CN102007081A - 单侧高生产量湿蚀刻和湿处理设备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理系统，包括：多个卡盘，所述卡盘的每一个构造用于支撑基板，以使基板的底面露出；轨道，构造用于沿连续路径引导所述多个卡盘；和处理装置，构造用于当所述轨道在所述处理装置上方引导相应卡盘时处理每一个基板的底面，所述处理装置包括流体弯液面，所述流体弯液面布置用于当所述轨道在所述处理装置上方引导相应卡盘时与每一个基板的底面接触。

Description

单侧高生产量湿蚀刻和湿处理设备与方法

相关申请交叉引用

本申请要求2008年2月22日提交的美国临时专利申请No.61/066,802的权益，该美国临时专利申请特此以其全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及在通过多种结构或机构从上方夹持多个基板的同时使所述多个基板的朝底表面暴露于流体介质的设备。

背景技术

存在多种湿处理(例如蚀刻)多种材料基板的机器和装置，但是这些机器和装置不具备在短时间内单侧湿处理大量基板的能力，特别是使用强化学溶液湿处理大量基板的能力。“高生产量机器”应能够每小时处理大量例如成百上千块基板。

多数高生产量机器在处理过程中通过滚筒将基板进给并且移动到湿处理浴槽中。以这样的方式处理的基板通常完全浸没到溶液中，因而将这样的系统的处理能力限制于湿润基板两侧的处理工艺。

在允许基板在滚筒或功能等同装置上移动的情况下，基板的顶部表面暴露于蒸气，因而也限制了这样的系统的处理能力。将需要一些形式的保护，例如抗蚀层或其他措施来预防顶部表面的蒸气损坏。这些层的增设增加了由这样的设备处理基板的步骤和费用。关于这点，可能期望通过消除对这些附加层和步骤的需要来降低每个基板的成本。

发明内容

根据本发明的一个示例性实施例，一种处理系统包括：多个卡盘，所述卡盘的每一个构造用于支撑基板，以使所述基板的底面露出；轨道，构造用于沿连续路径引导所述多个卡盘；处理装置，构造用于当所述轨道在所述处理装置上方引导相应卡盘时处理每一个基板的底面。所述处理装置包括流体弯液面，布置用于当所述轨道在所述处理装置上方引导所述相应卡盘时与每一个基板的所述底面接触。所述路径可位于例如水平平面或竖直平面内。

根据本发明另一个示例性实施例，一种处理系统包括：卡盘，构造用于支撑基板，以使所述基板的底面露出；轨道，构造用于沿连续路径引导所述卡盘；和处理装置，构造用于在所述轨道在所述处理装置上方引导卡盘时处理基板的底面，所述处理装置包括流体弯液面，布置用于当所述轨道在所述处理装置上方引导所述卡盘时与所述基板的底面接触。所述路径可位于例如水平平面或垂直平面内。所述系统可包括多个卡盘。

根据本发明另一个示例性实施例，一种处理系统包括：多个卡盘，所述卡盘的每一个构造用于支撑基板，以使基板的底面露出；输送带，其沿连续路径引导所述多个卡盘；和处理装置，用于当所述轨道在所述处理装置上方引导所述相应卡盘时处理每一个基板的所述底面。所述处理装置可包括流体弯液面，布置用于当所述输送带在所述处理装置上方引导所述卡盘时与每一个基板的所述底面接触。所述卡盘中的至少两个可沿侧向间隔开并且沿所述路径布置在相同位置处。所述输送带可包括多个链节，例如铰接式链节。所述卡盘中的至少两个可沿侧向布置在共同的链节上。所述卡盘可与多功能头和/或平面头一起设置。所述卡盘可构建到所述输送带中。

根据本发明又一个示例性实施例，一种处理基板的方法包括：将多个基板安装到多个卡盘；沿形成连续路径的轨道移动所述卡盘；在处理装置上方传送所述基板，从而所述处理装置使所述待处理的基板的底面露出。所述处理装置可包括流体弯液面，布置用于在所述传送步骤过程中与所述基板的底面相接触。所述传送步骤可包括蚀刻所述基板的底面，清洁所述基板的底面，冲洗所述基板的底面，和/或干燥所述基板的底面，或基板处理的任何其他适当形式。

