WO2019145485A1 - Method and device for treating etched surfaces of a semiconductor substrate using a ozone-containing medium - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method and apparatus for treating a surface of a textured silicon substrate. More particularly, the present invention relates to a method of treating etched surfaces of a semiconductor substrate using ozone-containing medium, wherein such semiconductor substrates are applicable to, for example, photovoltaic modules. Exemplary embodiments relate to a method for cleaning etched surfaces of a semiconductor substrate and / or for post-cleaning of multicrystalline diamond wire-sawn silicon substrates. Treatment of a textured silicon substrate may involve cleaning thereof, which may be done using, for example, an ozone-containing medium.
- Semiconductor substrates may be textured during their further processing, that is, the surface of the semiconductor substrate may be treated, such as to perform a roughening. Texturing can be obtained, for example, by means of an acidic texture in the inline process. These are described, for example, in US 2010/0055398 A1 or EP 2 232 526 B1.
- a texture can also be obtained by acid etching, as described for example in US 2015/0040983 A1.
- Diamond wire sawn multicrystalline wafers can also be textured.
- Texturing can also be achieved with acidic media using additive or organic compounds.
- an etching mixture may be used to produce a textured surface on silicon substrates.
- Such an etching mixture may comprise at least one polymer as thickening agent.
- Such a polymer used as thickener may be selected from the group consisting of cellulose, especially methyl cellulose, polyvinyl alcohol and polyethylene oxide.
- additives are described which consist of polyvinyl alcohol and polyethylene glycol alcohol.
- FIG. 7 shows that ozone can be used for rinsing.
- the steps 32 and 36 described therein relate to the two baths of RCA cleaning, wherein after each bath a quick dump rinse rinse comprising ozone (O3) is carried out.
- ozone ozone
- DE 10 2010 054 370 A1 a use of ozone for cleaning is described.
- the alkaline etch process is combined with an additional purification step using hydrofluoric acid and ozone to provide a polished and clean surface used for Si0 2 / SiN x sfapefpassivation. Here only a removal of detergent residues takes place.
- a disadvantage of known methods is that they have a high complexity
- the object of the present invention is therefore to provide a method for treating a surface of a textured silicon substrate and an apparatus for carrying out such a method, which have a low complexity.
- One finding of the present invention is to have realized that by using an ozone-based treatment, removal of porous silicon and / or metal cleaning, ie, removal of metal residues, can be obtained, such that an identical or comparable process step individually performs both purification steps or in combination, instead of performing an alkaline or an acid post-purification. This allows for low complexity since the same cleaning step can be used for different purposes.
- Ozone-based treatment makes it possible to reduce the number of chemical process steps, since at the same time the porous silicon materials as well as the metals and / or organic components can be cleaned or removed.
- a further reduced low complexity can be obtained by reducing the number of rinsing steps by performing the purifications, the removal of the porous silicon and / or the metal cleaning or components simultaneously.
- This allows the reduction of the process time and thus an increase in throughput based on existing plants and / or processes.
- a reduction of the chemical consumption is made possible and a smaller dimension of the sequentially operating plants, that is, shorter plants.
- advantages obtained therefrom in particular when the low consumption of chemicals in avoiding hydrogen chloride, potassium hydroxide and / or hydrogen peroxide, lies in the low cost of operating the plant.
- the smaller number of purification steps makes it possible to obtain lower costs. Indirectly, disposal costs can also be saved since fewer (different) wastewater types are obtained. By incorporating media, less wastewater can be generated, reducing potential environmental challenges.
- Examples provide a method of treating a surface of a textured silicon substrate.
- the method comprises ozone-based treatment of the surface of the textured silicon substrate to effect removal of porous silicon and / or metal cleaning and / or organic compound purification,
- Such apparatus includes process media supply means for providing an ozone-based treating medium and substrate handling means for positioning the silicon substrate to treat the surface.
- FIG. 1a is a schematic flow diagram of a prior art method
- FIG. 1 b is a schematic flowchart of a method according to an embodiment
- FIG. 2 is a schematic flow diagram of a method according to an embodiment having an optional step of cleaning organic compounds
- FIG. 3 is a schematic flow diagram of a method according to an embodiment including a step of simultaneously cleaning, removing porous silicon, and metal cleaning by means of the ozone-based treatment;
- FIG. 4 is a schematic illustration of one for performing a method according to the present disclosure
- FIG. 5 is a schematic illustration of an alternative example of an apparatus for carrying out a method according to the present disclosure, in which a substrate handling device is implemented as a horizontal transport system with rollers;
- Fig. 6 is a schematic representation of an alternative example of a device for
- a process media provider comprises a process media pool
- FIG. 7 is a schematic flowchart of a prior art method 1000.
- FIG. 1 a shows a schematic flow diagram of a method 1000 according to the prior art.
- Step 1010 includes etching the semiconductor substrate to texure it.
- a subsequent step 1020 the semiconductor substrate is rinsed in order to remove residues of substances or materials which have come into contact with the semiconductor substrate in step 1010.
- a step 1030 an alkaline post-cleaning of the semiconductor substrate to remove porous silicon takes place.
- step 1020 is performed again to rinse the semiconductor substrate.
- step 1040 acidic post-cleaning of the semiconductor substrate for metal cleaning is performed.
- purging 1020 is again performed to clean the semiconductor substrate of acid post-cleaning residues 1040.
- the semiconductor substrate is dried.
- FIG. 1 b shows a schematic flowchart of a method 100 according to one exemplary embodiment.
- the method 100 comprises an optional step 110, in which an etching of the semiconductor substrate takes place, for instance in order to obtain a texturing of at least one surface of the semiconductor substrate.
- One or more targets of the etch 110 and / or a major focus thereof may be on an acidic isotropic texture provided with an additive to treat multicrystalline diamond wire sawn silicon substrates.
- the additive may be organic or inorganic.
- An additive used may comprise as a component a polymer.
- the etching 110 can be carried out in various ways. One type is, for example, a metal-assisted chemical etching using metal particles. This can also be described by the English technical term "Metal Assisted Chemical Etching (MAGE)". It is also possible to use an acidic isotropic texture, ie mixture of substances.
- MAGE Metal Assisted Chemical Etching
- Such an acid isotropic texture with organic and / or inorganic additives may be, for example, a combination of hydrofluoric acid, nitric acid (HNO 3 ) and at least one additive.
- water can also be added so that the acid isotropic texture with additive can also be a combination of hydrofluoric acid, nitric acid, water and the additive.
- an additive from the group consisting of alcohol, surfactant, glycol can be contained.
- additives may adhere to the surface and modify the wetting behavior for further steps and / or inhibit the attack of further etchants, ie inhibit.
- the additive may have one or more components and thus also be understood as an additive or a combination of several additives.
- the use of several additives may be such that the combination of the additives only work together in a solution or in the bath used, which means that, when the additives are combined in themselves, no interaction takes place yet.
- the detachment of impurities on the wafer, such as metals and / or metal ions can also be inhibited.
- an electrochemical etching can also be carried out.
- Other examples of use during the etching process include, for example, edge chemical isolation, surface smoothing, d. h., performing a polishing, selective emitter removal, removal of sawing damage, especially in diamond wire-sawn silicon substrates, treatment of only one major site (one-sided treatment) or treatment of both major sites (two-site treatment). That is, the use of an acidic isotropic texture may optionally be accomplished using an additive, which additive may be organic or inorganic.
- the etching 110 may result in residues on at least one of the surfaces of the semiconductor substrate. These residues may be porous silicon, alternatively or additionally, texture additives, i. h., metal contaminants, but may alternatively or additionally include organic contaminants. According to an advantageous aspect of the present examples, the ozone-based treatment may be used to remove the porous silicon and / or perform the metal cleaning, that is to remove the metal residues.
- an optional step 120 may be carried out, in which a rinsing of the semiconductor substrate takes place.
- the rinsing 120 or the removal of the additive components can take place in at least one step and / or one pass. This means it can also be flushed more often.
- Rinsing 120 may include contacting the semiconductor substrate with water, that is, a medium of rinse 120 may be water. Alternatively or additionally, ozone, hydrofluoric acid, hydrogen chloride and / or other agents may also be used.
- the Flushing 120 may be in a temperature range of, for example, at least 5 ° C and at most 90 ° C, for example, to avoid the boiling of water.
- a flushing operation which may be termed "quick dumping rinse"
- overflow flushing and / or cascade flushing means may be used
- a flushing operation may involve a fixed flushing medium consumption, advantageously the flushing operation may dynamically affect the impurity level the wafer and / or the flushing medium can be adjusted.
- Step 120 may be performed, in particular, if the method comprises step 110.
- a pre-etched semiconductor substrate may also be provided for the ozone-based treatment step 130, with which removal of porous silicon and / or metal may be obtained.
- a cleaning of organic residues from the surface can be obtained, d. h., a cleaning by removing substances to be cleaned off.
- the ozone-based treatment 130 may thus include the etching of porous silicon, i. h., the removal thereof, and combine the metal cleaning in one step, wherein each of the two cleaning aspects can be obtained independently, such as when no porous silicon or metal is present. If the ozone-based treatment is used only for one of the removal of porous silicon and the metal cleaning, then the other one can be omitted, or be carried out in a separate process step, for example. Before the ozone-based treatment. The removal of porous silicon on the surface of the textured silicon substrate may be carried out by an alkaline post-cleaning and / or by the treatment with ozone.
- Exemplary embodiments envisage that the ozone-based treatment in step 130 is carried out together with, and in particular simultaneously with HF, in order simultaneously to carry out the removal of organic compounds and the metal cleaning.
- ozone-based treatment in step 130 is carried out together with, and in particular simultaneously with, HCl in order to at the same time perform the removal of organic compounds and porous silicon.
- ozone-based treatment is carried out in step 130 to effect at least the removal of porous silicon, the metal cleaning and the cleaning of organic compounds, which means that the three cleaning effects can be obtained simultaneously , Further embodiments therefore contemplate that treating 130 be carried out simultaneously to effect removal of porous silicon, metal cleaning, and organic compound purification.
- Exports of the metal cleaning of the surface of the textured silicon substrate may be carried out by an acid post-cleaning and / or by the treatment with ozone.
- the metal cleaning can also be obtained by contacting the semi-egg substrate to be cleaned with an aqueous solution comprising water and at least one of hydrogen chloride (HCl) and hydrofluoric acid (HF).
- a solution comprising fiusic acid, hydrogen chloride and ozone can also be used.
- the ozone treatment may also be used to remove organic residues.
- the ozone-based treatment 130 may, for example, be carried out in at least one step, which means that it may also be carried out repeatedly or iteratively.
- Ozone concentrations of ozone contained, for example, in a liquid, such as aqueous solution in a bath in which the semiconductor substrate is dipped or which is sprayed over the semiconductor substrate may be in a range of at least 1 to at most 150 ppm. Preference is given to concentrations of at least 5 or at least 10 ppm, in particular more than 30 ppm, about 31 ppm or more, 35 ppm or more, 40 ppm or more or even 100 ppm or more.
- a solution may comprise water, an acid, hydrofluoric acid and / or hydrogen chloride.
- the solution may preferably have a pH in a range of at least 0 and at most 7 and be used at a process temperature of at least 5 ° C and at most 80 ° C. Preference is given to temperatures of at least 20 ° C and at most 65 ° C or at least 50 ° C and at most 65 ° C. Preferably, the solution is heated to temperatures above room temperature namely, taking into account the upper limit of 80 ° C, 65 ° C or 50 ° C to temperatures of at least 30 ° C, at least 35 ° C or at least 40 ° C, as with increasing temperature, the solubility of organic compounds / residues is improved and thus small or short recording distances for the introduction of the ozone into the solution and / or high ozone concentrations are made possible.
