantenlänge. Die Substratkanten können während des Transports und/oder der Benetzung vorteilhafterweise in einem beliebigen Winkel zur Längsachse der Rolleneinheit stehen.
Die Behandlungsflüssigkeit kann durch ein geeignetes Verteilungssystem in das Innere der porösen Hohlzylinder der Auflagerolle(n) geleitet werden. Typischerweise kann hier, wie oben erläutert wurde, ein Befüllrohr verwendet werden, das Öffnungen für eine homogene Flüssigkeitsverteilung im Inneren des Hohlzylinders besitzt und somit ein Verteilsystem darstellt. Das Befüllrohr kann die Form eines starren oder flexiblen Zylinders, wie z. B. eines starres Befüllrohrs oder eines Schlauchs, aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen kann Behandlungsflüssigkeit über einen Kreislauf erneut zur Behandlung verwendet werden, wie oben beispielsweise Bezug nehmend auf die 2 und 3 erläutert wurde. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann Behandlungsflüssigkeit nach der Behandlung einer Wiederaufbereitung unterzogen werden und dann nach der Wiederaufbereitung wieder eingespeist werden. Bei Ausführungsbeispielen kann eine homogene Einspeisung an mindestens einer Position der Auflagerolle erfolgen, wobei die Behandlungsflüssigkeit aus dem porösen Material der Auflagerolle, das typischerweise chemikalienbeständig ist, austritt, wobei es zum Fluidkontakt mit dem Substrat kommt. Diese Benetzung kann auch stattfinden, wenn kein Transport vorliegt. Eine weitere Benetzung über die gesamte Fläche der Substratunterseite erfolgt durch die Beförderung der Behandlungsflüssigkeit über die Oberfläche und weiteren Austritt von Behandlungsflüssigkeit aus dem porösen Material der rotierenden Auflagerolle.
Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein, den Flüssigkeitstransport an das Prozessgut, d. h. das Substrat, zu variieren. Dies kann über den fluidischen Widerstand, der für die aus der porösen Rolle austretende Behandlungsflüssigkeit vorherrscht, erreicht werden. Hierzu kann beispielsweise die Lagerschale an beiden, zumindest an einem Ende mit einem festen Wehr oder mit verschließbaren Abflussöffnungen versehen sein. Ferner kann ein gleichmäßiger Abfluss von Behandlungsflüssigkeit auch durch eine Ausprägung der Kanten des Stauwehrs und/oder der Lagerschalen erlangt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann eine variable Prozessabfolge durch die Verwendung unterschiedlicher Behandlungsflüssigkeiten in den einzelnen Auflagerollen abgebildet werden. Dies kann beispielsweise bei einem Auftragen unterschiedlicher Schichten, bei einer Verwendung mehrkomponentiger Reaktionsmischungen, bei einer Verwendung von unterschiedlichen Konzentrationen, bei einem gezielten Stopp einer chemischen Reaktion, und/oder bei einer Abreinigung bzw. Spülung des Substrates die Güte des Substrats nach der Behandlung erheblich positiv beeinflussen.
Ausführungsbeispiele können somit ein Verfahren schaffen, bei dem eine erste Behandlungsflüssigkeit über das Innere einer ersten Auflagerolle durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders der ersten Auflagerolle gefördert wird, um die zumindest eine Oberfläche des Substrats mit einer ersten Behandlungsflüssigkeit zu behandeln, und bei dem eine zweite Behandlungsflüssigkeit, die sich von der ersten Behandlungsflüssigkeit unterscheidet, über das Innere einer zweiten Auflagerolle durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders der zweiten Auflagerolle gefördert wird, um die zumindest eine Oberfläche des Substrats mit der zweiten Behandlungsflüssigkeit zu behandeln. Bei Ausführungsbeispielen können ferner mehr als zwei Behandlungsflüssigkeiten verwendet werden, um mehr als zwei unterschiedliche Behandlungen durchzuführen.
