用于制造具有纹理的晶圆的方法和粗糙化喷雾处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制造具有纹理的晶圆的方法以及一种能够用于这种方法的用于硅晶圆的粗糙化喷雾处理的装置。根据本发明专利技术的方法用于制造具有纹理的硅晶圆，其中，提供各晶圆坯件，并且在连续过程中在使用水平输送系统的情况下使得经线锯锯切的硅晶圆坯件经过多个相继的处理过程。在所述处理过程中的一个处理过程中使得所述晶圆坯件经过粗糙化喷雾过程，其中，为晶圆坯件的顶侧和/或底侧施加具有水基磨蚀粒子悬浮液的喷雾。例如应用于制造用于太阳能电池的具有纹理的硅晶圆。

Method for manufacturing textured wafers and roughening spray treatment device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造具有纹理的晶圆的方法和粗糙化喷雾处理装置
本专利技术涉及一种制造具有纹理的硅晶圆的方法以及一种能够用于这种方法的用于硅晶圆的粗糙化喷雾处理的装置。
技术介绍
为了产生纹理，通常对多晶硅晶圆进行各向异性酸性纹理化湿式蚀刻。迄今为止，通常利用所谓的浆料锯切从铸块中、即从晶圆块中分离多晶晶圆。替代地，也能够借助于金刚石线锯分离多晶晶圆。这种方案明显更有利，因为它更快速并且浪费的硅更少。然而，金刚石线留下比较平滑并且不能够直接纹理化的表面。迄今为止已知的方法或是非常复杂和/或对环境有害，或是无法满足所需的质量要求。已知各种用于在连续过程中对扁平基板进行喷雾处理的方法和装置。公开文件US2007/0221329A1公开了一种用于在连续式过程中对扁平基板（例如柔性印刷电路板和类似物）进行喷雾处理的方法和装置，其具有基本上水平的辊式输送系统，该辊式输送系统具有形式为底侧托辊和顶侧下压辊的输送辊，所述基板能够借由其底侧铺放到所述底侧托辊上，所述顶侧下压辊抵靠到所述基板的顶侧处。借助于喷嘴将处理液体（例如蚀刻液）喷射到所述基板的顶侧和/或底侧上。为了不阻碍这个喷射，所述辊式输送系统在相应的喷雾入射位置上分别具有间隙，即在那里无输送辊，从而使得来自所述喷嘴的喷雾能够直接入射到位于那里的基板上。公开文件US2014/004369A2公开了一种用于制造具有纹理的硅晶圆的方法，其中，为了提供对应的晶圆坯件，直接以小于1000µm的厚度浇注聚晶硅晶圆。在化学蚀刻过程前，在独立的喷砂处理装置中使晶圆坯件经过磨蚀式喷砂过程，在该磨蚀式喷砂过程中对晶圆坯件进行干式或湿式喷砂。水基磨蚀粒子悬浮液能够用于湿式喷砂，其中，磨蚀粒子通常包含玻璃状的氧化硅、硅、碳化硅、氧化铝、石英或者上述物质的组合。为了改善流动性、为了防止黏结或者为了便于回收利用，能够给悬浮液加入添加剂，例如冷却剂、表面活性剂、pH缓冲剂、酸、碱和螯合剂。磨蚀粒子具有在1µm与200µm之间的平均粒度（即平均粒径）。公开文件DE102014013591A1公开了一种用于在含氢氟酸的酸性蚀刻介质中对多晶硅晶圆进行纹理化的方法，所述多晶硅晶圆在配合乙二醇-碳化硅悬浮液使用金刚石锯或者钢丝锯的情况下从晶圆块锯下。公开文件WO2009/026648A1公开了一种用于在连续过程中在使用水平辊式输送系统的情况下对基板表面进行纹理化的方法，其中，在原本的蚀刻步骤前执行磨蚀处理，用以在基板表面中产生微裂缝。所述基板尤其能够是用于薄层光致发热体模块的硼硅玻璃基板。所述磨蚀处理能够包含干式喷砂、利用悬浮液磨削、砂纸磨削或者湿式喷砂。