- the ozone may be dissolved in or part of an aqueous solution, so that wetting the semiconductor substrate with the aqueous solution causes the aqueous solution to react with the semiconductor substrate (s) thereon.
- ozone can also occur in the form of elementary gas bubbles in liquid medium. This is the combination of dissolved ozone and gaseous ozone.
- the ozone gas bubbles in one example can positively affect the flow to the wafer and remove residues more effectively from the surface.
- the wetting can take place by means of a bath, into which the semiconductor substrate is introduced, and / or by means of spraying.
- the ozone-based treatment is particularly advantageous combined with the cleansing of the organic matter.
- Such a method may thus also be referred to as a method for treating etched surfaces of a semiconductor substrate using ozone-containing medium.
- the embodiments described herein and in this context relate to a method and apparatus for treating a textured silicon substrate, and more particularly to a method of cleaning using an ozone-containing medium. It is compared to the prior art, not focused on the rinse, but on a separate step using the ozone-containing medium, in which the corresponding and to be removed substances are removed by the ozone. This means that the ozone interacts with the semiconductor substrate or the residues.
- etching may include at least one of metal assisted chemical etching, electrochemical etching, acidic isotropic texture etching, and acid isotropic texture etching with organic and / or inorganic additives.
- the etching may alternatively or additionally include edge chemical isolation and / or surface smoothening and / or selective emitter removal and / or a saw damage removal and / or a one-sided treatment or two-sided treatment.
- step 140 a renewed rinsing process can be carried out.
- the step may be the same as or similar to the same or similar rinse steps 120 and / or 1020.
- rinse may be performed in step 140 in a temperature range of 5 ° C to 90 ° C.
- the method 100 includes the optional step 150, in which the drying of the semiconductor substrate takes place.
- the drying can be carried out in a temperature range of at least 0 ° C, d. h., A state in which water is liquid, to allow evaporation of the raw material water.
- a temperature range of at least 25 ° C and at most 100 ° C is preferred.
- the temperature may be constant or variable over a course of step 150. For example, a variable temperature profile with increasing temperature can help to minimize material stress in the semiconductor substrate. At low temperatures or small temperature differences can be dispensed with such a step of T emperaturanpassung.
- Step 150 may be performed in the medium of air.
- IPA isopropyl alcohol
- Step 140 may be performed after the ozone-based treatment and before drying in step 150 or before the end of the process.
- the end of the process may include depositing the semiconductor substrate, which may also be understood as drying, for example in ambient air.
- Step 140 may include wetting the semiconductor substrate with a medium comprising at least one of water, ozone, hydrofluoric acid, and / or hydrogen chloride.
- a possible ozone concentration is in the range of 1 ppm to 5 ppm or less.
- the time at which the semiconductor substrate comes in contact with ozone in step 140 and / or the concentration of the same is designed to clean off any residues of the media used in previous steps, while in step 130 treatment of the substrate itself Ozone takes place.
- the method may be adapted based on different adjustment parameters and / or materials used such that the ozone-based treatment is configured to effect one or more of the alkaline post-cleaning, the removal of porous silicon, the metal cleaning, and the removal of organic compounds.
- adding components, ingredients or additives to the cleaning medium may cause different settings.
- all three cleaning steps can be obtained in a common pool under at least approximately constant conditions.
- a purification of organic impurities can be carried out particularly effective at higher temperatures and higher ozone concentrations and can - in itself - be carried out only with ozone and water.
- An additional removal of porous silicon can be obtained by adding hydrofluoric acid. It is known to perform a metal cleaning only with HF / HCl.
- Use of a combination of hydrofluoric acid, hydrogen chloride and ozone and / or a combination of hydrofluoric acid and ozone allows the simultaneous export of all three steps, removal of organics, metal residues and porous silicon.
- FIG. 2 shows a schematic flow diagram of a method 200 according to one exemplary embodiment.
- method 200 includes an optional step of cleaning 260 organic compounds.
- step 260 is illustrated as being performed prior to step 130, it may alternatively be performed subsequently or simultaneously. Cleaning to remove organic compounds enables a clean surface to be obtained and hence high quality products.
- alkaline post-cleaning or acid post-cleaning which may be carried out in addition to the ozone-based treatment, can remove some residues of the etching, in particular porous silicon and metal impurities, other impurities may be left behind.
- cleaning of the surface of the textured silicon substrate to remove organic compounds is performed.
- the cleaning can be carried out as a separate step or advantageously combinatorially in the ozone-based treatment.
- the organic compounds are located on the surface of the textured silicon substrate and may be, for example, residues of the etching process and / or the contact of the semiconductor substrate with other substances and / or persons. By cleaning the surface of the organic compounds becomes a highly clean obtained textured surface, which can be det ⁇ USAGE for high quality processed products, such as solar cells.
- Step 260 includes cleaning the surface of the textured silicon substrate to effect removal of organic compounds present on the surface of the textured silicon substrate.
- Step 260 may further be performed to remove porous silicon at the surface of the textured silicon substrate and to perform metal cleaning of the surface of the textured silicon substrate, and thus as an integral step with step 130.
- the cleaning 260, the step 130 comprising removing porous silicon and / or performing the metal cleaning may also be performed in at least partially separate steps. This means that at least two of the three purification steps can also be carried out in a common step or, as shown in FIG. 3, all three purification steps can be carried out in a common step 310.
- FIG. 3 shows a schematic flow diagram of a method 300 according to an exemplary embodiment, which comprises a step 310, in which the cleaning from the step 260, the removal of the porous silicon, and the metal cleaning are carried out simultaneously by means of the ozone-based treatment, approximately the same as the step 130 ,
- step 260 can be carried out.
- the cleaning in the step 260 for removing the organic compounds can be carried out wholly or partly by contacting the silicon substrate with an oxidative component.
- oxidative components are, for example, hydrogen peroxide (H2O2) or ozone (O3).
- the silicon substrate may also be associated with an alkaline component, for example potassium hydroxide (KOH).
- KOH potassium hydroxide
- a RCA (Radio Cooperation of America) cleaning can be carried out, which includes a wet chemical cleaning process.
- RCA cleaning may include cleaning the semiconductor substrate in two baths.
- a first bath may include an aqueous solution of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide.
- a second bath into which the semiconductor substrate is subsequently added may include an aqueous solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide.
- the cleaning 260 may be performed at room temperature, but may be carried out in other temperature ranges. By using a slightly higher temperature range, for example, in a range between 40 ° C and 70 ° C, a high purification efficiency can be obtained. That means cleaning in a bath can be done, such as in a so-called batch process.
- the method may also include a plurality of baths into which the respective semiconductor substrate is successively brought. Alternatively, at least one bath can be replaced by wetting with the liquid to be applied, for example by using spray nozzles.
- a sequence of the individual cleaning steps carried out for the removal of the porous silicon by a known alkaline post-cleaning or the ozone-based treatment and / or the metal cleaning by a known acid post-cleaning or the ozone-based treatment and / or the cleaning by the ozone-based treatment is arbitrary. That is, unlike in FIG. 2, step 130 and then step 260 may be executed first as well.
- the alkaline post-purification can be obtained, for example, by exports of step 1030.
- the acid post-purification may be carried out, for example, by performing step 1040.
- ozone may also be used by performing step 130.
- ozone it becomes possible to combine the purification steps with each other to carry out at least two of the purification steps in a common step.
- ozone can be removed to remove porous silicon and / or perform metal cleaning and / or cleaning of the organic compounds by treating the surface of the textured silicon substrate with the ozone-based treatment.
- FIG. 4 schematically illustrates an example of an apparatus 40 for performing a method according to the present disclosure.
- the apparatus 40 includes process media supply means for providing media for cleaning, alkaline post-cleaning, and acid post-cleaning of the surface.
- the apparatus 40 further includes a substrate handling device configured to position the substrate 82.
- the substrate 82 may be a wafer.
- the process media delivery device may be configured to include rollers 86 that permit transport and wetting of the substrate 82 with an acidic or alkaline and / or ozone containing medium.
- at least one of the rollers 86 having a cavity for receiving the medium and be formed so that the medium can pass through a lateral surface through to the substrate, for example. Over a porous surface of the roll.
- the process media supply device may comprise a media pool in which the acidic or alkaline and / or ozone-containing medium is located.
- the apparatus 40 may include a plurality of rollers and / or media basins for communicating the substrate 82 with different media. Alternatively, the roller and / or the basin between individual steps can be emptied, optionally cleaned and refilled.
- the substrate handling device has rollers 86 over which the substrate 82 is transported.
- the rollers 86 may represent a horizontal transport system, which means that there may be functional integration between the process media supply device and the substrate handling device.
- the rollers 86 may function to transport the media to the underside of the substrate 82.
- the rollers 86 may for this purpose be at least partially disposed in the medium and have a porous or spongy surface or provide the medium from an inner hollow body. Thereby, the underside of the substrate 82 can be wetted with the medium and thus treated.
- FIG. 5 shows an alternative example of an apparatus 50 for carrying out a method according to the present disclosure, in which the substrate handling device is in turn implemented as a horizontal transport system with rollers 86, over which the substrate 82 is transported.
- the device 50 may be similar to the device described in DE 10 2009 060 931 A1 or WO 201 1/076920 A1, so that, for example, the device 50 for treating silicon wafers 82 is shown as silicon substrates, namely in the direction of passage of these silicon wafers. Wafer 82. They lie along a horizontal transport path, which is formed by transport rollers 86 on transport shafts 87. Several silicon wafers can be driven side by side through the plant 50 and many behind each other at a small distance.
- the process media supply device may comprise a still tube 94 provided as a wetting device, which has a distance of a few centimeters to the top of the substrates 82, such as silicon wafers, and over the entire width of the transport path enough.
- the surge pipe 94 or more still pipes 94 in a row cover the transport path in length.
- the distance of Schwallrohre 94 may for example be about 15 cm, but possibly also a little more or a little less or change in the course of the transport path.
- a post-metering 98 may be provided for replenishing additive as a separate connection.
- an additive mentioned at the beginning or several of them can be added or metered into the etching solution 85. This can be done so shortly before the application of the etching solution 85 from the stilling tube 94, that evaporation of the aforementioned volatile additives is kept very low or can be completely avoided.
- the surge pipe 94 has on its underside a plurality of surge nozzles 96, which may be formed as simple holes, openings or slots. Through them, the medium or the etching solution 85 can emerge and come on the top of the silicon wafer 82 and distribute there, as shown.
- another, for example, acidic etching solution may be used, as described, for example, in DE 10 2007 063 202 A1, in which cleaning is additionally carried out.
- a method described there can be carried out in two steps. Both steps can use acid etching solutions. In the first step, focusing on the texture of the top, and in the second step on a polish from the bottom. Between the steps a rinsing with water can take place.
- the process media delivery device may include lower spray nozzles and upper spray nozzles to provide the media from both sides relative to the substrate 82 to treat both major surfaces of the wafer 82.
- spray nozzles may be provided only on one side.
- five nozzles 96 are shown in FIG. 5, a different number, e.g. B. only one nozzle or a higher number, such as two, three, four, six, ten or more, may be provided.
- FIG. 6 shows an alternative example of an apparatus 60 for performing a method in accordance with the present disclosure, in which the process media provider includes a process media bath 122 in which the media 84, such as an acidic media, is located.
