CN208433367U - 用于化学处理半导体衬底的设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于化学处理半导体衬底的设备，其包括：‑用于容纳刻蚀介质(4)的槽(3)，‑用于将气泡从布置在所述槽(3)中的半导体衬底(2)的表面(19)至少部分地去除的装置。

Description

用于化学处理半导体衬底的设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于化学处理半导体衬底的方法。本实用新型还涉及一种用于化学处理半导体衬底的设备。最后，本实用新型涉及一种用于制造太阳能电池的方法。
背景技术
在由晶圆制造太阳能电池时的全部步骤包括对晶圆正面和背面的处理。在此有利的是，有区别地处理晶圆的正面和背面。这通常需要非常费事的方法。
例如由专利文献DE 10 2011 056 495 A1和WO 2016/012 405 A1已知用于处理半导体衬底的方法。
实用新型内容
本实用新型要解决的一个技术问题在于，改进用于化学处理半导体衬底的方法。
上述技术问题通过按照本实用新型的方法解决，即一种用于化学处理半导体衬底的方法，其包括下述步骤：
-制备带有正面和背面的半导体衬底，
-制备用于对所述半导体衬底进行织构化的设备，所述设备具有用于容纳刻蚀介质的槽设备，
-制备所述槽中的刻蚀介质，
-把所述半导体衬底引入所述槽，其中，所述半导体衬底的正面和其背面都至少暂时地完全浸入刻蚀介质，
-借助所述刻蚀介质处理所述半导体衬底，使得所述半导体衬底的背面具有的反射度比所述半导体衬底的正面的反射度大至少2％。
本实用新型的核心在于，按如下所述地处理半导体衬底，即进行非对称式处理、尤其进行非对称式的织构化。这意味着，半导体衬底的正面的纹理与同一半导体衬底的背面的纹理不同。
一般而言，本实用新型涉及任意的、用于非对称式处理半导体衬底的正面和背面的方法。在此例如是覆层方法、沉积方法或者结构化方法、尤其刻蚀方法。本实用新型尤其不限于某一种确定的方法。
借助本实用新型可以回蚀、例如通过产生多孔的硅来回蚀例如在半导体衬底的正面上的发射极。同时，在该半导体衬底的背面上可以进行湿法化学式边缘绝缘。
下面首先说明本实用新型与晶圆的织构化有关的方面。
半导体衬底的表面的织构化通常以其反射度来表征。就此理解为在垂直入射的情况下400nm至1100nm之间的波长范围中的平均反射度。该测量通常使用商用的分光光度计在300nm至1200nm之间的波长范围中进行，其中400nm至1100nm之间的范围被考虑用于评估。在此，在使用累计球的情况下既测量漫反射的光，也测量直接反射的光。
尤其规定，按如下所述地借助刻蚀介质处理半导体衬底，即半导体衬底的背面具有的反射度RR比该半导体衬底的正面的反射度RV大至少2％、尤其至少5％、尤其至少8％。
半导体衬底的背面的反射度RR尤其为大于28％、尤其至少30％、尤其至少33％。
半导体衬底的正面的反射度RV尤其为最高27％、尤其最高23％、尤其最高20％。
按照本实用新型的方法尤其导致半导体衬底的正面的织构化和导致半导体衬底的背面的抛光。在此，抛光过的侧面理解为具有大于28％的反射度的侧面。其有时也被称为“减少的纹理”。
所述半导体衬底尤其是晶圆。尤其可以是硅晶圆、尤其可以是由多晶硅制成的晶圆。所述晶圆尤其可以具有从50μm至1000μm范围中、尤其从140μm至200μm范围中的厚度。所述晶圆尤其借助金刚线锯割方法由多晶的块状物锯割而成。
按照本实用新型的一个方面，用于借助刻蚀介质处理的半导体衬底按如下所述地引入工艺槽中，使得半导体衬底的正面和其背面都完全地浸入刻蚀介质。按照另一方面，所述半导体衬底在整个运行期间完整地浸入刻蚀介质。
所述半导体衬底的浸入深度尤其在从1mm至50mm的范围中、尤其在至30mm的范围中、尤其在至20mm的范围中、尤其在至10mm的范围中。
所述半导体衬底的背面在此尤其指向上。所述半导体衬底的背面尤其朝向在槽中的刻蚀介质的自由表面。
其实现对半导体衬底的处理的尤其可靠的监控。这使半导体衬底在处理时更容易被操控。
