KR20070005685A - 기판 표면 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 표면 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 웨이퍼들의 표면을 변경하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

기판 표면 처리 방법{METHOD FOR THE TREATMENT OF SUBSTRATE SURFACES}
본 발명은 기판 표면 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 보다 상세하게는 실리콘 웨이퍼들의 표면을 변경하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 및 태양전지 산업을 위한 실리콘 조각들, 실리콘 플레이트들, 또는 웨이퍼들의 생산 동안, 웨이퍼들은 원하는 크기와 생성 특성을 부여하기 위하여 기계적 또는 화학적 처리 단계들을 필요로 한다. 다음 본문은 종래 기술에 따른 통상의 태양 전지를 제조하기 위한 처리 단계들은 나타낸다.
우선, 실리콘 잉곳(silicon ingot)은 와이어 쏘(wire saw)를 이용하여, 웨이퍼들로 또한 알려진, 조각들로 나뉘어진다. 웨이퍼들이 나뉘어진 후, 웨이퍼들은 쏘잉 슬러리(sawing slurry)로 알려진 것을 제거하기 위하여 클린(clean)된다. 이것은 커팅 공정의 결과로 생긴 결함이 많은 층(defect-rich layer)을 제거하기 위하여, 특히 알카리액(lyes)과 같은, 적당한 화학약품을 이용하는 습식-화학 쏘 데미지 에칭(wet-chemical saw damage etch)을 일반적으로 수행한다. 웨이퍼들은 그 후 세척 및 건조된다.
웨이퍼들 또는 기판들은 일반적으로 붕소(boron)로 p-도핑된 단결정 또는 단결정 실리콘 웨이퍼들이다. 태양전지가 작용하기 위하여 요구되는 p-n 접합을 제조 하기 위하여, 실리콘 웨이퍼들의 일 측면은 n-도핑된다. 이 n-도핑은 일반적으로 인 도핑(phosphorus doping)에 의하여 수행된다. 상기 방법에서, 기판 또는 실리콘 표면은 인 원자들(phosphorus atoms)의 혼입(incorporation)에 의해 변경되고, 인 소스(phosphorus source)는 가스 또는 리퀴드-패스트 컴포지션(liquid-past composition) 상태로 일반적으로 이용된다. 가스에서 또는 상기 조성(composition)을 갖는 실리콘 웨이퍼들의 적당한 인큐베이션(incubation) 또는 코팅 후, 인 원자들은 보통 800~1000℃의 가열에 의해 실리콘 표면으로 확산되고, 축적되며 또는 혼입된다. 이러한 인 도핑 후, 실리콘 플레이트는 다소의 ㎛ 두께에 이르는 인으로 n+형 도핑된 층(layer)을 갖는다.
이러한 표면 변경에 대한 하나의 문제점은 일반적으로 원하는 표면(상면)뿐만 아니라 반대면(밑면)과 특히 실리콘 웨이퍼의 주변 가장자리가 처리에 의해 변경되거나 도핑되고, 가장자리가 전기적으로 전도되므로, 그 후의 이용에서 단락 회로의 위험을 이끌게 된다는 것이다. 그러나, 예를 들어, 기상 도핑(vapor phase doping)에 의해 영향을 받는 것과 같은, 밑면의 부가적인 도핑은, 플레이트의 밑면 또는 후 표면들(back surfaces)의 n+도핑이, "알루미늄 후 표면 필드(aluminum back surface field)"의 형성에 의해, 예를 들어, 태양 전지의 순차적인 접촉-결합을 위해, 요구되는 것과 같이, 그 후 일반적으로 P+도핑으로 변경되게 되므로, 많은 경우에 받아들일 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 처리된 웨이퍼들은 인 원자들을 포함하는 가장자리들을 항상 갖고, 그러므로, 전기적으로 전도되며, 그것은 좀더 처 리 없이 순차적인 이용으로 형성되는 단락 회로들의 위험에 대한 상기 결점을 갖는 실리콘 웨이퍼들을 이끌게 된다.
이 문제를 제거하기 위한 종래 기술로서 다양한 방법들이 개발되었다. 예로서, 전기적으로 전도된 가장자리들의 문제는 기계적으로 연마되는 가장자리들(edges being ground away mechanically)에 의해 해결된다. 그러나, 소잉과 같은, 마찰(grinding)은 전기적인 손실을 이끄는, 결정 구조(crystal structure)에서 결점을 발생할 수 있다. 그러나, 이러한 과정의 중요한 결점에는 민감한 웨이퍼들의 파손(breaking)에 대한 상당한 위험이 존재한다.