- a substrate handling device 124 which is only shown very schematically in FIG. 6, is designed to move the substrate 82 into the medium 84, for example, in a horizontal orientation (left-hand part of FIG. 6) or in a vertical orientation (right-hand part of FIG. 6) immerse.
- the substrate handling device 124 may for this purpose include suitable holders or grippers for simultaneously gripping and dipping substrates into the medium 84, one or more substrates at a time.
- the substrate handling device may include transport rollers or transport chains described in more detail, which are configured to float one or more substrates over the surface of the media 84 or are configured to enclose one or more substrates immerse the medium 84.
- the medium 84 may each be at least one medium of the respective process step described in connection with the methods of the disclosure set forth herein.
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von geätzten Oberflächen eines Halb leitersubstrats unter Verwendung von ozonhaltigem Medium Method and apparatus for treating etched surfaces of a semiconductor substrate using ozone-containing medium
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines texturierten Siliziumsubstrats. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Behandlung von geätzten Oberflächen eines Halbleitersubstrats unter Verwendung von ozonhaltigem Medium wobei solche Halbleitersubstrate beispielsweise für Fotovoitaikmodule einsetzbar sind. Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zur Reinigung von geätzten Oberflächen eines Halb- leitersubstrats und/oder zur Nachreinigung von multikristallinen Diamantdraht-gesägten Siliziumsubstraten. Eine Behandlung eines texturierten Siliziumsubstrats kann eine Reinigung desselben beinhalten, was beispielsweise unter Verwendung eines ozonhaltigen Mediums erfolgen kann. The present invention relates to a method and apparatus for treating a surface of a textured silicon substrate. More particularly, the present invention relates to a method of treating etched surfaces of a semiconductor substrate using ozone-containing medium, wherein such semiconductor substrates are applicable to, for example, photovoltaic modules. Exemplary embodiments relate to a method for cleaning etched surfaces of a semiconductor substrate and / or for post-cleaning of multicrystalline diamond wire-sawn silicon substrates. Treatment of a textured silicon substrate may involve cleaning thereof, which may be done using, for example, an ozone-containing medium.
Halbleitersubstrate können während ihrer Weiterverarbeitung texturiert werden, das bedeutet, die Oberfläche des Halbleitersubstrats kann behandelt werden, etwa um eine Aufrauhung durchzuführen. Eine Texturierung kann beispielsweise mittels einer sauren Textur im Inline-Verfahren erhalten werden. Diese sind beispielsweise in US 2010/0055398 A1 oder EP 2 232 526 B1 beschrieben. Semiconductor substrates may be textured during their further processing, that is, the surface of the semiconductor substrate may be treated, such as to perform a roughening. Texturing can be obtained, for example, by means of an acidic texture in the inline process. These are described, for example, in US 2010/0055398 A1 or EP 2 232 526 B1.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur asymmetrischen alkalischen Textur von Oberflächen ist in DE 10 2013 218 693 A1 beschrieben. An apparatus and a method for the asymmetric alkaline texture of surfaces is described in DE 10 2013 218 693 A1.
Eine Textur kann auch durch ein saures Ätzen erhalten werden, wie es beispielsweise in US 2015/0040983 A1 beschrieben ist. A texture can also be obtained by acid etching, as described for example in US 2015/0040983 A1.
Diamantdraht-gesägte multikristalline Wafer können ebenfalls texturiert werden. Diamond wire sawn multicrystalline wafers can also be textured.
Eine Texturierung kann mit sauren Medien auch unter Verwendung von additiven bzw. or- ganischen Verbindungen erhalten werden. Hierfür kann eine Ätz-Mischung zum Produzieren einer texturierten Oberfläche auf Siliziumsubstraten verwendet werden. Eine derartige Ätz-Mischung kann zumindest ein Polymer als Eindickmittel aufweisen. Im Speziellen kann ein Polymer verwendet werden, das gegen Salpetersäure und Flusssäure resistent ist und/oder ein hydrophiles Polymer ist. Ein solches als Eindickmittel verwendetes Polymer kann aus der Gruppe bestehend aus Zellulose, insbesondere Methylzellulose, Polyvinylalkohol und Polyethylenoxid gewählt werden. In CN 103132079 A sind Additive beschrieben, die aus Polyvinylalkohol und Polyethylenglykol-Alkohol bestehen. Texturing can also be achieved with acidic media using additive or organic compounds. For this, an etching mixture may be used to produce a textured surface on silicon substrates. Such an etching mixture may comprise at least one polymer as thickening agent. In particular, can a polymer which is resistant to nitric acid and hydrofluoric acid and / or is a hydrophilic polymer. Such a polymer used as thickener may be selected from the group consisting of cellulose, especially methyl cellulose, polyvinyl alcohol and polyethylene oxide. In CN 103132079 A additives are described which consist of polyvinyl alcohol and polyethylene glycol alcohol.
Ein herkömmliches Verfahren wird anhand der Fig. 7 näher erläutert. A conventional method will be explained in detail with reference to FIG.
Bspw. die aus US 6,503,333 B2 bekannte und hier als Fig. 7 wiedergegebene Darstellung zeigt, dass, Ozon zum Spülen verwendet werden kann. Die dort beschriebenen Schritte 32 und 36 beziehen sich auf die beiden Bäder der RCA-Reinigung, wobei nach jedem Bad eine Quick-Dump-Rinse-Spülung umfassend Ozon (O3) ausgeführt wird. Auch in DE 10 2010 054 370 A1 ist eine Verwendung von Ozon zur Reinigung beschrieben. Der alkalische Ätzprozess ist mit einem zusätzlichen Reinigungsschritt unter Verwendung von Flusssäure und Ozon kombiniert, um eine polierte und saubere Oberfläche bereitzustellen, die für eine Si02/SiNx-Sfapefpassivierung verwendet wird. Hier erfolgt lediglich ein Entfernen von Reinigungsmittelrückständen. For example. the representation known from US Pat. No. 6,503,333 B2 and reproduced here as FIG. 7 shows that ozone can be used for rinsing. The steps 32 and 36 described therein relate to the two baths of RCA cleaning, wherein after each bath a quick dump rinse rinse comprising ozone (O3) is carried out. Also in DE 10 2010 054 370 A1 a use of ozone for cleaning is described. The alkaline etch process is combined with an additional purification step using hydrofluoric acid and ozone to provide a polished and clean surface used for Si0 2 / SiN x sfapefpassivation. Here only a removal of detergent residues takes place.
Nachteilig an bekannten Verfahren ist, dass diese eine hohe Komplexität aufweisen, A disadvantage of known methods is that they have a high complexity,
Wünschenswert wären demnach Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Halbleitersubstraten, die eine geringe Komplexität aufweisen. Accordingly, it would be desirable to have methods and apparatus for treating semiconductor substrates that are low in complexity.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines texturierten Siliziumsubstrats und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zu schaffen, die eine geringe Komplexität aufweisen. The object of the present invention is therefore to provide a method for treating a surface of a textured silicon substrate and an apparatus for carrying out such a method, which have a low complexity.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. This object is solved by the subject matter of the independent patent claims.
Eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass durch Verwenden einer ozonbasierten Behandlung eine Entfernung von porösem Silizium und/oder eine Metallreinigung, d. h., eine Entfernung von Metallrückständen, erhalten werden kann, so dass ein gleicher oder vergleichbarer Prozessschritt beide Reinigungsschritte einzeln oder in Kombination, anstelle einer Ausführung einer alkalischen bzw. einer sauren Nachreinigung ausgeführt werden können. Dies ermöglicht eine geringe Komplexität, da derselbe Reinigungsschritt für unterschiedliche Zwecke nutzbar ist. Der Einsatz der ozonbasierten Behandlung ermöglicht es, die Anzahl der chemischen Prozessschritte zu verringern, da gleichzeitig die porösen Silizium-Materialien als auch die Metalle und/oder organische Komponenten abgereinigt oder entfernt werden können. Damit kann eine weiter reduzierte geringe Komplexität durch eine Reduzierung der Anzahl der Spülschritte zu erhalten, indem die Reinigungen, die Entfernung des porösen Siliziums und/oder die Metallreinigung oder Komponenten gleichzeitig ausgeführt werden. Dies ermöglicht die Verringerung der Prozesszeit und mithin eine Durchsatzerhöhung bezogen auf bestehende Anlagen und/oder Prozesse. Ferner wird eine Verringerung des Chemikalienverbrauchs ermöglicht und eine geringere Abmessung der sequenziell arbeitenden Anlagen, das bedeutet, kürzere Anlagen. Daraus ferner erhaltene Vorteile, insbesondere wenn der geringe Chemikalienverbrauch in der Vermeidung von Chlorwasserstoff, Kaliumhydroxid und/oder Wasserstoffperoxid besteht, liegt in den geringen Kosten zum Betrieb der Anlage. Auch die geringere Anzahl von Reinigungsschritten ermöglicht den Erhalt geringerer Kosten. Indirekt können auch Entsorgungskosten gespart werden, da weniger (unterschiedliche) Abwasserarten erhalten werden. Durch die Einspaarung von Medien können weniger Abwässer generiert werden, und so potentielle Belatsungen für die Umwelt reduziert. One finding of the present invention is to have realized that by using an ozone-based treatment, removal of porous silicon and / or metal cleaning, ie, removal of metal residues, can be obtained, such that an identical or comparable process step individually performs both purification steps or in combination, instead of performing an alkaline or an acid post-purification. This allows for low complexity since the same cleaning step can be used for different purposes. The use of Ozone-based treatment makes it possible to reduce the number of chemical process steps, since at the same time the porous silicon materials as well as the metals and / or organic components can be cleaned or removed. Thus, a further reduced low complexity can be obtained by reducing the number of rinsing steps by performing the purifications, the removal of the porous silicon and / or the metal cleaning or components simultaneously. This allows the reduction of the process time and thus an increase in throughput based on existing plants and / or processes. Furthermore, a reduction of the chemical consumption is made possible and a smaller dimension of the sequentially operating plants, that is, shorter plants. Furthermore, advantages obtained therefrom, in particular when the low consumption of chemicals in avoiding hydrogen chloride, potassium hydroxide and / or hydrogen peroxide, lies in the low cost of operating the plant. Also, the smaller number of purification steps makes it possible to obtain lower costs. Indirectly, disposal costs can also be saved since fewer (different) wastewater types are obtained. By incorporating media, less wastewater can be generated, reducing potential environmental challenges.
Beispiele schaffen ein Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines texturierten Siliziumsubstrats. Das Verfahren umfasst ein ozonbasiertes Behandeln der Oberfläche des tex- turierten Siliziumsubstrats, um ein Entfernen von porösem Silizium und/oder eine Metallreinigung und/oder eine Reinigung von organischen Verbindungen zu bewirken, Examples provide a method of treating a surface of a textured silicon substrate. The method comprises ozone-based treatment of the surface of the textured silicon substrate to effect removal of porous silicon and / or metal cleaning and / or organic compound purification,
Beispiele schaffen eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens. Eine solche Vorrichtung umfasst eine Prozessmedienbereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Mediums zum ozonbasierten Behandeln und eine Substrathandhabungseinrichtung, um das Siliziumsubstrat zu positionieren, um die Oberfläche zu behandeln. Examples provide an apparatus for carrying out such a method. Such apparatus includes process media supply means for providing an ozone-based treating medium and substrate handling means for positioning the silicon substrate to treat the surface.
