CN105592944B - 对基板进行的空间有限的加工 - Google Patents

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Abstract

一种化学加工方法，包括：使基板材料从第一传输输送装置经过流体贮存器传递到第二传输输送装置，使得基板的第一表面与贮存器内的流体相接触，并使得基板的第二表面大体上不与贮存器内的流体相接触，并且第一和第二传输输送装置大体上位于贮存器的外部。

Description

对基板进行的空间有限的加工
相关申请的交叉引用
保留。
技术领域
本发明涉及对基板材料进行的化学加工，尤其涉及对基板材料进行的选择性化学加工。
概述
在基板的化学加工中，在基板的一个或多个侧面上发生化学反应同时减少或基本上避免类似的反应在基板的一个或多个其他侧面上发生是有利的。过去为了产生这样的效果进行了许多尝试，而且尽管在时间和精力上进行了长期的、大量的投入，但是由于多种原因，这些尝试都没有实现现在由本发明所展示出的所有理想的效果。根据下方结合附图而对本发明进行的详细说明，本发明的这些和其他的优点和特征将会被更容易地理解。
应当注意，虽然多个附图示出了本发明的各个方面，但是没有一个附图可以用来显示整个发明。相反，附图共同示出了本发明的多个方面和原理。正因如此，不应将任何特定的附图推测为仅仅与本发明的个别的方面或类别相关。相反地，本领域的技术人员将理解，附图共同反映了用于举例说明本发明的多个实施例。
附图说明
图1以框图的形式示出了与本发明的某些方面相对应的光伏电池的制造过程；
图2以框图的形式示出了与本发明的某些方面相对应的另一种光伏电池的制造过程；
图3以示意图的形式示出了本发明的一个实施例的抬高后的截面图；
图4以摄影的形式示出了本发明的一个实施例的示例性部件；以及
图5A-5D以摄影的形式示出了根据本发明的一个实施例的基板材料进行加工的过程。
图6A示出了根据本发明的原理的装置的贮存部的某些方面的示意性截面图；
图6B示出了根据本发明的原理的装置的贮存部的某些方面的示意性立体图；
图7示出了根据本发明的原理的装置的另一贮存部的某些方面的示意性立体图；
图8示出了根据本发明的原理的装置的另一贮存部的某些方面的示意性立体图；
图9示出了根据本发明的原理的装置的再一贮存部的某些方面的示意性立体图；
图10示出了根据本发明的原理的装置的又一贮存部的某些方面的示意性立体图；
图11示出了根据本发明的原理的装置的另一贮存部的某些方面的示意性截面图；
图12示出了根据本发明的原理的装置的另一部分的某些方面的示意性截面图；以及
图13示出了根据本发明的原理的装置的完整的贮存部的某些方面的示意性截面图。
具体实施方式
在许多化学加工方案中，对基板的单侧进行加工，且尤其避免对基板的另一侧进行加工是有利的。例如，在制备印刷电路板时，期望的是通过蚀刻或溶解来将物质从印刷电路基板的一侧移除，而保留存在于基板的另一侧上的类似的材料。以同样的方式，选择性地添加材料可能是有利的。在示例性的应用中，基板可包括玻璃纤维强化聚酯、双轴取向聚对苯二甲酸酯(BoPET–)材料、陶瓷材料或任何其他合适的材料。类似地，在制造集成电路和光伏器件的过程中，有时加工规范要求例如在诸如硅片的基板的一侧进行特定的化学反应，而在基板的另一侧则不进行特定的化学反应。
本发明包括设置成利用输送装置来支撑基板材料并传输该基板材料经过基本上为流体(例如液体)相的加工材料，以使基板材料的至少一侧基本上不与流体相加工材料相接触(可以理解，可采用流化床材料)的系统、方法及设备。在一个示例性的布置方案中，液相材料包含在具有第一边缘和第二边缘的贮存器中，以使液相材料基本上保持在两条边之间。第一传输输送装置与第一边缘邻近设置，第二传输输送装置与第二边缘邻近设置。基板材料设置成由第一传输输送件支撑，第一传输输送件在操作中将目标材料从第一传输输送件传递给第二传输输送件。第二传输输送件设置成接收来自第一传输输送件的基板材料，并在第一传输输送件对基板材料不起支撑作用时承担对基板材料的支撑。
设置在这两个传输输送件之间的贮存器设置成使基本上为流体相的加工材料的上表面维持在某一空间位置处，使得当基板材料从由第一传输输送装置支撑过渡到第二传输输送装置时，基板材料的下表面(在一些情况下为基板材料的边缘表面)会与基本上为液相的材料相接触。在此接触过程中，可在基板材料和基本上为流体相的材料之间的交界面处会发生预期的物理和/或化学反应。根据基板材料与液相材料的物理特性，一些液相材料可在基板传递到第二输送装置时粘附到基板材料上。在其余的情况下，微不足道数量的液相材料会在基板传递到第二输送装置时粘附在基板材料上。在另一实施例中，第二输送装置可包括另一装置或邻近于该另一装置设置，该另一装置适于在基板材料从贮存器移动到第二输送装置期间积极地将液相材料从基板材料上移除。
相比于包括纯雾化的流体装置以及将一个或多个传输输送装置浸在加工流体中的装置，上述设置以及本文将要描述的变形都展示出了显著的优势。在将传输输送装置浸在加工流体中(例如通过化学作用或通过物理摩擦来腐蚀传输装置的部件)可导致不期望的加工流体污染。
应理解的是，在根据本发明的原理所形成的多个实施例中可采用多种多样布置方案的贮存器。例如，液位可通过主动控制直接抽汲流体、通过主动控制远处的贮存器中的液位或通过溢流堰结构，以及通过多种其他被动控制结构来维持。另外，可采用多种人工和/或自动控制方法来维持加工流体的某一特定的化学和/或物理特性。另外，贮存器可包括基本上打开的顶部、穿孔式封闭的顶部、开槽的顶部以及本领域技术人员根据本公开能容易地理解的多种其他构造。
这里附上用于说明所公开的发明的经挑选的附图。
应用本发明(以多种实施方案的形式)取得良好效果的一个示例性的工业加工方法为光伏太阳能电池的制造方法。通常，制造光伏电池包括对半导体基板进行加工，以产生位于电池内部并大体上平行于电池的上表面的横向掺杂结。因此，在一个示例性的电池中，将大体上平坦的晶片作为基板。对晶片进行加工，以产生掺杂结，并产生具有抗反射特性的上表面。这会产生对入射至上表面的光子最优的俘获。
图1示出了由发明人所呈现的用于制造这样的光伏电池的第一示例性方法100。在所示的方法100中，所准备的基板薄板102进行所述过程的第一步骤处理，其为纹理蚀刻104。通常，根据特定方法的要求，所制备的基板薄板会包括大量掺杂质(正极或负极)。纹理蚀刻产生了对基板的外表面的粗加工，以形成增强的光子俘获能力。
在完成纹理蚀刻工艺104后，将晶片引入扩散炉中，在扩散炉中通过热扩散将替代的掺杂质引入到基板晶片的表面区域中。通常，这涉及将气态反应物引入热扩散炉中并同时加热基体晶片和气态反应物。由于热扩散炉内的高温，一些气态反应物趋于扩散到晶片上暴露的表面中，从而改变这些区域的导电特性。
通常，期望在邻近将会成为光伏电池的上表面的位置处发生这种在导电性能上的变化。然而，由于掺杂的反应物扩散到所有暴露的表面区域中，因此在经过扩散炉处理之后，具有提高的导电性的不期望的掺杂区域通常会出现在基板内。如果不移除这些不期望的掺杂区域的话，则会导致电池的短路，并将降低或破坏电池的光伏效力。因此，提供了进一步的处理来消除这些不期望的掺杂区域。
消除不期望的掺杂区域发生在如方法100的步骤108所示的节点隔离和磷硅酸盐玻璃蚀刻中。节点隔离110通常包括移除基板晶片的边缘周围的不期望的掺杂区域和导电区域。磷硅酸盐玻璃(PSG)蚀刻112将在进行扩散炉中106的处理期间趋于形成在基板晶片的表面上的磷硅酸盐玻璃层移除。这两种处理通常会以利用腐蚀性的酸性蚀刻剂(例如氢氟酸)的液相处理的形式来执行。
以往，节点隔离和PSG蚀刻会以大块浸解来实现，在大块浸解中整个晶片都会置于流体槽中。这样的处理需要在浸润之前对基板上不期望蚀刻的区域进行遮盖，并且之后将所有遮盖装置移除。这样的遮盖及移除遮盖物的操作呈现出大量额外的处理输入，这趋于提高成品光伏电池的成本，并增加总体的过程风险。
近来，如上所述，针对局部加工电池的单侧或单一区域已做过很多努力。然而，在本发明之前，这样的努力仅取得了有限的成功。然而，目前，通过本文所述的发明的申请，可获得惊人且显著的进步。
在节点隔离和PSG蚀刻108后，正被加工的基板大体上会经历PECVD抗反射涂覆工艺114，在该工艺中将抗反射涂层至少涂覆在电池的上表面上，以进一步优化对入射光子的吸收。在此工艺之后，在金属联线印刷和干燥工艺步骤116中进行金属接触，然后对正被加工的电池118进行烧制，以使金属熔化在基板的表面上并形成有效的欧姆接触。
在烧制之后，通常对正被加工的电池进行测试和分类120，识别出结果输出的电池122。正确地识别后，可将这些电池单独地或以组合的形式分配给多种应用。
图2以框图的形式示出了与制造更先进的光伏电池相关联的另一加工方案200。类似于方法100，先进的方法200通常将包括纹理蚀刻步骤202、扩散步骤204、节点隔离和PSG蚀刻步骤206、PECVD抗反射涂覆步骤208、金属联线印刷和干燥步骤210、烧制步骤212以及为进行电池识别而进行的电池测试和分类步骤214，以便产生识别出的成品电池216。然而，注意的是，更先进的方法200还可包括抛光蚀刻218和遮盖220过程，其中纹理刻蚀步骤202、抛光蚀刻步骤218和遮盖步骤220可得益于单侧加工机制的应用。同样地，先进的方法200可包括与节点隔离和PSG湿刻工艺206相关联的另一个氧化蚀刻步骤222和氧化步骤224。这些额外的步骤222和224在某些情况下也得益于单侧加工机制的应用。
