太阳能电池-湿法刻蚀工艺指导书.doc

设计文件名称
Edge Isolation & PSG Selective Emitter工艺操作规程
T-IS-026
产品型号名称
156×156多晶绒面电池
共6页
第1页
1、工艺目的：
通过化学反应，将硅片上下表面的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的；另外经过化学反应，刻蚀掉未被蜡覆盖的硅片表面的一定深度，做选择性发射极；最后用BDG去除inkjet工序中的喷涂的层蜡，用KOH药液去除硅片表面的多孔硅；同时用HF去除表面的磷硅玻璃层。
2、设备及工具：
Edge Isolation & PSG Selective Emitter 、电子天平、PVC手套、口罩、防护服、防护眼罩、防护套袖、橡胶手套、防酸碱胶鞋、GP Solar电阻测试仪（边缘电阻）、浓度分析仪等。
3、适用范围
本工艺适用于Edge Isolation & PSG Selective Emitter。
4、职责
本工艺操作规程由工艺工程师负责调试、修改、解释。
5、材料：
合格的多晶硅片（INKJET后）、HF（49%,电子级，工作压力3-5bar，
KOH（49%,电子级，工作压力3-5bar）、HNO3（65%，电子级，工作压力3-5bar），
DI水（工作压力3-5bar）、压缩空气（工作压力6-7bar，除油，除水，除粉尘），
Butyldiglycol（2一（2一丁氧乙氧基）乙醇）（BDG）（100%，电子级，工作压力3-5bar），
冷却水（入水：工作压力3-4bar，最大入水温度25°C，出水工作压力：最大2bar），
新鲜空气（Fresh air用于旋转器腔室）（工作压力100Pa），
乙二醇（制冷机）。
6、工艺描述：
6.1、工艺条件： 环境温度：+ 22°C to + 24°C； 环境湿度: 45 to 65 % RH at 24°C；

设计文件名称
Edge Isolation & PSG Selective Emitter工艺操作规程
T-IS-026
共6页
第2页
6.2、工艺原理：
　　Edge Isolation & PSG Selective Emitter工艺主要包括三部分：
HNO3+HF(周边刻蚀)----- HNO3+HF（刻蚀掉一定深度的未被蜡层覆盖的PN结）-----
KOH+BDG+Antifoam（中和掉多余的酸以及去除硅片表面的的多孔硅和inkjet工序中喷涂的层蜡）----- HF(去除硅片表面的磷硅玻璃) 。
本工艺过程中，首先用滚轮将硝酸带出将滚轮与硅片接触的背面氧化，形成氧化硅后
，然后氢氟酸与氧化硅反应生成络合物六氟硅酸（H2SiF6），刻断PN结，从而使正面与背面绝缘。然后硅片经过喷淋HNO3+HF的混合药液，将未被inkjet层蜡覆盖的深PN结刻蚀掉一定深度，变成工艺要求的深度；
选择性刻蚀之后经过KOH溶液去除硅片表面的多孔硅，同时用BDG去除掉inkjet工序中喷涂的层蜡；
最后利用HF酸将硅片正面的磷硅玻璃层去除；用DI水洗，压缩空气烘干硅片表面即可。
主要反应方程式如下：
M2和M4槽： Si+4HNO3=SiO2+4NO2↑+2H2O
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
SiF4+2HF=H2SiF6
M６槽： 暂无：

