JP2008028394A - 平坦な壊れやすい基板を処理するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な手段で基板の丁寧な移送が可能である装置を提供すること。
【解決手段】平坦な壊れやすい基板（２）を処理する装置（１）が提案され、同装置において基板（２）は処理チャンバ内で処理液（１４）を供給される。そのために基板は、移送装置（３）によって互いに対して平行な多数のトラック内で、処理チャンバを水平に通過するように案内される。少なくとも１つの押え装置（７、２２）が、基板（２）の上方へ向いた側に作用し、基板が移送装置（３）から持ち上がることを防止する。そのために、複数の押え装置（７）が、様々なトラックにまたがる共通の軸（２２）に次のように、すなわち互いに独立して垂直方向に移動可能であって、その結果、基板（２）上に実質的にその厚みに依存しない圧力を加えることができるように、形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に半導体及び太陽エネルギ産業用の平坦な壊れやすい基板を処理する装置であって、
ａ）その中で基板に処理液を供給することができる処理チャンバと；
ｂ）互いに対して平行な多数のトラック内で、処理チャンバを水平に通過するように基板を案内することができる移送装置と；
ｃ）基板の上方を向いた側に作用して、移送装置から持ち上がるのを阻止し、かつ複数のトラックにわたるつながった軸を有し、その軸に多数の押え部材が固定されている少なくとも１つの押え装置；
を有する装置に関する。

半導体及び太陽エネルギ産業においては、しばしば、様々な湿式処理を施さなければならない、例えばシリコンディスク（ウェーハ）、シリコンプレート及びガラスプレートのような、非常に平坦な基板がある。処理方法は、例えば、化学的処理と電気化学的処理、洗浄処理と乾燥処理である。処理液は、スプレイ方法においても、浸漬方法においても、塗布することができる。

上述した種類の基板は、極めて破断に弱く、従って非常に丁寧に１つ以上の処理チャンバを通して移送される必要がある。

導体プレート電気めっきのために使用されるような、既知の水平通過電気めっき設備は、ここで言及される基板において使用することはできない。それらは、ここでは接触部材としても用いられる場合が多い押え部材として、ローラを利用し、それらのローラはトラックにまたがる共通の軸上に取り付けられている。ここでは、導体プレートのわずかな厚み変動は、押え部材の圧接力にあまり強く作用しない；わずかな厚み変動は、硬い軸によって吸収することができ、導体プレートの破断の危険は生じない。さらに、既知の水平通過電気めっき設備においては、ここを流れる電流が高いので、接触抵抗を低く抑えるために、押え部材の強い圧接力が必要である。この強い圧接力が、壊れやすい基板を破壊してしまう。

特に、壊れやすい基板を処理するために形成されたローラ移送装置が、従来技術（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３を参照）に記載されている。しかし、ここでは押え装置の形成が、極めて複雑である。
国際公開公報第2005/093788A1号明細書 国際公開公報第03/086913A1号明細書 国際公開公報第03/086914A1号明細書

本発明の課題は、簡単な手段で基板の丁寧な移送が可能である、冒頭で挙げた種類の装置を提供することである。

この課題は、本発明によれば、
ｄ）押え装置が次のように、すなわち、個々の押え部材が互いに独立して垂直方向に移動可能であって、その結果、基板上にその厚みに実質的に依存しない圧力を加えることができるように形成されていることによって、解決される。

本発明は、基板の破断は、わずかでも基板に厚みの差があることに起因することが多い、という認識に基づいている。複数の押え部材が同一の硬い軸上に配置されており、かつ最も薄い基板に加えられる圧力が押えるのにちょうど十分である場合に、より厚い基板の場合には破断限界を上回ることがある。従って本発明においては、同一のつながった軸に対応づけられた個々の押え部材は上方及び下方にある程度の移動可能性を有しているので、個々のトラック内の個々の基板の厚みの差に追従して、許容できない高さの押圧力の形成を回避することができる、可能性が設けられる。

