CN106816497A - 一种硅片脱胶清洗方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于硅片制备技术领域,公开了一种硅片脱胶清洗方法,通过喷淋冲洗、超声清洗、弱酸溶液浸泡脱胶三个步骤,对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶依次进行了有效的清洗清除。本发明还提供了一种硅片脱胶清洗装置,通过自动化程序控制,减少人工干预。本发明有效的提高了硅片脱胶质量,提升了清洗效率,有利于硅片的后续精细清洗。
Description
技术领域
本发明涉及硅片制备技术领域,特别是涉及一种硅片脱胶清洗方法及装置。
背景技术
随着社会的发展和对环境保护的重视,太阳能的利用越来越受到重视,硅片是太阳能电池片的载体,硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低。而硅片表面的洁净度是影响硅片质量的关键因素。为了获得洁净度高的硅片,在经过线切割后的硅片需经过脱胶清洗和精细清洗两个部分,而作为第一道清洗工序的脱胶清洗是获得洁净硅片的重要工序。
传统的脱胶清洗工艺一般为人工操作,工艺过程为将硅片浸泡在40℃以上的热水槽中,浸泡50-130分钟,效率低,并且硅片表面不干净会导致脱胶后表面花片,浸泡不充分脱胶会导致崩边裂片等,同时人工操作随意性强,容易对硅片表面造成不同程度的破坏。因此脱胶工艺成为影响产品质量的重要环节,如何提供一种实用高效的脱胶工艺成为提高硅片良率的关键技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种硅片脱胶清洗方法及装置,能够有效提高硅片的脱胶质量,提升脱胶清洗效率。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:
一种硅片脱胶清洗方法,包括以下步骤:
S1、将硅片进行水喷淋冲洗,清除硅片表面的残留切割液。
S2、将硅片进行超声清洗,清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
S3、将硅片进行弱酸溶液浸泡,清除硅片粘附的残留胶。
优选地,步骤S1中所述喷淋用水的水温为25℃-30℃。
优选地,步骤S2中所述弱酸溶液为乳酸溶液或硅片脱胶剂溶液;弱酸与水的混合比例为1:2。
优选地,步骤S1中所述喷淋时间为8-12分钟,步骤S1中所述超声清洗时间为4-6分钟,步骤S3中所述溶液浸泡时间为8-12分钟。
优选地,所述步骤S3结束后,使用纯水对硅片进行逐片清洗。
基于以上方法,本发明还提供一种硅片脱胶清洗装置,包括:喷淋槽、超声槽、浸泡槽、硅片篮具、机械手以及可程式控制器。
所述喷淋槽包括喷淋槽体及喷淋模块,所述喷淋模块置于喷淋槽体内;所述喷淋槽用于对硅片进行喷淋,清除硅片表面的残留切割液。
所述超声槽包括超声槽体及超声模块,所述超声模块置于超声槽内;所述超声槽用于在超声波作用下对硅片进行超声清洗,清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
所述浸泡槽用于使用弱酸溶液对硅片进行浸泡,清除硅片粘附的残留胶。
所述硅片篮具用于放置待清洗硅片,并在机械手的抓取操作下分别放置于喷淋槽、超声槽或浸泡槽内。
所述可程式控制器用于执行预设的程序流程,执行硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽内时的清洗控制操作,以及执行机械手完成硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽之间的转运操作。
优选地,所述可程式控制器包括程序执行单元和二次执行单元。所述程序执行单元用于执行预设的清洗流程;所述二次执行单元用于执行对硅片进行二次喷淋、超声清洗或浸泡。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明硅片脱胶清洗方法通过喷淋冲洗、超声清洗、弱酸溶液浸泡脱胶三个步骤,对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶进行了有效的依次清除,同时本发明还提供了一种硅片脱胶清洗装置,通过自动化程序控制,减少人工干预,有效的提高了硅片脱胶质量,提升了清洗效率,有利于硅片的后续精细清洗。