6.3、工艺要求：
1、 刻蚀槽的刻蚀深度要控制在１.５±０.２um，绝缘电阻大于1KΩ。超出此（小于１.１）范围要通知当班技术员进行调节，传送系统的速度范围控制在0.2 - 6.0 m/min ，正常工作状态下的工作速度为1.58 m/min，为保证设备碎片率较稳定，应尽量使各段传输速度一致。当工艺稳定后每隔两个小时（有待确定）测量一次刻蚀深度和绝缘电阻。
2、当刻蚀深度偏离规定时应当调节温度或带速，不允许手动添加化学试剂。当调节传输速度不能解决问题时，由技术人员进行手动补液并做相应的记录，包括：时间、原因、补充量、签字。
3、刻边槽（Edge Isolation-Etch:x）的温度要控制在１３0C以下，选择性刻蚀槽（Emitter-Etch）的温度要控制在4-100C，碱槽（Strip / Post-Strip Process）温度要控制在250C以下，HF酸槽（PSG-Process）温度要控制在２０℃内。
4、刻蚀完毕后，目测背面的刻痕宽度及正面阴影宽度（1次/小时），是否满足工艺要求，当发现有连续超出要求时，应通知当班技术员进行调节。
5、刻蚀槽内的气流直接影响刻蚀效果，因此通过调节排风量来保证刻蚀槽内的气流均
匀稳定，并且在正常生产时要保证所有工位的上盖是关闭的。
6.4、工艺控制点：
1、主要质量控制点：
刻蚀深度控制在１.５±０.２之间，单位ｕｍ
绝缘电阻≥1k欧姆。
以上二个参数在正常生产时至少每隔两个小时测量一次。当更换药液和停产一段时间再生产时及参数不正常时，要求增加测量次数，确保工艺的正常运行，避免造成大量的不合格。
2、 刻蚀槽的刻蚀速率会随着硅片清洗量的增加而改变，新换的药液反应速度可能较慢，刻蚀量小，若出现此种情况，需要降低带速，随着生产的进行，要求每隔一个小时测量一次刻蚀深度，当刻蚀速度稳定后，要求至少每隔两个小时测量一次刻蚀深度。调整带速（配合相对应的机械手进行调节）：以保证刻蚀深度控制在规定范围内。
3、当工艺方案因随车间的工艺调整而变化时，工艺人员应当 及时通知并做好相应的记录。
4、刻蚀槽液位控制，液位不能过小，太小造成滚轮接触不到药液，从而影响药液与硅片的接触，造成表大量的表面不合格；也为过大，可能造成翻液，造成硅片正面接触药液，对整个电池的电参数很大影响（可能造成漏电，低效）。抑或将滚轮附近的气孔淹没起不到相应的排风作用，也增大了相应的正面侵蚀痕迹。但液位高低原则上以硅片能够接触到药液，边缘刻蚀正常为准（刻蚀量、绝缘电阻）。
5、刻蚀槽温度保证在１３℃左右，随着温度的升高，刻蚀速率会加快，所以在温度未降到工艺控制范围内时禁止生产。
6、碱洗槽温度要求 ≤23℃。碱洗槽药液冷却依靠公司内部供应冷却水。当发现碱洗槽温度超过控制范围时，及时通知相关负责人进行检查调整
7、碱洗槽喷淋量要求，且首先保证下喷淋量充足，以便使硅片背面多孔硅刻蚀充分。

