专利名称：用于清洁硅衬底的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于清洁硅衬底的设备。特别地，本实用新型涉及一种用于清洁由清洁液体包围并通过处理池运输的硅衬底的设备。
背景技术：
例如，需要如硅晶圆或者由如玻璃、塑料、金属或者陶瓷的材料制成的晶圆的平坦的物体来制造太阳能电池，而且也制造作为衬底的半导体器件。所述平坦的物体的处理通常还包括例如借助如蚀刻膏、掺杂保护膏或诸如此类的膏状的药剂来对至少一个衬底侧进行覆层，所述膏状的药剂在稍晚的时间点必须再次完全地从衬底移除。所述工艺步骤下面简短地称作“清洁”。对此已知不同的清洁设备。这种设备例如在参考文献PCT/DE2006/000468中公开。板形的超声波振动器位于处理池中。待清洁的衬底沿着超声波振动器的发射超声波的一侧运输。优选地，一个或多个超声波振动器的表面相对于衬底的表面略微倾斜。在优选借助辊子实现的经过处理池期间，进行朝向或者背离一个或多个超声波振动器的衬底面的清洁。然而，试验已经表明，借助超声波进行的清洁仅仅在朝向振动器的一侧上是足够的。尤其关于高粘度(膏状)的层的清洗，仅在耗费大量时间和功率的情况下，清洁才是可能的。此外，悬浮在衬底下侧上的并且在衬底上侧上“跳动”的杂质颗粒妨碍清洁。由此导致的不足的处理效果、长的处理时间和/或超声波振动器的高的功率消耗以及所述超声波振动器的高的单件成本是不利的。
实用新型内容因此，本实用新型的目的为提供一种清洁设备，所述清洁设备不具有或者少量具有所描述的缺点。该目的通过根据本实用新型的清洁设备来实现，所述设备包括用于容纳清洁液体的处理池、用于将所述硅衬底沿着清洁平面水平地运输通过所述处理池的运输设备、用于产生声波场的至少一个振动器以及用于将清洁的液体输出到待清洁的衬底表面上的至少一个喷嘴，其中所述至少一个振动器在所述处理池中设置成，使得由所述至少一个振动器发射的声波能够到达非待清洁的衬底表面上，并且其中所述至少一个喷嘴设置并定向成，使得由所述至少一个喷嘴输出的所述液体在由所述振动器发射的所述声波的作用区域中能够到达待清洁的所述衬底表面上。在本实用新型的下面的描述以及在附图中能够得出其他有利的实施形式。根据本实用新型的设备用于单侧地清洁硅衬底，并且包括用于容纳清洁液体的处理池、用于将硅衬底沿着清洁平面水平地运输通过处理池的运输设备、用于产生声波场的至少一个振动器(变频器(Transducer))以及用于将清洁的液体输出到待清洁的衬底表面上的至少一个喷嘴，其中所述振动器设置在清洁液体之内以最佳地用于清洁适当的作用区域。[0007]根据本实用新型，至少一个振动器在处理池中设置成，使得由所述振动器所发射的声波能够到达非待清洁的衬底表面上，并且至少一个喷嘴设置并定向成，使得由所述喷嘴输出的液体在由振动器发射的声波的作用区域(W)中能够到达待清洁的衬底表面上。清楚的是，该设备除了清洁硅衬底之外还能够用于其他的材料(如上所述)，并且能够进行衬底表面的其他处理(例如掺杂)来代替清洁。清洁和其他处理的组合也是可能的。此外清楚的是，清洁尤其涉及衬底的朝向所述至少一个喷嘴的侧，但使得另一侧仍然也能承受清洁。下面详细阐明本实用新型。处理池用于容纳清洁液体，所述清洁液体尤其优选为加热的、O. 05%至O. 5%的KOH(氢氧化钾、也称作苛性钾)。在下文中还更深入探讨的运输设备用于将一个或多个衬底引入到清洁液体中以及将所述衬底从清洁液体中引出。衬底的两侧(上侧和下侧)平行于所谓的清洁平面或者位于所谓的清洁平面中，其中根据定义，所述两侧由于衬底的小的厚度而彼此紧密相邻。在清洁平面中，清洁效果特别好。在清洁期间，衬底的两侧埋入清洁液体中。尤其有利的是，振动器产生超声波或者兆声波，即在20kHz的频率之上的范围中的声波。声波形成声波场，只要声波没有偏转，所述声波场的波前就基本平行于典型地构成板形地的振动器的表面走向。如同样从上述文献中已知的是，清洁效果不是在距振动器的任何距离中都一样好，而是在特定距离的区域中，当前称作作用区域中特别好。如果在振动器和衬底之间形成驻波，那么所述距离例如为波长的四分之一或者四分之三，其中还能够存在多个所述范围。根据本实用新型，作用区域位于清洁液体之内，在任何情况下，所述作用区域实际上都是可用于清洁的部分。至少一个喷嘴例如经由泵用优选为来自处理池的清洁液体的清洁液体来供给，所述清洁液体然后在一定的压力下输出。喷嘴能够适用于输出点状的或者扇面状的喷束。优选地，或者多个喷嘴或者彼此并排地设置，或者单个喷嘴的扇面大致相应于衬底的宽度。切口形的喷嘴也能够提供覆盖衬底宽度的喷束。因此，根据本实用新型，声波场(和由此典型地还有振动器，除了间接的作用方式之外)设置在清洁平面(进而衬底)的一侧上，并且相反于清洁平面发射。同时，至少一个喷嘴设置在清洁平面(进而衬底)的另一侧上，并且同样指向清洁平面。其结果为，作用区域和可从喷嘴中输出的清洁液体在清洁平面的区域中相遇。换而言之，作用区域和由清洁液体构成的喷束在那里能够重叠。 尽管首先容易理解下述猜想，即，喷嘴流同时存在于以超声辐射的部位上导致驻波被妨碍，进而导致清洁效果变差，但是试验惊人地表明，以根据本实用新型的方式实现的清洁效果相对于仅借助超声波场或者借助喷嘴能够达到的清洁效果明显有所改进。因此，能够降低典型地以复数存在的、产生超声波场的振动器的数量。同样，能够降低所述振动器的功率。以这种方式，在不影响清洁效果的情况下降低了成本。替选地，与传统的清洁设备相比，提高了根据本实用新型的设备的处理能力，这同样是有利的。优选地，至少一个喷嘴设置在清洁液体之外。这也意味着，声波场设置在清洁平面之下，并且至少一个喷嘴设置在所述清洁平面之上。此外，将清洁液体的液位调节成，使得将所述液位设置在衬底的上侧和喷嘴的出口之下之间，然而至少在清洁平面之上和喷嘴的出口之下之间。以所述方式，从喷嘴输出的喷束所经过的路程的大部分通过空气，并且不通过厚的液体层而不必要地减速。根据实施形式，喷嘴或者至少其输出清洁液体的开口基本垂直于清洁平面(并且因此垂直于衬底的表面)。根据另一并且优选的实施形式，至少一个喷嘴以不垂直的角度指向清洁平面。因此，喷束以在I度至89度之间的角度到达衬底的表面上。试验已经表明，以所述方式能够
进一步改善清洁效果。尤其有利的是，所述角度为20度至45度。根据另一优选的实施形式，振动器和喷嘴(或者从喷嘴中输出的喷束到清洁平面上的相遇点)在清洁平面的两侧上彼此对置地，即彼此重叠地设置。这意味着，在观察者观察到衬底的环绕的侧边的侧视图中，在振动器之上设有一个或多个喷嘴(或者至少所述喷嘴的喷束的相遇点)。以所述方式，从喷嘴输出的液体喷束和由振动器发射的作用区域能够尽可能地靠近在一起，这提高了效率或者最小化了功率损失。根据另一实施形式，喷嘴正好在侧向上彼此偏移地设置，即设置在另外以复数存在的振动器之间，然而还设置在清洁平面的另一侧上。如同样从上述文献中已知的是，能够有利的是，振动器进而平行于所述振动器的表面走向的作用区域相对于清洁平面成一定角度地指向。尤其有利的是，所述角度选择成，使得提供作用区域的振动器的前缘相对于后缘下降或者升高该频率下的波长的一半。以所述方式确保，即使当在作用区域和清洁平面之间的距离不是最佳的时，衬底的每个部位也至少一次地经过作用区域。可作为替选地，如在上述文献中所提出的，因为同样能够确保衬底能至少一次地经过作用区域，所以作用区域(进而提供所述作用区域的振动器)设计成能够沿垂直方向往复地移动或调节。同样地，喷嘴设计成可移动和/或可调节的。可调节性用于对喷束角度或者产生所述喷束角度的喷嘴的定向或者定位进行匹配。成角度的布置和振动器/作用场和/或喷嘴的可移动性的组合也是可行的。虽然根据本实用新型的设备原则上还能够用于所谓的“成批设备”，但是优选的是，运输设备为用于将衬底以运输方向连续地运输的成直线运输设备(Inline-Transportvorrichtung)。在此,衬底连续地在根据本实用新型的设备的一个端部处引入到处理池中，运送经过清洁液体，并且在另一端部上从所述设备中取出。尤其有利的是，对此考虑在清洁平面的单侧或者双侧上设置辊子。所述清洁平面置于设置在衬底之下的辊子上，而设置在衬底之上的辊子用作为阻止不期望的漂起的压紧设备。