附图说明
图1是本发明实施例一种硅片脱胶清洗方法的流程示意图;
图2是本发明实施例硅片脱胶清洗装置的结构示意图;
图中:1、喷淋槽;2、超声槽;3、浸泡槽;4、可程式控制器;5、机械手;6、硅片篮具;101、喷淋模块;201、超声模块;401、程序执行单元;402、二次执行单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,为本发明一种硅片脱胶清洗方法的流程示意图,包括以下步骤:
S1、将硅片进行水喷淋冲洗,清除硅片表面的残留切割液。
S2、将硅片进行超声清洗,清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
S3、将硅片进行溶液浸泡,清除硅片粘附的残留胶。
硅片是对硅棒进行线切割之后产生的,在进行线切割时,主要是由打浆机将聚乙二醇和碳化硅粉充分混合成为“砂浆”,切割过程是由钢丝通过表面张力附着砂浆,通过碳化硅粉对硅棒进行不断的研磨,最终切成硅片。因此,得到的硅片表面会附有残留的砂浆,一般也叫切割液或切割悬浮液;通过采用S1步骤水喷淋的方式能够将残留的砂浆有效清除掉。
在切割过程中,还会产生硅粉和碎末,也就是钢丝在切割时磨掉的硅颗粒以及在此过程中分解的金属离子;这些细微的颗粒及金属离子以污染物的形式吸附在硅片表面,仅靠喷淋一般难以冲洗干净,因此我们在S2采用了超声波清洗,超声波清洗操作简单并且清洗效果好;常用的超声波频率为20kHz 到40kHz 左右, 超声波作用下使液体介质内部不断产生近乎真空的空腔泡, 空腔泡消失的瞬间, 附近便产生强大的局部压力, 使分子内的化学键断裂, 因此使硅片表面的杂质解吸。
为使硅棒在切割过程中不移动。一般将硅棒通过胶水固定在晶拖上,胶水通常采用环氧树脂VALTON,即AB胶;切割完成后,硅片底部会粘附有残留胶,采用弱酸溶液对硅片进行浸泡能够有效的进行残留胶的脱离清除。
本发明通过对硅片进行喷淋冲洗、超声清洗、弱酸溶液浸泡脱胶三个步骤,对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶进行了有效的依次清除;能够有效提高硅片脱胶质量。
需要说明的是,环境温度太低也会影响砂浆的脱离,因此,喷淋用水的水温为25℃-30℃。另外,喷淋的压力一般控制在2-3MPa之间。
步骤S3中所述溶液为乳酸溶液,一般乳酸与水混合比例通常为1:2。还可以采用硅片脱胶剂来替代乳酸,能够有效缩短脱胶时间。步骤S1中所述喷淋时间为8-12分钟,步骤S2中所述超声清洗时间为4-6分钟,步骤S3中所述溶液浸泡时间为8-12分钟。
步骤S3结束后,使用纯水对硅片进行逐片清洗。
基于以上方法,本发明还提供一种硅片脱胶清洗装置,如图2所示是本发明一个实施例硅片脱胶清洗装置的结构示意图,包括:喷淋槽1、超声槽2、浸泡槽3、机械手5、硅片篮具6以及可程式控制器4。
喷淋槽1包括喷淋槽体及喷淋模块101,喷淋模块101置于喷淋槽体内;喷淋槽1用于对硅片进行喷淋冲洗,清除硅片表面的残留切割液;
超声槽2包括超声槽体及超声模块201,超声槽体内盛有水,超声模块201发出超声波,超声模块201置于超声槽体内;超声槽1用于在超声波作用下对硅片进行超声清洗,清除硅片表面吸附的污染物和颗粒。
浸泡槽3用于使用弱酸溶液对硅片进行浸泡,清除硅片粘附的残留胶。
硅片篮具6用于放置待清洗硅片,并在机械手5的抓取操作下分别放置于喷淋槽1、超声槽2或浸泡槽3内。
可程式控制器4用于执行预设的程序流程,执行硅片篮具6在喷淋槽1、超声槽2和浸泡槽3内时的清洗控制操作,以及执行机械手5完成硅片篮具6在喷淋槽1、超声槽2和浸泡槽3之间的转运操作。
本发明实施例喷淋模块101为喷淋管,喷淋管上密集地排列着直径为1mm左右的小眼以喷出密集的水帘,这个过程需要配备储液桶和喷淋泵,并且喷淋槽1的喷淋管可以通过气缸进行旋转,使得喷出的水帘可以覆盖全部的硅片表面。
超声槽2槽体内有液体水,一般水温为25℃-30℃。超声模块发出超声波(频率为20kHz-40kHz),使液体内部产生近乎真空的空腔泡,空腔泡消失的瞬间,其附近产生局部压力使分子内的化学键断裂,从而使硅片表面的杂质解吸。
浸泡槽3槽体内盛有弱酸溶液,以弱酸溶液浸泡硅片使得残留胶与弱酸溶液发生反应脱离硅片。
