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CN106816497A - 一种硅片脱胶清洗方法及装置 - Google Patents

一种硅片脱胶清洗方法及装置 Download PDF

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王会敏
张浩强
曹祥瑞
李立伟
张稳
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Abstract

本发明属于硅片制备技术领域，公开了一种硅片脱胶清洗方法，通过喷淋冲洗、超声清洗、弱酸溶液浸泡脱胶三个步骤，对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶依次进行了有效的清洗清除。本发明还提供了一种硅片脱胶清洗装置，通过自动化程序控制，减少人工干预。本发明有效的提高了硅片脱胶质量，提升了清洗效率，有利于硅片的后续精细清洗。

Description

一种硅片脱胶清洗方法及装置
技术领域
本发明涉及硅片制备技术领域，特别是涉及一种硅片脱胶清洗方法及装置。
背景技术
随着社会的发展和对环境保护的重视，太阳能的利用越来越受到重视，硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低。而硅片表面的洁净度是影响硅片质量的关键因素。为了获得洁净度高的硅片，在经过线切割后的硅片需经过脱胶清洗和精细清洗两个部分，而作为第一道清洗工序的脱胶清洗是获得洁净硅片的重要工序。
传统的脱胶清洗工艺一般为人工操作，工艺过程为将硅片浸泡在40℃以上的热水槽中，浸泡50-130分钟，效率低，并且硅片表面不干净会导致脱胶后表面花片，浸泡不充分脱胶会导致崩边裂片等，同时人工操作随意性强，容易对硅片表面造成不同程度的破坏。因此脱胶工艺成为影响产品质量的重要环节，如何提供一种实用高效的脱胶工艺成为提高硅片良率的关键技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种硅片脱胶清洗方法及装置，能够有效提高硅片的脱胶质量，提升脱胶清洗效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种硅片脱胶清洗方法，包括以下步骤：
S1、将硅片进行水喷淋冲洗，清除硅片表面的残留切割液。
S2、将硅片进行超声清洗，清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
S3、将硅片进行弱酸溶液浸泡，清除硅片粘附的残留胶。
优选地，步骤S1中所述喷淋用水的水温为25℃-30℃。
优选地，步骤S2中所述弱酸溶液为乳酸溶液或硅片脱胶剂溶液；弱酸与水的混合比例为1：2。
优选地，步骤S1中所述喷淋时间为8-12分钟，步骤S1中所述超声清洗时间为4-6分钟，步骤S3中所述溶液浸泡时间为8-12分钟。
优选地，所述步骤S3结束后，使用纯水对硅片进行逐片清洗。
基于以上方法，本发明还提供一种硅片脱胶清洗装置，包括：喷淋槽、超声槽、浸泡槽、硅片篮具、机械手以及可程式控制器。
所述喷淋槽包括喷淋槽体及喷淋模块，所述喷淋模块置于喷淋槽体内；所述喷淋槽用于对硅片进行喷淋，清除硅片表面的残留切割液。
所述超声槽包括超声槽体及超声模块，所述超声模块置于超声槽内；所述超声槽用于在超声波作用下对硅片进行超声清洗，清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
所述浸泡槽用于使用弱酸溶液对硅片进行浸泡，清除硅片粘附的残留胶。
所述硅片篮具用于放置待清洗硅片，并在机械手的抓取操作下分别放置于喷淋槽、超声槽或浸泡槽内。
所述可程式控制器用于执行预设的程序流程，执行硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽内时的清洗控制操作，以及执行机械手完成硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽之间的转运操作。
优选地，所述可程式控制器包括程序执行单元和二次执行单元。所述程序执行单元用于执行预设的清洗流程；所述二次执行单元用于执行对硅片进行二次喷淋、超声清洗或浸泡。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明硅片脱胶清洗方法通过喷淋冲洗、超声清洗、弱酸溶液浸泡脱胶三个步骤，对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶进行了有效的依次清除，同时本发明还提供了一种硅片脱胶清洗装置，通过自动化程序控制，减少人工干预，有效的提高了硅片脱胶质量，提升了清洗效率，有利于硅片的后续精细清洗。
附图说明
图1是本发明实施例一种硅片脱胶清洗方法的流程示意图；
图2是本发明实施例硅片脱胶清洗装置的结构示意图；
图中：1、喷淋槽；2、超声槽；3、浸泡槽；4、可程式控制器；5、机械手；6、硅片篮具；101、喷淋模块；201、超声模块；401、程序执行单元；402、二次执行单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，为本发明一种硅片脱胶清洗方法的流程示意图，包括以下步骤：
S1、将硅片进行水喷淋冲洗，清除硅片表面的残留切割液。
S2、将硅片进行超声清洗，清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
S3、将硅片进行溶液浸泡，清除硅片粘附的残留胶。
硅片是对硅棒进行线切割之后产生的，在进行线切割时，主要是由打浆机将聚乙二醇和碳化硅粉充分混合成为“砂浆”，切割过程是由钢丝通过表面张力附着砂浆，通过碳化硅粉对硅棒进行不断的研磨，最终切成硅片。因此，得到的硅片表面会附有残留的砂浆，一般也叫切割液或切割悬浮液；通过采用S1步骤水喷淋的方式能够将残留的砂浆有效清除掉。
在切割过程中，还会产生硅粉和碎末，也就是钢丝在切割时磨掉的硅颗粒以及在此过程中分解的金属离子；这些细微的颗粒及金属离子以污染物的形式吸附在硅片表面，仅靠喷淋一般难以冲洗干净，因此我们在S2采用了超声波清洗，超声波清洗操作简单并且清洗效果好；常用的超声波频率为20kHz 到40kHz 左右, 超声波作用下使液体介质内部不断产生近乎真空的空腔泡, 空腔泡消失的瞬间, 附近便产生强大的局部压力, 使分子内的化学键断裂, 因此使硅片表面的杂质解吸。
为使硅棒在切割过程中不移动。一般将硅棒通过胶水固定在晶拖上，胶水通常采用环氧树脂VALTON，即AB胶；切割完成后，硅片底部会粘附有残留胶，采用弱酸溶液对硅片进行浸泡能够有效的进行残留胶的脱离清除。
本发明通过对硅片进行喷淋冲洗、超声清洗、弱酸溶液浸泡脱胶三个步骤，对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶进行了有效的依次清除；能够有效提高硅片脱胶质量。
需要说明的是，环境温度太低也会影响砂浆的脱离，因此，喷淋用水的水温为25℃-30℃。另外，喷淋的压力一般控制在2-3MPa之间。
步骤S3中所述溶液为乳酸溶液，一般乳酸与水混合比例通常为1：2。还可以采用硅片脱胶剂来替代乳酸，能够有效缩短脱胶时间。步骤S1中所述喷淋时间为8-12分钟，步骤S2中所述超声清洗时间为4-6分钟，步骤S3中所述溶液浸泡时间为8-12分钟。
步骤S3结束后，使用纯水对硅片进行逐片清洗。
基于以上方法，本发明还提供一种硅片脱胶清洗装置，如图2所示是本发明一个实施例硅片脱胶清洗装置的结构示意图，包括：喷淋槽1、超声槽2、浸泡槽3、机械手5、硅片篮具6以及可程式控制器4。
喷淋槽1包括喷淋槽体及喷淋模块101，喷淋模块101置于喷淋槽体内；喷淋槽1用于对硅片进行喷淋冲洗，清除硅片表面的残留切割液；
超声槽2包括超声槽体及超声模块201，超声槽体内盛有水，超声模块201发出超声波，超声模块201置于超声槽体内；超声槽1用于在超声波作用下对硅片进行超声清洗，清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
浸泡槽3用于使用弱酸溶液对硅片进行浸泡，清除硅片粘附的残留胶。
硅片篮具6用于放置待清洗硅片，并在机械手5的抓取操作下分别放置于喷淋槽1、超声槽2或浸泡槽3内。
可程式控制器4用于执行预设的程序流程，执行硅片篮具6在喷淋槽1、超声槽2和浸泡槽3内时的清洗控制操作，以及执行机械手5完成硅片篮具6在喷淋槽1、超声槽2和浸泡槽3之间的转运操作。
本发明实施例喷淋模块101为喷淋管，喷淋管上密集地排列着直径为1mm左右的小眼以喷出密集的水帘，这个过程需要配备储液桶和喷淋泵，并且喷淋槽1的喷淋管可以通过气缸进行旋转，使得喷出的水帘可以覆盖全部的硅片表面。
超声槽2槽体内有液体水，一般水温为25℃-30℃。超声模块发出超声波（频率为20kHz-40kHz），使液体内部产生近乎真空的空腔泡，空腔泡消失的瞬间，其附近产生局部压力使分子内的化学键断裂，从而使硅片表面的杂质解吸。
浸泡槽3槽体内盛有弱酸溶液，以弱酸溶液浸泡硅片使得残留胶与弱酸溶液发生反应脱离硅片。