Bei Ausführungsbeispielen kann ferner zusätzlich Medium von außen auf die Oberfläche der Auflagerolle und/oder das Substrat eingespeist werden. Beispielsweise können zu diesem Zweck Düsen vorgesehen sein, durch die ein Medium, beispielsweise in Form einer Flüssigkeit oder eines Gases, auf die Auflagerolle und/oder das Substrat aufgebracht werden kann, um die Behandlung des Substrats zu unterstützen. Eine entsprechende Vorrichtung zur Einspeisung eines Mediums kann oberhalb oder unterhalb der Transportebene des Substrats vorgesehen sein, wie in 2 schematisch durch das Bezugszeichen 47 angedeutet ist. Beispielsweise kann über eine solche Vorrichtung ein stark flüchtiges Additiv direkt auf das poröse Material der Auflagerolle aufgebracht werden.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen besitzt die Lagereinrichtung die Form einer zylindrischen Halbschale. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders gegenüberliegende Oberfläche der Lagereinrichtung, die an die Kontur des Hohlzylinders angepasst ist, im Querschnitt die Form eines Kreisbogens aufweisen, der einen anderen Mittelpunktswinkel als 180° aufweist, beispielsweise einen Mittelpunktswinkel zwischen 135° und 225°. Eine solche Form ermöglicht zum einen ein stabiles Flüssigkeitslager für die Auflagerolle und zum anderen einen Ablauf von Behandlungsflüssigkeit über die sich in axialer Richtung erstreckenden oberen Kanten der Lagereinrichtung. Bei Ausführungsbeispielen kann die Lagereinrichtung die Form einer Zylinderschale aufweisen, die die Auflagelagerolle mit Ausnahme eines oberen Bereichs, in dem das Substrat im Betrieb aufliegt, umgibt.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Behandlungsflüssigkeit über ein axiales Ende der jeweiligen Auflagerolle zugeführt. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Behandlungsflüssigkeit auch über beide axialen Enden zugeführt werden, was eine homogenere Verteilung der Behandlungsflüssigkeit unterstützen kann. In anderen Worten kann es vorteilhaft sein, das Verteilsystem in Form eines mit Öffnungen versehenen Befüllrohrs, von mehr als einer Stelle mit Flüssigkeit zu speisen.
Ausführungsbeispiele schaffen somit Vorrichtungen und Verfahren zum nasschemischen Behandeln von Substraten, wobei die Substrate auf einer rotierenden Benetzungseinheit in Form einer Rolle bzw. eines Zylinders aufliegen, wobei die Flüssigkeitsförderung zum Substrat und die Substratbenetzung direkt durch die rotierende Benetzungseinheit erfolgt, wobei die rotierende Benetzungseinheit zugleich eine Transporteinheit darstellen kann. Die Benetzungseinheit besitzt eine für einen geradlinigen und kontinuierlichen Transport der Substrate notwendige Steifigkeit. Bei Ausführungsbeispielen kann die Benetzungseinheit eine zusätzliche Lagereinheit (Lagereinrichtung) und/oder eine zusätzliche Ausgleichseinrichtung (Egalisierungseinrichtung) aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen sind mehrere Rolleneinheit in Form von Benetzungsrollen und/oder Transportrollen, beispielsweise mindestens zwei Rolleneinheiten, vorgesehen, um einen stabilen Transport der Substrate zu ermöglichen. Bei Ausführungsbeispielen mit mehreren Rolleneinheiten kann die Rotationsrichtung und Rotationsgeschwindigkeit zwischen den Rolleneinheiten variieren. Bei Ausführungsbeispielen ist die Auflagerolle im Betrieb während der Rotation mechanisch befestigt und flüssig gelagert. Die Benetzung und der Transport des Substrats können unabhängig von der Orientierung des Substrats sein. Bei Ausführungsbeispielen können mehrere entsprechende Auflagerollen vorgesehen sein, von denen einige als Transporteinheit und einige als Benetzungseinheit dienen, wobei Transporteinheiten und Benetzungseinheiten identische oder unterschiedliche Porengrößen aufweisen können. Bei Ausführungsbeispielen besitzen die Benetzungseinheit und/oder die Transporteinheit einen porösen steifen Mantel (Hohlzylinder), der durch ein innen liegende Befülleinheit mit Behandlungsflüssigkeit versorgt wird, welche durch die Poren der Rollen an die Rollenaußenseite gefördert wird und die Substrate typischerweise während des Transports unterhalb der Transportebene homogen benetzt. Zusätzlich kann eine außen gelegene Einheit, z. B. zum Ansprühen der Rolle, vorgesehen sein, um ein zusätzliches Medium zuzuführen.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Behandlungsflüssigkeit, die über jede mehrerer Rollen zugeführt wird, identisch sein. Bei Ausführungsbeispielen kann die Behandlungsflüssigkeit in unterschiedlichen rotierenden Einheiten variieren.
