RENA前后清洗工藝培訓教程（PPT80頁).ppt

Confidential RENA前后清洗工藝培訓 Highlight 1 太陽電池基本知識2 清洗制絨的目的3 前清洗RENA機臺及工藝介紹4 后清洗工藝介紹5 RENA機臺常見報警信息6 碎片改善7 十項影響因素8 異常圖片及簡單分析9 異常處理流程 一 什么是太陽能電池 太陽電池是利用光生伏特效應 把光能直接轉換成電能的一種器件 它的工作原理可以概括成下面幾個主要過程 第一 必須有光的照射 可以是單色光 太陽光或我們測試用的模擬太陽光源 第二 光子注入到半導體后 激發(fā)出電子 空穴對 這些電子空穴對必須有足夠的壽命保證不會在分離前被附和 第三 必須有個靜電場 PN結 起分離電子空穴的作用 第四 被分離的電子空穴 經(jīng)電極收集輸出到電池體外 形成電流 1 太陽能電池的原理 前清洗 制絨 擴散 PECVDSiNx 后清洗 刻邊 去PSG 絲網(wǎng)印刷 燒結 測試 2 制造太陽能電池的基本工藝流程 二 前清洗 制絨 制絨按工藝不同可分為堿制絨和酸制絨 利用堿溶液對單晶硅不同晶面有不同的腐蝕速率 各向異性腐蝕 對 100 面腐蝕快 對 111 面腐蝕慢 如果將 100 作為電池的表面 經(jīng)過腐蝕 在表面會出現(xiàn)以 111 面形成的錐體密布表面 金字塔狀 稱為表面織構化 但是對于多晶硅 由于晶體排列方式雜亂 如果利用堿液 無法進行腐蝕得到良好的金字塔織構化表面 此時只能用酸溶液進行各向同性腐蝕 獲得表面存在許多凹坑的表面結構 也能起到良好的陷光作用 1 制絨工藝的分類 單晶硅片堿制絨絨面形狀 多晶硅片酸制絨絨面形狀 2 陷光原理 光在光滑半導體薄片表面上的反射 折射和透射 陷光原理圖 當入射光入射到一定角度的斜面 光會反射到另一角度的斜面形成二次吸收或者多次吸收 從而增加吸收率 腐蝕深度在4 4 0 4 m時 制絨后的硅片表面反射率要一般在20 25 之間 此時得到的電性能較好 腐蝕深度與電性能間的關系 在絨面硅片上制成PN結太陽電池 它有以下特點 l 絨面電池比光面電池的反射損失小 如果再加減反射膜 其反射率可進一步降低 2 入射光在光錐表面多次折射 改變了入射光在硅中的前進方向 不僅延長了光程 增加了對紅外光子的吸收 而且有較多的光子在靠近PN結附近產(chǎn)生光生載流子 從而增加了光生載流子的收集幾率 3 在同樣尺寸的基片上 絨面電池的PN結面積比光面大得多 因而可以提高短路電流 轉換效率也有相應提高 4 絨面也帶來了一些缺點 一是工藝要求提高了 二是由于它減反射的無選擇性 不能產(chǎn)生電子空穴對的有害紅外輻射也被有效地耦合入電池 使電池發(fā)熱 三是易造成金屬接觸電極與硅片表面的點接觸 使接觸電阻損耗增加 三 RENAIntex前清洗 酸制絨 工藝 RENA清洗設備注 前 后清洗設備外觀相同 內部構造和作用原理稍有不同 1 RENA前清洗工序的目的 去除硅片表面的機械損傷層 來自硅棒切割的物理損傷 清除表面油污 利用HF 和金屬雜質 利用HCl 形成起伏不平的絨面 增加對太陽光的吸收 增加PN結面積 提高短路電流 Isc 最終提高電池光電轉換效率 前清洗工藝步驟 制絨 堿洗 酸洗 吹干 Etchbath Dryer1 Rinse1 AlkalineRinse Rinse2 AcidicRinse Rinse3 Dryer2 RENAIntex前清洗設備的主體分為以下八個槽 此外還有滾輪 排風系統(tǒng) 自動及手動補液系統(tǒng) 循環(huán)系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)等 2 設備構造 Etchbath 刻蝕槽 用于制絨 所用溶液為HF HNO3 作用 1 去除硅片表面的機械損傷層 2 形成無規(guī)則絨面 AlkalineRinse 堿洗槽 所用溶液為KOH 作用 1 對形成的多孔硅表面進行清洗 2 中和前道刻蝕后殘留在硅片表面的酸液 AcidicRinse 酸洗槽 所用溶液為HCl HF 作用 