可程式控制器4也称顺序控制器，是一种专用于工业控制的计算机，能够进行开关量的逻辑控制、运动控制和过程控制。通过预先设定的程序进行整个操作流程的自动进行，采用可程式控制器4能够减少人工操作，具有高可靠性、功能强大、灵活易用的特点。通过可程式控制器4设定预置程序，操控机械手5执行流程操作。
线切割完成后的硅片放置于专用的硅片篮具6，在机械手5的操作下于喷淋槽1、超声槽2和浸泡槽3之间流转，执行脱胶清洗过程。
优选地，所述可程式控制器4模块包括程序执行单元401和二次执行单元402。所述程序执行单元401用于执行预设的清洗流程；所述二次执行单元402用于执行对硅片进行二次任务的执行，需要说明的是二次执行单元针对的是每一个单独槽位的二次执行。
在硅片表面杂质较少时，只需要进行一次喷淋、超声、溶液浸泡三个步骤，即可将硅片表面脱胶清洗干净，而在硅片表面所含杂质较多时，只进行一次脱胶清洗步骤不足以将硅片脱胶清洗干净，需要进行二次执行以提升脱胶效果。由于每批次切割硅片表面的杂质含量不同，其清洗程序也不是一成不变的，如果所有批次硅片都执行多次的脱胶清洗会造成清洗效率的下降，只进行一次清洗又会使部分批次的硅片脱胶清洗不干净。因此，利用二次执行单元402能够根据硅片实际污染情况的不同进行多次喷淋、超声清洗和弱酸溶液浸泡，能够进一步提高硅片的清洁度。
采用上述技术方案后，进行一次硅片脱胶清洗的时间为20-30分钟，在硅片脏污较严重的情况下进行两次喷淋冲洗及超声清洗的时间在28-42分钟，相比传统的浸泡1-2小时的清洗方法提高了清洗效率。
针对不同的污染物或颗粒依次进行了喷淋冲洗、超声清洗，最后再进行弱酸溶液浸泡，脱胶质量也有较大的提升。
本发明硅片脱胶清洗方法通过喷淋冲洗、超声清洗、溶液浸泡脱胶三个步骤，对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶进行了有效的依次清除，同时本发明还提供了一种硅片脱胶清洗装置，通过自动化程序控制，减少人工干预，有效的提高了硅片脱胶质量，提升了清洗效率，有利于硅片的后续精细清洗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种硅片脱胶清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将硅片进行水喷淋冲洗，清除硅片表面的残留切割液；
S2、将硅片进行超声清洗，清除硅片表面吸附的污染物和颗粒；
S3、将硅片进行弱酸溶液浸泡，清除硅片粘附的残留胶。
2.根据权利要求1所述的硅片脱胶清洗方法，其特征在于，步骤S1中所述喷淋用水的水温为25℃-30℃。
3.根据权利要求1所述的硅片脱胶清洗方法，其特征在于，步骤S3中所述弱酸溶液为乳酸溶液或硅片脱胶剂溶液；步骤S3中所述弱酸溶液中弱酸与水的比例为1：2。
4.根据权利要求1所述的硅片脱胶清洗方法，其特征在于，步骤S1中所述喷淋时间为8-12分钟，步骤S2中所述超声清洗时间为4-6分钟，步骤S3中所述弱酸溶液浸泡时间为8-12分钟。
5.根据权利要1所述的硅片脱胶清洗方法，其特征在于，所述步骤S3结束后，使用纯水对硅片进行逐片清洗。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的硅片脱胶清洗方法所用的装置，其特征在于包括：喷淋槽、超声槽、浸泡槽、硅片篮具、机械手以及可程式控制器；
所述喷淋槽包括喷淋槽体及喷淋模块，所述喷淋模块置于喷淋槽体内；所述喷淋槽用于对硅片进行喷淋，清除硅片表面的残留切割液；
所述超声槽包括超声槽体及超声模块，所述超声模块置于超声槽内；所述超声槽用于在超声波作用下对硅片进行超声清洗，清除硅片表面附着的污染物和颗粒；
所述浸泡槽用于使用弱酸溶液对硅片进行浸泡，清除硅片粘附的残留胶；
所述硅片篮具用于放置待清洗硅片，并在机械手的抓取操作下分别放置于喷淋槽、超声槽或浸泡槽内；
所述可程式控制器用于执行预设的程序流程，执行硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽内时的清洗控制操作，以及执行机械手完成硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽之间的转运操作。
7.根据权利要求6所述的硅片脱胶清洗装置，其特征在于，所述可程式控制器模块包括程序执行单元和二次执行单元；
所述程序执行单元用于执行预设的脱胶清洗流程；所述二次执行单元用于执行对硅片进行二次喷淋、超声清洗或浸泡。
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