DE102008037652A1

DE102008037652A1 - Träger, Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Wafern sowie Verwendung der hergestellten Wafer

Info

Publication number: DE102008037652A1
Application number: DE200810037652
Authority: DE
Inventors: Michael Peip; Till Dr. Spehr; Andreas Lesche
Original assignee: Wacker Schott Solar GmbH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-04-29
Also published as: EP2153960A2; EP2153960A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger zur Herstellung von Wafern, die aus einem am Träger angeklebten Materialblock geschnitten sind, wobei der Träger zumindest einen Durchlass zum Zuführen von Reinigungsmittel zwischen die am Träger hängenden Wafer aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von Wafern, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- Ankleben eines Materialblocks an einen Träger;
- Schneiden des Materialblocks in am Träger hängende Wafer;
- Reinigen der am Träger hängenden Wafer mit einem Reinigungsmittel;
wobei das Reinigungsmittel zumindest zeitweise von oben zwischen die hängenden Wafer geführt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen von Wafern mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der mit dem erfindungsgemäßen Träger und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Wafer als Solarzelle, als Halbleiterwafer oder als Quarzwafer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger zur Herstellung von Wafern, die aus einem am Träger angeklebten Materialblock geschnitten sind. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von Wafern, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

– Ankleben eines Materialblocks an einen Träger;
– Schneiden des Materialblocks in am Träger hängende Wafer;
– Reinigen der am Träger hängenden Wafer mit einem Reinigungsmittel.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Wafern. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der hergestellten Wafer.
Wafer sind sehr dünne Scheiben, typischerweise dünner als 1 mm, die aus einem Materialblock, der auch Brick oder Ingot genannt wird, geschnitten werden. Im Falle der Weiterverarbeitung der Wafer zu Solarzellen weisen die Scheiben typischerweise sogar nur eine Dicke von ca. 200 μm auf. Um den Verschnitt des Materialblocks möglichst gering zu halten, ist der Schnittspalt zwischen den Wafern möglichst schmal, typischerweise kleiner als 180 μm. Gleichzeitig haben Wafer beispielsweise eine Größe von 125 mm·125 mm (5''-Wafer) oder sogar 156 mm·156 mm (6''-Wafer) oder größer. Für Solarzellen werden insbesondere quadratische multikristalline Wafer oder aus runden Ingots hergestellte monokristalline Wafer verwendet.
Wafer, insbesondere für die Verwendung in der Photovoltaik, werden herkömmlich zumeist mittels einer Multi Wire Säge aus dem Materialblock geschnitten. Ein Beispiel einer solchen Säge offenbart die Druckschrift DE 697 08 168 T2 . Die Säge weist ein aufgespanntes Drahtfeld auf, mittels dem ein zylindrisches oder rechteckiges Werkstück quer zu seiner Längsrichtung in eine Vielzahl dünner Scheiben (Wafer) geschnitten wird.
Um solch dünne, große Platten schneiden und möglichst schadfrei handhaben zu können, wird der Materialblock herkömmlicherweise zunächst an einen Träger, beispielsweise an eine Glasplatte, die mit einem metallischen Maschinenträger verklebt ist, angeklebt. Der Verbund wird mit dem Materialblock nach unten in eine Multi Wire Säge eingesetzt. Das Drahtfeld der Multi Wire Säge wird mit einem Gemisch aus einer Trägerflüssigkeit und als Sägeteilchen wirkenden Abrasivkörnern, welches beim Schneiden gleichzeitig kühlend wirkt und das Sägeschlamm bzw. Sägeslurry genannt wird, beaufschlagt. Dann wird der Materialblock quer zu seiner Längsrichtung geschnitten, wobei in den Träger hinein geschnitten wird, ohne diesen zu durchtrennen, so dass aber sichergestellt ist, dass der Materialblock vollständig durchtrennt ist. Das Schneiden oder Sägen wird dabei mittels Abrasivkörnern aus beispielsweise SiC oder Diamant bewirkt, die in einer Trägerflüssigkeit zu einer Slurry aufgeschlämmt sind. Nach dem Schneiden hängen die Wafer nebeneinander angeordnet am Träger. Diese gesamte Anordnung, die aus zu Wafern zersägtem Materialblock und Träger gebildet ist, wird auch als Waferkamm bezeichnet.
Jedoch bleibt beim Schneiden ein Teil des Materialabtrags sowie ein Teil des Slurry an den Wafern haften, da diese aufgrund der Oberflächenspannung nur unvollständig abfließen kann. Dadurch haften die Wafer nach dem Schneiden unter Einfluss von Kohäsionskräften zumindest teilweise aneinander an, und zwar umso vollflächiger, je dünner sie sind.
