专利名称：晶片堆的清洗的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池制造工艺，并且具体涉及从硅锭中切割出的晶片的生产。
背景技术：
在太阳能电池工业中，一个目标是能够生产和处理薄的晶片，因为这会产生材 料消耗和制造成本的降低。因而，太阳能电池晶片的厚度处于ΙΟΟμιη和300μιη之间。通常通过将硅锭切割成薄片来制造晶片。切割前，在硅锭的一个表面沉积一粘 性层，以在切割过程中将晶片保持在合适的位置。切割/切片后，获得晶片堆，其中各 个晶片在表面上具有大量的切割流体(浆料)。这种流体有助于晶片间的粘附。切割的 晶片必须被冲洗(去除浆料，预清洗)，并且所述粘性层和相关的化学物质必须被去除， 以提供具有所需要的太阳能电池质量的晶片(去除粘性层之后，获得晶片堆)。为实现 这一目标，在最后的晶片工艺中，人们通常必须单独挑出晶片，然后单独清洗所述晶片 (最后的清洗)。现在，例如在所称的水平线中，太阳能电池晶片在晶片堆中清洗或单独清洗。 在晶片堆的清洗中，流体通常不会渗透晶片堆，且晶片的表面通常不暴露在流体和所需 的化学物质下。在水平的清洗中，人们必须在湿的条件下分开晶片，由于晶片之间的毛 细作用力，这导致较高的破损率。W097/02905描述了一种用水洗涤硅锭以去除颗粒物质的方法和装置。该装置 意图用于具有特定厚度(例如800 μ m)的晶片。该装置包括喷嘴，所述喷嘴适于向硅锭 输送水射流，用于从硅锭上冲洗掉颗粒物质。一个运载设备安装所述喷嘴，用于基本在 硅锭的全部长度上来回纵向移动。在冲洗过程中，硅锭由保持臂保持。该公布涉及用于 电子工业中的晶片的处理。因为电子工业的晶片较厚(300-900μιη)，所以它们具有比 太阳能电池晶片更好的机械性能，且相对其它而言它们能承受相对较高的机械应力。相 反，太阳能电池晶片非常脆和弱，必须被更加小心处理。在洗涤薄晶片的过程中，必须避免会导致破损的机械应力
发明内容
本发明提供了一种清洗晶片堆或衬底堆的方法和设备，其中单个晶片被水、浆 料和化学物质保持在一起。本发明允许在分离发生之前实施一个基本完整的晶片清洗。 如果可以使用整块干燥(block drying)方法(这是一种干燥工艺，其中晶片仍然彼此紧密 排列)，本发明还提供一种避免湿环境下的单独挑出工艺的方法(为了确保各个晶片的清 洗，湿环境下的单独挑出工艺是必须的，这通常消耗人力且相当大地压迫材料，并导致 破损)。根据本发明的设备包括至少一个喷嘴，所述喷嘴被设置为在垂直于堆叠方向的 方向上向晶片堆发送流体射流。所述设备进一步被设置为提供在晶片堆和喷嘴之间沿堆叠方向的相对移动。所述设备还包括流体容器，以使晶片堆在洗涤时被浸入流体中。当晶片堆被浸入流体中，避免了作用在晶片之间的毛细作用力。与此同时，流 体和流体流有助于机械稳定晶片。术语“稳定”指晶片静止在流体流中，避免了晶片的 振动运动。由于通过流体射流实现了支撑功能，因而这不需要支撑元件而实现。这样大 大减少了不需要的机械和动态应力。由于流体存在于晶片的两侧，所以流体将利用其粘 性阻尼和压力稳定性起作用。测试已经表明，利用最佳喷嘴压力，晶片实际上会竖直立 于流体流中，而没有振动或其它移动，并且同时晶片之间的距离足以提供清洗。
根据本发明的方法包括以下步骤在垂直于堆叠方向的方向上向晶片堆发送流 体射流；和使晶片堆和喷嘴沿堆叠方向彼此相对移动。晶片堆被浸入到流体中。本申请的上下文中的表述“堆叠方向”指在晶片堆中的晶片被堆叠在一起所沿 的方向。该方向基本垂直于单个晶片的平面。术语“晶片堆”用于表示一堆晶片，与晶片是否通过粘附剂保持在一起无关。相对移动提供晶片逐个(逐步)的分离和清洗，直到整个晶片堆被清洗为止。本发明提供一种操作，所述动作具有在堆跌方向(提供分离)的一个分量和在 晶片平面(提供清洗)的一个分量。如前所述，水射流同水环境一起提供晶片的稳定。 如下面将要说明的，打开晶片堆允许清洗晶片的表面。水射流提供晶片的分离，也就是 说，从大约(通常小于)100 μ m(几乎完全塌缩的晶片堆)到400μιη至2000μιη的范 围的晶片之间的距离的增大。这使得流体流在晶片之间流动，并清洗(洗涤)通过打开 晶片堆而暴露于洗涤流体的晶片表面。