더구나, 밑면 또는 후 표면의 존재하는 전도층(conductive layer)이 레이저 빔의 동작에 의해 외부 영역 또는 가장자리에서 중단되어야 한다는 것이 제안된다. 그러나, 레이저에 의한 가장자리 절연은 안정된 방법이 아직까지 없고, 달성될 수 있는 처리량과 공정의 자동화에 관한 문제들을 특히 배출한다. 더구나, 예를 들어, 순차 처리 단계들과 대응하게 처리된 셀의 효율은 웨이퍼 표면상의 후처리 동안 형성된 연소 생성물의 축적에 의해 반대의 영향을 줄 것이라는 위험이 있다.
마지막으로, 다수의 플레이트들이 적층되고, 플레이트 스택(plate stack)이 플라즈마에 의해 에칭된다는 것이 제안된다. 플라즈마에 의한 가장자리 절연은 웨이퍼들이 서로 위에 적층되는 것을 요구한다. 스택들의 적층과 조정 모두는 장비에 대한 매우 많은 수준의 지출을 포함하는 수동 또는 자동 방식으로 일어난다. 그 결과로서, 스택들에서의 방법은, 웨이퍼들이 공정 캐리어로 수송되는 일괄 생산에 관점에서와, 웨이퍼들이 컨베이어 벨트 또는 롤러들 등에서 다양한 처리 단계들을 통 해 지나가게 되는 인라인 생산의 경우에서 모두 특이하게, 생산 플로우를 중단 또는 재편성하는 것을 항상 포함한다. 더구나, 복잡한 조정은 웨이퍼들이 단선의 증가된 위험에 다시 한번 노출된다는 것을 의미한다.
가장자리들만이 처리되는 또다른 방법들은 DE 100 32 279 A1에서 제안된다. DE 100 32 279 A1에서는 가장자리 결함을 에칭하는 것에 의해 실리콘 태양 전지에서의 가장자리 결함들의 화학적 보호(passivation)를 위한 방법들이 제안된다. 이러한 목적을 위해, 식각액(etchant)은 식각액이 주입된 팰트 클로스(felt cloth)를 이용하여 실리콘 태양 전지들의 가장자리에 적용된다.
종래 기술로부터 알려진 더 많은 방법들이 산 용액기(acid bath)에서의 에칭에 의해 가장자리의 전도층과 기판의 일 측면을 제거하는 것에 의해 전기적으로 전도 가장자리의 문제를 해결한다. 예로서, DE 43 24 647 A1과 US 2001/0029978 A1에서는 기판이 산 용액기에 완전히 잠기게 되는 다단식의 에칭 방법들이 설명된다. 그것은 각 경우에서 여기서 에칭되는 기판의 후 표면과 가장자리들만이므로, 기판의 전 표면(front surface)은 산-저항 포토레지스트(acid-resistant photoresist) 또는 마스크에 의해 보호되어져야 한다.
특히, DE 43 24 647 A1과 US 2001/0029978 A1에 설명된 에칭 방법은 특별 작업 단계들이 보호층의 적용과 제거를 요구하므로, 시간 소모일(time-consuming)뿐만 아니라, 부가적 재료들의 이용을 요구한다. 특히, 보호층의 적용과 제거는 반대 영향을 받도록 처리되는 기판들의 위험을 수반한다. 적용된 보호층에 결함 또는 손실이 생기면, 거기에는 에칭동안 기판들의 전 표면이 손상될 위험이 있으므로, 기 판들이 쓸 수 없게 된다.
그러므로, 종래 기술에서 설명된 모든 이러한 방법들은 그들의 전기적인 전도성에 관하여 두 표면(상면과 밑면)을 분리하는데 도움이 되고, 그러나 그들은 몇몇 경우에서 상기 설명된 형태의 심각한 문제점들을 포함한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 처리되지 않은 전 표면들 또는 상면들의 보호 또는 마스킹을 포함하는 종래 기술의 처리 단계들 없이 수행할 수 있는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법을 제공하는 것이고, 또한, 방법은 생산 라인에서 가급적이면 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판들의 두 개의 표면중 하나만을 선택적으로 처리하는 가능하다는 것을 알 수 있다. 이 방식에서 일 측면의 처리는 예를 들어, 두 표면들의 하나에 대한 에칭, 코팅, 또는 클리닝을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼와 같이, 대응 기판의 상면 또는 밑면만이 에칭에 의해 변경되는 것이 가능하므로, 단락 회로들의 형성에 대한 문제가 간단한 방식으로 제거되게 된다. 이해를 돕기 위하여, 다음 본문은 기판의 일 측면에 대한 처리의 예로서 표면의 에칭을 나타낸다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, 액체 용액기에 위치된 에칭 액체(etching liquid)에 젖게 되는 특히 실리콘 웨이퍼들(주변 가장자리들을 포함하는 것을 원한다면)것과 같은, 기판의 밑면에서, 지속적인 처리의 일부로서 수행된다.
