CN102696092A - 用于处理硅基底的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在用于处理单晶体的平躺地沿着水平的输送带输送的硅晶片的方法中借助于喷口或者类似器件从上面施加蚀刻溶液用于构造表面纹理。该蚀刻溶液多次先后地从上面施加到硅基底的表面上，保留在其上并且与硅基底进行反应。

Description

用于处理硅基底的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于处理硅基底的方法以及一种适合于该方法的装置。在此，尤其涉及单晶体的硅晶片的处理，其上侧以及优选底侧为了构造纹理而用蚀刻溶液进行处理。
由DE 102007063202 A1公开了从上面持续地用蚀刻溶液喷溅硅基底。在此，作为蚀刻溶液使用HF和HNO3的混合物。通过蚀刻实现了硅基底的已知的纹理构造。
从DE 102008022282 A1中也公开了通过蚀刻来构造硅基底的纹理。在此，在硅基底的表面上形成的气泡通过宽的靠在上面的轧辊轧断并且除去，从而实现尽可能不变的蚀刻效果。
发明内容
本发明的任务是实现一种用于处理硅基底的开头所述的方法以及一种相应的装置，用该方法和装置能够避免现有技术的问题并且尤其也处理单晶体的硅晶片或者说能够以尽可能少的花费在其上侧上构造纹理。
所述任务通过具有权利要求1所述特征的方法以及具有权利要求9所述特征的装置得到解决。本发明的有利的以及优选的设计方案是其它权利要求的主题并且在下面进行更详细的解释。一些后面所述的特征仅仅为了所述方法或者仅仅为了所述装置进行描述。然而所述特征不仅对于所述方法而且对于所述装置应该可以相互独立地适用。权利要求的条文与所描述的内容的关系明确。
提出所述硅基底平卧地沿着水平的输送带运输，也就是在线内方法中进行处理。这相对于前面保持硅基底竖直的方法提供了一些优点。至少从上面或者说到硅基底的上侧上施加或者说喷洒蚀刻溶液用于对表面构造纹理，这可以借助于喷口或者说溅喷口或者类似施加装置实现。在此，前后多次地也就是不仅在时间上先后地而且沿着远行方向看先后地将蚀刻溶液从上面施加到硅基底的上侧上。所述蚀刻溶液保持在表面上并且与硅基底进行反应或者说蚀刻硅基底用于形成纹理。在此，可以蚀刻硅基底几个微米。如此，在表面上形成了已知的金字塔形，其在太阳能电池由硅基底制成时产生了与阳光更好的接合或者说轻微的反射。通过多次施加蚀刻溶液相应地更换或者说更新该蚀刻溶液，从而以始终新鲜的或者说更新的蚀刻溶液进行蚀刻过程。此外，由此实现了尽可能均匀的蚀刻效果。
为了进一步改善蚀刻过程，按本发明在蚀刻溶液中包含添加剂，该添加剂从包括乙醇、表面活性剂或者乙二醇的组中选出并且可以包括其中的一种或者多种。所述添加剂以最多几个百分点的重量百分比的较小份额包含在蚀刻溶液中。这种添加剂主要完全通过降低蚀刻溶液的表面张力减小或者甚至完全避免来自反应的气泡的粘附，这通过以下方法形成，即用蚀刻溶液处理硅表面。通过蚀刻反应形成的气体以及由此形成的气泡干扰蚀刻过程，因为其保留在上侧上并且遮盖尤其覆盖的表面区域，从而在此很少再发生蚀刻或者甚至不再发生蚀刻。
多个这种例如构造成喷口或者说溅喷口或者类似施加装置的湿润装置沿着基底的通过方向先后通过装置地设置。所述装置实现了基底在1-300秒的时间间隔内在表面上再一次以新鲜化学试剂进行涂层。
其它方案是按DE 102008022282 A1的用挤压辊加工有待蚀刻的上侧，其通过线性接触在硅基底上侧上形成的气泡如此轧断或者轧掉并且再将新的蚀刻溶液施加到上侧上，或者用蚀刻溶液持续强烈地喷溅或者流动，从而由此除去气泡。与之相比，按本发明的方法具有以下优点，即其带来很小的结构或者说机械上的花费以及对硅基底表面很小的不希望的影响。通过添加剂在蚀刻溶液中较小的份额仅仅最小程度或者甚至不会负面影响蚀刻作用。同时，所述较少的份额已经在很大程度上降低了蚀刻溶液中的表面张力，从而在蚀刻过程中所述不希望的气泡刚好不会粘附地保留在表面上。
