CN112335026A - 用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于蚀刻工件的半导体层的一侧的装置，该装置包括：至少一个蚀刻池，用于容纳电解液；第一电极，被提供以用于在使用期间电接触蚀刻池中的电解液；至少一个第二电极，被提供以用于间接或直接与半导体层电接触；至少一个电功率源，用于导电地连接第一和第二电极，以产生蚀刻电流；以及至少一个运送装置，用于相对于蚀刻池来运送工件，使得在使用期间要蚀刻的半导体层蚀刻侧能通过蚀刻池中的电解液进行润湿。本发明的特征在于，运送装置具有用于工件的负压保持元件，该负压保持元件构造成通过负压将工件布置在与蚀刻侧相对的保持侧上，且第二电极设置在该负压保持元件上，使得在工件设置在负压保持元件上时通过第二电极接触工件的保持侧。本发明还涉及用于蚀刻工件的半导体层的一侧的方法。

Description

用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的装置和方法。
背景技术
在加工半导体层时，特别是在制作大面积半导体器件、例如光伏太阳能电池时，通常希望通过蚀刻对半导体层的一侧进行加工。为此，给不进行蚀刻的侧面设置蚀刻保护层，从而在后面的蚀刻过程中仅加工没有用保护层覆盖的侧面。但这种处理方式较为复杂，因为必须施加保护层并重新除去保护层。
因此，已知这样的方法，在所述方法中，基本上仅用电解液润湿半导体层要蚀刻的侧面。通过电流源、通常是恒流源在电解液和半导体层之间产生蚀刻电流，从而实现单侧蚀刻。
这种方法和装置由DE 10 2013 219 886 A1和DE 10 2015 121 636 A1公开。这里，通过运送装置将具有带有要蚀刻的侧面的半导体层的工件移动经过蚀刻腔中的电解液，使得基本上只有半导体层的朝向电解液的侧面被电解液润湿。由DE 10 2013 219 886A1已知这样的方法，也即，在不进行蚀刻的表面上通过接触单元利用阳极电接触所述工件。
前面所述的方法已经能用在在线工艺/内嵌工艺(Inline-Prozess)中。但对于在工业制造中的应用，仍存在改善蚀刻质量的需求。特别是在使用前面所述的用于使半导体层的表面多孔化(Porosifizieren)的单侧蚀刻法时，为了将半导体层用作用于后续的半导体晶片制造的晶种载体
Figure BDA0002782442340000011
，在在线方法中，蚀刻过程具有高质量、特别是均匀度是必要的。
发明内容
因此，本发明的目的在于，通过电化学蚀刻来改进在先已知的单侧蚀刻过程的质量。
所述目的通过根据权利要求1的装置以及通过根据权利要求14的方法来实现。有利的实施形式在从属权利要求中给出。
根据本发明的装置优选被构造成用于执行根据本发明的方法、特别是所述方法的优选实施形式。根据本发明的方法优选被设计成用于通过根据本发明的装置、特别是所述装置的优选实施形式来执行。
根据本发明的用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的装置包括：至少一个蚀刻池，用于容纳电解液以形成蚀刻浴；以及第一电极，被设置成用于在使用期间电接触蚀刻池中的电解液；至少一个第二电极，被设置成用于间接地或直接地与所述半导体层电接触；至少一个电流源，用于与第一电极和第二电极电连接，以便产生蚀刻电流；以及至少一个运送装置，用于相对于蚀刻池来运送工件，从而在使用过程中使得半导体层的要蚀刻的蚀刻侧能被蚀刻池中的电解液润湿。
本发明基于申请人的如下发现，也即，在已知的装置中，在工件的背向电解液的侧面上使用了湿式化学接触结构，尽管该接触结构实现了均匀的接触且与半导体层的接触电阻低，但它们只能非常费力地被集成到通过式设备中。特别是申请人的研究显示，当在通过式设备中使用时，对于通过第二电极实现的湿式化学接触而言，在运行中通常在工件边缘出现漏电，这种漏电会导致蚀刻过程不均匀。由DE 10 2013 219 886 A1已知的是，在通过式设备中，第二电极的接触通过无液体地跟随行进的触点或滑动触点来实现。申请人的研究显示，这种接触结构与所使用的运送带相互作用，同样会出现蚀刻过程的不均匀。
