專利名稱：用于在連續(xù)過(guò)程中濕法化學(xué)處理薄平面襯底的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于濕法化學(xué)處理微電子、精密機(jī)械和光學(xué)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(yáng)能電池 等時(shí)，使用連續(xù)過(guò)程(在線)中的濕法化學(xué)處理如清洗、蝕刻、剝離、涂 層和干燥。
背景技術(shù)：
制造微電子元件時(shí)的濕法處理技術(shù)目前主要在處理槽內(nèi)進(jìn)行，其中
將安放在料箱內(nèi)的襯底浸入處理槽內(nèi)。1至50個(gè)襯底的處理過(guò)程間斷地 進(jìn)行。例如在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中，連續(xù)(在線)濕法處理設(shè)備的使用日 益增加，其中村底在輥?zhàn)踊蛘邆魉蛶线B續(xù)送入處理槽內(nèi)，或在噴淋單
元中利用介質(zhì)例如像處理化學(xué)試劑或者水噴淋，然后利用熱風(fēng)或者氮， 需要時(shí)增加異丙醇進(jìn)行干燥。目前可供使用的濕法化學(xué)處理過(guò)程局限于
主要為半導(dǎo)體工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)襯底開(kāi)發(fā)和優(yōu)化的浸漬過(guò)程和噴淋過(guò)程上。在 現(xiàn)代化的微電子技術(shù)和薄膜技術(shù)方面，未來(lái)將使用例如襯底厚度小于 100 nm的越來(lái)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(nèi)進(jìn)行處理，因?yàn)橐环矫娌荒軡M足對(duì)運(yùn)輸穩(wěn)定性的要 求，另一方面也不能滿足生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)。也達(dá)不到如單面處理的處理要求。 雖然用于在連續(xù)過(guò)程中同時(shí)處理大量這種襯底的現(xiàn)有在線處理設(shè)備滿 足產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)，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(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
下面介紹的方法和裝置通過(guò)使用微孔可壓縮輥，無(wú)論是在處理線內(nèi) 部的運(yùn)輸(裝卸運(yùn)輸)方面，還是在任何所需用途的擴(kuò)展處理過(guò)程方面， 均滿足易斷裂的薄襯底在線處理設(shè)備的所有要求。通過(guò)使用這種輥避免 與輸送方向垂直的力，同時(shí)這些輥允許利用處理介質(zhì)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(guò)程中，通過(guò)利用 處理介質(zhì)連續(xù)交替作用無(wú)論是化學(xué)方法，還是通過(guò)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(jié)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(guò)程中通過(guò)設(shè)置在單面或者雙 面且與介質(zhì)相容的旋轉(zhuǎn)海綿輥。通過(guò)在至少一側(cè)耦聯(lián)傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)絕對(duì) 均勻的運(yùn)動(dòng)。所希望的處理過(guò)程所要求的介質(zhì)(液態(tài)或者氣態(tài))在通過(guò)
時(shí)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(jù)實(shí)施方 式，處理過(guò)程可以在襯底上單面或者雙面進(jìn)行，多個(gè)(利用相同或者不 同的介質(zhì))處理步驟可以通過(guò)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(jié)束。
具體實(shí)施例方式
下面介紹不同的實(shí)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(guò)襯底在 輥?zhàn)?或傳送帶或者皮帶上，或者通過(guò)可替代的裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)(例如機(jī) 器人)運(yùn)輸?shù)教幚韱卧?A的輥?zhàn)?和5的方式，進(jìn)行輸送。
只要襯底被多孔可壓縮的輥?zhàn)?和5咬住，襯底就通過(guò)處理單元2A 相同類型的后續(xù)輥?zhàn)永^續(xù)輸送。輥?zhàn)拥奶卣髟谟?，它們吸收處理單?A 中所使用的、來(lái)自浸漬槽6或者噴淋裝置7或者直接通過(guò)輥?zhàn)?的芯輸 送的處理介質(zhì)，并在襯底運(yùn)輸時(shí)由于輥?zhàn)?和10 (圖2)與襯底11的 表面接觸，輥?zhàn)訉⑻幚斫橘|(zhì)轉(zhuǎn)移到襯底表面上。此外通過(guò)輸送處理介質(zhì) 的輥?zhàn)釉谝r底表面上的滾動(dòng)，產(chǎn)生支持過(guò)程變化的摩擦效應(yīng)，該摩擦效 應(yīng)在清洗、蝕刻、剝離、洗滌時(shí)強(qiáng)化處理過(guò)程。
