TWI475711B - 太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機 - Google Patents

Description

太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機

本發明係關於一種太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，尤其關於一種能夠減少更換蝕刻液頻率的太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機。

濕式蝕刻是常被使用的蝕刻技術，它是利用酸混合溶液，例如氫氟酸(HF)混合溶液，對晶圓進行的化學蝕刻，其優點在於製程單純、蝕刻成本低、產率(Throughput)高以及可靠性佳等。為了延長蝕刻液的使用壽命，太陽能電池製造程序中所使用之濕式蝕刻機台(Wet Station)，通常是使用具有程序槽和緩衝槽結構之濕式蝕刻循環槽系統。

圖1顯示習知太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的示意圖。如圖1所示，太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機100包含一程序槽110及一緩衝槽120。程序槽110包含一處理槽111及一溢流槽112。太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機100進行操作時，將矽晶基板10置於處理槽111中，蝕刻液會對矽晶基板10進行蝕刻，因而造成蝕刻液的酸濃度下降。此時，利用一泵131抽取緩衝槽120中的蝕刻液，經過泵131的加壓後，將蝕刻液供給至程序槽110的處理槽111，以維持處理槽111的濃度。處理槽111置於溢流槽112內部，且溢流槽112的壁面高於處理槽111的壁面，當處理槽111中的蝕刻液過量(如圖1所示之溢流S)時會溢出處理槽111，而流至溢流槽112內，最後再從溢流槽112流至緩衝槽120。

當緩衝槽120中的酸溶液的濃度未達某一預定值時，則必須更換蝕刻液。更換蝕刻液時，有時候需將太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機100停機，再利用泵132排放緩衝槽120中的酸溶液，並打開泵133將新的蝕刻液送入緩衝槽120中。

通常緩衝槽120中蝕刻液是使用硝酸(HNO₃ )和氫氟酸(HF)，其初始濃度設定分別為濃度HNO₃ =70%、HF=49%；其初始比重分別為HNO3=1.41、HF=1.17。加入緩衝槽120中的水量(H₂ O-Di)為175.27L，HNO₃ 量為204.26L，HF量100.47L，因此初始狀態下，緩衝槽120之蝕刻液之各種酸的濃度分別為HNO₃ =420g/L、HF=120g/L。圖2A及2B分別顯示依據習知技術，產量與緩衝槽中蝕刻液濃度兩者間的關係圖。如圖2A及2B所示，當產量為40萬片時則必須更換蝕刻液。

本發明一實施例之目的在於提供一種能夠減少更換蝕刻液頻率的太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機。

依據本發明一實施例，提供一種太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機其包含一程序槽、一緩衝槽、一第一自動泵、一第二自動泵及一控制器。程序槽儲存有一蝕刻液，用以對多數的矽晶基板進行蝕刻。緩衝槽儲存有蝕刻液，其中緩衝槽中的蝕刻液被一泵抽取至程序槽中，並接收程序槽中過量的蝕刻液。第一自動泵連通於緩衝槽，用以排放緩衝槽中的蝕刻液。第二自動泵連通於緩衝槽，用以將新的一蝕刻液添加入緩衝槽中。控制器耦接於第一自動泵及第二自動泵，用以控制第一自動泵及第二自動泵，藉以控制添加入緩衝槽之新的蝕刻液的流量；以及排放出緩衝槽的該蝕刻液的流量。

於一實施例中，添加入緩衝槽之新的蝕刻液的流量，大致等於排放出緩衝槽的蝕刻液的流量。

於一實施例中，控制器更儲存有一預設製程參數，統計太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機目前的製程參數，當目前的製程參數等於或大於預設製程參數時，於一預定流通期間內，打開第一自動泵及第二自動泵至一預定開口大小。

於一實施例中，太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機更包含一流量計，流量計連通於第一自動泵，用以測量緩衝槽中被第一自動泵排出之蝕刻液的流量。較佳的情況是，控制器更接收流量計測得之被第一自動泵排出之蝕刻液的流量，當通過被第一自動泵排出之蝕刻液的流量，大於一預設值時關閉第一自動泵及第二自動泵。

於一實施例中，控制器更將目前的製程參數歸零，並再次重新統計目前的製程參數。

依據本發明一實施例，係於太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的操作過程中，對緩衝槽添加入新的蝕刻液並排放出舊蝕刻液的流量，能夠減少了太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機停機的頻率，增加了太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的稼動率，進而達到產能增加、減少製造成本的效果。。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖3顯示依本發明一實施例之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的示意圖。如圖3所示，依本發明一實施例之，太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機200包含一程序槽210及一緩衝槽220。程序槽210包含一處理槽211及一溢流槽212。太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機200進行操作時，將矽晶基板10置於處理槽211中，以對矽晶基板10進行蝕刻。當處理槽211中蝕刻液濃度不夠時，利用一泵231抽取緩衝槽220中的蝕刻液，並將其供給至處理槽211，以維持處理槽211的蝕刻液濃度。處理槽211置於溢流槽212內部，且溢流槽212的壁面高於處理槽211的壁面，當處理槽111的蝕刻液產生溢流S時，能夠使溢流S流至溢流槽212內，再從溢流槽212流至緩衝槽220。

於本實施例中，太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機200還包含一第一自動泵241、一第二自動泵242及一控制器240。第一自動泵241連通於緩衝槽220以排放緩衝槽220中的蝕刻液。第二自動泵242連通於緩衝槽220以將新的蝕刻液添加入緩衝槽220中。控制器240耦接於第一自動泵241及第二自動泵242，用以控制該些自動泵241及242的開口大小及流通期間，進而能夠控制添加入緩衝槽220的蝕刻液的流量、及排放出緩衝槽220的蝕刻液的流量。較佳的情況是，使添加入緩衝槽220的蝕刻液的流量大致等於排放出緩衝槽220的蝕刻液的流量。

圖4顯示依本發明一實施例之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的示意圖。圖4實施例之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機200a相似於圖3實施例之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機200，因此相同的元件使用相同的符號，並省略其相關的說明，以下僅說明兩實施例的相異處。於本實施例中，太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機200a更包含一流量計244。流量計244連通於第一自動泵241，用以測量緩衝槽220中被第一自動泵241排出之蝕刻液的排出量Qs。流量計244亦耦接於控制器240，並將所測得之排出量Qs傳送至控制器240。當控制器240判斷流量計244所測得之排出量Qs大於一預定值時，則關閉第一自動泵241及第二自動泵242，使該些自動泵241及242停止對緩衝槽220添加或排放蝕刻液。

於圖3實施例中，雖然控制器240可以依據自動泵241及242的開口大小及流通期間，來推知緩衝槽220之蝕刻液的添加量及排放量，但此方法的流量精確度較不準確。於圖4實施例中，增設一流量計244，能夠較精確地計算緩衝槽220之蝕刻液的添加量及排放量。於一實施例中，亦可以再增設一流量計(未圖示)，使此流量計連通第二自動泵242，用以測量通過第二自動泵242的流量。

最後，當緩衝槽220中的酸溶液的濃度未達某一預定值時，則可利用泵232排放緩衝槽220中的酸溶液，將新的蝕刻液送入緩衝槽220中。

圖6顯示依本發明一實施例太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機之控制器的自動排酸方法的流程圖。如圖6所示，於一實施例中，控制器240之自動排酸方法的包含以下步驟。

步驟S02：儲存一預設製程參數於控制器240中。此預設製程參數可以為太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的一預設操作時間或者預設處理片數(晶圓)。

步驟S04：統計太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機目前的製程參數，亦即統計太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機目前的操作時間或者處理片數。

步驟S06：比較預設製程參數及目前的製程參數，當目前的製程參數等於或大於預設製程參數時，於一預定流通期間內，打開第一自動泵241及第二自動泵242至一預定開口大小，以對緩衝槽220添加及排放蝕刻液，隨後執行下一步驟。當目前的製程參數小於預設製程參數時，執行步驟S04，持續統計太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機目前的製程參數。

步驟S08：接收利用一流量計所測得之通過第一自動泵241或第二自動泵242的蝕刻液的流量，當通過第一自動泵241及第二自動泵242的蝕刻液的該流量，大於一預設值時關閉第一自動泵241及第二自動泵242。

步驟S10：將前述目前的製程參數歸零後，執行步驟S04，再次重新統計目前的製程參數。

圖5A及5B分別顯示依據本發明一實施例，產量與緩衝槽中蝕刻液濃度兩者間的關係圖。更具體而言，緩衝槽220中蝕刻液是使用硝酸(HNO₃ )和氫氟酸(HF)，其初始濃度設定分別為濃度HNO₃ =70%、HF=49%；其初始比重分別為HNO3=1.41、HF=1.17。於初始狀態下，緩衝槽220中的水量(H₂ O-Di)為175.27L，HNO₃ 量為204.26L，HF量100.47L。發明人進行測試實驗，每日自動排放10L緩衝槽220中的蝕刻液，並添加10L之新的蝕刻液於緩衝槽220中，緩衝槽220中硝酸和氫氟酸之濃度的變化結果如圖5A及5B所示曲線。請參照圖5A及5B，依本發明一實施例，當產量為40萬片時，緩衝槽220蝕刻液之硝酸(HNO₃ )和氫氟酸(HF)的濃度，尚維持在一定值以上，僅有在產量為80萬片時才需更換緩衝槽220中的蝕刻液。因此，延長了緩衝槽220中的蝕刻液的使用壽命，減少更換蝕刻液的時機。