これは、最も簡単な場合において、押え部材が配置されている軸が、可撓性であって、それに加えて、個々の押え部材によって上方への力が供給された場合に弾性的に撓むことができる細さであり、かつそのような材料から形成されており、かつ押え部材が基板に対して作用する力が、破断限界の下方に留まっていることによって、すでに達成される。

軸の材料が金属である場合に、例えば、１ｍｍと３ｍｍの間の軸の直径が適している。

それに対する代替案は、押え部材が、軸に対して揺動可能な、揺動アームに固定されていることにある。この形態においては、同一の軸に対応づけられた種々の押え部材の移動可能性が、互いに対してさらに独立している。基板表面への接触部材の載置力は、場合によっては揺動アームに設けられるカウンターウェイトによって調節することができる。

電気めっき設備においては、押え部材が同時に、基板へ電流を供給するための接触部材として用いられ、かつ軸が押え部材への電流供給部として形成されていることが、一般的である。これは、本発明に基づく装置においては、軸が極めて細い場合でも可能である。というのは、ここでは伝達すべき電流は、導体プレートを処理するための設備の場合よりもずっと小さいからである。

押え部材は、ローラであることが好ましい。というのは、ローラはわずかな摩擦で結びついており、特に丁寧に基板に添接するからである。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

ここで興味をひく主旨における“処理”の例として、以下で、太陽エネルギ産業に基づく適用例を説明する：

太陽電池を形成するために、約０．２ｍｍ厚みのシリコンプレートが使用され、そのシリコンプレートは、後の“太陽に対し活性の”側面に蒸着され、あるいはスクリーン印刷された薄い金属の電気的な導体路を有している。この導体路は、電気めっきで１−２０μｍの層厚に強化されなければならない。強化材料は、銅、錫、銀又は金とすることができる。基板の対向する側に、そのために必要な、たとえば接触細片及び／又は接触窓の形式の、接触面が設けられており、それが“太陽に対し活性の”側面に蒸着またはスクリーン印刷された電気的な導体路と電気的に接続している。

図１は、全体を参照符号１で示す装置を示しており、その装置によってこの種のシリコン基板の蒸着された導体路を強化することができる。図１には、３つのシリコン基板が示されており、かつ参照符号２ａ、２ｂ及び２ｃで示されている。これらシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃは、多数の駆動されるローラ３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄを有するローラ移送システムによって電気めっき浴液４を通して案内される。移送方向は、矢印４で示されている。電気めっき浴液１４の液面１５は、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃのすぐ上、０．１から１０ｍｍ上にある。従ってシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃは、電気めっき浴剤を通過する際に、浴液１４内に完全に浸る。その場合に“太陽に対し活性の”側面は、下方を向いており、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの接触面を有する側が上方を向いている。

シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの移動路に沿って、かつその下方にプレート形状の陽極５が延びており、その陽極が電気めっき電流源（図示せず）のプラス極と接続されている。強化材料は、銅、錫又は銀であるので、可溶性の消費される陽極５を使用することができる。しかし、金浴である場合には、不溶性の陽極５によって作業される。

シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの、移送ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと対向する側に、カウンターローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが配置されている。これらのカウンターローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄは、２つの機能に用いられる：１つには、それらは、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃをソフトに下方へ押して、それによって浴液１４の液面１５の下方に保持する。他方で、カウンターローラ７ａ、７ｂ及び７ｃは接触装置として用いられ、その接触装置によってシリコン基板２ａ、２ｂ、２ｃ及びそれに伴って下側に蒸着され、あるいはスクリーン印刷された導体路を通常の方法で、電気めっき電流源（図示せず）のマイナス極と電気的に接続することができる。