Beispiele der Offenbarung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Examples of the disclosure will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Flg. 1a ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß dem Stand der Technik; Flg. Figure 1a is a schematic flow diagram of a prior art method;
Fig. 1 b ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungs- beispiel, das einen optionalen Schritt des Abreinigens von organischen Verbindun- gen aufweist; 1 b is a schematic flowchart of a method according to an embodiment; FIG. 2 is a schematic flow diagram of a method according to an embodiment having an optional step of cleaning organic compounds; FIG.
Fig. 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, das einen Schritt umfasst, bei dem mittels der ozonbasierten Behandlung gleichzeitig die Abreinigung, die Entfernung des porösen Siliziums und die Metallreinigung erfolgt; FIG. 3 is a schematic flow diagram of a method according to an embodiment including a step of simultaneously cleaning, removing porous silicon, and metal cleaning by means of the ozone-based treatment;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung; FIG. 4 is a schematic illustration of one for performing a method according to the present disclosure; FIG.
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines alternativen Beispiels einer Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei der eine Substrathandhabungseinrichtung als horizontales Transportsystem mit Rollen implementiert ist; 5 is a schematic illustration of an alternative example of an apparatus for carrying out a method according to the present disclosure, in which a substrate handling device is implemented as a horizontal transport system with rollers;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines alternativen Beispiels einer Vorrichtung zum Fig. 6 is a schematic representation of an alternative example of a device for
Durchführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei dem eine Prozessmedienbereitstellungseinrichtung ein Prozessmedienbad aufweist; und Performing a method according to the present disclosure, wherein a process media provider comprises a process media pool; and
Fig. 7 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 gemäß dem Stand der Technik. 7 is a schematic flowchart of a prior art method 1000.
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert und unter Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden viele Details beschrieben, um eine gründlichere Erklärung von Beispielen der Offenbarung zu liefern. Es ist jedoch für Fachleute offensichtlich, dass andere Beispiele ohne diese spe- zifischen Details implementiert werden können. Die Merkmale der unterschiedlichen Beispiele können miteinander kombiniert werden, es sei denn Merkmale einer entsprechenden Kombination schließen sich gegenseitig aus oder eine solche Kombination ist ausdrücklich ausgeschlossen. Im Folgenden werden gleiche Bezugszeichen für Elemente mit gleicher oder ähnlicher Funktionsweise genutzt, so dass auch ohne detaillierte Ausführung hierzu die Beschreibung zu diesen Elementen untereinander austauschbar ist. Fig. 1 a zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 gemäß dem Stand der Technik. Ein Schritt 1010 umfasst ein Ätzen des Halbleitersubstrats, um dieses zu tex- turieren. In einem nachfolgenden Schritt 1020 erfolgt ein Spülen des Halbleitersubstrats, um Reste von Stoffen oder Materialien zu entfernen, die im Schritt 1010 mit dem Halbleitersubstrat in Verbindung gekommen sind. In einem Schritt 1030 erfolgt eine alkalische Nachreinigung des Halbleitersubstrats zur Entfernung porösen Siliziums. Daraufhin wird erneut der Schritt 1020 ausgeführt, um das Halbleitersubstrat zu spülen, In einem Schritt 1040 erfolgt eine saure Nachreinigung des Halbleitersubstrats zur Metallreinigung. Daraufhin wird das Spülen 1020 erneut ausgeführt, um das Halbleitersubstrat von Rückständen der sauren Nachreinigung 1040 zu reinigen. In einem Schritt 1050 erfolgt eine Trocknung des Halbleitersubstrats. Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail and using the attached drawings. In the following description, many details are set forth in order to provide a more thorough explanation of examples of the disclosure. However, it will be apparent to those skilled in the art that other examples may be implemented without these specific details. The features of the different examples may be combined with each other unless features of a corresponding combination are mutually exclusive or such combination is expressly excluded. In the following, the same reference numerals are used for elements having the same or a similar function, so that even without a detailed embodiment, the description of these elements is interchangeable. FIG. 1 a shows a schematic flow diagram of a method 1000 according to the prior art. Step 1010 includes etching the semiconductor substrate to texure it. In a subsequent step 1020, the semiconductor substrate is rinsed in order to remove residues of substances or materials which have come into contact with the semiconductor substrate in step 1010. In a step 1030, an alkaline post-cleaning of the semiconductor substrate to remove porous silicon takes place. Thereafter, step 1020 is performed again to rinse the semiconductor substrate. In a step 1040, acidic post-cleaning of the semiconductor substrate for metal cleaning is performed. Thereafter, purging 1020 is again performed to clean the semiconductor substrate of acid post-cleaning residues 1040. In a step 1050, the semiconductor substrate is dried.
Fig. 1 b zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 100 umfasst einen optionalen Schritt 110, in welchem ein Ätzen des Halbleitersubstrats erfolgt, etwa um eine Texturierung von zumindest einer Oberfläche des Halbleitersubstrats zu erhalten. FIG. 1 b shows a schematic flowchart of a method 100 according to one exemplary embodiment. The method 100 comprises an optional step 110, in which an etching of the semiconductor substrate takes place, for instance in order to obtain a texturing of at least one surface of the semiconductor substrate.
Ein oder mehrere Ziele des Ätzens 110 und/oder ein Hauptfokus hiervon können auf einer sauren isotropen Textur liegen, die mit einem Additiv versehen ist, um multikristalline Dia- mantdraht-gesägte Siliziumsubstrate zu behandeln. Das Additiv kann hierbei organisch o- der anorganisch sein. Ein verwendetes Additiv kann als Bestandteil ein Polymer umfassen. Das Ätzen 110 kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Eine Art ist beispielsweise ein metallunterstütztes chemisches Ätzen unter Verwendung von Metailpartikeln. Dies kann auch mit dem englischen Fachbegriff„Metal Assisted Chemical Etching (MAGE)“ beschrieben werden. Es kann auch eine saure isotrope Textur, d. h., Stoffgemisch, verwendet werden. Eine solche saure isotrope Textur mit organischen und/oder anorganischen Additiven kann beispielsweise eine Kombination aus Flusssäure, Salpetersäure (HN03) und zumindest einem Additiv sein. Optional kann auch Wasser hinzugefügt werden, so dass die saure isotrope Textur mit Additiv auch eine Kombination aus Flusssäure, Salpetersäure, Wasser und dem Additiv sein kann. In der Ätzlösung kann, wie in DE 10 2016 210 883 A1 beschrie- ben, mit geringem Anteil von maximal wenigen Gew.% ein Additiv aus der Gruppe beste- hend aus Alkohol, Tensid, Glykol enthalten sein. Durch das Ätzen 110 können Ätzraten und das Erscheinungsbild der Halbleitersubstratoberfläche abhängig von der Temperatur und/oder der Zeit eingestellt werden. In einem Beispiel kann das Ätzen ohne Additiv durchgeführt werden. Typischerweise können T emperaturbereiche im Bereich von 10°C bis 30°C und Ätzdauern im Bereich von 0,5 Minuten bis 10 Minuten verwendet werden. Additive und/oder additive Rückstände können an der Oberfläche anhaften und das Benetzungsverhalten für weitere Schritte verändern und/oder das Angreifen von weiteren Ätzmitteln inhibieren, d. h. hemmen. Das Additiv kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen und somit auch als ein Additiv oder eine Kombination aus mehreren Additiven verstanden werden. Die Verwendung von mehreren Additiven kann so erfolgen, dass die Kombination der Additive erst in einer Lösung oder in dem verwendeten Bad Zusammenwirken, das bedeutet, dass bei Kombination der Additive für sich genommen noch keine Interaktion stattfindet. Das Ablösen von Verunreinigungen auf dem Wafer, etwa Metalle und/oder Metallionen, kann ebenfalls inhibiert werden. One or more targets of the etch 110 and / or a major focus thereof may be on an acidic isotropic texture provided with an additive to treat multicrystalline diamond wire sawn silicon substrates. The additive may be organic or inorganic. An additive used may comprise as a component a polymer. The etching 110 can be carried out in various ways. One type is, for example, a metal-assisted chemical etching using metal particles. This can also be described by the English technical term "Metal Assisted Chemical Etching (MAGE)". It is also possible to use an acidic isotropic texture, ie mixture of substances. Such an acid isotropic texture with organic and / or inorganic additives may be, for example, a combination of hydrofluoric acid, nitric acid (HNO 3 ) and at least one additive. Optionally, water can also be added so that the acid isotropic texture with additive can also be a combination of hydrofluoric acid, nitric acid, water and the additive. As described in DE 10 2016 210 883 A1, in the etching solution, with a small proportion of at most a few% by weight, an additive from the group consisting of alcohol, surfactant, glycol can be contained. By etching 110, etch rates and the appearance of the semiconductor substrate surface can be adjusted depending on the temperature and / or time. In one example, the etch may be done without additive. Typically, temperature ranges in the range of 10 ° C to 30 ° C and etches in the range of 0.5 minutes to 10 minutes may be used. Additive and / or additive residues may adhere to the surface and modify the wetting behavior for further steps and / or inhibit the attack of further etchants, ie inhibit. The additive may have one or more components and thus also be understood as an additive or a combination of several additives. The use of several additives may be such that the combination of the additives only work together in a solution or in the bath used, which means that, when the additives are combined in themselves, no interaction takes place yet. The detachment of impurities on the wafer, such as metals and / or metal ions, can also be inhibited.
Alternativ oder zusätzlich kann auch ein elektrochemisches Ätzen ausgeführt werden. Weitere Beispiele zur Verwendung während des Ätzverfahrens sind beispielsweise eine chemische Kantenisolation, eine Glättung der Oberfläche, d. h., Ausführen einer Politur, eine selektive Emitterentfernung, eine Entfernung von Sägeschäden, insbesondere bei Dia- mantdraht-gesägten Siliziumsubstraten, eine Behandlung lediglich einer Hauptseite (einseitige Behandlung) oder eine Behandlung beider Hauptseiten (zweiseitige Behandlung). Das bedeutet, die Verwendung einer sauren isotropen Textur kann optional unter Verwendung eines Additivs erfolgen, wobei dieses Additiv organisch oder anorganisch sein kann. Alternatively or additionally, an electrochemical etching can also be carried out. Other examples of use during the etching process include, for example, edge chemical isolation, surface smoothing, d. h., performing a polishing, selective emitter removal, removal of sawing damage, especially in diamond wire-sawn silicon substrates, treatment of only one major site (one-sided treatment) or treatment of both major sites (two-site treatment). That is, the use of an acidic isotropic texture may optionally be accomplished using an additive, which additive may be organic or inorganic.
Das Ätzen 1 10 kann zu Rückständen auf zumindest einer der Oberflächen des Halbleitersubstrats führen. Diese Rückstände können ein poröses Silizium sein, können alternativ oder zusätzlich Texturadditive, d. h., Metallverunreinigungen umfassen, können aber auch alternativ oder zusätzlich organische Verunreinigungen umfassen. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Beispiele kann die ozonbasierte Behandlung eingesetzt werden, um das poröse Silizium zu entfernen und/oder die Metallreinigung auszuführen, das bedeutet, die Metalfrückstände zu entfernen. The etching 110 may result in residues on at least one of the surfaces of the semiconductor substrate. These residues may be porous silicon, alternatively or additionally, texture additives, i. h., metal contaminants, but may alternatively or additionally include organic contaminants. According to an advantageous aspect of the present examples, the ozone-based treatment may be used to remove the porous silicon and / or perform the metal cleaning, that is to remove the metal residues.
