JP4939545B2 - 連続方法における平面状薄型基板の湿式化学処理のための装置 - Google Patents

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Description

本発明は、湿式化学処理、例えば浄化、エッチング、ストリッピング、塗装及び乾燥、が連続方法（インライン）でマイクロエレクトロニクス部品、太陽電池などの製造に使用されるマイクロエレクトロニクス、マイクロメカニックス及び光学への適用のための平面状、薄型で破損しやすい基板の湿式化学処理のための方法及び装置に関する。
マイクロエレクトロニクス部品の製造における湿式処理技術は現在主として、基板が、マガジンに収納されて、処理浴に沈められる浴方法で行なわれる。この工程操作は不連続的に１〜５０個の基板の群で行なわれる。基板がころ又はベルトに置かれて連続的にプロセス浴に搬入されるか及び／又は噴霧モジュール内で媒体、例えばプロセス化学薬品又は水、で噴霧され、その後で温風又は窒素で、場合によってはイソプロパールで富化されて乾燥される、例えば太陽電池製造における、連続（インライン）−湿式処理−装置の使用がますます行なわれている。現在利用可能な湿式化学的な工程操作は、本質的に半導体産業の標準的な基板のために開発されかつ最適化された浸漬プロセスと噴霧プロセスに限定される。最新のマイクロエレクトロニクス及び薄膜技術では将来的に、例えば基板厚さ１００μｍ未満の、ますます薄い基板が使用される。このほぼフィルム状の著しく破損しやすい基板をマガジン及び浸漬槽の中で処理することができない。なぜなら、一方では運搬安定性に対する要求が、他方ではまた生産性の基準が満たされないからである。片面の処理のようなプロセス要件も不可能である。連続方法で大量のこのような基板を同時に処理するための従来のインライン処理装置は、確かに処理能力基準は満たすが、しかしながら、受容不可能な破損率を有しておりかつ全ての必要な種類の工程操作に使用することができない。
次に記載する方法及び記載する装置は、プロセス区間内での運搬（ハンドリング）に関しても、圧搾可能な微細孔ローラの使用による全ての必要な適用のための更なる工程操作に関しても、破損しやすい薄型基板のためのインライン処理装置のための全ての要件を満たす。このようなローラの使用によって運搬方向に対して垂直な力が回避され、該ローラによって同時にプロセス媒体による基板の均一な濡れが両面においても、基板の表側又は裏側でのみでも可能になる。このことによってプロセス媒体との制御された相互作用によるプロセス実施の場合には化学的な方法ならびに直接の浄化接触部による物理的な方法が有効である。さらに同じプロセスで洗浄段階と乾燥段階を統合することができる。
本発明の場合には処理すべき基板は片側もしくは両側に設置された、回転する、媒体と相容性のスポンジローラにより連続方法で導かれる。完全に均一な動きが駆動の、少なくとも片側での連結によって達成される。所望の工程操作に必要な媒体（液状又はガス状）は通過時に直接又は間接に施与されるか、及び／又は洗浄−及び乾燥段階でもとどおり除去される。実施形態に応じて基板における工程操作を片面でも両面でも行なわれることができ、複数の処理段階（同じかもしくは異なる媒体を用いた）を１つの工程ラインへの工程モジュールの並列によって組み合わせることができる。これは単線であってもよいし、複線であってもよい。該方法は濡れた基板で終了してもよいし、乾いた基板で終了してもよい。
加工すべき基板１（図１）が水平に工程モジュール２Ａに供給される。この供給は、基板が、ころ３及び／又は、バンド又はベルト上で、あるいは代替のハンドリングシステム（例えばロボット）によって工程モジュール２Ａのローラ４及び５に運搬されることによって行なわれる。
基板が多孔質の圧搾可能なローラ４及び５につかまれると直ちに、基板の更なる運搬が工程モジュール２Ａの同様で後続のローラによって行なわれる。該ローラは、該ローラが工程モジュール２Ａに使用されているプロセス媒体、このプロセス媒体は浸漬浴６もしくは噴霧装置７からかあるいは直接ローラ８の心棒によって供給される、を吸収し、基板１１の表面とのローラ９及び１０（図２）の接触による基板運搬の際にプロセス媒体が基板表面に移される。プロセス媒体が供給されたローラが基板表面で転動することによってプロセスの経過を補助する摩擦作用が付加的に行なわれ、この摩擦作用により浄化、エッチング、ストリッピング、洗浄の際の工程操作が強化される。