因此，在根据本发明的装置中，重要的是，所述运送装置具有用于工件的负压保持元件，所述负压保持元件被构造成通过负压在与蚀刻侧相对的保持侧上设置工件。此外，第二电极设置在所述负压保持元件上，使得当将工件设置在负压保持元件上时实现通过第二电极来接触工件的保持侧。
前面所述的申请人对目前为止的装置进行的故障分析导致了根据本发明的装置的开发工作，其中，通过负压保持元件避免了两个重要的错误源或者至少可以降低其影响：通过将保持元件构造成负压保持元件，由此实现了至少主要地、优选仅通过负压保持元件来保持所述工件并且由此是在与蚀刻侧相对的保持侧上实现对工件的保持。由此，可以实现可靠的保持，而保持元件不必与电解液接触。此外，将保持元件设计成负压保持元件提供了这样的可能性，也即通过所述负压同时实现了将工件压向第二电极的压紧力，并且由此有利于实现均匀的接触。此外，在根据本发明的装置中，在电解液中不需要用于工件的支承元件，例如运送带，从而可以避免由于这种运送带上的支承点而出现的待蚀刻侧的不均匀性。
根据本发明的装置由此使得在在线运行中仍能以高质量、特别是蚀刻侧上的蚀刻过程的良好均匀性实现对工件的半导体层的单侧电化学蚀刻。
优选地，通过根据本发明的方法和根据本发明的装置实现的单侧蚀刻这样进行，也即，基本上只有半导体层的要蚀刻的侧面被电解液润湿。在本发明的范围内，工件的背向电解液的侧面的边缘区域和一些部分也至少暂时地被电解液冲刷。但优选在第二电极与工件之间实现干燥的接触。因此，根据本发明的装置有利地具有至少一个分离结构，以便至少在工件与第二电极的接触区域内防止电解液与工件之间发生接触。
所述保持元件可以具有载体元件，半导体层设置在所述载体元件上。特别地，所述载体元件可以是导电的，从而通过第二电极电接触所述载体元件。同样地，可以设置附加的导电元件，以便确保与所述导电元件连接的第二电极与半导体层之间的导电连接。在常见的应用场合，工件被构造成一体的半导体层，例如半导体晶片，特别是硅晶片。
前面所述的目的同样通过根据本发明的用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的方法来实现，其中，该半导体层在要蚀刻的蚀刻侧被电解液润湿。所述电解液与第一电极电接触，并且所述工件在背向电解液的侧面上与第二电极电接触。在所述电极之间形成蚀刻电流。重要的是，在蚀刻过程期间，所述工件仅在与蚀刻侧相对的保持侧上通过负压保持并且被压紧到第二电极上。
由此得到针对根据本发明的方法所述的优点。
为了避免由于保持元件在蚀刻侧上的支承点造成的不均匀性，所述装置优选被构造成，在蚀刻过程期间仅通过负压保持元件来对工件进行保持。
所述工件有利地通过负压被压紧到第二电极上，负压的压力范围为10Pa至50000Pa、优选为200Pa至2000Pa。
根据本发明的装置优选具有负压装置，所述负压装置被构造成与所述负压保持元件配合作用，以便产生将工件压紧到第二电极上的压紧力，特别地，压紧力的范围优选为10Pa至50000Pa、更优选在200Pa至2000Pa，以便实现前面所述的优点。
由此，有利于实现可靠的保持以及良好的电接触。在本发明中，由此通过负压保持元件确保工件以保持侧贴靠在第二电极上。因此，在第二电极处不使用复杂的湿式化学接触形式。因此，在蚀刻过程中，第二电极干燥地与工件的保持侧接触。
为了有利于实现均匀的蚀刻过程，优选通过第二电极在保持侧上大面积地导电地接触工件。在蚀刻过程期间，第二电极因此有利地与工件的保持侧在100cm2至2m2、特别是150cm2至1600cm2的面积范围内进行接触，常见的工件尺寸为15.7cm×15.7cm。
根据本发明的装置因此优选具有被构造成平面电极的第二电极。特别有利的是，第二电极被构造成用于覆盖工件的保持侧的至少100cm2、特别是至少150cm2、更为优选地至少200cm2的面积。由此实现了前面所述的优点。
如前面所述的那样，在本发明中，不必在蚀刻侧设置运送系统。特别是不需要现有技术中已知的在电解液中位于电解液表面附近的传送带系统。
但有利的是，在电解液中设有安全运送系统，从而在出现所述工件由于错误而从负压保持元件上松脱的故障的情况下，特别是在工件破裂的情况下，确保将工件或工件的零件运走。
