用于处理基板的设备的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的装置和根据权利要求11的前序部分的挡板。

在许多领域中，特别是在半导体领域，或者更确切地说，在太阳能电池领域中，基板特别是硅片的仅涉及其一侧的处理对于各种应用是必需的。在这样的单面工序中，与被处理的一侧相反的基板侧通常不应该受到处理的影响。在湿法工艺领域，示例性的例子有诸如湿化学边缘绝缘(通过扩散施加到背侧的寄生发射极的单面蚀刻)、抛光(纹理化的基板正面或背面的分别化学平滑化)、诸如金属覆层的电化学沉积的电流处理、或诸如基板边缘的疏水化的其他处理之前进行的单侧预处理步骤。

与系统地同基板两侧有关的分批处理相反，单面处理可以以各种方式在线内处理中实现。在从ep17334181b1已知的方法中，通过形成所谓的弯液面，产生了基底下侧与处理液体的完全接触。在另一种已知的方法中，借助将处理液输送到基板下侧的结构化的辊，建立了基板与处理流体的单面接触。

在上文和下文中，结合基板进行讨论。这也包括半导体基板，特别是诸如硅晶片的晶片。太阳能电池晶片是用于生产太阳能电池的晶片。

对于用液体处理基板，特别是对于湿化学线内单面工艺，上述通过形成弯液面在处理液体与基板之间建立完全接触的方法具有一系列优点。除了基板下侧的均匀处理以及基板与处理液表面的、通常导致改进的工艺控制的完全平坦的热接触之外，由于基板与处理液体的持续接触，可以使用比处理液通过辊被施加到下侧的情况更低浓度的处理流体(即对于相同的处理路径可以有更长的处理时间)。除了更低的化学品成本之外，这也减少了对基板顶部的可能的气相作用。相比之下，设备的复杂度也显着降低。

然而，在形成弯液面的情况下基板下侧的完全接触也可能具有固有的缺点。一个可能的缺点是，当弯月面撕裂时(这在离开盛有在出口挡板上方的处理流体的容器时通常会发生)，形成了液体薄片，该液体薄片是基板和液体浴表面之间的处理液的表面张力引起的，且该液体薄片在基板被继续输送时撕裂。在这种情况下，液体薄片的主膨胀方向通常指向基板的行进方向，也称为基板的输送方向。在这种撕裂中，处理液体的液滴经常被抛到基板的上侧。这种不良影响的强度取决于处理液体的表面张力、其粘度和过程控制(池或容器的填充水平与挡板高度之比和/或所产生的再循环流量)。

为了对付由这种飞溅引起的问题，可考虑例如添加粘度改变材料来改变液体的性质。然而，这并不总是可行或所希望的，或者与其他问题相关联。此外，可以用一个或多个保护层来保护基板的顶部不受这些飞溅的作用。然而，这通常会导致相当严重的复杂化，或者这种方法与其他进程管理不兼容或兼容很差。

在此背景下，本发明的目的，是提供一种能够减少在基板上侧的上述类型的飞溅的设备。

该目的通过具有权利要求1的特征的设备实现。

此外，本发明的一个目的是提供一种能够减少上述类型的飞溅的挡板。

该目的通过具有权利要求11的特征的挡板来实现。

本发明的另一个目的是提供一种方法，当液体薄片从基板边缘脱离时，可以减少溅射的形成。

该目的通过具有其他独立权利要求的特征的方法实现。

有利的进一步的实施例分别在从属权利要求中得到限定。

根据本发明的用于用液体处理基板的设备具有：输送装置，通过该输送装置可以将基板沿输送方向输送通过容纳液体的容器；以及，挡板，该挡板具有可被基板经过的边缘，且该边缘的至少一部分相对于基板的输送方向倾斜延伸。