按照本实用新型的另一个方面，半导体衬底未经处理地浸入刻蚀介质。这意味着，用于浸入刻蚀介质的半导体衬底的正面和背面都没有配设保护层。换句话说，半导体衬底的正面的表面和半导体衬底的背面的表面通过半导体衬底的晶体结构构成。然而还可以在真正的织构化步骤前至少部分地、尤其完全地去除锯割产生的损伤。
以此极大地减小用于执行半导体衬底的非对称的织构化的耗费。按照本实用新型可知，可以避免半导体衬底的预处理、尤其避免用一个或者多个保护层对半导体衬底覆层。
按照本实用新型的另一个方面，半导体衬底的正面的织构化和该半导体衬底的背面的抛光同时进行。两者尤其在一个唯一的工艺步骤中进行。
以此减小用于该方法的耗费。这还导致节省时间。
所述方法尤其是双面工艺。其与单面工艺不同，在单面工艺中，半导体衬底的正面和背面先后依次被处理和/或利用不同的介质被处理。
在按照本实用新型的方法中，半导体衬底整体上位于具有刻蚀介质的槽中。尤其可行的是，在半导体衬底的正面的区域中的刻蚀介质的基本组成与在半导体衬底的背面的区域中的刻蚀介质的基本组成大致相同。
按照备选设计方案，介质的组成、尤其介质的组分的浓度在槽中不均匀地分布。下文中还会详述，尤其可以规定，使得在半导体衬底的正面上的处理条件与在半导体衬底的背面上的处理条件不同。所述介质、尤其介质的组分、尤其反应物和/或反应产物可以在半导体衬底的正面和背面的区域中尤其可以具有不同的浓度和/或温度。
按照本实用新型的另一个方面，酸作为刻蚀介质使用。所述刻蚀介质尤其可以具有金属离子。尤其可以是用于金属辅助化学刻蚀(英语：Metal Assisted ChemicalEtching，即MACE)的刻蚀介质。
所述刻蚀介质尤其可以具有氢氟酸(HF)和/或硝酸(HNO3)和/或金属硝酸盐、尤其硝酸银(AgNO3)。
刻蚀介质中氢氟酸的份额尤其在从1％至25％的范围中、尤其在从3％至21％的范围中、尤其在从15％至20％的范围中、优选在从15％至16％的范围中。
刻蚀介质中硝酸的份额优选在从5％至30％的范围中、尤其约12％至20％、尤其约15％至最高20％、优选在从18％至20％的范围中。
刻蚀介质所具有的硝酸银的份额尤其在从0.0001％至0.1％的范围中、尤其从最高0.001％至0.05％的范围中、尤其最高0.015％。
以上数据为质量百分比。
优选地，刻蚀介质的温度在半导体衬底的处理期间处于从5℃直至50℃的区域中、尤其从10℃直至45℃的区域中、尤其直至30℃。
按照本实用新型的另一个方面，在借助刻蚀介质处理半导体衬底期间所形成的气泡至少部分地从半导体衬底的背面去除。
令人意想不到的是，以此会促成半导体衬底的非对称式的织构化。
按照本实用新型的另一方面，以机械的和/或流体力学的和/或热学的和/或化学的方式去除在半导体衬底的背面上的气泡。
这尤其涉及从一个或者多个合适的方法中所做的选择。
例如，为了从半导体衬底的背面去除气泡规定刮擦方法。气泡尤其可以借助擦拭辊(英语：Squeegee)从半导体衬底的背面去除。刮擦辊同时可以用作在槽中的半导体衬底的夹具。刮擦辊尤其在半导体衬底的整个宽度上延伸。
备选地或者附加地，可以借助在槽中的刻蚀介质的流动、尤其借助在槽中的刻蚀介质的表面流从半导体衬底的背面去除气泡。尤其可以通过把槽构造为溢流槽的设计来产生表面流。所述槽可以为此具有能垂直调节的侧壁，所述侧壁起阻挡元件或者阻挡物的作用。
也可以通过用于刻蚀介质的合适地布置的流入嘴产生刻蚀介质的表面流。在此备选方案中，能以特别简单的方式控制表面流。所述流入嘴尤其可以具有用于控制刻蚀介质的流入速度和/或方向的控制装置。流入嘴尤其可以相对于槽可调节地布置。
为了从半导体衬底的背面去除气泡还可以规定，对半导体衬底的背面进行加热。这可以借助电磁辐射、尤其借助红外辐射实现。对半导体衬底的背面的加热可以导致在半导体衬底的背面和刻蚀介质的自由表面之间的对流。
反应焓也可以引起加热。
为了从半导体衬底的背面去除气泡，还可以设计化学反应。为此可以将化学添加剂加入向刻蚀介质中、尤其是在半导体衬底的背面和刻蚀介质的自由表面之间的区域中。该化学添加剂例如可以通过夹辊引入刻蚀介质。化学添加剂也可以作为气流引入刻蚀介质。化学添加剂也可以通过流入嘴引入刻蚀介质。
为了有助于从半导体衬底的背面去除气泡，尤其可以使用一个或者多个脱气助剂。
超声波方法也可以用于从半导体衬底的背面去除气泡。在此，尤其可以在槽中在半导体衬底的背面和刻蚀介质的自由表面之间的区域中形成波。
