WO2020157229A1 - Vorrichtung und verfahren zur bearbeitung von wafern - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for processing wafers. It is proposed to transport the wafers in a vertical orientation through the process solution used for processing the wafers, which enables an increase in throughput, a simplified aftertreatment of the exhaust air and a reduction in the consumption of components of the process solution.
  • the invention can be used, inter alia, in the production of solar cells or also printed circuit boards, for example printed circuit boards for the electrical industry.
  • the production of solar cells from multicrystalline silicon solar cells is known and contains a wet chemical texture process. This is usually carried out in continuous systems (inline etching systems) as shown in FIG. 1.
  • the wafers (1) are transported horizontally on transport rollers (2) through the system.
  • Hold-down rollers (3) ensure that the wafers do not lose contact with the transport rollers.
  • the process solution can be located in a process basin (4).
  • Overflowing medium is piped back into a tank (5) and pumped from there back into the process tank by means of a pump (6).
  • the level of the process solution in the area of the transport rollers is accumulated by the first and last pair of transport and hold-down rollers, so that the wafers are completely immersed in the process solution.
  • the gap between the transport and hold-down rolls corresponds to the thickness of the wafers (usually around 200 pm) and is therefore negligible.
  • a solution of hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ) is used for the texturing. This reacts with silicon in a highly exothermic reaction to form hexafluorosilicic acid (H 2 S1F 6 ) and nitrogen monoxide (NO), which continues to react in contact with atmospheric oxygen to form nitrogen dioxide (NO 2 ).
  • the wafers Since the wafers are guided horizontally through the system in this process, the wafers require the maximum area, which limits the number of wafers processed simultaneously and thus the throughput of the systems.
  • An increase in throughput can thus only be achieved by reducing the process time or increasing the size of the system in combination with increasing the throughput speed. Since the process time is already very low at 60 to 90 seconds, a further reduction while maintaining a robust process is hardly possible.
  • the increase in throughput speed with the simultaneous enlargement of the system is only of little profit from an economic point of view, since the Material requirements and thus the investment costs for the construction of a larger plant also increase.
  • an inline process When processing wafers, a basic distinction can be made between an inline process and a batch process.
  • the wafers are transported in series through the system. Several rows of wafers can also be transported side by side at the same time (multi-track inline process).
  • the wafers are not transported individually lying on a conveyor belt or the like, but with the aid of a carrier (English: Carrier) in which a large number of wafers are stacked.
  • a carrier English: Carrier
  • DE 10 2006 054 846 A1 proposes a device in which wafers are introduced into a batch transport device within an inline system in order to then be transported as a batch through the system. Then several such batches are stacked and passed through the system and separated again at the end of the system, the transport in batch mode also being able to take place in such a way that the wafers are aligned vertically during the transport.
  • a mechanically and logistically demanding merging and separation is necessary to combine inline processes and batch processes.
  • the transport of vertically aligned wafers in the inline process is not intended.
  • the object is solved by the subject matter of the claims.
  • the object is achieved in particular by a device for processing wafers with a chemical process solution, the device comprising transport means (2) and hold-down means (3) and at least one process basin (4) for receiving the chemical process solution, the process basin ( 4) is delimited on at least one side by a damming device (21), characterized in that the damming device (21) is designed in such a way that between the transport means (2) and the holding-down means (3) vertically oriented wafers in the horizontal direction of movement in the Process basin (4) in and out of the process basin (4) can be performed.
  • a device of the invention according to exemplary embodiments is shown in FIGS. 2 and 5.
  • the terms “vertikah” and “horizontah” are used in the present description, this means “essentially vertical” or “essentially horizontal”, unless stated otherwise.
  • the surface of the process solution located in the process tank (4) can preferably serve as a reference point. This surface is aligned horizontally in the absence of wave movements or other movements of the process solution. A surface vector standing vertically on the surface of the process solution is therefore vertical.
  • the expression “essentially horizontal” therefore preferably describes an orientation or movement that is essentially parallel to the surface of the process solution located in the process basin (4), while the expression “essentially vertical” describes an orientation or movement that is essentially orthogonal to the surface of the process solution in the process pool (4).
  • a surface vector standing vertically on a substantially horizontally oriented surface preferably forms an angle of at most 20 °, more preferably at most 10 °, more preferably at most 5 °, more preferably at most 1 °, with a surface vector standing vertically on the surface of the process solution. more preferably about 0 °.
  • the vector of an essentially horizontal direction of movement preferably forms an angle of at least 70 ° and at most 110 °, more preferably of at least 80 ° and at most 100 °, more preferably of at least 85 ° and at most 95, with a surface vector standing perpendicularly on the surface of the process solution °, more preferably from about 90 °.
  • a surface vector standing vertically on a substantially vertically oriented surface preferably forms an angle of at least 70 ° and at most 110 °, more preferably of at least 80 ° and at most 100 °, more preferably of at least, with a surface vector standing vertically on the surface of the process solution 85 ° and at most 95 °, more preferably of about 90 °.
  • the vector of an essentially vertical direction of movement with an area vector perpendicular to the surface of the process solution preferably forms an angle of at most 20 °, more preferably at most 10 °, more preferably at most 5 °, more preferably at most 1 °, more preferably about 0 ° .
  • the device of the present invention is a device for processing wafers with a chemical process solution.
  • Silicon wafers in particular multicrystalline or monocrystalline silicon wafers, are preferably to be subjected to a texturing process with the aid of the device according to the invention.
  • the processing of the wafers is therefore preferably texturing.
  • Such texturing of wafers is known and is used above all in the production of solar cells.
  • the process solution used for multicrystalline wafers preferably contains hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3), and that for monocrystalline wafers contains a mixture of aqueous potassium hydroxide solution (KOH) and one or more organic additives.
  • the device of the present invention comprises a process basin (4) for receiving the chemical process solution.
  • the device can also comprise several process basins (4), for example for the parallel processing of several wafers or for the sequential processing of a wafer with different process solutions. Several wafers can also be processed simultaneously and / or in succession in the same process
  • process basins (4) with a rectangular base are used.
  • the width of the process tank (4) depends primarily on the number of wafers to be processed in parallel and on their thickness and distance from one another.
  • the width of the process tank (4) is preferably in a range from 100 mm to 1000 mm, more preferably from 200 mm to 800 mm, more preferably from 500 mm to 700 mm.
  • the length of the process basin (4) depends primarily on the desired process time that the wafers are to spend in the process basin (4), the transport speed of the wafers through the process basin (4) being taken into account.
  • the length of the process tank (4) is preferably in a range from 100 mm to 5000 mm, more preferably from 300 mm to 4000 mm, more preferably from 800 mm to 3000 mm.
  • the height of the process tank (4) is essentially determined by the dimensions of the wafers to be processed, that is to say on the basis of the vertical alignment according to their length or width.
  • the process basin (4) preferably has a height that enables the process solution to be built up to a height that exceeds the height of the wafers, so that the wafers in the process basin (4) are completely immersed in the process solution.
  • the height of the process basin (4) is preferably in a range from 20 mm to 2000 mm, more preferably from 50 mm to 1000 mm, more preferably from 100 mm to 500 mm, more preferably from 150 mm to 300 mm, more preferably from 160 mm to 250 mm, more preferably from 180 mm to 220 mm.
  • the device of the present invention comprises transport means (2) and hold-down means
  • the transport means (2) serve to transport the wafers through the device.
  • the hold-down means (3) ensure that the wafers do not lose contact with the transport means (2).
  • Transport means (2) and hold-down means (3) are arranged such that the wafers between the transport means (2) and the hold-down means (3) aligned vertically and can be guided through the device in a horizontal direction of movement, in particular into the process basin (4), through the process basin (4), and out of the process basin
  • the distance between the transport means (2) and the hold-down means (3) preferably corresponds essentially to the length or width of the wafers and not, as in the prior art, to the thickness of the wafers.
  • the distance between the transport means (2) and the hold-down means (3) is determined by the vertical alignment of the wafers between the transport means (2) and the hold-down means (3) determined.
  • the length of the wafers corresponds to the width of the wafers.
  • the wafers usually have a square base.
  • the clear distance is preferably between the transport means (2) and the hold-down means
  • the transport means (2) and the hold-down means (3) are preferably aligned essentially parallel to one another within the device. This is also advantageous for the vertical alignment of the wafers between the transport means (2) and the hold-down means (3).
  • the transport means (2) and / or the hold-down means (3) can be configured, for example, in the form of conveyor belts.
  • Such embodiments of the invention are possible, but less advantageous, since such conveyor belts have to be guided together with the wafers through the device, in particular also into the process basin (4), through the process basin (4), and out of the process basin (4 ) out.
  • the transport means (2) are therefore particularly preferably transport rollers (2) and the hold-down means (3) are hold-down rollers (3).
  • the configuration in the form of rollers has the advantage that the wafer can be transported through the device, in particular also into the process basin (4), through the process basin (4) and out of the process basin (4) without the transport means (2) and the hold-down means (3) themselves also having to be led into the process basin (4), through the process basin (4) and out of the process basin (4).
  • the transport rollers (2) and the hold-down rollers (3) are preferably stationary.
  • the rollers therefore preferably only perform a rotational movement during the transport of the wafers, but no translational movement.
  • the rollers therefore preferably do not move through the device together with the wafers, but remain in place.
  • transport rollers (2) and hold-down rollers (3) are preferably provided inside and outside the process basin, each of which remains in place.
  • the transport means (2) and / or the hold-down means (3) preferably have at least one depression, preferably exactly one depression per wafer, for receiving the wafers. This is advantageous in order to protect the wafers against lateral tilting.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment with wafers (1) located between transport rollers (2) and hold-down rollers (3) is shown in FIG.
  • the device of the present invention comprises at least one process basin (4) for receiving the chemical process solution, the process basin (4) being delimited on at least one side by a stowage device (21).
  • the processing of the wafers with the chemical process solution takes place by leading the wafers through the process basin (4) with the process solution contained therein.
  • the storage device (21) is designed in such a way that between the transport means (2) and the holding-down means (3) vertically aligned wafers in and out of the process basin (4) in the horizontal direction of movement Process basin (4) can be executed.
  • the stowage device (21) can differ from the other boundary walls of the process basin (4), for example, in that the stowage device (21) is arranged such that the stowage device (21) can assume an open position and a closed position, the open position allows the insertion of the vertically aligned wafers into the process pool (4) and / or the execution of the vertically aligned wafers from the process pool (4). It is also possible, for example, to provide the storage device (21) with at least one vertically extending slot (22) for carrying out the vertically aligned wafers.