本发明是基于这样的考虑，即：上述飞溅首先是当可由基板经过的挡板的边缘与基板的输送方向正交地延伸时发生的。在这种情况下，当基板被继续输送时，在液体和基板边缘之间形成的液体薄片上的机械力最大。一旦超过了液体薄片的应力极限，则液体薄片会在几何上不确定的一个点处开始破裂，并且溅射的液体可能被到达基板的上侧或随后的基板的上侧。

另一方面，如果可以由基板经过的挡板的边缘的至少一部分相对于基板的输送方向倾斜，则在进一步移动基板期间发生的液面薄层的应力在最先经过边缘的基板后边缘的一角处最大，从而在这个角处开始了液体薄片的后退。结果，形成了液面薄层的后撤前沿。如果基板沿输送方向被进一步输送，则该后撤前沿移到基板后边缘的相对的一角。以这种方式，可以降低对液体薄片的力的作用。液体薄片受到的预张力变得较小。从基板边缘的一个角到另一个角移动的后撤前沿，启动了一种“轻柔”的撕裂，该后撤前沿同时也代表了一个撕裂前沿。结果，可以避免或至少减小至基板上侧或后续基板的不应被处理的上侧上的飞溅。

上述效果也可以通过将基板倾斜地对准挡板的可经过的边缘或通过将基板以一种可转动的方式放置到输送装置上来实现。然而，由于以下几个原因这些在实践中是不利的：

一方面，对于所有常见的处理系统，这种基板的转动方式的布置是不可能的。相反，通常采用的处理系统都是要将基板的一侧平行于输送方向地把基板放置到输送装置上。原则上允许转动放置的那些系统必须以精心设计的方式设置。

另一方面，以这种转动方式放置的基板很难在输送道上被对中，且需要借助复杂的装置。在传送装置上对基板进行手动转动的情况下，在无辅助装置的情况下难以实现可重复的转动定位。此外，实践已经表明，基板的转动放置可与加重的断裂相关，并因此会加大成本。

并非最不重要的是，基板的有效长度和宽度以及所需的通道宽度和通道长度都由于基板的转动放置而加大，这使得器件在相同的产量下变得更昂贵。

由于这些缺点，基板有利地以这样的方式通过传送装置传送，即：使得基板的两个边缘平行于传送方向延伸，但是挡板具有根据本发明设置的边缘，该边缘的至少一部分相对于基板的输送方向是倾斜的。

在一个有利的实施例中，边缘在至少两条输送道上延伸并且在它们之间具有不一致的边缘轮廓。在本发明的意义上，输送道应被理解为基板的一条运动路径，在该运动路径上基板可借助输送装置被输送通过容纳液体的容器。就本申请所说的基板“通过”容纳液体的容器的输送而言，术语“通过”应该被广义地理解。因此，基板是字面意义上通过容器还是经过容器的上方而被输送，取决于输送装置的具体设计。例如，基板先是借助输送辊被输送越过一个容器壁，然后基板在低于容器壁的上边缘的一个高度上被输送通过容器，基板的下侧因而与液体接触。在该例中，基板在字面上被输送通过容器。特别地，在该容器中，液体的表面可以比容器壁的上边缘低。

在另一个实施例变形中，容器中液体的表面可以高于容器壁的上边缘。结果，液体流过容器壁并被收集在例如溢流容器中并被送回到容器中。在这种情况下，基板在运输过程中不需要被升高以越过容器壁，而可以是基板在经过容器壁时、在容器之外时、和在其中装有液体的容器内时处于相同的输送高度，使得基板的下侧在基板被运送通过容器时与液体接触。在该实施例变形中，一些观看者可能会倾向于认为基板不是“通过”容器而被传送，而是认为基板是越过容器而被传送。然而，在本申请和本发明的语境下，该变形实施方案和同等有效的实施方案也被称为“通过”，因而基底被输送通过容器。

优选地，至少两条输送道彼此平行，使得几行基板可以同时并排地传送通过容纳液体的容器。

输送道的宽度在此被理解为在该输送道中运输的基底的最大宽度。所输送的基板的宽度垂直于输送方向延伸。在本发明的意义上，两个输送道之间存在一个区域，如果该区域不被至少一个输送轨道覆盖的话。在实践中，可以选择更宽的输送道来应对基板尺寸的变化或基板在输送装置上的定位的不准确性。