8、压缩空气风干Dryer 处风刀频率及流量的控制太小，易造成硅片不能完全风干；过大易产生碎片。风刀频率设置，以硅片上下表面能够被完全风干为前提。

6.5、工艺流程：
装载→HF ,HNO3 边缘刻蚀(M02)→Rinse1+风刀1(M03)→HF ,HNO3选择性刻蚀(M04)→Rinse2(M05)→KOH、BDG和Antifoam（止泡剂）去蜡(M06)→Rinse3(M07)→HF去除磷硅玻璃层 (08)→Rinse4(M0901)→压缩空气风干(M0902)→卸载
6.6、工艺方案：（见附表3）
7、工艺准备：
7.1、工艺洁净管理：
操作人员需戴口罩，操作时戴洁净手套，并保持室内正压，严禁随便开启门窗,以保持室内洁净度。
7.2、设备准备：
确认设备能正常运行,DI水、压缩空气等压力及流量正常。
7.3、原材料准备：
观察外观是否正常，常见的不合格片包括微晶、表面斑点（蓝斑、黑点）、污渍（水印，酸碱未洗干净的硅片）、卡痕、崩边、缺角、裂纹、锯痕、手印、孔洞、含氮化硅的硅片等。
7.4、工装工具准备：
备齐用于工艺生产的PVC手套、口罩、防护眼罩、防护面罩、防护套袖、防护服、防酸碱手套、防酸碱胶鞋等。
7.5、设备准备：
确认工艺名称及设定的边缘刻蚀工艺、选择性刻蚀、碱洗去蜡工艺和HF刻蚀所对应的参数。
8、 工艺操作：
8.1、在工艺准备完成后，选择正确的工艺方案，点击开始进入自动运行模式。
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Edge Isolation & PSG Selective Emitter工艺操作规程
T-IS-026
共6页
第4页
8.2装片操作
（1）自动装载操作：硅片的自动装载速度不得大于Edge Isolation & PSG Selective Emitter input convyer的传输速度，以保证在Edge Isolation & PSG Selective Emitter的装载区不会出现叠片现象，现在主题设备以及两台机械手能进行通信，若修改的速度不合适，将出现报警，设备不按照修改的动作。
8.3卸载操作
（1）自动卸载操作：操作人员应随时观察硅片的传输情况，防止硅片有叠片、碎片、未吹干等现象，及时通知班组长及相应的技术人员，最快时间对所产生的问题进行解决，以免造成更大的损失。
8.4注意事项
（1）卸载时要随时将碎片取出并准确记录每一道的碎片情况，如发现硅片有未吹干的现象则将湿硅片挑拣出来，当出现连续未吹干的硅片以及某一道连续出现碎片时要向班组长上报此情况，查找相关问题，对处理问题的过程，做好相应的记录。
（2）工艺过程中操作人员要随时检查设备运行情况（连片、卡片、碎片）、刻蚀效果，当出现刻蚀量太小、边缘刻蚀没刻断或沾不到药液时要通知班组长或技术人员进行调节。
（3）通过称刻蚀量以及测电池片的绝缘电阻观察工艺的稳定性，在未进行工艺更改的情况下，如果刻蚀量出现较大的波动（按相关的工艺要求设定误差值范围），应立即通知技术人员进行相应调整。
（4）关于称重记录问题:各班组严格按照工艺要求去记录相应的数据，保证数据的准确性，完整性（时间、班组、负责人、温度、液位、边缘电阻等）。
（5）表面合格的硅片才可转入下工序，严禁将表面不合格或者前表面洗后片转入下工序（一方面涉及到车间的成品率，另一方面影响本班组月考核分数）。
（6）完工后详细填写完工转交单，要求字迹工整、各处信息准确无误，与硅片一同转入PECVD工序，并做好交接工作。
9、测试及检查：
9.1 新换HNO3/HF槽药液，需等到槽温实际值降到设定值时方可进行投片生产。
9.2 5道称5片，每两个时称一次，保证测试的客观性和准确性。
9.3 批量投入生产前需先投入称重片，以观测实际刻蚀深度。要保证刻蚀量在正常工艺范围内。正常生产时每两个小时需要称重一次，当5片中有2片的刻蚀量超出范围时，应调整传送速度或者刻蚀槽的问题，直至工艺稳定。