需要和/或得益于单侧加工机制的其他先进的电池处理包括形成指叉背接触(IBC)226、产生钝化发射极和背面电池(PERC)228、产生钝化发射极和背面局部扩散电池230(PERL)，并产生双面电池232及其他电池结构。虽然指出可能具有的显著改进，但是在缺少可靠且有效的例如现在在本文中所公开的单侧加工机制的情况下，所有这些工艺的执行都受到了阻碍。另外，与这些先进工艺中的每个工艺相关联的额外工艺步骤意味着需要相应的额外的加工设备。此额外的加工设备进而需要大量额外的资本投资(包括对设备本身的投资以及对楼面和适应该设备所需的其他各种设施的投资)。此外，这些额外的加工步骤意味着额外的加工输入(包括能源、化学和人力)以及与每个成品电池相关联的加工风险的增加。能够增加任意和/或所有这些输入的应用的效率的能力，能对由制造工艺生产的全部产品输出产生多重影响。
本发明的有益效果不仅从它们对基础工艺进行的改善而是明显的，还通过与诸如方法200的先进工艺相关联的多种额外的工艺和加工输入得到加倍。
结合上述内容，图3示出了在根据本发明的原理的图3的工艺中的单侧工艺300的一种方法。与之前的大块浸解和/或集液槽表面接触工艺不同，本发明包括例如由多个传输输送装置(例如304,306,308)对基板单元(例如半导体晶片302)进行支撑的加工模式。在图示的实施例中，将传输输送装置示意性地显示为可转动的支撑轮。然而，本领域的技术人员能够理解的是，在根据特定加工应用的要求的本发明的相应的实施例中，可有利地采用各种其他的传输输送装置。
如图所示，贮存器310例如设置在输送件304和输送件306之间，以使当沿着从输送件304至输送件306的方向传输基板302时，该基板从贮存器310的上方经过。在一个示例性的应用中，诸如流体相材料的加工材料314设置在贮存器310内。通过与输送件304及306的表面进行适当地空间并置，加工材料314的上表面设置成在将基板302从输送件304输送到输送件306的过程中与该基板302的下表面316相接触。
在加工材料314和下表面316之间发生的接触可产生对下表面316的进行选择性的加工，同时使基板302的上表面318基本上不受影响。
根据所涉及的特定的设置和材料，加工系统可构造成可选择地形成对基板302的边缘表面322起作用，但同样基本上不会对上表面318产生影响的弯月面320。在本发明的其他应用中，系统可构造成避免形成边缘弯月面320，使边缘322和上表面318均大体上不受加工材料314的影响。
本领域的普通技术实践者能够理解的是，贮存器装置310可构造成包括多种特征，其例如包括如贮存器310中所示的打开的顶部，或者具有多种穿孔或其他开口(例如在贮存器324中示出的)的封闭的顶部。在这两种情况下，系统300的贮存器设置成使得贮槽或其他容器位于贮存器的下方，以收集被从贮存器的表面离开并落下的任何加工材料326。
另外，本发明的优势在于，多种构造的贮存器可融合在单个加工站内。在这样的设置中，一个贮存器的特征可对另一个贮存器的特征进行补充，以获得加工效率的整体提高。
在此情况下，图4示出了包括具有打开的顶部404的第一示例性贮存器402以及具有大体上平坦的穿孔的顶部或上表面408的第二示例性贮存器406的示例性的加工系统400。在图示的实施例中，出现在贮存器406的顶部408上的穿孔410沿着与贮存器406的纵向轴线大致平行的三个大体上为线性的行进行设置。然而，如下面将更加详细地讨论那样，可以预期各种其他图案和开口设置也纳入本发明的范围内。
如图所示，贮存器402包括用于收集诸如连续的和/或受控的加工材料供给的流体供给连接件412。另外，贮存器402和406二者在还支撑多个辅助设备的支撑结构414内互相支撑，辅助设备包括但不限于例如：输送设备、管道和歧管设备、贮槽、控制处理器、泵、传感器、安全及加工卫生防护装置，以及适合于特定的工艺或应用的要求的任何其他设备。
图5A-5D示出了用于表明使示例性的基板502经过根据本发明的原理的示例性加工系统的一部分按时间顺序排列的一连串图像500。如图5A所示，加工系统500的可见部分包括第一传输输送装置504、第二传输输送装置506和第三传输输送装置508。这里，输送装置显示成支撑作为轮胎来支撑基板510的各自的多个惰性O形环的化学惰性轴。同样能够理解的是，其他输送件设置方案也适合于本发明的相应的应用。
各自的贮存器512,514,516和518设置在传输输送装置504,506和508之间并邻近传输输送装置504,506和508。这里，所示的贮存器具有基本上平坦的穿孔的上表面，其上设置有三行穿孔，每行穿孔大体上与贮存器装置的纵向轴线对齐。同样，这种穿孔的布置仅是示意性的，可以预期其他的布置，包括打开的顶部、纵向(行进的反方向)开槽的、横向(行进方向)开槽的、成对角线地开槽、螺旋开槽、随机的，以及其他额布置均纳入本发明的范围内。