1 中和前道堿洗后殘留在硅片表面的堿液 2 HF可去除硅片表面氧化層 SiO2 形成疏水表面 便于吹干 3 HCl中的Cl 有攜帶金屬離子的能力 可以用于去除硅片表面金屬離子 HNO3 Si SiO2 NOx H2OSiO2 4HF SiF4 2H2OSiF4 2HF H2 SiF6 Si 2KOH H2O K2SiO3 2H2NO2 H2O HNO3 HNO2Si HNO2 SiO2 NO H2OHNO3 NO H2O HNO2 3 酸制絨工藝涉及的反應方程式 主操作界面 Manual界面 23 A1 換藥時酸液流動方向A2 補藥時酸液流動方向B 循環(huán)時液體流動方向C DIWater流動方向D Coolwater流動方向E Exhaust acidicgas A2 B C D E V VandSensorsa c liquidlevelsensor a underthelevel notenoughb liquidisfullc liquidoverfilld liquidwilloverfallf V Vopenwhileliquidcirculationg G MFC1h thermometeri conductivitymeterj MFC2 EtchBathairknife k MFC3l pump a b c d f g h i j k h h G 刻蝕槽管路圖 A1 l Rinse3 DIwater流入方向循環(huán)水流向溢流向Rinse2 Rinse1 B V VandSensorsa 壓力泵 將液體送入Rinse槽b 流量計c 濾芯 b C A a C c 換藥時堿液流動方向循環(huán)時液體流動方向DIWater流動方向Coolwater流動方向Drain的方向 A B C D 堿槽管路圖 E A A B c D Recipe界面 Replenish界面 Trend界面 4 前清洗換藥規(guī)程 5 前清洗工序工藝要求 片子表面5S控制不容許用手摸片子的表片 要勤換手套 避免擴散后出現(xiàn)臟片 稱重1 每批片子的腐蝕深度都要檢測 不允許編造數(shù)據(jù) 搞混批次等 2 要求每批測量4片 3 放測量片時 把握均衡原則 如第一批放在1 3 5 7道 下一批則放在2 4 6 8道 便于檢測設備穩(wěn)定性以及溶液的均勻性 刻蝕槽液面的注意事項 正常情況下液面均處于綠色 如果一旦在流片過程中顏色改變 立即通知工藝人員 產(chǎn)線上沒有充足的片源時 工藝要求 1 停機1小時以上 要將刻蝕槽的藥液排到tank 減少藥液的揮發(fā) 2 停機15分鐘以上要用水槍沖洗堿槽噴淋及風刀 以防酸堿形成的結晶鹽堵塞噴淋口及風刀 3 停機1h以上 要跑假片 至少一批 400片 且要在生產(chǎn)前半小時用水槍沖洗風刀處的滾輪 杜絕制絨后的片子有滾輪印 前清洗到擴散的產(chǎn)品時間 最長不能超過4小時 時間過長硅片會污染氧化 到擴散污染爐管 從而影響后面的電性能及效率 四 RENAInOxSide后清洗工藝培訓 擴散過程中 雖然采用背靠背擴散 硅片的邊緣將不可避免地擴散上磷 PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到PN結的背面 而造成短路 此短路通道等效于降低并聯(lián)電阻 同時 由于在擴散過程中氧的通入 在硅片表面形成一層二氧化硅 在高溫下POCl3與O2形成的P2O5 部分P原子進入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半導體 部分則留在了SiO2中形成PSG 后清洗的目的就是進行濕法刻蝕和去除PSG 1 后清洗的目與原理 2 濕法刻蝕原理 利用HNO3和HF的混合液體對擴散后硅片下表面和邊緣進行腐蝕 去除邊緣的N型硅 使得硅片的上下表面相互絕緣 邊緣刻蝕原理反應方程式 3Si 4HNO3 18HF 3H2 SiF6 4NO2 8H2O 3 刻蝕中容易產(chǎn)生的問題及檢測方法 1 刻蝕不足 邊緣漏電 