9.4 当工艺稳定后，每三个小时需进行一次刻蚀量和绝缘电阻的测量。具体测量方式如下：
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Edge Isolation & PSG Selective Emitter工艺操作规程
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1、先利用电子天平称量5片（5道设备）刻蚀前硅片的质量，将此质量按顺序填写在工序刻蚀深度记录表中，同时记录好班次、称重时间、硅片数（即称重时设备从维护结束已生产的硅片数）、工艺条件（如刻蚀温度、传输速度等参数），并按照第1、2……5，完成整个工艺后按照第1、2……5道的顺序取出此称重硅片，再称量刻蚀后硅片的重量，填入表格，利用电子表格的公式直接求出刻蚀深度、刻蚀速率等值。
9.5、将硅片刻蚀上面朝上放入GP Solar电阻测试仪，边缘与内部的3个小柱保持良好的接触（切勿有角度）。然后将上盖轻轻放下，读取显示屏上最初显示电阻值并记录。当电阻低于1KΩ时通知工艺员调整。）
9.7 Edge Isolation & PSG Selective Emitter设备的维护周期为：五道设备：150万片。新换HNO3/HF槽药液后，需要在“刻蚀深度记录表”中认真填写更换时间、更换班组。
9.8 硅片表面无可见污物、水印、指印、崩边、缺角等缺陷方可转下。
10、安全操作：
10.1、员工上岗前必须经过专业培训，要严格按照本工序设备安全操作规程和工艺操作规程进行作业。
10.2、刻蚀操作应在万级的洁净环境中进行，注意保持室内洁净度，进出时随手关门。要及时擦洗设备，保证设备的洁净。接触硅片时必须带PVC手套，并且当手套接触硅片以外的物品导致手套沾污后，必须更换新的清洁手套。
10.3、因设备维护或其他原因需要向下水道排放酸液时，要提前通知外围人员做相应准备，在收到外围人员的通知后方可排液。
10.4、更换化学药品时须由专人负责，两人同时进行作业，穿好防护服，戴好防护眼罩、防酸碱套袖和手套，小心处理，换好药液后及时填写化学药品更换记录。　
注意：在更换前一定要先确认药液名称是否为自己需要的。‚在更换完后，再次确认药品名称，并填写药品更换纪录。最后由另一人确认药品名称、填写的药品更换纪录信息与药品桶上无误并签字。
10.5、为防止硅片沾污，刻蚀后的硅片需在30分钟内转到PECVD工序。
10.6、在机器运行过程中任何人不得将头、手伸入工作室，以免发生危险。
10.7、设备内部或周围严禁接触和堆放易燃易爆等危险品。
10.8、盛过强碱、强酸的容器不可随意丢弃，应先倾倒干净，用水冲洗多遍，然后进行一般清洁处理。
10.9、当有酸、碱大量外泄时，可用细砂吸收，将砂撮走后，再用水冲洗地面（详细的泄露处理见本工序看板）。
10.10、设备运行时一定要有专人看守，工作结束后，操作人员在关闭设备电源后方可离开。
11、设备维护内容
维护是为了更好的生产，无论对设备还是对工艺，都是必须的，所以在各班组维护时一定要确保维护质量，避免二次停机维护，减少不必要的维护停机时间，快速合理的安排维护任务，并由相应的长白班人员进行协助维护，同时做好相应的监督工作。主要内容如下：
1、更换各槽药液和纯水，如果需要的话，更换化学药品药液
2、清理各槽内及槽子边沿的碎片
3、如需要的话，更换制冷机用乙二醇
4、查看各棉滚轮的脱水状态（依脱水状态为准），一般更换周期为半年
4、检查各液体管路是否存在漏液等情况，并处理
5、检查传感器是否传感正确灵敏，并处理
6、检查滤芯是否需要更换，若需要更换，及时更换
7、检查线路、气路是否正常工作
8、检查设备是否存在其他安全隐患，若有，就必须解除隐患后再进行正常生产。
9、擦拭相应的设备门窗，维护好现场的卫生。