因此，所述装置有利地具有安全运送系统，所述安全运送系统特别优选地包括至少一个收集元件。这里，所述安全运送系统有利地构造成，使得在蚀刻过程期间收集元件在电解液中与负压保持元件同步地移动。在这个有利的实施形式中，由此确保了松动的工件或其零件在故障情况下不会留在电解液中，而是被运走，并且例如通过安全运送系统被输出到次品容器中。
安全运送系统可按本身已知的方式被构造成传送带。优选地，所述安全运送系统被构造成，在蚀刻过程中，特别是在工件未损坏时，在工件和收集元件之间不发生接触。
由此，在正常情况下，避免了由于在电解液中在蚀刻侧上的支承点导致的蚀刻过程的不均匀性。但附加地，在故障情况下，确保了工件或工件的碎块与安全运送系统发生接触并如前面所述的那样被运走。
由此，所述安全运送系统优选被构造成，用于将从负压保持元件上掉落的工件或工件零件从电解液中运走。
在一个有利的实施形式中，所述安全运送系统被构造成与负压保持元件运动同步地输送掉落的工件或工件的碎块。由此得到这样的优点，即降低了掉落的工件或其碎块与前面的或后面的负压保持元件发生相互作用的风险。
同样地，在本发明的范围内，安全运送系统被构造成用于通过升降元件、逆着工件运送方向、或倾斜于所述运送方向或垂直于所述运送方向进行运送。
安全运送系统优选包括至少一个链条、滚轮和/或网结构。
在一个优选的实施形式中，所述安全运送系统具有至少一个收集元件，特别是收集篮或收集网，所述收集元件优选至少覆盖工件的面积。由此确保了，即使在工件破裂时也能通过安全运送系统运走碎块。优选地，所述安全运送系统具有用于工件和/或工件碎块的收集元件。
所述安全运送系统优选至少与运送工件或工件碎块的元件一起被设置在电解液表面的下方，优选与电解液的表面有至少3mm、特别是至少5mm、优选至少1cm的距离。
收集元件优选在电解液中在电解液的表面下方移动，优选与电解液的表面有至少3mm、特别是至少5mm、优选至少1cm的距离。
申请人的研究显示，在工件边缘上，在半导体层的蚀刻侧上的湿式化学接触结构与通过第二电极在工件的保持侧上实现的干燥接触结构之间的不均匀电流是导致不均匀蚀刻结果的另一个原因。因此，有利地，将通过第二电极覆盖的面积选择成小于要蚀刻的面积，就是说，小于半导体层的蚀刻侧的面积。特别有利的是，第二电极以一定边距，特别是以环绕的边距设置在工件的保持侧上。优选地，第二电极通过以下方式与工件的保持侧接触，也即第二电极到工件的保持侧的边缘有位于5mm至20mm范围内的边距、特别优选有环绕的边距、优选有位于所述范围内的环绕的边距。
申请人的研究显示，第二电极的以下描述的结构是特别有利的：
第二电极优选具有金属的或石墨的电流输入元件、无金属的电流分配元件或电流分配结构以及形成接触的结构，所述电流输入元件、电流分配元件和形成接触的结构被设置成，在工件设置在负压保持元件上时，使得工件的保持侧贴靠在所述形成接触的结构上，并且所述形成接触的结构通过无金属的电流分配元件与金属的电流输入元件电连接。
采用设置在电流输入元件与形成接触的结构之间的无金属的电流分配元件的优点在于，可以明显减少引入破坏工艺的金属杂质。在常见的实施形式中，所使用的电解液由腐蚀性介质、特别是酸、通常是氟氢酸组成，所述腐蚀性介质、特别是所述腐蚀性介质的位于蚀刻浴上方的蒸汽会腐蚀金属结构。由此导致的腐蚀可以导致蚀刻浴出现污染，而这种污染可以通过上述结构避免。
因此，无金属的电流输入元件优选被构造成覆盖所述形成接触的结构的、配设给电流分配元件的面积的至少80％、特别是至少95％。特别地，构成电流分配元件与所述形成接触的结构之间的电接触部的面积具有至少100cm2、特别是至少200cm2、优选至少250cm2的尺寸。
所述形成接触的结构可以为此进行优化，即在工件的保持侧上构成均匀且大面积的导电接触。特别地，所述形成接触的结构优选根据下面所述的有利的实施形式而被构造成：刚性板、软导电织物、局部接触的接触元件的规则设置的阵列、弹性支承在负压保持元件上的元件和/或具有用于贴靠在工件的保持侧上的结构化的接触侧。
特别地，所述形成接触的结构的、朝向工件的侧面结构化地构成的优选实施例已经证实是有利的，所述结构优选是销结构、棱锥尖端、半球组、起毛的例如喷砂的表面等。这种结构化特别适于在工件背面具有例如由于颗粒引起的不平度时改善电接触。
