TW201133604A - Method and device for processing silicon substrates - Google Patents

Description

201133604 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於處理石夕基板之方法及適用於處理 該等矽基板之裝置。特定言之，本發明涉及處理單晶石夕晶 圓，其中該等單晶矽晶圓之上側以及（最好為）下側藉助於 钱刻溶液加以紋理化（textured)。 【先前技術】 自US 2010/:31 1247 A1已知用蝕刻溶液自上連續喷麗石夕 基板。HF與HNO3之混合物用作蝕刻溶液。藉由蝕刻進行 矽基板之已知紋理化。 亦自DE 102008022282可知藉由蝕刻使矽基板紋理化。 其中’於矽基板表面上形成之氣泡由寬輥軸承（r〇Uer bearing)自上擠壓及移除’以達成儘可能一致之蝕刻結 果。 【發明内容】 本發明之一目標在於提供用於處理矽基板之如上文提及 之方法及相應裝置， 使用該方法及裝置可避免先前技術之 問題，且特定言之單晶石夕晶圓，亦可在其上側上力口以處理或 紋理化，且可能之支出最少。

述。然而’若不考慮此點， 々広戏值訂對裝置來描 則該等特徵意欲適用於方法與 153215.doc 201133604 裝置兩者。技術方案之文句以引用方式明確併入本說明書 之内容中。 矽基板係在沿水平傳輸路徑平躺時傳輸，亦即藉由線内 方法（inline method)處理。此方法提供優於矽基板經垂直 固持之先前方法的優點。用於表面紋理化之蝕刻溶液至少 自上方塗覆或喷灑，亦即塗覆或噴灑於矽基板之上侧上， 此可藉助於喷嘴或喷霧喷嘴或類似傳遞裝置進行。蝕刻溶 液自上方連續（在時序上連續且在處理方向上可見連續）塗 覆於矽基板之上側上若干次。其保留在上側上且與矽基板 反應，亦即蝕刻矽基板以達成紋理化。在此情況下，矽基 板可經純數微米。此舉在表面上產生已知金字塔形狀， 從而造成較佳輸入，亦即對於由矽基板製造之太陽電池而 言，日光反射較少。藉由重複塗覆蝕刻溶液，後一银刻溶 液分別被㈣或加以補給，使得㈣製程始終以新鮮或更 新姓刻溶液進行。此外，藉此達成儘可能均勾之银刻結 為了甚至進一步改良刻蝕製程，根據本發明，蝕刻溶液 含有選自由醇、界面活性劑、二醇組成之群之添加劑且可 包含其-或多纟。蝕刻溶液含有至多幾個重量百分比 (Wt%)之少量此添加劑。至目前為止，該種添加劑之主要 作用在於降低㈣溶液之表面張力，有可能降低或甚至完 全避免來自反應之氣泡的黏著， ¥者5亥荨氣泡由用蝕刻溶液處 里之石夕表面產生。由餘刻反應產生之氣體及由此形成之氣 /干㈣刻製程’此係因為其保留在表面上且遮蔽由其覆 153215.doc 201133604 蓋之表面區域，使得彼處發生較少蝕刻或甚至不再發生雀虫 刻。 在基板通過裝置之輸送方向上連續設有例如成形為喷嘴 或喷霧喷嘴或類似傳遞裝置之複數個此等濕潤裝置。其使 付有可此< 在1秒至300秒之時間間隔下在表面上用新鮮化學 品重複塗佈基板。 欲經触刻之上側存在用根據DE 102008022282 A1之擠壓 輥（squeezing roller)處理之其他可能性，該等擠壓報可謂 藉由在矽基板之上側上進行線性接觸來擠出或播走已形成 之氣泡，且向上側塗覆新蝕刻溶液，或連續強勁噴灑或流 動式塗覆蝕刻溶液，以便移除氣泡。相較於此，本發明方 法之優點在於其使得設計或機械支出少得多且矽基板表面 之不合需要損傷較少。由於添加劑在#刻溶液中之比例較 小，因此蝕刻作用僅受最小不利影響或根本不受影響。同 時’此較小比例已；1以錢刻溶液中之表面張力降低至該 等不合需要之氣泡在㈣製程期間恰好不保持黏著於表面 上的程度。 在本發明之-改進形式中，姓刻溶液可另外用添加劑再 給料⑽_d)。特定言之，此可就時序而言在將㈣溶液 塗覆於石夕基板上之前即刻進行。按照慣例，姓刻溶液收集 於-種大儲存槽或容器巾，且例如收集槽（㈤心㈣ t_gh)中’其自該儲存槽或容器中取出以供塗覆於石夕基板 上。若此處已引入添加劑，詳言之高揮發性或易蒸發添加 劑(諸如醇)’則其可汽化。-方面，其接著將不再存在於 153215.doc 201133604 钱刻溶液中。另-方面，其產生環境問題且可侵姓裝置或 糸統及影響操作人員。直至触刻溶液即將塗覆於石夕基板上 之處才添加添加劑至蝕刻溶液中尤其有利。就此而言，添 加劑可首先給料於在矽基板之傳輸路徑上橫向延伸且配備 有喷嘴或其類似物之濕潤裝置中，例如細長管或類似容器 中，濕潤裝置經由該等喷嘴或其類似物傳遞姓刻溶液。因 此，舉例而言，蝕刻溶液可經由用於再給料之外加開口連 接至濕潤裝置與蝕刻溶液之供應管線的接口 上。 在本發明之另一有利改進形式中，可用添加劑對蝕刻溶 液連續再給料。此方式因此適用於藉助於濕潤裝置傳遞之 蝕刻溶液，以便添加劑根據傳遞之蝕刻溶液之量各別再給 料。 在本發明之一組態中，愈來愈多之添加劑可隨蝕刻進展 或在矽基板之輸送方向上添加至蝕刻溶液中以實現蝕刻溶 液中添加劑之比例不斷增大。因此，蝕刻溶液中之添加劑 比例可自蝕刻開始至結束極大增加，例如甚至加倍。 姓刻溶液中之添加劑比例可宜小於i wt%。其尤其可宜 介於0.3 wt。/。與0.6 wt%之間，且可例如為約〇 3 wt%。已在 實踐中證明甚至如此小比例之添加劑足以顯著減少氣泡形 成以達成改良之蝕刻結果。 在本發明之一有利組態中，使用鹼性蝕刻溶液。其可包 含少量KOH及/或NaOH ’宜同時包含兩者。此比例例如介 於1 wt%與10 wt%之間，宜稍微大於3 wt%。在此情況下， 153215.doc 201133604 已發現矽基板表面發生尤其成功之蝕刻β 有可能對矽基板使用加熱之蝕 在本發明之另一組態中 刻溶液。為此’敍刻溶液·可宜在塗覆於矽基板上之前經加 熱或加溫。此可於敍刻溶液之上述料液（su)ek)中進行， 且例如在該系統中之收集槽中進行。或者或另夕卜加熱器 可例如以習知電動加熱旋管或管式加熱體、m散熱器、微 波加熱n、感應加熱H或其類似物形式直接配置在用於錄 刻溶液之濕潤裝置中。蝕刻溶液可加熱至室溫以上幾攝氏 度，例如30C至80°C，宜為4〇°c至70°C。 在本發明之另_組態中’有可能隸刻溶液不僅對石夕基 板之朝向上之上側而且對朝向下之下側進行處理或紋理 化。此可藉由自下喷灌或藉由一或多個濕潤輥進行，石夕基 板在該一或多個濕潤輥上行進或傳輸。此等濕潤輥至少: 夕土板同樣寬’或甚至更寬，且其表面用蝕刻溶液濕潤以 :蝕刻溶液轉移至石夕基板之下側上。然而，此基本上由先 前技術可知’參見例如US 2008/31 1298 A1。槽中之敍刻 冷液之液面亦可設定在其恰好觸及欲處理之基板表面的液 面處8 . 此等及其他特徵不僅藉由中請專利範圍且亦藉由本說明 書揭示；個別特徵在各情況下可個別地或以本發明 之貝知例中及其他領域中之子組合形式聯合實施，且可 表""本文主張保護之有利及本身可保護之實施例。本申請 案細刀成個別章節及子標題並不限制其中所作陳述之普 適用性。 153215.doc 201133604 【實施方式】 本發明之一例示性實施例示意性地展現於圖式中且將在 下文中更詳細地說明。 圖1表示作為用於特定言之在矽晶圓13之輸送方向上處 理呈石夕基板形式之此等矽晶圓13之裝置的本發明之系統 11。该等矽晶圓沿由傳輸軸16上之傳輸輥1 5形成之水平傳 輸路徑平躺。複數個矽晶圓13可彼此緊挨著移動通過系統 11，且由圖2所示，大量矽晶圓以小間距連續移動。 在傳輸路徑之上’喷灑管18作為濕潤裝置提供，其位於 距離矽晶圓丨3之上側數公分處且在傳輸路徑之整個寬度上 乙伸複數個喷灑管1 8依次縱向覆蓋傳輸路徑。圖2中喷 灑管18之間距可例如為約丨5 cm，但可能稍微大些或稍微 小些’或其可在傳輪路徑之長度上有變化。 喷灌管18在其下側上包含複數個喷霧喷嘴19，其可成形 為簡單孔、開口或狹縫。蝕刻溶液21可經由其排出且到達 矽曰曰圓1 3之表面，蝕刻溶液在該表面處如圖所示分佈。 此外，再給料器（red〇ser)24以單獨接口形式設於噴灑管 18上。此處，如上文中提及之添加劑或複數種添加劑可再 給料或給料純刻溶液21中。此可在㈣溶液21自喷·管 18傳遞之前的短時間㈣行，錢上文提及之高揮發性添 加劑之蒸.發保持在極低程度或可完全避免。根據收集槽 配置在傳輸始5下方之圖1及圖2,實際上明確可見在塗覆 d /合液21於矽晶圓丨3之上側上之後（蝕刻溶液在該上側 开> 成連續層），蝕刻溶液亦自然地自其流下或滴下。然 153215.doc 201133604 而來自再給料器24之可能已預先存在於敍刻溶液21中或 可能已弓I入其甲的高揮發性添加劑甚至在滴離石夕晶圓13之 月’J即以顯著程度蒸發，且僅少量添加劑到達收集槽2 0或傳 輸輥1 5。因此，儘管添加劑仍然可完成其降低矽晶圓13上 之蝕刻溶液2 1中之表面張力的功能，但其不能如此之大地 衫響整個系統1丨。揮發性添加劑可經由配置在輥之間的抽 吸管提取。 除異丙醇之外，蝕刻溶液21亦可含有少量其他添加劑， 且為界面活性劑。此進一步顯著減少在蝕刻晶圓表面時形 成的氣泡。藉助於用於添加劑之再給料器24，目前尤其有 可能精確供應為矽晶圓13.之表面上之化學反應所直接必需 的添加劑、或醇或異丙醇之量。矽基板之下側亦可用蝕刻 /合液21濕潤及蝕刻。為此，例如如。§ πίθηκο Ai* US 2〇〇8/3 1 1298 A1中所述之傳輸輥可另外經触刻溶液21 喷麗在下側’或由於傳輸輥15在晶圓之整個寬度上延伸， 其亦可在下側上經濕潤及蝕刻。 【圖式簡單說明】 圖1展示本發明系統之如I板之輸送方向上可見的視 圖，且 圖2展示圖1中之系統之-部分的側視圖。 【主要元件符號說明】 11 系統 13 碎晶圓 15 傳輸輥 153215.doc 201133604 16 傳輸轴 18 喷灑管 19 噴霧噴嘴 20 收集槽 21 蝕刻溶液 24 再給料器 153215.doc

Claims (1)

1. 201133604 七、申請專利範圍： 1.:種用於處理砂基板尤其是處理單晶矽晶圓之方法，該 等矽基板在沿水平傳輸路徑平躺時傳輸且用於使表面紋 理化之蝕刻溶液藉助於喷嘴或其類似物至少自上方塗覆 或喷;麗’ S亥方法之特徵在於姓刻溶液自上方連續塗覆於 亥等矽基板之上側上若干次，保留在彼處且與該矽基板 反應，该蝕刻溶液含有來自由醇、界面活性劑、二醇組 成之群的至多數重量百分比之少量添加劑。 2·如請求項1之方法，其特徵在於對單晶矽晶圓進行處 理。 3·如請求項丨之方法，其特徵在於該蝕刻溶液另外以該添 加劑再給料。 4·如吻求項1之方法，其特徵在於該蝕刻溶液在塗覆於該 矽基板上之前的短時間内以該添加劑再給料。 士凊求項1之方法，其特徵在於該蝕刻溶液以該添加劑 連續再給料。 6如明求項1之方法，其特徵在於愈來愈多之添加劑隨蝕 刻進展或在處理方向上添加至該蝕刻溶液中以達成添加 劑比例之不斷增大。 7. 如請求項6之方法，其特徵在於自㈣開始至結束，添 加劑在該蝕刻溶液中之比例高達加倍。 8. 如請求項丨之方法，其特徵在於該蝕刻溶液呈鹼性。 9. 如請求項8之方法，其特徵在於該蝕刻溶液包含少量 KOH或 NaOH。 153215.doc 201133604 ίο 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 士凊求項8之方法，其特徵在於該触刻溶液包含介於1 wt〇/〇與 1〇 wt%之間的 κ〇Η 或 Na〇H。 如請求項1之方法，其特徵在於該蝕刻溶液在塗覆於該 等石夕基板上之前經加熱。 如凊求項11之方法，其特徵在於該蝕刻溶液在蝕刻溶液 之儲存液中或在用於該蝕刻溶液之濕潤裝置中加熱。 如吻求項1之方法，其特徵在於該等矽基板之朝向下之 下側亦經該蝕刻溶液濕潤。 如吻求項13之方法，其特徵在於該等矽基板之該朝向下 之=側藉由自下方喷麗或藉由—或多個濕潤輥而經該钮 液濕潤，忒等矽基板在該一或多個濕潤輥上行進或 ]且°亥一或多個濕潤輥之表面經蝕刻溶液濕潤以將該 蝕刻溶液轉移至該等矽基板之下側上。 :種用於處理矽基板以進行如請求項i之方法之裝置， 該裝置具有水平傳輸路徑以供該等矽基板在平躺時傳輸 、° /裝置且用於在該等矽基板平躺時對其進行處理； 複數個㈣裝置’其在該傳輸路徑之寬度上經配置及延 申。亥敦置之特徵在於該等濕潤裝置包含朝向下之濕潤 開0且士 03 夕 < ’、 於蝕刻溶液之饋料口，在該濕潤裝置中另 ρ 主有再 '給料器以將添加劑再給料於該触刻溶液中。 仏j項15之《i，其特徵在於在該濕潤裝置中之該再 〇料器彝近該等濕潤噴嘴配置。 在蝕求、:15之裝置’其特徵在於在該濕濶裝置自身中或 d冷液谷器中設有用於該濕润裝置或該触刻溶液之 1532I5.doc 201133604 加熱器。 18. 19. 如請求項15之農置’其特徵在於濕潤農置在該等… 之/傳輸路t上線性形成且橫向延伸該裝置包含複數 個此等濕潤裝置。 如請求項18之裝置，其特徵在於該等濕潤裝置以約1〇 cm至20 em之間距沿該傳輪路徑配置。 153215.doc