Um die Wafer weiterverarbeiten zu können, müssen sie nach dem Schneiden entkittet werden, d. h. die Klebeverbindung Träger/Wafer muss gelöst werden. Dies erfolgt je nach verwendetem Klebstoff im sauren oder basischen Bereich. Im Anschluss daran werden die Wafer vereinzelt. Der Träger (z. B. die Glasplatte) wird üblicherweise nach dem Entkitten verworfen.
Da nach dem Schneiden ein Teil des Slurry an dem Wafer haftet, so dass die Wafer zumindest teilweise aneinander haften, ist ein automatisches Vereinzeln nur sehr schwer oder gar nicht möglich.
Die Druckschrift DE 10 2005 028 112 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem Wafer nach dem Schneiden mittels Verzahnungselementen auf Distanz gehalten werden, um den Wafern Halt zu geben und ein automatisches Vereinzeln zu ermöglichen.
Es hat sich jedoch weiterhin gezeigt, dass zu lange an der Oberfläche der Wafer haftende Slurry die Wafer, insbesondere während des Entkittungsprozesses und der Exposition mit Wasser und/oder wässrigen Medien, ggf. beschädigen und/oder dass zu lange an der Oberfläche der Wafer haftende Slurry mit den Wafern reagieren und zu Fleckenbildung auf ihrer Oberfläche führen, die nicht mehr entfernt werden kann. Dies ist nicht nur für sehr dünne Wafer einer Dicke < 150 μm oder sogar < 100 μm bekannt, sondern zeigt sich gleichermaßen für Wafer einer Dicke ≥ 180 μm. Außerdem führen die Sägeschlämme, die nicht bereits vor der Entkittung der Wafer vom Träger aus dem Waferkamm entfernt werden, in den späteren Reinigungsprozessen zu starker Verunreinigung der Reinigungsanlagen, so dass Ventile korridieren, Verrohrungen verstopfen, Bäder sehr schnell verunreinigen, die Reinigungsdauer dementsprechend erhöht ist und insgesamt sehr kurze Wartungsintervalle der Reinigungsanlagen erforderlich sind.
Daher besteht die Notwendigkeit, die noch an den Wafern haftende Slurry auszuspülen.
Aufgrund der geringen Dicke der Wafer, aufgrund des geringen Spaltes zwischen den Wafern, aufgrund der Größe der Wafer sowie aufgrund der Tatsache, dass die Wafer nach dem Schneiden zumindest teilweise aneinander haften, ist es jedoch sehr schwer, die in den Zwischenräumen befindlichen Sägeschlämme vollständig auszuspülen.
Und je dünner die Wafer gesägt werden, umso schwieriger ist das rückstandsfreie Herausspülen der Slurry aus den Zwischenräumen der Wafer eines Waferkammes. Für Wafer der Dicke < 150 μm, < 130 μm, < 100 μm sind derzeit überhaupt noch keine produktionstauglichen Waferkammreinigungsverfahren bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, aus Waferkämmen mit Wafern bis hinab zu einer Dicke von ≤ 100 μm Slurry vollständig auszuspülen, eine Beschädigung der Wafer und die Fleckenbildung auf der Oberfläche der Wafer durch anhaftende Sägeschlämme sowie eine starke Verunreinigung von dem Vereinzeln der Wafer nachgeschalteten Reinigungsprozessen zu vermeiden und weiterhin die für die Reinigung der Wafer erforderliche Zeit zu verringern.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Träger zur Herstellung von Wafern, die aus einem am Träger angeklebten Materialblock geschnitten sind, wobei der Träger zumindest einen Durchlass zum Zuführen eines Spülfluids bzw. Reinigungsmittels zwischen die am Träger hängenden Wafer aufweist.
Ein Durchlass im Sinne der Erfindung ermöglicht das Zuführen eines Reinigungsmittels bzw. Spülfluids zwischen die am Träger hängenden Wafer. Daher ermöglicht er das Reinigen der am Träger hängenden Wafer insbesondere von noch anhaftenden Sägeslurries bzw. Schlämmen.
Auf diese Weise können die Zwischenräume zwischen den Wafern des Waferkammes vollständig von Slurry befreit werden, so dass Sägeschlämme bei der nachfolgenden Handhabung, insbesondere bei der nachfolgenden Entkittung und Vereinzelung der Wafer, nicht mehr an den Wafern haften und damit eine vollständige Reinigung der Wafer wesentlich vereinfacht und ermöglicht wird. Außerdem können die abgespülten Sägeschlämme aufgrund der unmittelbar nach dem Schneiden erfolgende Reinigung und daher sehr kurzen Zeit, in der sie an den Wafern haften, keine Flecken durch Reaktion mit der Waferoberfläche mehr bilden.