按照本实用新型的另一个方面，半导体衬底在处理期间在槽中基本水平地定向。半导体衬底的背面在此尤其指向上，就是说指向刻蚀介质的自由表面。半导体衬底的正面尤其指向下，就是说指向槽的底部。
以此可以以简单的方式实现，在半导体衬底的向下指向的正面上构成的气泡被半导体衬底阻止从刻蚀介质上升和逸出。因而气泡至少绝大部分留在半导体衬底的正面上。
通过半导体衬底在槽中的水平定向，因而可以以简单的方式帮助实现，在处理半导体衬底时在半导体衬底的正面上构成的气泡的浓度大于在半导体衬底的背面上构成的气泡的浓度。
气泡是关于用于处理半导体衬底的介质的组分的一个具体示例。作为对气泡的替代，可以影响、尤其控制用于处理半导体衬底的介质的其他的组分、尤其反应物、产物、析出物、催化剂或者工艺条件、尤其处理介质的温度，从而使其在半导体衬底的正面和背面上彼此不同。
在此，尤其通过几何的非对称、尤其在晶圆下方和上方的处理介质的不同体积促成处理条件的非对称。尤其也可以通过附加的器件、例如加热元件和/或辐射装置、尤其用于通过电磁辐射、尤其红外范围内、可见光范围内或UV范围内的电磁辐射仅照射半导体衬底的一个侧面的辐射装置促成处理条件的非对称。
如上文所述，也可以通过流体力学的器件促成处理条件的非对称。
按照本实用新型的一个方面，一个或者多个半导体衬底构成分离层，尤其在一个或者多个半导体衬底的下方和上方的区域之间至少基本上不可渗透的分离层。以此也可以促成半导体衬底的非对称式处理。
为此有利的是，晶圆尽可能完全覆盖工艺槽。引入槽中的半导体衬底的正面或者说背面的面积的总和优选地为工艺槽的横截面的40％至95％之间、尤其60％至80％之间、尤其70％至80％之间的范围中。在工艺槽的横截面根据其高度改变的情况下，上述数据以晶圆的输送平面的高度为基础。所给出的值也被称为覆盖度。
所述用于处理半导体衬底的方法尤其是串联式方法。
按照本实用新型的另一个方面，半导体衬底在处理期间借助输送装置输送通过槽。尤其是连续地通过槽。以此简化工艺流程以及尤其提高生产能力。
按照本实用新型的另一个方面，半导体衬底在输送通过槽时相对于输送装置的输送元件保持位置固定。所述半导体衬底尤其可以相对于支承元件保持位置固定。尤其可以借助这种支承元件输送通过槽。
所述半导体衬底也可以在输送通过槽时相对于一个或者多个支承元件运动。尤其可以使用输送装置的输送辊子作为支承元件。
优选的是，支承元件按如下所述地构造，即该支承元件同时构成影响流动的器件，尤其用于影响在输送半导体衬底通过槽时刻蚀介质在半导体衬底的正面的区域中的相对流动。尤其可行的是，支承元件构造有导流板。该导流板优选构造为，使得在输送半导体衬底通过刻蚀介质时在半导体衬底的正面的区域形成流动盲区。以此防止在半导体衬底的正面上形成的气泡由于输送过程而被从半导体衬底的正面上去除。
支承元件尤其可以促成在半导体衬底的正面上的区域与在该半导体衬底的背面上的区域的分隔。这尤其可以构成用于减小在半导体衬底的上方和下方的反应介质交换的器件。这尤其可以使两个相邻的半导体衬底之间留存的空隙至少部分地、尤其到至少50％、尤其到至少70％、尤其90％、尤其完全地被覆盖。
在支承元件上在两个相邻的半导体衬底之间的距离优选地为最高20cm、尤其最高10cm、尤其最高5cm、尤其最高3cm、尤其最高2cm、尤其最高1cm、尤其最高5mm、尤其最高3mm、尤其最高2mm、尤其最高1mm。
按照另一个方面，本实用新型涉及一种用于非对称式处理半导体衬底的方法，该方法包括下述步骤：
-制备带有正面和背面的半导体衬底，
-制备用于对所述半导体衬底进行非对称式处理的设备，其中，所述设备具有用于容纳反应介质的槽，
-制备所述槽中的反应介质，
-把所述半导体衬底引入所述槽，其中，所述半导体衬底的正面和背面都至少暂时地完全浸入反应介质，
-影响槽中的反应介质，使得所述半导体衬底上方的区域处于与所述半导体衬底的下方的区域不同的工艺条件中。
一个或者说多个半导体衬底本身在此尤其构成用于分隔所述半导体衬底上方的区域和所述半导体衬底下方的区域的分离层。
尤其可以配设一个或者多个用于影响在晶圆上方的区域中和/或在晶圆下方的区域中的反应介质的温度的器件。
尤其可以配设一个或者多个用于影响在半导体衬底上方的区域中和/或在半导体衬底下方的区域中的用于处理半导体衬底的介质的一个或者多个组分的浓度的器件。
