CN101109095A - 用于处理扁平、易碎的基体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理扁平、易碎的基体(2)的方法和装置，其中，引导所述基体(2)水平地穿行通过浴液(14)。其中，所述基体(2)的至少一个接触面与接触装置(7)相接触，并由此使该接触面具有一定的电势，该电势与布置在浴液(14)中的对应电极(5)的电势不同。为了避免在接触装置(7)上出现不希望的金属沉积，所述接触装置配设有至少一个吹气或抽吸装置(11)。所述吹气或抽吸装置吹空或吸空接触装置(7)和基体(2)之间的接触区域。

Description

用于处理扁平、易碎的基体的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于处理特别是用于半导体工业和太阳能工业的扁平、易碎的基体的方法，其中，引导所述基体水平地穿行通过浴液，其中，所述基体的至少一个接触面在这里与接触装置相接触，并由此使该接触面具有一定的电势，该电势与布置在浴液中的对应电极的电势不同，

以及

一种用于处理特别是用于半导体工业和太阳能工业的扁平、易碎的基体的装置，包括：

a)一用浴液填充到一定液面(Spiegel)的浴容器；

b)一输送装置，利用该输送装置可以引导所述基体水平地穿行通过浴液；

c)一处理电源；

d)至少一个接触装置，可使所述接触装置与至少一个布置在所述基体上的接触面相接触，此时该接触装置使所述接触面与处理电源的一极相连

e)至少一个对应电极，该对应电极布置在浴液中并与处理电源的另一极相连。

背景技术

在半导体工业和太阳能工业中，经常对各种不同类型的、非常扁平和薄的基体如硅片(晶片(Wafer))、硅板和玻璃板进行湿处理。在这种情况下，特别是对这种基体的电化学处理感兴趣。在这种处理中，电接通所述基体，并对其进行电解处理，例如清洗、电镀或蚀刻。在电化学处理中，基体表面可以连接成阴极或阳极。为了进行电镀，将基体表面极化为阴极，而为了进行蚀刻或清洗，则将其极化为阳极。

此时，通常只要求对扁平基体在穿过还布置有对应极的浴液时朝下的一侧进行电化学处理，而通过所述基体朝上的一侧上的接触面进行接通。这里由一与处理电源的一极相连的接触装置对所述接触面进行接触。这里有这样的问题，即对所述接触装置本身也进行了不希望的电化学处理，即，例如特别是进行了电镀。

由DE19628784A和DE19633797A已知滚轮接触装置。对于这里所描述的接触装置必须定期进行去金属化。例如在发生镀金的情况下，很难或根本不可能对所述接触装置进行复杂的去金属化。因此，无法进行如EP0578699B1所述的电解去金属化。在这种情况下而是必须周期性地更换所述接触装置。在已知的设备中，大约每隔12至24小时就必须进行这种更换。这是非常费时的，并且会导致生产设备长时间的停机。

由WO 2005/093788A1还已知一种用于以水平穿行对基体表面进行单侧处理的方法。这里，只是对穿行基体的下侧以及必要时还有靠外的上边缘进行润湿。但是，如果基体略微隆起，则在实践中，对于精确平坦的基体，这是非常难以实现的，或者根本无法实现。

发明内容

本发明的目的是，提供一种开头所述类型的方法和装置，在所述方法或装置中，可以大大降低对接触装置不希望的电化学处理，特别是对接触装置的金属化。

在方法方面，这样来实现所述目的，即，在接触装置和基体之间的接触区域内将浴液吹走或吸走。

与现有技术不同，根据本发明，基体完全浸入浴液中，但只是以较短的距离位于浴液的液面下。这样，借助于吹送或抽吸装置就可以在一动态的过程中保持接触装置基本上无浴液。因为此时接触装置和浴液之间没有或只有很少的接触，接触装置和浴液之间发生的不希望的反应也非常有限。

在最简单的情况下，如果空气中氧的存在不会导致问题，则采用空气作为用于吹送的气体。

但在很多情况下，浴液对于空气中的氧气是敏感的，因此采用惰性气体，优选是氮气作为所述气体。

通过上述根据本发明的措施，基本上可以避免，至少是明显降低接触装置不希望的电化学变化，特别是金属化。此时如果还残留有剩余的接触装置的干扰性变化，特别是金属化，可以选择这样一种方法变型，其中，跟踪基体的运动路径，并且只是在接触装置与基体的接触面相接触的时间内向所述至少一个接触装置施加处理基体所需要的电势。利用这种方式，可以明显缩短在所述接触装置上发生不希望的电化学作用的时间。