Eine Reinigung unmittelbar nach dem Schneiden bedeutet, dass diese unmittelbar nach dem Durchsägen des Materialblocks (Bricks) insbesondere während des Herausfahrens des Drahtfeldes an dem Brick erfolgt, oder in einer Waferkammreinigungseinheit, die der Säge unmittelbar nachgeschaltet ist.
Das Reinigen insbesondere während des Herausfahrens des Drahtfeldes unmittelbar nach dem Schneiden des Bricks hat den Vorteil, dass der Draht einen Abstand zwischen den am Träger hängenden Wafern aufrecht erhält. Das Spülen von oben, welches zu einer Durchströmung der Waferzwischenräume des Waferkammes mit Reinigungsflüssigkeit führt, kann zusätzlich durch eine Flüssigkeitsbeaufschlagung der Seiten des Waferkammes unterstützt werden.
Diese zusätzliche Beaufschlagung mit Reinigungsflüssigkeit kann beidseitig, einseitig oder alternierend erfolgen. Die seitliche Flüssigkeitsbeaufschlagung hat den Vorteil, dass der Waferkamm an allen Außenseiten sauber wird und dem Schließen der Waferzwischenräume oberhalb und unterhalb der herausfahrenden Drahtfelder entgegengewirkt wird.
Die Kombination von Spülen von oben und gegebenenfalls unterstützend von der Seite erweist sich als um so vorteilhafter, je dünner die Wafer des Waferkammes bzw. je dünner die Schnittspalte sind.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren auch für Wafer ≥ 200 μm vorteilhaft anwendbar ist, entfaltet es bei Wafern ≤ 180 μm seine besonderen Vorteile. Es ist keine Begrenzung der Brauchbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens in Richtung dünner Wafer erkennbar. Somit ist es für ≤ 180 μm-Wafer, ≤ 150 μm-Wafer, ≤ 130 μm-Wafer und auch ≤ 100 μm-Wafer anwendbar, wobei der Zwang zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens steigt, je dünner die Wafer des Waferkammes gesägt werden.
Das Reinigen in einer separaten Waferkammreinigungseinheit hat den Vorteil, dass die Säge nicht technisch komplizierter aufgebaut werden muss und auch keine Maschinenlaufzeit der Säge für Reinigungsaufgaben blockiert wird.
Außerdem werden später nachfolgende Reinigungsanlagen nicht mehr durch die bereits unmittelbar nach dem Schneiden der Wafer abgespülten Sägeschlämme verunreinigt.
Da der Träger zumindest einen Durchlass aufweist, erfolgt die Reinigung von oben aus, und zwar direkt in die zwischen den Wafern gebildeten Sägespalten. Zumindest ein Teil der Wafer haftet nach dem Schneiden in sogenannten Büscheln zusammen. Da die Wafer jedoch am Träger hängen, bleibt der Spalt in der Nähe des Trägers erhalten. Nachdem das Reinigungsmittel in den Spalt zugeführt wurde, wird es auf einem möglichst widerstandsfreien Weg abfließen. Es wird daher insbesondere bei zusammenhaftenden Wafern, zumindest teilweise eine horizontale Strömungskomponente und auch eine vertikale Strömungskomponente aufweisen und daher zumindest teilweise zum Waferrand sowie nach unten strömen. Dabei nimmt es Sägeschlämme von oben aus mit und spült sie nach und nach zumindest teilweise seitlich und nach unten hin aus. Vorzugsweise erfolgt das Zuführen des Spül- bzw. Reinigungsmittels unter Druck, um verbliebene Sägeschlämme über die ganze Waferfläche zu entfernen.
Bevorzugt ist der Träger aus einer oder mehreren Platten gebildet. Vorteilhafterweise sind kostengünstige Platten verwendbar, da der Träger nach dem Entkitten der Wafer üblicherweise verworfen wird.
Der Materialblock weist vorzugsweise einen beliebigen und insbesondere achteckigen, quadratischen, quasiquadratischen oder runden Querschnitt auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger eine mit dem Materialblock verklebbare Anklebefläche und der Materialblock eine mit dem Träger verklebbare korrespondierende Oberfläche auf, so dass nach dem Ankleben die Anklebefläche im wesentlichen an der korrespondierenden Oberfläche anliegt.
Bevorzugt erstreckt sich der Durchlass in einer Längsrichtung des Materialblocks. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Durchlass über die gesamte Länge des Trägers. Das Reinigungsmittel wird daher von einer vom Durchlass gebildeten Linie in Längsrichtung des Materialblocks aus den Wafern zugeführt. Dadurch kann Reinigungsmittel zwischen alle hängenden Wafer zugeführt werden. Der Durchlass ist beispielsweise röhren- und/oder spaltförmig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Durchlass vertikal über die gesamte Höhe des Trägers. Ein solcher Durchlass ist beispielsweise ein Bohrloch in einer Platte des Trägers oder, sofern sich der Durchlass über die gesamte Länge des Trägers erstreckt, ein Spalt zwischen den Platten eines aus mehreren Platten gebildeten Trägers.
