一种硅片清洗机构及其换补液工艺的制作方法

本发明属于太阳能硅片清洗技术领域，尤其是涉及一种硅片清洗机构及其换补液工艺。

背景技术：

硅片清洗是硅片加工的关键步骤之一，硅片清洗质量的好坏直接影响硅片电学性能以及外观质量。现有清洗液换补工艺不仅换液频繁，而且清洗效果不稳定，总是时好时坏，且生产成本极高。

因此如何优化换补液工艺的问题，在保证清洗质量的情况下，降低换液次数，同时提高生产效率、降低能耗是高质量、低成本加工硅片的关键。

技术实现要素：

本发明提供一种硅片清洗机构及其换补液工艺，解决了现有技术中由于换补液工艺不合理导致清洗质量差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种硅片清洗机构，依次包括预清洗单元、药液清洗单元、一次漂洗单元、化学液漂洗单元、二次漂洗单元和满提拉单元，其中，所述预清洗单元、所述一次漂洗单元、所述二次漂洗单元和所述满提拉单元中均至少设有一个纯水槽；所述药液清洗单元设有若干一号药液槽；所述化学液漂洗单元至少设有一个二号药液槽；所述药液清洗单元和化学液漂洗单元一起或与所述预清洗单元、一次漂洗单元、所述二次漂洗单元和所述满提拉单元一起同步进行补液或换液。

进一步的，每个所述一号药液槽和所述二号药液槽内均设有若干个独立设置的药液管，所述药液管分别与外设药液源连通；

所述药液清洗单元设有两个所述一号药液槽，所述一号药液槽均相互独立设置；

所述化学液漂洗单元设有一个二号药液槽；

每个所述纯水槽、所述一号药液槽和所述二号药液槽均设有蓄水管，所述蓄水管均与同一个外设蓄水源连通。

进一步的，所述蓄水管上设有加热器和温度传感器，与所述纯水槽连接的所述加热器的温度值小于与所述一号药液槽或所述二号药液槽连接的所述加热器的温度值；

所述纯水槽中的所述加热器的温度值相同；

所述一号药液槽与所述二号药液槽中的所述加热器的温度值相同；

每个所述纯水槽、所述一号药液槽和所述二号药液槽中均设有超声振动。

一种硅片清洗换补液工艺，采用如上任一项所述的清洗机构，具体步骤包括：

s1：每清洗设定数量的硅片后，分别按照预设比例同步向所述药液清洗单元补充一号药液和向所述化学液漂洗单元补充二号药液；

s2：循环所述s1，直至被清洗的所述硅片总数达到第一数量时或所述硅片总数是所述第一数量的整数倍时，分别重新置换所述药液清洗单元中的所述一号药液和水形成的一号混合液和所述化学液漂洗单元中所述二号药液与水形成的二号混合液；

其中，在所述s1中所述一号药液补充量的预设比例与所述二号药液补充量的预设比例不同。

进一步的，在所述s1中，所述硅片的所述设定数量为2.5-4.5万片；其中，所述硅片的所述设定数量为3万片。

进一步的，所述一号药液补充量是所述一号混合液中所述一号药液配制体积比的1/2；所述一号药液包括强碱溶液和活性剂，所述强碱溶液与所述活性剂的体积比为2：1。

进一步的，所述一号混合液中所述一号药液与水的体积比为(0.8-1.2％)：1；所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

进一步的，所述二号药液补充量是所述二号混合液中所述二号药液配制体积比的1/4；所述二号药液为双氧水；所述二号混合液还包括氢氧化钾，所述二号混合液中所述氢氧化钾、所述双氧水与水的体积比为：1：4：80。

进一步的，还包括s3，所述s3包括：循环所述s1和所述s2，直至被清洗的所述硅片总数达到第二数量时，分别重新置换所述预清洗单元、所述药液清洗单元、所述一次漂洗单元、所述化学液漂洗单元、所述二次漂洗单元和所述满提拉单元中的所述纯水或所述一号混合液或所述二号混合液；所述第一数量为15-21万片；所述第二数量为60-84万片；

