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CN101983415A - 处理硅晶片的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于处理硅晶片的方法和装置。在第一步骤中，硅晶片(22)沿连续的水平传送带(12、32)平坦地传送，且喷嘴(20)或类似装置从顶部将蚀刻溶液喷射到晶片上以纹理化晶片，仅少量蚀刻溶液(21)从下部施加到硅晶片(22)。在第二步骤中，在第一步骤中对齐的硅晶片(22)只由蚀刻溶液(35)从下方润湿以蚀刻-抛光硅晶片(22)。

Description

处理硅晶片的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于处理硅晶片的方法以及装置，特别涉及用于以蚀刻溶液
Figure BPA00001207105700011
纹理化(Texturieren)和抛光蚀刻的方法和装置。
背景技术
迄今已知，利用蚀刻溶液从硅晶片的两个侧面蚀刻掉硅晶片的约5μm。由此首先可以消除切割损害。此外，可以制造纹理化的顶侧面，这对于由硅晶片制造的太阳能电池的性能意义重大。此外，底侧面应该尽可能地光滑或有光泽，以使通过的光被发射并且其能量在返回行程中可被利用。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种开头所述的方法以及还有一种开头所述的用于实施该方法的装置，借助于该方法和该装置可解决现有技术中的问题，尤其有利的进一步改进、以及对硅晶片的改进的和有效的蚀刻是可能的。
该任务是借助于一种包括如权利要求1所述特征的方法以及还有一种包括如权利要求10所述特征的装置来实现。本发明的有利和优选实施方式是其它权利要求的主题，并且以下进行更详细地解释。虽然装置的一些特征主要是关联方法描述的，但它们同时用于阐明该装置并且通常可适用于该装置。此外，以同一申请人名义在2007年12月19日申请的主张其优先权的申请DE 102007063202.0的措词通过引用并入本发明的描述内容中。权利要求的措词通过引用并入本发明的描述内容中。
根据本发明，设置成，在第一方法步骤中，硅晶片水平地被输送，并且精确地沿水平输送路径。用于纹理化的蚀刻溶液从上方施加或喷射，为此目的可使用喷嘴、调压管(Schwallrohr)或类似装置，这些本身用于此种目的是公知的。在该方法步骤中，或者根本无液体或者仅少量液体从硅晶片下方施加到硅晶片或硅晶片的底侧面。无论如何，无蚀刻液体从底侧喷射或进行类似动作。为此目的，以相应合适方式实施的装置可在输送路径上方设有用于润湿顶侧面的所述喷嘴或调压管或类似装置。在底侧下方，根本不设置这种喷嘴或类似装置。
在随后的或第二方法步骤中，以与第一方法步骤中相同的方式或相同的方位，水平位于输送路径上的硅晶片由蚀刻溶液从下方润湿用于抛光蚀刻。有利地，在这种情况下，蚀刻溶液实际上只从下方施加，并且也只施加到底侧面。这正是因为，如果输送辊或类似装置用于输送路径，则第一方法步骤中，来自上方的一些蚀刻溶液也可流到所述输送辊上，且然后由输送辊转移到硅晶片的底侧面。然而，由于这是能管理(überschaubar)的量，因此蚀刻效果在此保持非常弱。它可在例如准备第二方法步骤时甚至是有利的。
以此类型和方式，在第一方法步骤中，可去除约4μm至6μm、优选为约5μm的材料，以消除切割损害并纹理化顶侧面。该方法持续时间(Verfahrensdauer)在此可为约80至120秒。在这种情况下，硅晶片有利地以连续方式移动或者在输送路径上移动通过相应纹理化模块。
在第一方法步骤中，在底侧面上去除或蚀刻掉大约2μm的材料。结果，在此也已消除了一部分切割损害，而在此上表面的不期望纹理化尚未正确进行。在纹理化这一方法步骤之后，可清洗硅晶片，有利地用水清洗。
用于第一方法步骤的蚀刻溶液可为用于纹理化的常用蚀刻溶液，优选地具有HF和HNO3的混合物。在第一方法步骤中或者在纹理化模块内实施时，用于纹理化的蚀刻溶液可沿输送路径连续施加到多个区域内。为此目的，用于喷射蚀刻溶液的多组喷嘴或类似装置有利地连续设置，有利地设置在横向于输送路径延伸的调压管或类似装置上。这在原理上也是公知的。
纹理化模块有利地设置有位于输送路径下方的收集槽(Auffangwanne)，使得可收集和重新利用溢出的蚀刻溶液。在纹理化模块内，在第一方法步骤中以蚀刻溶液润湿之后，对硅晶片的所述清洗有利地在所述纹理化模块内实现，特别有利地在纹理化模块的末端实现。纹理化模块的一部分可被构造用于用水清洗，其中收集槽在此设置成与用于蚀刻溶液的收集槽隔离，以隔离两种液体，从而减少清洗费用。用水在硅晶片上的清洗的强度，也就是说水量，可比用于以蚀刻溶液润湿的量大得多。
有利地，硅晶片在第一方法步骤之后或者从纹理化模块直接移至下一或第二方法步骤，下一或第二方法步骤在抛光蚀刻模块()内进行。在此施加用于抛光蚀刻的蚀刻溶液，其中硅晶片无论如何以连续方式在输送路径上输送通过抛光蚀刻模块。硅晶片只在它们的底侧处被润湿。在一个方面这可通过从下方少量喷射而实现。明确参照的DE 10 2005 062 528 A1的抛光蚀刻模块中的方法和装置有利地用于此目的。在这种情况下，用于硅晶片的输送辊最大程度上浸没入用于抛光蚀刻的蚀刻溶液的浴池内。当旋转时，蚀刻溶液粘附到其顶侧面，然后被带至硅晶片的底侧面并在底侧面处进行抛光蚀刻。因此可在底侧面处实现蚀刻去除3μm至10μm，由此具有光滑和有光泽(
Figure BPA00001207105700031
的背面的良好结果所谓非常好的抛光蚀刻实际上是可能的。该方法步骤在此可比在前一方法步骤中持续更长，特别地可持续大约200秒。在此，可通过该方法持续时间来确定蚀刻去除。用于抛光蚀刻的蚀刻溶液是一种与纹理化过程中使用的溶液相似的溶液，不过HNO3比例更大。蚀刻过程可在室温下实施，温度范围介于约4℃至约40℃内。
这些以及其它特征不仅从权利要求而且从具体实施方式和附图中显现出来，其中单独特征可在各个示例中通过本身实现、或者在本发明实施方式中作为多个特征以子组合形式以及在其它领域内实现，并且可组成在此要求保护的有利和本身可保护的实施方式。本申请细分成单独部分和副标题，并不限制下文阐述的总体有效性。
附图说明
本发明的示例性实施方式在附图中示意性地图示出，并在下文进行详细解释。在附图中：
图1示出用于通过从上方喷射硅晶片而进行纹理化的装置的示意图；以及
图2示出用于通过借助于输送辊从下方润湿而抛光蚀刻硅晶片的另一装置的示意图。
具体实施方式
图1图示具有输送路径12的纹理化模块11，输送路径12由多个输送辊13以常见的类型和方式形成。纹理化模块11具有外壳15，外壳15包括收集槽16、以及在输送路径12上位于左侧的入口18。
在收集槽16和输送路径12上方，提供多个彼此平行的调压管19，其可横向于输送路径12延伸。它们具有指向下方的喷嘴20，喷嘴20喷出蚀刻溶液21。所述喷嘴20本身对本领域技术人员而言也是公知的。它们可刚性地对齐、或另外是能移动的。此外，喷嘴20在某些情况下也可为能单独地或成组地致动的，以获得排出的蚀刻溶液21的特定轮廓。
硅晶片22在输送辊13上水平地沿着输送路径12输送。顶侧面23以后形成太阳能电池的前侧面，且支撑在输送辊13上的底侧面24形成所述太阳能电池的后侧面。
从图1中可清楚看出，蚀刻溶液21仅排放到硅晶片22的顶侧面23上。因此，在此在第一方法步骤中主要实现对硅晶片22或硅晶片22的顶侧面23的纹理化。由此这是显然清楚地，即一定量的蚀刻溶液21溢流、尤其是溢流过硅晶片22的前边缘以及后边缘，并且然后位于输送辊13上。然后，置于输送辊13上的硅晶片22然后在它们的底侧面21上也由该蚀刻溶液21润湿。然而，蚀刻溶液21的量在此相当地减少了，使得也实现了相当少的蚀刻。然而，如图示，由于借助于喷嘴20实现了从上方有目标地施加蚀刻溶液21，因此这称作从上方施加蚀刻溶液，落入了本发明的含义范围内。
可以确定喷嘴20是否例如设置于输送辊13上方或朝输送辊13定向，使得如果在下面实际上没有硅晶片22，则蚀刻溶液21施加到输送辊13，这加强了蚀刻溶液21对下一硅晶片22的底侧面24的润湿。如果喷嘴20不同地设置或定向，则这种效果就相当地弱化了。此外，通过有目标地驱动喷嘴20、或将蚀刻溶液21有目标地排放到硅晶片22的顶侧面22上，这种在底侧面处的蚀刻效果受到影响。
在朝右侧持续行进的纹理化模块11内，图示位于最右侧的喷嘴20可设计成不喷出蚀刻溶液21、而是水或清洗水26。因此，硅晶片22能够在该区域中或者其顶侧面23中用蚀刻溶液21清洗。为此目的在收集槽16内提供隔离装置(Abtrennung)28，使得流下的蚀刻溶液21位于所述隔离装置的左侧，而与少量蚀刻溶液混合的清洗水26位于所述隔离装置的右侧。具有用于施加蚀刻溶液21的喷嘴20的连续调压管19的数量可变化，或根据期望的输送速度和方法持续时间而改变。相似地，有利地可以提供用于清洗水26的多个喷嘴22以清洗硅晶片22。
图2图示出抛光蚀刻模块31。抛光蚀刻模块31也具有输送路径32，输送路径32是图1的输送路径12的延续。相似地，抛光蚀刻模块31有利地设置和安装成相对直接地接续纹理化模块11。输送路径32由输送辊33形成。关于抛光蚀刻模块31的详细描述，主要参照DE 102005062528A1，其详述了用于抛光蚀刻的蚀刻溶液35怎样借助于输送辊33从浴池37被带至硅晶片22的底侧面24。因此，输送辊33作用为输送晶片和润湿晶片的底侧面。用于抛光蚀刻的蚀刻溶液35如上所述。从图2中也可清楚看出，在第二方法步骤中，无论如何，没有蚀刻溶液35能传递到硅晶片22的顶侧面23上、而仅传递到底侧面24上。
浴池37具有位于两个供应管38之间的出口40，供应管38将新的蚀刻溶液35引入浴池37。所述出口以及浴池37边缘上的侧面溢流，确保了蚀刻溶液35以如下方式更换，使得不但在供应管38的出口区域内存在新鲜的蚀刻溶液35，而且蚀刻溶液35也沿出口40的方向流动，且因此也可由输送辊33带至硅晶片22的底侧面24。在处理硅晶片22的方法顺序中，在抛光蚀刻模块31内抛光蚀刻之后也进行进一步的清洗，有利地用水再次进行。
抛光蚀刻模块31也设置于外壳34内。当然，在两个模块中可提供对蚀刻溶液蒸汽的抽取。
基片典型地为平坦的平面状硅晶片22，硅晶片22具有直径约为60mm至250mm圆形轮廓、或边长为60mm至250mm的矩形轮廓。优选厚度介于0.1mm至2mm的范围内。

Claims (12)

1.一种用于处理硅晶片(22)的方法，其特征在于，在第一方法步骤中，所述硅晶片(22)水平地沿水平的输送路径(12、32)输送，并且用于纹理化的蚀刻溶液(21)借助于喷嘴(20)或类似装置从上方施加或喷射，期间从所述硅晶片(22)下方在所述第一方法步骤中没有或仅仅很少的蚀刻溶液(21)施加到所述硅晶片(22)，其中在第二方法步骤中，与所述第一方法步骤中具有相同方位的硅晶片(22)以用于抛光蚀刻的蚀刻溶液(35)从下方润湿，优选地仅从下方润湿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在纹理化的所述第一方法步骤和抛光蚀刻的所述第二方法步骤之间实现清洗、特别是用水(26)清洗。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一方法步骤中，蚀刻溶液(21)通过输送辊(13)被带至所述硅晶片的底侧面(24)处，在所述输送辊(13)上输送所述硅晶片(22)，其中优选地，被带至所述底侧面(24)处的蚀刻溶液(21)的量比被带至所述顶侧面(23)处的蚀刻溶液(21)的量小得多。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在用于纹理化的所述第一方法步骤中，在所述顶侧面(23)处去除约4μm至6μm、优选为约5μm的材料，在所述底侧面(24)处去除1μm至3μm，优选为约2μm，其中特别地，从所述顶侧面(23)去除的量比从所述底侧面(24)去除的量的两倍还大一些。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一方法步骤持续约80秒至约120秒，其中所述硅晶片(22)优选地以连续方式进一步输送。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一方法步骤中，用于纹理化的所述蚀刻溶液(21)沿所述硅晶片(22)的输送路径(12)相继在多个区域内进行施加，优选地通过横向于所述输送路径(12)延伸的多个调压管(19)以及喷嘴(20)。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二方法步骤中，用于抛光蚀刻的蚀刻溶液(35)在所述硅晶片(22)连续通过下进行施加，其中优选地以用于抛光蚀刻的蚀刻溶液(35)通过用于所述硅晶片(22)的输送辊(33)进行润湿，所述输送辊(33)最大程度上漫没入具有蚀刻溶液(35)的浴池内，并且在其表面处将蚀刻溶液(35)带至所述硅晶片(22)的底侧面(24)处。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用于抛光蚀刻的所述第二方法步骤持续为约200秒。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，用于抛光蚀刻的所述蚀刻溶液(35)是与用于纹理化的蚀刻溶液相似的蚀刻溶液，优选地具有HF和HNO3的混合物，其中特别地，在用于抛光蚀刻的所述蚀刻溶液(35)中HNO3的比例较大。
10.一种用于实施如前述权利要求中任一项所述方法的装置，其特征在于，所述装置具有纹理化模块(11)，所述纹理化模块(11)用于借助于具有所述输送辊(13)或类似装置的水平的输送路径(12)、以及也借助于用于施加或喷射蚀刻溶液(21)的喷嘴(20)或类似装置，通过将蚀刻溶液从上方施加或喷射到所述硅晶片的顶侧面(23)上而纹理化所述硅晶片(22)。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置具有沿输送方向位于所述纹理化模块(11)下游的抛光蚀刻模块(31)，所述抛光蚀刻模块(31)用于通过从下方、优选地只从下方，将蚀刻溶液(35)施加到底侧面(24)处，抛光蚀刻所述硅晶片(22)的底侧面(24)。
12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述纹理化模块(11)具有位于所述输送路径(12)下方的收集槽(16)，所述收集槽(16)用于收集从所述硅晶片(22)向下流出的蚀刻溶液(21)，其中在所述收集槽(16)内优选地设置有隔离装置(28)以形成封闭区域，其中在所述区域上方设有喷嘴(20)，其具有从上方用水(26)清洗所述硅晶片(22)的水源。
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