依據本發明一實施例，係於太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的操作過程中，對緩衝槽添加入新的蝕刻液並排放出舊蝕刻液的流量，因此能夠減少了太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機停機的頻率，增加了太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的稼動率，進而達到產能增加、減少製造成本的效果。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10．．．矽晶基板

100．．．太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機

110．．．程序槽

111．．．處理槽

112．．．溢流槽

120．．．緩衝槽

131~133．．．泵

200．．．太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機

200a．．．太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機

210．．．程序槽

211．．．處理槽

212．．．溢流槽

220．．．緩衝槽

231~232．．．泵

240．．．控制器

241．．．第一自動泵

242．．．第二自動泵

244．．．流量計

圖1顯示習知太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的示意圖。

圖2A及2B分別顯示依據習知技術，產量與緩衝槽中蝕刻液濃度兩者間的關係圖。

圖3顯示依本發明一實施例之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的示意圖。

圖4顯示依本發明一實施例之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機的示意圖。

圖5A及5B分別顯示依據本發明一實施例，產量與緩衝槽中蝕刻液濃度兩者間的關係圖。

圖6顯示依本發明一實施例太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機之控制器的自動排酸方法的流程圖。

200．．．太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機

210．．．程序槽

211．．．處理槽

212．．．溢流槽

220．．．緩衝槽

231~232．．．泵

240．．．控制器

241．．．第一自動泵

242．．．第二自動泵

Claims (9)

1. 一種太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，包含：一程序槽，儲存有一蝕刻液，用以對多數的矽晶基板進行蝕刻；一緩衝槽，儲存有該蝕刻液，其中該緩衝槽中的該蝕刻液被一泵抽取至該程序槽中，並接收該程序槽中過量的該蝕刻液；一第一自動泵，連通於該緩衝槽，用以排放該緩衝槽中的該蝕刻液；一第二自動泵，連通於該緩衝槽，用以將新的一蝕刻液添加入該緩衝槽中；及一控制器，耦接於該第一自動泵及該第二自動泵，用以控制該第一自動泵及該第二自動泵，藉以控制添加入該緩衝槽之該新的蝕刻液的流量；以及排放出該緩衝槽的該蝕刻液的流量，其中程序槽包含：一處理槽，用以接收來自該緩衝槽的該蝕刻液；及一溢流槽，用以接收該處理槽之過量的該蝕刻液，並連通於該緩衝槽，以使該過量的該蝕刻液流至該緩衝槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造程序用濕 式蝕刻機，其中該緩衝槽之該蝕刻液包含一硝酸及一氫氟酸，該硝酸和該氫氟酸的初始濃度分別70%及49%；該硝酸和該氫氟酸的初始比重分別為1.41及1.17，而於初始狀態下，該緩衝槽包含175.27L的水、204.26L的該硝酸以及100.47L的該氫氟酸，並添加入該緩衝槽之該新的蝕刻液的該流量；以及排放出該緩衝槽的該蝕刻液的該流量皆為10L。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，其中添加入該緩衝槽之該新的蝕刻液的流量，大致等於排放出該緩衝槽的該蝕刻液的流量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，其中該控制器更儲存有一預設製程參數，統計該太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機目前的製程參數，當該目前的製程參數等於或大於該預設製程參數時，於一預定流通期間內，打開該第一自動泵及該第二自動泵至一預定開口大小。
5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，更包含一流量計，連通於該第一自動泵，用以測量該緩衝槽中被該第一自動泵排出之該蝕刻液的流量。
6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，其中該控制器更接收該流量計測得之被該第一 自動泵排出之該蝕刻液的該流量，當通過被該第一自動泵排出之該蝕刻液的該流量，大於一預設值時關閉該第一自動泵及該第二自動泵。
7. 如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，其中該控制器更將該目前的製程參數歸零，並再次重新統計該目前的製程參數。
8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，其中該預設製程參數及該目前的製程參數，包含該太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機之一操作時間及一處理片數中至少其一。
9. 如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池製造程序用濕式蝕刻機，其中該緩衝槽之該蝕刻液包含一硝酸及一氫氟酸，該硝酸和該氫氟酸的初始濃度分別70%及49%；該硝酸和該氫氟酸的初始比重分別為1.41及1.17，而於初始狀態下，該緩衝槽包含175.27L的水、204.26L的該硝酸以及100.47L的該氫氟酸，並添加入該緩衝槽之該新的蝕刻液的該流量；以及排放出該緩衝槽的該蝕刻液的該流量皆為10L。