在所述s1、所述s2和所述s3过程中，所述预清洗单元、所述一次漂洗单元、所述二次漂洗单元和所述满提拉单元中的溶液温度均为40-50℃；所述药液清洗单元和所述化学液漂洗单元中的溶液温度为50-60℃。

进一步的，执行所述s3后，开始新一轮所述硅片计数并重复执行所述s1、所述s2和所述s3。

与现有技术相比，本发明设计的清洗机构及其换补液工艺，清洗效果好，清洗质量高，不仅增加了换液清洗硅片数量，而且还减少了换液次数，提高产品产能，节约成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的清洗机构的结构示意图；

图2是本发明一实施例的清洗过程的示意图。

10、预清洗单元11、纯水槽12、纯水槽

20、药液清洗单元21、一号药液槽22、一号药液槽

30、一次漂洗单元31、纯水槽32、纯水槽

40、化学液漂洗单元41、二号药液槽50、二次漂洗单元

51、纯水槽52、纯水槽53、纯水槽

54、纯水槽60、满提拉单元61、纯水槽

70、纯水源80、液位传感器90、加热器

100、温度传感器110、一号药液源120、二号药液源

130、三号药液源140、超声器

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种硅片清洗机构，如图1和图2所示，依次包括预清洗单元10、药液清洗单元20、一次漂洗单元30、化学液漂洗单元40、二次漂洗单元50和满提拉单元60，其中，预清洗单元10、一次漂洗单元30、二次漂洗单元50和满提拉单元60中均至少设有一个纯水槽；药液清洗单元20设有若干一号药液槽；化学液漂洗单元40至少设有一个二号药液槽；药液清洗单元20和化学液漂洗单元40一起或与预清洗单元10、一次漂洗单元30、二次漂洗单元50和满提拉单元60一起同步进行补液或换液。

进一步的，每个一号药液槽和二号药液槽内均设有若干个独立设置的药液管，药液管分别与外设的药液源连通；每个纯水槽、一号药液槽和二号药液槽均设有蓄水管，蓄水管均与同一个外设蓄水源即纯水源70连通。具体地，预清洗单元10设有纯水槽11和纯水槽12；一次漂洗单元30设有纯水槽31和纯水槽32；二次漂洗单元50设有纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54；满提拉单元60设有一个纯水槽61。药液清洗单元20设有两个一号药液槽，分别为一号药液槽21和一号药液槽22，一号药液槽21和一号药液槽22均相互独立设置。化学液漂洗单元40包括一个二号药液槽41。

在本实施例中，预清洗单元10、一次漂洗单元30、二次漂洗单元50和满提拉单元60中纯水槽所用的溶液均为来自纯水源70中的纯水；药液清洗单元20中一号药液槽所用溶液为来自一号药液源110的一号药液和来自纯水源70中的纯水以一定体积比例配置的一号混合液；化学液漂洗单元40中二号药液槽所用溶液为来自二号药液源120的二号药液、来自三号药液源30中的氢氧化钾和来自纯水源70中的纯水以一定体积比配置的二号混合液。

进一步的，所有药液管和所有蓄水管靠近一号药液槽或二号药液槽或纯水槽一端均设有单向电磁阀，防止纯水或药液回流，避免污染纯水源70、一号药液源110、二号药液源120或三号药液源130。

对在蓄水管上设有加热器90和温度传感器100，主要用于控制输入槽中的纯水温度恒定且在一定标准范围内，与纯水槽连接的加热器90的温度值小于与一号药液槽或二号药液槽连接的加热器90的温度值。其中，纯水槽中的加热器90的温度值相同；一号药液槽与二号药液槽中的加热器的温度值相同。也即是进入预清洗单元10、一次漂洗单元30、二次漂洗单元50和满提拉单元60中的纯水的温度相同，均为40-50℃，这是由于在纯水槽中均设有超声器140振动，当溶液中的温度大于40℃时，其清洗效果较好。进入药液清洗单元20和化学液漂洗单元40中的溶剂纯水的温度相同，均为50-60℃，这是由于当药液中的温度在这一范围时，药液混合的较均匀且清洗效果更好。