在本发明的语境下的不一致边缘轮廓应被理解为具有沿着传送方向或相反方向的至少一个阶梯的边缘轮廓。

有利地，不一致边缘轮廓被这样地配置，即该不一致边缘轮廓具有在至少两条输送道中的两条输送道之间的一个阶梯。在边缘延伸超过两条输送道的情况下，有利的是，边缘轮廓在每对相邻输送道之间都具有阶梯。有利地，这种边缘轮廓形成锯齿轮廓。

这种不一致的边缘轮廓容易通过例如分别连接多个直线延伸的挡板或边缘元件而形成，从而可以以复杂性较小的方式生产这样的边缘。

根据一种优选的变形实施例，边缘延伸在至少两条输送道上并且在它们之间具有一致的边缘轮廓。

在本发明的语境下，当边缘轮廓沿着传送方向和相反方向没有阶梯，它则是一致的边缘轮廓。有利地，一致的边缘轮廓在输送道上以三角形轮廓的形式延伸，使得在输送道之间形成了折弯。以这种方式，与在输送道之间具有不一致边缘轮廓的挡板相比，可以实现材料消耗的减小并因此实现更具成本效益的生产。

在一个有利的实施例中，边缘具有在数学意义上每个点均可求导的边缘轮廓。该边缘轮廓优选地是正弦曲线。还可以想到的是，边缘轮廓为任意曲线或按照一个多项式函数。实际上，已经发现，借助这样的边缘轮廓，可以实现液体薄层从基板的特别温和的撕裂，从而进一步减小到基板上侧上的飞溅。

为了实现基板可在输送道内经过的边缘的特别大的倾斜角，有利的是边缘在该输送道内具有不一致的边缘轮廓。作为在输送道内以这样方式被最大化的倾斜角的结果，基板内边缘处的液面薄层上的应力可以被进一步减小，从而实现更加平缓的撕裂，并最终减小无意中溅射到基板上侧的液体量。

在一个进一步的实施例中，边缘的至少一部分具有至少一个平滑的、优选地是正弦曲线的边缘轮廓。通过适当地采用平滑轮廓，可以在考虑到进一步的工艺参数(例如液体粘度等)的情况下，有利地影响液膜从基板的撕下行为。

关于挡板在设备中的简化安装，当边缘在超过两个输送道上延伸，优选地在至少三个输送道上延伸，并且特别优选在所有输送道上延伸时，是有利的。以这种方式，可以避免为每个输送道组装各个挡板或边缘元件的附加装配复杂性。

如果设备具有设置在挡板的上游和下游的输送辊，其中借助该输送辊可以将基板输送通过容纳液体的容器，则可以实现基板的特别成本有效且节省材料的输送。

在一个有利的实施例中，边缘在沿着输送方向从挡板前方的最后一个输送辊沿输送方向距布置在挡板的下游的第一输送辊的间隔距离的至少50％上延伸。实际上，已经发现，以这种方式可以实现边缘的足够大的倾斜角并因此能够有效地避免到基板顶侧上的飞溅。为了进一步加大边缘相对于两个输送辊之间的输送方向的倾斜角，有利的是边缘沿着传送方向延伸在超过上述间隔距离的至少75％且特别优选地至少95％的范围上。

在各种应用中，可能需要将输送辊布置在挡板之前和之后如此小的距离处，以至于在输送辊之间的挡板的布置不再允许有足够倾斜的边缘。在这种情况下，有利的是，至少一个输送辊的旋转轴穿过挡板。以这种方式，即使在输送辊间隔小的情况下也可以实现足够倾斜的挡板边缘，从而可以避免到基板上侧的飞溅。

根据本发明的设备可以有利地用于用液体对优选地是太阳能电池晶片的基板的下侧进行湿化学处理。基板下侧优选地以这样的方式与容器中的液体接触，即：使得容器中的液体表面与基板之间形成弯液面。