例如由碳化硅、氧化铝、刚玉、氮化硼、碳化硼或者玻璃组成的这样的粒子能够用作磨蚀粒子。公开文件US2013/0306148A1公开了一种用于制造具有纹理的硅晶圆的方法，其中，借助于线锯将晶圆块分割成各晶圆坯件，并且使晶圆坯件经过单侧喷砂过程，在该单侧喷砂过程中，在使用氢氟酸和/或硝酸对晶圆坯件进行两侧湿式化学蚀刻前，对晶圆坯件的一侧进行磨蚀式喷砂处理。公开文件WO2012/118960A2公开了一种用于在连续过程中在使用水平输送带的情况下对经直接浇注或者拉伸的硅晶圆进行粗糙化处理的方法和装置，其中，对铺放到所述输送带上的硅晶圆的顶侧进行干式或者湿式喷砂。由此对这样的与经锯切的晶圆相比具有比较平滑的表面的硅晶圆进行粗糙化或者纹理化。在此，使得晶圆厚度、晶圆材料、砂粒子的类型、期望的表面粗糙度、晶圆温度和晶圆尺寸适当地相互匹配，从而防止硅晶圆断裂。在这个粗糙化处理后也能够根据需要实施湿式化学型酸性纹理蚀刻。公开文件EP0107357A2公开了一种用于在连续过程中在使用水平输送系统的情况下利用非晶半导体材料在连续式导电基板上制造某种类型的光致电压构件的方法和装置，其中，主要设置有喷砂处理过程，用以提供漫反射式表面。
技术实现思路
本专利技术所基于的技术问题在于提供一种花费比较低的用于制造具有纹理的硅晶圆的方法和一种能够在这种方法的框架下使用的用于硅晶圆的粗糙化喷雾处理的装置。本专利技术通过提供具有权利要求1特征的制造方法以及具有权利要求5特征的装置来解决这个问题。在根据本专利技术的制造方法中，提供各晶圆坯件，其例如为经传统方式拉伸的或者直接从熔液中沉积的晶圆坯件，或者借助于线锯锯切过程（例如金刚石线锯锯切过程）以本身传统方式将晶圆块分割成各晶圆坯件。在使用水平输送系统（例如辊式输送系统或者带式输送系统）的情况下，在连续过程中使得所述晶圆坯件经过多个相继的处理过程。在这种情况下，在所述处理过程中的一个处理过程中使得所述晶圆坯件经过粗糙化喷雾过程，在所述粗糙化喷雾过程中，为晶圆坯件的顶侧和/或底侧施加包含水基磨蚀粒子悬浮液的喷雾。事实表明，通过这种特定的制造步骤组合能够以比较低的花费制造具有纹理的硅晶圆。这个粗糙化处理过程能够无障碍地集成到传统的模块式构造的湿式处理设备中，无需额外花费地集成到现有生产中。这个处理方法在最低的运行成本下实现均匀的表面。利用随后的HF/HNO3标准纹理实现小于23%的反射值。这是一种成本低廉的用于对例如经金刚石线锯锯切的多晶硅晶圆进行纹理化的方法，该方法能够基于单列式湿式过程，并且在无显著材料移除的情况下将晶圆的比较平滑的表面粗糙化，从而使得随后能够例如利用标准纹理HF/HNO3加工该表面。与直接使用经浆料锯切的晶圆的方案相比，通过使用粗糙化喷雾过程能够实现更加均匀的表面。在一种扩展方案中，将刚玉粒子、金刚石粒子和/或碳酸硅粒子用作所述磨蚀粒子悬浮液中的磨蚀粒子。替代地或者附加地，将具有在5µm与150µm之间、尤其是在40µm与80µm之间的平均粒度的刚玉粒子、金刚石粒子和/或碳酸硅粒子用作所述磨蚀粒子悬浮液中的磨蚀粒子。进一步替代地或者附加地，使用具有在10%(重量)与60%(重量)之间、尤其是在25%(重量)与35%(重量)之间的粒子浓度的磨蚀粒子悬浮液中的磨蚀粒子。事实表明，所提到的措施在单独实施或者以任意方式组合的情况下都对该粗糙化喷雾过程具有有利影响。在本专利技术的一种扩展方案中，在所述磨蚀粒子悬浮液中使用提高黏度的添加剂，所述添加剂含有由聚乙二醇、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素与黄原胶构成的组中的物质中的一个或者多个物质。