在一種也能與上述方法相組合的可替代的方法中，輥?zhàn)?2和13(圖
3 )的間距設(shè)計(jì)為，使得在輥?zhàn)?2與13之間通過(guò)噴嘴14附加輸送處理 介質(zhì)。噴嘴此外可以構(gòu)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(guò)從槽17直接吸收處理介 質(zhì)或者與上部輥的上述結(jié)構(gòu)相應(yīng)通過(guò)噴嘴進(jìn)行，此外也可以通過(guò)處理介 質(zhì)的超聲波激發(fā)裝置或者兆聲波激發(fā)裝置18支持。介質(zhì)向輥?zhàn)?9 (圖
4 )的輸送也可以通過(guò)輥芯20進(jìn)行，其中輥芯設(shè)有用于介質(zhì)排放的孔21。 通過(guò)輥?zhàn)拥奈⒖捉Y(jié)構(gòu)，輥體或輥?zhàn)颖砻娌⒃谏鲜鲅b置內(nèi)的處理介質(zhì)到達(dá)所要處理的襯底表面。
依據(jù)襯底類型和所要求的處理過(guò)程，既能夠設(shè)計(jì)輥?zhàn)酉鄬?duì)于襯底
(圖6)的垂直間距23，也能夠設(shè)計(jì)輥?zhàn)颖舜碎g的水平間距22并且根 據(jù)處理要求和襯底類型設(shè)計(jì)輥?zhàn)訑?shù)量24。輥?zhàn)訉?duì)襯底的壓緊力同樣可以 根據(jù)所要求的處理過(guò)程和襯底類型，通過(guò)固定調(diào)整、重力(上部輥對(duì)下 部輥的壓力)或者通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)裝置(氣動(dòng)、電動(dòng)或者液壓)進(jìn)行。
輥?zhàn)有D(zhuǎn)通過(guò)電動(dòng)傳動(dòng)進(jìn)行，其中可以連續(xù)地調(diào)整輥?zhàn)踊剞D(zhuǎn)并從而 連續(xù)地調(diào)整襯底運(yùn)輸。
替代地其中輥?zhàn)友貙?duì)向旋轉(zhuǎn)方向的處理過(guò)程——例如在清洗過(guò)程 中——是可以的(圖5)，因?yàn)檫M(jìn)行襯底運(yùn)輸?shù)妮佔(zhàn)?5、 26、 27和28 相對(duì)于襯底的輥?zhàn)訅壕o力相應(yīng)地大于與輥?zhàn)?5、 26、 27和28的轉(zhuǎn)向相 反或與襯底的運(yùn)輸方向相反旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)?9和30的輥?zhàn)訅壕o力，由此產(chǎn) 生附加的清洗效果。運(yùn)輸和處理過(guò)程同樣可以通過(guò)使用不同輥徑(圖7) 31、 32、 33和34的輥?zhàn)?，只要輥?zhàn)拥慕M合適合于處理過(guò)程的進(jìn)行(參 見(jiàn)圖7)。此外，每個(gè)輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速可以單獨(dú)地調(diào)整并在與輥?zhàn)訅壕o力和輥 子轉(zhuǎn)向的組合下與每個(gè)輥?zhàn)酉嚓P(guān)聯(lián)，以便在各個(gè)處理時(shí)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的處理 過(guò)程。
用于進(jìn)行不同的連續(xù)的處理過(guò)程例如蝕刻、洗滌、干燥等，處理單 元可以連續(xù)地設(shè)置在一條處理線2A、 2B、 2C (參見(jiàn)圖1)中并通過(guò)具 有用于連續(xù)運(yùn)輸襯底縫隙的隔板互相隔開(kāi)不同的處理介質(zhì)。處理介質(zhì)的 彼此隔開(kāi)也可以僅通過(guò)輥?zhàn)雍拖鄳?yīng)的處理介質(zhì)輸送進(jìn)行，其中在處理單 元內(nèi)的最后的輥?zhàn)颖还?yīng)減少的介質(zhì)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(guò)微孔的輥?zhàn)舆M(jìn)行。但不向這些輥?zhàn)虞斔吞幚斫橘|(zhì)。由于干燥的輥?zhàn)?在襯底表面上的滾動(dòng)，所以表面的液體被輥?zhàn)游?參見(jiàn)圖8)。被吸收
(圖8)連續(xù)排出，并由此這些輥?zhàn)訛樵谔幚磉^(guò)程中i續(xù)吸收水分進(jìn)行
準(zhǔn)備。由輥?zhàn)訌囊r底表面吸收的液體同樣可以以如下的方式進(jìn)行去除， 即所吸收的液體通過(guò)有孔的輥芯20 (圖4)由真空從輥?zhàn)映樽摺?br> 8在第二實(shí)施方式中，在通過(guò)輥?zhàn)釉谝r底表面上的滾動(dòng)吸收液體之后 的表面干燥以如下方式進(jìn)行，即在最后輥?zhàn)雍竺娴囊r底表面利用氣體吹 風(fēng)，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(guò)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(shí)施方式中，襯底無(wú)殘留的表面干燥可以通過(guò)將 氣體-蒸汽混合氣體導(dǎo)入襯底表面上的液體內(nèi)進(jìn)行，其中蒸汽可與液體 混合并混合導(dǎo)致在襯底表面與輥?zhàn)颖砻嬷g分界面上液體的表面張力