本发明还提供了一种用在用液体处理基板的设备中的挡板。根据本发明的挡板具有边缘，该边缘的至少一部分倾斜地延伸。

大体上垂直于挡板的主延伸方向突出的边缘的突出部在这里被称为挡板的突出部或挡板的边缘的突出部。以类似的方式，沿着相反方向凹进的挡板的部分或边缘的部分在这里被称为挡板或挡板边缘的凹部。在一种有利的变形实施例中，边缘具有至少一个突出部或至少一个凹部，优选地是一个突出部。

在一个优选实施例中，边缘的至少一部分具有锯齿形轮廓。形成锯齿形轮廓的边缘的突出部和/或凹部大体上垂直于挡板的主延伸方向地延伸。

根据在设备中使用挡板的具体工艺参数，边缘的至少一部分具有三角形轮廓和/或波形轮廓是有利的。

考虑到通过挡板边缘的液体的均匀溢流，边缘具有一种特别的波浪形高度轮廓是有利的。这里的高度轮廓将被理解为与至少一部分倾斜的边缘轮廓垂直地延伸的挡板边缘的轮廓。

优选地，挡板被一体式地制成，特别是通过从单件坯料的材料去除(例如铣削)而制成。实际上，已经发现，通过这种方式，可以确保挡板边缘的改进的尺寸稳定性(直线性)。此外，挡板可以在更少的工作步骤中被制成。与通过折叠塑料板并随后通过焊接来固定该塑料板的形状的替代挡板生产方法相比，这是特别真实的。上述优点，在与从单独的且随后被连接的板制作挡板的方法相比较时，也是成立的。此外，在实践中已经发现，在所描述的通过材料去除特别是通过铣削的挡板的制作中，可以在挡板的下侧以成本有效的方式形成合适的紧固元件。这些紧固装置允许可靠且简单地将挡板连接到相关联的设备。

在一个进一步的实施例中，挡板具有用于接收一个轴的至少一个开口。当要使用挡板的设备具有用于运输基板的输送辊时，在挡板的该至少一个开口中可以接收这些输送辊中的至少一个的轴。有利地，挡板具有设置在该至少一个开口中的密封元件。

本发明还涉及根据本发明的挡板在根据本发明的设备中的使用。

在根据本发明的用于从基板边缘分离液体薄片的方法中，在液体的至少一个点处形成了一个撕裂前沿。该撕裂前沿沿着基板边缘被引导，且以此方式减小了液体薄片的宽度。液体薄片的宽度应理解为液体薄片大体上平行于基板边缘的延伸范围。如上所述，通过在从基板边缘撕裂液体薄片之前减小液体薄片的宽度，可以降低液体薄片上受到的力的影响，从而可以由此降低形成飞溅的风险。

有利的是，液体薄片的宽度在其被从基板边缘撕裂之前被减小了其原始宽度的至少50％，优选至少80％，特别优选至少97％。以这种方式，飞溅物形成的风险被减得越来越小，在最好的情况下被完全避免。

在一个优选的变形实施例中，撕裂前沿被形成在基底边缘的一角。这已经在实践中证明是成功的。

有利地，撕裂前沿被引导至基底边缘的一角。这允许简单可靠的处理控制。

附图说明

在附图中，起相同作用的元件具有相同的附图标记。本发明不限于附图中示出的示例性实施例，也不限于结合功能特征所描述的实施例。这些附图的特征，以及以上描述的的特征，及以下结合附图描述的所有特征，可以分别地由本领域技术人员进行理解并被组合成有意义的进一步的组合。特别地，这些特征可以在每种情况下单独地或适当组合地被结合成设备和挡板的独立的保护范围。