根据本发明另一个示例性实施例，一种处理基板的方法包括：将基板安装到卡盘；沿形成连续路径的轨道移动所述卡盘；和在处理装置上方传送所述基板，从而所述处理装置使所述基板的底面露出，以与所述处理装置的流体弯液面相接触。所述传送步骤可包括蚀刻所述基板的底面，清洁所述基板的底面，冲洗所述基板的底面，和/或干燥所述基板的底面，或基板处理的任何其他适当形式。

根据本发明的示例性实施例，一种处理设备将仅露出基板的朝底表面，而不由蒸气或液体湿润或污染顶面。而且，以这种方式，该设备每小时可处理大量基板，并且每次可处理很多基板。

可使用一个卡盘或一系列卡盘从上方夹持基板，以允许晶片的底部接触或暴露于尤其是处理工艺、介质、液体、气体、喷雾等许多暴露类型，而没有介质与基板的非处理侧相接触。

尽管处理基板单侧的能力是本发明的一个独特的特征，但是可通过使机器将基板“翻转”，并且处理第二侧来在两侧处理基板。翻转可在工具、轨道、装载/卸载位置和其他合适位置中进行。

而且，本发明的机器主题可与具有相似特征的其他机器一起设置，并排(并联)、一前一后(串联)或这两种方式组合设置；用于实现更复杂的处理，使用多种化学物质来处理多侧，或用于多种其他适当的用途。

处理步骤或处理站可包括用于在室温下或在其他方便的温度下使用实际上尤其是任何化学物质、溶剂、水、聚合物等以及其他液体和气体来处理基板表面的位置和装置。这样的处理可以尤其是为了以下目的：进行蚀刻、应力释放、溶解、冲洗、清洁、干燥、表面涂覆或在所述基板的表面上产生多种效果或在其上沉积或生长涂层等。

所述示例性装置的一个用途是夹持任何种类的基板，例如太阳能电池、玻璃或装置晶片，以便例如在避免流体介质与非处理侧相接触的同时将其下侧暴露于任何合适种类的处理。尽管该设备可独立使用，或与多种系统、工具或其他装置结合使用，其特别可与名称为“使用流体弯液面进行湿处理的设备和方法”的美国专利No.7,122,126中描述的设备一起使用，所述美国专利特此以引用的方式以其全部内容并入本文中。

通过下面结合附图对优选实施例的更详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图以示例方式示出本发明的原理。

附图说明

图1显示了根据本发明一个示例性实施例的处理系统。

图2显示了根据本发明第二示例性实施例的处理系统。

图3显示了根据本发明第三示例性实施例的处理系统。

图4显示了根据本发明第四示例性实施例的处理系统。

图5显示了根据本发明一个示例性实施例的处理装置。

具体实施方式

本发明的一个示例性实施例可采用用来在湿处理过程中夹持基板的多个卡盘的形式。除了夹持基板，卡盘可执行多种功能，例如旋转和/或干燥基板。而且，卡盘可使基板暴露于或呈现于例如尤其是冲洗、干燥、气体洗涤、涂覆装置或涂覆站等。卡盘可以是多种类型，并且通过多种机构夹持基板，例如尤其是通过真空、静电和机械机构等。

在这种特定应用中，本发明的主题能够通过将卡盘布置在一个竖直或水平轨道上、多个轨道上、“输送带”上、“旋转木马”式装置上或上述方式的组合上而一次处理多个基板。应意识到，根据本发明的其他示例性实施例，存在所述多个卡盘的很多其他布置方式。