Rsh下降 嚴重可導致失效檢測方法 測絕緣電阻2 過刻 正面金屬柵線與P型硅接觸 造成短路檢測方法 稱重及目測 SPC控制 當硅片從設備中流轉出來時 工藝需檢查硅片表面狀態(tài) 絨面無明顯斑跡 無藥液殘留 125單晶該工序產(chǎn)品單要求面腐蝕深度控制在0 8 1 6 m范圍之內 且硅片表面刻蝕寬度不超過2mm 同時需要保證刻蝕邊緣絕緣電阻大于1K歐姆 4 去除磷硅玻璃的目的 1 磷硅玻璃的存在使得硅片在空氣中表面容易受潮 導致電流的降低和功率的衰減 2 死層的存在大大增加了發(fā)射區(qū)電子的復合 會導致少子壽命的降低 進而降低了Voc和Isc 3 磷硅玻璃的存在使得PECVD后產(chǎn)生色差 去PSG原理方程式 SiO2 4HF SiF4 2H2OSiF4 2HF H2 SiF6 SiO2 6HF H2 SiF6 2H2O去PSG工序檢驗方法 當硅片從HF槽出來時 觀察其表面是否脫水 如果脫水 則表明磷硅玻璃已去除干凈 如果表面還沾有水珠 則表明磷硅玻璃未被去除干凈 可在HF槽中適當補些HF 后清洗工藝步驟 邊緣刻蝕 堿洗 酸洗 吹干 RENAInOxSide后清洗設備的主體分為以下七個槽 此外還有滾輪 排風系統(tǒng) 自動及手動補液系統(tǒng) 循環(huán)系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)等 Etchbath Rinse1 AlkalineRinse Rinse2 HFbath Rinse3 Dryer2 5 后清洗設備構造 Etchbath 刻蝕槽 用于邊緣刻蝕 所用溶液為HF HNO3 H2SO4 作用 邊緣刻蝕 除去邊緣PN結 使電流朝同一方向流動 注意擴散面須向上放置 H2SO4的作用主要是增大液體浮力 使硅片很好的浮于反應液上 僅上邊緣2mm左右和下表面與液體接觸 AlkalineRinse 堿洗槽 所用溶液為KOH 作用 中和前道刻蝕后殘留在硅片表面的酸液 HFBath HF酸槽 所用溶液為HF 作用 中和前道堿洗后殘留在硅片表面的堿液 去PSG 后清洗機臺的操作界面 基本的工藝要求 換藥規(guī)程等 基本都都同于前清洗設備 在此不再累述 需要注意的是 后清洗刻蝕槽處的排風很重要 五 RENA設備常見報警信息 1關于waferjam 疊片 報警出現(xiàn)此類報警時 工藝人請設備人員調整滾輪并取出碎片 如果是滾輪原因造成上述報警 同時上級決定暫時不能停機 可選擇不在報警道投片 待工藝換藥或設備PM時要求設備人員進行相應調整 此外可要求生產(chǎn)人員可適當增大放員需檢查各段滾輪是否正常工作 設備中是否出現(xiàn)卡片 碎片 如果出現(xiàn)上述異常 需及時片間距 減少疊片的發(fā)生 2關于temperature 溫度 報警出現(xiàn)此類報警時 工藝人員需確認coolingunit在工作 確認有循環(huán)流量 然后等待并觀察溫度是否降低 如果溫度沒有下降趨勢 通知設備人員進行檢查 3關于pump 泵 報警出現(xiàn)此類報警時 工藝人員需確認報警槽的溶液量是否達到液位要求 循環(huán)是否正常 如有異常 補加藥液并手動打開槽體循環(huán) 同時要求設備人員檢查該槽噴淋濾芯是否正常 4關于dry 風刀 報警出現(xiàn)此類報警時 工藝人員需檢查外圍供氣壓力是否正常 風刀有無被堵 并及時通知外圍人員或設備人員作出相應調整 5關于刻蝕槽flow 流量 報警出現(xiàn)此類報警時 工藝人員需檢查是否有碎片堵住藥液入口 如有碎片需取出后 將藥液打入tank混勻溶液后重新將藥液打入bath中 如果流量不穩(wěn)定報警 需要求設備人員檢查相應傳感器6關于overfilled 溶液過滿 報警出現(xiàn)此類報警時 工藝人員需要求設備檢查液位傳感器是否正常工作 如果確實過滿 則需要手動排掉部分藥液 直到達到生產(chǎn)液位要求 7關于tankempty 儲藥罐空 報警出現(xiàn)此類報警時 說明外圍相應儲藥罐中的藥品已空 