在附图中：

图1(a)、图1(b)、图1(c)分别示意显示了根据第一、第二、第三现有技术的设备的局部侧视图；

图2用于示意地说明根据现有技术的在基板和具有直边缘的挡板之间的液体薄片的形成；

图3是设备的第一示例性实施例以及其边缘的至少一部分以一定角度延伸的挡板的示意图；

图4(a)和图4(b)分别示意显示了在第一和第二状态下至少一部分倾斜的边缘所形成的液膜以及根据本发明的方法的一个示例性实施例；

图5示意显示了根据图3的设备的一个进一步的变形实施例；

图6是根据图3的设备的一个进一步的实施例的示意图；

图7是根据图3的设备的一个进一步的实施例的示意图；

图8是根据图3的设备的一个进一步的实施例的示意图；

图9是图8的显示内容的部分侧视图；

图10是挡板的一个透视示意图。

图1(a)、图1(b)、图1(c)分别显示了根据现有技术的用液体4处理基板的设备2。设备2以截面图示出，为了说明性的原因只进行了部分显示，即省略了设备2的其它部分。设备2具有容器6；容器6包含液体4，并且在一侧被挡板8所界定。挡板8被设计成防止或限制液体4从容器6的排出。此外，挡板8具有直的边缘10，该边缘可被基底14经过。挡板8的另一侧布置有输送辊12，借助于输送辊12，基板可被输送经过液体4或经过挡板8的边缘10。

这种传送状态在图1(b)中示意示出。这显示了基板14如何沿输送方向18经过挡板8及其边缘10而被输送而通过输送辊12形成一个在下方的液体膜16。在图1(c)中，当基板14被进一步输送时，由于液体4的表面张力而在基板14的后边缘22上形成了一个液体薄片20。在经过直边缘10期间，这个液体薄片20不会直接撕裂而是被拉伸。

图2示意显示了在基底的后边缘22和挡板8的直边缘10之间形成的该液体薄片20。图2对应于图1(c)所示的状态的俯视图，其中为了清楚起见，未示出设备24的某些元件。当基板14沿输送方向18被进一步输送时，液体薄片20进一步扩张，直到超过其应力极限从而使液体薄片20从基板边缘22断开。由于挡板8的边缘相对于输送方向18的直线轮廓10，液体薄片20沿着输送方向18的扩张是大体上均匀地发生的。简言之，沿着液体薄片20没有应力明显较高的位置。因此，液体薄片20的撕裂发生在一个几何上没有被明显确定的位置。在液体薄片20的这种不确定的破坏的情况下，经常发生溅射，且在这些溅射中液体4被无意地溅到基板14的上侧或后续基板上。

图3示意显示了一种用液体4用于处理基底14的设备24。设备24具有输送装置26，通过该输送装置可将基底14输送通过容纳液体4的容器28。另外设备24具有挡板30，挡板30具有边缘32，边缘32可以被基板14经过，该边缘与基板14的输送方向18成一个角度地倾斜延伸。

输送装置26具有布置在挡板30的上游和下游的输送辊34，借助输送辊34可以将一个或多个基板14输送通过容纳液体4的容器28。

在本示例性实施例中，边缘32沿着输送方向18的最大范围e为沿着输送方向18直接设置在挡板30的前方和后方的传送辊34的距离a的至少95％。

如图3所示，基板以虚线示出，因为它不是设备24的一部分。由于在本例中所示的单个基板14在输送辊34上受到的支撑，沿着输送方向18形成了一个单个的输送道36，基板14沿着该输送道36移动通过容纳液体4的容器28。图3仅显示了一条输送道36，而对于例如较小和/或较窄的基板14的支撑，和/或通过使用更宽的输送辊，可形成另外的输送道36。原则上，设备24还可以具有彼此相邻布置的多个输送装置26或输送辊34，从而可以沿相邻排的输送辊中的每一排形成输送道36。