参照图1，一种示例性系统1包括具有多个卡盘11的轨道10。虽然轨道10具有多个卡盘，但是应意识到，可设置任意数量的卡盘，包括单个卡盘。轨道10使卡盘11在处理流体的“弯液面”12上方移动。卡盘11可拾起基板18，基板18可通过合适的机构或通过人的介入而在系统中不同的可能位置处转移到卡盘。多个卡盘或“头”可一起作用或单独作用。可为本文描述的系统动态构造多个头和液体弯液面，以用作多个“实际的”湿处理工具。该系统也可根据处理要求用作串联、并联或串并联组合操作的单个工具。

轨道可布置成使得多个头沿路径13移动，路径13总是平行于处理平面或地面的水平平面。该实施例特别可用于允许不同的处理、步骤或流体在相同的设备中串联或并联或串并联组合使用。

参照图2，第二示例性系统2包括轨道20，轨道20布置用于沿路径23移动头21，轨道20的仅一部分在弯液面22上方运送头21，并且其他部分将所述头运送回，其卡盘(即夹持基板28的表面)沿面向上的方向24。该示例性实施例特别可用于允许多个轨道设置，或并排集成到单个工具或系统中，来提供更大的处理能力。

虽然图1的系统的路径13全部位于水平平面内，而路径23完全位于竖直平面内，但是应可意识到，路径13，23可位于任何合适的平面内、平面组合内和/或更复杂的二维或三维路径中。

参照图3和4的示例性系统3和4，多个头30，40可按一个或多个头能一次拾取、处理和传送多个基板的方式布置在输送带表面31，41中。输送带沿路径32，42移动，其将头30，40和基板38，48带到流体弯液面33，43上方，并且带其遍及任何其他期望位置，例如尤其是装载、卸载、冲洗和干燥等。一个或多个流体弯液面可设置在“湿模块”34，44内，所述湿模块34，44处理所有流体供给、混合和排放功能。

参照图3，输送带的表面包括多个铰接式链节35。每一个链节可具有多个并排的头，并且很多链节一起构成输送带。输送带可以多种方式实现，其中一种是沿围绕液体弯液面33，43和湿模块34，44并且经过其上方的路径36，46运送。

应意识到，可具有很多不同的轨道和输送带部件的实施例，例如，没有使用“链节”式结构的实施例，或具有不同的布置、结构、材料、几何形状、宽度、长度、高度和总体尺寸的实施例，这些全部作为本发明的示例性实施例在本文的考虑范围内。

一个这样的实施例使用名称为“用于保持基板的装置和方法”的美国专利申请序列号No.11/603,571中描述的头和卡盘，该专利申请特此以其全部内容以引用的方式并入本文中，并且通常为非平面头，具有构建到头自身中的多种功能。参照图4，多功能头和卡盘安装在输送带装置40中。参照图3，平面头安装在相似的轨道装置30中。此外描述的头和卡盘仅为进行这样的夹持的两种不同的夹持机构，可构想出多种其他实施例而不偏离本发明。头和卡盘的选择取决于所需实施方式的详细情况。应意识到，根据本发明其他实施例，可使用不同的夹持基板的方法。

参照图5，示出了处理装置5。处理装置5可设置有例如本文描述的任何实施例。基板头60夹持并在处理装置5上方沿路径65引导基板58(例如上面描述的基板18，28，38和48)。在该示例性实施例中，用于处理的处理流体53被连续补充入流体通道52中。这可使用开放或闭合的循环系统(即，在一次通过后丢弃使用过的流体53，或在进行或没有进行任何形式的处理的情况下将流体53再循环回到流体通道中)实现。流体53的化学性质可在这样的行程期间进行调节或不进行调节。同样，流体53的温度或其他性能可在这样的行程期间进行调节或不进行调节。可根据多个方面进行这样的选择，例如尤其是根据环境、经济、处理因素、生产量和均匀性等。在正常操作过程中，作为再循环过程的一部分，或作为基板58通过时在其上方的溢流，流体通道52中的流体53可溢流到溢流通道54中，以使溢流的流体57可被进一步进行处理，例如被废弃、再循环、通过与新批次流体53混合而补充以及喷射回到流体通道52中。收集到其中的流体53被积累、处理或再循环。在一个示例性实施例中，将真空应用到溢流通道54，以帮助沿其预定路径运送流体53；但是可设置任何其他方式，包括仅通过重力、真空重力组合、化学反应或静电引力或其组合辅助的溢流。还应意识到，可构想若干关于该系统的液体处理方面的构型，例如尤其是不同的液体去除、积累、泵送、封闭和管理措施等。同样地，根据本发明的示例性实施例，也可设置关于液体或溢流通道的构型、尺寸、形状或其他特征的其他几何形状、布置方式或实施例，包括没有上述各方面中的任一项、上述各方面中的部分或全部。同样地，还可设置涉及多个或任何数量的相同通道或模块的任何构型。在图5示出的示例性实施例中，可通过基板58和头60之间的间隙61施加气流，以帮助防止流体53蔓延或向上移动到基板58的顶部表面上。

