WO2008145231A2 - Method for treating silicon wafers, corresponding treatment liquid and thus treated silicon wafer - Google Patents

Method for treating silicon wafers, corresponding treatment liquid and thus treated silicon wafer Download PDF

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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Treatment fluid and silicon wafers are processed for the treatment of silicon wafers.
  • the invention relates to a method for the treatment of silicon wafers, as they are used in particular for the production of solar cells, wherein a treatment liquid is applied to the surface of the silicon wafer. Furthermore, the invention relates to a corresponding treatment liquid and silicon wafers which have been produced by such a method or have been treated with such a treatment liquid.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned method, a corresponding treatment liquid and a silicon wafer treated therewith, with which problems of the prior art can be avoided and in particular an even better texturing than with, for example, isopropanol can be achieved as ⁇ tzinhibitor.
  • This object is achieved by a method having the features of claim 1, a treatment liquid having the features of claim 17 and a silicon wafer having the features of claim 19.
  • Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject matter of the further claims.
  • the treatment liquid has as an etchant inhibitor an additive which comprises at least one water-soluble hydroxy compound from the group comprising hydroxycarbonyls, hydroxyaromatics, alicyclic hydroxy compounds, aliphatic polyhydroxy compounds and aliphatic-aromatic hydroxy compounds.
  • the treatment liquid has as etchant, in particular potassium hydroxide.
  • the treatment liquid is preferably an aqueous solution which, in particularly preferred embodiments, is completely free of organic monohydroxyaliphates, in particular those having 1 to 6, preferably 1 to 3, C atoms.
  • hydroxycarbonyls mentioned above are preferably hydroxyaldehydes or hydroxyketones. Suitable are u.a. Monohydroxyaldehydes and / or ketones.
  • hydroxycarbonyenes which can be used according to the invention preferably have two or more hydroxyl groups. Particular preference is given to using polyhydroxy aldehydes, in particular aldoses, or polyhydroxy ketones, in particular ketoses.
  • Aldoses and ketoses can occur either aliphatically or in cyclic hemiacetal form.
  • cyclic hemiacetal form they represent the group of monosaccharides from which oligosaccharides and polysaccharides can be built up, which can likewise have an etch inhibitor function in the context of an anisotropic texture process or etching process.
  • cellulose should be emphasized.
  • the hydroxyaromatics are, in particular, aromatics having one to four benzene nuclei. According to the invention, both linearly and angularly fused polynuclear aromatics may be preferred.
  • the polynuclear hydroxyaromatics mention may be made in particular of hydroxy derivatives of naphthalene, anthracene and phenanthrene.
  • the hydroxyaromatics are preferably phenols, in particular hydroxybenzene compounds having only one OH group.
  • hydroxyaromatics having two or more OH groups, in particular having 2 or 3 OH groups may also be preferred.
  • resorcinols, pyrocatechols, hydroquinones, phloroglucins and pyrogalloids are especially suitable.
  • the hydroxyaromatics have, in addition to the at least one OH group, one or more substituents other than OH.
  • the hydroxyaromatics may in particular have alkyl, cycloalkyl, alkenyl and also aryl substituents. Particularly preferred are alkyl substituents having 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkyl substituents may be both linear and branched.
  • the non-OH substituents themselves have one or more other OH groups.
  • the alicyclic hydroxy compounds are preferably polyhydroxy compounds.
  • the aliphatic polyhydroxy compounds are, in particular, compounds having 2 to 6 hydroxyl groups.
  • Particularly preferred aliphatic polyhydroxy compounds are reduced mono- oligo- or polysaccharides.
  • Particularly suitable are, in particular, reduced polyhydroxycarbonyls, of which in particular the class of alditols is to be emphasized.
  • sorbitol is used as the aliphatic polyhydroxy compound.
  • Sorbitol is an alditol with the empirical formula CeHi 4 Oe and is often referred to as n-hexane-hexol. It has a very good solubility in water and is very inexpensive. Sorbitol can probably left-handed as L-shape as well as right-handed as R-shape occur This changes the adsorption behavior on the surface of the silicon wafers and thus improves the etching behavior.
  • the amount of additive in the treatment liquid can be between 1% and 15%.
  • the amount of additive in the treatment liquid can be between 1% and 15%.
  • between 5% and 10% of addition to the treatment liquid is added.
  • the process is carried out with a heating of the treatment liquid.
  • it can be heated to a temperature between 60 C and 95 ° C, particularly advantageously to about 90 0 C.
  • the etching process is improved and accelerated.
  • the treatment liquid relatively fast to renew or swap or circulate on the surface of the silicon wafer.
  • a targeted flow against treatment liquid can take place, for example as a turbulent flow or by so-called swelling. This can odgl by special nozzles or so-called bulge devices with slots. in the vicinity of the surface of the silicon wafer, also in a full bath, or generally by moving the treatment liquid, for example by stirring or the like.
  • the silicon wafers are aligned horizontally in the treatment with the above-described treatment liquid, preferably in a continuous process.
  • a horizontal method in particular as a continuous process, offers over the known vertical immersion method with such a treatment liquid with clocking operation great advantages, namely a better replacement of the treatment liquid on the wafer surface by the horizontal position and a faster treatment by the possibility of the continuous process.
  • FIG. 1 is a side view of a texturing of a silicon wafer on its underside by spraying with a treatment liquid according to the invention
  • FIG. 2 shows a modification of the texturing from FIG. 1 with silicon wafers immersed in treatment liquid, together with turbulent flow.
  • a treatment device 11 is shown with transport rollers 12, which form a transport path which extends above a receptacle, not shown, for the treatment liquid.
  • transport rollers 12 On the transport rollers 12, a silicon wafer 17 is transported along the transport path with the transport direction to the right, as the arrow illustrates. Its rear side 18 points downwards or lies on the transport rollers 12 and the front side 19 to be treated lies above. However, under certain circumstances, the silicon wafer 17 can also be transported downwards with the front side 19 and treated.
  • Nozzle devices 20 are provided above the transport rollers 12 and thus also above the silicon wafers 17. They each produce a liquid curtain 16 of treatment liquid, which is brought to the front sides 19 of the silicon wafer 17. There, the treatment liquid 15 effects a texturing of the front side 19 of the silicon wafer 17 mentioned at the outset.
  • This alkaline texturing process of monocrystalline wafers is, as explained above, hitherto known only with a vertical position of the wafer, in dipping processes and not in continuous processes.
  • Other nozzle devices 20 ' which are shown in dashed lines, under the transport rollers 12 and thus also be provided under the silicon wafers 17. They protrude upwards and can each generate a liquid veil 16 'from treatment liquid, in order to texturize the back side 18, if necessary.
  • the novel composition according to the invention of the treatment liquid which has, for example, between 5% and 10% sorbitol, the predominant part consisting of potassium hydroxide, texturing takes place particularly well and very quickly.
  • FIG. 1 An alternative treatment device 111 is shown in FIG.
  • transport rollers 112 are provided, which form a transport path, on which a silicon wafer 117 is transported with a front side 119 upwards.
  • the silicon wafer 117 may also be transported downwards and treated with the front side 119.
  • the transport path and thus the silicon wafer 117 run immersed in a bath 114 with treatment liquid 115.
  • both the front side 119 and a rear side 118 are textured.
  • the silicon wafer 117 in FIG. 2 is already in the bath 114 or the treatment liquid 115.
  • the treatment liquid 115 there is also a certain exchange of treatment liquid on the front side 119 and the back side 118, which favorably influences the texturing.
  • nozzle devices 120 are provided above the silicon wafer 117 and further nozzle devices 120 'below.
  • this stream of treatment liquid 115 approximately corresponds to the liquid curtain 16 of FIG.
  • Figs. 1 and 2 can also be easily taken, as here the silicon wafers are treated in the horizontal flow process or are treated with the treatment liquid with alkaline additive. Whether this is done by spraying or humidifying or in the dipping process does not play a significant role.
  • sorbitol which is in the form of a powder
  • an admixture can easily be carried out from a tank into the treatment liquid, either in a separate container or directly into the bath.
  • a measurement of the concentration of sorbitol should be made to meet a predetermined value.

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Abstract

In order to improve a treatment process of silicon wafers (17) for producing solar cells, in particular to accelerate and to increase the density of the pyramid structure, an additive is added to the alkaline treatment liquid, as well as at least one water-soluble hydroxy compound from the group comprising hydroxycarbonyles, hydroxy aromates, alicyclic hydroxy compounds, aliphatic polyhydroxy compounds and aliphatic-aromatic hydroxy compounds, preferably sorbitol. The proportion of the additive can only be a few percent.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern. Behandlunαsflüssiqkeit und SiliziumwaferProcess for the treatment of silicon wafers. Treatment fluid and silicon wafers
Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and state of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern, wie sie insbesondere für die Herstellung von Solarzellen verwendet werden, wobei eine Behandlungsflüssigkeit auf die Oberfläche der Siliziumwafer aufgebracht wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Behandlungsflüssigkeit sowie Siliziumwafer, die mit einem solchen Verfahren hergestellt worden sind oder mit einer solchen Behandlungsflüssigkeit behandelt worden sind.The invention relates to a method for the treatment of silicon wafers, as they are used in particular for the production of solar cells, wherein a treatment liquid is applied to the surface of the silicon wafer. Furthermore, the invention relates to a corresponding treatment liquid and silicon wafers which have been produced by such a method or have been treated with such a treatment liquid.
Bekannt ist es, derartige Siliziumwafer in monokristalliner Form mit Kaliumhydroxid zur Texturierung der Oberfläche zu behandeln, wobei als Ätzinhibitor lsopropanol (IPA) verwendet wird. Bei einer solchen Texturierung bekommt die Oberfläche eine pyramidenartige Struktur, die der kristallinen Struktur des Siliziumwafer entspricht. Je mehr pyramidenartige Vorsprünge entstehen, desto besser und größer wird die Lichteinkopplung in den Siliziumwafer und somit die Energieausbeute einer damit hergestellten Solarzelle.It is known to treat such silicon wafers in monocrystalline form with potassium hydroxide for surface texturing, with isopropanol (IPA) being used as etchant inhibitor. In such texturing, the surface acquires a pyramidal structure that corresponds to the crystalline structure of the silicon wafer. The more pyramid-like projections, the better and larger the light coupling into the silicon wafer and thus the energy yield of a solar cell produced therewith.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren, eine entsprechende Behandlungsflüssigkeit sowie einen damit behandelten Siliziumwafer zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine noch bessere Texturierung als mit beispielsweise lsopropanol als Ätzinhibitor erreicht werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Behandlungsflüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 17 sowie einen Siliziumwafer mit den Merkmalen des Anspruchs 19. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. Manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale werden nur im Zusammenhang mit dem Verfahren oder der Behandlungsflüssigkeit beschrieben, sie sollen jedoch unabhängig davon für beides sowie für den Siliziumwafer gelten. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Des weiteren wird der Wortlaut der Prioritätsanmeldung DE 102007026081.6 vom 25. Mai 2007 derselben Anmelderin durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht.The invention has for its object to provide an aforementioned method, a corresponding treatment liquid and a silicon wafer treated therewith, with which problems of the prior art can be avoided and in particular an even better texturing than with, for example, isopropanol can be achieved as Ätzinhibitor. This object is achieved by a method having the features of claim 1, a treatment liquid having the features of claim 17 and a silicon wafer having the features of claim 19. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject matter of the further claims. Some of the features listed below are described only in the context of the process or the treatment liquid, but they should apply to both as well as to the silicon wafer independently. The wording of the claims is incorporated herein by express reference. Furthermore, the wording of the priority application DE 102007026081.6 of May 25, 2007 of the same Applicant is incorporated by express reference into the content of the present specification.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Behandlungsflüssigkeit als Ätzinhibitor einen Zusatz aufweist, der mindestens eine wasserlösliche Hydroxyverbindung aus der Gruppe mit Hydroxycarbonylen, Hydroxya- romaten, alicyclischen Hydroxyverbindungen, aliphatischen Polyhydro- xyverbindungen sowie aliphatisch-aromatischen Hydroxyverbindungen umfasst.According to the invention, it is provided that the treatment liquid has as an etchant inhibitor an additive which comprises at least one water-soluble hydroxy compound from the group comprising hydroxycarbonyls, hydroxyaromatics, alicyclic hydroxy compounds, aliphatic polyhydroxy compounds and aliphatic-aromatic hydroxy compounds.
Mittels dieses Zusatzes, eben als Ätzinhibitor, kann eine Ätzrate der Behandlungsflüssigkeit an den Siliziumwafern gesteigert und/oder moderiert werden und Isopropanol als Ätzinhibitorzusatz ersetzt werden. Des Weiteren kann eine Mikromaskierung der Oberfläche erfolgen, wodurch sich die Ätzinitialisierung an der Oberfläche der Siliziumwafer zur Seite stärker ausbreitet und auch eine Erhöhung in der Dichte der vorgenannten pyramidenartigen Vorsprünge erzielt wird. In einfachen Worten kann also mit der Erfindung in vorteilhafter Ausgestaltung ein schnelleres und effizienteres Ätzen der Siliziumwafer mit besserem Ätzergebnis hinsichtlich der Texturierung erreicht werden. Die Behandlungsflüssigkeit weist als Ätzmittel insbesondere Kaliumhydroxid auf. Vorzugsweise handelt es sich bei der Behandlungsflüssigkeit um eine wässrige Lösung, welche in besonders bevorzugten Ausführungsformen vollständig frei von organischen Monohydroxyaliphaten , insbesondere solchen mit 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 3, C-Atomen, ist.By means of this addition, as etchant inhibitor, it is possible to increase and / or moderate an etching rate of the treatment liquid on the silicon wafers and to replace isopropanol as etching inhibitor additive. Furthermore, surface micro-masking may occur, thereby spreading the etch initiation at the surface of the silicon wafers to the side and also increasing the density of the aforementioned pyramidal protrusions. In simple terms, therefore, with the invention in an advantageous embodiment, a faster and more efficient etching of the silicon wafer with a better etching result in terms of texturing can be achieved. The treatment liquid has as etchant, in particular potassium hydroxide. The treatment liquid is preferably an aqueous solution which, in particularly preferred embodiments, is completely free of organic monohydroxyaliphates, in particular those having 1 to 6, preferably 1 to 3, C atoms.
Bei den oben genannten Hydroxycarbonylen handelt es sich vorzugsweise um Hydroxyaldehyde oder Hydroxyketone. Geeignet sind u.a. Monohydroxyaldehyde und/oder -ketone.The hydroxycarbonyls mentioned above are preferably hydroxyaldehydes or hydroxyketones. Suitable are u.a. Monohydroxyaldehydes and / or ketones.
In Weiterbildung weisen erfindungsgemäß einsetzbare Hydroxycarbony- Ie bevorzugt zwei oder mehr Hydroxygruppen auf. Besonders bevorzugt werden Polyhydroxyaldehyde, insbesondere Aldosen, oder Polyhydro- xyketone, insbesondere Ketosen, eingesetzt.In a further development, hydroxycarbonyenes which can be used according to the invention preferably have two or more hydroxyl groups. Particular preference is given to using polyhydroxy aldehydes, in particular aldoses, or polyhydroxy ketones, in particular ketoses.
Zu den bekanntesten Vertretern der Polyhydroxyaldehyde und PoIy- hydroxyketone zählen Glucose und Fructose, welche erfindungsgemäß sehr gut einsetzbar sind.Among the most well-known representatives of the polyhydroxy aldehydes and polyhydroxyketones are glucose and fructose, which are very easy to use according to the invention.
Aldosen und Ketosen können entweder aliphatisch oder in zyklischer Halbacetalform auftreten. In cyclischer Halbacetalform repräsentieren sie die Gruppe der Monosaccharide, aus denen Oligosaccharide sowie Polysaccharide aufgebaut werden können, die ebenfalls eine Ätzinhibitorfunktion im Rahmen eines anisotropen Texturprozesses bzw. Ätzprozesses aufweisen können. Unter den erfindungsgemäß geeigneten Polysacchariden ist insbesondere Cellulose hervorzuheben.Aldoses and ketoses can occur either aliphatically or in cyclic hemiacetal form. In cyclic hemiacetal form, they represent the group of monosaccharides from which oligosaccharides and polysaccharides can be built up, which can likewise have an etch inhibitor function in the context of an anisotropic texture process or etching process. Among the polysaccharides which are suitable according to the invention, in particular cellulose should be emphasized.
Bei den Hydroxyaromaten handelt es sich insbesondere um Aromaten mit einem bis vier Benzolkernen. Erfindungsgemäß können sowohl linear als auch angular annellierte mehrkernige Aromaten bevorzugt sein. Unter den mehrkernigen Hydroxyaromaten seien hier insbesondere Hydroxyderivate des Naphthalins, des Anthracens und des Phenan- threns erwähnt. Vorzugsweise handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei den Hydroxyaromaten um Phenole, insbesondere um Hydroxyben- zolverbindungen mit nur einer OH-Gruppe. Allerdings können auch Hydroxyaromaten mit zwei oder mehr OH-Gruppen, insbesondere mit 2 oder 3 OH-Gruppen, bevorzugt sein. Gut geeignet sind insbesondere Resorcine, Brenzcatechine, Hydrochinone, Phloroglucine und Pyrogallo- Ie.The hydroxyaromatics are, in particular, aromatics having one to four benzene nuclei. According to the invention, both linearly and angularly fused polynuclear aromatics may be preferred. Among the polynuclear hydroxyaromatics, mention may be made in particular of hydroxy derivatives of naphthalene, anthracene and phenanthrene. In the context of the present invention, the hydroxyaromatics are preferably phenols, in particular hydroxybenzene compounds having only one OH group. However, hydroxyaromatics having two or more OH groups, in particular having 2 or 3 OH groups, may also be preferred. Especially suitable are resorcinols, pyrocatechols, hydroquinones, phloroglucins and pyrogalloids.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen weisen die Hydroxyaromaten neben der mindestens einen OH-Gruppe einen oder mehrere von OH verschiedene Substituenten auf. Als solche können die Hydroxyaromaten insbesondere Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl- und auch Arylsubsti- tuenten aufweisen. Besonders bevorzugt sind Alkylsubstituenten mit 1 bis 10 C-Atomen. Die Alkylsubstituenten können sowohl linear als auch verzweigt vorliegen. Gegebenenfalls weisen die von OH verschiedenen Substituenten selbst eine oder mehrere weitere OH-Gruppen auf.In some preferred embodiments, the hydroxyaromatics have, in addition to the at least one OH group, one or more substituents other than OH. As such, the hydroxyaromatics may in particular have alkyl, cycloalkyl, alkenyl and also aryl substituents. Particularly preferred are alkyl substituents having 1 to 10 carbon atoms. The alkyl substituents may be both linear and branched. Optionally, the non-OH substituents themselves have one or more other OH groups.
Bei den alicyclischen Hydroxyverbindungen handelt es sich vorzugsweise um Polyhydroxyverbindungen.The alicyclic hydroxy compounds are preferably polyhydroxy compounds.
Bei den aliphatischen Polyhydroxyverbindungen handelt es sich insbesondere um Verbindungen mit 2 bis 6 Hydroxy-Gruppen. Besonders bevorzugt sind als aliphatische Polyhydroxyverbindungen reduzierte Mono- Oligo- oder Polysaccharide. Sehr gut einsetzbar sind insbesondere reduzierte Polyhydroxycarbonyle, unter denen insbesondere die Klasse der Alditole hervorzuheben ist.The aliphatic polyhydroxy compounds are, in particular, compounds having 2 to 6 hydroxyl groups. Particularly preferred aliphatic polyhydroxy compounds are reduced mono- oligo- or polysaccharides. Particularly suitable are, in particular, reduced polyhydroxycarbonyls, of which in particular the class of alditols is to be emphasized.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als aliphatische Polyhydroxyverbindung Sorbitol eingesetzt. Sorbitol ist ein Alditol mit der Summenformel CeHi4Oe und wird oft auch als n-Hexan-Hexol bezeichnet. Es weist eine sehr gute Löslichkeit in Wasser auf und ist sehr kostengünstig. Sorbitol kann so- wohl linksdrehend als L-Form als auch rechtsdrehend als R-Form auftreten Dies ändert das Adsorptionsverhalten an der Oberfläche der Silizi- umwafer und verbessert somit das Ätzverhalten.In a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, sorbitol is used as the aliphatic polyhydroxy compound. Sorbitol is an alditol with the empirical formula CeHi 4 Oe and is often referred to as n-hexane-hexol. It has a very good solubility in water and is very inexpensive. Sorbitol can probably left-handed as L-shape as well as right-handed as R-shape occur This changes the adsorption behavior on the surface of the silicon wafers and thus improves the etching behavior.
Zur Durchführung des Verfahrens kann die Menge an Zusatz in der Behandlungsflüssigkeit zwischen 1% und 15% liegen. Vorteilhaft wird zwischen 5% und 10% an Zusatz zu der Behandlungsflüssigkeit zugegeben.To carry out the process, the amount of additive in the treatment liquid can be between 1% and 15%. Advantageously, between 5% and 10% of addition to the treatment liquid is added.
Vorteilhaft wird das Verfahren mit einer Erwärmung der Behandlungsflüssigkeit durchgeführt. Vorteilhaft kann sie auf eine Temperatur zwischen 60 C und 95°C aufgewärmt werden, besonders vorteilhaft auf etwa 900C. Auch dadurch wird der Ätzprozess verbessert und beschleunigt.Advantageously, the process is carried out with a heating of the treatment liquid. Advantageously, it can be heated to a temperature between 60 C and 95 ° C, particularly advantageously to about 90 0 C. Also, the etching process is improved and accelerated.
Während ein solches Verfahren mit bekannten Behandlungsflüssigkeiten beispielsweise 30 bis 40 Minuten gedauert hat, kann nun ein ausreichend gutes Ergebnis erzielt werden mit Behandlungsdauern zwischen 3 Minuten und 15 Minuten. Vorteilhaft dauert eine Behandlung zwischen 5 Minuten und 10 Minuten, wobei auch dann eine ausreichende Textu- rierung erfolgt, insbesondere vergleichbar wie im Stand der Technik.While such a process with known treatment liquids has lasted, for example, 30 to 40 minutes, a sufficiently good result can now be achieved with treatment times between 3 minutes and 15 minutes. Advantageously, a treatment takes between 5 minutes and 10 minutes, whereby even then sufficient texturing takes place, in particular comparable to the prior art.
Zumindest bei Siliziumwafern für Solarzellen, die für einseitigen Lichteinfall ausgebildet sind, reicht es, eine Seite zu texturieren. Diese Seite wird dann mit Behandlungsflüssigkeit vollständig benetzt, beispielsweise besprüht oder getaucht, vorteilhaft mit der zu behandelnden Seite nach oben. Es ist auch möglich, beide Seiten eines Siliziumwafers zu texturieren, entweder auf vorgenannte Art und Weise oder durch vollständiges Tauchens des gesamten Siliziumwafer in ein Bad mit der Behandlungsflüssigkeit.At least for silicon wafers for solar cells, which are designed for unilateral incidence of light, it is sufficient to texture a page. This side is then completely wetted with treatment liquid, for example sprayed or dipped, advantageously with the side to be treated upwards. It is also possible to texture both sides of a silicon wafer, either in the aforementioned manner or by completely immersing the entire silicon wafer in a bath with the treatment liquid.
Um das Ätzverfahren sowohl zu beschleunigen als auch um ein besseres Resultat zu erzielen, kann vorgesehen sein, die Behandlungsflüssig- keit an der Oberfläche des Siliziumwafers relativ schnell zu erneuern bzw. zu tauschen oder umzuwälzen. Dazu kann ein gezieltes Anströmen mit Behandlungsflüssigkeit erfolgen, beispielsweise als turbulentes Anströmen oder durch sogenanntes Schwallen. Dies kann durch spezielle Düsen oder sogenannte Schwalleinrichtungen mit Schlitzen odgl. in der Nähe der Oberfläche der Siliziumwafer erfolgen, auch in einem Vollbad, oder allgemein durch Bewegen der Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise durch Rühren odgl..In order both to accelerate the etching process and to obtain a better result, it can be provided that the treatment liquid relatively fast to renew or swap or circulate on the surface of the silicon wafer. For this purpose, a targeted flow against treatment liquid can take place, for example as a turbulent flow or by so-called swelling. This can odgl by special nozzles or so-called bulge devices with slots. in the vicinity of the surface of the silicon wafer, also in a full bath, or generally by moving the treatment liquid, for example by stirring or the like.
Vorteilhaft ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Siliziumwafer dabei horizontal ausgerichtet sind bei der Behandlung mit der vorbeschriebenen Behandlungsflüssigkeit, vorzugsweise in einem Durchlaufverfahren. Ein derartiges Horizontalverfahren, insbesondere als Durchlaufverfahren, bietet gegenüber den bekannten vertikalen Tauchverfahren mit derartiger Behandlungsflüssigkeit mit taktender Arbeitsweise große Vorteile, nämlich einen besseren Austausch der Behandlungsflüssigkeit an der Waferoberfläche durch die horizontale Lage sowie ein schnelleres Behandeln durch die Möglichkeit des Durchlaufverfahrens.It is advantageously provided in a method according to the invention that the silicon wafers are aligned horizontally in the treatment with the above-described treatment liquid, preferably in a continuous process. Such a horizontal method, in particular as a continuous process, offers over the known vertical immersion method with such a treatment liquid with clocking operation great advantages, namely a better replacement of the treatment liquid on the wafer surface by the horizontal position and a faster treatment by the possibility of the continuous process.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combination in one embodiment of the invention and in other areas be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections and subheadings does not limit the statements made thereunder in their generality.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Brief description of the drawings Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and are explained in more detail below. In the drawings show:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Texturierung eines Siliziumwafers an seiner Unterseite durch Besprühen mit einer erfindungsgemäßen Behandlungsflüssigkeit und1 is a side view of a texturing of a silicon wafer on its underside by spraying with a treatment liquid according to the invention and
Fig. 2 eine Abwandlung der Texturierung aus Fig. 1 mit in Behandlungsflüssigkeit getauchtem Siliziumwafer samt turbulenter Anströmung.2 shows a modification of the texturing from FIG. 1 with silicon wafers immersed in treatment liquid, together with turbulent flow.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments
In Fig. 1 ist eine Behandlungseinrichtung 11 dargestellt mit Transportrollen 12, die eine Transportbahn bilden, die oberhalb einer nicht dargestellten Aufnahmewanne für die Behandlungsflüssigkeit verläuft. Auf den Transportrollen 12 wird ein Siliziumwafer 17 entlang der Transportbahn transportiert mit Transportrichtung nach rechts, wie der Pfeil veranschaulicht. Seine Rückseite 18 weist dabei nach unten bzw. liegt auf den Transportrollen 12 auf und die zu behandelnde Vorderseite 19 liegt oben. Der Siliziumwafer 17 kann unter Umständen jedoch auch mit der Vorderseite 19 nach unten transportiert und behandelt werden.In Fig. 1, a treatment device 11 is shown with transport rollers 12, which form a transport path which extends above a receptacle, not shown, for the treatment liquid. On the transport rollers 12, a silicon wafer 17 is transported along the transport path with the transport direction to the right, as the arrow illustrates. Its rear side 18 points downwards or lies on the transport rollers 12 and the front side 19 to be treated lies above. However, under certain circumstances, the silicon wafer 17 can also be transported downwards with the front side 19 and treated.
Düseneinrichtungen 20 sind über den Transportrollen 12 und somit auch über den Siliziumwafern 17 vorgesehen. Sie erzeugen jeweils einen Flüssigkeitsschleier 16 aus Behandlungsflüssigkeit, die so an die Vorderseiten 19 der Siliziumwafer 17 gebracht wird. Dort bewirkt die Behandlungsflüssigkeit 15 eine eingangs genannte Texturierung der Vorderseite 19 des Siliziumwafers 17. Dieser alkalische Texturierungspro- zess von monokristallinen Wafern ist, wie zuvor erläutert worden, bisher nur mit vertikaler Position des Wafers bekannt, und zwar in Tauchverfahren und nicht in Durchlaufverfahren. Weitere Düseneinrichtungen 20', die gestrichelt dargestellt sind, können unter den Transportrollen 12 und somit auch unter den Siliziumwafern 17 vorgesehen sein. Sie ragen nach oben und können jeweils einen Flüssigkeitsschleier 16' aus Behandlungsflüssigkeit erzeugen, um damit ggfs. die Rückseite 18 zu tex- turieren.Nozzle devices 20 are provided above the transport rollers 12 and thus also above the silicon wafers 17. They each produce a liquid curtain 16 of treatment liquid, which is brought to the front sides 19 of the silicon wafer 17. There, the treatment liquid 15 effects a texturing of the front side 19 of the silicon wafer 17 mentioned at the outset. This alkaline texturing process of monocrystalline wafers is, as explained above, hitherto known only with a vertical position of the wafer, in dipping processes and not in continuous processes. Other nozzle devices 20 ', which are shown in dashed lines, under the transport rollers 12 and thus also be provided under the silicon wafers 17. They protrude upwards and can each generate a liquid veil 16 'from treatment liquid, in order to texturize the back side 18, if necessary.
Durch die neue erfindungsgemäße Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit, die beispielsweise zwischen 5% und 10% Sorbitol aufweist, wobei der überwiegende Teil aus Kaliumhydroxid besteht, erfolgt die Texturierung besonders gut und besonders schnell.Due to the novel composition according to the invention of the treatment liquid, which has, for example, between 5% and 10% sorbitol, the predominant part consisting of potassium hydroxide, texturing takes place particularly well and very quickly.
Eine alternative Behandlungseinrichtung 111 ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier sind wiederum Transportrollen 112 vorgesehen, die eine Transportbahn bilden, auf der ein Siliziumwafer 117 mit einer Vorderseite 119 nach oben transportiert wird. Der Siliziumwafer 117 kann unter Umständen jedoch auch mit der Vorderseite 119 nach unten transportiert und behandelt werden. Im Unterschied zu Fig. 2 verläuft hier die Transportbahn und somit der Siliziumwafer 117 getaucht in einem Bad 114 mit Behandlungsflüssigkeit 115. So wird sowohl die Vorderseite 119 als auch eine Rückseite 118 texturiert.An alternative treatment device 111 is shown in FIG. Here again transport rollers 112 are provided, which form a transport path, on which a silicon wafer 117 is transported with a front side 119 upwards. However, under certain circumstances, the silicon wafer 117 may also be transported downwards and treated with the front side 119. In contrast to FIG. 2, here the transport path and thus the silicon wafer 117 run immersed in a bath 114 with treatment liquid 115. Thus, both the front side 119 and a rear side 118 are textured.
Der Siliziumwafer 117 in Fig. 2 befindet sich bereits in dem Bad 114 bzw. der Behandlungsflüssigkeit 115. Bei dem Transport durch das Bad hindurch erfolgt auch ein gewisser Austausch von Behandlungsflüssigkeit an der Vorderseite 119 und der Rückseite 118, welcher die Texturierung günstig beeinflusst. Zur weiteren Verbesserung einer Anströmung der Seiten 118 und 119 mit Behandlungsflüssigkeit 115 sind Düseneinrichtungen 120 über dem Siliziumwafer 117 und weitere Düseneinrichtungen 120' darunter vorgesehen. Diese strömen Behandlungsflüssigkeit 115 mit Druck aus und zwar vorzugsweise schräg gegen die Seiten 118 und 119 als turbulente Anströmung 116 und 116', wie dies durch die Striche dargestellt ist. Dies wird auch als Schwalleinrichtung bezeichnet. Somit entspricht dieser Strom von Behandlungsflüssigkeit 115 in etwa dem Flüssigkeitsschleier 16 gemäß Fig. 1 und bewirkt ein noch turbulenteres Anströmen der Seite der Siliziumwafer, insbesondere mit verstärktem Austausch von Behandlungsflüssigkeit am Siliziumwafer 117. So können entstehende Gasblasen an der Oberfläche des Silizi- umwafers 117 abgelöst und entfernt werden, so dass stets an jede Stelle der Seite 118 und 119 Behandlungsflüssigkeit 115 gelangt.The silicon wafer 117 in FIG. 2 is already in the bath 114 or the treatment liquid 115. During the transport through the bath, there is also a certain exchange of treatment liquid on the front side 119 and the back side 118, which favorably influences the texturing. In order to further improve an inflow of the sides 118 and 119 with treatment liquid 115, nozzle devices 120 are provided above the silicon wafer 117 and further nozzle devices 120 'below. These flow treatment fluid 115 with pressure, preferably obliquely against the sides 118 and 119 as a turbulent flow 116 and 116 ', as shown by the bars. This is also referred to as a surge device. Thus, this stream of treatment liquid 115 approximately corresponds to the liquid curtain 16 of FIG. 1 and still causes one more turbulent inflow of the side of the silicon wafer, in particular with increased exchange of treatment liquid on the silicon wafer 117. Thus, gas bubbles formed on the surface of the silicon wafer 117 can be detached and removed, so that 118 and 119 treatment liquid 115 always reaches each point of the side.
Aus den Fig. 1 und 2 kann auch gut entnommen werden, wie hier die Siliziumwafer im Horizontaldurchlaufverfahren behandelt werden bzw. mit der Behandlungsflüssigkeit mit alkalischem Zusatz beaufschlagt werden. Ob dies mit Besprühen bzw. Beschwallen oder im Tauchverfahren erfolgt spielt keine wesentliche Rolle.From Figs. 1 and 2 can also be easily taken, as here the silicon wafers are treated in the horizontal flow process or are treated with the treatment liquid with alkaline additive. Whether this is done by spraying or humidifying or in the dipping process does not play a significant role.
Nicht dargestellt sind in den Zeichnungen Einrichtungen zur Beimischung des Zusatzes zu der Behandlungsflüssigkeit. Wird jedoch beispielsweise Sorbitol beigemischt, welches in Form eines Pulvers vorliegt, so kann eine Beimischung ganz einfach aus einem Tank in die Behandlungsflüssigkeit erfolgen, entweder in einen separaten Behälter oder direkt in das Bad hinein. Dabei sollte natürlich eine Messung der Konzentration des Sorbitols vorgenommen werden, um einen vorgegebenen Wert einzuhalten.Not shown in the drawings means for admixing the additive to the treatment liquid. However, if, for example, sorbitol is added, which is in the form of a powder, an admixture can easily be carried out from a tank into the treatment liquid, either in a separate container or directly into the bath. Of course, a measurement of the concentration of sorbitol should be made to meet a predetermined value.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung möglich, nicht nur einen der genannten Zusätze der Behandlungsflüssigkeit beizumischen, sondern auch mehrere. Nicht dargestellt in den Zeichnungen sind Einrichtungen zur vorgenannten Erwärmung der Behandlungsflüssigkeit, welche jedoch an sich dem Fachmann bekannt und leicht zu realisieren sind. Furthermore, it is possible within the scope of the invention to admix not only one of the said additives of the treatment liquid, but also several. Not shown in the drawings are means for the above-mentioned heating of the treatment liquid, which, however, are known per se to the person skilled in the art and are easy to implement.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Behandlung von Siliziumwafern (17, 117), insbesondere als Substrate für die Herstellung von Solarzellen, wobei die Oberfläche (18, 118, 119) der Siliziumwafer (17, 117) mit Behandlungsflüssigkeit (115) benetzt und dabei texturiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit (115) als Zusatz mindestens eine wasserlösliche Hydroxyverbindung aus der folgenden Gruppe aufweist: Hydroxycarbonyle, Hydroxyaromaten, alicyclische Hydroxyverbindungen, aliphatische PoIy hydroxy Verbindungen sowie aliphatisch-aromatische Hydroxyverbindungen.Method for treating silicon wafers (17, 117), in particular as substrates for the production of solar cells, wherein the surface (18, 118, 119) of the silicon wafers (17, 117) is wetted with treatment liquid (115) and thereby textured, characterized in that the treatment liquid (115) has as additive at least one water-soluble hydroxy compound from the following group: hydroxycarbonyls, hydroxyaromatics, alicyclic hydroxy compounds, aliphatic polyhydroxy compounds and aliphatic-aromatic hydroxy compounds.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Hydroxycarbonylen um Hydroxyaldehyde oder Hyd- roxyketone handelt.2. Process according to claim 1, characterized in that the hydroxycarbonyls are hydroxyaldehydes or hydroxyakones.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroxycarbonyle zwei oder mehr Hydroxygruppen aufweisen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hydroxycarbonyls have two or more hydroxyl groups.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Hydroxyaromaten um Aro- maten mit einem bis vier Benzolkernen handelt.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hydroxyaromatics are aromatics with one to four benzene nuclei.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Hydroxyaromaten um Phenole handelt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is phenols in the hydroxyaromatic.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroxyaromaten zwei oder mehr OH- Gruppen aufweisen. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hydroxyaromatic compounds have two or more OH groups.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroxyaromaten neben der mindestens einen OH-Gruppe einen oder mehrere von OH verschiedene Substituenten aufweisen.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hydroxyaromatic compounds in addition to the at least one OH group one or more substituents other than OH.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den alicyclischen Hydroxyver- bindungen um Polyhydroxyverbindungen handelt.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the alicyclic hydroxy compounds are polyhydroxy compounds.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den aliphatischen Polyhydroxyverbindungen um Verbindungen mit 2 bis 6 Hydroxy-Gruppen handelt.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is in the aliphatic polyhydroxy compounds are compounds having 2 to 6 hydroxy groups.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den aliphatischen Polyhydroxyverbindungen um reduzierte Polyhydroxycarbonyle, insbesondere um reduzierte Mono-, Oligosaccharide oder Polysaccharide, handelt bzw. um Sorbitol handelt.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is the reduced polyhydroxycarbonyls in the aliphatic polyhydroxy compounds, in particular reduced mono-, oligosaccharides or polysaccharides, or is sorbitol.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zusatzes in der Behandlungsflüssigkeit (115) zwischen 1% und 15% beträgt, vorzugsweise zwischen 5% und 10%.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the proportion of the additive in the treatment liquid (115) is between 1% and 15%, preferably between 5% and 10%.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit (115) bei der Durchführung des Verfahrens eine Temperatur zwischen 600C und 95°C aufweist, vorzugsweise etwa 900C.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the treatment liquid (115) in carrying out the method has a temperature between 60 0 C and 95 ° C, preferably about 90 0 C.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Behandlung mit der Behand- lungsflüssigkeit (115) zwischen 3 Minuten und 15 Minuten liegt, vorzugsweise zwischen 5 Minuten und 10 Minuten liegt.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the duration of treatment with the treatment lungsflüssigkeit (115) is between 3 minutes and 15 minutes, preferably between 5 minutes and 10 minutes.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumwafer (17, 117) zumindest auf einer Seite (18, 118, 19, 119) vollständig mit der Behandlungsflüssigkeit (115) benetzt werden, insbesondere besprüht oder getaucht werden.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the silicon wafers (17, 117) at least on one side (18, 118, 19, 119) are completely wetted with the treatment liquid (115), in particular sprayed or dipped.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein intensiver Austausch von Behandlungsflüssigkeit (115) an der Oberfläche (18, 118, 19, 119) des Silizium- wafers (17, 117) vorgenommen wird, insbesondere durch gezieltes bzw. erzwungenes Anströmen, vorzugsweise turbulentes Anströmen.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an intensive exchange of treatment liquid (115) on the surface (18, 118, 19, 119) of the silicon wafer (17, 117) is made, in particular by targeted or Forced influx, preferably turbulent flow.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumwafer (17, 117) dabei horizontal liegend behandelt werden, vorzugsweise in einem Durchlaufverfahren.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the silicon wafer (17, 117) are treated lying horizontally, preferably in a continuous process.
17. Behandlungsflüssigkeit (115) zur Behandlung von Siliziumwafern (17, 117), insbesondere als Siliziumwafer für die Herstellung von Solarzellen, zum Benetzen und Texturieren der Oberfläche (18, 118, 19, 119) der Siliziumwafer (17, 117) mit der Behandlungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit (115) als Zusatz mindestens eine wasserlösliche Hydroxyver- bindung aus der folgenden Gruppe aufweist: Hydroxycarbonyle, Hydroxyaromaten, alicyclische Hydroxyverbindungen, aliphatische Polyhydroxyverbindungen sowie aliphatisch-aromatische Hydroxyverbindungen. 17. A treatment liquid (115) for treating silicon wafers (17, 117), in particular as silicon wafers for the production of solar cells, for wetting and texturing the surface (18, 118, 19, 119) of the silicon wafers (17, 117) with the treatment liquid , characterized in that the treatment liquid (115) as additive at least one water-soluble hydroxy compound from the following group: hydroxycarbonyls, hydroxyaromatics, alicyclic hydroxy compounds, aliphatic polyhydroxy compounds and aliphatic-aromatic hydroxy compounds.
18. Behandlungsflüssigkeit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Zusatzes in der Behandlungsflüssigkeit (115) zwischen 1% und 15% beträgt, vorzugsweise zwischen 5% und 10%.18. Treatment liquid according to claim 17, characterized in that the proportion of the additive in the treatment liquid (115) is between 1% and 15%, preferably between 5% and 10%.
19. Siliziumwafer (17, 117), insbesondere für die Herstellung von Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder mit einer Behandlungsflüssigkeit (115) nach einem der Ansprüche 17 oder 18 behandelt worden ist. 19 silicon wafer (17, 117), in particular for the production of solar cells, characterized in that it has been treated by a method according to any one of claims 1 to 16 or with a treatment liquid (115) according to any one of claims 17 or 18.
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