晶片之间100 μ m(或更小)的距离不能允许洗涤 流体在晶片之间流动。根据本发明的方法可在水或其他液体下进行，并产生400μιη到 2000μιη(最可能的值为约800μιη)的晶片之间的稳定的开口。水射流和相对移动一起达 到该目的。该方法不可能同晶片单独挑出的方法混淆，因为晶片没有从晶片堆被取出， 而是在被布置在晶片堆中的同时被洗涤。本发明能用于晶片的预清洗和最终清洗。在预清洗期间，在晶片堆中的晶片通 过粘附剂保持在一起，而在最终清洗工艺中，粘附剂被去除。一种清洗/打开晶片堆的 方法则会包括下列步骤1)预清洗、2)去除粘附剂层、3)清洗/打开晶片堆(根据本发 明)、4)干燥、5)干环境下单独挑出。步骤4)和5)能被其它提供单独挑出(例如在流 体浴中单独挑出)和干燥的工艺所取代。另一可选方法能够包括在预清洗和最终清洗中 都使用本发明。该可选方法则会包括其中下列步骤1)预清洗/打开晶片堆(根据本发 明)、2)去除粘附剂层、3)最终清洗/打开晶片堆(根据本发明)、4)干燥、5)干环境 下单独挑出。如上所述，在预清洗期间，晶片通过粘附剂层(粘附剂层通常被紧固到晶片的 上部边缘，因此晶片“悬挂”于粘附剂层)保持在一起。粘附剂层保证晶片的粘附边缘 之间的距离(100-300 μ m)。其结果是，在一个晶片边缘上便于分离，且(通过相对边缘 的固定)单个晶片的振动高度受限。如果本发明应用于该工艺阶段，这允许可控的打开 晶片堆。在清洗(最终清洗)期间，因为边缘上没有粘附剂层，因而可能必需要提供对 晶片下边缘可控的(对于水平晶片堆)的摩擦力，以获得这种可控的打开。在后一种情 况中，也可能需要在晶片堆末端利用一些机械支撑，以将晶片堆和单个晶片保持在适当 的位置。
在一个实施例中，清洗工艺通过浸入到流体浴中的喷嘴实施。也可以在流体中 通过喷嘴提供流体射流，所述喷嘴未被浸没而是具有靠近水面的开口。在本发明的一个实施例中，设置若干个喷嘴，从而提供具有平行于水面的表面 的流体射流。在本发明的一个实施例中，堆叠方向是水平的，流体射流不必克服将晶片压在 一起的重力。迄今为止，将本发明描述为包括两种操作向晶片堆发送流体射流和沿堆叠方 向移动晶片堆或流体射流。所述操作能同时并且连续地实施或者在有中止的下(在有限 时间周期中的非同时操作和连续操作的组合也是可能的)实施。据此，可以“中止”沿 堆叠方向的移动，以确保打开晶片堆和清洗晶片发生，随后移动到下一位置。也可以按 一定顺序组合这两种移动，例如以“中止”移动开始并终止于连续移动。本发明提供顺 序打开晶片堆，从晶片堆的一端开始，并在邻近的晶片之间打开晶片堆，由此单独清洗晶片。
现在利用示于附图的示例实施例来解释本发明，其中图1示出本发明的第一实施例。图2示出本发明的第二实施例。图3示出本发明的第三实施例。图4示出本发明的第四实施例。图5示出本发明的第五实施例。图6示出本发明的一个实施例，其中在晶片堆的每一端设置支撑体。
具体实施例方式图1示出本发明的第一实施例。设备1被设置为用于沿堆叠方向4分离和清洗 布置于晶片堆3中的晶片2。设备1包括至少一个喷嘴5，所述喷嘴5被设置为在垂直于 堆叠方向4的方向7上向晶片堆3发送流体射流6。设备1还被设置为提供晶片堆3和 喷嘴5之间沿堆叠方向4的相对移动。该相对移动能通过移动晶片堆和喷嘴来实现，或 者通过移动这些元件中的仅一个来实现。所述移动的速度必须仔细选择，以实现通过晶 片的彼此分离来打开晶片堆和清洗晶片的表面。对于一个晶片堆，所述工艺将例如花费 1到10分钟之间的时间，且可沿沿晶片堆来回进行若干个流体射流的行程。也可以如上 所述“中止”所述移动。堆叠方向4能够是水平的或者竖直的。在竖直的晶片堆的情况下，分离晶片所 需的力要将会更大。设备1包括一个带有流体9的容器8，所以根据本发明的方法在流体中实施。通 过喷嘴5发送的流体能够是水(温水或非温水)、超洁净水、具有添加剂(清洗物质)的 水。可以对于容器使用不同流体和带有例如不同浓度的清洗流体的流体射流。图2示出本发明的第二实施例，其中三个喷嘴5基本位于垂直于堆叠方向4的共 同平面。该平面与晶片2的表面10重合。