比無(wú)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(yīng)或者表面張力梯度干燥公知的方法可以應(yīng)用于本發(fā)明，如圖9所示。 由于輥?zhàn)?0或41的滾動(dòng)，此前從濕襯底表面在輥?zhàn)訚L動(dòng)時(shí)吸收的液體 或者依據(jù)前述可能性向輥?zhàn)痈郊虞斔偷囊后w導(dǎo)致輥?zhàn)优c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(dǎo) 經(jīng)過(guò)導(dǎo)流的出口 47或48。通過(guò)蒸汽在彎液面內(nèi)的滲透，產(chǎn)生混合并因 此也相對(duì)于在彎液面外的液體降低了表面張力。產(chǎn)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(wú)顆粒和殘留。
平面襯底的單面表面處理可以以如下方式進(jìn)行，即襯底49 (圖10) 在運(yùn)輸輥50上輸送到處理輥51，處理輥被供給處理介質(zhì)52并在襯底上 滾動(dòng)時(shí)將處理介質(zhì)53轉(zhuǎn)移到襯底表面上。通過(guò)運(yùn)輸輥50的相應(yīng)設(shè)置， 可以防止運(yùn)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(jìn)行，即襯底54(圖11) 所要處理的表面通過(guò)輥?zhàn)?5運(yùn)輸，這些輥?zhàn)咏胩幚斫橘|(zhì)內(nèi)并在輥?zhàn)舆\(yùn)輸 襯底旋轉(zhuǎn)時(shí)將該介質(zhì)56轉(zhuǎn)移到襯底底面上。如果該襯底57 (圖12 )此外 通過(guò)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(jìn)行處理。
權(quán)利要求
1. 一種用于在連續(xù)過(guò)程中對(duì)薄平面的且易斷裂的襯底進(jìn)行濕法化 學(xué)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(yùn)輸以及處理過(guò)程通過(guò)吸收處理介質(zhì)的輥?zhàn)舆M(jìn)行。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，吸收在輥?zhàn)又械奶幚?介質(zhì)在襯底運(yùn)輸時(shí)轉(zhuǎn)移到襯底表面上。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，當(dāng)輥?zhàn)釉诖宓妆砻?上滾動(dòng)時(shí)向輥?zhàn)虞斔吞幚斫橘|(zhì)。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，濕法化學(xué) 處理僅在襯底的一面上或者兩面上進(jìn)行。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，濕法化學(xué) 處理包括干燥步驟。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，濕法化學(xué) 處理在可任意組合的多個(gè)處理步驟中進(jìn)行。
7. —種用于在連續(xù)過(guò)程中對(duì)薄平面的且易斷裂的襯底進(jìn)行濕法化 學(xué)處理、特別是清洗、蝕刻、剝離、涂層、脫水的裝置，其特征在于， 設(shè)有吸收處理介質(zhì)的輥?zhàn)樱柚谒鲚佔(zhàn)舆M(jìn)行襯底運(yùn)輸以及處理過(guò) 程。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，輥?zhàn)訕?gòu)成為使得吸收 在輥?zhàn)又械奶幚斫橘|(zhì)在襯底運(yùn)輸時(shí)轉(zhuǎn)移到襯底表面上。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，處理介質(zhì)的輸送在 輥?zhàn)釉诖宓妆砻嫔蠞L動(dòng)時(shí)進(jìn)行。
10. 如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，濕法化 學(xué)處理僅在襯底的一面上或者兩面上進(jìn)行。
11. 如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，輥?zhàn)泳?有微孔的設(shè)計(jì)，從而介質(zhì)輸送通過(guò)處理介質(zhì)導(dǎo)入微孔的輥?zhàn)觾?nèi)進(jìn)行。
12. 如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)有介 質(zhì)處理槽，從而輥?zhàn)拥慕橘|(zhì)吸收通過(guò)輥?zhàn)咏虢橘|(zhì)處理槽內(nèi)進(jìn)行。
13. 如權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)有噴 淋裝置，從而介質(zhì)向輥?zhàn)拥妮斔屯ㄟ^(guò)向輥?zhàn)由蠂娏芎?或通過(guò)在輥?zhàn)又?間配給處理介質(zhì)進(jìn)行。
14. 如權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，為了建 立處理線設(shè)有任意數(shù)量的輥?zhàn)印?br> 15. 如權(quán)利要求7至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，輥?zhàn)拥?間距和/或長(zhǎng)度能夠根據(jù)襯底尺寸自由選擇。
16.如權(quán)利要求7至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，上下重 疊設(shè)置的輥?zhàn)拥奈恢檬侨我獾?
17. 如權(quán)利要求7至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，上部與 下部輥?zhàn)拥拈g距是可調(diào)整的。
18. 如權(quán)利要求7至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，輥?zhàn)釉?襯底上的壓緊力是不同的和/或可調(diào)整的。
19. 如權(quán)利要求7至18中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，輥?zhàn)訑?面具有不同的表面并特別是光滑的，或者具有粒結(jié)、縱槽和/或橫槽。
20. 如權(quán)利要求7至19中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，每個(gè)輥 子的轉(zhuǎn)速能單獨(dú)地調(diào)整。
21. 如權(quán)利要求7至20中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，每個(gè)輥 子的轉(zhuǎn)向(旋轉(zhuǎn)方向)能選擇為不同的。
22. 如權(quán)利要求7至21中任一項(xiàng)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(quán)利要求7至22中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，干燥通 過(guò)運(yùn)行的干燥輥?zhàn)舆M(jìn)行，其中由輥?zhàn)游盏囊后w被刮掉。
24. 如權(quán)利要求7至23中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，輥?zhàn)游?收的液體能通過(guò)從輥?zhàn)映樽叨ァ?br> 25. 如權(quán)利要求7至24中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，為了干 燥襯底設(shè)有支持處理的裝置和/或方法，如襯底利用加熱的氣體吹風(fēng)、 局部降低表面張力或者例如通過(guò)紅外線輻射進(jìn)行襯底加熱。
26. 如權(quán)利要求7至25中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，氣態(tài)介 質(zhì)能通過(guò)輥芯(20)導(dǎo)入輥?zhàn)觾?nèi)。
27. 如權(quán)利要求7至26中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，沿輥?zhàn)?與襯底的接觸面能導(dǎo)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(jìn)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(quán)利要求7至27中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所有使 用的處理介質(zhì)均能被加熱。
29. 如權(quán)利要求7至28中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，輸送到 各個(gè)輥?zhàn)拥慕橘|(zhì)能通過(guò)輥?zhàn)釉谝r底上的滾動(dòng)而沉積。
30. 如權(quán)利要求7至29中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，襯底正 面和襯底底面上的浸潤(rùn)或者涂層是不同的。
31. 如權(quán)利要求7至30中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，多個(gè)襯 底能并排同時(shí)處理。
32. 如權(quán)利要求7至31中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，多個(gè)處 理室串聯(lián)地設(shè)置以形成處理線，以便能先后進(jìn)行蝕刻處理、洗滌處理、 干燥處理等。
33. 如權(quán)利要求7至32中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，多個(gè)處 理線構(gòu)成為上下重疊。
34. 如權(quán)利要求7至33中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述處 理介質(zhì)通過(guò)襯底上面的輥?zhàn)觾H輸送到襯底上面。
35. 如權(quán)利要求1至34中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述處 理介質(zhì)僅通過(guò)襯底下面的輥?zhàn)虞斔偷揭粋€(gè)襯底面。
36. 如權(quán)利要求1至35中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述處 理介質(zhì)僅輸送到 一 個(gè)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(guò)程中對(duì)薄平面的且易斷裂的襯底進(jìn)行濕法化學(xué)處理(清洗、蝕刻、剝離、涂層、脫水)的方法和裝置，其中襯底運(yùn)輸以及濕處理通過(guò)吸收介質(zhì)的輥?zhàn)舆M(jìn)行。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101313384SQ200680043846
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月26日
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