进一步的，每个纯水槽、一号药液槽和二号药液槽中均设有超声振动，即均设有超声器140，在清洗过程中，超声器140一直在工作，有利于对硅片的清洗，不仅清洗质量好而且清洗速度快，尤其是在一定温度下清洗的效果更好，尤其是当溶液中的温度大于40℃时，其清洗效果较好。在本实施例中，超声器140的型号不做具体限定，根据实际需要来选择。

进一步的，每个纯水槽、一号药液槽和二号药液槽内均设有液位传感器80，液位传感器80用于控制纯水槽、一号药液槽和二号药液槽中的水含量，即具有自动蓄水功能，保证纯水槽、一号药液槽和二号药液槽中的水含量一直都在标准要求范围内。

具体地，预清洗单元10依次包括装有纯水的纯水槽11和纯水槽12，主要用于软化、分离和溶解硅片上的污染物，在清洗过程中，纯水槽11和纯水槽12分别通过蓄水管与纯水源70连通，经加热器90加热后分别进入纯水槽11和纯水槽12中的水温为40-50℃，通过液位传感器80可自动向槽中蓄水，即一直边清洗边向槽体内蓄水，保证纯水槽11和纯水槽12中纯水的总量在标准要求范围内。

药液清洗单元20依次包括装有一号混合液的一号药液槽21和一号药液槽22，在一号药液槽21和一号药液槽22中一号混合液的容量均相同，主要用于去除硅片表面上的油污，槽中的温度均为50-60℃。其中，一号混合液中的一号药液是强碱溶液和活性剂，强碱溶液与活性剂的体积比为2：1，其中强碱为氢氧化钾或氢氧化钠的任一项。一号混合液中一号药液与水的体积比为(0.8-1.2％)：1，即分别从一号药液源110和春水源70输入一号药液和水，以清除硅片表面上的油污后使硅片移动流入一次漂洗单元30中。在一号药液槽21和一号药液槽22中，一号混合液中的纯水体积含量是恒定不变的，通过液位传感器80来反馈信号以使纯水源70自动向一号药液槽21和一号药液槽22中蓄水，以使一号药液槽21和一号药液槽22内的水含量保持在一定高度范围内。在补液时，每次清洗一定数量的硅片后，仅需按照设定比例向一号药液槽21和一号药液槽22内分别同步补充从由强碱溶液和活性剂按照一定体积比形成的一号药液源110提供的一号药液，即可完成一号药液的补液动作。置换溶液时，即当清洗硅片的总量达到一定值时，把一号药液槽21和一号药液槽22内的一号混合液全部排出，然后再按照设定的体积比向一号药液槽21和一号药液槽22内重新从一号药液源110和纯水源70注入一号药液和水，并使一号药液和水按照一定的体积比组成一号混合液。

一次漂洗单元30依次包括装有纯水的纯水槽31和纯水槽32，主要用于漂洗硅片表面上残留的一号药液，即残留的强碱溶液和活性剂。纯水槽31和纯水槽32的结构与纯水槽11和纯水槽12的结构一样，均可自动蓄水。

化学液漂洗单元40中的二号药液槽41，主要用于将硅片上的有机物进行分解并予以去除。在二号药液槽41中放置的二号混合液是由来自二号药液源120的二号药液、三号药液源130的氢氧化钾和纯水源70的水按照设定体积比进行配置，通过加热器90和温度传感器100使进入槽中的纯水的温度均为50-60℃。其中，二号药液为双氧水，相应地，氢氧化钾、双氧水与水的体积比为：1：4：80。在本实施例中，与药液清洗单元一致，在补液时，每次清洗一定数量的硅片后，仅需按照设定比例向二号药液槽41内补充二号药液双氧水，这是由于双氧水易于挥发，为了保证二号混合液中各成分配比的一致性，需要定期向二号药液槽41内补充双氧水，即可完成补液的动作。置换溶液时，即当清洗硅片的总量达到一定值时，把二号药液槽41内的二号混合液全部排出，然后再按照设定的体积比向二号药液槽41内注入由氢氧化钾、双氧水和水组成的二号混合液。

二次漂洗单元50依次包括装有纯水的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54，主要用于去除硅片表面的化学液和泡沫，纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54的结构设置如纯水槽11和纯水槽12的结构一样，均可由纯水源70通过蓄水管完成自动蓄水。