应意识到，每次行程，基板58可暴露于不止一种液体弯液面56(例如上面描述的弯液面12、22、33或43)。所用液体模块59的数量可取决于多种因素，例如尤其是所需处理速率、生产量、基板几何形状等。应意识到，根据本发明的实施例，可构想并设置多种变型及组合。

图5中示出的处理装置1仅为多个可能构型中的一种。应意识到，可设置任何适当的处理装置。例如，本发明的实施例中可设置美国专利No.7,122,126中描述的任何构型。

尽管大量可能的应用是可能的，但是在本发明的优选实施例中，本发明提供的优于现有系统的显著改进在于提供一种有效的方法来以单侧方式(即不将非处理侧暴露于湿介质或不大范围地暴露于其蒸气)夹持和湿处理单个基板或多个基板。在处理侧暴露于通常具有腐蚀性的液体的湿处理应用中，这点可能特别重要。在这些情况下，非处理侧不暴露于液体是极重要的。

本领域的应用需要这样的装置。特别地，名称为“使用流体弯液面进行湿处理的设备和方法”的美国专利No.7,122,126B1中描述的湿处理设备和方法将从本发明获得很大益处，该专利全部内容特此以引用的方式并入本文中。需要面向下的装置的其他处理也将以相似的方式受益。

本发明的目的也可有利地用于在由于其市场经济状况或应用需求而需要每小时处理大量基板的情况下处理基板。本发明的不同实施例能够每小时湿处理成百上千个基板。本发明主题所提供的高度平行的处理装置与其单侧处理能力一起构成优于本领域现有技术的显著的经济和技术优点。

从本发明的主题特别受益的一个技术领域是关于太阳能电池的制造。所述装置的制造需要每个机器每小时处理上千个晶片。该技术领域还要求进行单侧处理。一个这样的处理步骤是使电池基板一侧形成纹理或变粗糙。当使用本发明的主题时，基板暴露于化学物质的特别方式使得能够具有独特的形成纹理能力和对所形成表面的特征的控制能力，而现有技术的方法不可能获得。其他处理步骤也将从能使用本发明主题的单侧高产量设备受益。通过利用本发明主题的设备，所述制造将能够降低成本并且提高所述电池的质量和效率；这是广泛接收太阳能来作为化石燃料的经济可行替代物的两个重要因素。