Bei Ausführungsbeispielen ist das Behandeln ein nasschemischer Prozess. Bei Ausführungsbeispielen erfolgt das Behandeln unterhalb der Substratoberseite. Bei Ausführungsbeispielen ist das Behandeln ein Ätzen, Beschichten, Reinigen oder Spülen.
Bei Ausführungsbeispielen sind die Substrate Halbleiterscheiben und das Behandeln umfasst ein Ätzen, um beide Hauptoberflächen der Halbleiterscheiben elektrisch voneinander zu isolieren.
Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Behandeln ein Ätzen unter Verwendung einer Behandlungsflüssigkeitszusammensetzung, die alkalische und/oder saure Flüssigkeiten enthält, wie z. B. NaOH, Na₂CO₃, K₂CO₃, KOH, HF, HCl, HNO₃, C₂H₄O₂, und/oder H₂O, und/oder gelöste Gase wie z. B. O₃ beinhaltet. Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Behandeln ein Beschichten unter Verwendung einer flüssigen Zusammensetzung, die H₂O, Metallsalze und/oder Partikel beinhaltet. Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Behandeln ein Reinigen unter Verwendung einer flüssigen Zusammensetzung, die H₂O, Tenside, Alkohole und/oder O₃ beinhaltet.
Bei Ausführungsbeispielen liegt das Substrat bzw. liegen die Substrate lediglich aufgrund ihrer Gewichtskraft auf der bzw. den Auflagerollen auf. Niderhalter, die das bzw. die Substrate auf der bzw. den Auflagerollen halten, sind nicht erforderlich. Ausführungsbeispiele der hierin beschriebenen Vorrichtung weisen keine Niederhalter auf und Ausführungsbeispiele des hierin beschriebenen Verfahrens verwenden keine Niederhalter.
Ausführungsbeispiele der Erfindung bieten zahlreiche Vorteile gegenüber bekannten Verfahren. So lehrt die US 3 616 742 A die Verwendung einer schwammartigen Rolle, die weich ist und ungeeignet für schwere Substrate. Ferner werden keine voneinander getrennten Substrate behandelt, sondern es wird ein Film in jeweils einer Vorrichtung durch nur eine Flüssigkeit benetzt. Demgegenüber bieten hierin offenbarte Ausführungsbeispiele den Vorteil einer flexible Behandlung, wobei in der gleichen Vorrichtung z. B. Rolle A eine Behandlung mit einer Flüssigkeit A und Rolle B eine Behandlung mit einer Flüssigkeit A oder B liefern kann. Ferner können mehrere Substrate, auch unterschiedliche Substrate, parallel behandelt werden. Die Behandlung in der horizontalen Ebene kann maßgeblich bestimmt sein durch die Durchlaufgeschwindigkeit, Behandlungstrecke und die Art des Behandlungsmediums. Eine direkte Einspeisung in die einzelnen Rolleneinheiten ermöglicht die Variation der Behandlungsstrecke, wobei beispielsweise für jede Rolleneinheit zwischen unterschiedlichen Behandlungsflüssigkeiten umgeschaltet werden kann. Beispielsweise kann eine Rolle einmal mit Spülwasser und einmal mit Ätzflüssigkeit gespeist werden. Eine direkte Einspeisung kann es ermöglichen, gezielt innerhalb der Behandlungsstrecke komplett neue Prozesse/Behandlungsmedien in eine Fertigungsstraße einzubauen, ohne Änderungen an der Anlage durchführen zu müssen.