图3示出本发明的第三实施例，其中单个喷嘴5沿垂直于堆叠和相对移动方向4 的方向11上下移动。这样晶片的大部分表面通过单个流体射流冲洗。尽管图2和3没有示出如图1所示的容器和流体，可以设想的本发明的这些实施 例包含这样的填充流体的容器。图4示出本发明的一个实施例，其中若干个喷嘴5沿堆叠方向4设置在不同位 置。该图为从上方看的图，可以将该实施例与如图3所示的实施例相结合，使得若干个 喷嘴位于利用5标记的每个位置，或者与图2所示的实施例相结合。如前所述，对于预清洗，如图1-5所示的晶片堆包括位于晶片堆上表面上的一 层粘附剂(未示出)。图5示出本发明的一个实施例，其中以板12形式的支撑位于晶片堆3的下面， 以提供对于晶片下边缘的摩擦力，并获得可控的晶片堆的打开。支撑12能够在前述的本 发明的全部实施例中采用，并且取代粘附剂层。支撑12能够以一个或若干个杆、梁柱、 丝线、丝网等来实现。图6示出设置于晶片堆3每一端的支撑体13。这些支撑体的目的是有助于在分 离时提供晶片堆的可控移动。支撑体13也能够用于预清洗阶段，其中的晶片通过粘附剂
保持在一起。
尽管本发明描述为用于太阳能电池晶片的清洗，但也可以设想其用于其它类型 晶片的清洗，例如电子工业中的晶片的清洗。
权利要求
1.设置为用于表面清洗沿堆叠方向堆叠的太阳能电池晶片的设备，其包括至少一个 喷嘴，所述喷嘴被设置为在垂直于所述堆叠方向的方向上向晶片堆发送流体射流，且所 述设备被设置为提供在所述晶片堆和所述喷嘴之间沿所述堆叠方向的相对移动，其特征在于，所述设备包括流体容器，并且所述晶片堆被浸入到所述流体容器中的 流体中。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴被浸入到所述流体容器中的流体中。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括基本位于垂直于所述堆叠方向的共同平面中的两个或更 多个喷嘴。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述设备包括位于垂直于所述堆叠方向的若干个平面中的喷嘴。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述晶片堆通过粘性层而沿一个边缘保持在一起。
6.用于表面清洗晶片或衬底的方法，所述晶片或衬底沿堆叠方向堆叠，所述方法包 括以下步骤通过至少一个喷嘴并在垂直于所述堆叠方向的方向上向晶片堆发送流体射 流；以及提供在所述晶片堆和所述喷嘴之间沿所述堆叠方向的相对移动，其特征在于，所述晶片堆被浸入到流体中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个喷嘴被浸入到流体中。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括向所述晶片堆发送两个或更多个流体射流，其中所述流 体射流基本位于垂直于所述堆叠方向的共同平面中。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括发送基本位于垂直于所述堆叠方向的若干个平面中的流 体射流。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法在沿晶片堆的一个边缘设置有粘性层的晶片堆上实施。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括去除所述粘性层。
全文摘要
本发明包括用于表面清洗沿堆叠方向布置成一堆的各个晶片或衬底的设备和方法，其中在垂直于堆叠方向的方向上向所述堆发送流体射流，并且提供在晶片堆和喷嘴之间沿堆叠方向的相对移动。
文档编号H01L21/00GK102017063SQ200980102316
公开日2011年4月13日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月15日
发明者佩尔·阿尔内·王, 埃里克·耶塔斯, 奥勒·克里斯蒂安·特朗鲁德, 奥拉·特朗鲁德, 安德烈·斯凯伊, 本特·哈梅尔, 阿尔内·拉姆斯兰 申请人:Rec斯坎沃佛股份有限公司