Ebenfalls bevorzugt weist der Träger mehrere Durchlässe auf. Beispielsweise sind in Längsrichtung und/oder parallel der Längsrichtung mehrere Durchlässe im Träger angeordnet, so dass der Träger beispielsweise eine oder mehrere Reihen Bohrlöcher aufweist, oder so dass der Träger mehrere Spalten vorzugsweise parallel zueinander in Längsrichtung aufweist. Die mehreren Spalten können sich vertikal teilweise oder über den gesamten Träger erstrecken. Auf diese Weise kann an mehreren Stellen und/oder mehr Reinigungsmittel gleichzeitig zwischen die Wafer zugeführt werden, so dass insbesondere bei breiten Wafern auch im Bereich nahe des Trägers überall Reinigungsmittel entlang der Oberfläche der Wafer fließt, so dass im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Wafer abgespült wird.
Eine Ausführungsform, bei der der Träger aus zwei oder mehr Platten gebildet ist und bei der der Durchlass ein oder mehrere Spalte zwischen den Platten ist, ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
Ganz besonders bevorzugt erstreckt sich zumindest ein Durchlass bezüglich der Breite des Trägers in seiner Mitte. Dadurch ist der Weg des Reinigungsmittels von der Mitte der Trägerbreite aus entlang der Oberfläche der Wafer zu ihrem Waferrand zu beiden Seiten hin gleich, so dass sich dass Reinigungsmittel gleichmäßig zu beiden Seiten aufteilt.
Vorzugsweise ist eine Zuführung zum Zuführen des Reinigungsmittels in den Durchlass vorgesehen. Die Zuführung ist beispielsweise am Durchlass angeordnet oder verläuft zumindest teilweise im Durchlass.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zuführung ein Rohr. Das Rohr weist vorzugsweise eine oder weiterhin bevorzugt mehrere Öffnungen auf, durch die das Reinigungsmittel in den Durchlass geführt wird. Ebenfalls bevorzugt sind der Durchlass und/oder die Zuführung bzw. die Öffnungen der Zuführung zumindest teilweise als Düsen vorgesehen.
Ein erfindungsgemäßer Träger ist aus Glas, einer Keramik, einer Glaskeramik oder aus Kunststoff gefertigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger einen metallischen Sensor auf, der anzeigt, ob der Materialblock vollständig durchtrennt ist. Der Sensor ist beispielsweise ein Draht oder ein Metallstreifen, der entweder anzeigt, ob er unterbrochen, d. h. durchtrennt wurde, oder ob er in Kontakt mit dem Drahtfeld gerät. Der Sensor verläuft bevorzugt in einer Nut des Trägers oder im Durchlass und besonders bevorzugt in Längsrichtung des Trägers sowie bezüglich der Trägerbreite mittig. Besonders bevorzugt behindert er die Strömung des Reinigungsmittels nicht. Durch den Draht wird nie unnötig tief in den Träger hinein geschnitten und eine visuelle Kontrolle, ob der Materialblock durchtrennt ist, entfällt. Dadurch ist die Prozessstabilität erhöht und die Prozess- bzw. Verfahrensdauer wird verkürzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger einstückig gefertigt. Ebenfalls bevorzugt ist der Träger ein Spritzgussteil, vorzugsweise aus den zuvor genannten Materialien. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Träger einstückig aus einem Spritzgussteil gefertigt ist, wobei sich der Durchlass in Längsrichtung über die gesamte Länge des Trägers erstreckt und rohrförmig ist mit einem nach unten gerichteten Spalt, wobei die Zuführung im Durchlass verläuft und eine Vielzahl Öffnungen aufweist, durch die das Reinigungsmittel in den Durchlass und dann zwischen die Wafer geführt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Durchlass rohrförmig und erstreckt sich in Längsrichtung, wobei er keinen Spalt aufweist. Der Spalt wird erst durch Einsägen des Drahtes in den Träger am Schnittende hergestellt, nachdem der Draht den Materialblock in am Träger hängende Wafer geschnitten hat.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen von Wafern, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

– Ankleben eines Materialblocks an einen Träger;
– Schneiden des Materialblocks in am Träger hängende Wafer;
– Reinigen der am Träger hängenden Wafer mit einem Reinigungsmittel,

Da bereits die noch am Träger hängenden Wafer gereinigt werden, werden die Wafer nicht mehr bei ihrer später folgenden Handhabung durch die abgespülten Sägeschlämme, insbesondere Abrasivkörner, beschädigt. Auch wird die Fleckenbildung aufgrund mit der Waferoberfläche reagierende Sägeschlämme vermieden. Nachfolgende Reinigungsanlagen werden nicht mehr durch die abgespülten Sägeschlämme verunreinigt und durch die Reinigungdauer wird verringert. Auch eine Bildung von Flecken auf der Waferoberfläche wird dadurch vermieden.
Bevorzugt erfolgt die Reinigung außerhalb der den Materialblock schneidenden Vorrichtung (Multi Wire Säge). Insbesondere kann die Reinigung in einer Aufbewahrungseinheit des Waferkammes durchgeführt werden. Solche Aufbewahrungseinheiten werden derzeit zur Lagerung des Waferkammes in einem Flüssigkeitsbad vor Start der Vorreinigung verwendet und müssen daher nicht zusätzlich gefertigt werden. Weiterhin kann die Reinigung in einer Vorreinigungsanlage erfolgen. Solche Vorreinigungsanlagen wurden auch bisher zur Reinigung des Waferkammes von Slurryresten sowie um die Entkittung zu gewährleisten verwendet. Im Gegensatz zu dieser bisherigen Reinigung des Waferkammes ermöglicht die erfindungsgemäße Reinigung von oben aus zum Einen das problemlosere automatische Vereinzeln der Wafer nach der Entkittung und zum Anderen liefert sie Partikel- und fleckenfreie Wafer.
Weiterhin hat die Reinigung außerhalb der den Materialblock schneidenden Vorrichtung, insbesondere eine Multi Wire Säge, die Vorteile, dass die Säge sofort wieder für den folgenden Sägeprozess zur Verfügung steht und dass der Waferkamm in einem Flüssigkeitsbad zwischengelagert werden kann, so dass die Zwischenlagerung einen Puffer im Produktionsablauf ermöglicht. Schließlich sind so bei der Reinigung Maßnahmen verwirklichbar, die die Effektivität der Reinigung mit dem erfindungsgemäßen Träger verbessern, aber konstruktiv nicht in der Säge verwirklicht werden könnten.
Vorzugsweise werden die Wafer nach der Waferkammreinigung und der Entkittung vereinzelt. Der Entkittunsprozess (in saurem oder basischem Medium) kann aus mehreren Teilschritten bestehen. Da der Waferkamm erfindungsgemäß bereits von Slurry gereinigt in den Entkittunsprozess gelangt, sind die weiteren Verfahrensschritte wie das Entkitten und das Vereinzeln vereinfacht. Außerdem ist eine automatische Weiterbehandlung der Wafer (Vereinzelung) problemlos durchführbar.
Besonders bevorzugt strömt das Reinigungsmittel beim Reinigen des Waferkammes von oben aus im Wesentlichen entlang dem gesamten Querschnitt der Waferoberflächen.
Vorzugsweise wird das Reinigungsmittel den Wafern unter Druck zugeführt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Reinigungsmittel von oben aus zumindest teilweise bis zum unteren Waferrand durchströmen kann. Der Druck muss in Abhängigkeit vom verwendeten Reinigungsmittel, der Größe der Wafer, der Breite des Spaltes und des gewünschten Reinigungsgrades bzw. der gewünschten Reinigungsdauer gewählt werden.
Besonders bevorzugt wird das Reinigungsmittel nach seiner Verwendung zum Reinigen der Wafer in einer Recyclinganlage wiederaufbereitet und wiederverwendet.
Als Trägerflüssigkeit für die Slurry wird bevorzugt Öl, Glykol oder Wasser oder Mischungen davon verwendet, für die Abrasivkörner bevorzugt SiC. Als Reinigungsmittel kann vorzugsweise eine Flüssigkeit verwendet werden, für glykolbasierte und wasserbasierte Slurries wird bevorzugt deionisiertes Wasser verwendet. Als Reinigungsmittel für ölbasierte Slurries ist es ein Reinigungsöl ohne Additive.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Vorrichtung zum Herstellen von Wafern mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Vorrichtung ermöglicht daher das Reinigen der am Träger hängenden Wafer von oben aus.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen erfindungsgemäßen Träger, so dass das Reinigungsmittel durch den Durchlass zwischen die am Träger hängenden Wafer geführt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zumindest teilweise die Zuführung für das Reinigungsmittels, so dass die Zuführung nach dem Entkitten nicht vollständig mit dem Träger verworfen werden muss. Es ist auch eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Vorrichtung die Zuführung vollständig umfasst. Ebenfalls bevorzugt verfährt die Vorrichtung zum Reinigen der Wafer die Zuführung in den Durchlass des Trägers, beispielsweise in den Spalt zwischen zwei Platten, oder die Vorrichtung verfährt den Träger zur Zuführung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Multi Wire Säge zum Schneiden der Wafer, in der der Spülvorgang direkt erfolgen kann. In diesem Fall enthält die Multi Wire Säge sämtliche Elemente, die für ein Spülen notwendig sind, wie z. B. Anschlüsse für die Spülflüssigkeit, Auffangbehälter bzw. Abflüsse für verbrauchte Spülflüssigkeit sowie gegebenenfalls Spritzschlauch etc. Damit kann für das Sägen und Reinigen der Wafer dieselbe Vorrichtung verwendet werden.