在此优选的是，辊子对正好关于清洁平面彼此相对地设置(参见在上文中的“彼此相对”的概念的定义)。替选地，衬底能够通过其自重、液体喷束或者负压而在运输设备的方向上移动，所述运输设备例如也可包括运载装置(Carrier)或者所谓的真空吸盘。对于成直线运输的优选情况，即持续地移动衬底经过处理池而优选的是，将喷嘴相反于衬底的运输方向指向。以所述方式，能够按照“液体刮铲”的形式揭下并且有效地冲走待由喷束分离的、尤其为膏状的材料。[0030]此外优选的是，用于加热清洁液体的装置包括在所述设备中，或者配属于所述设备。以所述方式能够将已经在处理池中的，和/或在位于上游的接收槽中的清洁液体带到期望的、适合于清洁的温度。对此，还考虑喷嘴加热器和/或供给所述喷嘴的管道。温度优选调节到在室温和90°C之间的、并且尤其优选在50°C和60°C之间的数值上。在另一优选的实施形式中，根据本实用新型的设备具有用于清洁剂添加物的配量装置。典型地掺杂在水中的、尤其优选的清洁剂添加物为之前所述的Κ0Η。供给到处理池或例如也供给到喷嘴中的供应管道能够实现配量。最后，根据本实用新型的设备还包括用于机械地辅助清洁的装置。所述设备优选能够由刷子组成，所述刷子在运输方向中旋转或者相反于运输方向旋转，其中清楚的是，所述刷子在其作用中既不应该影响(遮盖)喷嘴的喷束也不应该影响(遮盖)声波场。用于机械地辅助清洁的设备优选能够设置在处理池的起始部和/或终止部上。替选地或者补充地，在朝向振动器的侧上的必要时附加的设备也是可能的。下面，说明之前描述的设备的优选应用。由于清晰性，因此放弃重复。为了实现改进地清洁硅衬底的指向至少一个喷嘴的侧，振动器和至少一个喷嘴定向成，使得硅衬底在其运输通过清洁液体期间同时地穿过声波场的最佳地适合于清洁的作用区域和从至少一个喷嘴中输出的喷束。因此，有利的应用包括一个或多个下述步骤-提供如之前所描述的、用于清洁硅衬底的设备，-用清洁液体填充处理池，-将衬底沿着清洁平面运输通过清洁液体，-在衬底的一侧的方向中发射声波场，-借助于喷嘴从衬底的另一侧输出清洁的液体，其中能够确保，作用区域和可从喷嘴中输出的清洁的液体在清洁平面的区域中相遇。同样可行的是，在清洁期间，变化振动器和/或至少一个喷嘴的位置和/或定向。通过间断的移动能够进一步改进清洁效果。同样可行的是，改变喷嘴的输出量，以便例如产生脉冲的喷束。此外有利的是，在清洁期间进行清洁液体的温度调节和/或清洁剂添加物的配量添加。在此，为了避免重复也参考上面的实施形式。最后，为了进一步改进清洁效果，可进行机械的清洁辅助。根据本实用新型的设备允许在降低的时间耗费和功率耗费的情况下借助超声波振动器从硅衬底中清除尤其高粘度的(膏状的)覆层，能够缩短处理时间和/或降低超声波振动器的功率消耗。总之，这引起在设备的准备和运行中的更低的成本。
在图1中示出根据本实用新型的用于清洁硅衬底的设备的一部分的侧视图。示出单个的硅衬底I。所述硅衬底被位于处理池2中的清洁液体F包围。液位P表示清洁液体F的表面位置。
具体实施方式
硅衬底I借助于运输设备3沿着清洁平面4以运输方向T运送，所述运输设备包括由彼此对置的辊子(置于上方的辊子3A和置于下方的辊子3B)组成的辊子对。对此，上部的和/或下部的辊子3A/3B相应地处于旋转中(没有示出)。因此，清洁平面4同时为运输平面。在处理池2之内，在清洁平面4的一侧上设有发射声波(没有示出)的振动器5。在所示出的实施形式中，所述振动器相对于清洁平面4倾斜角度a。作用区域W示意地通过画阴影的面示出，在所述作用区域中由于声波而出现特别好的清洁效果。所述作用区域大致平行于振动器的表面。对于水平设置的振动器(没有示出)，所述画阴影的面在侧视图中具有大致为矩形的形状。然而，由于倾斜角度α，所述矩形的一部分位于清洁液体F之外，从而“切掉”由于缺少清洁液体F而不有助于清洁的角。在清洁平面4的另一侧上并且在清洁液体F之外，设有两个喷嘴6。所述喷嘴经由供应管道7用优选为清洁液体F的清洁的液体供给，所述清洁液体然后分别以有针对性的喷束S射出。每个喷嘴的优选流速为I升/分钟至2升/分钟，并且优选1. 