如上所述，附图显示了基板510依次经过贮存器512,514,516和518的按时间顺序的演变。因此，例如可以看到在图5A中基板510的前缘520邻近且大体上平行于输送件504。在图5B中，前缘520已通过输送件506并邻近贮存器516设置。在图5C中，前缘520刚刚走出图像，可以看到基板502的后缘522邻近输送件504。在图5D中，前缘520已经走出了图像，可以看到基板502的后缘522邻近贮存器516。
在本发明的多种实施例中，每个贮存器512,514，516，518可设置并构造成以同样的加工参数(例如压力、体积、温度、浓度等)分送同样的加工材料。在本发明的其他实施例中，每个贮存器512,514，516和518可设置成以不同的加工参数分送同样的加工材料、设置成以同样的加工参数分送不同的加工材料、设置成以不同的加工参数分送不同的加工材料和/或以不连续变化和/或连续变化的加工参数分送变化的加工材料。
能够构造出包括多个贮存器以在各种恒定的或变化的加工参数下提供相同的和/或不同的相应的加工材料的系统，极大地增加了根据本发明的原理所制备的系统的灵活性和性能。
这种灵活性通过下述的本发明的附加特征得到进一步的增强。特别地，图6A示出了根据本发明的原理所制备的另一示例性的贮存器600的截面图。图6的贮存器600包括贮存器主体部602以及第一檐槽部604和第二檐槽部606。在贮存部602内通过内表面区域610和一个或多个开口612限定出纵向腔608。一个或多个开口612允许加工流体从纵向腔608内部流出，以使加工流体随后流过外表面区域614,616并被由檐槽部604,606各自的上表面形成的凹槽618,620接收。
在某些实施例中，可设置泵送装置和/或系统来实现加工流体连续地流动通过内部的纵向腔并跨过外表面区域614,616，此时加工流体会与正被加工的基板的下表面相接触。
为了进一步阐明此设置，图6B示出了具有与贮存器600的截面相同的截面的贮存器650的一部分的立体图。同样地，贮存器包括贮存器主体部602以及第一檐槽部604和第二檐槽部606。示例性的开口612允许沿着方向609泵送通过纵向腔608的加工流体以如箭头613所示地那样流出纵向腔并与正被加工的基板611的下表面相接触。然后，过量的加工流体继续流过贮存器602的上表面(例如614)，直到其被檐槽604和606收集为止。此后，所述的过量的加工流体在重力的影响下沿檐槽流动，并返回到收集箱中。
应当注意的是，贮存器600可安装在如图4中描述并示出的支撑结构414上，该支撑结构可包括设置在多个贮存器上方的共同的贮槽，以收集任何逸出檐槽部604,606的加工流体。然而，在某些应用中，檐槽部将有效地收集大多数溢出的加工流体，以使大多数溢出的加工流体能返回并再循环利用。
应当理解的是，由于檐槽部与特定的贮存器相关联，因此可在单个加工站(即支撑结构)内将几种不同的化学制剂(即处理液体)应用到正被加工的基板上。因此，例如单个站可包括诸如印刷和预蚀刻的预备步骤、诸如蚀刻的主要加工步骤、以及诸如进一步冲洗的后加工步骤。此外，通过改变在各个贮存器内循环的流体，能够以最小的停机时间和成本来容易地改变处理。
此外，如下面将讨论地那样，贮存器可设置在模块化的基部上，从而可容易地将贮存器和和檐槽系统从加工站上移除并由不同的模块代替。本领域的技术人员能够理解的是，模块可由不同的材料来制备，以满足不同的目的。因此，可根据期望的加工化学制品的相应变化来对具有不同的耐化学性的模块进行交换。
还应指出的是，尽管如600和650所示的贮存器具有基本上为圆形的横截面和大体上为矩形的槽612，但是同样可采用多种几何构造中的任意一种。因此，具有矩形截面的贮存器可具有檐槽。同样地，可提供L形的贮存器，其包括一体式的檐槽。类似地，贮存器的顶面可以是基本上平坦的或具有适合于特定应用的需要的任何曲度。可同样根据特定加工应用的需要来提供沿多个方向设置的多种穿孔和槽。最后，应当指出的是，虽然如600和650所示的实施例包括一体式的檐槽部，但是在其他实施例中，可将贮存器和檐槽部制备成可根据特定的需要而组合并在适当的情况下被单独替换的分开的组件。
图7示出了根据本发明的又一实施例的贮存组件700。贮存组件包括第一贮存部702和第二檐槽部704。贮存部702包括限定出纵向内腔708的内表面区域706。在贮存部的上部的外表面区域710处设置多个穿孔、槽或其他开口(未示出)，以允许加工流体从纵向腔708内部流出并经过外部的上表面区域710。
檐槽部704包括具有内表面区域714和外表面区域716的纵向件712。一个或多个支撑间隔件、例如718、720显示为设置在内表面区域714和贮存部702的相应的外表面区域710之间。支撑间隔件718、720用于使贮存部702和檐槽部704相对于彼此保持大致固定的空间关系。