Bevorzugt weist die Vorrichtung an den nicht am Träger angeklebten Seiten Düsen auf. Mit den Düsen kann Reinigungsmittel die Außenflächen sowie zumindest teilweise auch die Spalte zwischen den Wafern reinigen. Besonders bevorzugt wird das Reinigungsmittel, insbesondere bei acht- bzw. rechteckigem, quadratischem oder quasiquadratischem Materialblockquerschnitt, durch seitliche Düsen zugeführt, welche schräg gestellt sowie vertikal und horizontal verfahrbar sein können. Gegebenenfalls können die seitlichen Düsen so lang sein wie der Waferkamm und vertikal verfahrbar sein. Im Falle schräg gestellter Düsen sind diese vorzugsweise kürzer als der Waferkamm und horizontal verfahrbar, so dass die gesamte Waferkammseitenflächen während des Spül- bzw. Reinigungsverfahrens angestrahlt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Spülen bzw. Reinigen des Kammes in einem Flüssigkeitsbad. Dabei tritt die Reinigungs- bzw. Spülflüssigkeit unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche des Bades aus. Insbesondere bei Ultra- oder Megaschallunterstützung ist diese Methode bevorzugt. Der Reinigungsflüssigkeit kann durch die Düsengestaltung zusätzlich eine vertikale Ausströmrichtungskomponente vorgegeben werden (z. B. 45°).
Weiterhin bevorzugt ist die Vorrichtung während der Reinigung in einem Flüssigkeitsbad angeordnet, insbesondere bei Reinigung des Waferkammes in der Aufbewahrungseinheit. Dadurch wird die Oberflächenspannung, durch die die Wafer zumindest teilweise aneinander haften, reduziert.
Ebenfalls bevorzugt weist die Vorrichtung und/oder das Flüssigkeitsbad ein Element zur Erzeugung von Ultraschall und/oder Megaschallschwinger auf. Durch den Ultra- bzw. Megaschall wird das aneinander Haften der Wafer verringert und die Reinigung additiv unterstützt und beschleunigt. Solche Schwinger sind besonders mit dem Betrieb der seitlichen Düsen kombinierbar.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Verwendung der mit dem erfindungsgemäßen Träger und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Wafer als Solarzelle, als Halbleiterwafer oder als Quarzwafer.
Durch das Reinigen der Wafer mit dem erfindungsgemäßen Träger in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Qualitätsverbesserung der Wafer für die der Waferherstellung folgenden Prozesse, insbesondere der Isotexturierung im Falle der Herstellung von Solarzellen, sowie der Herstellung von Halbleiter- oder Quarzglaswafern, erzielt. Das Zusammenhaften der Wafer zu Büscheln wird aufgehoben und die Reinigungsflüssigkeit kann Slurryreste aus den Waferzwischenräumen herausspülen. Weiterhin wird ein Verschleppen der Bestandteile der Slurry, nämlich Abrasiv, Trägerflüssigkeit und ggf. Additive, vom Schritt der Waferkammreinigung in die Folgeschritte der Entkittung und Feinreinigung verhindert. Dadurch wird eine Schädigung der Waferoberfläche durch anhaftendes Abrasiv im nachfolgenden Separierungsschritt bzw. den Handlingsschritten unterbunden. Feinkorn aus der Slurry bzw. nicht entfernte Trägerflüssigkeit können nicht mehr zu Flecken führen. Und schließlich werden Wartungsintervalle der Reinigungsanlagen bzw. Austauschintervalle verschlissener Komponenten, z. B. Ventile, verlängert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Träger in Frontansicht, der an einen Materialblock angeklebt ist,
2 zeigt den erfindungsgemäßen Träger der 1 in Seitenansicht,
3 zeigt den erfindungsgemäßen Träger der 1 in perspektivischer Ansicht vor dem Ankleben an den Materialblock,
4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Träger in perspektivischer Ansicht, der an einen Materialblock angeklebt ist,
5 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Träger in Frontansicht, der an einen runden Materialblock angeklebt ist,
6 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Träger in Seitenansicht, an den aus einem Materialblock geschnittene Wafer hängen,
7 zeigt schematisch den Träger der 6 in einer perspektivischen Ansicht,
8 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägers in perspektivischer Ansicht,
9 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägers in perspektivischer Ansicht,
10 zeigt einen Verband von erfindungsgemäßem Träger und Waferkamm in einer Seitenansicht.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Träger 2 in Frontansicht, der an einen Materialblock 1 angeklebt ist. Der Träger 2 weist einen Durchlass 3 auf, in dem eine Zuführung 4 zumindest teilweise verläuft. Der Träger 2 weist eine Breite 12 und eine Höhe 13 auf.