需及時通知外圍人員添加藥液 8關于valveblocked 閥門被堵 報警出現(xiàn)此類報警時 則有閥門被堵 必須立即通知設備人員處理 9顏色突出指示的意義出現(xiàn)報警信息時 各種顏色突出所指示的相關意義如下圖所示 六 如何減小RENA設備的碎片率 60 正確位置 錯誤的位置 放片方法應嚴格按照作業(yè)指導書 輕拿輕放在正確位置 多晶156的硅片由于面積較大 如果放置的位置不正確 很容易造成疊片卡片等 致使硅片在機器中碎裂 61 提高擋板的高度使得片子能夠順利的通過 滾輪能夠碰到擋板的地方 可以選擇將擋板切掉一部分 蓋子容易碰到滾輪 62 減少CDA的壓力 調節(jié)上下風刀的壓力 使得上下壓力到達均衡 調整風管的方向 確保O ring沒有碰到風管 調節(jié)擋板和滾輪之間的距離 63 調整噴淋管的位置 至滾輪能夠光滑的運行 調整風管和水管的位置 使得片子在通過的時候 不會影響片子的運行 64 檢查所有滾輪和O ring的位置是正確的 確保上下滾輪在同一條線上 調節(jié)滾輪的高度和水洗管的位置保證片子在傳送過程中無偏移 如果發(fā)生偏移會產(chǎn)生碎片 65 調節(jié)滾輪 的速度小于滾輪 的速度 如果生產(chǎn)不趕產(chǎn)量 則盡量讓生產(chǎn)人員放片子不要太急 拉大片間距 這樣片子進出設備較均勻 不易產(chǎn)生疊片等現(xiàn)象 片子之間距離2cm 66 工藝人員在日常正常生產(chǎn)過程中 如果發(fā)現(xiàn)機器碎片 一方面應該提醒產(chǎn)線員工注意放片規(guī)范 減少疊片和歪片 另一方面 應巡查上述主要地方 及時找到并清理在設備中殘留的碎片 杜絕更多碎片的產(chǎn)生 七 前后清洗十項影響效率 良率 或特定電參數(shù) 的原因 A 片源不同這里提到的片源差異包括多晶硅料的不同 鍋底料 邊皮料 金屬硅 復拉料 重摻雜等等 以及晶體大小不同 微晶片等 對于前清洗 片源不同 腐蝕量 腐蝕速率和形成的絨面結構都會不同 短路電流將受到重大影響 其他電性能也會受到一定程度的影響 后清洗雙向切割片的線痕過大會造成過刻等 預防措施 1集中投片配合工藝對藥液的調節(jié)2每批產(chǎn)品測量刻蝕重量是有超規(guī)范 B 藥液濃度的穩(wěn)定性包括藥液補加量的準確程度 藥液的揮發(fā) 工藝參數(shù)的設置等 預防措施 1 設備帶料不生產(chǎn)時把藥液排到TANK槽中2 控制穩(wěn)定的溫度3 測量硅片反射率是否超規(guī)范4 每批產(chǎn)品測量刻蝕重量是有超規(guī)范5 希望設備端給設備安裝實際測量藥液補加的測量器 C 溫度的波動溫度直接影響片子與藥液反應的程度 其波動的大小和波動的周期直接影響批內和批次間腐蝕量和刻蝕量的不同 進而導致電性能的波動 預防措施 1 設備定期檢查cool是否正常2 設備端進行溫度SPC監(jiān)控3 工藝每天檢查溫度趨勢4 測量硅片反射率是否超規(guī)范5 每批產(chǎn)品測量刻蝕重量是有超規(guī)范 D 設備噴淋的異常噴淋的異常會導致藥液殘留和一些反應不能正常進行 進而出現(xiàn)臟片 預防措施 1 設備每次做完PM時調整好噴淋角度 并用假片檢查硅片是否有臟片 2 生產(chǎn)每兩小時檢查設備是否有碎片卡在滾輪中 堵住噴淋口3 蓋擋板時須輕放 避面擋板打偏噴淋口4 對于堿槽 當設備待料超過15分鐘時必須沖洗噴淋及風刀 E 過刻的異常后清洗造成過刻 鍍膜后黑邊 且造成短路 從而影響效率及良率預防措施 1 調節(jié)排風或降低流量或提高速度2 設備端安裝排風監(jiān)控表 并每天檢查3 滾輪或槽體擋板變形 需調整滾輪或擋板4 藥液濃度異常 需調節(jié)濃度5 希望設備端給設備安裝實際測量藥液補加的測量器 F 設備滾輪的變形異常導致碎片 腐蝕不均 過刻 硅片沾不到液等 最終影響效率預防措施 1 設備PM時定期檢查2 工藝及時反饋刻蝕狀況 G 設備PM徹底性和細化PM進行的徹底到位可以保證生產(chǎn)的正常進行 如