그것은 본 발명에 따른 방법이 기판의 일 측면만의 처리를 원하고 또는 필요하다면 특히 적합하다는 것을 주의하여야 한다. 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 따른 방법은 인-도핑후, 인-도핑된 층을 제거하기 위하여 단일-면 에칭이 공급되도록, 가급적이면 실리콘 웨이퍼의 형태로, 기판을 제공한다. 이것은 실리콘 웨이퍼의 일 측면만이 예를 들어, 산화성 산과 같이, 가급적이면, NaOH, KOH, HNO3, O3를 갖는 HF, 및/또는 산화제를 갖는 HF를 포함하는 액체 조성(liquid composition)과 접촉을 완전히 또는 부분적으로 발생한다는 사실에 의하여 영향을 받는다.
이러한 목적을 위하여, 실리콘 웨이퍼는 실질적으로 수평적으로 지향하게 되고, 에칭되는 면은 액체 용액기에 위치된 에칭 액체에 젖게 된다. 에칭 액체와 실리콘 웨이퍼의 밑면과의 거리는 에칭(주변 가장자리들을 포함하는 것을 원한다면)되는 실리콘의 밑면이 젖게 되도록 선택되고, 그러나 반대 면은 그렇지 않다.
인 유리 에칭(phosphorus glass etching)이 습식-화학 수단(wet-chemical means)에 의해 일반적으로 수행되고, 그 후 본 발명에 따른 가장자리 절연이 동일 장치에서 수행되기 때문에, 이 에칭 단계는 인 도핑후 가급적이면 직접 수행되므로써, 공간을 절약하고 비싸지 않은 해결될 수 있다는 것을 주의하여야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 단계가 다른 시간에 또한 수행된다는 것은 종래 기술에서 숙련된 사람에게 명백하게 될 것이다. 중요한 요소만은 본 발명에 따른 에칭이 주어진 기판의 후 표면 또는 밑면에 금속 접촉의 적용 이전에 일어나야 한다는 것이다.
본 발명에 따른 방법의 하나로 바람직한 실시예에 따르면, 기판의 일 측면과 기판의 주변 가장자리 모두 상기 아웃라인되는 방식으로 처리될 것이다.
일실시예에 따르면, 기판들은 액체 조성을 포함하는 액체 용액기안으로 낮추게 되고, 그 경우 그들을 낮추는 범위는 두께, 무게, 기판의 표면 특성, 및 액체 조성의 표면 장력(surface tension)의 함수로, 종래 기술에서 숙련된 사람에의 쉽게 설정할 수 있다. 더구나, 예를 들어, 처리 용액기의 레벨에 대한 정확한 설정에 의하여, 본 발명에 따라 바람직하게는, 밑면뿐만 아니라 처리되는 가장자리도 가능하다.
본 발명에 따른 방법이, 만일 그것이 실제로 일 측면만인 것을 보증한다면, 그리고 식각액에 의해 젖게 되고 결과로 변경되는 가장자리를 또한 사용한다면 액체 용액기안으로 낮추는 것뿐만 아니라 다른 방식들에 의해 수행될 수 있다는 점은 종래 기술에 숙련된 사람에게 명백한 것일 것이다. 예로서, 다른 실시예에 따라 액체 조성을 포함하는 보다 작은 용기와 그것을 에워싸이는 보다 큰 용기인, 다른 크기의 두 개의 용기를 제공하는 것이 가능하다. 보다 작은 용기는 액체가 가득 차고, 보다 큰 용기와의 결합되는 것에 의하여 흘러들어가 된다. 예를 들어, 액체의 이러한 공급은 펌프에 의해 지속적으로 일어나고, 가급적이면 그것으로부터 내부 탱크(보다 작은 용기)로 역 펌프(pump back)되는, 애칭 용액의 어떤 양이 항상 외부 탱크(보다 큰 용기)로 흘러들어가도록 하는 그런 방식으로 설정될 수 있다. 액체 조성의 펌핑은 액체 레벨이 보다 작은 용기의 주변 가장자리보다 항상 약간 더 높고, 액체 레벨과 에칭 매체의 표면 장력에 의존하는 특히, 콘테이너 가장자리(container edge)의 높이 사이의 차이가 이용된다는 것을 의미한다. 이러한 구성을 이용함으로써, 생산 라인의 일부로서 액체에 걸쳐 수평적으로 이동되어 처리되는 웨이퍼들은 웨이퍼들의 밑면이 보다 작은 내부 용기의 옆면과 마주쳐 손상되는 어떤 가능성없이 젖게 되는 것이 손쉽게 가능하다.