在很多电化学处理中，可以通过逆转极性而使反应逆转。在这种情况下，所述方法可以这样执行，即，在接触装置不与基体的接触面相接触的时间内，向所述至少一个接触装置施加一第二电势，所述电势适于使在处理时通过第一电势运行的反应逆转。对于金属化的情况，这意味着，在接触装置没有贴靠在基体的接触面上的时间内，通过相应地选择电势，使接触装置上的金属沉积物溶解。以这种方式可以进一步延长接触装置的使用寿命。

在装置方面，这样来实现所述目的，即：

f)所述至少一个接触装置配设有至少一个吹气或抽吸装置，所述吹气或抽吸装置设置成可吹空或抽空接触装置和基体的接触面之间的接触区域。

本发明的装置有利的改进方案在权利要求9和10中给出。根据本发明的方法及其改进方案的优点对应于上面所述的本发明的方法及其各种变型方案的优点。

附图说明

下面借助于附图对本发明的一个实施例进行详细说明；其中

图1以示意性侧视图示出用于对施加在一硅基体上的金属导体带进行电镀加强的装置；

图2示出图1的细部放大图。

具体实施方式

为了制造太阳能电池，使用厚度约为0.2mm的硅板，所述硅板在以后是“太阳能活性(sonnenaktiv)”的一侧具有蒸镀的薄的金属电导体带(Leiterzug)。所述导体带必须用电镀加强/加厚到1至20μm的层厚。加强材料可以是铜、锡、银或金。基体的相对侧是为此所需的、例如为接触条和/或接触窗口形式的接触面，所述接触面与“太阳能活性”一侧上蒸镀的电导体带电连接。

图1示出总体用标号1表示的装置，可利用该装置对这种硅基体的蒸镀导体带进行加强。在图1中，示出三个这种硅基体，并用2a、2b和2c表示。借助于一个具有多个受驱动滚轮3a、3b、3c、3d的滚轮输送系统引导所述硅基体2a、2b、2c穿过电镀浴液14。输送方向由箭头4表示。

浴液14的液面15至少略微在硅基体2a、2b、2c的上方，例如在其上方0.1至10毫米。即硅基体2a、2b、2c在穿过电镀浴时完全浸入浴液14中。

硅基体2a、2b、2c“太阳能活性”的、设有导体带的一侧此时朝下，而硅基体2a、2b、2c具有接触面的一侧朝上。

一板形的阳极5沿硅基体2a、2b、2c的运动路径并在其下方延伸，所述阳极与电镀电源6的正极相连。这里加强金属是铜、锡或银，由此可以使用可溶解的消耗性阳极5。但如果是镀金浴，则要利用不可溶解的阳极5工作。

必须使硅基体2a、2b、2c上待加强的导体带处于阴极电势。这可以借助于接触滚轮7a、7b、7c、7d来实现，所述接触滚轮布置在硅基体2a、2b、2c与输送滚轮3a、3b、3c、3d相对的一侧，并以非常小的压力，优选弹簧弹性地压靠在硅基体2a、2b、2c朝上的、具有接触面的一侧上。每个所述接触滚轮7a、7b、7c、7d通过一电子的可控制开关8a、8b、8c和 8d与电镀电源6的负极相连。所述电子开关8a、8b、8c、8d由机器控制装置9获得其控制信号，利用所述控制信号所述开关可以打开或重新闭合。

沿输送方向4观察，在第一接触滚轮7a的前面设置有传感器10，所述传感器可以检测到各种不同的、从旁边经过的硅基体2a、2b和2c的前边缘和后边缘的经过。传感器10将该(经过)时刻通知机器控制装置9。由于所述机器控制装置具有关于硅基体2a、2b、2c的运动速度和设备几何数据的知识，该机器控制装置能够在任何时间计算出所有硅基体2a、2b、2c在电镀浴中的精确位置。因此，所述机器控制装置9特别是能够检测到哪个接触滚轮7a、7b、7c、7d正与硅基体2a、2b、2c的接触面处于电接通，而哪个没有。由于后面还要详细说明的原因，所述机器控制装置9确保只有所属的接触滚轮7a、7b、7d正与一这种接触面处于电接通的电子开关8a、8b、8d接通。相反，所属的接触滚轮7c没有与硅基体2a、2b、2c的接触面相接触的电子开关8c是打开的。

沿输送方向4观察，在每个接触滚轮7a、7b、7c、7d的前面设有一吹气装置11a、11b、11c、11d。如由图2最佳地示出的那样，吹气装置11具有管式吹气喷嘴的形式，可以沿箭头12的方向给所述吹气喷嘴输送处于压力下的气体，并且所述吹气喷嘴沿箭头13的方向用气体对硅基体2上侧的、位于相应接触滚轮7附近的区域进行加载作用。

如上面已经说明的那样，在进入设备1之前这样对硅基体2a、2b、2c进行预备处理：通过蒸镀在“太阳能活性”一侧给所述硅基体设置非常薄的金属导体带。在硅基体2a、2b、2c的相对侧施加接触面，并使所述接触面与所述导体带相连通。然后将所述硅基体2a、2b、2c铺放在输送滚轮系统上，在两侧引导其穿过装置1未示出的壳体的壁部中狭窄的缝隙。

接着，应跟踪各硅基体2穿过装置1的路径。

所述基体2通过上述位于浴液面15下方的壳体狭缝进入电镀浴。其前边缘经过传感器10，由此，所述传感器向机器控制装置9通知相关的时刻。在该时刻，所有接触滚轮7a、7b、7c、7d的电子开关8a、8b、8c和8d还处于打开状态，因此接触滚轮7a、7b、7c和7d是无电压的，并且在接触滚轮上没有形成金属沉积。

现在，机器控制装置9根据其已知的硅基体2的运动速度和传感器10与沿输送方向4的第一个接触滚轮7a之间的距离计算出，接触滚轮7a何时开始与硅基体2的接触面相接触。在该时刻，机器控制装置9使电子开关11b闭合，从而使接触滚轮7a处于一定的电势，并且可以开始电镀加强过程。

如图2所示，与第一接触滚轮7a相配的吹气装置11a在硅基体2向上的一侧上将接触滚轮7a附近区域中的浴液吹走，从而在该时刻即使施加了电压，接触滚轮7a也只是被不明显地金属化。与此不同，硅基体2a朝下的、具有待加强的导体带的一侧则完全位于浴液中，从而在这里可以进行希望的电镀加强过程。

在这期间的时间里，传感器10检测硅基体2a沿运动方向位于后面的边缘的经过，并将这一事件通知机器控制装置9。所述机器控制装置根据其已知的数据重新计算出，硅基体2a上的接触面何时在接触滚轮7a上经过过去，并在此时通过打开开关8a中断向接触滚轮的供电。

在接触滚轮7b、7c和7d的区域内重复这个过程。

在实践中，不只有一个单个的硅基体2a穿过所述装置1。而是如图1所示，要以彼此间较小的间距输送多个硅基体2a、2b、2c通过所述装置1。在这种情况下，类似地进行电子开关8a、8b、8c、8d的打开和闭合。图1中示出这样一种状态，在这种状态下，第一硅基体2a的接触滚轮7a大致在接触面的中央接触，由此，所属的开关8a闭合。对于第二硅基体2b，相应的接触滚轮7b沿运动方向已经处于接触面的后部区域内；所属的开关8b仍然还是闭合的。但第三接触滚轮7c没有与硅基体2a、2b、2c的接触面相接触，因此，所属的开关8c是打开的。

尽管在第三滚轮7c附近没有硅基体，但所属的吹气装置11c仍然工作。该吹气装置在浴液14中吹出一个“凹坑(Delle)”，接触滚轮7c的下部区域位于该凹坑内，而不会与浴液14接触。开关11d不是一定要打开；但打开该开关可以提供附加的安全措施，因为浴液14的喷溅还可能到达接触滚轮7c。

沿运动方向的第四接触滚轮7d在图1中位于这里的硅基体2c的接触面的起始区域。因此，所属的电子开关8d是闭合的。

如果相应处理工艺所采用的化学品允许，则可以简单地采用空气作为输送给吹气装置11a、11b、11c、11d的气体。但如果电镀浴对空气中的氧反应敏感，则选择氮气作为所述气体。在这种情况下由鼓风机向吹气装置11a、11b、11c、11d进行供应，所述鼓风机对装置1的壳体的内部进行抽吸，以由此确保循环运行。使整个处理腔处于轻微的氮气过压下，从而可以抑制周围环境中的氧的进入。

替代简单的管状吹气装置11a、11b、11c、11d，也可以采用文氏(Venturi)喷嘴。在这种喷嘴中，用周围环境气体增加(anreichern)通过鼓风机运动的气体量，由此提高气体的总量并提高效率。

吹气装置11a、11b、11c、11d的出气口不一定是圆形的。而是也可以将其设计成包围所属的接触滚轮7a、7b、7c、7d的环。

最后，代替吹气，还可以通过抽吸嘴保持接触滚轮7a、7b、7c、7d在硅基体2a、2b、2c朝上一侧上的周围区域没有浴液14。

在图中未示出的第二实施例中，电子开关8用于使所属的接触滚轮7有选择地与电镀电源6的两个极相连。如果相应接触滚轮7与硅基体2的接触面相接触，则按传统方式实现与电镀电源6的正极的连接；此时进行希望的电镀加强。与此相反，在两个前后顺序的硅基体2的接触面之间，接触滚轮7与电镀电源6的负极的连接。以这种方式，位于接触滚轮7上的金属沉积可以重新溶解，这可以进一步延长接触滚轮7的使用寿命。当然，这种措施只是对于这样的加强金属才可以实现，这种金属可电解地溶解，并且在使用金时会沉积出来(ausscheiden)。

Claims (10)

1.一种用于处理特别是用于半导体工业和太阳能工业的扁平、易碎的基体的方法，其中，引导所述基体水平地穿行通过浴液，其中，所述基体的至少一个接触面在这里与接触装置相接触，并由此使该接触面具有一定的电势，该电势与布置在浴液中的对应电极的电势不同，

其特征在于，在接触装置(7)和基体(2)之间的接触区域内将浴液吹走或吸走。

2.按权利要求1的方法，其特征在于，采用空气作为用于吹送的气体。

3.按权利要求1的方法，其特征在于，采用氮气作为用于吹送的气体。

4.按上述权利要求的任一项的方法，其特征在于，跟踪基体(2)的运动路径，并且只是在接触装置(7)与基体(2)的接触面相接触的时间内向至少一个接触装置(7)施加处理基体(2)所需要的电势。

5.按上述权利要求的任一项的方法，其特征在于，在接触装置(7)不与基体(2)的接触面相接触的时间内，向所述至少一个接触装置(7)施加一第二电势，所述电势适于使在处理时通过第一电势运行的反应逆转。

6.一种用于处理特别是用于半导体工业和太阳能工业的扁平、易碎的基体的装置，包括：

a)一用浴液填充到一定液面的浴容器；

b)一输送装置，利用该输送装置可以引导所述基体水平穿行通过浴液；

c)一处理电源；

d)至少一个接触装置，可使所述接触装置与至少一个布置在所述基体上的接触面相接触，此时该接触装置使所述接触面与处理电源的一极相连

e)至少一个对应电极，该对应电极布置在浴液中并与处理电源的另一极相连

其特征在于，

f)所述至少一个接触装置(7)配设有至少一个吹气或抽吸装置(11)，所述吹气或抽吸装置设置成可吹空或抽空接触装置(7)和基体(2)的接触面之间的接触区域。

7.按权利要求6的装置，其特征在于，采用空气作为用于吹送的气体。

8.按权利要求6的装置，其特征在于，采用氮气作为用于吹送的气体。

9.按权利要求6至8中任一项的装置，其特征在于，

a)设有位置确定装置(10)，可利用该位置确定装置检测每个基体(2)当前的位置；

b)设有控制装置(9)，该控制装置根据所述位置确定装置(10)的输出信号只在接触装置(7)与基体(2)的接触面相接触的时间内向所述至少一个接触装置(7)施加处理基体所需要的电势。

10.按权利要求9的装置，其特征在于，在接触装置不与基体的接触面相接触的时间内，所述控制装置向所述至少一个接触装置施加一第二电势，所述电势适于使在处理时通过第一电势运行的反应逆转。

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