在本发明的改进方案中所述添加剂还可以额外地再计量到蚀刻溶液中。这在时间行程上看尤其可以就在蚀刻溶液施加到硅基底上之前不久进行。通常蚀刻溶液收集在一种较大的储备箱或者容器中，例如也收集在收集盆中，从中获得蚀刻溶液用于施加到硅基底上。如果在此已经置入添加剂，尤其是很挥发的或者说轻易蒸的发添加剂例如乙醇，那么该添加剂就会消失。一方面该添加剂不再存在于蚀刻溶液中。另一方面它是一种环境问题并且不仅可以作用于装置或者说设备，而且也会对操作人员造成负担。特别有利的是，所述添加剂只有在蚀刻溶液施加到硅基底之前不久加入蚀刻溶液中。只要添加剂可以计量入湿润装置中，例如长形的管或相同类型的容器中，所述容器横向地在硅基底的输送带上延伸并且设有喷口或类似器件，通过喷口施加蚀刻溶液。那么蚀刻溶液例如可以通过用于再计量的附加开口连接到湿润装置的连到蚀刻溶液的输入管道上的接口上。
在本发明的进一步有利的改进方案中，所述添加剂不断地再计量到蚀刻溶液中。这也就是涉及借助于湿润装置施加的蚀刻溶液，从而分别根据所取出的蚀刻溶液的量再计量所述添加剂。
在本发明的设计方案中可以提出，所述蚀刻溶液在蚀刻的时间进程中或者说沿着硅基底的通过方向越来越多地加入添加剂用于添加剂在蚀刻溶液中越来越大的份额。添加剂在蚀刻溶液中的份额可以从蚀刻开始到结束强烈地增加，甚至例如翻倍。
添加剂在蚀刻溶液上的份额可以有利地小于1%（重量百分比）。特别有利地可以在0.3和0.6%（重量百分比）之间，例如大致为0.3%（重量百分比）。这种较少份额的添加剂在实践中证实足以显著降低气泡形成从而改善蚀刻效果。
在本发明的有利的设计方案中使用碱性的蚀刻溶液。该蚀刻溶液可以具有少量NaOH和/或KOH，有利地共同具有两者。该份额例如在1和10%（重量百分比）之间，有利地大致超过3%（重量百分比）。在此证实了，如此特别成功地蚀刻硅基底的上侧。
在本发明的进一步的设计方案中，可以使用加热的蚀刻溶液用于硅基底。此外，可以有利地在施加到硅基底之前使蚀刻溶液暖和或者说加热蚀刻溶液。这要么在蚀刻溶液的前面所描述的储备中实现，例如也在所述设备中的收集盆中实现。作为替代或者补充方案，加热装置可以直接布置在用于蚀刻溶液的湿润装置中，例如作为通常用电运行的供暖弯管或者说管状加热体、IR辐射器、微波加热器、感应加热器或者类似装置。可以加热蚀刻溶液到比室温高一点的温度，例如30℃到80℃，优选40℃到70℃。
在本发明的进一步的设计方案中，不仅可以用蚀刻溶液处理硅基底的指向上的上侧或者说构造纹理，而且也可以对指向下的底侧进行处理或者说构造纹理。这可以通过从下面喷洒实现或者通过一个或者多个湿润辊实现，通过所述湿润辊运行或者说输送硅基底。该湿润辊至少与硅基底一样宽或者更宽并且其表面用蚀刻溶液湿润，从而将蚀刻溶液传递到硅基底的底侧。然而这一点原则上由现有技术公开，例如参见DE 102005062528 A1。也可以将盆中的蚀刻溶液的水平调节这样高，直到其接触基底的有待处理的表面。
从权利要求之外也从说明书以及附图中得知所述以及其它特征，其中所述各个特征在本发明的实施方式以及其它领域中不仅单独地而且多个以组合形式实现并且是有利的，并且可以为了受到保护的实施方式示出，为此这里要求得到保护。申请分成各个区段以及中间标题不在其概论方面限制在其之下作出的说明。
附图说明
本发明的实施例在附图中示意性地示出并且在下面进行更详细的解释。附图示出：
图1是按本发明的设备沿着基底的通过方向看的视图，以及
图2是图1中设备的一部分的侧视图。
具体实施方式
在图1中示出了按本发明的设备11作为用于处理作为硅基底的硅晶片13的装置，更确切地说沿着该硅晶片13的通过方向示出。在此，硅晶片沿着水平的输送带平卧，该输送带由输送轴16上的输送辊15形成。在此，多个硅晶片13可以并排地穿过设备11，如图2所示，许多硅晶片前后具有很小的间距。
在输送带上面设置溅管18作为湿润装置，该溅管与硅晶片13的表面之间具有几厘米的间距并且在输送带的整个宽度上延伸。多个溅管18前后在长度上遮盖输送带。图2中溅管18的间距例如可以大致为15cm，然而也可以略微更多或者略微更少或者在输送带的运行中变化。
所述溅管18在其下侧具有多个溅喷口19，所述溅喷口可以构造成简单的孔、开口或开槽。蚀刻溶液21可以通过所述喷口出来并且来到硅晶片13的上侧上并且分布在此，如图所示。