SE作业指导书

车间:电池车间
编制:冯中柯
审核:翟金叶
审定:
批准:
时间: 2010-7-5

序 言

为更好地保证湿法刻蚀的生产正常进行，稳定生产工艺，提高SE工序产品质量，进一步保证电池产品性能，特制定本作业指导书，以规范操作人员的操作，使操作和工艺控制有章可循，规范统一，同时，还为新员工的上岗培训提供教材参考。

目 录

一、工艺目的
二、设备及工具
三、适用范围
四、职责
五、材料
六、工艺描述
七、工艺准备
八、生产操作
九、测试及检查
十、安全操作

SE工艺操作规程
1、工艺目的：
通过化学反应，由滚轮的携带药液在硅片非绒面刻蚀，经过一次硅片的90°的旋转从而形成一个回形的刻痕，将所处位置的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的，同时进行选择性的刻蚀将扩散深的PN结变成一定深度的浅PN结，最后经过HF酸槽去除扩散工序产生的磷硅玻璃层。
2、设备及工具：
SCHMID刻蚀机、电子天平、PVC手套、口罩、防护服、防护眼罩、防护套袖、橡胶手套、防酸碱胶鞋等。
3、适用范围
本工艺适用于SCHMID刻蚀机
4、职责
本工艺操作规程由工艺工程师负责制订、修改、解释。
5、材料：
合格的多晶硅片（INKJET后）、HF（49%,电子级，工作压力3-5bar）、
KOH（49%,电子级，工作压力3-5bar）、HNO3（65%，电子级，工作压力3-5bar）、
DI水（工作压力3-5bar）、压缩空气（工作压力6-7bar，除油，除水，除粉尘）
Butyldiglycol 简称BDG（100%，电子级，工作压力3-5bar），
冷却水（工作压力3-4bar，最大入水温度25°C），
新鲜空气（用于旋转的）（工作压力100Pa）。
6、工艺描述：
6.1、工艺条件：
去离子水压力为4bar、压缩空气压力为6bar
环境温度：25±3℃
相对湿度：40%～65% ，无凝露
腐蚀槽温度：10-18℃
6.2、工艺原理：
工艺过程中，首先用滚轮将硝酸带出将滚轮与硅片接触的背面氧化，形成氧化硅，氢氟酸与氧化硅反应生成络合物六氟硅酸（H2SiF6），刻断PN结，从而使正面与背面绝缘。然后再将硅片完全浸入药液里，将未被inkjet工序中覆盖的深PN结刻蚀掉一定深度变成浅结。
刻蚀之后经过KOH溶液去除硅片表面的多孔硅，并将从刻蚀槽中携带的未冲洗干净的酸除去，同时去除掉inkjet工序中喷涂的墨层。
然后利用HF酸将硅片正面的磷硅玻璃去除，并能抛光硅片下边面是能与铝背场形成好的欧姆接触。
最后用DI水冲洗硅片，最后用压缩空气将硅片表面吹干。
反应方程式如下：
Si+4HNO3=SiO2+4NO2
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2SiF6
6.3、工艺流程：
HNO3+HF(刻蚀周边)→HNO3+HF（腐蚀掉一定深度的未被inkjet工序覆盖的PN结）→KOH&BDG（去除硅片表面的的多孔硅和inkjet工序中喷涂的油墨）→HF(去除硅片表面的磷硅玻璃) 。