2升/分钟。喷束S指向清洁平面4并且与所述清洁平面形成角度β。此外，所述喷束相反于运输方向T起作用。在清洁液体F的液位P之下，喷束S扩展(打点的面)。尽管如此，根据本实用新型的设备导致，作用区域和从喷嘴6中输出的清洁的液体在清洁平面4的区域中进而在硅衬底I的待清洁的表面的区域中相遇或者在那里重叠。由此实现硅衬底的尤其有效的清洁。如所示出的那样，有利的是，喷束S在辊子3Β的附近到达硅衬底I上，因为所述硅衬底在其他情况下经受不必要的弯曲负荷。此外如所示出的，有利的是，振动器5和喷嘴6彼此对置地设置。附图标记列表I 硅衬底2 处理池3 运输设备3Α 位于上方的辊子3Β 位于下方的辊子4 清洁平面5 振动器6 喷嘴7 供应管道F 清洁液体W 作用区域P 液位T 运输方向α、β 角度S 喷束
权利要求1.用于单侧地清洁硅衬底(I)的设备，所述设备包括用于容纳清洁液体(F)的处理池(2)、用于将所述硅衬底(I)沿着清洁平面(4)水平地运输通过所述处理池(2)的运输设备(3)、用于产生声波场的至少一个振动器(5)以及用于将清洁的液体输出到待清洁的衬底表面上的至少一个喷嘴￠)，其中所述至少一个振动器(5)在所述处理池(2)中设置成，使得由所述至少一个振动器发射的声波能够到达非待清洁的衬底表面上，并且其中所述至少一个喷嘴(6)设置并定向成，使得由所述至少一个喷嘴输出的所述液体在由所述振动器发射的所述声波的作用区域(W)中能够到达待清洁的所述衬底表面上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个喷嘴(6)设置在所述清洁液体(F)之外。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述至少一个喷嘴(6)以非垂直的角度(￠)指向所述清洁平面(4)。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述角度(￠)为20度至45度。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其中振动器(5)和喷嘴(6)彼此上下重叠或者侧向偏移地设置。
6.根据前述权利要求1或2所述的设备，其中所述作用区域(W)相对于所述清洁平面(4)成角度(a)。
7.根据前述权利要求1或2所述的设备，其中能够移动和/或能够调节所述至少一个振动器(5)和/或所述至少一个喷嘴(6)。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述喷嘴(6)相反于所述硅衬底(I)的运输方向(T)指向。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括用于加热清洁液体(F)的装置和/或用于清洁剂添加物的配量装置。
10.根据权利要求1所述的设备，还包括用于机械地辅助清洁的装置。
专利摘要本实用新型涉及一种用于清洁硅衬底的设备。特别地，本实用新型涉及一种用于清洁由清洁液体包围并运输通过处理池的硅衬底的设备。根据本实用新型，用于单侧清洁硅衬底(1)的设备包括容纳清洁液体(F)的处理池(2)、用于通过处理池(2)沿着清洁平面(4)水平运输硅衬底(1)的运输设备(3)、用于产生声波场的至少一个振动器(5)以及用于将清洁的液体输出到待清洁衬底表面上的至少一个喷嘴(6)，其中至少一个振动器(5)设置在处理池(2)中，使得由所述振动器发射的声波能到达非待清洁的衬底表面上，且其中至少一个喷嘴(6)设置并定向成使得由喷嘴输出的液体在由振动器发射的声波的作用区域(W)中能到达待清洁衬底表面上。
文档编号B08B3/02GK202860913SQ201220277499
公开日2013年4月10日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者马库斯·乌伊莱因, 斯特凡·海因里希·韦内特, 帕特里克·甘特尔, 克劳迪娅·沙夫纳, 马丁·韦伯 申请人:睿纳有限责任公司