上記方法とも組み合わされている別の方法ではローラ１２と１３（図３）の距離が、これらローラ１２と１３の間でプロセス媒体の付加的な供給が噴霧ノズル１４によって行なわれることができるようにすることができる。該噴霧ノズルをさらに超音波もしくはメガソニックノズルとして実施することができる。
下側のローラ１５及び１６の濡らしは選択的に槽１７からのプロセス媒体の直接の吸収によって行なうこともできるし、上側のローラの上記実施と同様にして噴霧ノズルを介して行なうこともでき、さらにプロセス媒体の超音波−もしくはメガソニック励起装置（１８）によって補助することができる。ローラ１９（図４）への媒体供給はローラ心棒２０によっても、該ローラ心棒に媒体出口用の穴２１が設けられていることによって行なうことができる。ローラの多孔質構造によってプロセス媒体はローラ本体内部とローラ表面のそれぞれに、そして上記装置内では処理すべき基板の表面に達する。
基板の種類及び所望の工程操作に依存してローラと基板の垂直距離２３（図６）も、ローラ相互の水平距離２２並びにローラ個数２４もプロセス要件及び基板の種類に従って実施することができる。同じく基板へのローラの押付けを所望の工程操作及び基板の種類に従って固定、剪断力（下側ローラに対する上側ローラの圧力）を介してか又はサーボ駆動装置（空気式、電気式もしくは液圧式）によって行なうことができる。
ローラの回転は、ローラの回転及び従って基板の運搬が連続的に制御可能である電気駆動装置を介して行なわれる。
代替的に、例えば浄化プロセスの場合の、ローラ回転方向が逆向きである工程操作は、基板運搬を実施するローラ２５、２６、２７及び２８の基板に対するローラ押付けをローラ２９及び３０のローラ押付けより相応に大きいこと、及びローラ２９及び３０がローラ２５、２６、２７及び２８の回転方向と逆に、及び／又は基板の運搬方向と逆に回転することによって可能であり（図５）、これにより付加的な浄化効果が生じる。同じくローラ直径の異なるローラ（図７）３１、３２、３３及び３４を使用することによる運搬及び工程操作は、これらローラが組み合わされて工程操作に適合させることができる（図７参照）。さらに個々のローラの回転数は個々に調整されていることが可能であり、かつローラ圧力及びローラ回転方向との組合せで各ローラに割り当てられることができ、そのことによって個々のプロセスにおける相応の工程操作が達成される。
連続する異なる工程操作、例えばエッチング、洗浄、乾燥、の場合の工程モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃ（図１参照）は１ラインに並べて構成されていることができ、かつ通過する基板運搬のためのスリットが設けられた隔壁によって異なるプロセス媒体に関して相互に区切られていることができる。工程モジュール相互の区切りは、もっぱらローラと相応のプロセス媒体供給によるだけか、１工程モジュール内の最後のローラについて減少させた媒体供給を行なうことにより、行なうことができる。
例えば、洗浄プロセス後の基板表面の乾燥は、同じく微細孔ローラによって十分に行なわれる。しかしながら、これらローラにはプロセス媒体は供給されない。乾燥したローラが基板表面上で転動することによって、ローラによる該表面からの液体吸収が行なわれる（図８参照）。吸収された液体は、付加的な拭き取り及び／又は転動３６及び３７（図８）によって乾燥に使用されるローラ３８及び３９から連続的に除去され、これにより該ローラは更なる液体吸収のために一プロセス実行内で準備される。同じく、基板表面からのローラにより吸収された液体の排水は、吸収された液体が穴のあいたローラ心棒２０（図４）によって減圧によりローラから吸引されることによって行なうことができる。
第２の実施形態の場合には、上記表面乾燥は基板表面上のローラの転動による液体吸収後に、最後のローラの後で基板表面に、加熱された窒素又は温風のように付加的に温められていてもよいガスを吹き付けることによって、並びに例えば赤外線照射もしくは加熱棒によるか及び／又は記載した方法の組合せでの基板加熱によって行なうことができる。
別の代替的な実施形態の場合には、基板の残留物のない表面乾燥を基板表面の液体へのガス−蒸気混合物の導入によって行なうことができ、その際該蒸気は該液体と混合可能であり、かつこの混合によって基板表面とローラ表面の間の境界面での該液体の表面張力が蒸気混合のない液体に対して減少するという結果を有する。このマランゴニもしくは表面張力勾配乾燥として知られた方法は、図９に示されているように本発明に転用することができる。ローラ４０及び／又は４１の転動によって、前もって湿った基板表面からローラによって吸収された液体又は前記方法に従ったローラに付加的に供給された液体は、ローラと基板表面間のメニスカスを形成する。ノズル４５及び／又は４６からガス−蒸気混合物が、流れを案内する出口４７及び／又は４８を通って液体メニスカスに向かって導かれる。蒸気が液体メニスカスに入り込むことによって混合が行なわれ、かつ従ってメニスカスの範囲外の液体に対する表面張力の減少も行なわれる。メニスカスの範囲外の表面張力がより高い液体範囲に向かって力（マランゴニ力）が生じ、これにより基板が乾燥される。この乾燥には十分に粒子及び残留物がない。