  • the stowage device (21) can be configured with respect to the other configuration analogous to the other boundary walls of the process basin (4).
  • the stowage device (21) works particularly efficiently when the slots (22) are as narrow as possible and / or the stowage device (21) is as thick as possible, since this increases the hydraulic resistance of the slots (22).
  • the thickness of the accumulation device (21) is preferably at least 10% of the wafer length, more preferably at least 15% of the wafer length, more preferably at least 20% of the wafer length, but preferably at most 50% of the wafer length, more preferably at most 40% of the wafer length, more preferably at most 30% of the wafer length.
  • the thickness of the storage device (21) is preferably in a range from 15 mm to 80 mm, more preferably from 20 mm to 60 mm, more preferably from 30 mm to 50 mm.
  • the width of the slot (22) is preferably at most 5 times, more preferably at most 3 times the wafer thickness, but preferably at least 1.1 times, more preferably at least 1.5 times the wafer thickness.
  • the width of the slot (22) is preferably in a range from 220 pm to 1000 pm, more preferably from 300 pm to 600 pm.
  • the slots (22) are preferably chamfered on the input side, that is to say that the edge between the front front and a slot (22) is preferably provided with a chamfer. This enables the wafers to be inserted particularly reliably even with tolerances in the transport system.
  • the width of the slots (22) preferably tapers in the direction of passage. This contributes to an even better guidance of the wafers through the slots (22).
  • the aforementioned width of the slots (22) denotes the width of the slots (22) at the narrowest point.
  • the ratio of the slot width at the widest test point to the slot width at the narrowest point is preferably in a range from 1.1: 1 to 2: 1, more preferably from 1.2: 1 to 1.5: 1.
  • the hold-down means (3) in front of the storage device (21) are designed with an additional weight in order to ensure particularly good guidance against the outflowing liquid.
  • the device of the present invention is suitable for carrying out inline processes, as can already be seen from the alignment of the wafers between transport means (2) and hold-down means (3) and the transport of the wafers through the device which is guaranteed thereby.
  • inline process the wafers are transported individually in a row through the system. Several rows of wafers can also be transported side by side at the same time (multi-track inline process).
  • the process tank (4) can easily be limited by the transport rollers (2) and the hold-down rollers (3), since the wafers are transported there in a horizontal orientation, so that the distance between the transport rollers (2) and the hold-down rollers (3) corresponds essentially to the thickness of the wafer. Because the thickness of the wafer is very small is (usually around 200 pm), the gap between the transport rollers (2) and the hold-down rollers (3) does not lead to a significant leakage of the process liquid from the process tank (4).
  • the present device provides for the inline transport of vertically aligned wafers into the process basin (4), through the process basin (4), and out of the process basin (4).
  • the distance between the transport means (2) and the hold-down means (3) does not correspond to the thickness of the wafers due to the vertical alignment of the wafers, as in the prior art, but rather to the length or width of the wafers, with the length and width of the wafers taking into account the usually square base area of the wafers are usually identical.
  • the length and width of the wafers exceed their thickness many times, usually at least 100 times.
  • the distance between the transport means (2) and the hold-down means (3) is therefore so large that the process basin (4) cannot be limited by the transport means (2) and the hold-down means (3), since the process solution is caused by the gap between Transport means (2) and hold-down means (3) would emerge, so that the process solution would not remain in the process basin (4) in sufficient quantity for the processing of the wafers.
  • Delimiting the process basin (4) on all sides by means of customary boundary walls is not a satisfactory solution for a device which is said to be suitable for carrying out an inline method. This would prevent the vertically aligned wafers from being able to be moved into and out of the process basin (4) in the process basin (4) in the horizontal direction of movement. Rather, the wafers would have to be lifted vertically, guided over the boundary wall and then lowered vertically into the process basin (4), which is not compatible with an inline process.
  • the process basin (4) of the device of the present invention is therefore delimited on at least one side by a stowage device (21) which is designed such that between the transport means (2) and the holding-down means (3) vertically oriented wafers in the horizontal direction of movement in the process basin (4) can be guided in and out of the process basin (4).
  • a stowage device (21) which is designed such that between the transport means (2) and the holding-down means (3) vertically oriented wafers in the horizontal direction of movement in the process basin (4) can be guided in and out of the process basin (4).
  • One or more of the remaining sides of the process basin (4) can also be delimited by such a stowage device (21). However, this is not necessary in order to carry out an inline process with the device. It is sufficient if the process basin (4) is delimited on at least one side by such a storage device (21). In such an embodiment, the wafers are carried out on the same side from the process tank (4) on which they were also introduced into the process tank (4).
  • Embodiments with the described stowing device (21) on only one side of the process tank require more complex transport guidance of the wafers within the process tank (4), since the wafers leave the process tank (4) on the same side on which they enter the process tank (4 ) have occurred.
  • the device of the invention therefore preferably comprises two stowage devices (21a, 21b) located on opposite sides of the process basin (4). This enables linear transport of the wafers into the process basin (4), through the process basin (4), and out of the process basin (4), since the wafers enter the process basin (4) on one side and on the opposite side the process basin (4) can exit the process basin (4). A change in the direction of movement of the wafers is not necessary in such embodiments.
  • the material of the storage device (21) depends on the particular application, in particular on the process temperature and / or the components of the chemical etching solutions.
  • the stowage device (21) of the present invention is designed in such a way that between the transport means (2) and the holding-down means (3), vertically aligned wafers can be introduced into and out of the process basin (4) in the horizontal direction of movement.
  • the storage device (21) is arranged such that the storage device (21) can assume an open position and a closed position, the open position being the insertion of the vertically aligned wafers into the process basin (4) and / or that Execution of the vertically aligned wafers from the process pool (4) allowed.
  • the jamming device (21) can be designed such that it can be lowered down into the open position or lifted up or pulled away into the open position in order to insert the vertically aligned wafers into the process (4) and / or To allow execution of the vertically aligned wafers from the process pool (4).
  • Such an embodiment of the invention is possible, but has certain disadvantages.
  • the chemical process solution will emerge from the process tank (4) to a considerable extent if the storage device (21) is in the open and not in the closed position.
  • the device of the present invention can therefore not be operated in continuous operation with such a stowage device (21). Rather, the accumulation device (21) after the wafers have been introduced into the Process basin (4) are brought from the open position into the closed position so that process liquid introduced into the process basin (4) exits the process basin (4) through the opening of the process basin (4), which results from the fact that the jam device (21) is in the open position. This requires stopping the transportation of the wafers through the system.
  • the jam device (21) Only when the storage device (21) has assumed the closed position is the process solution placed in the now closed process basin (4). In order to enable the wafers to be carried out from the process tank (4), the jam device (21) must then be brought into the open position again. Before, the process liquid or at least a large part of it is preferably removed again from the process basin (4) in order to avoid an uncontrolled escape of the process liquid from the process basin (4) when the storage device (21) is in the open position.
  • the damming device (21) can also be designed such that a weir area via two weirs 21a and 21b, and a weir area through two weirs 21c and 21d is formed.
  • a possible embodiment is shown by way of example in FIG. 6.
  • the weirs 21a, 21b, 21c and 21d are each shown retractable there.
  • the weirs can be lifted up or pulled away to the open position. Due to the fact that two weirs each form a sluice area or a sluice area, excessive leakage of process liquid from the process tank (4) can be avoided.
  • a similar principle is known, for example, for locks in inland navigation.
  • the wafers In this operating mode, the wafers have to be divided into wafer groups, since the wafers are introduced into and out of the process basin (4) in groups.
  • the distance between two successive wafer groups will generally be at least one wafer length, so that there is an increased space requirement.
  • multi-lane inline processes in which several wafer groups are parallel to the process basin (4) in and out of the process basin (4), it must also be ensured that the individual wafers are actually parallel to each other, since otherwise there would be undesired interaction of wafers moving out of line with the accumulation device (21) when the accumulation device (21) is moved from the open to the closed position, which can result in damage to the corresponding wafers and / or the accumulation device (21).
  • the accumulation device (21) is preferably provided with at least one vertically extending slot (22) for carrying out the vertically aligned wafers.
  • the accumulation device (21) is provided with exactly one vertically running slot (22) for the passage of the vertically aligned wafers.
  • the accumulation device (21) can be provided with more than one vertical slot (22) for the passage of the vertically aligned wafers.
  • the number of slots (22) should correspond to the number of rows of wafers processed in parallel.
  • the accumulation device (21) is provided with 2 to 1000, more preferably 5 to 500, more preferably 10 to 200, more preferably 20 to 100, more preferably 30 to 50 vertically extending slots (22) for the passage of the vertically aligned wafers .
  • An exemplary embodiment of a stowing device (21) with slots (22) is shown in FIG. 3.
  • the spacing of the slots (22) from one another is determined by the spacing of the rows of wafers processed in parallel.
  • the distance between the slots (22) is preferably 2 times to 100 times, more preferably 5 times to 50 times, more preferably 10 times to 30 times, more preferably 20 times to 25 times Times the width of the slots (22).
  • the spacing of the slots (22) from one another is preferably 0.4 mm to 40 mm, more preferably from 1 mm to 10 mm, more preferably from 2 mm to 6 mm, more preferably from 4 mm to 5 mm, more preferably from 4, 5 mm to 4.9 mm, more preferably from 4.7 mm to 4.8 mm.
  • the slots (22) can be introduced into the storage device (21) in various ways.
  • the slots (22) are preferably milled into the stowage device (21).
  • the stowage device (21) is already produced with slots (22), in particular by means of additive manufacturing, for example 3D printing.
  • the dimensions of the slots (22) preferably correspond essentially to the dimensions of the wafers in the frontal view of the vertical alignment. This enables the vertically aligned wafers to be passed through the slots (22) in the horizontal direction of movement without the slots (22) having unnecessarily large dimensions, which could be associated with an increased and undesired escape of process solution from the process tank (4).
  • the slots (22) preferably have a height in a range from 10 mm to 1000 mm, more preferably from 20 mm to 500 mm, more preferably from 50 mm to 300 mm, more preferably from 100 mm to 200 mm, further preferably from 150 mm to 170 mm, more preferably from 156 mm to 168 mm, more preferably from 160 mm to 165 mm.
  • the height of the slots (22) preferably corresponds essentially to the distance between the transport means (2) and the hold-down means (3).
  • the width of the slot (22) is preferably at most 5 times, more preferably at most 3 times the wafer thickness, but preferably at least 1.1 times, more preferably at least 1.5 times the wafer thickness.
  • the width of the slot (22) is preferably in a range from 220 pm to 1000 pm, more preferably from 300 pm to 600 pm.
  • the depth of the slots (22) is determined by the depth of the storage device (21).
  • the depth of the slots (22) is preferably at least 10% of the wafer length, more preferably at least 15% of the wafer length, more preferably at least 20% of the wafer length, but preferably at most 50% of the wafer length, more preferably at most 40% of the wafer length preferably at most 30% of the wafer length.
  • the depth of the slots (22) is preferably in a range from 15 mm to 80 mm, more preferably from 20 mm to 60 mm, more preferably from 30 mm to 50 mm.
  • the device according to the invention can thus several rows of wafers (1), in particular special 2 to 1000 rows of wafers (1), for example 5 to 500 rows of wafers (1), 10 to 200 rows of wafers (1), 20 to 100 Rows of wafers (1), or 30 to 50 rows of wafers (1) are transported simultaneously side by side through the same process tank (4).
  • the distance between two rows of wafers (1) which are simultaneously transported side by side through the process basin (4) is from 0.4 mm to 40 mm, more preferably from 1 mm to 10 mm, more preferably from 2 mm to 6 mm, more preferably from 4 mm to 5 mm, more preferably from 4.5 mm to 4.9 mm, more preferably from 4.7 mm to 4.8 mm.
  • the device preferably has a tank (5) which is connected to the process tank (4) in such a way that chemical process solution can be transferred from the tank (5) into the process tank (4).
  • the device preferably has a pump (6) for transferring the chemical process solution from the tank (5) into the process basin (4).
  • the device preferably has at least one collecting basin for receiving process solution emerging from the process basin (4).
  • the collecting basin is preferably connected to the tank (5) in such a way that process solution taken up in the collecting basin can be returned to the tank (5). This ensures that process solution emerging from the process basin (4) is not lost, but can be used again for processing the wafers.
  • the present invention also relates to an inline method for processing wafers with a chemical process solution, comprising the following steps: a) providing vertically aligned wafers, b) providing a process tank (4) with a process solution therein, c) introducing the vertically aligned wafers into the process tank (4), d) passing the vertically aligned wafers through the process tank (4) and the process solution therein, so that the wafers be brought into contact with the process solution, e) executing the vertically aligned wafers from the process basin (4), the insertion, passage and execution according to steps c) to e) taking place in an essentially horizontal direction of movement.
  • the method is preferably carried out with a device of the present invention.
  • the method of the present invention is an inline method.
  • the wafers are transported in series through the system.
  • Several rows of wafers can also be transported side by side at the same time (multi-track inline process).
  • a plurality of rows of wafers (1) in particular 2 to 1000 rows of wafers (1), for example 5 to 500 rows of wafers (1), 10 to 200 rows of wafers (1), 20 to 100 rows of wafers (1 ), or 30 to 50 rows of wafers (1) are transported simultaneously side by side through the same process tank (4).
  • the distance between two rows of wafers (1) which are simultaneously transported side by side through the process basin (4) is from 0.4 mm to 40 mm, more preferably from 1 mm to 10 mm, more preferably from 2 mm to 6 mm, more preferably from 4 mm to 5 mm, more preferably from 4.5 mm to 4.9 mm, more preferably from 4.7 mm to 4.8 mm.
  • the method of the invention is a method for processing wafers with a chemical process solution.
  • Preferred wafers are silicon wafers, in particular multicrystalline silicon wafers.
  • the processing of the wafers is preferably texturing. Such texturing of wafers is known and is used above all in the production of solar cells.
  • the process solution used preferably contains hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO3).
  • step a) of the method according to the invention vertically aligned wafers are provided.
  • the length and width of the wafers exceed their thickness many times, as a rule 100 times to 1000 times.
  • a substantially vertical alignment of the wafers corresponds to an orientation in which the two main surfaces of a wafer are arranged in such a way that surface vectors that are perpendicular to the main surfaces are oriented essentially horizontally.
  • the surface vectors of the two main surfaces preferably form an angle of at least 70 ° and at most 110 °, more preferably of at least 80 ° and at most 100 °, with the vector of the horizontal direction of movement of the wafers in accordance with the movement of steps c) to e) of the method. more preferably of at least 85 ° and at most 95 °, further preferably of about 90 °.
  • a process basin (4) with process solution therein is provided.
  • the process solution preferably contains hydrofluoric acid (HF) and nitric acid (HNO 3 ) in the case of texturing multicrystalline wafers or a mixture of potassium hydroxide solution (KOH) and one or more organic additives in the case of texturing monocrystalline wafers.
  • the wafers are processed with the chemical process solution by passing the wafers through the process basin (4) so that the wafers are brought into contact with the process solution located in the process basin (4).
  • the period between the introduction of the wafers into the process basin (4) and the execution of the wafers from the process basin (4) is 15 to 180 seconds for multicrystalline wafers, more preferably 30 to 120 seconds, more preferably 60 to 90 seconds, for monocrystalline wafers preferably 0.5 to 15 minutes, more preferably 1 to 10 minutes, more preferably 2 to 6 minutes.
  • the vertically aligned wafers according to steps c) to e) of the method according to the invention are introduced, passed through and executed in an essentially horizontal direction of movement. This means that the wafers are guided in such a way that the distance of the center of gravity of the individual wafers from the surface of the process solution remains essentially unchanged during steps c) to e).
  • the difference between the greatest distance and the smallest distance of the center of gravity of the individual wafers from the surface of the process solution during steps c) to e) is at most 20%, more preferably at most 10%, more preferably at most 5%, more preferably at most 2 %, more preferably at most 1% of the length of the corresponding wafers.
  • the speed of movement of the wafers during steps c) to e) of the method is preferably in a range from 0.5 m / min to 10 m / min, more preferably from 1 m / min to 6 m / min.
  • the present invention also relates to the use of the device and / or the method of the invention for the production of solar cells and / or printed circuit boards.
  • Figure 1 shows a cross section through a device from the prior art.
  • the wafers (1) are transported in a horizontal orientation through the device.
  • the process tank (4) is limited by the transport rollers (2) and the hold-down rollers (3).
  • Overflowing medium is returned to a tank (5) through a pipeline and pumped from there back into the process tank (4) by means of a pump (6).
  • the arrows indicate the direction of flow of the medium.
  • FIG. 2 shows a cross section through a device of the present invention.
  • the wafers (1) are transported in a vertical orientation through the device.
  • the device comprises a process basin (4) for receiving the chemical process solution.
  • the process basin (4) is delimited on two sides by a storage device (21).
  • Overflowing medium is returned to a tank (5) through a pipeline and pumped from there back into the process tank (4) by means of a pump (6).
  • the arrows indicate the direction of flow of the medium.
  • the processing of the wafers (1) with the chemical process solution takes place in that the wafers (1) are guided through the process basin (4) with the process solution located therein.
  • the storage device (21) is designed in such a way that between the transport means (2) and the holding-down means (3), vertically aligned wafers (1) can be introduced into and out of the process basin (4) in the horizontal direction of movement.
  • FIG. 3 shows a front view of a storage device (21) with slots (22) as a passage for the wafers transported in a vertical orientation.
  • Figure 4 shows a front view of the transport rollers (2) and the hold-down rollers (3) with in between vertically aligned wafers (1).
  • Figure 5 shows a perspective view of a device of the present invention.
  • the accumulation device (21) is designed in such a way that wafers (1) which are vertically aligned between the transport means (2) and the holding-down means can be introduced into and out of the process basin (4) in the horizontal direction of movement.
  • the Nie derhalter holders are not shown for reasons of clarity.
  • FIG. 6 shows a cross section through a device of the present invention with wafers (1) transported in vertical alignment through the device.
  • the storage device (21) is designed such that between the transport means (2) and the hold-down means (3) Tically aligned wafers (1) in the horizontal direction of movement in the process basin (4) in and out of the process basin (4) can be executed.
  • An embodiment is shown in which the stowage device (21) is designed such that an infeed area is formed over two weirs 21a and 21b and an outfeed area is formed over two weirs 21c and 21d.
  • the weirs 21a, 21b, 21c and 21d are each retractable.
  • the weirs 21a and 21c are first lowered for the entry and exit, so that wafers can enter the entry and exit area (FIG. 6A).
  • the weirs 21a and 21c are then transferred to the closed position, so that the arrangement shown in FIG. 6B results.
  • the wafer (1) to be introduced is transported into the process area, while the wafer () to be removed leaves the discharge area (FIGS. 6C and 6D).
  • the weirs 21b and 21d are moved into the closed position and the weirs 21a and 21b in the open position, so that the next wafers (1) can move into the infeed and outfeed area and the arrangement shown in FIG. 6A results again.
  • Wafers are transported upright and parallel to the surface through a process plant for transport. As a result, the space required per wafer is reduced from approximately 160 x 160 mm 2 to 160 x 5 mm 2 , which leads to a significant increase in the wafers processed in parallel and thus in the system throughput.
  • This accumulation device (21) is provided with a number of slots (22) corresponding to the number of wafers through which the wafers can be moved into the accumulated process solution.
  • 50 wafers are processed in parallel, so that the storage device (21) is provided with 50 slots (22).
  • the transport rollers (2) and the hold-down rollers (3) are provided with a profile so that the wafers are guided in small recesses in the rollers and protected against lateral tilting. Throughput of the wafers can be significantly increased by transporting the wafers vertically.
  • the bath surface is significantly smaller in relation to the number of wafers processed at the same time.
  • nitrogen oxides are released into the exhaust air in a more concentrated manner, which simplifies their aftertreatment.
  • the smaller bath surface reduces the total load of nitrogen oxides in the exhaust air. Some of the nitrogen oxides remain in the process solution and are subject to a further reaction there. This reduces the consumption of nitric acid in the etching process.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Wafern. Es wird ein Transport der Wafer in vertikaler Ausrichtung durch die zur Bearbeitung der Wafer eingesetzten Prozesslösung vorgeschlagen, wodurch eine Erhöhung des Durchsatzes, eine vereinfachte Nachbehandlung der Abluft sowie eine Reduzierung des Verbrauchs von Komponenten der Prozesslösung ermöglicht werden. Die Erfindung kann unter anderem bei der Herstellung von Solarzellen oder auch von Leiterplatten, beispielsweise Leiterplatten für die Elektroindustrie, zum Einsatz kommen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von Wafern
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Wafern. Es wird ein Transport der Wafer in vertikaler Ausrichtung durch die zur Bearbeitung der Wafer eingesetzten Prozesslösung vorgeschlagen, wodurch eine Erhöhung des Durchsatzes, eine vereinfachte Nachbehandlung der Abluft sowie eine Reduzierung des Verbrauchs von Komponenten der Prozesslösung ermöglicht werden. Die Erfindung kann unter anderem bei der Herstellung von Solarzellen oder auch von Leiterplatten, beispielsweise Leiterplatten für die Elektroindustrie, zum Einsatz kommen.
Die Herstellung von Solarzellen aus multikristallinen Siliziumsolarzellen ist bekannt und enthält einen nasschemischen Texturprozess. Dieser wird üblicherweise in Durchlaufanlagen (Inline- Ätzanlagen) durchgeführt wie in Figur 1 gezeigt. Hierbei werden die Wafer (1) horizontal auf Transportrollen (2) durch die Anlage transportiert. Niederhalterollen (3) sorgen dafür, dass die Wafer den Kontakt zu den Transportrollen nicht verlieren. Innerhalb der Anlage befinden sich Bereiche, in denen die Wafer entweder durch Sprühen oder durch Tauchen einer chemischen Prozesslösung ausgesetzt werden. Die Prozesslösung kann sich in einem Prozessbecken (4) befinden. Überlaufendes Medium wird durch eine Rohrleitung wieder in einen Tank (5) zurück geführt und von dort mittels einer Pumpe (6) wieder in das Prozessbecken gepumpt. Bei die sem Verfahren wird das Niveau der Prozesslösung im Bereich der Transportrollen durch das erste und letzte Paar aus Transport- und Niederhalterollen angestaut, so dass die Wafer voll ständig in die Prozesslösung eintauchen. Der Spalt zwischen Transport- und Niederhalterollen entspricht der Stärke der Wafer (üblicherweise etwa 200 pm) und ist somit vernachlässigbar.
Für die Texturierung wird eine Lösung aus Flusssäure (HF) und Salpetersäure (HNO3) einge setzt. Diese reagiert mit Silizium in einer stark exothermen Reaktion zu Hexafluorokieselsäure (H2S1F6) und Stickstoffmonoxid (NO), das in Kontakt mit Luftsauerstoff zu Stickstoffdioxid (NO2) weiter reagiert.
Da die Wafer in diesem Verfahren horizontal durch die Anlage geführt werden, benötigen die Wafer die maximale Fläche, was die Anzahl der gleichzeitig bearbeiteten Wafer und somit den Durchsatz der Anlagen limitiert. Eine Erhöhung des Durchsatzes kann somit lediglich durch eine Reduzierung der Prozesszeit oder eine Vergrößerung der Anlage in Kombination mit einer Er höhung der Durchlaufgeschwindigkeit erfolgen. Da die Prozesszeit mit 60 bis 90 Sekunden be reits sehr niedrig ist, ist eine weitere Reduzierung unter Beibehaltung eines robusten Prozesses kaum noch möglich. Die Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit mit gleichzeitiger Vergröße rung der Anlage ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nur wenig gewinnbringend, da der Materialbedarf und somit die Investitionskosten für den Bau einer größeren Anlage ebenfalls steigen.
Bei der Bearbeitung von Wafern kann grundsätzlich zwischen einem Inline-Verfahren und ei nem Batch-Verfahren unterschieden werden. In einem Inline-Verfahren werden die Wafer in Reihe hintereinander durch die Anlage transportiert. Es können auch mehrere Reihen von Wafern gleichzeitig nebeneinander transportiert werden (mehrspuriges Inline-Verfahren). Im Batch-Verfahren werden die Wafer im Gegensatz dazu nicht einzeln auf einem Transportband oder Ähnlichem aufliegend transportiert, sondern mit Hilfe eines Trägers (englisch: Carrier), in den eine Vielzahl von Wafer eingestapelt sind.
In DE 10 2006 054 846 A1 wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, in der Wafer innerhalb einer Inline-Anlage in eine Batch-Transportvorrichtung eingebracht werden, um dann als Batch durch die Anlage transportiert zu werden. Anschließend werden mehrere solcher Batches übereinan der gestapelt durch die Anlage geführt und am Ende der Anlage wieder vereinzelt, wobei der Transport im Batch-Modus auch derart erfolgen kann, dass die Wafer während des Transports vertikal ausgerichtet sind. Allerdings ist eine mechanisch und logistisch anspruchsvolle Zusam menführung und Vereinzelung nötig, um Inline-Verfahren und Batch-Verfahren zu kombinieren. Der Transport vertikal ausgerichteter Wafer im Inline-Verfahren ist nicht vorgesehen.
Vor diesem Hintergrund ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Wafern bereitzustellen, die die Nachteile aus dem Stand der Technik überwinden. Insbesondere soll ein erhöhter Durchsatz ermöglicht werden. Außer dem sollen eine vereinfachte Nachbehandlung der Abluft sowie eine Reduzierung des Ver brauchs von Komponenten der Prozesslösung erreicht werden.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst. Die Aufgabe wird insbe sondere gelöst durch eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wafern mit einer chemischen Pro zesslösung, wobei die Vorrichtung Transportmittel (2) und Niederhaltemittel (3) sowie mindes tens ein Prozessbecken (4) zur Aufnahme der chemischen Prozesslösung umfasst, wobei das Prozessbecken (4) an mindestens einer Seite durch eine Stauvorrichtung (21) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauvorrichtung (21) derart ausgestaltet ist, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) vertikal ausgerichtete Wafer in horizon taler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) aus geführt werden können. Eine Vorrichtung der Erfindung gemäß beispielhaften Ausführungsfor men ist in den Figuren 2 und 5 gezeigt. Wenn in der vorliegenden Beschreibung die Begriffe„vertikah und„ horizontah verwendet wer den, so ist damit„im Wesentlichen vertikal“ beziehungsweise„im Wesentlichen horizontal“ ge meint, wenn nichts anderes angegeben ist. Als Bezugspunkt kann bevorzugt die Oberfläche der im Prozessbecken (4) befindlichen Prozesslösung dienen. Diese Oberfläche ist in Abwesenheit von Wellenbewegungen oder sonstigen Bewegungen der Prozesslösung horizontal ausgerich tet. Ein senkrecht auf der Oberfläche der Prozesslösung stehender Flächenvektor ist also verti kal. Der Ausdruck„im Wesentlichen horizontal“ beschreibt daher bevorzugt eine Orientierung oder Bewegung, die im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der im Prozessbecken (4) befindli chen Prozesslösung ist, während der Ausdruck„im Wesentlichen vertikal“ eine Orientierung oder Bewegung beschreibt, die im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche der im Prozessbe cken (4) befindlichen Prozesslösung ist.
Bevorzugt bildet ein senkrecht auf einer im Wesentlichen horizontal orientierten Oberfläche ste hender Flächenvektor mit einem senkrecht auf der Oberfläche der Prozesslösung stehenden Flächenvektor einen Winkel von höchstens 20°, weiter bevorzugt höchstens 10°, weiter bevor zugt höchstens 5°, weiter bevorzugt höchstens 1°, weiter bevorzugt etwa 0°. Bevorzugt bildet der Vektor einer im Wesentlichen horizontalen Bewegungsrichtung mit einem senkrecht auf der Oberfläche der Prozesslösung stehenden Flächenvektor einen Winkel von mindestens 70° und höchstens 110°, weiter bevorzugt von mindestens 80° und höchstens 100°, weiter bevorzugt von mindestens 85° und höchstens 95°, weiter bevorzugt von etwa 90°.
Bevorzugt bildet ein senkrecht auf einer im Wesentlichen vertikal orientierten Oberfläche ste hender Flächenvektor mit einem senkrecht auf der Oberfläche der Prozesslösung stehenden Flächenvektor einen Winkel von mindestens 70° und höchstens 110°, weiter bevorzugt von mindestens 80° und höchstens 100°, weiter bevorzugt von mindestens 85° und höchstens 95°, weiter bevorzugt von etwa 90°. Bevorzugt bildet der Vektor einer im Wesentlichen vertikalen Bewegungsrichtung mit einem senkrecht auf der Oberfläche der Prozesslösung stehenden Flä chenvektor einen Winkel von höchstens 20°, weiter bevorzugt höchstens 10°, weiter bevorzugt höchstens 5°, weiter bevorzugt höchstens 1°, weiter bevorzugt etwa 0°.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wafern mit einer chemischen Prozesslösung. Bevorzugt sollen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrich tung Siliziumwafer, insbesondere multikristalline oder monokristalline Siliziumwafer, einem Tex turprozess unterzogen werden. Die Bearbeitung der Wafer ist also bevorzugt eine Texturierung. Eine solche Texturierung von Wafern ist bekannt und wird vor allem bei der Herstellung von Solarzellen eingesetzt. Bevorzugt enthält die eingesetzte Prozesslösung für multikristalline Wafer Flusssäure (HF) und Salpetersäure (HNO3), diejenige für monokristalline Wafer eine Mi schung aus wässriger Kalilauge (KOH) und einem oder mehreren organischen Additiven. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Prozessbecken (4) zur Aufnahme der chemischen Prozesslösung. Die Vorrichtung kann auch mehrere Prozessbecken (4) umfassen, beispielsweise zur parallelen Bearbeitung mehrerer Wafer oder zur sequentiellen Bearbeitung eines Wafers mit verschiedenen Prozesslösungen. Es können auch mehrere Wafer gleichzeitig und/oder nacheinander im selben Prozessbecken (4) bearbeitet werden.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden Prozessbecken (4) mit recht eckiger Grundfläche eingesetzt. Die Breite des Prozessbeckens (4) richtet sich in erster Linie nach der Anzahl der parallel zu bearbeitenden Wafer sowie nach deren Dicke und Abstand voneinander. Bevorzugt liegt die Breite des Prozessbeckens (4) in einem Bereich von 100 mm bis 1000 mm, weiter bevorzugt von 200 mm bis 800 mm weiter bevorzugt von 500 mm bis 700 mm. Die Länge des Prozessbeckens (4) richtet sich in erster Linie nach der gewünschten Pro zesszeit, die die Wafer im Prozessbecken (4) verbringen sollen, wobei die Transportgeschwin digkeit der Wafer durch das Prozessbecken (4) zu berücksichtigen ist. Bevorzugt liegt die Län ge des Prozessbeckens (4) in einem Bereich von 100 mm bis 5000 mm, weiter bevorzugt von 300 mm bis 4000 mm, weiter bevorzugt von 800 mm bis 3000 mm. Die Höhe des Prozessbe ckens (4) bestimmt sich im Wesentlichen nach den Abmessungen der zu bearbeitenden Wafer, also aufgrund der vertikalen Ausrichtung nach deren Länge bzw. Breite. Das Prozessbecken (4) weist bevorzugt eine Höhe auf, die ein Anstauen der Prozesslösung zu einer Höhe ermöglicht, die die Höhe der Wafer übersteigt, so dass die Wafer im Prozessbecken (4) vollständig in die Prozesslösung eintauchen. Bevorzugt liegt die Höhe des Prozessbeckens (4) in einem Bereich von 20 mm bis 2000 mm, weiter bevorzugt von 50 mm bis 1000 mm, weiter bevorzugt von 100 mm bis 500 mm, weiter bevorzugt von 150 mm bis 300 mm, weiter bevorzugt von 160 mm bis 250 mm, weiter bevorzugt von 180 mm bis 220 mm.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst Transportmittel (2) und Niederhaltemittel
(3). Die Transportmittel (2) dienen dem Transport der Wafer durch die Vorrichtung. Die Nieder haltemittel (3) sorgen dafür, dass die Wafer den Kontakt zu den Transportmitteln (2) nicht verlie ren. Transportmittel (2) und Niederhaltemittel (3) sind derart angeordnet, dass die Wafer zwi schen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) vertikal ausgerichtet und in hori zontaler Bewegungsrichtung durch die Vorrichtung geführt werden können, insbesondere in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozessbecken
(4) hinaus.
Der Abstand zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) entspricht be vorzugt im Wesentlichen der Länge oder der Breite der Wafer und nicht wie im Stand der Tech nik der Dicke der Wafer. Der Abstand zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhalte mitteln (3) wird durch die vertikale Ausrichtung der Wafer zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) bestimmt. In bestimmten Ausführungsformen sind die Transportmittel
(2) und/oder die Niederhaltemittel (3) in vertikaler Richtung beweglich angeordnet, so dass der Abstand zwischen ihnen flexibel an die Länge oder Breite der bearbeiteten Wafer angepasst werden kann. In der Regel entspricht die Länge der Wafer der Breite der Wafer. Die Wafer ha ben also in der Regel eine quadratische Grundfläche.
Bevorzugt liegt der lichte Abstand zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln
(3) in einem Bereich von 10 mm bis 1000 mm, weiter bevorzugt von 20 mm bis 500 mm, weiter bevorzugt von 50 mm bis 300 mm, weiter bevorzugt von 100 mm bis 200 mm, weiter bevorzugt von 150 mm bis 170 mm, weiter bevorzugt etwa 156 mm.
Die Transportmittel (2) und die Niederhaltemittel (3) sind innerhalb der Vorrichtung bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Dies ist ebenfalls vorteilhaft für die vertikale Ausrichtung der Wafer zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3).
Die Transportmittel (2) und/oder die Niederhaltemittel (3) können beispielsweise in Form von Transportbändern ausgestaltet werden. Solche Ausführungsformen der Erfindung sind zwar möglich, jedoch weniger vorteilhaft, da solche Transportbänder zusammen mit den Wafern durch die Vorrichtung geführt werden müssen, insbesondere auch in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozessbecken (4) hinaus. Es ergibt sich also neben dem Ein- und Ausführen der Wafer das Problem des Einführens der Transportbänder in das Prozessbecken (4) und des Ausführens der Transportbänder aus dem Prozessbecken (4), wodurch die Möglichkeiten für die Ausgestaltung der Stauvorrichtung (21) erheblich eingeschränkt werden.
Besonders bevorzugt handelt es sich daher bei den Transportmitteln (2) um Transportrollen (2) und bei den Niederhaltemitteln (3) um Niederhalterollen (3). Die Ausgestaltung in Form von Rol len hat den Vorteil, dass ein Transport der Wafer durch die Vorrichtung, insbesondere auch in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozess becken (4) hinaus, möglich ist, ohne dass die Transportmittel (2) und die Niederhaltemittel (3) selbst ebenfalls in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozessbecken (4) hinaus geführt werden müssen. Insbesondere sind die Transport rollen (2) und die Niederhalterollen (3) bevorzugt ortsfest. Die Rollen führen also während des Transports der Wafer bevorzugt lediglich eine Rotationsbewegung, aber keine Translationsbe wegung aus. Die Rollen bewegen sich also bevorzugt nicht zusammen mit den Wafern durch die Vorrichtung, sondern verbleiben an Ort und Stelle. Dadurch ergeben sich vielfältige Frei heitsgrade bei der Ausgestaltung der Stauvorrichtung (21), da diese lediglich den Transport der Wafer in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozessbecken (4) hinaus, ermöglichen müssen, nicht jedoch den Transport der Transportmittel (2) und der Niederhaltemittel (3), da diese nicht in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozessbecken (4) hinaus geführt werden müssen. Stattdessen sind bevorzugt innerhalb und außerhalb des Prozessbeckens Transportrollen (2) und Niederhalterollen (3) vorgesehen, die jeweils an Ort und Stelle verbleiben.
Bevorzugt weisen die Transportmittel (2) und/oder die Niederhaltemittel (3) mindestens eine Vertiefung, bevorzugt genau eine Vertiefung pro Wafer, zur Aufnahme der Wafer auf. Dies ist vorteilhaft, um die Wafer gegen ein seitliches Verkippen zu schützen.
Eine beispielhafte Ausführungsform mit zwischen Transportrollen (2) und Niederhalterollen (3) befindlichen Wafern (1) ist in Figur 4 gezeigt.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens ein Prozessbecken (4) zur Aufnahme der chemischen Prozesslösung, wobei das Prozessbecken (4) an mindestens einer Seite durch eine Stauvorrichtung (21) begrenzt wird. Die Bearbeitung der Wafer mit der chemi schen Prozesslösung erfolgt, indem die Wafer durch das Prozessbecken (4) mit der darin be findlichen Prozesslösung geführt werden. Wie weiter unten im Detail erläutert, ist die Stauvor richtung (21) derart ausgestaltet, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhalte- mitteln (3) vertikal ausgerichtete Wafer in horizontaler Bewegungsrichtung in das Prozessbe cken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) ausgeführt werden können. Daher kann sich die Stauvorrichtung (21) von den übrigen Begrenzungswänden des Prozessbeckens (4) beispiels weise dadurch unterscheiden, dass die Stauvorrichtung (21) derart beweglich angeordnet, dass die Stauvorrichtung (21) eine offene Position und eine geschlossene Position einnehmen kann, wobei die offene Position das Einführen der vertikal ausgerichteten Wafer in das Prozessbe cken (4) und/oder das Ausführen der vertikal ausgerichteten Wafer aus dem Prozessbecken (4) erlaubt. Es ist beispielsweise auch möglich, die Stauvorrichtung (21) mit mindestens einem ver tikal verlaufenden Schlitz (22) zum Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer zu versehen. Solange gewährleistet ist, dass die Stauvorrichtung (21) derart ausgestaltet ist, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) vertikal ausgerichtete Wafer in horizon taler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) aus geführt werden können, kann die Stauvorrichtung (21) in Bezug auf die sonstige Ausgestaltung analog zu den übrigen Begrenzungswänden des Prozessbeckens (4) ausgestaltet werden.
Die Stauvorrichtung (21) arbeitet besonders effizient, wenn die Schlitze (22) möglichst eng und/oder die Stauvorrichtung (21) möglichst dick ist, da dies jeweils den hydraulischen Wider stand der Schlitze (22) erhöht. Bevorzugt beträgt die Dicke der Stauvorrichtung (21) mindestens 10% der Waferlänge, weiter bevorzugt mindestens 15% der Waferlänge, weiter bevorzugt mindestens 20% der Waferlänge, jedoch bevorzugt höchstens 50% der Waferlänge, weiter bevorzugt höchstens 40% der Wafer länge, weiter bevorzugt höchstens 30% der Waferlänge. Bevorzugt liegt die Dicke der Stauvor richtung (21) in einem Bereich von 15 mm bis 80 mm, weiter bevorzugt von 20 mm bis 60 mm, weiter bevorzugt von 30 mm bis 50 mm.
Die Breite des Schlitzes (22) beträgt bevorzugt höchstens das 5-Fache, weiter bevorzugt höchstens das 3-Fache der Waferdicke, jedoch bevorzugt mindestens das 1 ,1-Fache, weiter bevorzugt mindestens das 1 , 5-Fache der Waferdicke. Die Breite des Schlitzes (22) liegt bevor zugt in einem Bereich von 220 pm bis 1000 pm, weiter bevorzugt von 300 pm bis 600 pm.
Bevorzugt sind die Schlitze (22) an der Eingangsseite angefast, das heißt, dass die Kante zwi schen der Vorderfront und einem Schlitz (22) bevorzugt mit einer Fase versehen ist. Dies er möglicht, dass die Wafer auch bei Toleranzen im Transportsystem noch besonders zuverlässig eingeführt werden können.
Bevorzugt verjüngt sich die Breite der Schlitze (22) in Durchlaufrichtung. Dies trägt zu einer noch besseren Führung der Wafer durch die Schlitze (22) bei. In solchen Ausführungsformen bezeichnet die oben genannte Breite der Schlitze (22) die Breite der Schlitze (22) an der engs ten Stelle. Bei sich verjüngender Schlitzbreite liegt das Verhältnis der Schlitzbreite an der brei testen Stelle zur Schlitzbreite an der engsten Stelle bevorzugt in einem Bereich von 1 ,1 :1 bis 2: 1 , weiter bevorzugt von 1 ,2: 1 bis 1 ,5: 1.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen sind die Niederhaltemittel (3) vor der Stauvor richtung (21) mit einem zusätzlichen Gewicht ausgeführt, um eine besonders gute Führung ge gen die ausströmende Flüssigkeit zu gewährleisten.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist für die Durchführung von Inline-Verfahren geeig net, wie sich bereits aus der Ausrichtung der Wafer zwischen Transportmitteln (2) und Nieder- haltemitteln (3) sowie dem dadurch gewährleisteten Transport der Wafer durch die Vorrichtung ergibt. In einem Inline-Verfahren werden die Wafer einzeln in Reihe hintereinander durch die Anlage transportiert. Es können auch mehrere Reihen von Wafern gleichzeitig nebeneinander transportiert werden (mehrspuriges Inline-Verfahren).
Im Stand der Technik kann das Prozessbecken (4) unproblematisch durch die Transportrollen (2) und die Niederhalterollen (3) begrenzt werden, da dort die Wafer in horizontaler Ausrichtung transportiert werden, so dass der Abstand zwischen den Transportrollen (2) und den Niederhal terollen (3) im Wesentlichen der Dicke der Wafer entspricht. Da die Dicke der Wafer sehr gering ist (in der Regel etwa 200 pm) führt der Spalt zwischen den Transportrollen (2) und den Nieder- halterollen (3) nicht zu einem nennenswerten Austritt der Prozessflüssigkeit aus dem Prozess becken (4).
Im Gegensatz dazu sieht die vorliegende Vorrichtung den Inline-Transport vertikal ausgerichte ter Wafer in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozessbecken (4) hinaus, vor. Der Abstand der Transportmittel (2) und der Niederhalte- mittel (3) entspricht aufgrund der vertikalen Ausrichtung der Wafer nicht wie im Stand der Tech nik der Dicke der Wafer, sondern der Länge oder der Breite der Wafer, wobei Länge und Breite der Wafer angesichts der üblicherweise quadratischen Grundfläche der Wafer in der Regel identisch sind. Länge und Breite der Wafer übersteigen deren Dicke um ein Vielfaches, in der Regel mindestens um das 100-Fache. Der Abstand zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) ist daher so groß, dass das Prozessbecken (4) nicht durch die Trans portmittel (2) und die Niederhaltemittel (3) begrenzt werden kann, da die Prozesslösung durch die Lücke zwischen Transportmittel (2) und Niederhaltemittel (3) austreten würde, so dass die Prozesslösung nicht in für die Bearbeitung der Wafer ausreichender Menge im Prozessbecken (4) verbliebe.
Das Prozessbecken (4) an allen Seiten durch übliche Begrenzungswände zu begrenzen, stellt keine zufriedenstellende Lösung für eine Vorrichtung dar, die zur Durchführung eines Inline- Verfahrens geeignet sein soll. Denn dadurch würde verhindert, dass die vertikal ausgerichteten Wafer in horizontaler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozess becken (4) ausgeführt werden können. Vielmehr müssten die Wafer vertikal angehoben, über die Begrenzungswand geführt und anschließend vertikal in das Prozessbecken (4) abgesenkt werden, was mit einem Inline-Verfahren nicht vereinbar ist.
Das Prozessbecken (4) der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird daher an mindestens einer Seite durch eine Stauvorrichtung (21) begrenzt, die derart ausgestaltet ist, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) vertikal ausgerichtete Wafer in horizon taler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) aus geführt werden können. Eine oder mehrere der übrigen Seiten des Prozessbeckens (4) können ebenfalls durch eine solche Stauvorrichtung (21) begrenzt werden. Dies ist jedoch nicht nötig, um mit der Vorrichtung ein Inline-Verfahren durchzuführen. Es ist ausreichend, wenn das Pro zessbecken (4) an mindestens einer Seite durch eine solche Stauvorrichtung (21) begrenzt wird. In einer solchen Ausführungsform werden die Wafer an derselben Seite aus dem Pro zessbecken (4) ausgeführt, an der sie auch in das Prozessbecken (4) eingeführt wurden. Die übrigen Seiten des Prozessbeckens (4) können beispielsweise in Form üblicher Begrenzungs- wände ausgeführt werden, um den Austritt der Prozesslösung aus dem Prozessbecken (4) zu verhindern.
Ausführungsformen mit der beschriebenen Stauvorrichtung (21) an nur einer Seite des Pro zessbeckens erfordern jedoch eine aufwendigere Transportführung der Wafer innerhalb des Prozessbeckens (4), da die Wafer das Prozessbecken (4) an derselben Seite verlassen, an der sie in das Prozessbecken (4) eingetreten sind. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung der Erfindung daher zwei an gegenüberliegenden Seiten des Prozessbeckens (4) befindliche Stauvorrichtun gen (21a, 21b). Dies ermöglicht einen linearen Transport der Wafer in das Prozessbecken (4) hinein, durch das Prozessbecken (4) hindurch, und aus dem Prozessbecken (4) hinaus, da die Wafer an einer Seite in das Prozessbecken (4) eintreten und an der gegenüberliegenden Seite des Prozessbeckens (4) aus dem Prozessbecken (4) austreten können. Eine Änderung der Bewegungsrichtung der Wafer ist in solchen Ausführungsformen nicht erforderlich.
Das Material der Stauvorrichtung (21) richtet sich nach der jeweiligen Anwendung, insbesonde re nach der Prozesstemperatur und/oder den Bestandteilen der chemischen Ätzlösungen.
Die Stauvorrichtung (21) der vorliegenden Erfindung ist derart ausgestaltet, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) vertikal ausgerichtete Wafer in horizontaler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) ausgeführt werden können.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Stauvorrichtung (21) derart beweglich angeordnet, dass die Stauvorrichtung (21) eine offene Position und eine geschlossene Position einnehmen kann, wobei die offene Position das Einführen der vertikal ausgerichteten Wafer in das Pro zessbecken (4) und/oder das Ausführen der vertikal ausgerichteten Wafer aus dem Prozessbe cken (4) erlaubt. Beispielsweise kann die Stauvorrichtung (21) derart ausgestaltet werden, dass sie nach unten in die offene abgesenkt oder nach oben in die offene Position weggehoben oder weggezogen werden kann, um ein Einführen der vertikal ausgerichteten Wafer in das Prozess becken (4) und/oder ein Ausführen der vertikal ausgerichteten Wafer aus dem Prozessbecken (4) zu ermöglichen.
Eine solche Ausgestaltung der Erfindung ist zwar möglich, bringt jedoch gewisse Nachteile mit sich. Denn die chemische Prozesslösung wird in solchen Fällen in erheblichen Maßen aus dem Prozessbecken (4) austreten, wenn sich die Stauvorrichtung (21) in der offenen und nicht in der geschlossenen Position befindet. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann daher mit einer derart ausgestalteten Stauvorrichtung (21) nicht in einem kontinuierlichen Betrieb betrie ben werden. Vielmehr muss die Stauvorrichtung (21) nach dem Einschleusen der Wafer in das Prozessbecken (4) aus der offenen Position in die geschlossene Position gebracht werden, damit in das Prozessbecken (4) eingeleitete Prozessflüssigkeit das Prozessbecken (4) durch die Öffnung des Prozessbeckens (4) wieder austritt, die sich dadurch ergibt, dass sich die Stau vorrichtung (21) in der offenen Position befindet. Dies erfordert ein Anhalten des Transports der Wafer durch die Anlage. Erst wenn die Stauvorrichtung (21) die geschlossene Position einge nommen hat, wird die Prozesslösung in das nunmehr geschlossene Prozessbecken (4) gege ben. Um das Ausführen der Wafer aus dem Prozessbecken (4) zu ermöglichen, muss die Stau vorrichtung (21) dann erneut in die offene Position gebracht werden. Vorher wird bevorzugt die Prozessflüssigkeit oder zumindest ein Großteil davon wieder aus dem Prozessbecken (4) ent fernt, um einen unkontrollierten Austritt der Prozessflüssigkeit aus dem Prozessbecken (4) bei in offener Position befindlicher Stauvorrichtung (21) zu vermeiden.
Um einen übermäßigen Austritt von Prozessflüssigkeit aus dem Prozessbecken (4) zu vermei den, kann die Stauvorrichtung (21) auch derart ausgestaltet sein, dass über zwei Wehre 21a und 21 b ein Einschleusungsbereich, und über zwei Wehre 21 c und 21 d ein Ausschleusungsbe reich gebildet wird. Eine mögliche Ausgestaltung ist beispielhaft in Figur 6 dargestellt. Die Weh re 21a, 21 b, 21c und 21 d sind dort jeweils versenkbar gezeigt. Alternativ können die Wehre auch nach oben in die offene Position weggehoben oder weggezogen werden. Dadurch, dass jeweils zwei Wehre einen Einschleusungsbereich beziehungsweise einen Ausschleusungsbe reich bilden, kann ein übermäßiger Austritt von Prozessflüssigkeit aus dem Prozessbecken (4) vermieden werden. Ein ähnliches Prinzip ist beispielsweise bei Schleusen in der Binnenschiff fahrt bekannt.
In diesem Betriebsmodus müssen die Wafer in Wafergruppen eingeteilt werden, da die Wafer jeweils gruppenweise in das Prozessbecken (4) ein- und aus diesem ausgeführt werden. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wafergruppen wird in der Regel mindestens eine Waferlänge betragen, so dass es zu einem erhöhten Platzaufwand kommt. In mehrspurigen Inline-Verfahren, in denen mehrere Wafergruppen parallel in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) ausgeführt werden, muss zudem sichergestellt werden, dass die einzelnen Wafer tatsächlich parallel zueinander sind, da es ansonsten zu ungewünschten Inter aktion von aus der Reihe fahrenden Wafern mit der Stauvorrichtung (21) kommen kann, wenn die Stauvorrichtung (21) aus der offenen in die geschlossene Position gebracht wird, wodurch es zu Beschädigungen an den entsprechenden Wafern und/oder der Stauvorrichtung (21) kommen kann.
Bevorzugt ist daher eine Ausgestaltung der Stauvorrichtung (21), die einen kontinuierlichen Be trieb der Vorrichtung erlaubt. Bevorzugt ist die Stauvorrichtung (21) mit mindestens einem verti kal verlaufenden Schlitz (22) zum Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer versehen. Für
io einspurige Inline-Verfahren ist es ausreichend, dass die Stauvorrichtung (21) mit genau einem vertikal verlaufenden Schlitz (22) zum Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer versehen ist. In mehrspurigen Inline-Verfahren werden mehrere Reihen von Wafern gleichzeitig nebenei nander transportiert. Für solche Fälle kann die Stauvorrichtung (21) mit mehr als einem vertikal verlaufenden Schlitz (22) zum Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer versehen sein. Insbesondere sollte die Anzahl der Schlitze (22) der Anzahl der parallel prozessierten Reihen von Wafern entsprechen. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Stauvorrichtung (21) mit 2 bis 1000, weiter bevorzugt 5 bis 500, weiter bevorzugt 10 bis 200, weiter bevorzugt 20 bis 100, weiter bevorzugt 30 bis 50 vertikal verlaufenden Schlitzen (22) zum Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer versehen. Eine beispielhafte Ausführungsform einer Stauvorrichtung (21) mit Schlitzen (22) ist in Figur 3 gezeigt.
Der Abstand der Schlitze (22) voneinander bestimmt sich nach dem Abstand der parallel pro zessierten Reihen von Wafern. Bevorzugt beträgt der Abstand der Schlitze (22) voneinander das 2-Fache bis 100-Fache, weiter bevorzugt das 5-Fache bis 50-Fache, weiter bevorzugt das 10-Fache bis 30-Fache, weiter bevorzugt das 20-Fache bis 25-Fache der Breite der Schlitze (22). Bevorzugt beträgt der Abstand der Schlitze (22) voneinander 0,4 mm bis 40 mm, weiter bevorzugt von 1 mm bis 10 mm, weiter bevorzugt von 2 mm bis 6 mm, weiter bevorzugt von 4 mm bis 5 mm, weiter bevorzugt von 4,5 mm bis 4,9 mm, weiter bevorzugt von 4,7 mm bis 4,8 mm.
Die Schlitze (22) können auf verschiedene Art und Weise in die Stauvorrichtung (21) einge bracht werden. Bevorzugt werden die Schlitze (22) in die Stauvorrichtung (21) eingefräst. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird die Stauvorrichtung (21) bereits mit Schlitzen (22) hergestellt, insbesondere mittels Additiver Fertigung, beispielsweise 3D-Druck.
Die Abmessungen der Schlitze (22) entsprechen bevorzugt im Wesentlichen den Abmessungen der Wafer in der Frontalansicht der vertikalen Ausrichtung. Dies ermöglicht ein Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer in horizontaler Bewegungsrichtung durch die Schlitze (22), ohne dass die Schlitze (22) unnötig große Abmessungen aufweisen, die mit einem vermehrten und unerwünschten Austritt von Prozesslösung aus dem Prozessbecken (4) einhergehen könnten.
Bevorzugt weisen die Schlitze (22) eine Höhe in einem Bereich von 10 mm bis 1000 mm, weiter bevorzugt von 20 mm bis 500 mm, weiter bevorzugt von 50 mm bis 300 mm, weiter bevorzugt von 100 mm bis 200 mm, weiter bevorzugt von 150 mm bis 170 mm, weiter bevorzugt von 156 mm bis 168 mm, weiter bevorzugt von 160 mm bis 165 mm auf. Bevorzugt entspricht die Höhe der Schlitze (22) im Wesentlichen dem Abstand zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3). Die Breite des Schlitzes (22) beträgt bevorzugt höchstens das 5-Fache, weiter bevorzugt höchstens das 3-Fache der Waferdicke, jedoch bevorzugt mindestens das 1 ,1-Fache, weiter bevorzugt mindestens das 1 , 5-Fache der Waferdicke. Die Breite des Schlitzes (22) liegt bevor zugt in einem Bereich von 220 pm bis 1000 pm, weiter bevorzugt von 300 pm bis 600 pm.
Die Tiefe der Schlitze (22) wird durch die Tiefe der Stauvorrichtung (21) bestimmt. Bevorzugt beträgt die Tiefe der Schlitze (22) mindestens 10% der Waferlänge, weiter bevorzugt mindes tens 15% der Waferlänge, weiter bevorzugt mindestens 20% der Waferlänge, jedoch bevorzugt höchstens 50% der Waferlänge, weiter bevorzugt höchstens 40% der Waferlänge, weiter be vorzugt höchstens 30% der Waferlänge. Bevorzugt liegt die Tiefe der Schlitze (22) in einem Bereich von 15 mm bis 80 mm, weiter bevorzugt von 20 mm bis 60 mm, weiter bevorzugt von 30 mm bis 50 mm.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können somit mehrere Reihen von Wafern (1), insbe sondere 2 bis 1000 Reihen von Wafern (1), beispielsweise 5 bis 500 Reihen von Wafern (1), 10 bis 200 Reihen von Wafern (1), 20 bis 100 Reihen von Wafern (1), oder 30 bis 50 Reihen von Wafern (1) gleichzeitig nebeneinander durch dasselbe Prozessbecken (4) transportiert werden. Bevorzugt beträgt der Abstand zweier gleichzeitig nebeneinander durch das Prozessbecken (4) transportierter Reihen von Wafern (1) voneinander 0,4 mm bis 40 mm, weiter bevorzugt von 1 mm bis 10 mm, weiter bevorzugt von 2 mm bis 6 mm, weiter bevorzugt von 4 mm bis 5 mm, weiter bevorzugt von 4,5 mm bis 4,9 mm, weiter bevorzugt von 4,7 mm bis 4,8 mm.
Bevorzugt weist die Vorrichtung einen Tank (5) auf, der derart mit dem Prozessbecken (4) ver bunden ist, dass chemische Prozesslösung aus dem Tank (5) in das Prozessbecken (4) über führt werden kann. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Pumpe (6) zum Überführen der chemi schen Prozesslösung aus dem Tank (5) in das Prozessbecken (4) auf.
Bevorzugt weist die Vorrichtung mindestens ein Auffangbecken zur Aufnahme von aus dem Prozessbecken (4) austretender Prozesslösung auf. Bevorzugt ist das Auffangbecken derart mit dem Tank (5) verbunden ist, dass im Auffangbecken aufgenommene Prozesslösung in den Tank (5) zurückgeführt werden kann. Dadurch wird erreicht, dass aus dem Prozessbecken (4) austretende Prozesslösung nicht verloren geht, sondern erneut zur Bearbeitung der Wafer ein gesetzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Inline-Verfahren zur Bearbeitung von Wafern mit einer chemischen Prozesslösung umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von vertikal ausgerichteten Wafern, b) Bereitstellen eines Prozessbeckens (4) mit darin befindlicher Prozesslösung, c) Einführen der vertikal ausgerichteten Wafer in das Prozessbecken (4), d) Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer durch das Prozessbecken (4) und die darin befindliche Prozesslösung, so dass die Wafer mit der Prozesslösung in Kontakt gebracht werden, e) Ausführen der vertikal ausgerichteten Wafer aus dem Prozessbecken (4), wobei das Ein-, Durch- und Ausführen gemäß den Schritten c) bis e) in im Wesentlichen hori zontaler Bewegungsrichtung erfolgt. Bevorzugt wird das Verfahren mit einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Inline-Verfahren. In einem Inline-Verfahren werden die Wafer in Reihe hintereinander durch die Anlage transportiert. Es können auch meh rere Reihen von Wafern gleichzeitig nebeneinander transportiert werden (mehrspuriges Inline- Verfahren).
Bevorzugt werden mehrere Reihen von Wafern (1), insbesondere 2 bis 1000 Reihen von Wafern (1), beispielsweise 5 bis 500 Reihen von Wafern (1), 10 bis 200 Reihen von Wafern (1), 20 bis 100 Reihen von Wafern (1), oder 30 bis 50 Reihen von Wafern (1) gleichzeitig nebenei nander durch dasselbe Prozessbecken (4) transportiert. Bevorzugt beträgt der Abstand zweier gleichzeitig nebeneinander durch das Prozessbecken (4) transportierter Reihen von Wafern (1) voneinander 0,4 mm bis 40 mm, weiter bevorzugt von 1 mm bis 10 mm, weiter bevorzugt von 2 mm bis 6 mm, weiter bevorzugt von 4 mm bis 5 mm, weiter bevorzugt von 4,5 mm bis 4,9 mm, weiter bevorzugt von 4,7 mm bis 4,8 mm.
Das Verfahren der Erfindung ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Wafern mit einer chemi schen Prozesslösung. Bevorzugte Wafer sind Siliziumwafer, insbesondere multikristalline Silizi umwafer. Die Bearbeitung der Wafer ist bevorzugt eine Texturierung. Eine solche Texturierung von Wafern ist bekannt und wird vor allem bei der Herstellung von Solarzellen eingesetzt. Be vorzugt enthält die eingesetzte Prozesslösung Flusssäure (HF) und Salpetersäure (HNO3).
Gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vertikal ausgerichtete Wafer be reitgestellt. Länge und Breite der Wafer übersteigen deren Dicke um ein Vielfaches, in der Re gel um das 100-Fache bis 1000-Fache. Daraus ergibt sich, dass Wafer zwei Hauptoberflächen aufweisen, die jeweils durch Länge und Breite der Wafer definiert werden. Es sind auch Wafer mit runden Hauptoberflächen denkbar, bei denen die Hauptoberflächen durch deren Umfang begrenzt werden. Eine im Wesentlichen vertikale Ausrichtung der Wafer entspricht einer Orien tierung, in der die beiden Hauptoberflächen eines Wafers derart angeordnet sind, dass senk recht auf den Hauptoberflächen stehende Flächenvektoren im Wesentlichen horizontal orientiert sind. Bevorzugt bilden die Flächenvektoren der beiden Hauptoberflächen mit dem Vektor der horizontalen Bewegungsrichtung der Wafer gemäß der Bewegung der Schritte c) bis e) des Verfahrens einen Winkel von mindestens 70° und höchstens 110°, weiter bevorzugt von min destens 80° und höchstens 100°, weiter bevorzugt von mindestens 85° und höchstens 95°, wei ter bevorzugt von etwa 90°.
Gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Prozessbecken (4) mit darin be findlicher Prozesslösung bereitgestellt. Bevorzugt enthält die Prozesslösung Flusssäure (HF) und Salpetersäure (HNO3) im Falle der Texturierung von multikristallinenen Wafern oder eine Mischung aus Kalilauge (KOH) und einem oder mehreren organischen Additiven im Falle der Texturierung von monokristallinen Wafern.
Die Bearbeitung der Wafer mit der chemischen Prozesslösung erfolgt, indem die Wafer durch das Prozessbecken (4) hindurchgeführt werden, so dass die Wafer mit der im Prozessbecken (4) befindlichen Prozesslösung in Kontakt gebracht werden. Der Zeitraum zwischen Einführen der Wafer in das Prozessbecken (4) und Ausführen der Wafer aus dem Prozessbecken (4) be trägt für multikristalline Wafer bevorzugt 15 bis 180 Sekunden, weiter bevorzugt 30 bis 120 Sekunden, weiter bevorzugt 60 bis 90 Sekunden, für monokristalline Wafer bevorzugt 0,5 bis 15 Minuten, weiter bevorzugt 1 bis 10 Minuten, weiter bevorzugt 2 bis 6 Minuten.
Das Ein-, Durch- und Ausführen der vertikal ausgerichteten Wafer gemäß den Schritten c) bis e) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in im Wesentlichen horizontaler Bewegungsrich tung. Das bedeutet, dass die Wafer derart geführt werden, dass der Abstand des Schwerpunkts der einzelnen Wafer von der Oberfläche der Prozesslösung während der Schritte c) bis e) im Wesentlichen unverändert bleibt. Bevorzugt beträgt die Differenz des größten Abstands und des kleinsten Abstands des Schwerpunkts der einzelnen Wafer von der Oberfläche der Pro zesslösung während der Schritte c) bis e) höchstens 20%, weiter bevorzugt höchstens 10%, weiter bevorzugt höchstens 5%, weiter bevorzugt höchstens 2%, weiter bevorzugt höchstens 1% der Länge der entsprechenden Wafer.
Die Bewegungsgeschwindigkeit der Wafer während der Schritte c) bis e) des Verfahrens liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,5 m/min bis 10 m/min, weiter bevorzugt von 1 m/min bis 6 m/min. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der Vorrichtung und/oder des Verfah rens der Erfindung für die Herstellung von Solarzellen und/oder Leiterplatten.
Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik. Die Wafer (1) werden in horizontaler Ausrichtung durch die Vorrichtung transportiert. Das Prozessbecken (4) wird durch die Transportrollen (2) und die Niederhalterollen (3) begrenzt. Überlaufendes Medium wird durch eine Rohrleitung in einen Tank (5) zurückgeführt und von dort mittels einer Pumpe (6) wieder in das Prozessbecken (4) gepumpt. Die Pfeile zeigen die Fließrichtung des Mediums an.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Wafer (1) werden in vertikaler Ausrichtung durch die Vorrichtung transportiert. Die Vorrichtung umfasst ein Prozessbecken (4) zur Aufnahme der chemischen Prozesslösung. Das Prozessbecken (4) wird an zwei Seiten durch eine Stauvorrichtung (21) begrenzt. Überlaufendes Medium wird durch eine Rohrleitung in einen Tank (5) zurückgeführt und von dort mittels einer Pumpe (6) wieder in das Prozessbecken (4) gepumpt. Die Pfeile zeigen die Fließrichtung des Mediums an. Die Bearbeitung der Wafer (1) mit der chemischen Prozesslösung erfolgt, indem die Wafer (1) durch das Prozessbecken (4) mit der darin befindlichen Prozesslösung geführt werden. Die Stauvorrichtung (21) ist derart ausgestaltet, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) vertikal ausgerichtete Wafer (1) in horizontaler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) ausgeführt werden können.
Figur 3 zeigt eine Frontalansicht einer Stauvorrichtung (21) mit Schlitzen (22) als Durchlass für die in vertikaler Ausrichtung transportierten Wafer.
Figur 4 zeigt eine Frontalansicht der Transportrollen (2) und der Niederhalterollen (3) mit dazwi schen vertikal ausgerichteten Wafern (1).
Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Stauvorrichtung (21) ist derart ausgestaltet, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln vertikal ausgerichtete Wafer (1) in horizontaler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) ausgeführt werden können. Die Nie derhaltern ittel sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit in vertika ler Ausrichtung durch die Vorrichtung transportierten Wafern (1). Die Stauvorrichtung (21) ist derart ausgestaltet, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) ver- tikal ausgerichtete Wafer (1) in horizontaler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) ausgeführt werden können. Gezeigt ist eine Ausführungsform, bei der die Stauvorrichtung (21) derart ausgestaltet ist, dass über zwei Wehre 21a und 21b ein Einschleusungsbereich und über zwei Wehre 21c und 21d ein Ausschleusungsbereich gebildet wird. Die Wehre 21a, 21b, 21c und 21d sind jeweils versenkbar. Zum Ein- und Ausschleusen sind zunächst die Wehre 21a und 21c abgesenkt, so dass Wafer in den Ein- und Ausschleu sungsbereich einfahren können (Figur 6A). Anschließend werden die Wehre 21a und 21c in die geschlossene Position überführt, so dass sich die in Figur 6B gezeigte Anordnung ergibt. Nach Überführen der Wehre 21b und 21d in die geöffnete Position wird der einzuschleusende Wafer (1) in den Prozessbereich transportiert, während der auszuschleusende Wafer ( )den Aus schleusungsbereich verlässt (Figur 6C und 6D). Sind Ein- und Ausschleusungsbereich wieder frei, werden die Wehre 21b und 21d in die geschlossene Position und die Wehre 21a und 21 b in die geöffnete Position überführt, so dass die jeweils die nächsten Wafer (1) in den Ein- und Ausschleusungsbereich einfahren können und sich erneut die in Figur 6A gezeigte Anordnung ergibt.
Beispiele
Transport von vertikal ausgerichteten Wafern durch eine Prozessanlage
Wafer werden zum Transport hochkant und flächenparallel durch eine Prozessanlage gefahren. Hierdurch reduziert sich der Platzverbrauch je Wafer von etwa 160 x 160 mm2 auf 160 x 5 mm2, was zu einer signifikanten Steigerung der parallel bearbeiteten Wafer und somit des Anlagen durchsatzes führt.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, der eine horizontale Ausrichtung der Wafer während des Transports vorsieht, ist beim vorliegenden Verfahren ein Anstauen der Prozesslösung allein durch die Transport- und Niederhalterollen nicht mehr möglich, da der Abstand zwischen beiden Rollen nun der Kantenlänge der Wafer (156 mm) entspricht. Daher ist der zusätzliche Einbau einer Stauvorrichtung (21) notwendig. Diese Stauvorrichtung (21) wird mit einer der Zahl der Wafer entsprechenden Anzahl an Schlitzen (22) versehen, durch die die Wafer in die angestau te Prozesslösung hineingefahren werden können. Im vorliegenden Fall werden 50 Wafer paral lel verarbeitet, so dass die Stauvorrichtung (21) mit 50 Schlitzen (22) versehen wird.
Um die Wafer möglichst exakt vertikal auszurichten, werden die Transportrollen (2) und die Niederhalterollen (3) mit einem Profil versehen, so dass die Wafer in kleinen Vertiefungen der Rollen geführt und gegen seitliches Verkippen geschützt werden. Durch den Transport der Wafer in vertikaler Ausrichtung kann der Durchsatz signifikant erhöht werden.
Neben dem höheren Durchsatz ist die Badoberfläche bezogen auf die Anzahl der gleichzeitig bearbeiteten Wafer wesentlich geringer. Hierdurch werden Stickoxide konzentrierter in die Ab luft abgegeben, was deren Nachbehandlung vereinfacht.
Weiterhin wird durch die geringere Badoberfläche die Gesamtfracht der Stickoxide in der Abluft reduziert. Ein Teil der Stickoxide verbleibt in der Prozesslösung und unterliegt dort einer weite ren Reaktion. Hierdurch wird der Verbrauch an Salpetersäure im Ätzprozess reduziert.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Wafern mit einer chemischen Prozesslösung, wobei die Vorrichtung Transportmittel (2) und Niederhaltemittel (3) sowie mindestens ein Prozessbe cken (4) zur Aufnahme der chemischen Prozesslösung umfasst, wobei das Prozessbecken (4) an mindestens einer Seite durch eine Stauvorrichtung (21) begrenzt wird, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stauvorrichtung (21) derart ausgestaltet ist, dass zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) vertikal ausgerichtete Wafer in horizon taler Bewegungsrichtung in das Prozessbecken (4) ein- und aus dem Prozessbecken (4) ausgeführt werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Stauvorrichtung (21) mit mindestens einem vertikal verlaufenden Schlitz (22) zum Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schlitze (22) eine Höhe in einem Bereich von
10 mm bis 1000 mm aufweisen.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Schlitze (22) eine Breite in einem Bereich von 220 pm bis 1000 pm aufweisen.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stauvor richtung (21) mit 2 bis 1000 vertikal verlaufenden Schlitzen (22) zum Durchführen der verti kal ausgerichteten Wafer versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Abstand der Schlitze (22) voneinander das 2- Fache bis 100-Fache der Breite der Schlitze (22) beträgt.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Abstand der Schlit ze (22) voneinander 0,4 mm bis 40 mm beträgt.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stauvor richtung (21) derart beweglich angeordnet ist, dass die Stauvorrichtung (21) eine offene Position und eine geschlossene Position einnehmen kann, wobei die offene Position das Einführen der vertikal ausgerichteten Wafer in das Prozessbecken (4) und/oder das Aus führen der vertikal ausgerichteten Wafer aus dem Prozessbecken (4) erlaubt.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen den Transportmitteln (2) und den Niederhaltemitteln (3) in einem Bereich von 10 mm bis 1000 mm liegt.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transport mittel (2) und/oder die Niederhaltemittel (3) mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme der Wafer aufweisen.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stauvor richtung (21) in Form von zwei an gegenüberliegenden Seiten des Prozessbeckens (4) be findlichen Stauvorrichtungen (21a, 21 b) ausgestaltet ist.
12. Inline-Verfahren zur Bearbeitung von Wafern mit einer chemischen Prozesslösung umfas send die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von vertikal ausgerichteten Wafern, b) Bereitstellen eines Prozessbeckens (4) mit darin befindlicher Prozesslösung, c) Einführen der vertikal ausgerichteten Wafer in das Prozessbecken (4), d) Durchführen der vertikal ausgerichteten Wafer durch das Prozessbecken (4) und die darin befindliche Prozesslösung, so dass die Wafer mit der Prozesslösung in Kontakt gebracht werden, e) Ausführen der vertikal ausgerichteten Wafer aus dem Prozessbecken (4), wobei das Ein-, Durch- und Ausführen gemäß den Schritten c) bis e) in im Wesentlichen horizontaler Bewegungsrichtung erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei 2 bis 1000 Reihen von Wafern gleichzeitig nebenei nander durch das Prozessbecken (4) transportiert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Abstand zweier gleichzeitig nebeneinander durch das Prozessbecken (4) transportierter Reihen von Wafern voneinander 0,4 mm bis 40 mm beträgt.
15. Verwendung der Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 für die Her stellung von Solarzellen und/oder Leiterplatten.
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