一种酸抛光刻蚀机的改造方法、采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法及设备与流程

1.本技术涉及硅片加工工艺领域，具体而言，涉及一种酸抛光刻蚀机的改造方法、采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法及设备。


背景技术：

2.传统链式刻蚀设备只能适配酸抛光刻蚀工艺，酸抛光刻蚀工艺搭配tmah抛光剂，其n污染严重，对生产成本及危废环保成本要求较高。新的碱抛刻蚀工艺相较于酸抛光刻蚀工艺，其成本大幅下降，且更环保、效率更高，同时，新的碱抛刻蚀工艺在洁净度、能耗、智能制造等方面全面提成。
3.但是，新的碱抛刻蚀工艺需要配置去psg设备使用。由于在扩散过程中氧的通入，硅片表面形成一层sio2，高温下pocl3与o2形成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中形成磷硅玻璃(psg)。
4.这一薄层的磷硅玻璃的厚度很不均匀，不能充分被利用做减反，加上薄层中的富p原子对后道高温之后可能起到的负面影响，磷硅玻璃的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致电流的降低和功率的衰减。死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低，进而降低了voc和isc。另外，磷硅玻璃的存在使得pecvd后产生色差，在pecvd工序将使镀的sixny容易发生脱落，降低电池的转换效率。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种酸抛光刻蚀机的改造方法、采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法及设备，其能够通过改造酸抛光刻蚀机实现对硅片的去除磷硅玻璃处理。
6.本技术的实施例是这样实现的：
7.在第一方面，本技术示例提供了一种酸抛光刻蚀机的改造方法，酸抛光刻蚀机具有刻蚀槽，刻蚀槽内具有可旋转的螺牙滚轮，其包括：将螺牙滚轮更换为粘液滚轮，并在刻蚀槽内设置用于与磷硅玻璃反应的药液，且粘液滚轮在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽的药液中。
8.粘液滚轮包括多个间隔布置的环形槽，环形槽的深度为0.5～1mm。
9.在上述技术方案中，通过本技术的酸抛光刻蚀机的改造方法将酸抛光刻蚀机改造后，能够使酸抛光刻蚀机用于去除硅片表面的磷硅玻璃。其中，粘液滚轮用于底部与药液接触，顶部与硅片接触，粘液滚轮在旋转后将其底部表面粘取的药液转移到硅片的底表面。
10.本技术的酸抛光刻蚀机能够在原酸抛光工艺升级为碱抛光工艺后，将原酸抛光刻蚀机改造成为能够用于去除硅片的磷硅玻璃，从而与新的碱抛光刻蚀机配合使用，减少购买新的用于去除硅片的磷硅玻璃的设备，减少技改成本。
11.结合第一方面，在本技术的第一方面的第一种可能的示例中，上述粘液滚轮中任意相邻的两个环形槽的间距为1～3mm。
12.结合第一方面，在本技术的第一方面的第二种可能的示例中，上述粘液滚轮的端部直径为30～35mm。
13.结合第一方面，在本技术的第一方面的第三种可能的示例中，调整用于控制刻蚀槽的最高液面高度的液位调节板，以使当刻蚀槽中的药液处于最高液面高度时，粘液滚轮在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽的药液中。
14.在上述示例中，刻蚀槽中的药液可能处于循环状态，且处于循环状态的药液的液面位于最高位置，此时需要通过液位调节板调节刻蚀槽的最高液面高度，以使粘液滚轮在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽的药液中。