2 zeigt den erfindungsgemäßen Träger 2 der 1 in Seitenansicht. An den eine Länge 14 aufweisenden Träger ist ein Materialblock 1 angeklebt, der sich in einer Längsrichtung 7 erstreckt.
3 zeigt den erfindungsgemäßen Träger 2 der 1 in perspektivischer Ansicht vor dem Ankleben an den sich in Längsrichtung 7 erstreckenden Materialblock 1. Der Träger 2 weist den Durchlass 3 mit der zumindest teilweise im Durchlass 3 verlaufenden Zuführung 4 auf. Der Träger 2 ist außerdem einstückig, und kann aus einem Spritzgussteil gefertigt sein. Sein Durchlass 3 erstreckt sich in Längsrichtung 7 über die gesamte Länge 14 des Trägers 2 und ist rohrförmig mit einem nach unten gerichteten Spalt. Weiterhin weist der Träger 2 eine mit dem Materialblock 1 verklebbare, zweigeteilte Anklebefläche 10 und der Materialblock 1 eine mit dem Träger 2 verklebbare korrespondierende Oberfläche 11 auf. Nach dem Ankleben liegt die Anklebefläche 10 im wesentlichen an der korrespondierenden Oberfläche 11 an. Da die Anklebefläche 10 aufgrund des Durchlasses 3 zweigeteilt ist, ist sie kleiner als die korrespondierende Oberfläche 11.
4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Träger 2 in perspektivischer Ansicht, der an einen Materialblock 1 angeklebt ist. Der Träger 2 ist aus zwei Platten gefertigt. Die Platten können beispielsweise aus Glas gefertigt sein. Zwischen den Platten bildet dann ein Spalt den Durchlass 3, der sich in Längsrichtung 7 über die gesamte Länge 14 des Trägers 2 erstreckt. Die Zuführung 4, die z. B. rohrförmig mit einem kreisrundem Querschnitt sein kann, verläuft in dem zwischen den Platten gebildeten Spalt bzw. Durchlass 3. Auch hier ist die Anlageflä che 10 des Trägers 2 aufgrund des Durchlasses 3 kleiner als die korrespondierende Oberfläche 11 des Materialblocks 1.
5 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Träger 2 in Frontansicht, der an einen runden Materialblock 1 angeklebt ist. Der Träger 2 ist einstückig aus einer halbrunden Platte gefertigt, weist mehrere Durchlässe 3 auf und die mehrteilige Anklebefläche 10 des Trägers 2 liegt nach dem Ankleben an der korrespondierenden Oberfläche 11 des Materialblocks 1 an.
6 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Träger 2 in Seitenansicht, an den aus einem Materialblock 1 geschnittene Wafer 5₁ –5_x hängen. Die Wafer 5₁ –5_x sind quer zur Längsrichtung 7 des Materialblocks 1, der durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, geschnitten. Sie haften in Büscheln aneinander an.
7 zeigt schematisch den Träger 2 der 6 in einer perspektivischen Ansicht. Der Träger 2 ist einstückig gefertigt und weist einen Durchlass 3 auf, in dem eine Zuführung 4 zumindest teilweise angeordnet ist, die sich in Längsrichtung 7 des Materialblocks 1 erstreckt. Die Figur zeigt, dass nahe dem Träger 2 der Spalt 15 zwischen den Wafern 5₁ –5_x erhalten bleibt und sich bei zumindest teilweise aneinander haftenden Wafern 5₁ –5_x zum unteren Waferrand hin verjüngt. Die Figur zeigt auch die Oberflächen 6₁₂ –6_ix der Wafer 5₁ –5_x , entlang denen das Reinigungsmittel strömt.
8 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägers 2 in perspektivischer Ansicht. Dabei zeigt die 8(a) den vollständigen Träger 2, während 8(b) den Ausschnitt A aus der 8(a) zeigt. Die Figur zeigt insbesondere die Anklebeflächen 10 des Trägers 2, die durch den Durchlass 3, der sich in Längsrichtung 7 des in 2 gezeigten Materialblocks 1 und über die gesamte Länge 14 (s. 2) des Trägers 2 erstreckt, geteilt ist. Im Durchlass 3 verläuft eine Zuführung 4 mit einer Vielzahl von Öffnungen 8, durch die das Reinigungsmittel in den Durchlass 3 und dann zwischen die hier nicht gezeigten Wafer 5₁ –5_x zugeführt wird.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägers 2 in perspektivischer Ansicht, wobei auch hier die 9(a) den vollständigen Träger 2 und 9(b) den Ausschnitt A aus der 9(a) zeigt. Auch hier ist insbesondere die Anklebefläche 10 des Trägers 2 mit dem sich in Längsrichtung 7 erstreckenden Durchlass 3 gezeigt. Im Durchlass 3 verläuft eine weitere Ausführungsform einer Zuführung 4. Die Öffnungen 8 der Zuführung 4 sind in einer Lochplatte 20, die separat in den Durchlass 3 eingeschoben werden kann, angeordnet.