다른 실시예로, 침지 처리(dipping processes)을 이용하는 것이 가능하고, 그 경우에, 가장자리들을 포함하여 사용된다면, 그것이 침지 곡선의 가장 낮은 위치에서만 젖게 되도록, 용액기에서의 액체 레벨은 웨이퍼들의 밑면보다 충분히 낮게 설정된다.
상기 설명된 실시예들의 본 발명에 따라 제안된 기판의 단일 측면면의 습식 또는 처리는 능동적인(직접적인) 또는 수동적인(간접적인) 습식 사이에서 구별(draw)되는 기초적인 구별과 동시에, 달성되어 질 수 있고, 다양한 방식들에 도움이 될 수 있다.
본 발명의 관점에서, 능동적인 또는 직접적인 습식은 기판의 일 측면의 원하는 처리가 처리 액체를 통과하는 기판에 의해 직접적으로 보증된다는 의미로 이해될 것이다. 본 발명에 따르면, 이것은 처리 액체의 최대 레벨 이하에서 단시간의 기간 동안 적어도 처리되어지는 기판 밑면의 레벨을 요구한다. 예로서, 능동적인 습식의 관점에서, 기판은 액체안으로 낮추게 될 수 있고, 또는, 탱크의 액체 레벨은 완전히 또는 부분적으로 올려질 수 있으며, 본 발명은 기판의 낮춤 또는 액체 레벨의 올림의 결합을 또한 포함한다.
예로서, 용액기의 표면은 기판들이 용액기로 삽입되는 위치에서 표면 아래에 대응하게 배치되고 향하게 되는 액체 입구에 의해 위치상으로 올려질 수 있다. 게다가, 용액기 표면은 기판 밑면의 습식을 보증하는 것이 또한 가능하도록, 예를 들어, 압축 공기(compressed air)를 이용하여, 기판 아래의 기포(gas bubbles)를 부는 것에 의해 부분적으로 올려질 수 있다.
반대로, 본 발명의 관점에서, 수동적인 또는 간접적인 습식은 처리되는 기판의 밑면이 처리 전 기간을 통해 액체 레벨 이상이고, 결과적으로 습식은 그들의 부분에 대하여(for their part) 액체와 접촉하여 있고 기판 밑면의 습식에 책임이 있는 시스템의 부품들에 의하여 간접적으로만 영향을 받는다는 의미로 이해될 것이다. 이러한 관점에서, 실리콘 웨이퍼들의 표면의 습기를 흡수하는 특성(hygroscopic properties)은 조성에 의해 밑면의 부분적인 습식조차도 매우 짧은 시간이내에 전 전면(entire surface)의 습식을 야기한다는 것을 보증하므로, 그것은 처리되는 기판면이 습식에 책임이 있는 조성과 접촉을 통해 완전하게(전 표면에 걸쳐) 또는 단지 부분적으로 습식되는 것을 요구한다는 것을 주의하여야 한다.
간접적인 습식을 위해 제공될 수 있는 부품들에 관해서는, 그들이 적어도 부분적으로 액체 밖으로 돌출(project)되거나, 확장될 수 있는 그러한 방식으로, 상기 부품들은 상기 설명된 컨베이어 시스템에 의해 부분적으로 형성하거나 액체 용액기에 배치된다는 것을 주의하여야 한다. 따라서, 본 발명에 따라 고정되고, 회전되며 또는 수직으로 옮길 수 있는 구성요소들은 적당하다. 구성요소의 표면 특성 및/또는 형태가 기판 밑면과 접촉되어지도록 하는 그것의 영역이 젖게 되고 기판 자체로 액체 용액기에 접촉되는 것없이 처리되는 표면의 습식에 영향을 준다는 것을 보증하도록 하는 것이 보다 바람직하다. 예로서, 구성요소는 용액기의 액체를 회전하는 습식 롤러일 것이고, 회전 운동의 결과로, 액체 에칭을 시작하고, 그리고 나서 상기 레벨에 위치된 기판 밑면이 젖게 된다. 그러나, 이미 설명한 것과 같이, 그것은 놀랍게도 기판 밑면과 접촉된 점형태(punctiform)조차도 전 기판의 습식을 보증하는 것이 충분하므로, 본 발명에 따라, (수직적으로 대치되는 가능한)테이블들, 핀들, 또는 피스톤들(rams)과 같은, 다른 환경의 구성요소를 이용하는 것이 또한 가능하다.
원칙적으로 본 발명에 따른 처리의 일부로 처리되는 기판들을 안내하기 위한 컨베이어 시스템의 이용은 능동적인 또는 수동적인 습식 모두를 허용한다. 능동적인 습식의 경우에, 처리되는 기판은 액체를 통해 안내되고, 반면에, 수동적인 습식은 컨베이어 시스템의 대응하게 설정된 구성요소들에 의해 영향받는다.
본 발명에 따른 컨베이어 시스템에 대한 예들의 적합성은 도1을 부가적으로 참조하여 아래에서 자세히 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판들은 예를 들어, 롤러 컨베이어 시스템과 같은, 컨베이어 시스템에 놓여진다. 이 경우에, 기판들은 앞뒤로 배치되고 수평을 지향하는 많은 컨베이어 롤러(1)들의 도움에 의해 운반된다. 상기 정의된 능동적인 습식의 관점에서, 개개의 컨베이어 롤러들은 기판의 밑면이 용액기 표면에 직접적으로 접촉되어 젖게 되도록, 각 경우에 롤러들의 상위 가장자리는 용액기 표면의 레벨, 즉 액체의 상위 가장자리에 거의 위치되는, 액체 용액기에서 그런 방식으 로, 가급적이면 배치된다. 이 경우에, 매니스커스(meniscus)는 기판 가장자리들에 형성될 것이다. 중력 및 표면 장력의 상호작용은 그 후 기판을 아래 향하게 이끌고, 떠오르는 것이 없이 롤러들과 접촉되는 것을 보증한다. 이것은 롤러 컨베이어 시스템을 이용하는 기판들의 제어된 그리고 한정된 운반을 허용한다.
이러한 관점에서, 액체 용액기의 높이는, 또한, 젖게 되는 기판들의 상면들이 젖게 되는 것이 없이 밑면과 적당하다면 기판의 가장자리들이 젖게 되는 것이 가능하고, 컨베이어 시스템에 대해 매우 정확하게 설정되도록 하는 것이 가능하다는 것이 중요하다. 또한, 컨베이어 시스템의 구성은 액체 용액기에서 기판과 액체 사이의 접촉을 허용해야 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 거기에는 컨베이어 롤러(1)에 존재하는, 두 개의 홈(2)들의 근처에 컨베이어 롤러에 유리하게 배치될 것인 적어도 두 개의 지지 구성요소(3)들이 있다. 지지 구성요소들 사이의 거리는 처리되는 기판들의 폭에 의해 미리 설정된다. 능동적인 습식의 관점에서, 이 실시예에서 컨베이어 롤러들의 위치에 관련된 상기 설명은 지지 구성요소들에 적용한다.
상기 정의와 같은 수동적인 습식의 관점에서, 컨베이어 롤러 자체들 또는 지지 구성요소들은 기판 밑면들의 완전한 또는 부분적 습식에 책임이 있다.
컨베이어 롤러는 축 구성요소(axle element)와 축 구성요소를 에워싸는 적어도 하나의 트랙 구성요소(track element)를 포함하는, 두 부분의 구조를 가급적이면 갖는다. 축 구성요소는 안정기 또는 안정 베어링으로 단순히 기능을 할 것이다. 그것은 아마도 베어링 축이다. 운반되는 재료 또는 침투되는 어떤 환경하에서의 화 학적 환경에 접촉되지 않는, 축 재료는, 기계적 및 열적 관점을 기초로 하여 용이하게 선택될 수 있다. 본 발명에 따르면, 기계적 및 열적 관점은 굽힘 강도(flexurally rigid)를 포함한다. 반대로, 트랙 구성요소는 안정 베어링 축때문에 어떤 열 허용오차(thermal tolerance)가 허용된다. 재료를 위한 중요한 요소는 부품 재료(piece material) 또는 주변 매체(ambient medium)에 반응하지 않는다는 것이다. 굽힘 강도 베어링 축(flexurally rigid bearing axle)은 운반되는 재료가 운반 방향에 수직한 방향에서 규정된 직선(stipulated straight line)상에서 계속된다는 것을 보증한다. 결과적으로, 컨베이어 롤러는 그것의 전체 길이에 걸쳐 동시에 동작하고, 그것은 많은 컨베이어 트랙들을 갖는 상대적으로 넓은 컨베이어 롤러들의 경우 및 파손에 민감하게 운반되는 평평한 재료들에 있어 특히 중요하다.
바람직한 실시예에서, 축 구성요소는 탄소 섬유 합성물로 만들어진다. 탄소 섬유 합성물들은 높은 열적 또는 기계적 안정을 갖고, 그러므로 변동이 있는 온도에서 이용되는 베어링 축들로의 이용에 특히 안정하다.
바람직한 실시예에서, 운반되는 재료를 처리하도록 이용되는 매체에 대하여, 베어링 축은 예를 들어, 링들을 밀봉(sealing)하는 것에 의해 갭슐화된다. 본 발명에 따라 습식-화학 용액기(wet-chemical bath)인, 매체는 그 후 트랙 구성요소들의 외부에만 접촉되고, 액체 매체는 트랙 구성요소들의 내부, 베어링 축, 또는 베어링 축과 트랙 구성요소들 사이에 존재할지 모르는 어떤 고정된 구성요소들로 침투되지 않는다. 해로운 증기가 트랙 구성요소들의 내부로 또한 침투되지 않도록, 밀봉(seal)은 액밀성(liquid-tight)일 것이고, 또는 기밀성(gastight)되는 어떤 정도 까지로 설계될 것이다.
트랙 구성요소들은 어떤 원하는 길이로 조립될 수 있고, 컨베이어 롤러는 예를 들어, 어떤 원하는 많은 트랙 구성요소들을 갖는 축을 포함할 것이다. 컨베이어 롤러 제조업자 또는 공급자는 복잡한 스톡 관리(complicated stock management)를 사용하는 것 없이 고객의 요구에 매우 유연하게 대처할 수 있다. 트랙 구성요소는, 그것이 어떤 길이의 컨베이어 롤러로 이용될 수 있으므로, 생산 비용을 줄이는, 대량-생산 항목(mass-produced article)이다.
트랙 구성요소들은 예를 들어, 함께 플러그되고(plugged), 서로 고정되며(screwed), 클립(clip)을 이용하여 결합되고 또는 서로 용접(welded)될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 처리되는 기판은 언급된 것과 같이, 지지 구성요소들이 운반뿐만 아니라 수동적인 습식에 이용될 수 있는 경우에 있어, 공작물(workpiece)에 적당한 정지 마찰 특성(static friction properies)을 갖는 지지 구성요소들(3)에 실제로 지지된다. 이러한 지지 구성요소들은 열적으로 또는 화학적으로 또한 안정될 것이다. 플루오르를 화합시킨 고무로부터 제조된 오링의 이용은 태양전지들의 생산을 위해 적당하다는 것을 증명한다. 지지 구성요소에 의해 측정된 지름(diameter spanned by)은 트랙 구성요소의 나머지보다 크므로, 운반되는 물질은 점형태 접촉(punctiform contact) 및 적당하다면 습식만을 경험한다. 이것은, 선형 접촉과는 다르게, 운반되는 재료에 적당하고, 동시에 주변 매체에 좋은 결합을 보증한다.
좀더 유익한 실시예에서, 트랙 구성요소는 플라스틱으로 제조된다. 플라스틱 은 처리하기 쉽고, 컨베이어 롤러의 이용과 배치 위치에 따라 선택되는 넓은 범위의 다른 특성들을 제공한다는 것이 알려져 있다. 예로서, 그것은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리플루오로알콕사이드(polyfluoroalkoxide), 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride)를 이용하는데 적당하다는 것을 증명한다. 이러한 재료들은 80℃ 이상까지 열적으로 안정하고, 용접가능하며, 어떤 화학적 안정을 갖고, 어떤 금속 오염을 야기하지 않으며, 상대적으로 언업레이더블(unabraidable)한다.
본 발명의 유익한 개량(refinement)은 구동가능하게 되는 트랙 구성요소들에 놓여 있고, 즉, 구동이 베어링 축에 적용되고 그 후 후자로부터 트랙 구성요소들로 전송되는 것이 아니라 그것이 트랙 구성요소들에 대하여 직접적으로 동작되는 것이 꽤 가능하다. 이러한 형태의 트랙 구성요소들을 갖는 컨베이어 롤러들은 특히 동기식 컨베이어 시스템을 형성하도록 조립될 수 있다. 최적의 정지 마찰(optimum traction)은 운반되는 재료에 전달된다.
일 실시예에서, 조립된 일련의 트랙 구성요소들의 제1 가장자리 구성요소는 구동력을 전송하는 수단을 갖고, 제2 가장자리 트랙 구성요소는 회전 베어링을 위한 수단을 갖는다. 구동력은 구동 샤프트에 끼워지는, 결합 구성요소를 경유하여 컨베이어 롤러에 전송될 수 있다. 결합 구성요소는 베어링 축을 유지하는 수단을 또한 갖는다. 컨베이어 롤러가 운반 위치에서 제거하는 경우, 우선 제2 가장자리 트랙 구성요소는 베어링으로부터 풀려야 하고, 전체 컨베이어 롤러는 결합 구성요소에 대하여 회전되어야 하며, 그 후 컨베이어 롤러는 결합 구성요소로부터 제거되 어야 한다.
베어링을 회전하기 위한 수단은 해제될 수 있도록 고정되는 상위 하프-셀(half-shell) 및 컨베이어 시스템의 벽에 고정되고 컨베이어 롤러를 지지하도록 이용되는 하위 하프-셀(half-shell)을 포함할 것이다.
트랙 구성요소의 폭은 공작물의 넓은 면이 하나의 트랙 구성요소에만 위치하도록, 적어도 운반되는 공작물의 폭에 안성맞춤으로 대응한다. 각 트랙 구성요소는 하나의 공작물만을 가급적이면 수신하고, 즉, 트랙 구성요소의 폭 및 운반되는 재료는 가급적이면 거의 동일하다.
컨베이어 롤러의 유익한 실시예에서, 고정 링은 트랙 구성요소의 내부 지름이 적어도 하나의 위치에서 고정 링의 지름보다 더 작은, 베어링 축에 끼워진다. 그러므로 고정 링은 베어링 축에 대하여 훨씬 큰 움직임을 수행하는 트랙 구성요소의 가능성을 방해한다. 이것은 베어링 축의 재료 및 트랙 구성요소들이 다르게 확장되는 경우, 서로에 비례하여 이동하는 것을 야기할 수 있는, 온도 변화의 이벤트에서 특히 중요하다.
고정 링은 금속이 축으로 성공적으로 휠 수 있고 거기 적소에 클램프(clamp)될 수 있으므로, 가급적이면 금속으로 제조된다.
다른 온도들에서 이용하는데 있어, 길이에서 약간의 변화들은 전체적으로 컨베이어 롤러의 안정성에 반대 영향을 주지 않는다. 그러므로, 본 발명의 좀더 유익한 실시예에서, 트랙 구성요소들은 온도 팽창이 보상되는 곳에서 보상 크리스(compensation crease)를 포함한다. 보상 크리스는 트랙 구성요소의 재료에서, 길이의 방향으로 스트레칭에 의해 온도-유도된 재료 팽창을 흡수하는, 내부 공동의 볼록면(inner hollow convexity)을 일반적으로 포함한다. 보상 크리스가 운반되는 재료의 지지 포인트들 사이에 위치되지 않는 경우, 지지의 안정성은 길이에 온도-유도된 변화의 경우에도 안정한 상태이다. 게다가, 트랙 구성요소들이 각각의 경우에서 베어링 축에 고정되는 경우, 트랙의 직선 특징은 또한 계속 유지된다.
운반되는 재료의 일정한 가이던스(guidance)는 본 발명에 따른 컨베이어 롤러가 컨베이어 시스템을 형성하도록 조립되는 경우 특히 성공적으로 보증된다.
컨베이어 시스템의 바람직한 개량에서, 각 컨베이어 롤러는 구동된다. 이 경우에, 각 컨베이어 롤러는 동일한 전송력에 영향받기 쉽고, 그러므로 동일한 로드에 또한 영향받기 쉽다.
본 발명에 따라 제안된 컨베이어 시스템에 의해 제공된 운반 가이던스가 많은 작업 처리량(throughput)을 허용하고, 동일 시간에 운반되는 재료에 대하여 매우 부드러우며, 특히 본 발명에 따른 처리의 관점에서의 이용에 특히 적당하다.
컨베이어 롤러들을 이용하지 않는 컨베이어 시스템의 다른 실시예들이 가능하다는 것을 또한 주의하여야 한다. 예로서, 기판들은 회전 벨트, 체인 또는 또한 코드(cords)상에서 또한 운반될 수 있다. 컨베이어 시스템에서 보다 나은 운반 선택사항은 이동 바(travelling bar)에 의해 형성된다. 이 시스템은 기판들은 기판들이 전방으로 교대로 운반하는, 둘 또는 그 이상의 바를 사용한다. 제1 바가 전방으로 이동하는 경우, 제2 바는 후방으로 이동한다. 이 경우에, 제2 바는 액체 용액기에서 더 깊게 놓여지고, 기판에 직접적으로 접촉되지 않는다. 제1 또는 상위 바는 기판들이 그것의 가능한 운반 움직임의 종료에 도달하고, 제2 또는 하위 바는 그것의 시작에 도달하는 경우, 기판들이 모든 바들에 접촉되도록, 하위 바는 올려지게 된다. 하위 바가 전방으로 움직임을 수행하는 것과 동시에, 상위 바는 그 후 낮게 되고, 그러므로 액체 용액기의 시작점으로 되도록 갈 수 있다.