由本发明主题的设备处理的材料可以是所有固体和半固体，以及任何其他材料，复合材料、聚集物或可由本发明的任何装置夹持因此也是本发明主题的材料形式。

所有上述用途和形式也是作为本发明主题考虑的。虽然可构想很多实施例、变型形式和组合，并且也是本发明的主题，但一些这样的相关实施例和变型形式如下：(a)本发明的实施例、其变型形式及其替代实施例，与其应用或其可被应用的任务无关；(b)由任何合适的材料或材料组合形成的本发明的实施例；(c)通过任何合适的制造工艺或工艺顺序形成的本发明的实施例；(d)本发明实施例，其具有夹持装置，例如卡盘和头，具有除了本文图示和描述的那些尺寸以外的任何形状、尺寸和类型；(e)与一个或多个基板在不同点和/或在本文描述的不同装置或装置组合中接触的本发明的实施例；(f)具有不同部件形状和数量、不同卡盘和头数以及不同自身和/或任何其部件几何形状的本发明的实施例；(g)以不同的形状、方式、材料、几何形状或形式形成但具有基本上相同的用途的本发明的实施例；(h)以不同的形状、方式、材料、几何形状或形式形成但具有基本上相同的操作原理的本发明的实施例；(i)具有与以本文所描述的那些不同的模式或方式运动的部件或保持装置(包括根本无运动的情况)的本发明的实施例；(j)本发明的实施例，其中在整个卡盘旋转、平移、向上和/向下运动或进行包括这些运动的一些或全部的组合运动时，每一个头或卡盘执行旋转冲洗、干燥、扫描、夹持中的一些或全部功能，或不执行这些功能；(k)本发明的实施例，其中轨道或输送带以不同于本文描述的方式构造；(l)本发明的实施例，其中轨道或输送带以与本文描述的那些不同的路径、方式或方向运动，包括根本不运动；(m)本发明的实施例，其中轨道或输送带由节段或链节构成；(n)本发明的实施例，其中轨道或输送带不是由节段或链节构成；(o)结合成较大的子系统或设备来执行其他处理的本发明的实施例，在该处理中，本发明的实施例的主题夹持或处理基底；(p)用作独立装置的本发明的实施例；(q)本发明的实施例，其中夹持装置为嵌入轨道或输送带中的轨道或输送带的部分；和(r)用于本文没有明文描述的其他应用的本发明的实施例。

应可理解，存在本发明及其各方面的其他变型形式和修改形式的实施方式，这对于本领域普通技术人员可能是非常显而易见的，并且本发明不受本文描述的具体实施例的限制。上面所描述的特征和实施例可以多种方式组合。因此本发明涵盖落入本文公开和要求保护的基本原理范围内的任何或全部修改形式、变型形式、组合或等同方式。

Claims (15)

1.一种处理系统，包括：

卡盘，构造用于支撑基板，以使所述基板的底面露出；

轨道，构造用于沿连续路径引导所述卡盘；和

处理装置，构造用于当所述轨道在所述处理装置上方引导所述卡盘时处理基板的底面，所述处理装置包括流体弯液面，所述流体弯液面布置用于当所述轨道在所述处理装置上方引导所述卡盘时与所述基板的底面接触。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述路径位于水平平面内。

3.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述路径位于竖直平面内。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其中，所述系统包括多个卡盘。

5.一种处理系统，包括：

多个卡盘，所述卡盘的每一个构造用于支撑基板，以使所述基板的底面露出；

输送带，构造用于沿连续路径引导所述多个卡盘；和

处理装置，构造用于当所述轨道在所述处理装置上方引导相应卡盘时处理每一个基板的底面，所述处理装置包括流体弯液面，所述流体弯液面布置用于当所述输送带在所述处理装置上方引导所述卡盘时与每一个基板的底面接触。

6.根据权利要求5所述的处理系统，其中，所述卡盘中的至少两个沿侧向间隔开并且沿所述路径布置在相同位置处。

7.根据权利要求5所述的处理系统，其中，所述输送带包括多个链节。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其中，所述卡盘中的至少两个沿侧向布置在同一链节上。

9.根据权利要求5所述的处理系统，其中，所述卡盘与多功能头一起设置。

10.根据权利要求5所述的处理系统，其中，所述卡盘与平面头一起设置。

11.根据权利要求5所述的处理系统，其中，所述卡盘构建到所述输送带中。

12.一种处理基板的方法，包括：

将基板安装到卡盘；

沿形成连续路径的轨道移动所述卡盘；和

在处理装置上方传送基板，从而所述处理装置使所述基板的底面露出，以接触所述处理装置的流体弯液面。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述传送步骤包括清洁所述基板的底面。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述传送步骤包括冲洗所述基板的底面。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述传送步骤包括干燥所述基板的底面。

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