15.结合第一方面，在本技术的第一方面的第四种可能的示例中，上述酸抛光刻蚀机具有至少一个碱槽、至少一个酸槽和多个水洗槽，在至少一个碱槽、至少一个酸槽和多个水洗槽内设置去离子水。
16.在上述示例中，由于去除硅片上的磷硅玻璃工艺不需要进行碱洗和酸洗，将酸抛光刻蚀机中的碱槽中的碱液以及酸槽中的酸液更换为去离子水。
17.在第二方面，本技术示例提供了一种采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法，其包括：先根据上述的酸抛光刻蚀机的改造方法对酸抛光刻蚀机进行改造，然后在刻蚀槽上侧设置硅片，硅片的下表面接触粘液滚轮的上端，粘液滚轮旋转将刻蚀槽中的药液运输至硅片的下表面和边缘。
18.在上述技术方案中，本技术的去除硅片表面磷硅玻璃的方法简便，能够通过对酸抛光刻蚀机进行改进，使其能够用于去除硅片表面的磷硅玻璃，从而与新的碱抛光刻蚀机配合使用，减少购买新的用于去除硅片的磷硅玻璃的设备，减少技改成本。
19.结合第二方面，在本技术的第二方面的第一种可能的示例中，上述酸抛光刻蚀机具有至少一个碱槽、至少一个酸槽和多个水洗槽，将完成粘附药液的硅片依次运输至至少一个碱槽、至少一个酸槽和多个水洗槽进行多次水洗。
20.结合第二方面，在本技术的第二方面的第二种可能的示例中，上述酸抛光刻蚀机具有烘干槽，在硅片完成多次水洗后，将硅片运输至烘干槽进行烘干处理。
21.结合第二方面，在本技术的第二方面的第三种可能的示例中，上述药液为氢氟酸溶液。
22.在第三方面，本技术示例提供了一种去除硅片表面磷硅玻璃的设备，其包括根据上述的酸抛光刻蚀机的改造方法改造后的酸抛光刻蚀机。
23.在上述技术方案中，本技术的去除硅片表面磷硅玻璃的设备根据酸抛光刻蚀机改造得到，能够用于去除硅片表面磷硅玻璃。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本技术实施例的改造后的酸抛光刻蚀机部分结构的示意图；
26.图2为本技术实施例的粘液滚轮的转动结构示意图；
27.图3为本技术实施例的粘液滚轮的结构示意图；
28.图4为本技术实施例的改造前的螺牙滚轮与酸溶液的位置示意图；
29.图5为本技术实施例的改造后的粘液滚轮与药液的位置示意图；
30.图6为本技术实施例的液位调节板的位置示意图。
31.图标：100-刻蚀槽；110-粘液滚轮；111-第一齿轮；112-环形槽；120-传动杆；121-第二齿轮；200-硅片；310-酸溶液；320-药液；400-螺牙滚轮；500-液位调节板；610-第一水洗槽；620-碱槽；630-第二水洗槽；640-酸槽；650-第三水洗槽；660-烘干槽。
具体实施方式
32.下面将结合实施例对本技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本技术，而不应视为限制本技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
33.现有的酸抛光刻蚀机包括依次设置的刻蚀槽、第一水洗槽、碱槽、第二水洗槽、酸槽、第三水洗槽和烘干槽，其中，碱槽用于容纳碱液，酸槽用于容纳酸液，第一水洗槽、第二水洗槽和第三水洗槽用于容纳清水。刻蚀槽中设置有多个间隔并平行设置的螺牙滚轮，螺牙滚轮具有螺纹槽，螺纹槽的深度为2～3mm。
34.本技术发明人发现酸抛光刻蚀机的刻蚀槽中的螺牙滚轮的结构并不适用于去除硅片表面磷硅玻璃。螺牙滚轮粘取药液与硅片接触不够均匀，饱和度较差易产生因不均导致的工艺漏抛、过抛现象。
35.本技术提供一种酸抛光刻蚀机的改造方法，其包括：将刻蚀槽中的螺牙滚轮更换为粘液滚轮，并在刻蚀槽内设置用于与磷硅玻璃反应的药液，且粘液滚轮在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽的药液中。
36.请参阅图1，将刻蚀槽100中的螺牙滚轮更换为粘液滚轮110后，多个粘液滚轮110间隔平行布置。