特に図２から明らかなように、設備１は、２つの平行な“トラック”を有しており、そのトラック内でそれぞれ並べられたシリコン基板２が処理液１４を通して案内されることができる。これらのトラックの各々は、多数の移送ローラ３を有しており、それらの移送ローラは互いに対をなして対向し、かつ対の内部で軸６によって互いに結合されている。移送ローラ３の側方の外側に、同様に軸６と結合され、あるいは移送ローラ３と構造的に一体に、円錐形状を有する側方ローラ２０が配置されている。基板２は、端縁側においてその下側が移送ローラ３上に載置されている。移送ローラ３は、その周面に摩擦を改良するＯリング２１を有している。

図２はさらに、設備１の各“トラック”にそれぞれカウンターローラ７のセットが対応づけられていることを示している。異なるトラックの、移送方向４において同じ“高さ”にあるカウンターローラ７は、共通の軸２２上に、かつ特に、シリコン基板の上側の２つの移送ローラ３の間のそれぞれほぼ中央で転動することができるような、軸方向の位置に取り付けられている。軸２２は、両側で軸受２３内に軸承されている。軸は、カウンターローラ７を保持するためだけでなく、それへの電流供給にも用いられる。

軸２２は、その材料の選択によって、かつその幾何学的配置の選択によって、可撓性に形成されている。すなわち、軸２２は、小さい力を受けてすぐに撓むことができる。その結果、図２に示すように、同一の軸２２上にある２つのカウンタローラ７の垂直位置は、同一になる必要がない。たとえば、図２内で右に示すシリコン基板２の上側が、左に示すシリコン基板２の上側よりもわずかに高い場合に、軸２２のある程度の弾性変形の下で、右に示されるカウンターローラ７が上方へ変位することができ、左に示されるカウンターローラ７は対応づけられたシリコン基板２の上側に添接し続ける。このようにして、シリコン基板２は互いに対して幾何学的に変位した場合でも浴液１４を通して丁寧に案内することができるので、シリコン基板２の破断は排除されている。

ここで関心をもたれる適用分野においては、シリコン基板２へ案内すべき電流は比較的小さいので、この電流を案内するためには、軸２２の細い横断面で全く十分である。たとえば、約０．２５ｄｍ²の導通する表面を備えた１８０×８０ｍｍの寸法を有する太陽電池プレートの場合には、０．５Ａ／ｄｍ²の電流密度において、０．１２５Ａの電流を伝達しなければならない。装置１が、たとえば６本の平行なトラックを有する場合には、軸２２当たり０．７５Ａになる。この低い電流においては、カウンターローラ７のわずかな圧接力でも十分であって、それがシリコン基板２の丁寧な通過をもたらす。軸２２が金属、特に特殊鋼から形成されている場合には、軸２２の直径として、約１ｍｍと約４ｍｍの間の領域が考えられる。

図３には、本発明の第２の実施例が、図２の断面に相当する断面で示されている。２つの実施例は、互いに極めて似ている；従って図３における対応する構成部品は、図２におけるのと同じ参照符号に１００を加えて示されている。唯一の差は、同じ軸２２上に、図２の実施例の場合のように、“トラック”当たり唯一の（中央の）カウンターローラ７ではなく、シリコン基板１０２上の端縁側で転動する２つのカウンターローラ１０７、１０７’が設けられていることにある。この実施形態は、より大きい寸法のシリコン基板１０２において使用され、かつその中央領域における曲がりを防止する。

シリコン基板２０２上に塗布された金属の導体路を電気めっきで強化するための装置２０１の第３の実施例が、図４から６の対象である。この第３の実施例も、上述した２つの実施例に極めて似ている。図４から６における部分が、図１と２の実施例の部分に相当する限りにおいて、これらの部分は２００を加えて同じ参照符号で示されている。

移送ローラ２０３、側方ガイドローラ２２０及びこれらを互いに結合する軸２０６を有する移送システムの２つの“トラック”の形成は、上述した２つの実施例のそれに完全に相当する。差は、カウンターローラ２０７が保持される方法のみにある。

