一种传送薄基板的滚轮组及使用其进行化学处理的方法

摘要

一种传送薄基板的滚轮组，包括分别固定在上下两个滚轮轴上的上滚轮和下滚轮，所述上滚轮和下滚轮以相同的线速度分别沿顺时针方向和逆时针方向相对转动，以传送薄基板向某一方向移动。所述上滚轮包括固定滚轮和围绕该固定滚轮外周面固定的弹性片。本发明另一方面提出一种使用上述的传送薄基板的滚轮组进行化学处理的方法，具体为使用一组或一组以上的滚轮组使得所述薄基板沿着一个方向不断移动，从而对所述薄基片使用溶液进行连续湿化学处理。本发明可保证上滚轮在任何情况下始终能有一个恒定的力施加在薄基板上，从而薄基板在任何情况下，甚至在脱离下滚轮的情况下也能平稳地带动，以便顺利地进行连续湿化学处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚轮组及使用其进行化学处理的方法，特别涉及一种传送薄基板的滚轮组及使用其对薄基板的表面进行连续湿化学处理的方法。

背景技术

在电子制造工业生产中，对薄基板的表面进行湿化学处理是一种常见的工业操作过程。所谓湿化学处理是指采用化学溶液对薄基板的表面进行腐蚀、沉积薄膜或清洗的操作过程。例如，印刷线路板制造过程中的电子线路的定义和线路板的清洗步骤就属于湿化学处理过程。同样，在太阳能电池的生产过程中，对半导体硅薄基板的制绒和清洗步骤也是湿化学处理操作过程。

在早期电子制造工业生产中，一般采用间隙操作的方法对薄基板表面进行湿化学处理。所谓的间隙湿化学处理方法，是把薄基板悬挂在各种挂件上，或者把薄基板插入各种承载盒内，然后再把挂件或者承载盒垂直放入盛有化学溶液的化学槽内以对薄基板的表面进行湿化学处理。间隙湿化学操作的特征在于，薄基板和化学溶液之间是相对静止的。

由于薄基板和化学溶液之间相对静止，在整个薄基板的表面很难保持化学溶液的浓度均匀性，这种不均匀性特别是在薄基板的面积比较大、或者是在薄基板之间的间距比较小的情况下尤为突出。因此间隙湿化学表面处理的缺点之一是化学溶液在薄基板表面的溶度均匀性不容易控制。在薄基板的四周和中间之间，薄基板的上下表面之间，通常存在着化学溶液浓度的差异，从而影响了薄基板湿化学表面处理的质量。

同样由于是相对静止，间隙湿化学表面处理的缺点之二是化学溶液在薄基板表面的温度的均匀性不容易控制。这种温度的不均匀性在薄基板湿化学处理的温度高于或低于室温的情况下尤为突出。特别在薄基板表面进行的化学反应是放热或吸热反应的情况下，温度的不均匀性可能导致薄基板表面的湿化学反应无法正常进行。

间隙湿化学表面处理的另一个缺点是把薄基板装载到各种挂件和承载盒上、或者从各种挂件和承载盒上卸载薄基板相对比较困难。通常这种装载和卸载是一种非常繁琐的手工操作，不仅需要很多人力资源来完成，更重要的是在该过程中容易损坏薄基板而造成生产成本的增加。

为了克服间隙湿化学表面处理的各种缺点，工程技术人员开发了连续湿化学表面处理的技术。

早期的连续湿化学表面处理的技术采用固定的上下滚轮组，水平连续传送薄基板至并通过各种化学溶液槽，从而达到对薄基板表面进行连续湿化学处理的目的。对薄基板使用连续湿化学处理的主要优点是可以将在薄基板表面的化学溶液的浓度和温度控制得非常均匀。在连续湿化学处理操作过程中，薄基板表面在上下一对滚轮的带动下，和化学溶液产生相对运动，从而确保了化学溶液在薄基板表面的浓度和温度的均匀性。

连续湿化学表面处理技术的另一个优点是避免了间隙湿化学表面处理中把薄基板装载到各种挂件和承载盒上、或者从各种挂件和承载盒上卸载薄基板的操作。在连续湿化学表面处理过程中，可以将薄基板直接水平地放在连续湿化学表面处理机上，由连续湿化学表面处理机的下滚轮将薄基板连续传输到各个化学槽内进行各种湿化学表面处理。连续湿化学表面处理机的应用，为半导体工业的连续生产和自动化创造了有利条件。

随着半导体工业的不断发展，所使用的薄基片的厚度变得越来越薄，面积变得越来越大，质地也变得越来越柔软。例如，在半导体太阳能电池工业中，用于制备太阳能电池的硅薄片的厚度一般都在200微米以下。而在半导体印刷线路板工业中，已经开始采用柔性高分子材料作为半导体印刷线路板的基板。

但是，在传统的连续湿化学表面处理设备中，上下滚轮组是采用固定式的设计，即一个或一个以上的滚轮被固定在一根滚轮轴上。上下滚轮分别被固定在上下滚轮轴上。根据需要，上下滚轮可以对称也可以不对称。这种固定式滚轮设计的缺点是，很难保证各个上下滚轮之间的间距相同，或者说，很难保证各个上下滚轮之间的压力相同，因此这种固定式上下滚轮组在传输薄基板时，要么由于上下滚轮不能同时接触薄基板而达不到传输的效果，要么由于上下滚轮之间的间距太小使得施加在薄基板上的压力太大而造成损坏。很明显，传统的固定式滚轮设计已经越来越不能适应现代半导体工业的要求。

专利号为US6971505的美国专利文件公开了一种用以解决以上问题的滚轮组设计方案。该设计方案改变了上下滚轮都是固定式的传统方法，把上滚轮设计成为能够上下左右自由移动的浮动滚轮。由于这种设计能允许上滚轮在一定的范围内自由移动，从而保证了在传输薄基板时压在薄基板上的压力是恒定的。事实上，在这种设计中，压在薄基板上的压力就是该浮动上滚轮的重力，因此，浮动上滚轮的设计可以很好地控制薄基板在上下滚轮组之间所承受的压力，保证了薄基板能被该滚轮组不断地传送，而且不会造成该滚轮组的机械损坏。

尽管该浮动上滚轮的设计方案能保持压在薄基板上的压力为恒定，但是它前后左右移动的特点会造成操作上的问题。首先，由于浮动上滚轮可以前后移动，因此在很多情况下，薄基板的上下两个表面会受到不同方向的力，这可能迫使薄基板在移动过程中左右晃动从而损坏。

浮动上滚轮的另一个问题是，当薄基板的下表面受到一个比浮动滚轮的重力大的力时，例如，当下表面被冲洗时，或者下表面被气流吹干时，薄基板有可能往上浮动，脱离下滚轮。在薄基板脱离下滚轮后，由于所受浮动上滚轮的力方向的不确定性，因此薄基板在这种情况下有可能停滞不前，甚至有可能倒退，造成薄基板被损坏。

因此，该浮动上滚轮的设计不能完全解决固定滚轮所存在的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种滚轮组，其中上滚轮能始终保持和下滚轮有相同的线速度。

本发明的另一个目的是提出一种传送薄基板的滚轮组，其中上滚轮能对薄基板的上表面施加一定的压力，使其保持和下滚轮接触。

本发明的再一个目的是提出一种传送薄基板的滚轮组，其中上滚轮能使薄基板即使在不和下滚轮接触的情况下也能被平稳地带动。

本发明的又一个目的是提出一种使用上述滚轮组对薄基板进行化学处理的方法。

为此，本发明一方面提出一种传送薄基板的滚轮组，包括分别固定在上下两个滚轮轴上的上滚轮和下滚轮，所述上下两个滚轮轴在各自的主动驱动轴的驱动下使得上滚轮和下滚轮以相同的线速度分别沿顺时针方向和逆时针方向相对转动，从而使得通过该上下滚轮之间的薄基板在该滚轮组的作用下向某一方向移动。

所述上滚轮包括固定滚轮和围绕该固定滚轮外周面固定的弹性片；所述固定滚轮的截面为圆形或多边形；所述弹性片的一端或两端固定在固定滚轮上；所述上滚轮和下滚轮的宽度小于或大于薄基片的宽度；所述上滚轮和下滚轮由金属、金属氧化物，金属合金、半导体材料或高分子材料制成；所述下滚轮由固定滚轮和围绕该固定滚轮外周面固定的弹性片构成；或者所述下滚轮的表面安装有O型圈或刻有花纹以增加与薄基片的摩擦力。

本发明另一方面提出一种使用上述的传送薄基板的滚轮组进行化学处理的方法，具体为使用一组或一组以上的滚轮组使得所述薄基板沿着一个方向不断移动，从而对所述薄基片使用溶液进行连续湿化学处理。所述溶液为水或化学溶液。所述连续湿化学处理包括对薄基板进行表面腐蚀、表面沉积、表面清洗、表面图形定义、水清洗或吹干的步骤。

本发明的滚轮组及使用其进行化学处理的方法在保留了固定滚轮具有的稳定性特点的基础上，通过弹性片的结构保证了上滚轮在任何情况下始终能有一个恒定的力施加在薄基板上，从而保证了薄基板在任何情况下，甚至在脱离下滚轮的情况下也能平稳地带动，以便顺利地进行连续湿化学处理。

附图说明

图1为本发明的传送薄基板的滚轮组的第一实施例中上滚轮的弹性片单端固定在截面为非圆形的固定滚轮上的示意图；

图2为薄基片在下滚轮和图1所示的上滚轮上的弹性片的共同作用下向一个方向移动的示意图；

图3为多个图1所示的上滚轮安装在轴上的示意图；

图4为本发明的传送薄基板的上滚轮的第二实施例中上滚轮的弹性片两端固定在截面为圆形的固定滚轮上的示意图。

具体实施方式

参照附图，本发明可以得到更详细的说明。

图1为本发明的传送薄基板的滚轮组的第一实施例中上滚轮的弹性片单端固定在截面为非圆形的滚轮上的示意图。

如图1所示，本发明的滚轮组中，上滚轮包括固定滚轮12和弹性片14，其中固定滚轮12的截面为多边形，一系列的弹性片14安装在其周边上。固定滚轮12中心有小孔10，用于将该上滚轮固定在传送轴20上(参见图3)。该上滚轮可与相应的下滚轮在各自的轴的驱动下以相同的线速度各自沿顺时针方向和逆时针方向转动。

弹性片14构造为一端固定在固定滚轮12上，同时其另一端可以自由地上下移动，如图1所示。该结构的优点在于，可以使压弹性片14加在薄基板上的压力有较大范围的恒压区，也即可以允许下滚轮或薄基板本身有较大范围的不平整度；该结构的另一个优点在于，可以增大弹性片14和薄基板的接触面积，有利于薄基板，特别是柔性薄基板的平稳移动。

图2为薄基片在下滚轮和图1所示的上滚轮上的弹性片的共同作用下向一个方向移动的示意图。

如图2所示，当薄基板16通过下滚轮18和上滚轮之间时，由于弹性片14的一端可以自由上下移动且保持作用力恒定，因此即使上滚轮的固定滚轮12和下滚轮18之间的间距发生变化，本发明的弹性片14仍然能保持以一个恒定的压力压在薄基板16上，保证了薄基板16能始终平稳地通过上下滚轮之间。

在实际应用中，使用一组或一组以上的滚轮组对薄基板16进行传送，使得所述薄基板16沿着一个方向不断移动，从而对所述薄基片使用水或化学溶液进行连续湿化学处理。所述连续湿化学处理具体包括对薄基板16进行表面腐蚀、表面沉积、表面清洗、表面图形定义、水清洗或吹干等处理步骤。