6.4、工艺控制：
（1）、主要控制点：
腐蚀深度控制在3.5-7之间（<3为不合格），在正常生产时至少每隔2小时测量一次。当更换药液和停产一段时间再生产时及参数不正常时，要求根据生产情况适当增加测量次数。
（2）、腐蚀槽的腐蚀速率会随着硅片清洗量的增加而改变，新换的药液反应速度可能较慢，腐蚀量小，若出现此种情况，需要降低带速，随着生产的进行，要求最少每半小时测量一次腐蚀深度，当腐蚀量稳定后，要求至少每隔一小时测量一次腐蚀深度。调整带速要求范围：1.6－2.0，以保证腐蚀深度控制在规定范围内。
（3）、如停产时间超过2小时，经当班技术人员许可，可手动补加HNO3 5-10L 。如腐蚀量低于要求标准，可再手动补加HF 1 L 。
（4）、当工艺方案因车间的工艺调整而发生变化时，工艺人员应当及时通知并做好相应的记录。
（5）、腐蚀槽温度保证在14±4℃，随着温度的升高，腐蚀速率会加快，以致发生腐蚀量过大现象。所以在温度未降到工艺控制范围内时禁止生产。
7、工艺准备：
7.1、工装工具准备：
备齐用于工艺生产的PVC手套、口罩、防护眼罩、防护面罩、防护套袖、防护服、防酸碱手套、防酸碱胶鞋等。
7.2、设备准备：
确认设备能正常运行，DI水、压缩空气等压力及流量正常。确认设定的刻蚀工艺，碱洗工艺和HF腐蚀工艺名称及参数。
7.3、工艺洁净管理：戴口罩，操作时戴洁净PVC手套，保持室内正压，严禁随便开启门窗，以保持室内洁净度。
7.4、原材料准备：
观察外观是否正常。常见的不合格片包括含缺角、裂纹、手印、孔洞的硅片等。
8、生产操作：
8.1、在工艺准备完成后，选择正确的工艺方案，使设备进入自动运行模式。
8.2、装卸载操作
装卸载时操作人员务必将传感器方向（即白块方向）朝下，硅片的自动装载速度不得大于SCHMID的传输速度，以保证在SCHMID的装载区不会出现叠片现象。卸载人员要仔细看护好硅片的传输，防止硅片有叠片，碎片，水片传入PECVD工序。并准确记录每一道的碎片情况，如发现硅片有未风干的现象则将湿硅片挑拣出来并及时向班组长上报此情况，通过调整风刀解决此问题。
8.3、注意事项
（1）装载人员务必将扩散后表面不合格硅片在进入设备主体前挑出，卸载人员务必将碎片，水片以及能表面不合格挑出，并按车间要求分类统计包装入库。
（2）生产中的操作必须带手套，佩带口罩，并经常更换手套，保证生产的清洁。
（3）要随时注意硅片在设备内的传输状况，以免发生大量卡片现象。如在腐蚀槽发生卡片，可用耐酸工具对其进行疏导。情况严重时要立即进行停机操作，将酸液排到TANK中，穿好整套防护装备，手动取出卡片。
（4）除设备维护，更换药液，使用DI-水喷枪时，严禁将水流入药液槽。
（5）工艺过程中：定时检查设备运行情况，传输速度、气体流量等参数以及各槽液位情况。
（6）完工后详细填写完工转交单，要求字迹工整、各处信息准确无误，与硅片一同转入PECVD工序。表面合格的硅片才可转入下工序。
9、测试及检查：
9.1、新换HF/HNO3槽药液后，需等到槽温实际值降到设定值时方可进行投片生产。
9.2、批量投入生产前需先投入称重片，以观测实际腐蚀深度。由于新换药液的腐蚀速度较慢，因此可以将传输速度降低。当工艺稳定后，每2个小时需进行一次腐蚀量的测量。具体测量方式如下：
先利用电子天平称量5片（5片）腐蚀前硅片的重量，将此重量按顺序填写在工序腐蚀深度记录表中，同时记录好日期、班次、称重时间、腐蚀温度、传输速度，并按照顺序装片投入腐蚀槽运行工艺。刻蚀后按照顺序取出此称重硅片，再称量腐蚀后硅片的重量，填入表格，利用电子表格的公式直接求出腐蚀深度值。注：前后两次称重前都要将电子天平置零，两次称量过程中不要移动天平位置。
硅片的单面腐蚀深度平均值为3.5-7um，如果超出范围应当立即通知当班工艺人员进行调整。
9.3、若预计设备1小时以上不投产，必须将HF/HNO3槽里的药液排至Prep.tank里，以保证药液浓度的不变。
9.4、SCHMID的维护周期为：五道设备：200万片。湿法刻蚀机的维护更换HF/HNO3槽药液后，需要在“腐蚀深度记录表”中认真填写更换时间、更换班组。
9.5、硅片表面无可见污物、水印、指印、崩边、缺角等缺陷方可转下。
10、安全操作：
10.1、员工上岗前必须经过专业培训，并进行安全教育要严格按照本工序设备安全操作规程和工艺操作规程进行作业。
10.2、熟悉生产中所用的化学药品危险性及当不慎接触到药液时的处理方法。
10.3、硅片的装卸应该在10000级的洁净环境中进行，注意保持室内洁净度，进出时随手关门。
10.5、更换化学药品时须由专人负责，两人同时进行作业，穿好防护服，戴好防护眼罩、防酸碱套袖和手套，小心处理，换好药液后及时填写化学药品更换记录。
10.6、洗眼器附近不可堆放物品；设备内部或周围严禁接触和堆放易燃易爆等危险品。
10.7、在机器运行过程中任何人不得将头、手伸入工作腔体，以免发生危险。
10.8、工作时一定要有专人看守，工作交接时，下班组要向上班组询问设备运行状况。
10.9、为防止硅片沾污，刻蚀后的硅片应尽快转到PECVD工序镀膜。

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