在某些实施例中，间隔件支撑部718、720在内表面区域714的相应部位处与檐槽部704基板上固定地连接。在其他实施例中，间隔件支撑部718、720在外表面区域710的相应部位处与贮存部702基本上固定地连接。在另一个实施例中，间隔件支撑部718、720与贮存部702和檐槽部704均基本上固定地连接，并在再一实施例中，间隔件支撑部718、720独立地和/或可拆卸地设置在贮存部702和檐槽部704之间。在某些实施例中，多个间隔件支撑部(例如718、720)彼此相互连接，但独立于相应的贮存部702和檐槽部704。
本领域的技术人员将理解，图7示出了根据本发明的一个方面的制造方法。根据这样的制造方法，可产生第一大体上为刚性的管。通过例如模制、切削或铣削，在第一大体上为刚性的管的上表面区域设置槽或其他制备部。还设置了第二大体上为刚性的管。通过切割、研磨、切开或其他工艺，沿纵向将第二大体上为刚性的管分成大致两半，其中的一半设置在第一大体上为刚性的管的下方，使得第一管定向成使制备部或其他孔大体地朝上。可设置一个或多个支撑间隔件，其设置在第二大体上为刚性的管和第一大体上为钢性的管之间。在某些实施例中，通过合适的连接方法(例如超声波焊接、塑料热焊接、粘合剂粘合，或者使用例如螺钉、图钉、钉子、铆钉、角钉等紧固件进行连接)将一个或多个支撑间隔件基本上永久地连接在第一大体上为刚性的管和第二大体上为刚性的管之间的位置处。
本领域的技术人员应当理解，可将上述制造方法容易地应用到各种各样的横截面上，横截面包括例如圆形横截面、三角形横截面、正方形横截面、矩形横截面、五边形横截面、六边形横截面、七边形横截面、八边形横截面等等。同样地，虽然在一些实施例中，贮存部与檐槽部的横截面的总体几何形状类似，但是在本发明的其他实施例中，贮存部与檐槽部的横截面几何形状可以不同。因此，例如但不限于，在某些实施例中，具有圆形横截面的贮存部将与具有正方形横截面的檐槽部进行组合。
图8示出了一种这样的示例性组合的示意性的立体图。图8示出了包括具有大体上为正方形的横截面及打开的顶部的贮存部802以及具有大体上为半圆形的横截面的檐槽部804的贮存设备800的一部分。在某些实施例中，贮存部802和檐槽部804均是通过从各自的具有相应的横截面的封闭的纵向管上移除上部部分来制备的。应当注意的是，在根据本该构造的发明的某些实施例中，不需要支撑间隔件。相反地，贮存部802可设置成粘结到檐槽部804的内表面区域806上或仅仅放置在檐槽部804的内表面区域806上。
在根据本发明的原理的另一方面中，可制备包括贮存部、檐槽部和多个辅助设备的模块。因此，例如模块可包括多个工艺维护和传感设备。
图9示出了一个这样的示例性模块900，其包括贮存部902、檐槽部904及同轴的温度控制部906。在某些实施例中，同轴的温度控制部906将通过涂覆有聚四氟乙烯(PTFE–)的电阻式电热元件来实现。在其他实施例中，温度控制部906可包括具有任何合适的材料的管，材料例如：PTFE，聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙烯(PP)、聚偏二氟乙烯(PVDF–)、聚酰胺()、聚芳酰胺()、不锈钢、钛或者根据具体应用的热和化学要求的任何其他合适的材料。温度控制部906的管设置成收集流经该管用于对在贮存部902的内部纵向腔内流动的加工流体进行加热或者冷却的热的工作流体(例如液体和/或气体形式)。在其他实施例中，加热或冷却组件可备选地或附加地设置在檐槽部904上，用于例如抵消加工流体和基板之间的放热或吸热反应的影响。
以类似的方式，可将一个或多个传感装置908设置在贮存部902的内部或外部，以感测温度、化学成分、流速，以及与加工流体相关的任何其他合适的工艺变量。在某些实施例中，这样的传感器装置可与收发装置无线通信。在其他实施例中，可采用信号传输装置(例如电线或光纤)来将传感器装置信号结合至外部的控制系统。
还应理解，如下面进一步描述地那样，根据本发明的装置以及相应的创造性制造方法可包括将某些末端特征应用到贮存部和檐槽部的端部和/或中部区域，使得出于服务、重新构造或其他的目的能够容易地将贮存部或檐槽部移除并重新安装在支撑结构上。同样地，可在冷却装置和仪表装置上设置连接特征，使得贮存部、檐槽部以及所有辅助装置的整体可形成可移除的模块。因此，参考图10，可以看到可移除的模块1000包括贮存部1002、檐槽部1004、间隔件装置1006和加热元件1008。如图所示，加热元件1008包括电连接装置1010，其在这里显示为电插头。每个贮存部1002、檐槽部1004和加热元件1008包括各自的用于支撑各自的O形环1012、1014、1016的凹槽。O形环1012、1014、1016形成快速并有效的密封件，以防止流体不必要的流入与流出。应当理解，虽然模块1000采用O形环密封件，但是在本发明相应的实施例中可有利地采用多种其他几何构造的密封件。
同样地，在本发明的某些实施例中在邻近允许流体从贮存部流出并撞击到相应的基板的下表面上的开口处采用柔性材料。因此，图11示出了具有大体上为刚性的下部1102和大体上为柔性的上部1104、1106的贮存器1100的一部分的截面图。在某些实施例中，大体上为刚性的下部1102由基本上为刚性的聚合材料(例如聚氯乙烯)形成。大体上为柔性的上部例如可由弹性材料(例如聚氨基甲酸乙酯)形成。当然，在针对特定应用的工艺需求是合适的情况下，将选择并应用其他材料。
此外，应当注意的是，虽然大多数如上所示的示意性贮存装置和檐槽装置的横截面大体上为凸的，但是本发明的其他应用和实施例可采用具有凹面区域的贮存装置和檐槽装置。具有凹面区域的特别优势在于，它们使得贮存模块可极为贴近于邻近的输送装置设置。此外，在某些实施例中，可采用具有期望的润湿特性的材料，以使任何溢出的加工流体可趋于沿着贮存部的外表面周围的凹面区域进入檐槽部。图12示出了包括邻近具有多个开口1208的贮存部1206和檐槽部1210设置的第一输送装置1202和第二输送装置1204的设备1200的截面图。在这样的实施例中，贮存部的形状和材料可选择成确保溢出的加工流体能沿着箭头1212顺着贮存部的凹形外表面区域1211流下并进入檐槽部1210。
还应当指出的是，具有适当形状和构造的模块可允许在模块之间引入附加的输送装置，以在加工前、加工期间和加工后提供基板的高度稳定。
如上所述，某些模块可在贮存部纵向的一端或两端处进行加工流体的输入。在又一其他实施例中，可在贮存部的沿其长度的中点处提供额外的输入。这些额外的输入将由相应的集合管供给。在某些实施例中，一个加工流体输入端结构可为加工系统中的半导体基板的每条支路提供输入。在其他实施例中，加工系统的每条支路都横贯一个槽，以确保在相应的基板的整个宽度上的均匀加工。
此外，为了沿贮存器的长度维持恒定的压力和流量，槽的结构在表面区域上可以变化。例如，槽可朝向贮存器的中心发散(即变宽)并朝向贮存器的端部变窄。在某些实施例中，出液口的大小是可调节的。在其他实施例中，开口的边缘可包括某些特征，这些特征包括三角形特征、锯齿形特征、或者根据特定应用的要求有利于提供改进的层流和/或湍流的其他特征。
在如图13所示的本发明的又一实施例1300中，单个的一体式挤压件包括贮存部1302、檐槽部1304和加热部1306。在本发明的某些实施例中，后向挤压制造步骤将包括在贮存器的合适部分上切割出贮存器开口1308，以允许加工流体沿着箭头1310向外地流出并流进檐槽部1304。
可以理解的是，在某些实施例中，本发明将包括用于生产聚合物、增强聚合物、铝合金或适合于提供所需的特定几何布置的任何其他材料的特殊挤压件的制造方法。此外，可有益地采用多种材料，其包括但不限于：包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、丙烯酸类聚合物、聚氯乙烯、聚酰胺或如同ULTEM.RTM.的聚醚酰亚胺的合适的聚合物；诸如Xenoy.RTM树脂的聚合物合金，Xenoy.RTM.树脂是聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁酯或Lexan.RTM.塑料的复合物，Lexan.RTM.塑料是聚碳酸酯与间苯二甲酸对苯二甲酸乙二酯树脂间苯二酚的共聚物(全部可购自GE Plastics)；由例如芳族聚酯或含有芳族聚酯酰胺的共聚物构成的液晶聚合物，其中的至少一个组分选自包括以下各项构成的组：芳族羟基羧酸(例如羟基苯甲酸(刚性单体)、羟基(柔性单体)、芳族羟基胺和芳族二胺)(在美国专利No.6,242,063、No.6,274,242、No.6,643,552和No.6,797,198中进行了例证，其内容通过引用并入本文)、具有末端酐基或横向酸酐的聚酯酸酐(在美国专利No.6,730,377中进行了例证，其内容通过引用并入本文)或其组合。
此外，还可使用例如工程预浸料或复合材料的任何聚合物复合材料，其是填充有颜料、碳颗粒、二氧化硅、玻璃纤维、诸如金属颗粒或导电聚合物的导电颗粒、或者它们的混合物的聚合物。例如可使用聚碳酸酯和ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)的混合物。