図４から６の実施例は、各トラックに、シリコン基板２０２の表面上の移送ローラ２０３のほぼ中央で転動する、１セットのカウンターローラ２０７のみが対応づけられている限りにおいて、請求項１と２の実施例に、より強く似ている。しかし、カウンターローラ２０７は、２つの上述した実施例の場合のように、直接軸２０２と結合されていない。むしろ、このカウンターローラは、揺動アーム２４０のフォーク状の端部領域内に軸承されており、その揺動アームの反対側の端部は、軸２２２を中心に回動可能ないし揺動可能に取り付けられている。軸２２２は、この実施例においては、硬くてよく、従ってシリコン基板２０２に作用する過大な力を回避するために可撓性である必要がない。図から明らかなように、２つのカウンターローラ２０７は、軸２２２を中心とする然るべき揺動運動の下で、互いに独立して垂直方向に移動することができ、その結果、シリコン基板２０２及び装置２０１自体内の幾何学的偏差にほとんど依存しない圧接力を可能にする。

カウンターローラ２０７がシリコン基板２０２上に載置される力は、実質的に、揺動アーム２４０とその中に軸承されたカウンターローラ２０７を有する揺動可能なユニットの重量によって定められる。その力は、場合によってはカウンターウェイトによって調節することができる。

図１は、シリコン基板の上に塗布された金属の導体路を電気的に強化するための装置を図式的に示す側面図である。 図２は、図１の装置をその図面平面に対して垂直に示す垂直断面図である。 図３は、この種の装置の第２の実施例を、図２と同様に示す断面図である。 図４は、この種の装置の第３の実施例を、図２及び３と同様に示す断面図である。 図５は、図４の装置の一部を示す上面図である。 図６は、図４と５の装置の詳細を拡大した寸法で示している。

符号の説明

１ 処理装置
２ シリコン基板
３ 駆動ローラ（移送装置）
４ 移送方向
５ 陽極
７ カウンターローラ（接触装置、押え装置）
１４ 電気めっき浴液

Claims (5)

1. 特に半導体及び太陽エネルギ産業用の平坦な壊れやすい基板を処理するための装置であって、
   ａ）その中で前記基板に処理液を供給することができる処理チャンバと；
   ｂ）互いに対して平行な多数のトラック内で、前記処理チャンバを水平に通過するように前記基板を案内することができる移送装置と；
   ｃ）前記基板の上方を向いた側に作用して、前記移送装置から持ち上がるのを阻止し、かつ前記複数のトラックにわたるつながった軸を有し、その軸に多数の押え部材が固定されている少なくとも１つの押え装置；
   を有するものにおいて、
   ｄ）前記押え装置（７、２２；１０７、１２２；２０７、２２２）が次のように、すなわち前記個々の押え部材（７；１０７；２０７）が互いに独立して垂直方向に移動可能であって、その結果、前記基板（２；１０２；２０２）上にその厚みに実質的に依存しない圧力を及ぼすことができるように形成されていることを特徴とする、
   平坦な壊れやすい基板を処理する装置。
2. 前記押え部材（７、１０７）が取り付けられている軸（２２；１２２）が可撓性であって、かつそれに加えて、前記個々の押え部材（７；１０７）によって上方へ向かう力が供給された場合に弾性的に撓むことができるような細さで、かつその種の材料から形成されており、かつ前記押え部材（７；１０７）が前記基板（２；１０２）に対して作用する力が、前記基板の破断限界の下に留まることを特徴とする、請求項１に記載の処理装置。
3. 前記押え部材（２０７）が、前記軸（２２２）に対して揺動可能な揺動アーム（２４０）に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の処理装置。
4. 前記押え部材（７；１０７；２０７）は、同時に、前記基板（２；１０２；２０２）へ電流を供給するための接触部材として用いられ、かつ前記軸（２２；１２２；２２２）は前記押え部材（７；１０７；２０７）への電流供給部として形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理装置。
5. 前記押え部材は、ローラ（７；１０７；２０７）であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の処理装置。

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