满提拉单元包括装有纯水的纯水槽61，主要用于使硅片表面上的水分均匀分布，并为后续烘干做准备。满提拉单元中的纯水槽61的结构设置如纯水槽11和纯水槽12的结构一样，均可由纯水源70通过蓄水管完成自动蓄水。

针对上述中清洗机构中的换补液工艺，具体步骤包括：

s1：每清洗设定数量的硅片后，分别按照预设比例同步向药液清洗单元20中补充一号药液和向化学液漂洗单元40中补充二号药液，且一号药液的补充量的预设比例与所述二号药液补充量的预设比例不同，且本步骤s1贯穿整个清洗过程。

具体地，每次规定清洗硅片的设定数量为2.5-3.5万片，优选地，设定数量为3万片，即每清洗3万的硅片后，在一号药液槽21和一号药液槽22内按照一定体积比补充一号药液，即补充由强碱和活性剂按照体积比为2：1的比例混合形成的一号药液，其中一号药液补充量是一号混合液中一号药液配制体积比的1/2；在二号药液槽41内按照一定比例补充二号药液，即补充双氧水，其中二号药液补充量是二号混合液中二号药液配制体积比的1/4。

此时，预清洗单元10中的纯水槽11和纯水槽12、药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22、一次漂洗单元30中的纯水槽31和纯水槽32、化学液漂洗单元40中的二号药液槽41、二次漂洗单元50中的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54、以及满提拉单元60中的纯水槽61中的纯水继续使用，各个水槽内的水均是通过液位控制器80控制水位，并通过蓄水管从蓄水源的纯水源70处自动蓄水，即可保证各槽内的水一直保持在标准高度范围内。

s2：循环步骤s1和s2，直至被清洗的硅片总数达到第一数量时或硅片总数是第一数量的整数倍时，分别重新置换药液清洗单元20中一号药液槽的一号混合液和化学液漂洗单元40中二号药液槽的二号混合液。

具体地，在本实施例中，重复步骤s1循环6次，直至被清洗的硅片的总数达到15-21万片时，或后续硅片清洗总数是15-21万片的整数倍时，重新更换药液清洗单元20中的一号混合液和化学液漂洗单元40中的二号混合液。即先将药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22中的一号混合液全部排出，再重新注入由一号药液与水以体积比为(0.8-1.2％)：1形成的一号混合液。相应地，先将化学液漂洗单元40中的二号混合液全部排出，再重新注入由氢氧化钾、双氧水和水以体积比为1：4：80形成的二号混合液。

此时，预清洗单元10中的纯水槽11和纯水槽12、一次漂洗单元30中的纯水槽31和纯水槽32、二次漂洗单元50中的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54、以及满提拉单元60中的纯水槽61中的纯水继续使用，但各个水槽内的水仍是自动蓄水，即各水槽内的水一直保持在标准高度范围内。

s3：循环步骤s1和s2，直至被清洗的硅片总数达到第二数量时，分别重新置换预清洗单元10、药液清洗单元20、一次漂洗单元30、化学液漂洗单元40、二次漂洗单元50和满提拉单元60中的纯水或一号混合液或二号混合液，其中，第二数量是第一数量的整数倍。

具体地，继续重复步骤s1和s2，在本实施例中，在步骤s2的基础上再循环3次，直至被清洗的硅片的总数达到60-84万片时，即重新更换药液清洗单元20中的一号混合液和化学液漂洗单元40中的二号混合液。即先将药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22中的一号混合液全部排出，再重新注入由一号药液与水以体积比为(0.8-1.2％)：1形成的一号混合液。相应地，先将化学液漂洗单元40中的二号混合液全部排出，再重新注入由氢氧化钾、双氧水和水以体积比为1：4：80形成的二号混合液。

同时对预清洗单元10中的纯水槽11和纯水槽12、一次漂洗单元30中的纯水槽31和纯水槽32、二次漂洗单元50中的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54、以及满提拉单元60中的纯水槽61中的纯水全部排出，重新排入从纯水源70的纯水，并使各个水槽内的水达到标准高度范围内。

s4：执行完步骤s3后，开始新一轮的硅片计数并重复执行步骤s1、步骤s2和步骤s3，重复循环换补液。

实施例一：

s1：清洗3万片的硅片后，在药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22内补充由强碱溶液和活性炭组成的一号药液，其中，一号混合液中一号药液体积为2l，其余均是水，相应地，本次补充一号药液的体积为1l。同步在化学液漂洗单元40中的二号药液槽41内补充双氧水，其中，二号混合液中氢氧化钾的体积为1l，双氧水的体积为4l，其余均为水，相应地，本次补充双氧水的体积为1l。此时，预清洗单元10中的纯水槽11和纯水槽12、一次漂洗单元30中的纯水槽31和纯水槽32、二次漂洗单元50中的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54、以及满提拉单元60中的纯水槽61中的纯水继续自动蓄水，循环使用。

在上述步骤的基础上，继续重复步骤s1，即分别当硅片清洗总数为6万片、9万片、12万片和5万片时，在药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22内补充体积为1l的一号药液；且同步在化学液漂洗单元40中的二号药液槽41内补充体积为1l的双氧水。此时，预清洗单元10、一次漂洗单元30、二次漂洗单元50和满提拉单元60中的纯水继续自动蓄水，循环使用。

s2：再重复步骤s1，即清洗硅片总数量达到18万片后，在药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22内重新置换一号混合液，即完全排出所有一号混合液后，再重新向一号药液槽21和一号药液槽22注入2l的一号药液，其余为水组成的一号混合液，其中一号药液中的强碱溶液和活性剂的体积比为2：1。同步将在化学液漂洗单元40中的二号药液槽41内重新置换二号混合液，即完全排出所有二号混合液后，再重新向二号药液槽41内注入1l的氢氧化钾、4l的双氧水，其余为水组成的二号混合液。此时，预清洗单元10中的纯水槽11和纯水槽12、一次漂洗单元30中的纯水槽31和纯水槽32、二次漂洗单元50中的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54、以及满提拉单元60中的纯水槽61中的纯水继续自动蓄水，循环使用。

在上述步骤的基础上，继续重复步骤s1，直至清洗硅片总数量分别为36万片、48万片时，在药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22内重新置换一号混合液，即完全排出所有一号混合液后，再重新向一号药液槽21和一号药液槽22注入2l的一号药液，其余为水组成的一号混合液，其中一号药液中的强碱溶液和活性剂的体积比为2：1。同步将在化学液漂洗单元40中的二号药液槽41内重新置换二号混合液，即完全排出所有二号混合液后，再重新向二号药液槽41内注入1l的氢氧化钾、4l的双氧水，其余为水组成的二号混合液。此时，预清洗单元10中的纯水槽11和纯水槽12、一次漂洗单元30中的纯水槽31和纯水槽32、二次漂洗单元50中的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54、以及满提拉单元60中的纯水槽61中的纯水继续自动蓄水，循环使用。

s3、继续充分步骤s1，直至清洗硅片总数量为72万片时，在药液清洗单元20中的一号药液槽21和一号药液槽22内重新置换一号混合液，即完全排出所有一号混合液后，再重新向一号药液槽21和一号药液槽22注入2l的一号药液，其余为水组成的一号混合液，其中一号药液中的强碱溶液和活性剂的体积比为2：1。同步将在化学液漂洗单元40中的二号药液槽41内重新置换二号混合液，即完全排出所有二号混合液后，再重新向二号药液槽41内注入1l的氢氧化钾、4l的双氧水，其余为水组成的二号混合液。而且，同时对预清洗单元30中的纯水槽11和纯水槽12、一次漂洗单元30中的纯水槽31和纯水槽32、二次漂洗单元50中的纯水槽51、纯水槽52、纯水槽53和纯水槽54、以及满提拉单元60中的纯水槽61中的纯水全部排出，重新更换新的纯水。

s4：开始新一轮的硅片计数并重复执行步骤s1、步骤s2和步骤s3，重复循环换补液。

与现有技术相比，本发明设计的清洗机构及其换补液工艺，清洗效果好，清洗质量高，不仅增加了换液清洗硅片数量，而且还减少了换液次数，提高产品产能，节约成本。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。