Zum Entfernen, insbesondere der Additivkomponenten, kann ein optionaler Schritt 120 ausgeführt werden, in welchem ein Spülen des Halbleitersubstrats erfolgt. Das Spülen 120 bzw. die Entfernung der Additivkomponenten kann in mindestens einem Schritt und/oder einem Durchgang erfolgen. Das bedeutet, es kann auch öfters gespült werden. Das Spülen 120 kann die Kontaktierung des Halbleitersubstrats mit Wasser umfassen, das bedeutet, ein Medium des Spülvorgangs 120 kann Wasser sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch Ozon, Flusssäure, Chlorwasserstoff und/oder andere Mittel verwendet werden. Der Spülvorgang 120 kann in einem Temperaturbereich von beispielsweise zumindest 5°C und höchstens 90°C erfolgen, beispielsweise um das Sieden von Wasser zu vermeiden. Beispielsweise kann ein Spülvorgang, der mit dem Fachbegriff„Quick Dump Rinse" bezeichnet werden kann, verwendet werden. Es können Überlaufspüler und/oder Kaskadenspüler eingesetzt werden. Beispielweise kann ein Spülvorgang einen festen Verbrauch an Spülmedium beinhalten, vorteilhafterweise kann der Spülvorgang dynamisch auf den Verunreinigungsgrad des Wafers und/oder des Spülmediums angepasst werden. For removal, in particular of the additive components, an optional step 120 may be carried out, in which a rinsing of the semiconductor substrate takes place. The rinsing 120 or the removal of the additive components can take place in at least one step and / or one pass. This means it can also be flushed more often. Rinsing 120 may include contacting the semiconductor substrate with water, that is, a medium of rinse 120 may be water. Alternatively or additionally, ozone, hydrofluoric acid, hydrogen chloride and / or other agents may also be used. The Flushing 120 may be in a temperature range of, for example, at least 5 ° C and at most 90 ° C, for example, to avoid the boiling of water. For example, a flushing operation, which may be termed "quick dumping rinse", may be used, overflow flushing and / or cascade flushing means may be used, for example, a flushing operation may involve a fixed flushing medium consumption, advantageously the flushing operation may dynamically affect the impurity level the wafer and / or the flushing medium can be adjusted.
Der Schritt 120 kann insbesondere dann ausgeführt werden, wenn das Verfahren den Schritt 110 umfasst. Step 120 may be performed, in particular, if the method comprises step 110.
Alternativ zu dem Schritt 110 kann für den Schritt 130 der ozonbasierten Behandlung, mit welchem eine Entfernung von porösem Silizium und/oder Metall erhalten werden kann, auch ein vorgeätztes Halbleitersubstrat bereitgestellt werden. Wie nachfolgend ausführlich erläutert ist, kann mittels des Schrittes nicht nur die Entfernung von porösem Silizium und/o- der die Metallreinigung ausgeführt werden. Vielmehr kann optional auch ein Abreinigen von organischen Rückständen von der Oberfläche erhalten werden, d. h., ein Reinigen durch Entfernen abzureinigender Stoffe. As an alternative to step 110, a pre-etched semiconductor substrate may also be provided for the ozone-based treatment step 130, with which removal of porous silicon and / or metal may be obtained. As explained in detail below, not only the removal of porous silicon and / or the metal cleaning can be carried out by the step. Rather, optionally also a cleaning of organic residues from the surface can be obtained, d. h., a cleaning by removing substances to be cleaned off.
Die ozonbasierte Behandlung 130 kann somit das Ätzen von porösem Silizium, d. h., die Entfernung desselben, und die Metallreinigung in einem Schritt kombinieren, wobei auch jeder der beiden Reinigungsaspekte unabhängig voneinander erhalten werden kann, etwa wenn kein poröses Silizium oder kein Metall vorhanden ist. Wird die ozonbasierte Behandlung lediglich für eines aus der Entfernung von porösem Silizium und der Metallreinigung verwendet, so kann das jeweils andere, ausgelassen werden oder in einem separaten Verfahrensschritt ausgeführt werden, bspw. vor der ozonbasierten Behandlung. Das Entfernen von porösem Silizium an der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats kann durch eine alkalische Nachreinigung und/oder durch die Behandlung mit Ozon erfolgen. The ozone-based treatment 130 may thus include the etching of porous silicon, i. h., the removal thereof, and combine the metal cleaning in one step, wherein each of the two cleaning aspects can be obtained independently, such as when no porous silicon or metal is present. If the ozone-based treatment is used only for one of the removal of porous silicon and the metal cleaning, then the other one can be omitted, or be carried out in a separate process step, for example. Before the ozone-based treatment. The removal of porous silicon on the surface of the textured silicon substrate may be carried out by an alkaline post-cleaning and / or by the treatment with ozone.
Ausführungsbeispiele sehen dabei vor, dass bei dem das ozonbasierte Behandeln in dem Schritt 130 zusammen mit und insbesondere gleichzeitig mit HF durchgeführt wird, um gleichzeitig das Entfernen von organischen Verbindungen und die Metallreinigung durchzuführen. Exemplary embodiments envisage that the ozone-based treatment in step 130 is carried out together with, and in particular simultaneously with HF, in order simultaneously to carry out the removal of organic compounds and the metal cleaning.
Weitere Ausführungsbeispiele sehen dabei vor, dass das ozonbasierte Behandeln in dem Schritt 130 zusammen mit undinsbesondere gleichzeitig mit HCl durchgeführt wird, um gleichzeitig das Entfernen von von organischen Verbindungen und von porösem Silizium durchzuführen. Further exemplary embodiments provide that the ozone-based treatment in step 130 is carried out together with, and in particular simultaneously with, HCl in order to at the same time perform the removal of organic compounds and porous silicon.
Weitere Ausführungsbeispiele sehen dabei kombinatorisch vor, dass das dem ozonbasier- tes Behandeln in dem Schritt 130 ausgeführt wird, um zumindest das Entfernen von porösem Silizium, die Metallreinigung und die Reinigung von organischen Verbindungen zu bewirken, das beduetet, die drei Reinigungswirkungen können gleichzeitg erhalten werden. Weitere Ausführungsbeispiele sehen deshalb vor dass das Behandeln 130 so ausgeführt wird, dass das Entfernen von porösem Silizium, die Metailreinigung und die Reinigung von organischen Verbindungen gleichzeitig bewirkt wird. Further embodiments combinatively provide that the ozone-based treatment is carried out in step 130 to effect at least the removal of porous silicon, the metal cleaning and the cleaning of organic compounds, which means that the three cleaning effects can be obtained simultaneously , Further embodiments therefore contemplate that treating 130 be carried out simultaneously to effect removal of porous silicon, metal cleaning, and organic compound purification.
Das Ausfuhren der Metallreinigung der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats kann durch eine saure Nachreinigung und/oder durch die Behandlung mit Ozon erfolgen. Die Metallreinigung kann auch durch Kontaktieren des zu reinigenden Halbieitersubstrats mit einer wässerigen Lösung umfassend Wasser und zumindest eines aus Chlorwasserstoff (HCl) und Flusssäure (HF) erhalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Lösung umfassend Fiusssäure, Chlorwasserstoff und Ozon verwendet werden. Exports of the metal cleaning of the surface of the textured silicon substrate may be carried out by an acid post-cleaning and / or by the treatment with ozone. The metal cleaning can also be obtained by contacting the semi-egg substrate to be cleaned with an aqueous solution comprising water and at least one of hydrogen chloride (HCl) and hydrofluoric acid (HF). Alternatively or additionally, a solution comprising fiusic acid, hydrogen chloride and ozone can also be used.
Alternativ oder zusätzlich kann die Ozonbehandlung auch für eine Beseitigung von organischen Rückständen verwendet werden. Die ozonbasierte Behandlung 130 kann beispielsweise in mindestens einem Schritt ausgeführt werden, das bedeutet, sie kann auch wiederholt bzw. iterativ ausgeführt werden. Alternatively or additionally, the ozone treatment may also be used to remove organic residues. The ozone-based treatment 130 may, for example, be carried out in at least one step, which means that it may also be carried out repeatedly or iteratively.
Ozonkonzentrationen von Ozon, das bspw. in einer flüssigen, etwa wässrigen Lösung in einem Bad enthalten ist, in welches das Halbleitersubstrat getaucht wird oder welche über das Halbleitersubstrat gesprüht wird, kann in einem Bereich von zumindest 1 bis höchstens 150 ppm liegen. Bevorzugt werden Konzentrationen von zumindest 5 oder zumindest 10 ppm, insbesondere von mehr als 30 ppm, etwa 31 ppm oder mehr, 35 ppm oder mehr, 40 ppm oder mehr oder gar 100 ppm oder mehr. Eine derartige Lösung kann Wasser, eine Säure, Flusssäure und/oder Chlorwasserstoff umfassen. Die Lösung kann bevorzugt einen pH-Wert in einem Bereich von zumindest 0 und höchstens 7 aufweisen und bei einer Prozesstemperatur von zumindest 5°C und höchstens 80°C verwendet werden. Bevorzugt werden Temperaturen von zumindest 20°C und höchstens 65°C oder von zumindest 50°C und höchstens 65°C. Bevorzugt wird die Lösung auf Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur erwärmt nämlich unter Berücksichtigung der Obergrenze von 80°C, 65°C oder 50°C auf Temperaturen von zumindest 30°C, zumindest 35°C oder zumindest 40°C, da mit steigender Temperatur die Löslichkeit von organischen Verbindungen / Rückständen verbessert wird und somit kleine oder kurze Aufnahmestrecken für das Einbringen des Ozons in die Lösung und/oder hohe Ozonkonzentrationen ermöglicht werden. Erhöhte Termpera- turen bieten sich somit bei hohem Verschmutzungsgrad mit Metallverunreinigung und/oder kurzen Behandlungszeiten an. Das bedeutet, dass bei der ozonbasierten Behandlung das Ozon möglicherweise in einer wässrigen Lösung gelöst oder ein Bestandteil hiervon ist, so dass ein Benetzen des Halbleitersubstrats mit der wässrigen Lösung dazu führt, dass die wässrige Lösung mit dem Halbleitersubstrat bzw. den Rückständen darauf reagieren kann. Das Ozon kann neben der Form im gelösten Zustand, auch in Form von elementaren Gasblasen in flüssigem Medium Vorkommen. Hierbei handelt es sich um die Kombination von gelöstem Ozon und gasförmigen Ozon. Die Ozongasblasen können in einem Beispiel positiv die Anströmung and den Wafer beeinflussen und Rückstände effektiver von der Oberfläche entfernen. Das Benetzen kann mittels eines Bades, in welches das Halbleitersubstrat eingebracht wird, erfolgen und/oder mittels eines Besprühens. Ozone concentrations of ozone contained, for example, in a liquid, such as aqueous solution in a bath in which the semiconductor substrate is dipped or which is sprayed over the semiconductor substrate may be in a range of at least 1 to at most 150 ppm. Preference is given to concentrations of at least 5 or at least 10 ppm, in particular more than 30 ppm, about 31 ppm or more, 35 ppm or more, 40 ppm or more or even 100 ppm or more. Such a solution may comprise water, an acid, hydrofluoric acid and / or hydrogen chloride. The solution may preferably have a pH in a range of at least 0 and at most 7 and be used at a process temperature of at least 5 ° C and at most 80 ° C. Preference is given to temperatures of at least 20 ° C and at most 65 ° C or at least 50 ° C and at most 65 ° C. Preferably, the solution is heated to temperatures above room temperature namely, taking into account the upper limit of 80 ° C, 65 ° C or 50 ° C to temperatures of at least 30 ° C, at least 35 ° C or at least 40 ° C, as with increasing temperature, the solubility of organic compounds / residues is improved and thus small or short recording distances for the introduction of the ozone into the solution and / or high ozone concentrations are made possible. Increased temperatures thus offer a high degree of contamination with metal contamination and / or short treatment times. That is, in the ozone-based treatment, the ozone may be dissolved in or part of an aqueous solution, so that wetting the semiconductor substrate with the aqueous solution causes the aqueous solution to react with the semiconductor substrate (s) thereon. In addition to the form in the dissolved state, ozone can also occur in the form of elementary gas bubbles in liquid medium. This is the combination of dissolved ozone and gaseous ozone. The ozone gas bubbles in one example can positively affect the flow to the wafer and remove residues more effectively from the surface. The wetting can take place by means of a bath, into which the semiconductor substrate is introduced, and / or by means of spraying.
Die ozonbasierte Behandlung ist besonders vorteilhaft kombinierbar mit der Bereinigung der organischen Stoffe. Ein derartiges Verfahren kann somit auch als Verfahren zur Behandlung von geätzten Oberflächen eines Halbleitersubstrats unter Verwendung von ozonhaltigem Medium bezeichnet werden. Die hierin und in diesem Zusammenhang beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich insofern auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines texturierten Siliziumsubstrats und insbesondere ein Verfahren zum Reinigen unter Verwendung eines ozonhaltigen Mediums. Dabei wird, im Vergleich zum Stand der Technik, nicht auf das Abspülen abgestellt, sondern auf einen separaten Schritt unter Verwendung des ozonhaltigen Mediums, in welchem die entsprechenden und zu entfernenden Stoffe durch das Ozon mit entfernt werden. Das bedeutet, das Ozon interagiert mit dem Haibleitersubstrat bzw. den Rückständen. The ozone-based treatment is particularly advantageous combined with the cleansing of the organic matter. Such a method may thus also be referred to as a method for treating etched surfaces of a semiconductor substrate using ozone-containing medium. Thus, the embodiments described herein and in this context relate to a method and apparatus for treating a textured silicon substrate, and more particularly to a method of cleaning using an ozone-containing medium. It is compared to the prior art, not focused on the rinse, but on a separate step using the ozone-containing medium, in which the corresponding and to be removed substances are removed by the ozone. This means that the ozone interacts with the semiconductor substrate or the residues.
Wenn das Verfahren 100 so ausgestaltet ist, dass es den Schritt 110 umfasst, so kann dieser vor dem ozonbasierten Behandeln 130 durchgeführt werden und ausgeführt werden, um das texturierte Siliziumsubstrat zu erhalten. Wie bereits vorangehend erläutert, kann das ozonbasierte Behandeln mit Flusssäure und/oder Chlorwasserstoff ausgeführt werden. Auch hier kann das Ätzen zumindest eines aus einem metallunterstützten chemischen Ätzen, einem elektrochemischen Ätzen, einem Ätzen mit saurer isotroper Textur und/oder einem Ätzen mit saurer isotroper Textur mit organischen und/oder anorganischen Additiven umfassen. Das Ätzen kann alternativ oder zusätzlich eine chemische Kantenisolation und/oder eine Glättung der Oberfläche und/oder eine selektive Emitterentfernung und/oder eine Sägeschadenentfernung und/oder eine einseitige Behandlung oder zweiseitige Behandlung umfassen. If the method 100 is configured to include step 110, then it may be performed prior to ozone-based processing 130 and performed to obtain the textured silicon substrate. As already explained above, the ozone-based treatment with hydrofluoric acid and / or hydrogen chloride can be carried out. Again, etching may include at least one of metal assisted chemical etching, electrochemical etching, acidic isotropic texture etching, and acid isotropic texture etching with organic and / or inorganic additives. The etching may alternatively or additionally include edge chemical isolation and / or surface smoothening and / or selective emitter removal and / or a saw damage removal and / or a one-sided treatment or two-sided treatment.
Im Nachgang zu dem Schritt 130 kann in einem optionalen Schritt 140 ein erneuter Spülvorgang durchgeführt werden. Der Schritt kann gleich oder ähnlich sein wie die ebenfalls gleichen oder ähnlichen Spülschritte 120 und/oder 1020. Wie die anderen Spülschritte, kann das Spülen im Schritt 140 in einem Temperaturbereich von 5°C bis 90°C durchgeführt werden. Subsequent to the step 130, in an optional step 140, a renewed rinsing process can be carried out. The step may be the same as or similar to the same or similar rinse steps 120 and / or 1020. Like the other rinse steps, rinse may be performed in step 140 in a temperature range of 5 ° C to 90 ° C.
Nachfolgend hierzu umfasst das Verfahren 100 den optionalen Schritt 150, in welchem das Trocknen des Halbleitersubstrats erfolgt. Die Trocknung kann in einem Temperaturbereich von zumindest 0°C erfolgen, d. h., einem Zustand, in welchem Wasser flüssig vorliegt, um eine Verdunstung des Grundstoffs Wasser zu ermöglichen. Bevorzugt wird ein Temperaturbereich von zumindest 25°C und höchstens 100°C. Die Temperatur kann über einen Verlauf des Schritts 150 konstant oder variabel sein. Beispielsweise kann ein variabler Temperaturverlauf mit zunehmender Temperatur dazu beitragen, einen Materialstress in dem Halbleitersubstrat gering zu halten. Bei geringen Temperaturen oder geringen Temperaturunterschieden kann auf einen derartigen Schritt der T emperaturanpassung auch verzichtet werden. Der Schritt 150 kann im Medium Luft ausgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann anstelle von Luft oder zusätzlich zur Luft auch ein Inertgas angeordnet sein. Der Schritt 150 kann auch unter Verwendung eines IPA-Trockners ausgeführt werden (IPA = Isopropylalkohol). Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Heißluft verwendet werden, die beispielsweise einen Stickstoffstrom über das Halbleitersubstrat leitet. Subsequently, the method 100 includes the optional step 150, in which the drying of the semiconductor substrate takes place. The drying can be carried out in a temperature range of at least 0 ° C, d. h., A state in which water is liquid, to allow evaporation of the raw material water. A temperature range of at least 25 ° C and at most 100 ° C is preferred. The temperature may be constant or variable over a course of step 150. For example, a variable temperature profile with increasing temperature can help to minimize material stress in the semiconductor substrate. At low temperatures or small temperature differences can be dispensed with such a step of T emperaturanpassung. Step 150 may be performed in the medium of air. Alternatively or additionally, instead of air or in addition to the air, an inert gas may be arranged. Step 150 may also be carried out using an IPA dryer (IPA = isopropyl alcohol). Alternatively or additionally, it is also possible to use a hot air which, for example, conducts a stream of nitrogen over the semiconductor substrate.
Der Schritt 140 kann nach der ozonbasierten Behandlung und vor einer Trocknung in dem Schritt 150 erfolgen bzw. vor einem Ende des Verfahrens erfolgen. Das Ende des Verfah- rens kann ein Ablegen des Halbleitersubstrats umfassen, was ebenfalls als ein Trocknen verstanden werden kann, beispielsweise bei Umgebungsluft. Der Schritt 140 kann durch Benetzen des Halbleitersubstrats mit einem Medium, das zumindest eines aus Wasser, Ozon, Flusssäure und/oder Chlorwasserstoff umfasst, beinhalten. Eine eventuelle Ozon- konzentration liegt dabei im Bereich von 1 ppm bis 5 ppm oder weniger. Die Zeit, mit der das Halbleitersubstrat in dem Schritt 140 mit Ozon in Kontakt kommt und/oder die Konzent- ration desselben ist dafür ausgebildet, um eventuelle Rückstände der in vorangehenden Schritten verwendeten Medien abzureinigen, während in dem Schritt 130 eine Behandlung des Substrats selbst mit Ozon erfolgt. Das Verfahren kann basierend auf unterschiedlichen Einstellungsparametern und/oder verwendeten Materialien so angepasst werden, dass die ozonbasierte Behandlung ausgelegt ist, um eines oder mehrere des alkalischen Nachreinigens, des Entfernens porösen Siliziums, der Metallreinigung und des Entfernens von organischen Verbindungen zu bewirken. Bspw. kann eine Hinzugabe von Komponenten, Bestandteilen oder Additiven in das Reinigungsmedium unterschiedliche Einstellungen bewirken. Gemäß einem Ausführungsbei- spiel können alle drei Reinigungsschritte in einem gemeinsamen Becken bei zumindest näherungsweise konstanten Bedingungen erhalten werden. Eine Reinigung von organischen Verunreinigungen kann dabei besonders effektiv bei höhere Temperaturen und höherer Ozonkonzentrationen durchgeführt werden und kann - für sich genommen - auch lediglich mit Ozon und Wasser durchgeführt werden. Eine zusätzliche Entfernung von porösem Silizium kann durch Hinzugabe von Flusssäure erhalten werden. Es ist bekannt, eine Metallreinigung nur mit HF / HCl durchzuführen. Eine Verwendung einer Kombination aus Flusssäure, Chlorwasserstoff und Ozon und/oder eine Kombination aus Flusssäure und Ozon ermöglicht das gleichzeitige Ausfuhren aller drei Schritte, der Entfernung organscher Verbindungen, der Metallrückstände und des porösen Siliziums. Step 140 may be performed after the ozone-based treatment and before drying in step 150 or before the end of the process. The end of the process may include depositing the semiconductor substrate, which may also be understood as drying, for example in ambient air. Step 140 may include wetting the semiconductor substrate with a medium comprising at least one of water, ozone, hydrofluoric acid, and / or hydrogen chloride. A possible ozone concentration is in the range of 1 ppm to 5 ppm or less. The time at which the semiconductor substrate comes in contact with ozone in step 140 and / or the concentration of the same is designed to clean off any residues of the media used in previous steps, while in step 130 treatment of the substrate itself Ozone takes place. The method may be adapted based on different adjustment parameters and / or materials used such that the ozone-based treatment is configured to effect one or more of the alkaline post-cleaning, the removal of porous silicon, the metal cleaning, and the removal of organic compounds. For example. For example, adding components, ingredients or additives to the cleaning medium may cause different settings. According to one embodiment, all three cleaning steps can be obtained in a common pool under at least approximately constant conditions. A purification of organic impurities can be carried out particularly effective at higher temperatures and higher ozone concentrations and can - in itself - be carried out only with ozone and water. An additional removal of porous silicon can be obtained by adding hydrofluoric acid. It is known to perform a metal cleaning only with HF / HCl. Use of a combination of hydrofluoric acid, hydrogen chloride and ozone and / or a combination of hydrofluoric acid and ozone allows the simultaneous export of all three steps, removal of organics, metal residues and porous silicon.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Verglichen mit dem Verfahren 100 umfasst das Verfahren 200 einen optionalen Schritt des Abreinigens 260 von organischen Verbindungen. Obwohl der Schritt 260 so dargestellt ist, dass er vor dem Schritt 130 ausgeführt wird, kann er alternativ auch nachfolgend oder zeitgleich ausgeführt werden Das Abreinigen zum Entfernen von organischen Verbindungen ermöglicht den Erhalt einer reinen Oberfläche und damit hochqualita- tiver Produkte. FIG. 2 shows a schematic flow diagram of a method 200 according to one exemplary embodiment. Compared to method 100, method 200 includes an optional step of cleaning 260 organic compounds. Although step 260 is illustrated as being performed prior to step 130, it may alternatively be performed subsequently or simultaneously. Cleaning to remove organic compounds enables a clean surface to be obtained and hence high quality products.
