DE102007058876A1 - Method for processing wafer surfaces in the production of solar cells comprises inserting wafers into a treatment chamber, contacting with an alkaline treatment solution containing a texturing agent and further processing - Google Patents
Method for processing wafer surfaces in the production of solar cells comprises inserting wafers into a treatment chamber, contacting with an alkaline treatment solution containing a texturing agent and further processing Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007058876A1 DE102007058876A1 DE102007058876A DE102007058876A DE102007058876A1 DE 102007058876 A1 DE102007058876 A1 DE 102007058876A1 DE 102007058876 A DE102007058876 A DE 102007058876A DE 102007058876 A DE102007058876 A DE 102007058876A DE 102007058876 A1 DE102007058876 A1 DE 102007058876A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wafer
- treatment solution
- cleaning
- wafers
- basin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 title claims abstract description 127
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 62
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 9
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 2-Methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 claims description 4
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ONRPGGOGHKMHDT-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2-diol;ethane-1,2-diamine Chemical compound NCCN.OC1=CC=CC=C1O ONRPGGOGHKMHDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- ZPIRTVJRHUMMOI-UHFFFAOYSA-N octoxybenzene Chemical compound CCCCCCCCOC1=CC=CC=C1 ZPIRTVJRHUMMOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical class OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- -1 aromatic sulfonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Waferoberflächen umfassend eine simultane Reinigung, Schadensätzung und Texturierung von Waferoberflächen. Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur simultanen Reinigung, Schadensätzung und Texturierung von Waferoberflächen. Dies betrifft insbesondere monokristalline Siliziumwafer zur Solarzellenherstellung.The The invention relates to a method for processing wafer surfaces simultaneous cleaning, damage etching and texturing of Wafer surfaces. Likewise, the invention relates to a device for simultaneous cleaning, Schadensätzung and texturing wafer surfaces. This in particular concerns monocrystalline silicon wafers for solar cell production.
Bei bisherigen Produktionsverfahren werden die Waferreinigung von den Slurryresten nach dem Drahtsägen und die Wafertextur in zwei unterschiedlichen Prozessketten vollzogen. Beide Prozesse werden arbeitsteilig von Waferherstellern und Solarzellenproduzenten durchgeführt. Die Slurry-Waferreinigung erfolgt unmittelbar nach dem Drahtsägen bei den Waferherstellern. Sie umfasst im Wesentlichen eine Beseitigung der durch das Drahtsägen auf die Waferoberfläche aufgebrachten Kontaminationen. Dazu zählt vor allem der Abrieb an Silizium, sowie der Bestandteile des Drahtes und der verwendeten Schleif- und Haftmittel (Slurry). Die gereinigten Wafer verfügen nach Verlassen der Reinigungsanlage über eine mehr oder weniger intensive kristalline Schädigung der Oberfläche, die in einem weiteren Prozessschritt abgetragen werden muss.at Previous production methods are the wafer cleaning of the Slurryresten after wire sawing and completed the wafer texture in two different process chains. Both processes are shared by wafer manufacturers and solar cell producers carried out. The slurry wafer cleaning takes place immediately after the wire sawing in the Wafer manufacturers. It essentially includes a removal of the by wire sawing on the wafer surface applied contaminations. This mainly includes the abrasion Silicon, as well as the components of the wire and the grinding and adhesive (slurry). The cleaned wafers are after Leaving the cleaning system via a more or less intense crystalline damage to the surface, the must be removed in a further process step.
Die Textur der Waferoberfläche fällt, sofern sie überhaupt durchgeführt wird, in den Aufgabenbereich der Solarzellenhersteller. Ihr voraus geht bei der Herstellung hocheffizienter Solarzellen ein aufwändiger dreiteiliger Nachreinigungsschritt, der an die Wafernachreinigung in der Chip-Industrie angelehnt ist. Diese RCA-Reinigung, umfasst:The Texture of the wafer surface falls if they exist at all carried out is in the remit of the solar cell manufacturer. Yours ahead In the production of highly efficient solar cells, a complex three-part process is required Post-cleaning step following wafer cleaning in the chip industry is ajar. This RCA cleaning includes:
- 1.) Oxidätzen mit HF/HNO3;1.) oxide etching with HF / HNO 3 ;
- 2.) SC-1-Reinigung mit H2O/NH4OH/H2O2 mit anschließendem HF-Dip.;2.) SC-1 purification with H 2 O / NH 4 OH / H 2 O 2 followed by HF dip;
-
3.) SC-2-Reinigung mit (H2O/HCl/H2O2), der die durch
den Transport auf die Waferoberfläche aufgebrachte Kontamination
sowie verbliebene metallische und organische Verunreinigungen nach der
Vorreinigung durch die Waferhersteller beseitigt (
1a ).3.) SC-2 cleaning with (H 2 O / HCl / H 2 O 2 ), which removes the contamination caused by the transport on the wafer surface as well as remaining metallic and organic impurities after the pre-cleaning by the wafer manufacturer (1a ).
Bei
kommerziellen Solarzellen wandern die von den Waferherstellern,
von der Slurry gereinigten Wafer direkt in den Texturprozess, der
bei der basischen Textur nach dem bisherigen Stand der Produktion
kommerzieller Solarzellen im industriellen Maßstab ausschließlich in
einer Batch-Anlage durchgeführt
wird und gleichzeitig auch als Schadensätze dient. Nach Aufbringen
der Textur werden die Wafer einem jeweils bis zu einminütigen HCl-
und HF-Dip unterzogen, bevor die Emitterdiffusion durchgeführt wird
(
Waferreinigung wie auch Wafertexturierung werden bisher auf zwei Verfahrenswegen vollzogen: entweder in einem Batch- oder in einem Inline-Prozess, wobei jeweils zwei Anlagen, eine für die Slurry-Reinigung und eine für die Textur, zum Einsatz kommen.wafer cleaning as well as wafer texturing are so far on two ways done either in a batch or inline process, each with two attachments, one for slurry cleaning and one one for the texture, are used.