37.在如图1所示的实施例中，刻蚀槽100中设置有七个间隔平行布置的粘液滚轮110，且任意相邻的两个粘液滚轮110的间距相等。在本技术的其他一些实施方式中，刻蚀槽100中还可以设置有其他数量的粘液滚轮110，例如为三个、四个、五个、六个、八个、九个或更多个粘液滚轮110，多个粘液滚轮110还可以分为多组，每组粘液滚轮110对应涂覆一个硅片。
38.需要说明的是，在将刻蚀槽100中的螺牙滚轮拆卸后，可以选择性在部分或全部空位安装粘液滚轮110，使粘液滚轮110的数量和位置能够匹配去除硅片表面的磷硅玻璃的工艺。
39.请参阅图2，本技术的更换后的多个粘液滚轮110的端部对齐，且端部设置有第一齿轮111，多个粘液滚轮110的端部一侧还设置有传动杆120，传动杆120上设置有多个间隔布置的第二齿轮121，且多个第二齿轮121一一对应与多个粘液滚轮110的多个第一齿轮111啮合。
40.传动杆120转动后，传动杆120上的多个第二齿轮121旋转，同时，多个第二齿轮121带动多个第一齿轮111转动，进而使多个粘液滚轮110转动。
41.为了防止粘液滚轮110和传动杆120被刻蚀槽100中的药液腐蚀，粘液滚轮110和传
动杆120均采用塑料制成。
42.请参阅图3，每个粘液滚轮110包括多个间隔布置的环形槽112，环形槽112的深度为0.5～1mm。
43.在如图3所示的实施例中，粘液滚轮110的环形槽112的深度为0.5mm。在本技术的其他一些实施方式中，粘液滚轮110的环形槽112的深度还可以为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm。
44.粘液滚轮110中任意相邻的两个环形槽112的间距为1～3mm。
45.在如图3所示的实施例中，粘液滚轮110中任意相邻的两个环形槽112的间距为1mm。在本技术的其他一些实施方式中，任意相邻的两个环形槽112的间距还可以为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.3mm、2.5mm、2.7mm或3mm。
46.粘液滚轮110的端部直径为30～35mm。
47.在如图3所示的实施例中，粘液滚轮110的端部直径为30mm。在本技术的其他一些实施方式中，粘液滚轮110的端部直径为还可以为31mm、32mm、33mm、34mm或35mm。
48.粘液滚轮110的环形槽112有利于粘附药液，其相较于螺牙滚轮的粘附效果更好，且与硅片的下表面和边缘接触更加均匀，有利于将其表面附着的药液均匀的转移到硅片的下表面和边缘。
49.刻蚀槽100内设置的用于与磷硅玻璃反应的药液包括氢氟酸溶液。氢氟酸能够与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，其反应式如下：
50.sio2 4hf
→
sif4↑
2h2o
51.请参阅图4，酸抛光刻蚀机的刻蚀槽100中的螺牙滚轮400是浸入到刻蚀槽100中的酸溶液310中的，硅片200的下表面和边缘与刻蚀槽100中的酸溶液310直接接触，用于去除硅片200下表面的ph结和边缘的磷层。
52.但是，对于去除硅片表面的磷硅玻璃的工艺而言，只需要清除边缘和下表面的磷硅玻璃层，而要保护上表面的磷硅玻璃层，并不适合将硅片的下表面贴合在刻蚀槽100中的药液表面。
53.请参阅图5，本技术酸抛光刻蚀机的改造方法将粘液滚轮110的高度或刻蚀槽100中的药液320的高度改变，使粘液滚轮110在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽100的药液320中，硅片200位于药液320的上侧且不与药液320直接接触。
54.本技术的粘液滚轮110用于底部与药液320接触，顶部与硅片200接触，粘液滚轮110在旋转后将其底部表面粘取的药液320转移到硅片200的底表面。