Durch die ggf. in Ergänzung zu der ozonbasierten Behandlung ausgeführte alkalische Nachreinigung oder die saure Nachreinigung können zwar manche Rückstände des Ätzens, insbesondere poröses Silizium und Metallverunreinigungen beseitigt werden, es können jedoch andere Verunreinigungen Zurückbleiben. In Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen wird deshalb ein Abreinigen der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats zum Entfernen von organischen Verbindungen durchgeführt. Das Abreinigen kann als separater Schritt oder vorteilhaft kombinatorisch in der ozonbasierten Behandlung ausgeführt werden. Die organischen Verbindungen befinden sich auf der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats und können beispielsweise Rückstände des Ätzverfahrens und/oder des Kontakts des Halbleitersubstrats mit anderen Stoffen und/oder Personen sein. Durch Abreini- gen der Oberfläche von den organischen Verbindungen wird eine hochgradig saubere texturierte Oberfläche erhalten, die für hochqualitative weiterverarbeitete Produkte verwen¬ det werden kann, etwa Solarzellen. Although alkaline post-cleaning or acid post-cleaning, which may be carried out in addition to the ozone-based treatment, can remove some residues of the etching, in particular porous silicon and metal impurities, other impurities may be left behind. In methods according to embodiments, therefore, cleaning of the surface of the textured silicon substrate to remove organic compounds is performed. The cleaning can be carried out as a separate step or advantageously combinatorially in the ozone-based treatment. The organic compounds are located on the surface of the textured silicon substrate and may be, for example, residues of the etching process and / or the contact of the semiconductor substrate with other substances and / or persons. By cleaning the surface of the organic compounds becomes a highly clean obtained textured surface, which can be det ¬ USAGE for high quality processed products, such as solar cells.
Der Schritt 260 umfasst ein derartiges Abreinigen der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats, um ein Entfernen von organischen Verbindungen, die sich auf der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats befinden, zu bewirken. Der Schritt 260 kann ferner zum Entfernen von porösem Silizium an der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats und zum Ausführen einer Metallreinigung der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats und somit als integraler Schritt mit dem Schritt 130 ausgeführt werden. Anders kann das Abreinigen 260, der Schritt 130 umfassend das Entfernen von porösem Silizium und/oder das Ausführen der Metallreinigung auch in zumindest teilweise getrennten Schritten erfolgen. Dies bedeutet, dass auch zumindest zwei der drei Reinigungsschritte in einem gemeinsamen Schritt ausgeführt werden können oder, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, alle drei Reinigungsschritte in einem gemeinsamen Schritt 310 ausgeführt werden können. Step 260 includes cleaning the surface of the textured silicon substrate to effect removal of organic compounds present on the surface of the textured silicon substrate. Step 260 may further be performed to remove porous silicon at the surface of the textured silicon substrate and to perform metal cleaning of the surface of the textured silicon substrate, and thus as an integral step with step 130. Otherwise, the cleaning 260, the step 130 comprising removing porous silicon and / or performing the metal cleaning may also be performed in at least partially separate steps. This means that at least two of the three purification steps can also be carried out in a common step or, as shown in FIG. 3, all three purification steps can be carried out in a common step 310.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das einen Schritt 310 umfasst, bei dem mittels der ozonbasierten Behandlung, etwa gleich dem Schritt 130, gleichzeitig die Abreinigung aus dem Schritt 260, die Entfernung des porösen Siliziums und die Metallreinigung erfolgt. 3 shows a schematic flow diagram of a method 300 according to an exemplary embodiment, which comprises a step 310, in which the cleaning from the step 260, the removal of the porous silicon, and the metal cleaning are carried out simultaneously by means of the ozone-based treatment, approximately the same as the step 130 ,
Nachfolgend wird nun erläutert, wie bspw. der Schritt 260 ausgeführt werden kann. Das Abreinigen in dem Schritt 260 zum Entfernen der organischen Verbindungen kann dabei ganz oder teilweise durch Kontaktieren des Siliziumsubstrats mit einer oxidativen Komponente erfolgen. Beispielhafte oxidative Komponenten sind beispielsweise Wasserstoffperoxid (H2O2) oder Ozon (O3) . Alternativ oder zusätzlich kann das Siliziumsubstrat auch mit einer alkalischen Komponente in Verbindung gebracht werden, beispielsweise Kaliumhydroxid (KOH). Alternativ oder zusätzlich kann auch eine RCA-(Radio Cooperation of America) Reinigung ausgeführt werden, die einen nasschemischen Reinigungsprozess umfasst. Eine RCA-Reinigung kann eine Reinigung des Halbleitersubstrats in zwei Bädern umfassen. Ein erstes Bad kann eine wässerige Lösung mit Ammoniumhydroxid und Wasserstoffperoxid beinhalten. Ein zweites Bad, in welches das Halbleitersubstrat nachfolgend gegeben wird, kann eine wässerige Lösung mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid beinhalten. Das Abreinigen 260 kann bei Raumtemperatur ausgeführt werden, kann aber auch in anderen Temperaturbereichen ausgeführt werden. Durch Verwenden eines geringfügig höheren Temperaturbereichs, beispielsweise in einem Bereich zwischen 40°C und 70°C kann eine hohe Effizienz der Reinigung erhalten werden. Das bedeutet, dass das Abreinigen in einem Bad erfolgen kann, etwa in einem sogenannten Batch-Verfahren. Das Verfahren kann auch eine Mehrzahl von Bädern aufweisen, in welche das jeweilige Halbleitersubstrat nacheinander gebracht wird. Alternativ kann auch zumindest ein Bad durch eine Benetzung mit der aufzubringenden Flüssigkeit ersetzt werden, etwa durch Verwendung von Sprühdüsen. It will now be explained how, for example, step 260 can be carried out. The cleaning in the step 260 for removing the organic compounds can be carried out wholly or partly by contacting the silicon substrate with an oxidative component. Exemplary oxidative components are, for example, hydrogen peroxide (H2O2) or ozone (O3). Alternatively or additionally, the silicon substrate may also be associated with an alkaline component, for example potassium hydroxide (KOH). Alternatively or additionally, a RCA (Radio Cooperation of America) cleaning can be carried out, which includes a wet chemical cleaning process. RCA cleaning may include cleaning the semiconductor substrate in two baths. A first bath may include an aqueous solution of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide. A second bath into which the semiconductor substrate is subsequently added may include an aqueous solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide. The cleaning 260 may be performed at room temperature, but may be carried out in other temperature ranges. By using a slightly higher temperature range, for example, in a range between 40 ° C and 70 ° C, a high purification efficiency can be obtained. That means cleaning in a bath can be done, such as in a so-called batch process. The method may also include a plurality of baths into which the respective semiconductor substrate is successively brought. Alternatively, at least one bath can be replaced by wetting with the liquid to be applied, for example by using spray nozzles.
Eine Reihenfolge der einzelnen durchgeführten Reinigungsschritte der Entfernung des porösen Siliziums durch eine bekannte alkalische Nachreinigung oder die erfindungsgemäße ozonbasierte Behandlung und/oder der Metallreinigung durch eine bekannte saure Nachreinigung oder die erfindungsgemäße ozonbasierte Behandlung und/oder der Abreinigung durch die ozonbasierte Behandlung ist beliebig. Das bedeutet, es kann auch, anders als in Fig. 2 dargestellt, auch zuerst der Schritt 130 und dann der Schritt 260 ausgeführt werden. Die alkalische Nachreinigung kann beispielsweise durch Ausfuhren des Schritts 1030 erhalten werden. Die saure Nachreinigung kann beispielsweise durch Ausführen des Schritts 1040 ausgeführt werden. A sequence of the individual cleaning steps carried out for the removal of the porous silicon by a known alkaline post-cleaning or the ozone-based treatment and / or the metal cleaning by a known acid post-cleaning or the ozone-based treatment and / or the cleaning by the ozone-based treatment is arbitrary. That is, unlike in FIG. 2, step 130 and then step 260 may be executed first as well. The alkaline post-purification can be obtained, for example, by exports of step 1030. The acid post-purification may be carried out, for example, by performing step 1040.
Alternativ kann zum Erhalten der Reinigung von allen drei Bestandteilen, den organischen Verbindungen, dem porösen Silizium und der Metallverunreinigungen, auch Ozon verwendet werden, indem der Schritt 130 ausgeführt wird. Durch die Verwendung von Ozon wird es möglich, die Reinigungsschritte miteinander zu kombinieren, um zumindest zwei der Reinigungsschritte in einem gemeinsamen Schritt auszuführen. Alternatively, to obtain the purification of all three components, the organic compounds, the porous silicon, and the metal impurities, ozone may also be used by performing step 130. By using ozone, it becomes possible to combine the purification steps with each other to carry out at least two of the purification steps in a common step.
Vorliegend wurde erkannt, dass Ozon zum Entfernen von porösem Silizium und/oder ausführender Metallreinigung und/oder dem Abreinigen von den organischen Verbindungen durch Behandeln der Oberfläche des texturierten Siliziumsubstrats mit der ozonbasierten Behandlung erfolgen kann. In the present case, it has been recognized that ozone can be removed to remove porous silicon and / or perform metal cleaning and / or cleaning of the organic compounds by treating the surface of the textured silicon substrate with the ozone-based treatment.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung 40 zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Vorrichtung 40 umfasst eine Prozessmedienbereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen von Medien zum Abreinigen, alkalischem Nachreinigen und saurem Nachreinigen der Oberfläche. Die Vorrichtung 40 umfasst ferner eine Substrathandhabungseinrichtung, die konfiguriert ist, um das Substrat 82 zu positionieren. Bei dem Substrat 82 kann es beispielsweise um einen Wafer handeln. Genauer gesagt kann die Prozessmedienbereitstellungseinrichtung so ausgeführt sein, dass sie Rollen 86 aufweist, die einen Transport und eine Benetzungs des Substrats 82 mit einem sauren oder alkalischen und/oder ozonhaltigen Medium ermöglichen. Bspw. kann zumindest eine der Rollen 86 einen Hohlraum zur Aufnahme des Mediums aufweisen und so gebildet sein, dass das Medium durch eine Mantelfläche hindurch an das Substrat gelangen kann, bspw. über eine poröse Oberfläche der Rolle. Alternativ oder zusätzlich kann diue Prozessmedienbereitstellungseinrichtung ein Medienbecken aufweisen, in dem sich das saure oder alkalische und/oder ozonhaltige Medium befindet. Es versteht sich, dass die Vorrichtung 40 mehrere Rollen und/oder Medienbecken aufweisen kann, um das Substrat 82 mit unterschiedlichen Medien in Verbindung zu bringen. Alternativ kann auch die Rolle und/oder das Becken zwischen einzelnen Schritten geleert, gegebenenfalls gereinigt und neu befüllt werden. FIG. 4 schematically illustrates an example of an apparatus 40 for performing a method according to the present disclosure. The apparatus 40 includes process media supply means for providing media for cleaning, alkaline post-cleaning, and acid post-cleaning of the surface. The apparatus 40 further includes a substrate handling device configured to position the substrate 82. For example, the substrate 82 may be a wafer. More specifically, the process media delivery device may be configured to include rollers 86 that permit transport and wetting of the substrate 82 with an acidic or alkaline and / or ozone containing medium. For example. at least one of the rollers 86 having a cavity for receiving the medium and be formed so that the medium can pass through a lateral surface through to the substrate, for example. Over a porous surface of the roll. Alternatively or additionally, the process media supply device may comprise a media pool in which the acidic or alkaline and / or ozone-containing medium is located. It is understood that the apparatus 40 may include a plurality of rollers and / or media basins for communicating the substrate 82 with different media. Alternatively, the roller and / or the basin between individual steps can be emptied, optionally cleaned and refilled.