Beim Batch-Reinigungsprozess durchwandern die kontaminierten Wafer in definierten Portionen Chemikalienbecken unterschiedlicher Komposition. Als Reinigungsmedien dienen in aller Regel wässrige alkalische Medien auf der Basis von Kalium- oder Natriumhydroxid mit verschiedenen tensidischen Zusätzen. Chemikalien- und Reinstwasserkaskaden nutzen als wesentliches physikalisches Prinzip bei der Reinigung den Verdünnungseffekt, der sich beim Durchwandern der Wafer durch eine Vielzahl von Becken ergibt. Die Reinigungszeit für eine Charge beträgt hier in aller Regel mehr als eine Stunde.At the Batch cleaning process go through the contaminated wafers in defined portions of chemical tanks of different composition. Usually aqueous alkaline media are used as cleaning media the base of potassium or sodium hydroxide with various surfactant Additives. Chemicals and Ultrapure water cascades use as an essential physical principle when cleaning the dilution effect, the wandering through the wafers through a variety of basins results. The cleaning time for one Batch is here usually more than an hour.
Einen strafferen zeitlichen Ablauf gewährleistet die Inline-Reinigung, bei der die Wafer fließbandartig über ein Rollenfeld befördert werden, wobei sie in den verschiedenen, nicht streng voneinander abgegrenzten Abschnitten der Reinigungsbank variablen chemischen und physikalischen Bedingungen ausgesetzt sind. Die Inline-Reinigung ist anders als die Batch-Reinigung ein kontinuierlicher Prozess. Sie ermöglicht einen kontinuierlichen Austausch der Reinigungsmedien parallel zur Reinigung ohne Unterbrechung des Prozesses und eine verbesserte Medienkontrolle. Aus chemischer Sicht kommen hier ähnliche Reinigungsmedien zum Einsatz wie bei der Batch-Reinigung.a ensures a firmer schedule the in-line cleaning, in which the wafers are conveyed in a conveyor belt-like manner over a roller field, being in different, not strictly demarcated Sections of the cleaning bench variable chemical and physical Are exposed to conditions. The inline cleaning is different the batch cleaning a continuous process. It allows a continuous Replacement of cleaning media parallel to cleaning without interruption of the process and improved media control. From chemical Visibility come here similar Cleaning media used as in batch cleaning.
Zur Texturierung der Oberfläche monokristalliner Siliziumwafern wird bei der Solarzellenherstellung zumeist ein alkalisches Medium bestehend aus Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid und 2-Propanol verwendet. Zur Wahrung eines ausreichenden Ätzabtrages zur Sägeschadenentfernung sind Ätzzeiten im Bereich zwischen 15 und 25 Minuten üblich, weswegen ausschließlich Produktionsanlagen im Batchverfahren eingesetzt werden. Bei der Texturierung wird die Anisotropie alkalischer Ätzmedien im Ätzverhalten unterschiedlicher Kristallrichtungen im Silizium ausgenutzt um so genannte „zufällig verteilten Pyramiden", englisch „Random Pyramids" zu erzeugen. Als weitere alkalische Ätzmittel neben NaOH sind des weiteren Kaliumhydroxid, Tetramethyl-Ammoniumhydroxid und Ethylendiamin Pyrocatechol bekannt. Diese Ätzmittel unterscheiden sich in ihrer Wirkung beim Ätzen von Silizium gegenüber NaOH im Wesentlichen durch eine längere Bearbeitungszeit.For texturing the surface of monocrystalline silicon wafers, an alkaline medium consisting of sodium hydroxide or potassium hydroxide and 2-propanol is usually used in solar cell production. To maintain a sufficient etch removal for Sägeschadenentfernung etching times in the range between 15 and 25 minutes are common, which is why only production plants are used in the batch process. During texturing, the anisotropy of alkaline etching media in the etching behavior of different crystal directions in silicon is exploited to produce so-called "randomly distributed pyramids", English "random pyramids". As further alkaline etchant besides NaOH further potassium hydroxide, tetramethyl ammonium hydroxide and ethylenediamine pyrocatechol are known. These etchants differ in their effect when etching silicon over NaOH essentially by a longer processing Time.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Waferreinigung, Ätzen des Sägeschadens und Texturierung monokristalliner Wafer für den Solarzellenprozess bereitzustellen, das einen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Teilprozessen geringeren technischen Aufwand erfordert. Dies umfasst auch die damit verbundene aparative Vereinfachung und Kostenreduktion.outgoing It was the object of the present invention to provide a process for wafer cleaning, etching of the sawing damage and to provide texturing of monocrystalline wafers for the solar cell process, the one opposite the known from the prior art sub-processes lower requires technical effort. This includes the associated ones simplified simplification and cost reduction.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 33 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.These The object is achieved by the method having the features of the claim 1 and the device with the features of claim 33 solved. The others dependent claims show advantageous developments.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bearbeitung von Waferoberflächen bereitgestellt, das eine simultane Durchführung der Teilschritte Reinigung, Schadensätzung und Texturierung mindestens einer Waferoberfläche umfasst. Hierbei wird zunächst ein Wafer in eine Behandlungskammer eingebracht und mit einer alkalischen, mindestens ein Texturmittel enthaltenden Behandlungslösung so in Kontakt gebracht, dass ein kontinuierlicher Transport der Behandlungslösung entlang zumindest einer Oberfläche des Wafers erfolgt. Die Behandlungslösung wird dabei in Form eines die Oberfläche benetzenden Flüssigkeitsfilms entlang der mindestens einen Waferoberfläche geführt. Durch eine geeignete Wahl der Behandlungslösung kann somit eine simultane Reinigung, Schadensätzung und Texturierung der mindestens einen Waferoberfläche erfolgen.According to the invention is a Method for processing wafer surfaces provided, the one simultaneous execution the sub-steps cleaning, damage etching and texturing at least one wafer surface includes. This will be first a wafer is placed in a treatment chamber and treated with an alkaline, at least one texturing agent-containing treatment solution so brought into contact with a continuous transport of the treatment solution along at least one surface of the wafer. The treatment solution is in the form of a the surface wetting liquid film guided along the at least one wafer surface. By a suitable choice the treatment solution Thus, a simultaneous cleaning, damage etching and texturing of the at least one wafer surface respectively.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, dass all jene Verunreinigungen der Wafer, die der Wafer nach dem Wafering aufweist, die sich schädlich auf die weitere Prozessierung, z. B. zu Solarzellen, auswirken können, praktisch ausschließlich im drahtsägengeschädigten Bereich der Waferoberfläche anzutreffen sind. Wird dieser Bereich der Waferoberfläche vollständig abgetragen, so werden auch automatisch alle Ablagerungen in diesem Bereich mit entfernt.The inventive method takes advantage of the fact that all those impurities the wafer that the wafer has after wafer warping is detrimental the further processing, z. B. solar cells, can affect practically exclusively in the wire saw damaged area the wafer surface can be found. If this area of the wafer surface is completely removed, so all deposits in this area will be automatically included away.