在一个有利的设计方案中，至少所述形成接触的结构和电流分配元件被构造成一体式的、优选是整体式的，由此得到一种坚固的结构。特别地，使用板件、优选石墨板作为所述形成接触的结构和电流分配元件是有利的。
所述形成接触的结构有利地具有负压分配通道，所述负压分配通道一方面能与负压装置连接，而另一方面在朝向工件的侧面上具有至少一个开口、优选多个开口。
如前面提及的那样，优选通过根据本发明的方法和根据本发明的装置进行单侧蚀刻，其方式是，基本上只有半导体层的要蚀刻的侧面被电解液润湿。特别地，工件通过第二电极的接触优选使得没有电解液进入第二电极和工件之间的接触面。由此，优选通过第二电极实现与工件的干燥接触。
因此，所述负压保持元件优选具有至少一个密封结构，以便在工件设置在负压保持元件上时防止电解液进入第二电极与工件之间的接触面。所述密封结构因此优选被构造成，使得在工件设置在负压保持元件上时，所述密封结构贴靠在工件上并包围所述接触面，优选完整地包围所述接触面。密封结构优选构造成环绕地围绕用于与工件接触的第二电极的接触面。
所述密封结构可以构造成已知的密封件，特别是构造成密封环。但这种密封环的缺点在于对材料提出了高要求，因此密封件会发生磨损和/或导致高材料成本。
在一个有利的实施形式中，所述负压保持元件具有密封气体装置。所述密封气体装置构造成，通过密封气体防止电解液进入第二电极与工件之间的接触面或至少降低发生这种进入的风险。在这个有利的实施形式中，密封气体装置因此构成一种密封结构。
在根据本发明的方法中，由此优选至少在蚀刻过程期间，用密封气体对第二电极朝向工件的侧面边缘区域、特别优选地是对环绕的边缘区域进行冲刷，以便防止电解液与第二电极接触或至少降低这种风险。环境空气可以被用作密封气体。同样位于本发明范围内的是，使用惰性气体和/或稀有气体、特别是氮气和/或氩气。
所述密封气体装置优选具有密封气体分配通道，以用于从密封气体供应接头出发将密封气体分配到多个密封气体输出口上。所述密封气体输出口优选在第二电极朝向工件的侧面上围绕其边缘分布。同样位于本发明范围内的是，所述密封气体装置具有用于密封气体的多个分配通道。
第二电极和工件之间高质量和均匀的电接触对于实现均匀蚀刻结果是非常重要的。根据本发明的装置因此有利地具有冲刷气体装置，用于在抽吸过程和/或蚀刻过程之前和/或期间对工件与第二电极之间的接触面进行冲刷清理。冲刷气体装置由此使得在对工件进行抽吸之前将第二电极的接触面吹净。同样地，在对工件进行抽吸之后、特别是在蚀刻过程期间，必要时对不利的接触进行修正，其方式是，优选通过冲刷气体冲击来短时间地将冲刷气体吹入工件与第二电极之间的至少部分区域中。由于将保持元件构造成负压保持元件，冲刷气体能够通过用于产生负压的装置重新吸出。优选地，负压保持元件在朝向工件的侧面上具有至少一个、优选多个冲刷气体出口，所述冲刷气体出口与冲刷气体供应入口导流地连接，以便经由冲刷气体供应入口向工件和负压保持元件之间供应冲刷气体。
因此，优选通过冲刷气体装置特别是经由冲刷气体出口供应冲刷气体来实现冲刷。在根据本发明的方法的一个有利的设计方案中，既通过冲刷气体出口、也通过前面所述的密封气体装置供应冲刷气体，以便进行冲刷。
可以使用环境空气作为冲刷气体。同样位于本发明范围内的是，使用惰性气体和/或稀有气体、特别是氮气和/或氩气。
通过根据本发明的方法和根据本发明的装置可以特别地以有利的方式在蚀刻侧上实现半导体层的多孔化，特别是如DE 10 2013 219 886 A1中记载的那样。
根据本发明的装置优选具有多个负压保持元件，这些负压保持元件优选以预定的恒定距离同时沿运送方向运动，以便提高产量。
附图说明
下面参考实施例和附图来说明其他有利的特征和实施形式。其中：
图1示出根据本发明的装置的第一实施例；
图2示出所述装置的负压保持元件从下方观察的视图；
图3示出负压保持元件的横截面；
图4示出使负压保持元件侧向扩展以形成密封气体装置的第二实施例；
图5示出根据图4的负压保持元件的横截面；
图6示出负压保持元件的示例性实施例，其中，所述形成接触的结构、电流分配元件、电流输入元件以及负压保持元件的各部分的功能统一在一个整体的结构中；