可程式控制器4也称顺序控制器,是一种专用于工业控制的计算机,能够进行开关量的逻辑控制、运动控制和过程控制。通过预先设定的程序进行整个操作流程的自动进行,采用可程式控制器4能够减少人工操作,具有高可靠性、功能强大、灵活易用的特点。通过可程式控制器4设定预置程序,操控机械手5执行流程操作。
线切割完成后的硅片放置于专用的硅片篮具6,在机械手5的操作下于喷淋槽1、超声槽2和浸泡槽3之间流转,执行脱胶清洗过程。
优选地,所述可程式控制器4模块包括程序执行单元401和二次执行单元402。所述程序执行单元401用于执行预设的清洗流程;所述二次执行单元402用于执行对硅片进行二次任务的执行,需要说明的是二次执行单元针对的是每一个单独槽位的二次执行。
在硅片表面杂质较少时,只需要进行一次喷淋、超声、溶液浸泡三个步骤,即可将硅片表面脱胶清洗干净,而在硅片表面所含杂质较多时,只进行一次脱胶清洗步骤不足以将硅片脱胶清洗干净,需要进行二次执行以提升脱胶效果。由于每批次切割硅片表面的杂质含量不同,其清洗程序也不是一成不变的,如果所有批次硅片都执行多次的脱胶清洗会造成清洗效率的下降,只进行一次清洗又会使部分批次的硅片脱胶清洗不干净。因此,利用二次执行单元402能够根据硅片实际污染情况的不同进行多次喷淋、超声清洗和弱酸溶液浸泡,能够进一步提高硅片的清洁度。
采用上述技术方案后,进行一次硅片脱胶清洗的时间为20-30分钟,在硅片脏污较严重的情况下进行两次喷淋冲洗及超声清洗的时间在28-42分钟,相比传统的浸泡1-2小时的清洗方法提高了清洗效率。
针对不同的污染物或颗粒依次进行了喷淋冲洗、超声清洗,最后再进行弱酸溶液浸泡,脱胶质量也有较大的提升。
本发明硅片脱胶清洗方法通过喷淋冲洗、超声清洗、溶液浸泡脱胶三个步骤,对硅片表面的切割液、污染物颗粒以及残留胶进行了有效的依次清除,同时本发明还提供了一种硅片脱胶清洗装置,通过自动化程序控制,减少人工干预,有效的提高了硅片脱胶质量,提升了清洗效率,有利于硅片的后续精细清洗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种硅片脱胶清洗方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将硅片进行水喷淋冲洗,清除硅片表面的残留切割液;
S2、将硅片进行超声清洗,清除硅片表面吸附的污染物和颗粒;
S3、将硅片进行弱酸溶液浸泡,清除硅片粘附的残留胶。
2.根据权利要求1所述的硅片脱胶清洗方法,其特征在于,步骤S1中所述喷淋用水的水温为25℃-30℃。
3.根据权利要求1所述的硅片脱胶清洗方法,其特征在于,步骤S3中所述弱酸溶液为乳酸溶液或硅片脱胶剂溶液;步骤S3中所述弱酸溶液中弱酸与水的比例为1:2。
4.根据权利要求1所述的硅片脱胶清洗方法,其特征在于,步骤S1中所述喷淋时间为8-12分钟,步骤S2中所述超声清洗时间为4-6分钟,步骤S3中所述弱酸溶液浸泡时间为8-12分钟。
5.根据权利要1所述的硅片脱胶清洗方法,其特征在于,所述步骤S3结束后,使用纯水对硅片进行逐片清洗。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的硅片脱胶清洗方法所用的装置,其特征在于包括:喷淋槽、超声槽、浸泡槽、硅片篮具、机械手以及可程式控制器;
所述喷淋槽包括喷淋槽体及喷淋模块,所述喷淋模块置于喷淋槽体内;所述喷淋槽用于对硅片进行喷淋,清除硅片表面的残留切割液;
所述超声槽包括超声槽体及超声模块,所述超声模块置于超声槽内;所述超声槽用于在超声波作用下对硅片进行超声清洗,清除硅片表面附着的污染物和颗粒;
所述浸泡槽用于使用弱酸溶液对硅片进行浸泡,清除硅片粘附的残留胶;
所述硅片篮具用于放置待清洗硅片,并在机械手的抓取操作下分别放置于喷淋槽、超声槽或浸泡槽内;
所述可程式控制器用于执行预设的程序流程,执行硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽内时的清洗控制操作,以及执行机械手完成硅片篮具在喷淋槽、超声槽和浸泡槽之间的转运操作。
7.根据权利要求6所述的硅片脱胶清洗装置,其特征在于,所述可程式控制器模块包括程序执行单元和二次执行单元;
所述程序执行单元用于执行预设的脱胶清洗流程;所述二次执行单元用于执行对硅片进行二次喷淋、超声清洗或浸泡。
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