对于其他的细节和优点，参照已述的和下文中的说明。
本实用新型要解决的技术问题还在于，改进用于化学处理半导体衬底的设备。该技术问题通过按照本实用新型的设备解决，所述设备带有用于将气泡至少部分地从布置在槽中的半导体衬底的表面去除的装置。
其优点由上述说明得出。
所述设备尤其适用于实施上文已述的方法。
所述设备包括用于容纳刻蚀介质的槽。在此尤其是溢流槽。所述设备优选包括回流装置、尤其循环泵。
所述回流装置优选是能控制的。
所述设备还包括用于把半导体衬底输送通过布置在槽中的刻蚀介质的输送装置。所述输送装置优选地地布置为，使得利用该输送装置输送通过所述槽的半导体衬底完全地浸入所述刻蚀介质。所述输送装置尤其布置在所述槽的最低的上边棱下方至少1mm、尤其至少1cm处。这相当于在所述槽在设备运行时的最小填充高度
基于介质的流入尤其构成在溢流元件的水平上方的池液面。在池液面和溢流元件的上边棱之间的高度差为至少1mm、尤其至少10mm、尤其至少15mm。
所述输送装置可以具有多个输送辊子和/或输送带。所述输送装置优选具有用于放置半导体衬底的支承元件。详情参照上文的说明。输送速度为在0.5m/min至2.5m/min之间、尤其在2.0m/min至2.5m/min之间的区域中
按照本实用新型的一个方面，用于将气泡至少部分地从布置在槽中的半导体衬底的表面去除的装置具有用于使在槽中的刻蚀介质产生流动的器件、尤其用于使在槽中的刻蚀介质产生表面流的器件。
该流动产生器件尤其按如下所述地构成，即在设备运行的情况下，刻蚀介质在其自由表面的区域中具有比在相对于自由表面垂直间隔的输送平面的区域中更大的水平的流速，半导体衬底在所述相对于自由表面垂直间隔的输送平面的区域中被输送通过所述刻蚀介质。
以此尤其可以实现，刻蚀介质在半导体衬底的向上指向的背面的区域中具有比半导体衬底的正面的区域中更大的流速。以此可以实现将气泡从半导体衬底的两个侧面有差异地去除。
通过作用在气泡上的浮力也促成从半导体衬底的两个侧面有差异地去除气泡。在半导体衬底的底侧上，气泡的上升被晶圆本身阻挡。
半导体衬底沿输送平面输送通过槽，所述输送平面基本上水平地定向。输送平面尤其基本上平行于在槽中的刻蚀介质的自由表面地延伸。
输送平面尤其可以构成在半导体衬底的上方的区域和在半导体衬底的下方的区域之间的分离面。在半导体衬底的上方的区域从在半导体衬底的下方的区域的分隔在此尤其可以通过半导体衬底本身实现。所述分隔可以通过半导体衬底的尽可能无间隙的布置改进。可选地，可以通过输送元件的合适的构造促成所述分隔。
流动产生装置可以具有至少一个沿垂直方向能调节的压紧元件或者溢流元件。
槽的能调节的溢流元件尤其配设在槽的平行于半导体衬底的输送方向延伸的侧面上。
刻蚀介质的表面流优选地具有主分量，所述主分量基本垂直于半导体衬底的输送方向地延伸。所述主分量也可以平行于或者倾斜于输送方向地指向。
流动产生装置可以具有一个或者多个流入嘴。详情参照上文的说明。
流动产生装置可以具有用于在刻蚀介质的自由表面的区域中产生气流的装置。所述气流在此优选地基本上平行于刻蚀介质的表面地延伸。以此可以有助于选择性地将气泡从半导体衬底的背面去除。
用于产生刻蚀介质的流动的器件可以具有用于在半导体衬底的朝向刻蚀介质的自由表面的侧面上、尤其在半导体衬底的背面上产生对流的器件。以此有助于选择性地将气泡从半导体衬底的该侧面去除。
按照本实用新型的另一个方面，用于将气泡至少部分地从布置在槽中的半导体衬底的表面去除的装置具有一个或者多个机械元件。
在此可以是刮擦元件(英语：Squeegee(刮刀))。所述刮擦元件同时可以作为用于把半导体衬底固持在在槽中的预定的垂直位置的压紧器。
所述刮擦元件和/或压紧辊子尤其基本上垂直于半导体衬底的输送方向指向地布置在槽中。
所述刮擦元件和/或压紧辊子的纵向延伸尤其基本上平行于刻蚀介质在其自由表面的区域中的流动的主分量地指向。以此避免所述刮擦元件和/或压紧辊子不利地影响、尤其阻碍所述表面流。
所述刮擦元件和/或压紧辊子也可以垂直于刻蚀介质的流动的主分量地指向或者说垂直于半导体衬底的输送方向地指向。所述刮擦元件和/或压紧辊子尤其可以被用作用于减少或者尤其用于抑制反应介质在邻接在刮擦元件和/或压紧辊子上的区域之间的交换的器件。以此尤其可以改进半导体衬底的上方的区域相对于半导体衬底的下方的区域的分隔。