Der Reinigungsprozess muss dann so abgestimmt werden, dass all die in die flüssige Phase eingebrachten Kontaminationsquellen, die in gelöster Form oder als Partikel vorliegen, nicht wieder auf der Waferoberfläche redeponiert werden. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Reinigungsflüssigkeit, welche einmal in Kontakt mit einer Waferoberfläche getreten ist und dabei Kontaminationen aufgenommen hat, nicht mit weiteren Waferoberflächen in Kontakt tritt. Dieses Konzept wird erfindungsgemäß dadurch umgesetzt, dass ein über einen statisch fixierten Wafer und somit dessen Oberfläche entstehender sauberer Flüssigkeitsfilm hinwegfließt. Nach Verlassen der Waferoberfläche wird dann die kontaminierte Flüssigkeit entsorgt.Of the Cleaning process must then be tuned so that all the in the liquid Phase introduced sources of contamination in dissolved form or as particles, not redeposited on the wafer surface again become. This can be realized by the cleaning liquid, which has once come into contact with a wafer surface and thereby Contaminations has not been in contact with other wafer surfaces occurs. This concept is implemented according to the invention in that one over a statically fixed wafer and thus its surface resulting clean liquid film away flows. After leaving the wafer surface then becomes the contaminated liquid disposed of.
Es ist weiterhin bekannt, dass eine gewisse kristalline Schädigung der Waferoberfläche, wie sie beispielsweise durch die mechanische Einwirkung des Sägedrahtes beim Wafering verursacht wird, eine wichtige Voraussetzung für die Ausbildung einer guten Textur ist. Dies ist an der Tatsache zu erkennen, dass Wafer, die einer Politurätze mit HF/HNO3 unterzogen wurden, eine sehr schlechte Texturierbarkeit aufweisen. Wird nun der Sägeschaden bereits während des Reinigungsprozesses abgetragen, so werden dadurch die Disposition für eine spätere Aufbringung einer Textur dramatisch verschlechtert.It is also known that some crystalline damage to the wafer surface, such as caused by the mechanical action of the saw wire during wafering, is an important prerequisite for the formation of a good texture. This is evident from the fact that wafers which have been subjected to polishing with HF / HNO 3 have a very poor texturability. If the sawing damage is already removed during the cleaning process, the disposition for a subsequent application of a texture is thereby dramatically worsened.
Dieses Problem kann erfindungsgemäß dadurch umgangen werden, dass die Texturierung parallel zur Waferreinigung Schadensätze in ein und demselben Medium erfolgt, wobei das Medium so gewählt ist, dass dieses texturierende die ätzende Eigenschaften bezüglich des Wafers aufweist.This Problem can according to the invention thereby be bypassed that the texturing parallel to the wafer cleaning loss ratios takes place in one and the same medium, the medium being chosen that this texturizing the caustic Properties re of the wafer.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in die Behandlungskammer mindestens ein Basin eingebracht, in dem der mindestens eine Wafer angeordnet wird. Unter Basin ist ein Reinigungsbecken zu verstehen, in dem der Wafer mit der Behandlungslösung in Kontakt gebracht wird. Ein bevorzugter Aufbau dieses Basins sieht so aus, dass der mindestens eine Wafer über zumindest zwei Waferhalterungen in dem mindestens einen Basin fixiert wird, wobei die Behandlungslösung in dem mindestens einen Basin entlang zumindest einer Oberfläche des Wafers entlang transportiert wird. Die Behandlungslösung benetzt dabei die mindestens eine Waferoberfläche in Form eines Flüssigkeitsfilms.In a preferred embodiment the method according to the invention at least one basin is introduced into the treatment chamber, in which the at least one wafer is arranged. Under Basin is to understand a cleaning basin in which the wafer containing the treatment solution in Contact is brought. A preferred construction of this base sees such that the at least one wafer has at least two wafer holders in which at least one basin is fixed, wherein the treatment solution in the at least one basin along at least one surface of the Wafers transported along. The treatment solution wets the at least one wafer surface in the form of a liquid film.
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass in dem mindestens einem Basin stapelförmig mehrere Wafer fixiert werden. Dabei weist das Basin dann die entsprechende Anzahl an Waferhalterungen auf.A preferred variant provides that in the at least one Basin stacked several wafers are fixed. In this case, the Basin then has the appropriate Number of wafer mounts on.
Grundsätzlich ist die Ausrichtung der Wafer im Basin beliebig, bevorzugt sind diese jedoch waagrecht angeordnet.Basically the orientation of the wafers in the basin arbitrarily, these are preferred however arranged horizontally.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch verkürzt werden, dass die Behandlungskammer mit den Wafern simultan be- und entladen wird, d. h. während bereits bearbeitete Wafer aus der Kammer entfernt werden, wird gleichzeitig ein Basin mit zu behandelnden Wafern in die Behandlungskammer eingeführt.Farther can the inventive method thereby shortened be that the treatment chamber with the wafers simultaneously and unloaded, d. H. while Already processed wafers are removed from the chamber simultaneously a basin of wafers to be treated is introduced into the treatment chamber.
Das bei der Reinigung und/oder Schadensätze abgetragene Material am Wafer wird mit Hilfe des Flüssigkeitsfilms kontinuierlich aus dem Basin und/oder vollständig aus der Behandlungskammer entfernt.The material removed from the wafer during the cleaning and / or damage operations is continuously removed from the basin and / or completely from the treatment chamber by means of the liquid film away.