图7示出具有冲刷气体出口、负压分配通道和密封气体装置的负压保持元件的示例性实施例的从下方观察的视图；以及
图8示出具有密封环的负压保持元件的替换实施例的从下方观察的视图。
具体实施方式
在图中示出示意性的、没有按比例绘制的图示。
在图1中示出用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的装置的实施例。所述装置具有蚀刻池1，用于对构造成硅晶片的工件2进行单侧蚀刻。所述蚀刻池1用电解液3填充。在所述蚀刻池中设置第一电极4作为阴极。在蚀刻池1的上方是运送系统5。所述运送系统包括带有集成的传送带的运送轨道5a以及能线形地通过传送带沿运送轨道5a沿运送方向T移动的负压保持元件6。
所述装置此外还具有恒流源7，所述恒流源一方面与第一电极4电连接，另一方面与集成在运送系统的导向轨道5a中的接触轨道电连接。
所述负压保持元件6具有滑动触点，所述滑动触点设置成，使得即使在负压保持元件6沿运送方向T运动时也存在滑动触点与运送轨道5a的电接触。
所述负压保持元件6此外还具有构造成阳极的第二电极。所述第二电极设置在负压保持元件6的壳体内，使得在工件2设置在负压保持元件6上时，所述负压保持元件与工件2的(在图中位于上面的)保持侧电接触。
由此，通过恒流源7可以在第一电极4和第二电极8之间形成蚀刻电流，以便在工件2的、朝向电解液3的下侧上进行蚀刻，在当前情况下是以便在蚀刻侧上实现多孔化。
构造成运送系统5的运输装置由此构造成用于相对于蚀刻池1运送工件2，使得仅工件2的要蚀刻的(在图中位于下面的)蚀刻侧能通过电解液3进行润湿，所述工件在当前情况下与半导体层是相同的。
这里，所述装置构造成，使得在蚀刻过程期间工件2仅通过负压保持元件6进行保持。为此，利用构造成真空泵的负压装置9产生1000Pa的负压。所述负压装置9通过柔性软管与负压保持元件6连接，从而通过负压由负压保持元件6对工件2进行保持并且将其压紧到第二电极8上。所述装置此外还具有安全运送系统10，所述安全运送系统在当前情况下通过多个同向转动的辊子构成。为了清楚起见，仅示出两个辊子。在替代实施形式中，所述安全运送系统具有用于输送掉落的工件或工件碎块的链条。
所述辊子以较小的间距(在当前情况下为5mm)设置在电解液3的表面的下方，从而在蚀刻过程中在工件2和安全运送系统10的辊子之间不存在接触。如果工件2由于负压保持元件6的故障而松脱，特别是断裂，只要工件2或其碎块具有足够的尺寸和形状，则通过辊子6沿运送方向向蚀刻池1的边缘引导工件或其碎块，并在这里将其推动越过所述边缘，并且由此将其输出。
在图2中示出负压保持元件6从下方观察的视图。所述负压保持元件6具有在底部敞开的真空罩。在图2中因此用从下方观察的视图可以看到负压保持元件6的外圆周边缘。这个边缘贴靠在工件2的保持侧的边缘上。负压保持元件的这种以真空罩的形式构成的元件由不导电的材料构成，在当前情况下由塑料，例如PE、PP、PEEK、PTFE或PFA构成，并且在朝向工件2的侧面上具有环绕的边缘密封件，在当前情况下所述边缘密封件由特氟龙制成，替换地由全氟醚(Kalrez)制成。由此，可以在负压保持元件6与工件2的保持侧边缘之间构成气密的封闭结构。第二电极8设置在负压保持元件以真空罩形式构成的元件内，所述第二电极的结构在图3中详细描述。在从下方观察的视图中，可以看到形成接触的元件8a，该形成接触的元件在当前情况下构造成厚度为10mm的由石墨制成的平板。
在当前情况下，形成接触的元件8a具有13×13cm2的面积。所述工件在要蚀刻的侧面上以及在保持侧上都具有15.7×15.7cm2的面积。在将工件2居中地设置在负压保持元件6上时，由此在形成接触的元件8a的边缘与工件2的保持侧的边缘之间形成1.35cm的环绕边缘。由此，以特别有效的方式避免可能导致不均匀蚀刻过程的漏电的出现。