此外，在喷水管18上设置再计量装置24作为单独的接口。在此，可以再计量开头所述的添加剂或者其中的多个，或者说增加蚀刻溶液21。这可以就在从溅管18中提取蚀刻溶液21之前进行，从而将前面提到的易于逃脱的添加剂的蒸发保持得非常小或者可以完全避免该蒸发。从图1中以及带有布置在输送辊15下方的收集盆20的图2中可以很好地看到，在将蚀刻溶液21施加到形成连续层的硅晶片13的上侧（在那里其形成连续的层）上之后，蚀刻溶液21也从这里往下运行或者往下滴落。然而从再计量装置24中易于逃脱的也已经事先可以存在于蚀刻溶液21中或者说可以置入蚀刻溶液21中的添加剂已经在从硅晶片13上滴落之前挥发很好的一部分并且仅仅其中很少的量从这里到达收集盆20中或者到达输送辊15上。由此，虽然添加剂还可以施加其为了减少硅晶片13上蚀刻溶液21中的表面张力的功能，但是整个设备11也不会受到很大影响（Mitleidenschaft）。逃脱的添加剂可以经由布置在辊子之间的吸管吸出。
在蚀刻溶液21中，除了异丙醇之外还可以存在少量的其它添加剂，优选表面活性剂。这在蚀刻晶片表面时再一次明显减少气泡形成。通过用于添加剂的再计量装置24，现在尤其可以精确地输入添加剂或者说例如乙醇或者说异丙醇的需要直接用于硅晶片13表面上化学反应的量。也可以用蚀刻溶液21湿润并且蚀刻所述硅基底的背侧。为此，例如在DE 102007063202 A1或者在DE 102005062528 A1中描述的输送辊要么可以额外地在底侧上以蚀刻溶液21喷洒，要么通过在晶片的整个宽度上延伸的输送辊15同样也在底侧上进行湿润以及蚀刻。

Claims (11)

1.用于处理硅基底尤其单晶的硅晶片的方法，其中硅基底平卧地沿着水平的输送带输送并且借助于喷口等至少从上面施加或者说喷洒蚀刻溶液用于构造表面纹理，其特征在于，蚀刻溶液多次先后从上面施加到硅基底的上侧上并且保留在上面并且与硅基底进行反应，其中在蚀刻溶液中包含由包括乙醇、表面活性剂、乙二醇构成的组组成的添加剂，其具有最多百分之几（重量百分比）的较小份额。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂额外地再计量到蚀刻溶液中，尤其从时间上看就在施加到硅基底之前不久。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将添加剂不断地再计量到蚀刻溶液中。
4.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，蚀刻溶液在蚀刻的时间进程中或者说沿着工艺方向加入越来越多的添加剂用于越来越多的添加剂份额。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，到结束显著提高了添加剂份额，并且优选高达翻倍。
6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻溶液是碱性的，其优选具有少量KOH和/或NaOH，尤其在1%和10%（重量百分比）之间。
7.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在施加到硅基底之前加热蚀刻溶液，优选在蚀刻溶液的储备中或者在用于蚀刻溶液的湿润装置中进行。
8.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，也用蚀刻溶液湿润硅基底的指向下的底侧，优选通过从下面的喷洒或者通过一个或者多个湿润辊实现，通过湿润辊运行或者说输送硅基底并且用蚀刻溶液湿润其表面从而将蚀刻溶液传递到硅基底的底侧上。
9.用于处理硅基底尤其用于实施按上述权利要求中任一项所述方法的装置，其中该装置具有水平的输送带用于通过所述装置平躺地输送硅基底并且用于其平躺的处理，其中布置多个湿润装置，所述湿润装置在输送带的宽度上延伸，其特征在于，所述湿润装置具有指向下的湿润孔以及用于蚀刻溶液的输入装置，其中额外地将再计量装置设置到湿润装置中，尤其设置在湿润喷口的附近，从而将添加剂再计量到蚀刻溶液中。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，设置用于湿润装置或者说蚀刻溶液的加热装置，优选在湿润装置本身中设置或者在蚀刻溶液容器中设置该加热装置。
11.按权利要求9或10所述的装置，其特征在于，湿润装置构造成线状的并且横向地在硅基底的输送带上运行，其中该装置具有多个优选沿着输送带间距大致为10cm到20cm地进行布置的湿润装置。
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