可在本发明的多个实施例中使用弹性体，其包括由Kraton聚合物得到多种共聚物或嵌段共聚物()，Kraton聚合物例如为苯乙烯-丁二烯橡胶或苯乙烯-异戊二烯橡胶、EPDM(乙烯丙烯二烯单体)橡胶、丁腈(丙烯腈-丁二烯)橡胶、聚氨酯、聚丁二烯、聚异丁烯、氯丁橡胶、天然胶乳橡胶等。泡沫材料可以是闭孔泡沫或开孔泡沫，且可包括但不限于：例如聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫和聚丁烯泡沫的聚烯烃泡沫；聚苯乙烯泡沫；聚氨酯泡沫；以及任何弹性体泡沫，其由下述材料制成：以上提及的任何弹性体或橡胶材料；或者例如是聚乳酸树脂(包括L-乳酸和D-乳酸)和聚乙醇酸(PGA)的任何可生物降解的或可生物堆肥的聚酯；聚羟基戊酸酯/羟基丁酸树脂(PHBV)(3-羟基丁酸和3-羟基戊酸(3-羟基戊酸)和聚羟基脂肪酸酯(PHA)的共聚物)；以及聚酯/聚氨酯树脂。本领域的技术人员应理解，上述仅仅是可应用在合适的应用中的多种可能方案中的示例。
用于根据本发明的原理来制备的模块的合适的金属或金属合金可包括：不锈钢；铝；合金(例如Ni/Ti合金)；任何非晶态金属，其包括那些可从Liquid Metal,Inc或类似公司购得的非晶态金属，例如在美国专利申请No.6,682,611和美国专利申请No.2004/0121283中所述的那些非晶态金属，美国专利申请No.6,682,611和美国专利申请No.2004/0121283的全部内容通过引用并入本文。
本领域的技术人员将理解，上面提出的模块化设置的好处包括制造方法进行快速地重新构造部件的可能性，使制造方法能包括额外的加工步骤、更少的加工步骤，和/或替代的加工步骤。可容易地在动态的加工步骤中穿插漂洗加工步骤、表面活性剂加工步骤和干燥加工步骤。可容易地交替执行酸性和碱性加工步骤，尽管模块极为接近，但是相应的化学制剂也是保持分离的。在第一模块采用基础化学制剂，第二模块采用催化剂或其他活化成分使得化学制仅在第二模块应用时才会活跃的情况下，可进行二元和/或多元的化学反应。
另外，可设置支撑结构，包括与每个模块容器或槽相关联的分离的通风设施。这同样允许在空间上紧密接近的情况下使不同的不相容的化学制剂分离。当然，采用这样的模块使得加工线的大小发生显著的整体减小。此外，如同贮存器模块一样，通风模块可以是可移除的，并可根据特定化学制剂的要求进行替换。实际上，在本发明的某些实施例中，可使化学模块和通风模块可一起提供，作为成套工具或集成单元而嵌入支撑结构中。在某些实施例中，商业方法可包括使先前使用的模块与基于销售、租赁或出租的新模块进行交换。
在某些实施例中，贮存部的上表面可在不改变贮存部的平衡的情况下进行替换。在某些实施例中，可替换的上表面可基于贮存或特性来设置特定的期望的图案。可采用的任何多种图案，包括例如：多个圆形孔、多个多边形孔、多个纵向槽、多个横向槽、相对于正被加工的组件的行进方向倾斜设置的多个槽。在适合于特定的应用的情况下可设置会聚和/或发散的槽和孔。当然，特定的贮存器模块或贮存器表面可包括根据特定应用的要求的前述内容的任意组合。
此外，由于贮存部的顶部的穿孔与相关联的檐槽部相接近，因此减少了流动的化学制剂在环境大气中的暴露，从而减少了化学制剂的蒸发、污染和/或氧化。此外，整体较小的系统体积使得在特定时间点需要较少的化学制剂存在于机器或系统内，从而降低了化学库存成本，并减少了环境危害和环保要求成本。同样地，在将加工化学制剂应用至基板之前立即进行的原地加热可趋于降低能量成本和蒸发损耗。
在某些实施例中，本发明将包括以上描述的模块以及如国际公开申请WO2010/132098(其公开的内容通过引用并入本文)中所描述的晶片处理装置系统及方法。
在另一些实施例中，本发明将包括以上描述的模块以及如国际公开申请WO2010/059205(其公开的内容通过引用并入本文)中所描述的晶片导向器。
虽然上述的示例性实施例主要是从半导体加工领域选择出来的，但是本领域的技术人员将理解：本发明的原理同样适用于多种其他化学加工系统(包括例如金属精加工系统和聚合物涂覆系统)，以及本发明的优点同样可以在多种其他化学加工系统(包括例如金属精加工系统和聚合物涂覆系统)中实现。此外，虽然已经结合当前优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是应当容易理解的是，本发明并不局限于这些公开的实施例。相反地，可将本发明修改成包含本文未描述的任意数量的变化、改变、替换或等效设置，但这些均与本发明的精神和范围相适应。因此，本发明不应被视为由前述的描述所限制，而是仅由所附的权利要求书的范围所限制。

Claims (21)

1.化学加工装置，包括：
具有第一边缘和第二边缘的贮存器；
邻近所述第一边缘设置的第一输送装置；以及
邻近所述第二边缘设置的第二输送装置，使得所述第一边缘和第二边缘设置在所述第一输送装置和第二输送装置之间，所述第二输送装置适于收集并支撑来自所述第一输送装置的基板材料，从而在所述基板材料从所述第一输送装置传递到所述第二输送装置期间，所述基板材料的一个表面与设置在所述贮存器内的流体材料相接触，而所述基板材料的另一个表面保持基本上没有接触到所述流体材料。
2.根据权利要求1所述的化学加工装置，其中，所述贮存器包括用于接收一定量的所述流体材料到所述贮存器中的流体供给连接件，并且其中所述第一边缘和第二边缘中的至少一个构造成允许所述一定量的流体材料的一部分从所述贮存器流出。
3.根据权利要求1所述的化学加工装置，其中，所述第一边缘和第二边缘中的至少一个包括位于所述贮存器的第一表面区域和所述贮存器的第二表面区域之间的接合部，所述贮存器的第一表面区域沿大体上水平的方向设置，所述贮存器的第二表面区域沿大体上垂直的方向设置。
4.根据权利要求3所述的化学加工装置，其中，所述贮存器的所述第一表面区域包括大体上平坦的表面区域。
5.根据权利要求3所述的化学加工装置，其中，所述贮存器的所述第一表面区域包括弯曲的表面区域。
6.根据权利要求1所述的化学加工装置，其中，所述贮存器部包括外表面区域，所述外表面区域具有开口，所述开口构造并设置成允许所述流体材料从位于所述贮存器内的内腔向外流出并朝所述第一边缘和第二边缘中的至少一个流动而经过所述外表面区域。
7.根据权利要求6所述的化学加工装置，其中，所述开口由基本上为圆形的边缘限定出。
8.根据权利要求6所述的化学加工装置，其中，所述开口包括具有槽纵向轴线的槽。
9.根据权利要求8所述的化学加工装置，其中，所述槽纵向轴线设置成大体上平行于所述贮存器的纵向轴线。
10.根据权利要求8所述的化学加工装置，其中，所述槽纵向轴线设置成大体上垂直于所述贮存器的纵向轴线。
11.根据权利要求8所述的化学加工装置，其中，所述槽纵向轴线设置成与所述贮存器的纵向轴呈倾斜的角度。
12.化学加工系统，包括：
具有贮存器纵向轴线的贮存器；
第一输送装置；以及
第二输送装置，所述第一输送装置和第二输送装置布置成邻近所述贮存器且分别位于所述贮存器的两侧，并且设置成使得在操作期间，正被加工的元件能从所述第一输送装置经过所述贮存器到达第二输送装置，从而所述正被加工的元件的下表面区域与由所述贮存器所承载的流体材料相接触，而所述正被加工的元件的上表面基本上没有与所述流体材料相接触。
13.根据权利要求12所述的化学加工系统，其中，所述贮存器纵向轴线设置成大体上垂直于所述正被加工的元件的移动方向。
14.根据权利要求12所述的化学加工系统，其中，所述贮存器包括上表面区域，所述上表面区域包括开口。
15.根据权利要求14所述的化学加工系统，其中，所述开口包括大体上为多边形的孔。
16.根据权利要求14所述的化学加工系统，其中，所述开口包括大体上为圆形的孔。
17.根据权利要求14所述的化学加工系统，其中，所述开口包括喷嘴。
18.根据权利要求14所述的化学加工系统，其中，所述贮存器包括回收檐槽，所述回收檐槽构造并设置成在所述流体材料流动通过所述开口后收集所述流体材料的一部分。
19.根据权利要求18所述的化学加工系统，其中，所述回收檐槽与所述贮存器一体成型。
20.化学加工系统，包括：
具有贮存器纵向轴线的贮存器；
第一输送装置；以及
第二输送装置，所述第一输送装置和第二输送装置布置成邻近所述贮存器且分别位于所述贮存器的两侧，并且设置成使得在操作期间，正被加工的元件能从所述第一输送装置经过所述贮存器到达第二输送装置，从而所述正被加工的元件的下表面区域与由所述贮存器所承载的流体材料相接触，而所述正被加工的元件的上表面基本上没有与所述流体材料相接触，并且其中所述贮存器包括回收檐槽，所述回收檐槽构造并设置成在所述流体材料流动通过开口后接收所述流体材料的一部分。
21.化学加工系统，包括：
多个贮存器，所述多个贮存器中的每个贮存器具有各自的贮存器纵向轴线；
第一输送装置；以及
第二输送装置，所述第一输送装置和第二输送装置布置成邻近所述多个贮存器中的一个贮存器且分别位于所述多个贮存器中的一个贮存器的两侧，并且设置成使得在操作期间，正被加工的元件能从所述第一输送装置经过所述一个贮存器的纵向轴线到达所述第二输送装置，从而所述正被加工的元件的下表面区域与由所述一个贮存器所支撑的第一流体材料相接触，而所述正被加工的元件的上表面基本上没有与所述第一流体材料相接触，并且其中所述一个贮存器包括回收檐槽，所述回收檐槽构造并设置成在所述第一流体材料流动通过所述一个贮存器的开口后接收所述第一流体材料的一部分，并且其中所述一个贮存器和所述多个贮存器中的其他贮存器为可快速重新构造的，并设置成接收备选的流体材料。
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