Rena_前后清洗工艺培训（PPT65页)

ConfidentialRENA前后清洗工艺培训Confidential太阳能电池的种类及效率前清洗（制绒）扩散PECVDSiNx后清洗（刻边/去PSG）丝网印刷/烧结/测试制造太阳能电池的基本工艺流程RENA清洗设备注：前、后清洗设备外观相同，内部构造和作用原理稍有不同一、RENAIntex前清洗工艺培训制绒的目与原理根据工艺方法不同，制绒可分为碱制绒（仅适用于单晶硅制绒）和酸制绒（可用于单晶和多晶硅表面的制绒）。RENA设备为酸制绒设备，其目的主要有：1.去除硅片表面的机械损伤层2.清除表面油污和金属杂质3.形成起伏不平的绒面，减少光的反射，增加硅片对太阳光的吸收，增加PN结的面积，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换效率。酸制绒后表面呈蜂窝状，如下图所示。单晶硅片酸制绒绒面形状陷光原理图当入射光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面形成二次吸收或者多次吸收，从而增加吸收率。酸制绒工艺涉及的反应方程式:HNO3+Si=SiO2+NOx↑+H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2[SiF6]NO2+H2O=HNO3+HNO2Si+HNO2=SiO2+NO+H2OHNO3+NO+H2O=HNO2前清洗工艺步骤：制绒→碱洗→酸洗→吹干EtchbathDryer1Rinse1AlkalineRinseRinse2AcidicRinseRinse3Dryer2RENAIntex前清洗设备的主体分为以下八个槽，此外还有滚轮、排风系统、自动及手动补液系统、循环系统和温度控制系统等。Etchbath：刻蚀槽，用于制绒。所用溶液为HF+HNO3，主要工艺参数：Firstfillvolume:480L;Bathprocesstemperature:7±2℃concentrationsofchemical:HF&HNO3;Quality:150.0Kg;Setpointrecirculationflow:140.0L/min;当药液寿命（Quality）到后，需更换整槽药液。刻蚀槽的作用：1.去除硅片表面的机械损伤层；2.形成无规则绒面。AlkalineRinse：碱洗槽。所用溶液为KOH，主要工艺参数：Firstfillconcentrationofchemical:5%;Bathlifetime:240hours;Bathprocesstemperature:20±10℃当药液寿命（Bathlifetime）到后，需更换整槽药液。碱洗槽的作用：1.洗去硅片表面多孔硅；2.中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。AcidicRinse：酸洗槽。所用溶液为HCl+HF，主要工艺参数：Firstfillconcentrationofchemical:HCl(10%)&HF(5%);Bathlifetime:240hours;Bathprocesstemperature:20±10℃当药液寿命（Bathlifetime）到后，需更换整槽药液。酸洗槽的作用：1.中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液；2.HF可去除硅片表面氧化层（SiO2），形成疏水表面，便于吹干；3.HCl中的Cl-有携带金属离子的能力，可以用于去除硅片表面金属离子。Rinse1~3：水洗槽，水洗槽与槽之间相互联通。水洗槽中液面高度Rinse3＞Rinse2＞Rinse1。进水口在Rinse3处。Dryer1和Dryer2为风刀，通过调节风刀的角度和吹风的压力，使硅片被迅速吹干。滚轮分三段设定速度，其中converyor1≤converyor2≤converyor3，否则前快后慢，易在设备中因为叠片而造成碎片。滚轮速度（即制绒时间）根据需要的腐蚀深度来进行设置，生产过程中可根据测试结果来进行滚轮速度修正。