用于从半导体衬底的表面去除气泡的机械元件尤其可以是辊子、尤其是带有平滑的筒形的外周面的辊子。
用于将气泡从半导体衬底的表面去除的机械元件、尤其刮擦元件和/或压紧辊子尤其位置固定地布置在槽中。
按照本实用新型的另一个方面，用于将气泡从半导体衬底的表面至少部分地去除的装置可以具有用于产生振动的器件、尤其振动台(也被称为抖动台)。用于容纳刻蚀介质的槽尤其可以布置在这种振动台上。
按照本实用新型的另一个方面，用于将气泡从半导体衬底的背面至少部分地去除的装置包括超声波装置。详情参照上文的说明。
按照本实用新型的另一个方面，用于将气泡从半导体衬底的背面至少部分地去除的装置包括用于加热所述半导体衬底的背面和/或用于加热在所述半导体衬底的背面和刻蚀介质的自由表面之间的区域中的刻蚀介质的加热装置。
借助所述加热装置尤其可以设置在工艺槽中在半导体衬底的正面的区域中和在半导体衬底的背面的区域中的处理介质的不同的温度。通过对温度的影响可以控制在处理半导体衬底时的工艺动力学。以此也可以实现或者说促成非对称式处理。
按照本实用新型的另一个方面，用于将气泡从半导体衬底的背面至少部分地去除的装置包括用于向刻蚀介质可控地加入一个或者多个添加剂的装置。所述化学添加剂尤其可以通过所述刮擦元件和/或压紧辊子向刻蚀介质加入。以此可以实现所述化学添加剂在半导体衬底的背面的区域中具有比在所述半导体衬底的正面的区域中更高的浓度。
按照本实用新型的另一个方面，配设有用于设置和/或影响介质的一个或者多个组分在邻接半导体衬底的背面的区域中和/或在邻接半导体衬底的正面的区域中的浓度的器件。以此可以以特别简单的方式实现半导体衬底的非对称性处理。尤其可以实现，介质的确定的组分在半导体衬底的正面的区域中的浓度与半导体衬底的背面的区域中的浓度不同。该浓度尤其可以相差至少5％、尤其至少10％、尤其至少20％、尤其至少30％、尤其至少50％。所述浓度尤其可以相差直至100％、尤其直至200％、尤其直至500％、尤其直至1000％。
介质的一个或者多个组分的不同的浓度尤其可以通过借助添加装置、例如添加管路或者添加嘴适宜地加入该组分实现。
介质的一个或者多个组分的不同的浓度例如可以通过在上侧面和底侧面上的反应产生。所述反应消耗反应物并且形成产物。通过分离，在上侧面和底侧面上设置介质的组分的不同的浓度。
按照本实用新型的另一个方面，所述设备包括用于把半导体衬底输送通过槽的输送装置，所述输送装置具有至少一个支承元件，所述支承元件按如下所述地布置，即半导体衬底在输送通过槽时完全浸入刻蚀介质。详情参照上文的说明。
本实用新型要解决的技术问题还在于，改进用于制造太阳能电池的方法。所述技术问题通过按照上文所述方法处理半导体衬底解决。随后将接触结构、尤其掺杂和收缩结构以及电绝缘层安置在半导体衬底的正面和背面上。
半导体衬底的背面也可以借助电绝缘层钝化。
所述方法尤其是用于制造所谓的PERC(钝化发射极及背面电池)-太阳能电池(英语：Passivated Emitter Rear Cell)。
半导体衬底的正面可以配设抗反射涂层。以此可以进一步降低正面的反射能力。这导致太阳能电池的效率提升。
附图说明
本实用新型的细节和优点由根据附图对实施例的说明中得出。附图中：
图1示出用于处理半导体衬底的设备的构造的示意图，
图2示出按照本方法处理过的半导体衬底的正面和背面的反射能力与波长关联的图表，
图3示出按照图1的设备的备选设计方案的俯视示意图，
图4示出用于处理半导体衬底的设备的备选实施方式的局部示意图。
具体实施方式
下文中首先参照图1说明用于化学处理形式为晶圆2的半导体衬底的设备1。
晶圆2尤其是多晶硅晶圆。
设备1包括用于容纳刻蚀介质4的工艺槽3。
刻蚀介质4尤其是酸性的刻蚀介质、尤其是酸。刻蚀介质4尤其以液态形式存在于工艺槽3中。
刻蚀介质4可以具有20％的硝酸、15％的氢氟酸和0.0005％的硝酸银。刻蚀介质在设备1运行时尤其保持在从10℃至45℃的温度范围中。
所述工艺槽3构造为溢流槽。其至少在一个侧面上具有溢流通道5。
工艺槽3具有至少一个沿垂直方向可调节的溢流元件6。所述溢流元件6构成阻挡物。设备1也可以具有多个阻挡物、尤其是在工艺槽3的不同的侧面上的阻挡物。