Gegenüber bekannten Verfahren, bei denen Rollen in ein Flüssigkeitsbad eingetaucht sind, wie z. B. die in der DE 10 2007 063 202 A1 und der EP 1 733 418 B1 beschriebenen, wird bei der hierin beschriebenen Erfindung kein Becken für die Benetzung mehrerer nicht poröser Rollen benötigt, was die Flexibilität erhöht und weniger Behandlungsflüssigkeit erfordert. Ferner besteht die Möglichkeit einer kontinuierlichen Einspeisung von frischen Flüssigkeiten. Eine Anreicherung von behandlungsschädlichen Abreaktionsprodukten, Partikeln, etc. kann verhindert werden, die bei den bekannten Verfahren auftreten kann, wenn Behandlungsflüssigkeit nicht zirkuliert werden sollte.
Im Gegensatz zu der Lehre der EP 0 376 207 A2 beruht die hierin beschriebene Vorgehensweise nicht auf einer Meniskusbildung, die durch ein Wehr eines Beckens, in dem sich eine rotierende Rolle befindet, bewirkt wird. Somit ist das Verfahren robuster und zuverlässiger. Gegenüber stationären porösen Applikatoren, wie sie aus der US 5,270,079 A und der US 4,370,356 bekannt sind, bieten drehbar gelagerte Auflagerollen die Möglichkeit, auf zusätzliche Transporteinrichtungen verzichten zu können, wobei eine sanfte Behandlung möglich ist, da sich die Auflagerolle mit der Bewegung des Substrats bewegen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3616742 A [0002, 0076]
DE 102007063202 A1 [0003, 0077]
EP 1733418 B1 [0004, 0077]
EP 0376207 A2 [0005, 0078]
US 5270079 A [0006, 0078]
US 4370356 [0006, 0078]
WO 2015/017331 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung zur Behandlung von Substraten (14) mit einer Behandlungsflüssigkeit, mit folgenden Merkmalen: zumindest einer drehbar gelagerten Auflagerolle (10), auf der im Betrieb ein zu behandelndes Substrat (14) aufliegt, wobei die Auflagerolle (10) einen Hohlzylinder (13) aufweist, der ein poröses starres Material aufweist, auf dem im Betrieb das zu behandelnde Substrat (14) aufliegt, wobei die Vorrichtung ausgelegt ist, um im Betrieb Behandlungsflüssigkeit über das Innere (38) des Hohlzylinders (13) der zumindest einen Auflagerolle (10) durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders (13) zu fördern, um zumindest eine Oberfläche des Substrats (14) mit der Behandlungsflüssigkeit zu behandeln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zumindest eine Auflagerolle (10) an in axialer Richtung seitlichen Abschnitten drehbar gelagert ist, wobei die Vorrichtung ferner eine Lagereinrichtung (60) aufweist, die eine Oberfläche aufweist, die einem Abschnitt der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders (13) zwischen den seitlichen Abschnitten gegenüberliegt, wobei die Lagereinrichtung (60) bei Förderung der Behandlungsflüssigkeit auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders (13) ein Flüssigkeitslager für die Auflagerolle (10) darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders (13) gegenüberliegende Oberfläche der Lagereinrichtung (60) im Querschnitt die Form eines Kreisbogens aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Mittelpunktswinkel des Kreisbogens zwischen 135° und 225° beträgt, oder bei der der Kreisbogen den Hohlzylinder (13) mit Ausnahme eines oberen Bereichs, in dem das Substrat (14) aufliegt, umgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der sich die Lagereinrichtung (60) durchgehend zumindest über eine einen Behandlungsbereich definierende axiale Länge der zumindest einen Auflagerolle (10) erstreckt, oder segmentiert über die den Behandlungsbereich definierende axiale Länge der zumindest einen Auflagerolle (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die Lagereinrichtung (60) die Form einer Zylinderschale aufweist, die ausgebildet ist, um einen Abfluss der Behandlungsflüssigkeit über sich in axialer Richtung erstreckende Kanten der Zylinderschale zu ermöglichen, und/oder wobei axiale Enden der Zylinderschale ausgebildet sind, um einen Abfluss der Behandlungsflüssigkeit zu ermöglichen oder zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die für die zumindest eine Auflagerolle (10) eine Ausgleichseinrichtung (80) aufweist, die eine Kante aufweist, die sich axial entlang der äußeren Oberfläche des Hohlzylinders (13) der zumindest einen Auflagerolle (10) erstreckt, um eine Benetzung der äußeren Oberfläche mit der auf die äußere Oberfläche geförderten Behandlungsflüssigkeit zu homogenisieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das poröse Material ein gesintertes Material ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die zumindest eine drehbar gelagerte Auflagerolle (10) den Hohlzylinder (13) und ein im Inneren des Hohlzylinders (13) angeordnetes Befüllrohr (72) aufweist, wobei der Hohlzylinder (13) und das Befüllrohr (72) konzentrisch zueinander mit einem Zwischenraum (74) dazwischen angeordnet sind, wobei der Zwischenraum (74) durch Öffnungen (76) in dem Befüllrohr (72) mit dem Inneren des Befüllrohrs (72) fluidisch gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die zumindest eine drehbar gelagerte Auflagerolle (10) eine angetriebene Auflagerolle ist, die ausgelegt ist, um das Substrat (14) während der Behandlung zu transportieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die zusätzlich zu der zumindest einen Auflagerolle (10) Transportrollen (20, 22) aufweist, die ausgelegt sind, um das Substrat (14) während der Behandlung zu transportieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die zumindest eine Auflagerolle (10) eine von mehreren entsprechenden Auflagerollen (10) ist, die entlang eines Transportwegs angeordnet sind, entlang dem das Substrat (14) während der Behandlung transportiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, die ausgelegt ist, um eine erste Behandlungsflüssigkeit auf die äußere Oberfläche einer ersten der mehreren entsprechenden Auflagerollen (10) zu fördern und eine zweite Behandlungsflüssigkeit, die sich von der ersten Behandlungsflüssigkeit unterscheidet, auf die äußere Oberfläche einer zweiten der mehreren Auflagerollen (10) zu fördern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die ferner eine Vorrichtung (110) zur Einspeisung eines Mediums von außen auf die Oberfläche der Auflagerolle (10) oder auf das Substrat (14) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die äußere Oberfläche des Hohlzylinders (13), auf der das Substrat (14) im Betrieb aufliegt, zusätzlich zu den Poren des porösen Materials Vertiefungen und/oder Erhöhungen (78, 79) in Form von länglichen Rillen und/oder Taschen aufweist.
Verfahren zur Behandlung von Substraten (14) mit einer Behandlungsflüssigkeit unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend: Fördern von Behandlungsflüssigkeit über das Innere des Hohlzylinders (13) der zumindest einen Auflagerolle (10) durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders (13), um die zumindest eine Oberfläche des Substrats (14) mit der Behandlungsflüssigkeit zu behandeln.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Behandeln ein Ätzen, Beschichten, Reinigen oder Spülen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 17, bei dem die Substrate (14) plattenförmige voneinander getrennte Scheiben sind, wobei mehrere Substrate, die hintereinander und/oder nebeneinander in der Vorrichtung angeordnet sind, mit der Behandlungsflüssigkeit behandelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die Substrate (14) Halbleiterscheiben sind.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Behandeln ein Ätzen umfasst, um beide Hauptoberflächen der Halbleiterscheiben elektrisch voneinander zu isolieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, aufweisend: Fördern einer ersten Behandlungsflüssigkeit über das Innere des Hohlzylinders (13) einer ersten Auflagerolle (10) durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders (13) der ersten Auflagerolle (10), um die zumindest eine Oberfläche des Substrats (14) mit einer ersten Behandlungsflüssigkeit zu behandeln, und Fördern einer zweiten Behandlungsflüssigkeit, die sich von der ersten Behandlungsflüssigkeit unterscheidet, über das Innere des Hohlzylinders (13) einer zweiten Auflagerolle durch das poröse starre Material auf die äußere Oberfläche des Hohlzylinders (13) der zweiten Auflagerolle (10), um die zumindest eine Oberfläche des Substrats (14) mit der zweiten Behandlungsflüssigkeit zu behandeln, wobei die erste und zweite Auflagerolle (10) entlang eines Transportwegs angeordnet sind, entlang dem das Substrat (14) während der Behandlung transportiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, das ferner ein Einspeisen eines Mediums von außen auf die Oberfläche der Auflagerolle oder auf das Substrat aufweist.