在图3中示出负压保持元件6的横截面。所述横截面平行于根据图1的图的平面。负压保持元件6具有外壳，该外壳如前面所述以真空罩6a的形式构成。真空罩6a在上侧上具有用于与负压装置9连接的开口。在所述真空罩6a的内部，第二电极8位置固定地设置在真空罩6a上。第二电极8在当前情况下具有前面描述的形成接触的元件作为形成接触的结构8a、电流分配元件8b和电流输入元件8c。所述电流输入元件可以由铜构成并具有用于与滑动触点连接的电缆，所述滑动触点与运送装置5a上的电流供应轨道接触。替代地，所述电流输入元件由铂或石墨构成。此外，所述电流输入元件8c具有铜板，所述铜板具有形成接触的结构8a的前面所述的面积。在形成接触的结构8a与电流输入元件8c的铜板之间，设置了厚度为10mm的石墨板作为电流分配元件8b，所述电流分配元件同样具有所述形成接触的元件8a的面积。由此，通过这种三层结构确保了向所述形成接触的结构8a均匀地供应电流。此外，通过无金属的电流分配元件8b，确保了保护所述分配元件8b免受从蚀刻区域发出的腐蚀性蒸汽的影响。
在图4和5中，示出根据本发明的装置的第二实施例，这个实施例具有负压保持元件的侧向扩展结构，以形成密封气体装置。该装置原则上类似于第一实施例。因此，为了避免重复，下面仅说明主要区别：
负压保持元件8还具有密封气体装置11，所述密封气体装置围绕负压保持元件6的边缘构成。特别地，在密封气体装置11中形成密封气体分配通道12，所述密封气体分配通道12环绕负压保持元件6的、与工件2接触的边缘延伸。这种环绕结构在负压保持元件6的根据图4从下方观察的视图中示出。图4因此示出与图2对应的视图。
相应地，图5示出根据第二实施例的负压保持元件6的横截面。根据图5的视图因此对应于根据图3的图示。
工件6在外边缘上具有密封气体装置11，所述密封气体装置具有密封气体分配通道12。在环绕的密封气体分配通道12的内部，所述负压保持元件6与工件2接触，以形成负压。所述密封气体分配通道12因此被构造成环绕负压保持元件6的真空罩6a延伸。如图5所示，密封气体装置11不与工件2发生接触，而是与工件隔开间距，以便形成密封气体流出通道。如果密封气体、在当前情况下是环境空气(也可以使用惰性气体，例如氮气或氩气)现在被导入密封气体分配通道12，则所述密封气体沿侧向向外溢出。由此，避免了或至少明显减少了电解液的进入，并由此同样明显降低了电解液进入形成接触的结构8a与工件2之间的接触面的风险。
所述负压保持元件6因此在上边缘上附加地具有用于供应密封气体的接头，所述接头与密封气体分配通道12导流地连接。所述装置具有密封气体源、特别是鼓风机，所述密封气体源与密封气体供应接头导流地连接。
密封气体的气流优选至少为1cm3/分钟。特别是，所述气流优选在1cm3/min至100l/min的范围内。
在密封气体分配通道中，优选通过密封气体产生在1Pa至5000Pa的范围内的负压。
在图6中示出负压保持元件6的另一个实施例。
在这个实施例中，形成接触的结构、电流分配元件以及电流输入元件的一些部分和负压保持元件的功能统一在一个整体结构中：
通过厚度为1cm的石墨板构成形成接触的结构8a和电流分配元件8b：所述石墨板具有负压接头13a，所述负压接头导流地与负压保持元件6朝向工件2的侧面上的负压分配通道13b导流地构成。负压接头13a导流地与负压装置9连接。
在石墨板朝向工件2的侧面上设置电流输入元件8c。所述电流输入元件具有比电流分配元件8b小的面积。这可以这样来选择，因为石墨板具有足够的厚度并因此具有横向导电特性，以便实现均匀的蚀刻电流。
负压分配通道13b仅形成石墨板朝向工件2的表面的一小部分：接触面的约10％利用负压分配通道而被结构化地构成。其余的接触面用于与工件2实现平面接触。
在石墨板的边缘上构成带有密封气体分配通道12的密封气体装置11，所述密封气体装置与第二实施例类似地构成和连接。
根据图6的负压保持元件6同样用在如针对图1和第一实施例说明的装置中。如也在第二实施例中那样，所述装置附加地具有用于供应密封气体的鼓风机。
形成接触的元件8a此外还具有冲刷气体装置14。所述冲刷气体装置导流地与负压接头13a、特别是负压分配通道13b连接。
在图7中，用从下方观察的视图示出负压保持元件的一个实施例：这个结构对应于根据图4的结构，但形成接触的结构8a的接触面具有多个冲刷气体出口17，这些冲刷气体出口与冲刷气体供应入口导流地连接。此外，所述形成接触的结构具有负压分配通道13b，所述负压分配通道与负压装置9导流地连接，以便通过负压将工件2压紧和保持到负压保持元件6上。密封气体根据气流方向18通过密封气体装置11和工件2之间间隙流出以及分配到负压分配通道13b中。