图4(a)和图4(b)分别示意显示了在第一和第二状态中倾斜地与输送方向18相交的挡板30的边缘32在被经过期间液体薄片38从基板后边缘22的撕裂。以这种方式，图4同时示出了根据本发明的方法的一个示例性实施例。如已经结合图2所说明的，当边缘32被经过时，液体薄片38首先沿输送方向18被拉伸并受到机械应力。由于挡板30的边缘32相对于输送方向18倾斜地延伸，所以液体薄片38首先在基板14的左下角23a处或基板边缘22的角23a处遭受最大的机械应力。在图2(b)中，在该位置处形成了一个撕裂前沿39，并且从该位置开始液体薄片38沿着向基板14的右下角23b的方向开始后撤。撕裂前沿39沿着基板边缘22被导向，且液体薄片38的宽度因而被减小。由于边缘32的倾斜轮廓，撕裂前沿39被引导到基底边缘22的角23b，且在该角23b实现液体薄片38的预期的撕裂，在该撕裂中飞溅的形成和液体4到基板14的上侧的不期望的施加可以被避免。

图5示出了一个进一步的设备24a，其中形成有用于基板14的三条彼此平行并且沿着输送方向18延伸的输送道36。在其他方面，设备24a主要在挡板的设计和其边缘方面与设备24不同，因此设备24a的其它元件在图5中未示出。

在图5的示例性实施例中使用的挡板40具有在至少两条输送道36上延伸的边缘44，并且在两条输送道36之间具有不一致的边缘轮廓42。边缘轮廓42具有沿着传送方向18的多个突出部46。替代地，这些突出部46也可以被设计为缩回部。突出部46沿大体上垂直于挡板的主延伸方向48的方向延伸。因此，边缘44具有锯齿形轮廓50。为了进一步加大一条输送道内的倾斜角，在右侧的输送道36内的边缘44具有包括多个突出部46的不一致的边缘轮廓。

图6示出了具有挡板52的另一设备24b；挡板52具有边缘54。边缘54在三条输送道36上延伸，并且在输送道36之间具有一致的边缘轮廓56。关于设备24b的其它元件的图示，以类似的方式适用对图5的说明。

图7中示出另一设备24c。设备24c具有包括边缘60的挡板58，边缘60在三条输送道36上延伸。在本例中，边缘60具有边缘轮廓62，边缘轮廓62可以在各点上都是可求导的。边缘轮廓62既没有阶梯也没有折弯。边缘60是圆滑的并在本例中具有正弦形的边缘轮廓。关于设备24c的其它元件的图形。以类似的方式适用对图5的说明。

根据应用，同一边缘也可以具有根据图5、6和7的示例性实施例中包含的边缘轮廓42、56和62的分段组合。换句话说，同一个挡板可具有这样的边缘，即：该边缘包括分段的一致、不一致和/或可求导的边缘轮廓。

图8示出了另一设备24d的示意图。设备24d具有挡板64，后者被传送辊34之一的旋转线66所穿过。为此，挡板64具有用于接收轴66的开口68。图9示出了图8的局部侧视图，并示出了用于接收传送辊34的轴66的开口68的设置。

图10示意显示了用于根据前述示例性实施例之一的设备中的挡板70的透视图。在本例中，通过从一个用虚线表示的原料体72通过材料去除(更具体地说是通过铣)来形成挡板70。挡板70具有边缘74，边缘74的分段具有起伏的高度轮廓76。优选地，可以沿着挡板70的整个边缘74形成高度轮廓76，其中为了更好的展现，仅在一个段中显示出了高度轮廓。

附图标记清单

2根据现有技术的设备

4液体

6容器

8挡板

10直边缘

12输送辊

14基板

16液体膜

18输送方向

20液体薄片

22基板后边缘

23a，23b角

24，24a-d设备

26运输装置

28容器

30挡板

32倾斜边缘

34输送辊

36输送道

38液体薄片

39撕裂前沿

40挡板

42不一致的边缘轮廓

44不一致的边缘

46突出部

48主延伸方向

50锯齿轮廓

52挡板

54一致的边缘

56一致的边缘轮廓

58挡板

60边缘

62边缘轮廓

64挡板

66旋转轴

68开口

70挡板

72原料体

74边缘

76高度轮廓

a距离

e范围