JP5080157B2 - Equipment for processing flat, fragile substrates - Google Patents
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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。
The present invention is an apparatus for processing flat fragile substrates, particularly for the semiconductor and solar energy industries,
a) a processing chamber in which processing liquid can be supplied to the substrate;
b) a transfer device capable of guiding the substrate horizontally through the processing chamber in a number of tracks parallel to each other;
c) at least one acting on the upwardly facing side of the substrate to prevent lifting from the transfer device and having a connected shaft over a plurality of tracks, to which a number of pressing members are fixed Presser device;
The present invention relates to a device having
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。 In the semiconductor and solar energy industries, there are often very flat substrates such as silicon disks (wafers), silicon plates and glass plates that have to be subjected to various wet processes. The treatment method is, for example, chemical treatment and electrochemical treatment, cleaning treatment and drying treatment. The treatment liquid can be applied by either a spraying method or an immersion method.
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。 Substrates of the type described above are very vulnerable to breakage and therefore need to be transferred very carefully through one or more processing chambers.
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。 Known horizontal pass electroplating equipment, such as that used for conductor plate electroplating, cannot be used on the substrates mentioned herein. They use rollers as pressing members that are also often used here as contact members, which are mounted on a common shaft that spans the track. Here, slight thickness fluctuations of the conductor plate do not act very strongly on the pressing force of the pressing member; slight thickness fluctuations can be absorbed by the hard shaft and there is no risk of breakage of the conductor plate. Furthermore, in the known horizontal-pass electroplating equipment, since the current flowing therethrough is high, a strong pressing force of the pressing member is required to keep the contact resistance low. This strong pressure contact force destroys the fragile substrate.
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。
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。 The object of the present invention is to provide an apparatus of the kind mentioned at the outset, which is capable of carefully transferring a substrate by simple means.
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。
According to the present invention, this problem is
d) The presser device is as follows, that is, the individual presser members can be moved vertically independently of each other, so that a pressure substantially independent of their thickness can be applied on the substrate. It is solved by being formed in this way.
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。 The present invention is based on the recognition that the breakage of a substrate is often caused by a slight difference in thickness between the substrates. If a plurality of pressing members are arranged on the same hard axis and the pressure applied to the thinnest substrate is just enough to hold down, the break limit may be exceeded for thicker substrates. Accordingly, in the present invention, the individual pressing members associated with the same connected shaft have a certain degree of movement upward and downward, so that the difference in the thickness of the individual substrates in the individual tracks can be reduced. There is a possibility that it can follow and avoid the formation of an unacceptably high pressing force.
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。 This is because, in the simplest case, the shaft on which the pressing member is arranged is flexible and, in addition, flexes elastically when an upward force is supplied by the individual pressing member. This is already achieved by the fact that the force that the presser member acts on the substrate remains below the break limit.
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。 When the shaft material is metal, for example, shaft diameters between 1 mm and 3 mm are suitable.
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。 An alternative to this is that the presser member is fixed to a swing arm that can swing relative to the shaft. In this embodiment, the movement possibilities of the various pressing members associated with the same shaft are further independent of each other. The placement force of the contact member on the substrate surface can be adjusted by a counterweight provided on the swing arm in some cases.
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。 In an electroplating facility, it is common that the pressing member is simultaneously used as a contact member for supplying current to the substrate, and the shaft is formed as a current supply portion to the pressing member. This is possible even with very thin shafts in the device according to the invention. This is because the current to be transmitted here is much smaller than in the case of equipment for processing conductor plates.
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。 The pressing member is preferably a roller. This is because the rollers are connected with slight friction and are particularly carefully attached to the substrate.
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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: As an example of “processing” in the gist of interest here, an application example based on the solar energy industry is described below:
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。 To form a solar cell, a silicon plate about 0.2 mm thick is used, which is deposited on a later “sun-active” side or screen printed thin metal electrical plate. It has a conductor track. This conductor track must be reinforced by electroplating to a layer thickness of 1-20 μm. The reinforcing material can be copper, tin, silver or gold. The opposite side of the substrate is provided with a contact surface required for that, for example in the form of contact strips and / or contact windows, which is vapor-deposited or screen-printed on the “active to the sun” side. It is electrically connected to the electrical conductor track.
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。
FIG. 1 shows an apparatus, generally designated by
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。 A plate-shaped anode 5 extends along and below the movement paths of the silicon substrates 2a, 2b and 2c, and the anode is connected to a positive electrode of an electroplating current source (not shown). Since the reinforcing material is copper, tin or silver, a soluble consumed anode 5 can be used. However, in the case of a gold bath, it is operated with an insoluble anode 5.
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。
Counter rollers 7a, 7b, 7c and 7d are arranged on the sides of the silicon substrates 2a, 2b and 2c facing the
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。
As can be seen in particular from FIG. 2, the
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。
FIG. 2 further shows that a set of counter rollers 7 is associated with each “track” of the
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。
The
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。
In the application field of interest here, the current to be guided to the
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。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention in a cross section corresponding to the cross section of FIG. The two embodiments are very similar to each other; therefore, the corresponding components in FIG. 3 are shown with the same reference numerals as in FIG. The only difference is that the two rolling on the
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。
A third embodiment of an
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。
The formation of the two “tracks” of the transfer system having the
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。
The embodiment of FIGS. 4 to 6 is only as long as each track is associated with only one set of
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。
The force with which the
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
DESCRIPTION OF
4 Transfer direction 5 Anode 7 Counter roller (contact device, presser device)
14 Electroplating bath solution
Claims (5)
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。 An apparatus for processing flat fragile substrates, particularly for the semiconductor and solar energy industries,
a) a processing chamber in which processing liquid can be supplied to the substrate;
b) a transfer device capable of guiding the substrate to pass horizontally through the processing chamber in a number of tracks parallel to each other;
c) Acts on the upwardly facing side of the substrate to prevent lifting from the transfer device, and has a connecting shaft extending over the plurality of tracks, and a number of pressing members are fixed to the shaft. At least one presser device;
In what has
d) The pressing device (7, 22; 107, 122; 207, 222) is movable as follows, that is, the individual pressing members (7; 107; 207) are movable in the vertical direction independently of each other. As a result, the substrate (2; 102; 202) is formed so as to be able to exert a pressure substantially independent of its thickness.
Equipment for processing flat, fragile substrates.
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