设备1还包括带有支承元件的输送装置7。在图1所示的变型设计方案中，支承元件构造为输送辊子10。所述输送辊子10分别具有一个或者多个沿平行于输送辊子的转动轴线的、短的、尤其最高1cm长的相对于晶圆2的支承面。晶圆2在所述输送辊子10上的所述支承面优选基本上点状地构成。所述支承面尤其具有最高1cm2、尤其最高1mm2的面积。
输送装置7用于在输送平面9中输送晶圆2。
输送辊子10是能转动地支承的。
溢流通道5经由回流管路11与储罐12相连。
储罐12通过供给装置13与工艺槽3相连。供给装置13尤其包括泵14、尤其循环泵。
供给装置13尤其构成用于使在工艺槽3中的刻蚀介质4产生流动的器件。
借助溢流元件6尤其可以使在工艺槽3中的刻蚀介质4产生表面流15。按照在图1中所示的备选方案，溢流元件6垂直于输送方向8地布置。优选地，溢流元件6平行于输送方向8地指向。表面流15尤其可以垂直于输送方向8地指向。
在图3中示意性地示出设备1的相应的备选设计方案的俯视图。
为了把晶圆2导入工艺槽3，设备1可以具有在图1中仅示意性示出的导入装置16。
为了把晶圆2从工艺槽3取出，设备1可以具有在图1中仅示意性示出的取出装置17。
设备1还包括夹紧辊子18。所述夹紧辊子18可以构成输送装置7的一部分。夹紧辊子尤其沿垂直方向相对于输送辊子10有间距地布置。夹紧辊子优选是水平地定向的。
所述夹紧辊子18尤其可以构造为挤压辊子并且具有光滑的、筒形的外周面。夹紧辊子18在晶圆2沿输送方向8输送时起刮擦元件的作用，刮擦元件用于将气泡从晶圆2的向上指向的背面19去除。
夹紧辊子也可以具有夹紧环，夹紧环导致与晶圆2的减小的接触面、尤其基本上点状的接触。
夹紧辊子尤其构成用于将气泡从晶圆2的表面至少部分地去除的装置的部件。
晶圆2尤其沿水平方向在工艺槽3中定向。输送平面9构成水平面。
下面说明用于化学处理晶圆2的方法的细节。
首先，在工艺槽3中制备刻蚀介质4。然后把晶圆2引入工艺槽，其中，晶圆2的正面20和背面19都完全地浸入刻蚀介质4。
晶圆2以其正面20向下地浸入刻蚀介质4。浸入深度例如为在从2mm至10mm的范围内。
刻蚀介质4导致晶圆2的表面的非对称式织构化。刻蚀介质4尤其导致晶圆2的正面20的织构化。其同时导致晶圆2的背面19的较少的织构化。这在下文中也被称为“抛光”。晶圆2的正面20的织构化和晶圆2的背面19的抛光在唯一的、共同的工艺步骤中进行。两者尤其同时进行。所述方法尤其是双面工艺。
在借助刻蚀介质4处理晶圆2时在晶圆2的表面上所构成的气泡从晶圆2的背面19至少部分地去除。尤其构造为挤压辊子的夹紧辊子18用于将气泡从晶圆2的背面19去除。也可以配设单独的刮擦元件。
还可以通过产生表面流15促成气泡的去除。刻蚀介质4的该流动尤其在刻蚀介质的自由表面的区域中具有比在输送平面9的区域中、尤其在晶圆2的正面20的区域中更强烈的水平分量。
所述方法尤其是所谓的串联式方法。
意料不到的是，借助所述设备1对晶圆2的处理导致具有非对称式织构化的晶圆2。晶圆2的织构化尤其可以通过晶圆2的正面20或者说背面19的反射能力被表征。在实施上文所述方法之后，晶圆2的背面19的反射能力比正面20的反射能力大至少2％、尤其至少5％、尤其至少8％。
晶圆2的背面19的反射度RR尤其为至少28％、尤其至少30％、尤其33％。反射度应尤其理解为，经分光光度计测量(漫反射和直接反射光的情况下)，在垂直照射晶圆2的情况下400nm至1100nm之间的波长范围中的反射能力平均值。对此的备选方案是，反射度也可以是晶圆2的各表面在确定波长、例如波长为400nm、450nm或者500nm的电磁辐射垂直照射情况下的反射能力。在实施上文所述方法之后，晶圆2的正面20的反射度RV尤其约为最高27％、尤其最高23％、尤其最高20％。
在织构化步骤之后，晶圆2的正面20的反射能力还可以通过布设抗反射涂层进一步降低。以此可以进一步提升由所述晶圆2制造的太阳能电池的效率。由按照本实用新型加工的晶圆2尤其制造所谓的PERC太阳能电池。为此还要在晶圆2的背面19上设置绝缘层以及接触结构。PERC电池的原理在“The Passivated Emitter and Rear Cell(PERC):Fromconception to mass production(Solar Energy Materials&Solar Cells143(2015)190–197)”中有详细说明。
晶圆2的背面19和正面20的反射能力RR、RV与波长λ关联的示例性图表在图2中示出。
下面着重说明设备1以及用于处理晶圆2的方法的其他细节和备选设计方案。所述细节基本上可以任意地相互地以及与上文所述设备1的或者说上文所述方法的细节结合。
按照本实用新型的方法能特别简便地实施。可以取消对晶圆2的正面20和背面19的不同的加工方式。尤其不需要为处理晶圆2的正面20和背面19而使用不同的工艺步骤或者不同的刻蚀介质。
输送速度为0.5m/min至2.5m/min之间、尤其2.0m/min至2.5m/min之间的范围。槽长度为2.00m至3.00米、尤其2.4m至2.6米。处理时间为少于2min、尤其少于1min。
借助所述设备1尤其可以在一个唯一的工艺槽3中、尤其在一个唯一的工艺步骤中制造带有非对称式纹理的晶圆2。
所述晶圆在此尤其可以是在其上还未进行刻蚀步骤的晶圆。
由本实用新型可知，通过将在借助刻蚀介质4对晶圆2的处理期间所形成的气泡至少部分地单侧去除，可以促成非对称式织构化。尤其将气泡从晶圆2的指向上的背面19去除。以此促成刻蚀介质4与晶圆2的背面19的反应。在此实现整面均匀的腐蚀剥离并且因而实现晶圆2的背面19的抛光。
可以通过不同的器件促成从晶圆2的背面19去除气泡。尤其可以通过机械的和/或流体力学的和/或热学的和/或化学的器件或者说方法促成。可以在设备1中分别单独采用所述器件。所述器件也可以任意地相互结合。
为了把晶圆2输送通过工艺槽3，晶圆2也可以放置在支承元件上。在输送通过工艺槽3时，晶圆2尤其相对于输送元件保持位置固定。晶圆2尤其可以与输送元件一同导引通过槽3。
优选地，输送元件具有导流的器件、尤其导流板、尤其用于在晶圆2输送通过刻蚀介质4时在晶圆2的指向下的正面20上产生流动盲区。
下面参照图4着重说明本实用新型的其他方面和备选设计方案。
一般而言，本实用新型涉及晶圆2的两个侧面19、20的非对称式加工。为此，晶圆2完全浸入工艺槽3中的处理介质。在此，在晶圆2上方的区域中、尤其在输送平面9上方的区域42中和在输送平面下方的区域41中可以设置不同的工艺条件、尤其不同的温度T1、T2和/或介质中的一个或者多个组分的不同的浓度C1、C2。晶圆2在此作为用于构成分离层、尤其在输送平面9上方的区域和输送平面下方的区域之间的基本上不可渗透的分离层的分离器件。
在晶圆2的边缘区域中，在输送平面9下方的区域41和在输送平面上方的区域42之间会发生反应介质的交换。为了进一步减少、尤其防止在输送平面上方的区域42中的反应介质的交换，压紧辊子18和/或在图中未示出的刮擦元件或者导流元件可以用作流体力学式的分离器件。
要注意的是：所述区域的宽度必须尽可能地小，以便加强非对称效果。这在覆盖度高和/或输送速度快(以此减少可以进行介质交换的时间)的情况下可以得到保证。上文中已确定覆盖度，所述输送速度在0.5m/min至2.5m/min之间、尤其2.0m/min至2.5m/min之间的范围中。
晶圆2尤其构成在输送平面9上方的区域和在输送平面下方的区域之间的机械式阻断层。在所述两个区域之间，反应介质、尤其反应介质的组分的交换是非常有限的。相应的交换尤其可以最大程度地、尤其完全地抑制。这可以通过合适的影响流动的器件促成。
有助于不同的反应条件的在于，工艺槽3在输送平面9下方的体积明显大于输送平面9上方工艺槽3中反应介质的体积。
此外，在输送平面9下方的区域中可以实现反应介质的基本上均匀的组成。为此可以规定，充分混合在此区域中的反应介质。也可以配设用于循环和/或用于交换反应介质的循环装置。尤其可以在输送平面9上方的区域中和在输送平面9下方的区域中配设两个分开的、用于循环和/或用于交换反应介质的回路。
也可以通过影响、尤其控制在输送平面9上方的区域中和/或在输送平面9下方的区域中的反应介质的温度促成不一样的反应条件。为此可以直接地或者间接地加热或者冷却反应介质。
例如可以通过照射和/或介质供给实现对温度和/或其他反应参数的影响。
尤其可以借助一个或者多个相应的控制装置实现，在晶圆2的正面20上的反应介质的温度与在晶圆2的背面19上的温度差至少2℃、尤其至少5℃、尤其至少10℃。所述温差原则上为少于20℃。相应的温差也可以在没有主动式控制的情况下基于反应焓设置。