由于当上滚轮与下滚轮之间保持一定间距时，弹性片14施加在薄基板16上的压力恒定，从而本发明的滚轮组从根本上解决了固定滚轮的缺点，也即，即使上下滚轮之间的间距不同，本发明的滚轮组也能通过弹性片14来保证施加在薄基片上的力为恒定。

作为本实施例的变形，弹性片14也可以构造为从固定在固定滚轮12周围的本体到其自由活动端的厚度是逐渐减薄的。这样的结构可以起到令压在薄基板16上的压力逐渐变化的效果。

例如，在对薄基板16进行化学处理时，喷淋和吹干是两个必不可少的操作过程，而在这两个操作过程中，薄基板16的上下二个表面所受到的压力随时有可能变化，也即薄基板16的下表面所受到的压力有可能大于其上表面所受到的压力。在这种情况下，薄基板16有可能脱离下滚轮16而上浮，从而导致薄基板16移动不稳定或损坏。

而本发明的滚轮组可完全消除这种可能，因为如果弹性片14从固定端到自由端的厚度是逐渐减薄的，那么它施加在薄基板16上的压力将随着薄基板16的上浮而加大，从而起到阻止薄基片16继续上升的效果。另一方面，由于施加在薄基板16上的压力随其上升而加大，即使薄基板16脱离了下滚轮18，由于受到了来自上滚轮的弹性片14的压力较大，薄基板16也能在上滚轮的驱动下保持平稳地移动。因此，本发明的滚轮组也完全消除了背景技术中所述浮动上滚轮的缺点。

此外，下滚轮18表面可安装O型圈或刻上花纹，以增加其与薄基片之间的摩擦力。下滚轮18也可以由固定滚轮和固定于该固定滚轮周边的弹性片构成。

图3为多个图1所示的上滚轮安装在轴上的示意图。如图所示，多个上滚轮通过固定滚轮12中间的小孔固定在轴20上。

图4为本发明的传送薄基板的上滚轮的第二实施例中上滚轮的弹性片两端固定在截面为圆形的滚轮上的示意图。

如图4所示，在第二实施例中，本发明的滚轮组中上滚轮的弹性片24也可以两端都固定在固定滚轮22上，这种结构的优点在于，由于弹性片24的二端都被固定在固定滚轮22上，所以具有较好的定位，不会由于薄基板的表面不平整而造成弹性片24在固定滚轮22的滚动中移位，而弹性片24在滚动中的移位有可能造成弹性片24和下滚轮不在一条垂直线上，容易损坏薄基板。这种结构在要求弹性片24必须非常窄的情况下特别适用，例如在弹性片24的宽度小于3毫米的情况。

由于本发明的滚轮组中上滚轮的固定滚轮12或22本身不接触下滚轮18或薄基片16，所以不一定要求固定滚轮12或22的截面必须是圆形的。根据各种弹性片14或24在各种情况下的具体应用，上滚轮的固定滚轮12或22的周边形状可以任意改变。例如图1中的固定滚轮12的截面就是多边形的。该特征使得本发明的滚轮组可使用于更广泛的应用领域。

需要说明的是，弹性片14或24的形状并不限于图3中所示的薄长方体，其可以根据不同的应用而制造为不同的形状。

另外，根据具体应用情况，本发明的滚轮组的宽度可以任意改变。例如，在湿化学处理柔性薄基板时，为了保证该柔性薄基板的平稳移动并且减少被弹性片损坏的情况，弹性片14可以设计得比较宽，甚至可以超过薄基片的宽度。另一方面，为了确保薄基片的表面能得到均匀的湿化学处理，也可以把弹性片14设计得很窄。

制备弹性片14的材料可以根据不同的应用进行选择。例如，在含强腐蚀化学溶液的化学槽中，可以使用耐腐蚀的含氟高分子材料来制造；而在一些电镀化学槽中，为了能使弹性片14和薄基板有良好的电子接触，可以采用金属来制造弹性片14，例如不锈钢片。

以上为本发明优选实施例的说明，但本发明不局限于上述特定实施例子，在不背离本发明精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求保护范围之内。