在另一个有利的实施例中，根据图6的负压保持元件类似于针对图7的视图和说明来构成，并且冲刷气体装置14与冲刷气体出口17导流地连接：当工件2已经设置在负压保持元件6上时，如下所述对接触面进行清洁：在抽吸期间，冲刷气体(在当前情况下是空气，但在本发明的范围内也可以使用惰性气体，例如氮气或氩气)通过冲刷气体装置14通过冲刷气体出口17以及优选通过冲刷气体入口17供应给(形成接触的结构)8a和工件2之间的接触面。这种供应部的尺寸被设计成，使得通过负压装置9经由负压分配通道13b吸出冲刷气体并且此外还保持负压，从而使得工件2保持设置在负压保持元件6上。这里，冲刷气体沿抽吸侧根据箭头(18)限定的方向流动。以这种方式，可以通过负压接头13a吸出异物颗粒。
在图8中示出负压保护元件的另一实施例，所述负压保持元件具有密封环作为密封结构：在图8中示出图4和5中示出的负压保持元件6的替代方案。这个负压保持元件作为密封结构不是具有如图4和5中示出的密封气体装置，而是具有密封环15，所述密封环环绕与负压保持元件6的与工件2接触的区域而构成并通过用于密封环的安装框架16保持。
附图标记说明
1 蚀刻池
2 工件
3 电解液
4 第一电极
5 运送系统
5a 运送轨道
6 负压保持元件
6a 真空罩
7 恒流源
8 第一电极
8a 形成接触的结构
8b 电流分配元件
8c 电流输入元件
9 负压装置
10 安全运送系统
11 密封气体装置
12 密封气体分配通道
13a 负压接头
13b 负压分配通道
14 冲刷气体装置
15 密封元件
16 密封元件的安装框架
17 冲刷气体
18 密封气体的流动方向

Claims (21)

1.一种用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的装置，所述装置包括：
至少一个蚀刻池(1)，用于容纳电解液，
第一电极，被设置成用于在使用期间电接触所述蚀刻池(1)中的所述电解液，
至少一个第二电极，被设置成用于间接地或直接地与所述半导体层电接触，
至少一个电流源，用于与所述第一电极和所述第二电极电连接，以便产生蚀刻电流，以及
至少一个运送装置，用于相对于所述蚀刻池(1)来运送工件，使得在使用期间所述半导体层的要蚀刻的蚀刻侧能通过所述蚀刻池(1)中的电解液进行润湿，
其特征在于，
所述运送装置具有用于所述工件(2)的负压保持元件(6)，所述负压保持元件(6)构造成通过负压将所述工件设置在与所述蚀刻侧相对的保持侧上，并且
所述第二电极(8)设置在所述负压保持元件(6)上，使得在所述工件(2)被设置在所述负压保持元件(6)上时通过所述第二电极接触所述工件的保持侧。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置构造成，在蚀刻过程期间，所述工件(2)仅通过所述负压保持元件进行保持。
3.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述装置具有安全运送系统，所述安全运送系统包括至少一个收集元件，所述安全运送系统特别地被构造成在蚀刻过程期间使得所述收集元件与所述负压保持元件同步地在所述电解液中运动。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述运送系统(5)和所述安全运送系统构造成，特别是对于未损坏的工件(2)而言，在蚀刻过程期间使得在所述工件(2)和所述收集元件之间不存在接触。
5.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述装置具有负压装置(9)，所述负压装置(9)构造成与所述负压保持元件(6)配合作用，以便产生将所述工件压紧到所述第二电极(8)上的、在10Pa至500mBar、优选在200Pa至2000Pa范围内的压紧力。
6.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述第二电极(8)构造成平面电极，特别是所述第二电极(8)构造成用于覆盖所述工件的保持侧的至少100cm2、特别是至少150cm2、更为优选地至少200cm2的面积。
7.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述第二电极(8)具有金属的电流输入元件(8c)、无金属的电流分配元件(8b)和形成接触的结构(8a)，所述电流输入元件、所述电流分配元件和所述形成接触的结构设置成，使得在将所述工件(2)设置在所述负压保持元件(6)上时，所述工件的保持侧贴靠在所述形成接触的结构(8a)上，并且所述形成接触的结构(8a)通过无金属的所述电流分配元件(8b)与金属的所述电流输入元件(8c)电连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，无金属的所述电流分配元件(8b)导电地覆盖所述形成接触的结构的、被配设给所述电流分配元件(8b)的面积中的至少80％、特别是至少95％。
9.根据权利要求7至8之一所述的装置，其特征在于，所述形成接触的结构(8a)构造成刚性板、软织物、针垫、弹性支承在所述负压保持元件(6)上的元件和/或构造成具有结构化的接触侧。
10.根据权利要求7至9之一所述的装置，其特征在于，至少所述电流分配元件(8b)和所述形成接触的结构(8a)构造成一体式的、特别是整体式的。
11.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述负压保持元件具有至少一个密封结构，以便在所述工件设置在所述负压保持元件上时降低所述电解液进入所述第二电极与所述工件之间的接触面的风险。
12.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述密封结构具有密封气体装置(11)，所述密封气体装置构造成，通过密封气体流降低所述电解液进入所述第二电极(8)与所述工件(2)之间的接触面的风险。
13.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括冲刷气体装置(14)，用于在抽吸过程和/或蚀刻过程之前和/或期间来清理冲刷所述工件(2)与所述第二电极(8)之间的接触面。
14.一种用于对工件的半导体层进行单侧蚀刻的方法，其中在要蚀刻的蚀刻侧上用电解液润湿半导体层，使所述电解液(3)与第一电极电接触，而使工件(2)在背向所述电解液(3)的侧面上与所述第二电极电接触，并且在所述电极之间形成蚀刻电流，其特征在于，
在蚀刻过程期间，仅在与蚀刻侧相对的保持侧上通过负压来保持所述工件(2)并将所述工件压紧到所述第二电极(8)上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过具有在10Pa至50000Pa范围内、优选在200Pa至2000Pa范围内的压力的负压将所述工件(2)压紧到所述第二电极(8)上。
16.根据权利要求14至15之一所述的方法，其特征在于，在蚀刻过程期间，所述第二电极(8)干燥地接触所述工件的保持侧。
17.根据权利要求14至16之一所述的方法，其特征在于，在蚀刻过程期间，所述第二电极(8)与所述工件的保持侧的至少80％、优选至少95％的面积接触。
18.根据权利要求14至17之一所述的方法，其特征在于，所述第二电极(8)通过以下方式与所述工件的保持侧接触，也即所述第二电极(8)到所述工件的边缘有位于5mm至20mm范围内的边距、特别是有环绕的边距。
19.根据权利要求14至18之一所述的方法，其特征在于，通过蚀刻过程在所述蚀刻侧上建立多孔层，特别是进行多孔化。
20.根据权利要求14至19之一所述的方法，其特征在于，与用负压吸紧所述工件(2)并行地的是，通过在由所述第二电极接触的面上施加到所述工件(2)的一个边缘上的密封气体来保持将蚀刻介质从形成接触的电极上除去。
21.根据权利要求14至20之一所述的方法，其特征在于，使所述工件的上边缘在所述电解液的表面下方进行运送。
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