Die Substrathandhabungseinrichtung weist Rollen 86 auf, über die das Substrat 82 transportiert wird. Die Rollen 86 können ein horizontales Transportsystem darstellen, das bedeutet, es kann eine Funktionsintegration zwischen Prozessmedienbereitstellungseinrichtung und Substrathandhabungseinrichtung erfolgen. Die Rollen 86 können die Funktion haben, das Medium zu der Unterseite des Substrats 82 zu transportieren. Beispielsweise können die Rollen 86 zu diesem Zweck zumindest teilweise in dem Medium angeordnet sein und eine poröse oder schwammartige Oberfläche aufweisen oder das Medium aus einem inneren Hohlkörper bereitstellen. Dadurch kann die Unterseite des Substrats 82 mit dem Medium benetzt und somit behandelt werden. The substrate handling device has rollers 86 over which the substrate 82 is transported. The rollers 86 may represent a horizontal transport system, which means that there may be functional integration between the process media supply device and the substrate handling device. The rollers 86 may function to transport the media to the underside of the substrate 82. For example, the rollers 86 may for this purpose be at least partially disposed in the medium and have a porous or spongy surface or provide the medium from an inner hollow body. Thereby, the underside of the substrate 82 can be wetted with the medium and thus treated.
Fig. 5 zeigt ein alternatives Beispiel einer Vorrichtung 50 zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei der die Substrathandhabungseinrichtung wiede- rum als horizontales Transportsystem mit Rollen 86, über die das Substrat 82 transportiert wird, implementiert ist. Die Vorrichtung 50 kann ähnlich der in DE 10 2009 060 931 A1 oder WO 201 1/076920 A1 beschriebenen Vorrichtung sein, so dass bspw. die Vorrichtung 50 zur Behandlung von Silizium-Wafern 82 als Siliziumsubstrate dargestellt ist, und zwar in Durchlaufrichtung dieser Silizium-Wafer 82. Dabei liegen sie entlang einer horizontalen Transportbahn, die von Transportrollen 86 auf Transportwellen 87 gebildet ist. Mehrere Si- lizium-Wafer können dabei nebeneinander durch die Anlage 50 gefahren werden und viele hintereinander mit geringem Abstand. Oberhalb der Transportbahn entlang der das Sub- strat 82 bewegt wird, kann die Prozessmedienbereitstellungseinrichtung ein Schwallrohr 94 als Benetzungs Vorrichtung vorgesehen umfassen, welches einen Abstand von wenigen Zentimetern zu der Oberseite der Substrate 82, etwa Silizium-Wafer aufweist und über die gesamte Breite der Transportbahn reicht. Das Schwallrohr 94 oder mehrere Schwallrohre 94 hintereinander überdecken die Transportbahn in der Länge. Der Abstand der Schwallrohre 94 kann beispielsweise etwa 15 cm betragen, möglicherweise aber auch etwas mehr oder etwas weniger oder sich auch im Verlauf der Transportbahn ändern. 5 shows an alternative example of an apparatus 50 for carrying out a method according to the present disclosure, in which the substrate handling device is in turn implemented as a horizontal transport system with rollers 86, over which the substrate 82 is transported. The device 50 may be similar to the device described in DE 10 2009 060 931 A1 or WO 201 1/076920 A1, so that, for example, the device 50 for treating silicon wafers 82 is shown as silicon substrates, namely in the direction of passage of these silicon wafers. Wafer 82. They lie along a horizontal transport path, which is formed by transport rollers 86 on transport shafts 87. Several silicon wafers can be driven side by side through the plant 50 and many behind each other at a small distance. Above the transport path along which the substrate 82 is moved, the process media supply device may comprise a still tube 94 provided as a wetting device, which has a distance of a few centimeters to the top of the substrates 82, such as silicon wafers, and over the entire width of the transport path enough. The surge pipe 94 or more still pipes 94 in a row cover the transport path in length. The distance of Schwallrohre 94 may for example be about 15 cm, but possibly also a little more or a little less or change in the course of the transport path.
Des Weiteren kann an dem Schwalirohr 94 eine Nachdosierung 98 zum Nachdosieren von Additiv als separater Anschluss vorgesehen sein. Hier kann ein eingangs genanntes Additiv oder mehrere davon nachdosiert bzw. der Ätziösung 85 zudosiert werden. Dies kann derart kurz vor dem Ausbringen der Ätzlösung 85 aus dem Schwallrohr 94 erfolgen, dass eine Verdunstung der vorgenannten leicht flüchtigen Additive sehr gering gehalten wird oder ganz vermieden werden kann. Furthermore, at the Schwalirohr 94 a post-metering 98 may be provided for replenishing additive as a separate connection. Here, an additive mentioned at the beginning or several of them can be added or metered into the etching solution 85. This can be done so shortly before the application of the etching solution 85 from the stilling tube 94, that evaporation of the aforementioned volatile additives is kept very low or can be completely avoided.
Das Schwallrohr 94 weist an seiner Unterseite mehrere Schwalldüsen 96 auf, die als einfache Löcher, Öffnungen oder Schlitze ausgebildet sein können. Durch sie kann das Medium bzw. die Ätzlösung 85 austreten und auf die Oberseite des Silizium-Wafers 82 kommen und sich dort verteilen, wie es dargestellt ist. Im Gegensatz zu der in DE 10 2009 060 931 A1 beschriebenen alkalischen Ätzlösung kann eine andere, bspw. saure Ätzlösung verwendet werde, wie es bspw. in der DE 10 2007 063 202 AI beschrieben ist, wobei zusätzlich das Abreinigen erfolgt. Ein dort beschriebenes Verfahren kann in zwei Schritten ausgeführt werden. Bei beiden Schritten können suare Ätzlösungen verwendet werden. Bei dem ersten Schritt erfolgt eine Fokussierung auf die Textur der Oberseite, und im zweiten Schritt auf eine Politur von der Unterseite. Zwischen den Schritten kann ein Spülen mit Wasser erfolgen. The surge pipe 94 has on its underside a plurality of surge nozzles 96, which may be formed as simple holes, openings or slots. Through them, the medium or the etching solution 85 can emerge and come on the top of the silicon wafer 82 and distribute there, as shown. In contrast to the alkaline etching solution described in DE 10 2009 060 931 A1, another, for example, acidic etching solution may be used, as described, for example, in DE 10 2007 063 202 A1, in which cleaning is additionally carried out. A method described there can be carried out in two steps. Both steps can use acid etching solutions. In the first step, focusing on the texture of the top, and in the second step on a polish from the bottom. Between the steps a rinsing with water can take place.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Prozessmedienbereitstellungseinrichtung alternativ oder zusätzlich zu den Schwalldüsen 96 untere Sprühdüsen und obere Sprühdüsen aufweisen, um das Medium von beiden Seiten bezüglich des Substrats 82 bereitzustellen, um beide Hauptoberflächen des Wafers 82 zu behandeln. Alternativ können Sprühdüsen nur auf einer Seite vorgesehen sein. Obwohl in Fig. 5 fünf Schwalldüsen 96 auf gezeigt sind, kann eine andere Anzahl, z. B. nur eine Schwalldüse oder eine höhere Anzahl, etwa zwei, drei, vier, sechs, zehn oder mehr, vorgesehen sein. According to one embodiment, alternatively or in addition to the surge nozzles 96, the process media delivery device may include lower spray nozzles and upper spray nozzles to provide the media from both sides relative to the substrate 82 to treat both major surfaces of the wafer 82. Alternatively, spray nozzles may be provided only on one side. Although five nozzles 96 are shown in FIG. 5, a different number, e.g. B. only one nozzle or a higher number, such as two, three, four, six, ten or more, may be provided.
Fig. 6 zeigt ein alternatives Beispiel einer Vorrichtung 60 zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei dem die Prozessmedienbereitstellungseinrichtung ein Prozessmedienbad 122, in dem sich das Medium 84, beispielsweise ein saures Medium, befindet, aufweist. Eine Substrathandhabungseinrichtung 124, die in Fig. 6 lediglich sehr schematisch gezeigt ist, ist ausgebildet, um das Substrat 82 beispielsweise in waagerechter Ausrichtung (linker Teil von Fig. 6) oder in vertikaler Ausrichtung (rechter Teil von Fig. 6) in das Medium 84 einzutauchen. Die Substrathandhabungseinrichtung 124 kann zu diesem Zweck geeignete Halter oder Greifer aufweisen, um Substrate einzeln oder mehrere Substrate gleichzeitig zu halten bzw. zu greifen und in das Medium 84 einzutauchen. 6 shows an alternative example of an apparatus 60 for performing a method in accordance with the present disclosure, in which the process media provider includes a process media bath 122 in which the media 84, such as an acidic media, is located. A substrate handling device 124, which is only shown very schematically in FIG. 6, is designed to move the substrate 82 into the medium 84, for example, in a horizontal orientation (left-hand part of FIG. 6) or in a vertical orientation (right-hand part of FIG. 6) immerse. The substrate handling device 124 may for this purpose include suitable holders or grippers for simultaneously gripping and dipping substrates into the medium 84, one or more substrates at a time.
Bei Bespielen kann die Substrathandhabungseinrichtung Transportrollen oder in DE 10 2012 210 618 A1 näher beschriebene Transportketten aufweisen, die ausgebildet sind, um ein Substrat oder mehrere Substrate schwimmend über die Oberfläche des Mediums 84 zu führen oder die ausgebildet sind, um ein Substrat oder mehrere Substrate in das Medium 84 einzutauchen. In examples, the substrate handling device may include transport rollers or transport chains described in more detail, which are configured to float one or more substrates over the surface of the media 84 or are configured to enclose one or more substrates immerse the medium 84.
Das Medium 84 kann jeweils zumindest ein Medium des jeweiligen Prozessschrittes sein, die im Zusammenhang mit den Verfahren der hierin dargelegten Offenbarung beschrieben sind. The medium 84 may each be at least one medium of the respective process step described in connection with the methods of the disclosure set forth herein.
Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Merkmale im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass eine solche Beschreibung ebenfalls als eine Beschreibung entsprechender Verfahrensmerkmale betrachtet werden kann. Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Merkmale im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben wurden, ist klar, dass eine solche Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechender Merkmale einer Vorrichtung bzw. der Funktionalität der Vorrichtung betrachtet werden kann. Although some aspects of the present disclosure have been described as features associated with a device, it will be understood that such description may also be considered as a description of corresponding method features. Although some aspects of the present disclosure have been described as features associated with a method, it will be understood that such description may be considered as a description of corresponding features of a device and the functionality of the device, respectively.
Die oben beschriebenen Beispiele sind nur darstellend für die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung. Es ist zu verstehen, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der Einzelheiten, die beschrieben sind, für Fachleute offensichtlich sind. Es ist daher beabsichtigt, das die Offenbarung nur durch die beigefügten Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die zum Zwecke der Beschreibung und Erklärung der Beispiele dargelegt sind, begrenzt ist. The examples described above are only illustrative of the principles of the present disclosure. It should be understood that modifications and variations of the arrangements and details described are obvious to those skilled in the art. It is therefore intended that the disclosure be limited only by the appended claims and not by the specific details set forth for the purpose of describing and explaining the examples.
Claims
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