平面状基板の片面の表面処理は、基板４９（図１０）が運搬ローラ５０上でプロセスローラ５１に送られ、このプロセスローラにはプロセス媒体５２が供給されかつ基板上での転動によりプロセス媒体５３が基板表面に移されることによって行なうことができる。運搬ローラ５０の適当な配置によって、これら運搬ローラがプロセスローラ５１と接触することが防止される。
片面の表面処理のもう１つの方法は、基板５４（図１１）が処理すべき表面でローラ５５によって運搬され、これらローラはプロセス媒体中に浸漬されかつ基板運搬の際の該ローラの回転によりこの媒体５６が基板下面に移されることによって行なうことができる。その上、この基板５７（図１２）が軟らかいローラ５８に対して押付けローラ５９（図１３）によって押される場合には、プロセス媒体による基板縁部の処理も行なわれる。

Claims (9)

  1. 平面状、薄型で破損しやすい基板、例えばマイクロエレクトロニクス部品、太陽電池など、の表面の湿式化学処理、殊にエッチング、ストリッピング、塗装、脱水、のための装置であって、
    吸収性の微細孔ローラが前記基板の運搬並びにプロセス媒体による工程操作のために備えられており、前記ローラが前記基板の表面上で転動し、その際に、前記ローラ中に吸収された前記プロセス媒体を移して前記表面を濡らし、化学処理を行ない、個々の前記ローラの回転数が、個々に調整可能であることを特徴とする装置。
  2. 平面状、薄型で破損しやすい基板、例えばマイクロエレクトロニクス部品、太陽電池など、の表面の湿式化学処理、殊にエッチング、ストリッピング、塗装、脱水、のための装置であって、
    吸収性の微細孔ローラが前記基板の運搬並びにプロセス媒体による工程操作のために備えられており、前記ローラが前記基板の表面上で転動し、その際に、前記ローラ中に吸収された前記プロセス媒体を移して前記表面を濡らし、化学処理を行ない、前記ローラの吸収された液体が、吸引によって前記ローラから導出可能であることを特徴とする装置。
  3. 媒体浴が備えられており、前記ローラが前記媒体浴に浸漬しかつ前記プロセス媒体を吸収することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の装置。
  4. 噴霧装置が備えられており、前記ローラへの前記プロセス媒体の供給が前記ローラへの吹付けによって、及び／又は前記ローラ間の前記プロセス媒体の適量吐出によって行なわれることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の装置。
  5. 前記ローラが上下に配置されており、かつ上下に配置された前記ローラの位置が任意であることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
  6. 下側の前記ローラに対する上側の前記ローラの距離及び／又は圧力が調整可能であることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。
  7. 個々の前記ローラの回転方向は、異なるように選択可能であることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の装置。
  8. エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程などを順次実施できるようにするために、複数の工程チャンバが前後して配置されていて１つの工程ラインとなっていることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の装置。
  9. １つもしくは複数の前記プロセス媒体は、前記基板の片面と前記基板の縁部にのみ供給可能であることを特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の装置。
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