이러한 형태의 바 컨베이어 시스템의 전통적인 설계들에서, 바들은 편심기(eccentirc)를 갖는 회전 샤프트에 설치되고, 즉, 그들은 항상 위 또는 아래로 움직인다. 그러나, 기판들의 일 측면에 대한 처리를 보증하기 위하여, 능동적인 습식의 관점에서, 기판들은 항상 동일한 높이로 유지하여야 한다. 그러나, 상기 언급된 것과 같이 수동적인 습식의 관점에서 변경이 전통적인 바 컨베이어 시스템에 대응하는 것 및 그것의 이용은, 본 설명의 지식을 가진 종래 기술에 숙련된 사람에게는 즉시 명백하다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법은 이러한 형태의 인라인 생산의 관점에서 웨이퍼들을 위한 어떤 추가적인 조정 단계가 필요없으므로, 원스-스로우 장비(once-through installation)에서 특히 수행되는데 유리하다. 게다가, 본 발명에 따른 후 표면/가장자리 절연은 동일 장비에서 산화물 에칭(oxide etching)으로 함께 수행되므로, 처리 순서를 좀더 간단하고 덜 비싸게 만들 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 방법을 이용하는 것에 의해, 셀의 후 표면이 전 영역 "알루미넘 후 표면 필드(aluminum back surface field)(AlBSF)"를 가지지 않는, 셀 개념들을 실현하는 것이 또한 가능하다. 본 발명에 따른 방법에서 이러한 도핑이 p-도핑된 존(zone)을 형성하도록 AlBSF를 형성하는 것에 의해 보상되는 것이 더이상 필요하지 않으므로, 셀의 후 표면의 n-도핑된 층은 완전히 제거된다. 이것은 셀의 후 표면의 설정에 관련된 개방된 좀더 많은 선택사항들이 남아있고, AlBSF없이 셀 개념의 실현을 단순화한다.
특별한 처리(연속적인 또는 불연속적인)에 의존하므로, 액체 성분은 예를 들어 기포(gas bubbles)의 크기를 피하거나 줄이기 위한, 첨가제(additives)를 요구하고, 이 경우 이러한 형태의 첨가제는 특별 요구를 기초로 하여 어려움없이 종래 기술에 숙력된 사람에 의해 선택된 수 있다. 특히 원스-스로우 공정에서, 적당한 첨가제를 선택할 경우, 웨이퍼들이 기포의 가능한 형성의 결과로서 과잉 부력(excessive buoyancy)을 획득할 수 없다는 것이 보증되어져야 한다. 결과적으로, 바람직한 실시예에 따르면 에칭 용액(etching solution)은 웨이퍼들의 밑면에 기포의 형성이 실질적으로 억제되도록, 화학 반응동안 형성된 가스를 실질적으로 묶는, 적어도 하나의 첨가제를 포함하다.
본 발명에 따른 처리는 웨이퍼들의 두 면들 또는 태양 전지들의 전기적인 절연뿐만 아니라, 액체 매체를 갖는 기판의 일 측면의 처리가 예를 들어, 클리닝 또는 코팅의 경우와 같이, 요구되거나 원하게 되는 것에서, 다른 습식-화학적 처리를 수행하기 위한 또한 적당하다는 것을 주의하여야 한다.

Claims (17)

  1. 상면이 보호되거나 마스크되어지지 않은 상태에서 실리콘 웨이퍼들의 밑면이 액체 용액기에서 처리되는 것을 특징으로 하는 액체 용액기(liquid bath)에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들은 원스-스로우 공정(once-through process)에서 연속적으로 처리되는 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 밑면은 상기 액체 용액기안으로 낮추게 되는 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    생산 라인의 일부로 상기 실리콘 웨이퍼들은 상기 액체 용액기에 위치된 처리 용액을 통해 수평으로 운반되는 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이용되는 액체 용액기는 주변 가장자리가 처리 액체의 레벨보다 낮은 탱크인 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 가장자리들은 처리되는 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리는 에칭 단계이고,
    산화성 산과 같은, NaOH, KOH, HNO3, O3를 갖는 HF, 및/또는 산화제를 갖는 HF를 포함하는 액체 성분내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산화제는 산화성 산인 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 액체 성분은 상기 에칭동안 형성된 가스들을 결합하기 위한 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용액기에서 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하기 위한 방법.
  10. 생산 라인의 일부로 웨이퍼들은
    상면이 보호되거나 마스크되어지지 않은 상태에서 실리콘 웨이퍼들의 밑면이 액체 용액기에서 처리되는 것과 동시에,
    상기 액체 용액기에 위치된 처리 액체를 통해 수평으로 운반되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 밑면은 상기 생산 라인에 걸쳐 상기 액체 용액기안으로 낮추게 되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들은 상기 생산 라인에 걸쳐 상기 액체 용액기에 위치된 처리 액체를 통해 수평으로 운반되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이용되는 액체 용액기는 주변 가장자리가 처리 액체의 레벨보다 낮은 탱크인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 생산 라인은 다수의 컨베이어 롤러들(conveyor rolls)인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨베이어 롤러들(conveyor rolls)는 각 경우에 축 엘리먼트들(axle elements)에 정렬되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    각 축 엘리먼트는 상기 처리 액체에 대해 유체-밀봉 방식(fluid-tight manner)으로 캡슐에 싸이는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
  17. 제10항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼들의 가장자리는 처리되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼들의 일 측면을 처리하는 방법.
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