55.需要说明的是，粘液滚轮110是安装于原螺牙滚轮的位置，其传动结构并无较大改变，即粘液滚轮110的高度不方便或不能通过简单结构调整，比较方便或容易的方式是调整刻蚀槽100中的药液320的高度。
56.如果刻蚀槽100中的药液320处于静止状态，通过循环泵将药液320注入到刻蚀槽100，当粘液滚轮110在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽100的药液320中后，循环泵停止运行，此时可以保持粘液滚轮110在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽100的药液320中，进而完成去除硅片200表面的磷硅玻璃层的操作。
57.如果刻蚀槽100中的药液320处于循环状态，此时需要通过液位调节板500调节刻蚀槽100的最高液面高度。请参阅图6，降低液位调节板500的高度，通过循环泵将药液320注
入到刻蚀槽100，当粘液滚轮110在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽100的药液320中后，保持循环泵工作状态，同时刻蚀槽100中的药液320也到达液位调节板500的高度，药液320会沿液位调节板500形成的缺口流到指定回收位置，从而保证即使刻蚀槽100中的药液320处于循环状态，粘液滚轮110依旧只有在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽100的药液320中，进而完成去除硅片200表面的磷硅玻璃层的操作。
58.请继续参阅图1，现有的酸抛刻蚀机的刻蚀槽100之后还有第一水洗槽610、碱槽620、第二水洗槽630、酸槽640、第三水洗槽650和烘干槽660，而去除硅片的磷硅玻璃层的工艺至需要在刻蚀槽100中使氢氟酸溶液与硅片的下表面和边缘接触并反应，并不需要进行碱洗和酸洗，也不需要其他功能性化学品反应或洗涤，将酸抛光刻蚀机中的碱槽中的碱液以及酸槽中的酸液更换为去离子水。
59.本技术还提供一种采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法，其包括：先根据上述的酸抛光刻蚀机的改造方法对酸抛光刻蚀机进行改造，然后在刻蚀槽100上侧设置硅片，硅片的下表面接触粘液滚轮110的上端，粘液滚轮110旋转将刻蚀槽100中的药液运输至硅片的下表面和边缘。
60.在硅片完成药液的粘附后，在第一水洗槽610、碱槽620、第二水洗槽630、酸槽640和第三水洗槽650中分别装入清水，再将硅片依次运输至第一水洗槽610、碱槽620、第二水洗槽630、酸槽640和第三水洗槽650进行多次水洗。
61.可选地，在第一水洗槽610、碱槽620、第二水洗槽630、酸槽640和第三水洗槽650中分别装入去离子水。
62.在硅片完成多次水洗后，将硅片运输至第三水洗槽后的烘干槽660进行烘干处理。
63.完成烘干后，下料。
64.即本技术采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法包括：上料-在刻蚀槽100中进行去psg处理-在第一水洗槽610进行第一次水洗-在碱槽620中进行第二次水洗-在第二水洗槽630进行第一次水洗-在酸槽640中进行第二次水洗-在第三水洗槽650进行第一次水洗-在烘干槽660中烘干-下料。
65.本技术示例提供了一种去除硅片表面磷硅玻璃的设备，其包括根据上述的酸抛光刻蚀机的改造方法改造后的酸抛光刻蚀机。
66.以下结合实施例对本技术的一种采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法作进一步的详细描述。
67.实施例1
68.本技术实施例提供一种采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法，其包括以下步骤：
69.1、对酸抛光刻蚀机进行改造
70.将刻蚀槽中的螺牙滚轮全部更换为粘液滚轮，降低液位调节板的高度，打开循环泵，将氢氟酸溶液注入到刻蚀槽，当氢氟酸溶液到达刻蚀槽中的最高液面高度时，粘液滚轮在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽的氢氟酸溶液中，保持循环泵工作状态，同时在第一水洗槽、碱槽、第二水洗槽、酸槽和第三水洗槽中分别装入去离子水。
71.2、去除硅片表面磷硅玻璃
72.向刻蚀槽中上料，使硅片位于氢氟酸溶液的上侧，硅片的下表面接触粘液滚轮的
上端，粘液滚轮旋转将刻蚀槽中的氢氟酸溶液运输至硅片的下表面和边缘，在硅片完成氢氟酸溶液的粘附后，将硅片依次运输至第一水洗槽、碱槽、第二水洗槽、酸槽和第三水洗槽进行多次水洗，以及将硅片运输至第三水洗槽后的烘干槽进行烘干处理，完成烘干后，下料。
73.对比例1
74.本技术实施例提供一种采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法，其包括以下步骤：
75.1、对酸抛光刻蚀机进行改造
76.降低液位调节板的高度，打开循环泵，将氢氟酸溶液注入到刻蚀槽，当氢氟酸溶液到达刻蚀槽中的最高液面高度时，螺牙滚轮在高度方向的1/3～2/3浸入刻蚀槽的氢氟酸溶液中，保持循环泵工作状态，同时在第一水洗槽、碱槽、第二水洗槽、酸槽和第三水洗槽中分别装入去离子水。
77.2、去除硅片表面磷硅玻璃
78.向刻蚀槽中上料，使硅片位于氢氟酸溶液的上侧，硅片的下表面接触螺牙滚轮的上端，螺牙滚轮旋转将刻蚀槽中的氢氟酸溶液运输至硅片的下表面和边缘，在硅片完成氢氟酸溶液的粘附后，将硅片依次运输至第一水洗槽、碱槽、第二水洗槽、酸槽和第三水洗槽进行多次水洗，以及将硅片运输至第三水洗槽后的烘干槽进行烘干处理，完成烘干后，下料。
79.对比例2
80.本技术实施例提供一种采用酸抛光刻蚀机去除硅片表面磷硅玻璃的方法，其包括以下步骤：
81.1、对酸抛光刻蚀机进行改造
82.将刻蚀槽中的螺牙滚轮全部更换为粘液滚轮，打开循环泵，将氢氟酸溶液注入到刻蚀槽，当氢氟酸溶液到达刻蚀槽中的最高液面高度时，粘液滚轮全部浸入到刻蚀槽的氢氟酸溶液中，且硅片的下表面和边缘与刻蚀槽中的氢氟酸溶液直接接触，保持循环泵工作状态，同时在第一水洗槽、碱槽、第二水洗槽、酸槽和第三水洗槽中分别装入去离子水。
83.2、去除硅片表面磷硅玻璃
84.向刻蚀槽中上料，使硅片位于氢氟酸溶液的上侧，硅片的下表面接触粘液滚轮的上端，粘液滚轮旋转将刻蚀槽中的氢氟酸溶液运输至硅片的下表面和边缘，在硅片完成氢氟酸溶液的粘附后，将硅片依次运输至第一水洗槽、碱槽、第二水洗槽、酸槽和第三水洗槽进行多次水洗，以及将硅片运输至第三水洗槽后的烘干槽进行烘干处理，完成烘干后，下料。
85.试验例1
86.分别取经过实施例1、对比例2和对比例3的方法得到的硅片，观察其下表面和边缘。对比例1使用的螺牙滚轮由于滚轮线槽较深，粘附溶液较少及粘附溶液与槽内溶液交换，易造成硅片背面反应较差，得到的硅片漏抛，背面去除不尽和抛光效果差。对比例2没有调节溶液高度，硅片与药液接触饱和过度，易反应到正面保护层造成硅片批量正面过抛等异常。而采用本技术实施例1得到的硅片整体无漏抛现象，也无过抛异常，表现良好。
87.综上所述，本技术的一种酸抛光刻蚀机的改造方法、采用酸抛光刻蚀机去除硅片
表面磷硅玻璃的方法及设备，其能够通过将螺牙滚轮更换为粘液滚轮，以及调整刻蚀槽中的液面高度，将硅片与溶液的直接接触改成通过粘液滚轮的间接接触，以及改变刻蚀槽、碱槽和酸槽中的功能液体，使酸抛光刻蚀机能够用于去除硅片的磷硅玻璃，从而与新的碱抛光刻蚀机配合使用，减少购买新的用于去除硅片的磷硅玻璃的设备，减少技改成本。
88.以上所述仅为本技术的具体实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。