10 zeigt einen Verband von erfindungsgemäßem Träger 2 und Waferkamm in einer Seitenansicht. Der Waferkamm ist hier durch die Wafer 5₁ –5_x dargestellt. Der Verband wird, wie in 10a) gezeigt, durch eine horizontale, beidseitige und/oder mittige oder einseitige Flüssigkeitszuführung 4 von oben gereinigt. Die Reinigung wird unterstützt durch beidseitig des Waferkamms angeordnete horizontale Düsen 16, die den Reinigungsvorgang unterstützen, indem sie den Waferkamm seitlich zusätzlich mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagen, wobei die Düsen 16 in einer Verfahrrichtung 17 von oben nach unten verfahren werden. Der Waferkamm hängt in diesem Fall frei, so dass die Reinigungsflüssigkeit nach unten abfließt.
In 10b) wird die Reinigung von oben unterstützt durch beidseitig schräg gestellte Düsen 16, die den Waferkamm seitlich mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagen. Während der Beaufschlagung werden die seitlichen Düsen 16 horizontal so in Verfahrrichtung 17 am Waferkamm entlanggeführt, dass dessen Seitenfläche beidseitig jeweils komplett gereinigt wird. 10b) zeigt die Vorrichtung in einem Wasserbad mit optimalem Flüssigkeitsstand 18. Die Reinigung des Waferkamms kann sowohl für den Verbund 10a) als auch für den Verbund 10b), wie exemplarisch in 10b) dargestellt, unter Wasser durch Ultra- oder Megaschall (Schwinger nicht dargestellt) unterstützt werden.

1: Materialblock
2: Träger
3: Durchlass
4: Zuführung (beidseitig)
5₁–5_x: Wafer
6₁₂–6_x: Waferoberfläche
7: Längsrichtung des Materialblocks
8: Öffnung der Zuführung
10: Anklebefläche des Trägers
11: Korrespondierende Oberfläche des Materialblocks
12: Breite des Trägers
13: Höhe des Trägers
14: Länge des Trägers
15: Spalt zwischen den Wafern
16: Düse
17: Verfahrrichtung
18: Flüssigkeit, Flüssigkeitsstand
20: Lochplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69708168 T2 [0004]
- DE 102005028112 A1 [0009]

Claims

Träger (2) zur Herstellung von Wafern (5₁ –5_x ), die aus einem am Träger (2) angeklebten Materialblock (1) geschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) zumindest einen Durchlass (3) zum Zuführen eines Spülfluids zwischen die am Träger hängenden Wafer (5₁ –5_x ) aufweist.
Träger (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer oder mehreren Platten gebildet ist.
Träger (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchlass (3) in einer Längsrichtung (7) des Materialblocks (1) erstreckt.
Träger (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung (4) zum Zuführen des Spülfluids in den Durchlass (3) vorgesehen ist.
Träger (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einstückig gefertigt ist.
Verfahren zum Herstellen von Wafern (5₁ –5_x ), welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Ankleben eines Materialblocks (1) an einen Träger (2); b) Schneiden des Materialblocks (1) in am Träger (2) hängende Wafer (5₁ –5_x ); c) Reinigen der Wafer (5₁ –5_x ) mit einem Spülfluid; dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel zumindest zeitweise von oben zwischen die hängenden Wafer (5₁ –5_x ) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung außerhalb der den Materialblock (1) schneidenden Vorrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass seitlichen Düsen den Reinigungsvorgang von oben unterstützen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wafer (5₁ –5_x ) nach dem Reinigen von dem Träger (2) entkittet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel den Wafern (5₁ –5_x ) unter Druck zugeführt wird.
Vorrichtung (9) zum Herstellen von Wafern (5₁ –5_x ) mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 6–12.
Vorrichtung (9) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Träger (2) nach einem der Ansprüche nach 1–5 umfasst.
Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest teilweise die Zuführung (4) zum Zuführen des Reinigungsmittels umfasst.
Verwendung der mit dem Träger (2) nach einem der Ansprüche 1–5 und/oder mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 6–12 und/oder mit der Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 12–15 hergestellten Wafer (5₁ –5_x ) als Solarzelle, als Halbleiterwafer oder als Quarzwafer.