一般滚轮速度慢，则反应时间增加，腐蚀深度加深，反之亦然。(注:前清洗速度最好不要超过1.2m/min，速度过快，一方面硅片清洗或吹不干净，扩散容易出现蓝黑点片；另一方面碎片高，有时碎片会堵住喷淋口，清洗后出现脏片。此外，滚轮速度也不可太慢，否则影响产量。)补液:自动补液：当腐蚀深度控制在4.4±0.4µm范围内时，硅片的腐蚀重量约为0.3g/片，通过感应器计数，当跑片达到一定量时，机器自动对刻蚀槽进行补液手动补液：根据实际硅片的腐蚀情况，有时需要进行手动补液。通常每次补液量如下：ReplenishmentEtchbath:HF5.000LHNO35.000LReplenishmentAlkaline:KOH1.000LReplenishmentAcidic:HCl4.000LHF2.000L也可根据实际情况减少或增加手动补液量，补药过程一般不建议加入DIwater。当腐蚀深度不够时，只对Etchbath进行手动补液。当硅片表面有大量酸残留，形成大面积黄斑时，需要对KOH进行手动补液。当硅片经过风刀吹不干，则可能硅片表面氧化层未被洗净，此时可适当补充酸。前清洗补液原则每批次抽取4片样品，测量腐蚀前后的质量差，然后根据公式可获得腐蚀深度，125单晶要求控制腐蚀深度在4.4±0.4µm,同时制绒后的硅片反射率要求控制在21%~24%之间。刻蚀深度与电性能间的关系SPC控制设备的日常维护主要是滤芯的更换；视硅片清洗后的质量排查可能的设备原因，调整喷淋和风刀的角度和强度；药液寿命到后换药过程中清洗酸碱槽，以及清理滚轮和各槽中碎片。需要注意的是碱槽的喷嘴角度和流量需要控制好，否则碱液易喷至Rinse1中，而Rinse1中洗下的酸液和上述碱液易在该槽中生成盐，使该处的滤芯很快被堵住而失效。前清洗工序工艺要求片子表面5S控制不容许用手摸片子的表片，要勤换手套，避免扩散后出现脏片。称重1.每批片子的腐蚀深度都要检测，不允许编造数据，搞混批次等。2.要求每批测量4片。3.放测量片时，把握均衡原则。如第一批放在1.3.5.7道，下一批则放在2.4.6.8道，便于检测设备稳定性以及溶液的均匀性。刻蚀槽液面的注意事项：正常情况下液面均处于绿色，如果一旦在流片过程中颜色改变，立即通知工艺人员。产线上没有充足的片源时，工艺要求:1.停机1小时以上，要将刻蚀槽的药液排到tank，减少药液的挥发。2.停机15分钟以上要用水枪冲洗碱槽喷淋及风刀，以防酸碱形成的结晶盐堵塞喷淋口及风刀。3.停机1h以上，要跑假片，至少一批（400片）且要在生产前半小时用水枪冲洗风刀处的滚轮，杜绝制绒后的片子有滚轮印。前清洗到扩散的产品时间:最长不能超过4小时,时间过长硅片会污染氧化，到扩散污染炉管,从而影响后面的电性能及效率常见故障原因及解决方法前清洗工艺刻蚀深度不稳定a观察来片是否有异常，或者来片一批中是否是不同晶棒组成，因为不同的片子会对应不同的刻蚀速率。b查看溶液颜色，正常的颜色应该是灰色偏绿。如果觉得颜色过浅，流假片，一般以400片为一个循环。然后测试4片硅片刻蚀深度。硅片表面有大面积黄斑观察碱槽溶液是否在循环，若没有循环，手动打开循环．若有循环则说明碱浓度不够，需要补加碱．硅片表面有小白条观察气刀是否被堵，通过查看硅片通过气刀下方时表面液体有无被吹干判断。滚轮速度较低或较高a一般我们要求滚轮在1.0~1.2的速度下流片，因为过低的速度会影响产量，过高的速度风刀很难将硅片吹干。所以如果滚轮速度小于1.0，需要手动加液，一般按9升HF，6升HNO3进行补液。同时可以将温度提高，以1度为一个单位升高（可在5~8度之间进行调整）。但是对于温度的设定，我们一般选择较低的温度，因为较低的温度下可以得到很稳定的化学反应，所以温度一般不建议调高，b如果滚轮速度过高，在温度降低仍不能满足要求的情况下，可以加水，但是仅能以5升为一个单位加入。常见故障原因及解决方法前清洗工艺碱槽或酸槽不循环观察设备下面的循环平衡有没有冒泡泡原因分析：a:可能风刀堵塞，使溶液跑到水槽2中；b:可能喷淋堵塞；c:可能滤芯堵塞；解决方法：a:先期在初始界面处可以发现各自对应的模板,在“ready”“notready”之间闪动，此时需要工艺立即补液（HCL：HF：DI=8：3：23；KOH：DI=1：10）b:通知设备通风刀（冒泡泡）或清洗更换滤芯（补加了药水后还没循环，浮标沉到底部不起来）碱槽或酸槽流量变小工艺需要检查槽中溶液是否满，如果不满则添加，如果是满的，则通知设备检查滤芯是否需要更换或清洗。流量突变，不能达到工艺设定流量前清洗流量会突然变为0，此时设备会报警，工艺立即到现场通知生产停止投料，通知设备人员调试设备，然后处理设备中的硅片，挑出外观未受影响的硅片继续下传，外观受影响的隔离处理水纹片用手可以抹去的，检查出料处滚轮的干净程度，一般是出料处风刀中间段滚轮出现污染，需要设备擦拭，如果不严重，流假片也可以将脏东西带走。Confidential工艺卫生前后清洗附近地面用清水将拖把洗干净，拧干后将地面清理干净（须把拖把清洗干净，不能只在地上喷了清水就拖地）机台表面(包括设备后区)丝光毛巾用清水洗干净,拧干后擦拭台面,表面应该无污物,灰尘机台窗户需用蘸了酒精的丝光毛巾擦拭干净，表面应该无污物,灰尘运输硅片用的小推车丝光毛巾用清水洗干净,拧干后擦拭,表面应该无污物,灰尘以及碎硅片承片盒用HF和HCL,2:1的比例浸泡2小时,然后用清水冲洗至PH值呈中性后吹干放置承片盒的桌子丝光毛巾用清水洗干净,拧干后擦拭,表面应该无污物,灰尘以及碎硅片设备显示器键盘和鼠标丝光毛巾用清水洗干净,拧干后擦拭台面,表面应该无污物,灰尘电子天平台面需用蘸了酒精的丝光毛巾擦拭干净，表面应该无污物,灰尘以及碎硅片绝缘电阻测试台面需用蘸了酒精的丝光毛巾擦拭干净，表面应该无污物,灰尘以及碎硅片在制品和隔离品台面丝光毛巾用清水洗干净,拧干后擦拭,表面应该无污物,灰尘以及碎硅片Confidential1、载片盒必须放在桌子上（不论是否有硅片在内）2、操作员工接触圆片时须戴棉胶双层手套，禁止直接接触片子的表面，戴有橡胶手套后也需要尽量少的接触硅片表面。3、接触设备按键时不准带手套,必须全部裸手4、橡胶手套必须保持干净、清洁，及时更换，接触硅片时必须戴上手套，且保证手套上赃物5、操作人员身上穿的净化服和净化鞋,必须穿戴整齐，必须保持洁净，并定期清洗,清洗周期为2周6、设备里的碎片在每周设备PM时必须清理干净7、按照标示摆放物品，除标示区域以外不允许摆放任何其他物品8、流程单不允许放在片盒中靠着硅片，需铺在片盒底下9、设备的窗户在无异常状态下必须关闭10、去测试测试片时需用干净的泡沫盒搬送，不能直接用手搬送11、经过前清洗的硅片必须放在承片盒中，不能直接放在工作台面上12、碎片盒中的碎片应及时清理13、下料处的硅片应及时接受，不允许等硅片掉到设备下料端的槽体中后再取硅片14、不良须返工的硅片不能放在碎片盒中，需放在固定的地方统一返工15、测量测试片时需生产一批测量一批，不允许一次性侧量好几批，这样容易发生混批现象16、由于碱与酸反应会生成盐的结晶，所以待料停止15分钟以上需要冲洗碱槽滚轮、喷淋、风刀。已避免喷淋口，风刀口被堵。17、如果有一个小时以上的待料停产，我们要求要将刻蚀槽的药液排到tank，减少药液的挥发；并冲洗刻蚀槽滚轮，防止药液沉淀，产生滚轮印二、RENAInOxSide后清洗工艺培训扩散过程中，虽然采用背靠背扩散，硅片的边缘将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。同时，由于在扩散过程中氧的通入，在硅片表面形成一层二氧化硅，在高温下POCl3与O2形成的P2O5，部分P原子进入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半导体，部分则留在了SiO2中形成PSG。后清洗的目的就是进行湿法刻蚀和去除PSG。后清洗的目的与原理湿法刻蚀原理:利用HNO3和HF的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上下表面相互绝缘。边缘刻蚀原理反应方程式：3Si+4HNO3+18HF=3H2[SiF6]+4NO2+8H2O等效电路刻蚀中容易产生