这是一种用于为磨蚀粒子悬浮液设置适当的黏度的有利措施。在本专利技术的一种扩展方案中，为所述喷雾设置在0.5bar与3bar之间、尤其是在0.8bar与1.2bar之间的喷射压力。当在对应的应用中将用于喷雾的喷射压力保持在这个范围内时，上述方案对粗糙化喷雾过程有利。根据本专利技术的粗糙化喷雾处理装置包含水平输送系统、喷射流体储槽以及喷嘴单元，经线锯锯切的硅晶圆能够借由其底侧铺放到所述水平输送系统上，所述喷射流体储槽用于储存用作粗糙化喷射流体的水基磨蚀粒子悬浮液，所述喷嘴单元具有一个或者多个喷嘴或者喷管，所述喷嘴或者喷管用于分别产生存储在所述喷射流体储槽中的磨蚀粒子悬浮液的朝向硅晶圆的顶侧和/或底侧的粗糙化喷雾。这个装置允许以比较低的花费在连续工艺中对硅晶圆进行有利的粗糙化喷雾处理。所述输送系统尤其能够是辊式输送系统，其包含至少一个底侧托辊，所述硅晶圆能够铺放到所述底侧托辊上。替代地，例如能够使用带式输送系统。在本专利技术的一种扩展方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 用于制造具有纹理的硅晶圆的方法，其中，‑ 提供各晶圆坯件（34），并且‑ 在连续过程中在使用水平输送系统（22）的情况下使得所述晶圆坯件经过多个相继的处理过程，‑ 其中，在所述处理过程中的一个处理过程中使得所述晶圆坯件经过粗糙化喷雾过程，在所述粗糙化喷雾过程中，为晶圆坯件的顶侧和/或底侧施加包含水基磨蚀粒子悬浮液的喷雾（35）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.10 DE 102017203977.91.用于制造具有纹理的硅晶圆的方法，其中，-提供各晶圆坯件（34），并且-在连续过程中在使用水平输送系统（22）的情况下使得所述晶圆坯件经过多个相继的处理过程，-其中，在所述处理过程中的一个处理过程中使得所述晶圆坯件经过粗糙化喷雾过程，在所述粗糙化喷雾过程中，为晶圆坯件的顶侧和/或底侧施加包含水基磨蚀粒子悬浮液的喷雾（35）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，-将刚玉粒子和/或金刚石粒子和/或碳酸硅粒子用作所述磨蚀粒子悬浮液中的磨蚀粒子，和/或-将具有在5µm与150µm之间、尤其是在40µm与80µm之间的平均粒度的刚玉粒子和/或金刚石粒子和/或碳酸硅粒子用作所述磨蚀粒子悬浮液中的磨蚀粒子，和/或-使用具有在10%(重量)与60%(重量)之间、尤其是在25%(重量)与35%(重量)之间的粒子浓度的磨蚀粒子悬浮液中的磨蚀粒子。3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征还在于，在所述磨蚀粒子悬浮液中使用提高黏度的添加剂，所述添加剂含有由聚乙二醇、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素与黄原胶构成的组中的物质中的一个或者多个物质。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征还在于，为所述喷雾设置在0.5bar与3bar之间、尤其是在0.8bar与1.2bar之...

【专利技术属性】
技术研发人员：M尼特哈默，I森，M肖赫，S基施鲍姆，
申请(专利权)人：吉布尔·施密德有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE