專利名稱：用于在連續(xù)過程中濕法化學處理薄平面襯底的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于濕法化學處理微電子、精密機械和光學4吏用的平 面薄的且易斷裂襯底的方法和裝置，其中在制造微電子元件、太陽能電池 等時，使用連續(xù)過程(在線)中的濕法化學處理如清洗、蝕刻、剝離、涂 層和干燥。
背景技術：
制造微電子元件時的濕法處理技術目前主要在處理槽內進行，其中
將安放在料箱內的襯底浸入處理槽內。1至50個襯底的處理過程間斷地 進行。例如在太陽能電池生產中，連續(xù)(在線)濕法處理設備的使用日 益增加，其中村底在輥子或者傳送帶上連續(xù)送入處理槽內，或在噴淋單
元中利用介質例如像處理化學試劑或者水噴淋，然后利用熱風或者氮， 需要時增加異丙醇進行干燥。目前可供使用的濕法化學處理過程局限于
主要為半導體工業(yè)的標準襯底開發(fā)和優(yōu)化的浸漬過程和噴淋過程上。在 現代化的微電子技術和薄膜技術方面，未來將使用例如襯底厚度小于 100 nm的越來越薄的襯底。這種幾乎薄膜式、非常易于斷裂的襯底不 能在料箱和浸漬槽內進行處理，因為一方面不能滿足對運輸穩(wěn)定性的要 求，另一方面也不能滿足生產率標準。也達不到如單面處理的處理要求。 雖然用于在連續(xù)過程中同時處理大量這種襯底的現有在線處理設備滿 足產量標準，但具有不可接受的斷裂率并不能用于所需的所有類型的處 理過程。
發(fā)明內容
下面介紹的方法和裝置通過使用微孔可壓縮輥，無論是在處理線內 部的運輸(裝卸運輸)方面，還是在任何所需用途的擴展處理過程方面， 均滿足易斷裂的薄襯底在線處理設備的所有要求。通過使用這種輥避免 與輸送方向垂直的力，同時這些輥允許利用處理介質在襯底的兩面或者 僅在襯底的正面或者背面均勻浸濕襯底。由此在處理過程中，通過利用 處理介質連續(xù)交替作用無論是化學方法，還是通過直接清洗接觸的物理方法均發(fā)揮作用。此外，洗滌和干燥步驟可以結合到相同的方法中。
在本方法中，所要處理的襯底在連續(xù)過程中通過設置在單面或者雙 面且與介質相容的旋轉海綿輥。通過在至少一側耦聯(lián)傳動裝置實現絕對 均勻的運動。所希望的處理過程所要求的介質(液態(tài)或者氣態(tài))在通過
時直接或者間接涂覆，并且在洗滌和干燥步驟中重新去除。；限據實施方 式，處理過程可以在襯底上單面或者雙面進行，多個(利用相同或者不 同的介質)處理步驟可以通過處理單元的連續(xù)排列組合在一條處理線 上。該處理線可以是一條或者多條。該方法可以以浸濕的襯底或者干燥 的襯底結束。
具體實施例方式
下面介紹不同的實施方式和附圖
所要處理的襯底1 (
圖1)被水平輸送到處理單元2A。通過襯底在 輥子3或傳送帶或者皮帶上，或者通過可替代的裝卸搬運系統(tǒng)(例如機 器人)運輸到處理單元2A的輥子4和5的方式，進行輸送。
只要襯底被多孔可壓縮的輥子4和5咬住，襯底就通過處理單元2A 相同類型的后續(xù)輥子繼續(xù)輸送。輥子的特征在于，它們吸收處理單元2A 中所使用的、來自浸漬槽6或者噴淋裝置7或者直接通過輥子8的芯輸 送的處理介質，并在襯底運輸時由于輥子9和10 (圖2)與襯底11的 表面接觸，輥子將處理介質轉移到襯底表面上。此外通過輸送處理介質 的輥子在襯底表面上的滾動，產生支持過程變化的摩擦效應，該摩擦效 應在清洗、蝕刻、剝離、洗滌時強化處理過程。
在一種也能與上述方法相組合的可替代的方法中，輥子12和13(圖
3 )的間距設計為，使得在輥子12與13之間通過噴嘴14附加輸送處理 介質。噴嘴此外可以構成為超聲波或者兆聲波噴嘴。
下部輥15和16的浸濕能夠有選擇地通過從槽17直接吸收處理介 質或者與上部輥的上述結構相應通過噴嘴進行，此外也可以通過處理介 質的超聲波激發(fā)裝置或者兆聲波激發(fā)裝置18支持。介質向輥子19 (圖
4 )的輸送也可以通過輥芯20進行，其中輥芯設有用于介質排放的孔21。 通過輥子的微孔結構，輥體或輥子表面并在上述裝置內的處理介質到達所要處理的襯底表面。
依據襯底類型和所要求的處理過程，既能夠設計輥子相對于襯底
(圖6)的垂直間距23，也能夠設計輥子彼此間的水平間距22并且根 據處理要求和襯底類型設計輥子數量24。輥子對襯底的壓緊力同樣可以 根據所要求的處理過程和襯底類型，通過固定調整、重力(上部輥對下 部輥的壓力)或者通過調整驅動裝置(氣動、電動或者液壓)進行。
輥子旋轉通過電動傳動進行，其中可以連續(xù)地調整輥子回轉并從而 連續(xù)地調整襯底運輸。
替代地其中輥子沿對向旋轉方向的處理過程——例如在清洗過程 中——是可以的(圖5)，因為進行襯底運輸的輥子25、 26、 27和28 相對于襯底的輥子壓緊力相應地大于與輥子25、 26、 27和28的轉向相 反或與襯底的運輸方向相反旋轉的輥子29和30的輥子壓緊力，由此產 生附加的清洗效果。運輸和處理過程同樣可以通過使用不同輥徑(圖7) 31、 32、 33和34的輥子，只要輥子的組合適合于處理過程的進行(參 見圖7)。此外，每個輥子的轉速可以單獨地調整并在與輥子壓緊力和輥 子轉向的組合下與每個輥子相關聯(lián)，以便在各個處理時實現相應的處理 過程。
用于進行不同的連續(xù)的處理過程例如蝕刻、洗滌、干燥等，處理單 元可以連續(xù)地設置在一條處理線2A、 2B、 2C (參見圖1)中并通過具 有用于連續(xù)運輸襯底縫隙的隔板互相隔開不同的處理介質。處理介質的 彼此隔開也可以僅通過輥子和相應的處理介質輸送進行，其中在處理單 元內的最后的輥子被供應減少的介質體積。
襯底表面的干燥一一例如在噴淋處理之后的干燥一一同樣主要地 通過微孔的輥子進行。但不向這些輥子輸送處理介質。由于干燥的輥子 在襯底表面上的滾動，所以表面的液體被輥子吸收(參見圖8)。被吸收
(圖8)連續(xù)排出，并由此這些輥子為在處理過程中i續(xù)吸收水分進行
準備。由輥子從襯底表面吸收的液體同樣可以以如下的方式進行去除， 即所吸收的液體通過有孔的輥芯20 (圖4)由真空從輥子抽走。
8在第二實施方式中，在通過輥子在襯底表面上的滾動吸收液體之后 的表面干燥以如下方式進行，即在最后輥子后面的襯底表面利用氣體吹 風，該氣體此外可以被加熱，例如加熱的氮或者熱空氣加熱以及通過襯 底加熱一一例如紅外線輻射或者加熱棒或所述方法的組合。
在另一種可替代的實施方式中，襯底無殘留的表面干燥可以通過將 氣體-蒸汽混合氣體導入襯底表面上的液體內進行，其中蒸汽可與液體 混合并混合導致在襯底表面與輥子表面之間分界面上液體的表面張力
比無添加蒸汽的液體的表面張力更小。這種作為馬蘭戈尼(Marangoni) 效應或者表面張力梯度干燥公知的方法可以應用于本發(fā)明，如圖9所示。 由于輥子40或41的滾動，此前從濕襯底表面在輥子滾動時吸收的液體 或者依據前述可能性向輥子附加輸送的液體導致輥子與襯底表面之間 形成彎液面。從噴嘴45或46將氣體-蒸汽混合氣體朝彎液面方向傳導 經過導流的出口 47或48。通過蒸汽在彎液面內的滲透，產生混合并因 此也相對于在彎液面外的液體降低了表面張力。產生一種朝具有在彎液 面外的更高表面張力的液體區(qū)域方向的力(馬蘭戈尼力)，由此使得襯 底干燥。這種干燥主要是無顆粒和殘留。
平面襯底的單面表面處理可以以如下方式進行，即襯底49 (圖10) 在運輸輥50上輸送到處理輥51，處理輥被供給處理介質52并在襯底上 滾動時將處理介質53轉移到襯底表面上。通過運輸輥50的相應設置， 可以防止運輸輥與處理輥51接觸。
單面表面處理的另一種可能性可以以如下方式進行，即襯底54(圖11) 所要處理的表面通過輥子55運輸，這些輥子浸入處理介質內并在輥子運輸 襯底旋轉時將該介質56轉移到襯底底面上。如果該襯底57 (圖12 )此外 通過壓緊輥59 (圖13)壓向軟輥58,那么襯底邊緣也可以利用處理^Nt 進行處理。
權利要求
1. 一種用于在連續(xù)過程中對薄平面的且易斷裂的襯底進行濕法化 學處理、特別是清洗、蝕刻、剝離、涂層、脫水的方法，其特征在于， 村底運輸以及處理過程通過吸收處理介質的輥子進行。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，吸收在輥子中的處理 介質在襯底運輸時轉移到襯底表面上。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，當輥子在村底表面 上滾動時向輥子輸送處理介質。
4. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，濕法化學 處理僅在襯底的一面上或者兩面上進行。
5. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，濕法化學 處理包括干燥步驟。
6. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，濕法化學 處理在可任意組合的多個處理步驟中進行。
7. —種用于在連續(xù)過程中對薄平面的且易斷裂的襯底進行濕法化 學處理、特別是清洗、蝕刻、剝離、涂層、脫水的裝置，其特征在于， 設有吸收處理介質的輥子，借助于所述輥子進行襯底運輸以及處理過 程。
8. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，輥子構成為使得吸收 在輥子中的處理介質在襯底運輸時轉移到襯底表面上。
9. 如權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，處理介質的輸送在 輥子在村底表面上滾動時進行。
10. 如權利要求7至9中任一項所述的裝置，其特征在于，濕法化 學處理僅在襯底的一面上或者兩面上進行。
11. 如權利要求7至10中任一項所述的裝置，其特征在于，輥子具 有微孔的設計，從而介質輸送通過處理介質導入微孔的輥子內進行。
12. 如權利要求7至11中任一項所述的裝置，其特征在于，設有介 質處理槽，從而輥子的介質吸收通過輥子浸入介質處理槽內進行。
13. 如權利要求7至12中任一項所述的裝置，其特征在于，設有噴 淋裝置，從而介質向輥子的輸送通過向輥子上噴淋和/或通過在輥子之 間配給處理介質進行。
14. 如權利要求7至13中任一項所述的裝置，其特征在于，為了建 立處理線設有任意數量的輥子。
15. 如權利要求7至15中任一項所述的裝置，其特征在于，輥子的 間距和/或長度能夠根據襯底尺寸自由選擇。
16.如權利要求7至15中任一項所述的裝置，其特征在于，上下重 疊設置的輥子的位置是任意的.
17. 如權利要求7至16中任一項所述的裝置，其特征在于，上部與 下部輥子的間距是可調整的。
18. 如權利要求7至17中任一項所述的裝置，其特征在于，輥子在 襯底上的壓緊力是不同的和/或可調整的。
19. 如權利要求7至18中任一項所述的裝置，其特征在于，輥子斷 面具有不同的表面并特別是光滑的，或者具有粒結、縱槽和/或橫槽。
20. 如權利要求7至19中任一項所述的裝置，其特征在于，每個輥 子的轉速能單獨地調整。
21. 如權利要求7至20中任一項所述的裝置，其特征在于，每個輥 子的轉向(旋轉方向)能選擇為不同的。
22. 如權利要求7至21中任一項所述的裝置，其特征在于，除了輥 子外其他支持處理的系統(tǒng)、特別是超聲波系統(tǒng)或者兆聲波系統(tǒng)與處理單 元一體化。
23. 如權利要求7至22中任一項所述的裝置，其特征在于，干燥通 過運行的干燥輥子進行，其中由輥子吸收的液體被刮掉。
24. 如權利要求7至23中任一項所述的裝置，其特征在于，輥子吸 收的液體能通過從輥子抽走而除去。
25. 如權利要求7至24中任一項所述的裝置，其特征在于，為了干 燥襯底設有支持處理的裝置和/或方法，如襯底利用加熱的氣體吹風、 局部降低表面張力或者例如通過紅外線輻射進行襯底加熱。
26. 如權利要求7至25中任一項所述的裝置，其特征在于，氣態(tài)介 質能通過輥芯(20)導入輥子內。
27. 如權利要求7至26中任一項所述的裝置，其特征在于，沿輥子 與襯底的接觸面能導入特別是含氮的氣流，其包括特別是含有異丙醇的 蒸汽，蒸汽與襯底表面上的液體進行混合并且混合物的表面張力低于混 合前液體的表面張力。
28. 如權利要求7至27中任一項所述的裝置，其特征在于，所有使 用的處理介質均能被加熱。
29. 如權利要求7至28中任一項所述的裝置，其特征在于，輸送到 各個輥子的介質能通過輥子在襯底上的滾動而沉積。
30. 如權利要求7至29中任一項所述的裝置，其特征在于，襯底正 面和襯底底面上的浸潤或者涂層是不同的。
31. 如權利要求7至30中任一項所述的裝置，其特征在于，多個襯 底能并排同時處理。
32. 如權利要求7至31中任一項所述的裝置，其特征在于，多個處 理室串聯(lián)地設置以形成處理線，以便能先后進行蝕刻處理、洗滌處理、 干燥處理等。
33. 如權利要求7至32中任一項所述的裝置，其特征在于，多個處 理線構成為上下重疊。
34. 如權利要求7至33中任一項所述的裝置，其特征在于，所述處 理介質通過襯底上面的輥子僅輸送到襯底上面。
35. 如權利要求1至34中任一項所述的裝置，其特征在于，所述處 理介質僅通過襯底下面的輥子輸送到一個襯底面。
36. 如權利要求1至35中任一項所述的裝置，其特征在于，所述處 理介質僅輸送到 一 個襯底面和襯底邊緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在連續(xù)過程中對薄平面的且易斷裂的襯底進行濕法化學處理(清洗、蝕刻、剝離、涂層、脫水)的方法和裝置，其中襯底運輸以及濕處理通過吸收介質的輥子進行。
文檔編號H01L21/00GK101313384SQ200680043846
公開日2008年11月26日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權日2005年11月26日
發(fā)明者霍斯特·孔策-康塞維茨 申請人:Acp先進清潔生產有限公司