Die minimale Fließgeschwindigkeit der Behandlungslösung an der Waferoberfläche liegt vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 5 cm/min.The minimum flow rate the treatment solution at the wafer surface is preferably in the range of 0.8 to 5 cm / min.
Vorzugsweise wird am Einlass und Auslass für die Behandlungslösung des Basins jeweils ein Überlaufreservoir angeordnet, das durch eine Staumauer räumlich vom Basin getrennt wird. Bei einem definierten Flüssigkeitspegel im Überlaufreservoir wird dann die Staumauer von der Behandlungslösung überschritten und tritt in Kontakt mit dem Wafer. Auf diese Weise kann eine konstante Benetzung zu der mindestens einen Waferoberfläche mit einem Flüssigkeitsfilm der Behandlungslösung realisiert werden.Preferably is at the inlet and outlet for the treatment solution Basin each an overflow reservoir arranged spatially separated from the basin by a dam wall. At a defined liquid level in the overflow reservoir then the dam is exceeded by the treatment solution and comes in contact with the wafer. In this way, a constant wetting to the at least one wafer surface with a liquid film the treatment solution will be realized.
Vorzugsweise weist der Einlass am Basin eine Fließblende zur gleichzeitigen Speisung des Überlaufreservoirs mit der Behandlungslösung auf, wodurch eine im Wesentliche konstante Fließgeschwindigkeit der Behandlungslösung resultiert. Dabei ist besonders bevorzugt, dass der Flüssigkeitsfilm vor Inkontakttreten mit dem Wafer uniformiert wird, was dadurch erreicht wird, dass zwischen Staumauer und Wafer ein Wellenfeld mit einer strömungsbeeinflussenden Oberfläche oder die Strömung beeinflussenden Elementen angeordnet wird.Preferably the inlet at the basin has a flow restrictor for simultaneous Supply of the overflow reservoir with the treatment solution resulting in a substantially constant flow rate of the treatment solution. It is particularly preferred that the liquid film before contact is uniformed with the wafer, which is achieved by that between dam and wafer a wave field with a flow-influencing surface or the flow is arranged influencing elements.
Als Texturmittel wird vorzugsweise ein flüchtiger Texturstoff, z. B. mindestens ein linearer oder verzweigter Alkohol mit einer Siedetemperatur von maximal 120°C verwendet. Hierunter sind besonders bevorzugt die Alkohole bestehend aus Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, sec-Butanol, iso-Butanol, tert-Butanol und Mischungen hiervon. Dabei ist der Alkohol vorzugsweise in einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Behandlungslösung, enthalten.When Texturing agent is preferably a volatile Texturstoff, z. B. at least one linear or branched alcohol having a boiling temperature of a maximum of 120 ° C used. Of these, particular preference is given to the alcohols from methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, iso-butanol, tert-butanol and mixtures thereof. It is the Alcohol, preferably in a concentration of 0.1 to 10% by weight, based on the total treatment solution.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass als Texturmittel eine schwerflüchtige organische Verbindung eingesetzt wird. Hierunter sind Texturmittel mit einer Siedetemperatur von mehr als 150°C zu verstehen. Diese erfindungsgemäße Variante besitzt den Vorteil, dass hier tendenziell höhere Prozesstemperaturen genutzt werden können, z. B. Temperaturen oberhalb von 110°C, im Vergleich zu jenen Verfahren, bei denen flüchtige Texturmittel zum Einsatz kommen, da hier Temperaturen von 80°C gängig sind. Höhere Prozesstemperaturen gewährleisten dabei einen schnelleren Ätzangriff des Reinigungs- und Texturmediums ohne die Gefahr eines schnellen Ausgasens der Komponenten und verringern dadurch die Prozesszeiten. Weiterhin sind einige der schwerflüchtigen Texturmittel kostengünstig in der Anschaffung und gleichzeitig biologisch abbaubar, da es sich bei vielen dieser Verbindung um Naturstoffe handelt, was ebenfalls die Prozesskosten reduziert.A sees another preferred embodiment ago, that as a texturizing a low-volatility organic compound is used. These include texturing agents with a boiling point of more than 150 ° C to understand. This variant according to the invention has the advantage that tends to be higher here Process temperatures can be used, for. B. Temperatures above of 110 ° C, compared to those using volatile texturizing agents come, because here temperatures of 80 ° C are common. Higher process temperatures guarantee doing a faster etching attack of the cleaning and texture medium without the risk of a fast Outgassing of the components and thereby reduce the process times. Furthermore, some of the low volatility texturizing agents are inexpensive in the purchase and at the same time biodegradable, since it is many of these compounds are natural products, as well reduces the process costs.
Als schwerflüchtige Texturmittel werden vorzugsweise Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus gesättigten oder ungesättigten Carbonsäuren, Dicarbonsäuren und Hydroxycarbonsäuren sowie deren Ester eingesetzt. Hierbei sind besonders Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Apfelsäure, Zitronensäure und Mischungen hiervon eingesetzt.When low volatility Texturing agents are preferably selected from compounds the group consisting of saturated or unsaturated carboxylic acids, dicarboxylic acids and hydroxy and their esters used. Here are especially connections from the group consisting of oxalic acid, malonic acid, maleic acid, adipic acid, malic acid, citric acid and Mixtures used hereof.
Die Texturmittel werden dabei vorzugsweise in einer Konzentration von 1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte Behandlungslösung, eingesetzt.The Texturing agents are preferably in a concentration of 1 to 20 wt .-%, particularly preferably 2 to 10 wt .-%, each based on the entire treatment solution, used.
Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass als Texturmittel Verbindungen aus der Gruppe der aromatischen Sulfonsäuren eingesetzt werden, die ggf. durch eine oder mehrere Alkylgruppen substituiert sein können. Besonders bevorzugt ist hierbei Toluolsulfonsäure, das in der Halbleiterindustrie als Reinigungstensid bereits in geringen Konzentrationen eingesetzt wird. Überraschenderweise konnte nun festgestellt werden, dass Toluolsulfonsäure selbst in höherer Konzentration (über 3 % bezogen auf die gesamte Lösung) in Lösungen enthalten, die darüber hinaus einen etwas erhöhten Alkalihydroxidgehalt aufweisen, z. B. zwischen 5 bis 10 Gew.-%, einen starken Textureffekt zeigt, der in Systemen mit niedrigen Gehalten Alkalihydroxid nicht beobachtet wird.A Another preferred variant provides that as a texturing agent compounds be used from the group of aromatic sulfonic acids, the optionally substituted by one or more alkyl groups. Especially in this case, preference is given to toluenesulfonic acid, which is used in the semiconductor industry already used as a detergent surfactant in low concentrations becomes. Surprisingly could now be found that toluenesulfonic acid itself in higher Concentration (over 3% of the total solution) in solutions contain that over it a bit higher Have alkali hydroxide, z. B. between 5 to 10 wt .-%, shows a strong texture effect, which in systems with low Caught alkali hydroxide is not observed.
Die Behandlungslösung enthält dabei vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-% der Sulfonsäure.The treatment solution contains preferably 0.1 to 10 wt .-% of the sulfonic acid.
Als Ätzmittel enthält die alkalische Behandlungslösung vorzugsweise eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Tetramethyl-Ammoniumhydroxid, Ethylendiamin-Pyrokatechol und Mischungen hiervon.As an etchant contains the alkaline treatment solution preferably a compound selected from the group consisting from sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, Ethylene diamine pyrocatechol and mixtures thereof.
Weiterhin kann die Behandlungslösung vorzugsweise ein Tensid enthalten. Diese werden erfindungsgemäß eingesetzt, um eine Homogenisierung des chemischen Angriffs der Waferoberfläche und dadurch eine Verbesserung der optischen Qualität des Wafers zu erreichen. Diese optische Homogenität ist im Hinblick auf die Ästhetik der Wafer von besonderer Bedeutung, die in der kommerziellen Solarzellenproduktion ein entscheidender Preisfaktor für Industriesolarzellen ist.Farther can the treatment solution preferably contain a surfactant. These are used according to the invention, to homogenize the chemical attack of the wafer surface and thereby to achieve an improvement of the optical quality of the wafer. This optical homogeneity is in terms of aesthetics the wafer of particular importance in commercial solar cell production a decisive price factor for industrial solar cells is.
Das Tensid ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Toluolsulfonsäure, Natriumlaurylsulfat, Polyethylenglykol, Polyethylenglycol-Octylphenylether und Mischungen hiervon. Dabei kann das Tensid in einer Konzentration von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Behandlungslösung, enthalten sein.The surfactant is preferably selected from the group consisting of toluenesulfonic acid, sodium lauryl sulfate, polyethylene glycol, polyethylene glycol octylphenyl ether, and mixtures thereof. In this case, the surfactant in a concentration of 1 to 10 Wt .-%, based on the total treatment solution, be contained.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise in einem vorgelagerten Verfahrensschritt eine Vorreinigung des Wafers umfassen. Bei dieser Vorreinigung werden Slurry-Reste entfernt.The inventive method may preferably in an upstream process step a Pre-cleaning of the wafer include. In this pre-cleaning will be Slurry residues removed.
Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass nach der simultanen Reinigung, Schadensätze und Texturierung in einem nachgelagerten Schritt eine Nachreinigung des Wafers erfolgt. Bei diesem Schritt wird der Wafer von Behandlungslösungsresten befreit.A Another preferred variant provides that after the simultaneous Cleaning, damage rates and Texturing in a subsequent step a post-cleaning of the wafer. In this step, the wafer becomes treatment solution residue freed.
In einem sich daran anschließenden Schritt kann in einer bevorzugten Ausführungsform zusätzlich eine RCA-Reinigung zur Entfernung metallischer und/oder organischer Kontaminationen durchgeführt werden. Bei der RCA-Reinigung wird dabei vorzugsweise in einem ersten Schritt der Wafer mit einer Lösung enthaltend Ammoniumhydroxid und Wasserstoffperoxid behandelt. In einem sich daran anschließenden zweiten Schritt wird dann der Wafer mit einer flusssäurehaltigen Lösung gespült und/oder besprüht. Die verbleibenden Flusssäurereste können anschließend in einem weiteren Reinigungsschritt entfernt werden.In an adjoining one In a preferred embodiment, step may additionally include a RCA cleaning to remove metallic and / or organic contaminants be performed. In the RCA cleaning is preferably in a first step the wafer with a solution containing ammonium hydroxide and hydrogen peroxide treated. In an adjoining one second step is then the wafer with a hydrofluoric acid solution rinsed and / or sprayed. The remaining hydrofluoric acid residues can subsequently in be removed in another cleaning step.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht an Stelle der verkürzten RCA-Reinigung einen ca. zweiminütigen HCl-Dip optional mit Zusätzen an H2O2 vor, dem ein kurzer HF-Dip (ca. 30 Sekunden) folgt.A further preferred embodiment provides, instead of the shortened RCA cleaning, an approximately 2 -minute HCl dip, optionally with additions of H 2 O 2 , followed by a short HF dip (about 30 seconds).
Die zuvor aufgezählten Reinigungsschritte werden vorzugsweise durch Spülen und/oder Besprühen mit Wasser mit einer Temperatur von 40 bis 80°C durchgeführt. Vorzugsweise kann dies auch durch Ultraschalleinwirkung unterstützt werden.The previously listed Cleaning steps are preferably carried out by rinsing and / or spraying with Water at a temperature of 40 to 80 ° C performed. Preferably, this can also be supported by ultrasonic action.
Erfindungsgemäß wird ebenso eine Vorrichtung zur simultanen Reinigung, Schadensätzung und Texturierung von Waferoberflächen bereitgestellt. Diese enthält eine Behandlungskammer mit mindestens einem Basin, das mindestens zwei Halterungen zur Fixierung von Wafern, mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass für eine Behandlungslösung aufweist. Dabei sind am Einlass und Auslass für die Behandlungslösung jeweils ein berlaufreservoir angeordnet, die durch eine Staumauer räumlich vom Basin getrennt sind, wobei die Staumauer von der im Überlaufreservoir befindlichen Behandlungslösung bei einem definierten Flüssigkeitspegel überwunden wird, so dass es zur konstanten Benetzung der mindestens einen Waferoberfläche mit einem Flüssigkeitsfilm der Behandlungslösung kommt.According to the invention as well a device for simultaneous cleaning, damage etching and texturing of wafer surfaces provided. This contains a treatment chamber with at least one basin that at least two mounts for fixing wafers, at least one inlet and at least one outlet for a treatment solution having. There are at the inlet and outlet for the treatment solution respectively arranged an overflow reservoir, the spatially by a dam from the Basin are separated, with the dam from the overflow reservoir located treatment solution overcome at a defined liquid level so that it is necessary for constant wetting of the at least one wafer surface a liquid film the treatment solution comes.
Vorzugsweise weist der Einlass eine Fließblende zur gleichmäßigen Speisung des Überlaufreservoirs mit der Behandlungslösung auf.Preferably the inlet has a flow restrictor for uniform feeding the overflow reservoir with the treatment solution on.
Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass zwischen Staumauer und Wafer ein Wellenfeld mit einer strömungsbeeinflussenden Oberfläche zur Uniformierung des Flüssigkeitsfilms angeordnet wird.A Another preferred variant provides that between dam and Wafer a wave field with a flow-influencing surface for uniformity of the liquid film is arranged.
Anhand des nachfolgenden Beispiels soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden, ohne dieses auf die hier gezeigten speziellen Ausführungsformen einschränken zu wollen.Based of the following example, the inventive method be explained in more detail, without this on the specific embodiments shown here restrict to want.
Ein erfindungsgemäßes Beispiel betrifft einen Batch-Reinigungsprozess, bei dem die verwendete Anlage aus vier Modulen besteht, die räumlich über jeweils eine Luftschleuse voneinander getrennt sind. Jedes Modul besteht aus einer nach außen abgeschlossenen Kammer variierbarer Länge, je nach Anzahl gleichzeitig zu prozessierender Wafer. Die Kammern werden nur kurzzeitig zum Be- und Entladen, welches max. 10 Sekunden pro Schiene in Anspruch nimmt, geöffnet und verfügen über einen minimalen Gasraum, damit die thermische und chemische Gleichgewichtseinstellung zwischen flüssiger Phase und Gasphase schnell erfolgen kann.One Inventive example concerns a batch cleaning process, in which the system used consists of four modules, spatially above each an airlock are separated. Each module exists from one to the outside enclosed chamber of variable length, depending on the number at the same time to be processed wafers. The chambers are only briefly for Loading and unloading, which max. 10 seconds per track takes, open and have one minimum gas space, hence the thermal and chemical equilibrium between liquid phase and gas phase can be done quickly.
In den einzelnen Kammern befinden sich Prozesswannen, in welche Schienen eingetaucht werden können, auf denen die Wafer zu Beginn des Reinigungsprozesses fixiert werden und auf denen sie, bewegt durch einen Roboterarm, von Prozesskammer zu Prozesskammer wechseln.In The individual chambers contain process troughs, in which rails can be dipped on which the wafers are fixed at the beginning of the cleaning process and on which, moved by a robotic arm, from process chamber change to process chamber.
In den einzelnen Modulen laufen folgende Teilprozesse ab:In The individual modules have the following sub-processes:
Modul 1: Vorreinigen der mit Slurry verschmutzten Wafer mit Hilfe von DI-WasserModule 1: Pre-cleaning the slurry-soaked wafers with the help of DI water
Im Modul befindet sich eine Wanne, die nach jedem Spülschritt entleert wird. Reinigungsmedium ist 40–80°C warmes DI-Wasser. Die Wafer werden während der Spülung mit einer Megaschallquelle beschallt. Beschallungsfrequenz ist 1 MHz. Die Prozessdauer beträgt vorzugsweise 6 ½ min.in the Module is a tub, which after each rinse step is emptied. Cleaning medium is 40-80 ° C warm DI water. The wafers be while the conditioner sonicated with a megasonic source. Sound frequency is 1 MHz. The process duration is preferably 6½ minutes.
Modul 2: Schadensätze verbunden mit Abtrag der Kontaminationen, welche sich in der geschädigten Schicht befinden + Textur der WaferoberflächeModule 2: Damage combined with removal of contaminations, which is in the damaged layer located + texture of the wafer surface
In Modul 2 befindet sich analog zu Modul 1 mindestens ein Basin, in dem die zu prozessierenden Wafer waagerecht fixiert sind.In Module 2 is analogous to Module 1 at least one Basin, in the wafers to be processed are fixed horizontally.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besitzt als Ätzmedium in Modul 2 eine 5 gewichtsprozentige KOH-Lösung mit 7 Gew.-% Toluolsulfonsäure bezogen auf die gesamte Lösung. Die Ätzzeit beträgt 20 min; die Badtemperatur liegt bei 110°C. Die Fließgeschwindigkeit des Ätzmediums beträgt auf der Waferoberfläche ca. 5 cm/min bei einer Filmdicke von 3 mm.A preferred embodiment has as etchant in module 2, a 5 weight percent KOH solution with 7 wt .-% toluenesulfonic acid based on the total solution. The etching time is 20 minutes; the bath temperature is 110 ° C. The flow rate of the etching medium is on the Wa 5 cm / min at a film thickness of 3 mm.
Im Gegensatz zu den anderen Modulen, in denen die Verweilzeit ca. 6,5 Min. beträgt, ist die Verweilzeit der Wafer in Modul 2 etwa 3 mal höher. Um einen kontinuierlichen Prozessfluss zu garantieren, werden in Modul 2 mindestens drei Waferschienen (Carrier) gleichzeitig prozessiert, die zeitlich versetzt in einem Abstand von ca. 6 bis 6,5 Min. in die Kammer eingebracht bzw. aus dieser entfernt werden.in the Unlike the other modules, where the residence time is about 6.5 Min., the residence time of the wafers in module 2 is about 3 times higher. To one to guarantee continuous process flow, are in module 2 at least three wafer rails (carriers) processed simultaneously, the time offset at a distance of about 6 to 6.5 minutes in the chamber introduced or removed from this.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht als Ätzmedium für Modul 2 eine wässrige Natriumhydroxidlösung mit Adipinsäure als Texturtensid vor, wobei der NaOH-Gehalt der Lösung bei 6 Gew.-% und der Adipinsäuregehalt bei 4 Gew.-% bezogen auf die gesamte Lösung liegen. Die Ätzzeit beträgt auch hier 20 min; die Badtemperatur liegt bei 110°C. Die Fließgeschwindigkeit des Ätzmediums beträgt auf der Waferoberfläche ca. 4 cm/min bei einer Filmdicke von 4 mm.One another embodiment looks like an etching medium for module 2 an aqueous sodium hydroxide with adipic acid as texture surfactant, wherein the NaOH content of the solution at 6 wt .-% and the adipic acid content at 4 wt .-% based on the total solution. The etching time is also here 20 minutes; the bath temperature is 110 ° C. The flow rate of the etching medium is on the wafer surface about 4 cm / min at a film thickness of 4 mm.