相应地，可以实现介质的一个或者多个相关组分至少5％、尤其至少10％、尤其至少20％的浓度差。
在输送平面9上方的区域42中尤其设置相关反应物的浓度c2和反应介质的温度T2。在输送平面9下方的区域41中相应地为浓度c1和温度T1。
此外，不一样的浓度c1≠c2也是进行中工艺所产生的结果：通过反应、尤其通过刻蚀工艺消耗反应物，形成产物。
相应地在放热反应中产生热量。
在此，晶圆构成分离层，介质交换不能穿过该分离层进行。
在输送平面9上方的区域42中、尤其在晶圆2上方的区域中的浓度c2和温度T2取决于该晶圆的浸入深度。该高度能可变地设置，以便实现期望的工艺结果。
此外，在输送平面9上方的区域42中的反应介质的组分和/或反应介质的温度不必是均匀的。尤其在两个相邻的晶圆2之间的区域中和/或在直接邻接晶圆2的背面19的区域中会出现浓度和/或温度的偏差。这可以归因于在中间区域中反应介质的交换和/或在晶圆2的表面上进行中的工艺。
如上所述地，两个相邻的晶圆2之间的过渡区域的延展距离可以通过输送辊子18和/或备选的导流元件的合适的构造，和/或通过相邻的晶圆的间距和/或通过晶圆的输送速度而减小、尤其消除。
按照有利的备选设计方案，输送辊子10在槽3中的布置是可变的。输送辊子10尤其可以沿垂直方向、即垂直于输送平面9地移位。以此尤其可以移动槽3中的输送平面9。以此尤其可以改变晶圆2浸入反应介质的浸入深度。
浸入深度的选择尤其取决于反应介质的粘度、相邻的晶圆2之间的间距、晶圆的尺寸、反应速度、反应物浓度、催化剂浓度和产物浓度以及以此引起的气体生成和产热或者这些参数中的一个或者多个。
可以通过在输送平面9的下方和上方的区域41、42中的不同的温度T1、T2实现晶圆2的非对称式的处理。温差可以主动式达成或者至少辅助实现。也可以基于反应焓设置温差。
可以通过不同的照射、尤其晶圆2的正面20和背面19的照射实现或者促成非对称式加工。
也可以通过在输送平面9的下方或者说上方的区域41、42中不同的浓度c1、c2实现非对称式处理。这可以主动地通过在输送平面9的下方的区域41和/或在输送平面9的上方的区域42中适宜地输入反应物、催化剂、产物、介质或者其中的一个或者多个实现。
不同的浓度也可以被动地通过反应物、催化剂、产物或者其中的一个或者多个的贫化或者富集实现。
也可以通过在输送平面9的下方或者说上方的区域41、42中的反应介质的不同的粘度实现非对称式处理。这可以主动地通过输入液体、气体或者固体形式的介质实现。这也可以被动地通过产生液体的、溶解的、固体的或者气体形式的反应产物实现或者促成。

Claims (5)

1.一种用于化学处理半导体衬底的设备，其特征在于，所述设备(1)包括：
-用于容纳刻蚀介质(4)的槽(3)，
-用于将气泡从布置在所述槽(3)中的半导体衬底(2)的表面(19)至少部分地去除的装置。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，用于将气泡从布置在所述槽(3)中的半导体衬底(2)的表面(19)至少部分地去除的装置具有用于使在所述槽(3)中的刻蚀介质(4)产生流动的器件。
3.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，用于使在所述槽(3)中的刻蚀介质(4)产生流动的器件被构造成，使得所述刻蚀介质(4)在其自由表面的区域中具有比在相对于自由表面垂直间隔布置的输送平面(9)的区域中更大的水平的流速。
4.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，用于将气泡从布置在所述槽(3)中的半导体衬底(2)的表面(19)至少部分地去除的装置具有一个或者多个机械元件。
5.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备配设有用于把半导体衬底(2)输送通过所述槽的输送装置(7)，所述输送装置(7)具有至少一个支承元件(10)，所述支承元件被布置成，使得所述半导体衬底(2)在输送通过槽(3)时完全浸入所述刻蚀介质(4)。
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