Modul 3: Nachspülen der fertig texturierten Wafer mit DI-WasserModule 3: Rinse the finished textured Wafer with DI water
Aufgabe dieses Prozessschrittes ist die Entfernung verbliebener Ätzlösungsreste auf den Wafern aus Modul 2.task This process step is the removal of remaining etching solution residues on the wafers from module 2.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht die gleiche bauliche Ausführung des Moduls 3 vor wie sie bei Modul 1 vorhanden ist. Dabei sind ebenso die Prozessparameter (Prozesszeit, Prozesstemperatur, Beschallung der Becken) jenen aus Modul 1 identisch.A preferred embodiment The invention provides the same structural design of the module 3 as before it is present at module 1. And so are the process parameters (Process time, process temperature, sonication of the pelvis) from those Module 1 identical.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Wafer mittels einer Spray-Vorrichtung von den Ätzlösungsresten gereinigt. Die Prozessdauer beträgt dann jedoch nur 3–3 ½ min.at a further preferred embodiment of Invention, the wafer by means of a spray device from the Ätzlösungsresten cleaned. The process duration is but then only 3-3 ½ min.
Modul 4: Verkürzte RCA-ReinigungModule 4: Shortened RCA Cleaning
Aufgabe dieses Reinigungsschrittes ist die Entfernung noch verschleppter Reste metallischer und organischer Kontaminationen auf der Waferoberfläche.task This cleaning step is the removal even more delayed Remains of metallic and organic contaminants on the wafer surface.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst Modul 4 zwei Wannen. Die erste Wanne ist mit einer wässrigen Ammoniumhydroxid (NH4OH)/Wasserstoffperoxid(H2O2)-Lösung in den für RCA-Reinigungen üblichen Konzentrationen bestückt. Die Prozesstemperatur beträgt hier bevorzugt 80–90°C, die Prozesszeit 6 ½ bis 7 min.In a preferred embodiment of the invention, module 4 comprises two trays. The first well is equipped with an aqueous ammonium hydroxide (NH 4 OH) / hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) solution in the usual concentrations for RCA purifications. The process temperature is here preferably 80-90 ° C, the process time 6 ½ to 7 min.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste Wanne von Modul 4 mit einer halbkonzentrierten HCl-Lösung befüllt. Die Prozesszeit für den darin durchgeführten HCl-Dip beträgt ca. 2 min, die Prozesstemperatur 50°C.at a further preferred embodiment The first well of module 4 is filled with a half-concentrated HCl solution. The Process time for the one performed in it HCl dip is 2 minutes, the process temperature 50 ° C.
Die zweite Wanne enthält wässrige, verdünnte bis halbkonzentrierte HF-Lösung. Prozesstemperatur ist 25°C (Raumtemperatur), Prozessdauer 10–15 Sekunden. Nach Verlassen der Wanne werden die Wafer einem 3–34 min. andauernden Spray-Durchgang mit DI-Wasser in Modul 3 unterzogen.The contains second tub aqueous diluted to half concentrated HF solution. Process temperature is 25 ° C (Room temperature), process time 10-15 seconds. After leaving the tub, the wafers are a 3-34 min. continuous spray passage subjected to DI water in module 3.
In diesem Zustand können sie sofort ohne weitere Aufreinigungsschritte weiterprozessiert werden.In this condition can immediately further processed without further purification steps become.
Mit dem vorliegenden Verfahren behandelte Wafer wiesen im praktischen Versuch tendenziell bessere optische Eigenschaften (verringerte Reflexion) und vergleichbare elektrische (Oberflächenladungsträgerrekombinationsgeschwindigkeit) und signifikant bessere mechanische Eigenschaften (höhere Bruchfestigkeit) auf, wie mit dem klassischen Reinigungs- und Texturkonzept bearbeitete Wafer.With Wafers treated in the present process have been used in practice Tried to improve the optical properties (reduced Reflection) and comparable electrical (surface charge carrier recombination rate) and significantly better mechanical properties (higher breaking strength) on how worked with the classic cleaning and texture concept Wafer.
Claims (36)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007058876A DE102007058876A1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Method for processing wafer surfaces in the production of solar cells comprises inserting wafers into a treatment chamber, contacting with an alkaline treatment solution containing a texturing agent and further processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007058876A DE102007058876A1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Method for processing wafer surfaces in the production of solar cells comprises inserting wafers into a treatment chamber, contacting with an alkaline treatment solution containing a texturing agent and further processing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102007058876A1 true DE102007058876A1 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=40621156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102007058876A Withdrawn DE102007058876A1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Method for processing wafer surfaces in the production of solar cells comprises inserting wafers into a treatment chamber, contacting with an alkaline treatment solution containing a texturing agent and further processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102007058876A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010056046A1 (en) | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Schott Solar Ag | Method for manufacturing wafer to manufacture e.g. photovoltaic cell that is utilized in solar industry for generation of electric current, involves neutralizing wafer surface with acid, where neutralization takes place by solution |
| JPWO2013168813A1 (en) * | 2012-05-11 | 2016-01-07 | 和光純薬工業株式会社 | Etching solution and silicon substrate manufacturing method using the same |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3160539A (en) * | 1958-09-08 | 1964-12-08 | Trw Semiconductors Inc | Surface treatment of silicon |
| DE1913616A1 (en) * | 1968-03-21 | 1969-10-23 | Westinghouse Brake & Signal | Etchant and process for its application for the treatment of monocrystalline semiconductor wafers |
| JPS55150233A (en) * | 1980-04-07 | 1980-11-22 | Hitachi Ltd | Apparatus for treating semiconductor wafer |
| JPS56120131A (en) * | 1980-02-27 | 1981-09-21 | Hitachi Ltd | Surface processing method and its device |
| JPS57159027A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-01 | Hitachi Ltd | Wafer cleaning device |
| JPH0888212A (en) * | 1994-09-19 | 1996-04-02 | Fujikura Ltd | Device for controlling etching of semiconductor |
| EP0827188A2 (en) * | 1996-08-09 | 1998-03-04 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Cleaning liquid for producing semiconductor device and process for producing semiconductor device using same |
| DE19811878A1 (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-23 | Siemens Solar Gmbh | Process for wet chemical pyramidal texture etching of silicon surfaces |
| DE10051052C2 (en) * | 2000-10-14 | 2003-06-05 | Bosch Gmbh Robert | Solution and method for etching metal surfaces and their use |
| WO2004032218A1 (en) * | 2002-09-04 | 2004-04-15 | Merck Patent Gmbh | Etching pastes for silicon surfaces and layers |
| DE69735126T2 (en) * | 1996-10-11 | 2006-08-03 | Mallinckrodt Baker, Inc. | METHOD FOR CLEANING METAL POLLUTION OF A SUBSTRATE, MAINTAINING THE FLAT OF THE SUBSTRATE |
-
2007
- 2007-12-06 DE DE102007058876A patent/DE102007058876A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3160539A (en) * | 1958-09-08 | 1964-12-08 | Trw Semiconductors Inc | Surface treatment of silicon |
| DE1913616A1 (en) * | 1968-03-21 | 1969-10-23 | Westinghouse Brake & Signal | Etchant and process for its application for the treatment of monocrystalline semiconductor wafers |
| JPS56120131A (en) * | 1980-02-27 | 1981-09-21 | Hitachi Ltd | Surface processing method and its device |
| JPS55150233A (en) * | 1980-04-07 | 1980-11-22 | Hitachi Ltd | Apparatus for treating semiconductor wafer |
| JPS57159027A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-01 | Hitachi Ltd | Wafer cleaning device |
| JPH0888212A (en) * | 1994-09-19 | 1996-04-02 | Fujikura Ltd | Device for controlling etching of semiconductor |
| EP0827188A2 (en) * | 1996-08-09 | 1998-03-04 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Cleaning liquid for producing semiconductor device and process for producing semiconductor device using same |
| DE69735126T2 (en) * | 1996-10-11 | 2006-08-03 | Mallinckrodt Baker, Inc. | METHOD FOR CLEANING METAL POLLUTION OF A SUBSTRATE, MAINTAINING THE FLAT OF THE SUBSTRATE |
| DE19811878A1 (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-23 | Siemens Solar Gmbh | Process for wet chemical pyramidal texture etching of silicon surfaces |
| DE10051052C2 (en) * | 2000-10-14 | 2003-06-05 | Bosch Gmbh Robert | Solution and method for etching metal surfaces and their use |
| WO2004032218A1 (en) * | 2002-09-04 | 2004-04-15 | Merck Patent Gmbh | Etching pastes for silicon surfaces and layers |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010056046A1 (en) | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Schott Solar Ag | Method for manufacturing wafer to manufacture e.g. photovoltaic cell that is utilized in solar industry for generation of electric current, involves neutralizing wafer surface with acid, where neutralization takes place by solution |
| JPWO2013168813A1 (en) * | 2012-05-11 | 2016-01-07 | 和光純薬工業株式会社 | Etching solution and silicon substrate manufacturing method using the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2229431B1 (en) | Texturing and cleaning medium for the surface treatment of wafers and use thereof | |
| DE19525521B4 (en) | Process for cleaning substrates | |
| DE602005001875T2 (en) | Alkaline cleaning agents for cleaning after a chemical-mechanical planarization | |
| DE3887477T2 (en) | Process for the surface treatment of a semiconductor wafer. | |
| DE69909346T2 (en) | Cleaning solution for electronic components and their use | |
| DE112010003900T5 (en) | Solution for etching silicon and etching process | |
| JP2009016833A (en) | Process for cleaning semiconductor wafer using cleaning solution | |
| DE69812298T2 (en) | Cleaning solution for electronic components and process for their use | |
| WO2020228904A1 (en) | Method for producing textured solar wafers | |
| CN115910756A (en) | Wafer cleaning method | |
| WO2019145485A1 (en) | Method and device for treating etched surfaces of a semiconductor substrate using a ozone-containing medium | |
| DE102007058876A1 (en) | Method for processing wafer surfaces in the production of solar cells comprises inserting wafers into a treatment chamber, contacting with an alkaline treatment solution containing a texturing agent and further processing | |
| DE102014013591A1 (en) | Process for the preparation of silicon surfaces with low reflectivity | |
| DE60022355T2 (en) | METHOD FOR CHECKING PRE-PROCESSING CONTROLS IN A WASHER CLEANING SYSTEM | |
| DE69635427T2 (en) | Method for drying substrates | |
| KR101429594B1 (en) | Cleaning method | |
| US8864915B2 (en) | Cleaning methods for improved photovoltaic module efficiency | |
| DE112010003101T5 (en) | Process for the surface treatment of a wafer | |
| DE102010063178B4 (en) | Method for cleaning a semiconductor wafer of silicon immediately after polishing the semiconductor wafer | |
| DE102018206980A1 (en) | Method and apparatus for cleaning etched surfaces of a semiconductor substrate | |
| DE10212657A1 (en) | Wet chemical cleaning of a silicon wafer comprises initially contacting a hydrophobic surface partially covered with polishing agent, and contacting with an aqueous solution containing an oxidant | |
| CN101289640A (en) | Cleaning agent for grinding wafer | |
| JP5365031B2 (en) | Cleaning method for semiconductor manufacturing equipment parts | |
| CN113832471B (en) | Cleaning agent for rapidly stripping polyimide film and application thereof | |
| KR101640669B1 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |