DE10325602B3 - Temperature regulated processing system for substrates including thick film contacts for solar cells has quartz tube with gas inlet, inspection window and pyrometer, surrounded by heating coil - Google Patents

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Abstract

The temperature regulated radiation furnace (1) incorporates a quartz tube (7) with a support allowing gas to circulate round both sides of a substrate (6) undergoing treatment. It has a gas inlet (9) at one end and a door (5) at the other end. There is an inspection window (11) in the tube adjacent to the substrate. The quartz tube is surrounded by a heating coil (4) inside an insulating housing (3). An inspection opening (12) in the insulating housing allows a pyrometer (13) to look through the inspection window and register the temperature of the substrate.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application area

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur temperaturgeregelten Prozessierung von Substraten, insbesondere zum Feuern von Dickfilmkontakten auf Solarzellen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a Process for temperature-controlled processing of substrates, especially for firing thick film contacts on solar cells the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Beim Herstellungsprozess von Halbleiterbauelementen ist die Kontaktierung der Halbleiterwafer von besonderer Bedeutung, um eine fehlerfreie und effektive Funktion des Bauelementes sicher zu stellen. Zum einen sollte der Übergangswiderstand zwischen Halbleiter und Kontakt niedrig sein und zum anderen, gerade bei optischen Bauelementen, ein möglichst geringer Anteil der effektiven Funktionsfläche des Halbleiterwafers von den Kontakten überdeckt werden. Dies gilt insbesondere bei der Herstellung von Kontakten für Solarzellen auf der dem einfallenden Licht zugewandten Seite, da die Kontakte auf Grund von Reflexion oder Absorption des einfallenden Lichtes das Halbleitermaterial abschatten.In the manufacturing process of semiconductor devices the contacting of the semiconductor wafers is of particular importance, to ensure error-free and effective function of the component to deliver. First, the contact resistance between Semiconductors and contact be low and on the other hand, especially at optical components, one as possible small proportion of the effective functional area of the semiconductor wafer from covered the contacts become. This is especially true when making contacts for solar cells on the side facing the incident light because the contacts are on Due to reflection or absorption of the incident light Shade semiconductor material.

Die Herstellung derartiger elektrischer Kontakte für Solarzellen aus kristallinen Siliziumwafern erfolgt vornehmlich unter Einsatz der sog. Dickfilmtechnologie.The manufacture of such electrical Contacts for Solar cells made of crystalline silicon wafers are mainly made using the so-called thick film technology.

Der der Dickfilmtechnologie zu Grunde liegende Kontaktierungsprozess ist in der Regel dreistufig: In einem ersten Schritt wird mittels eines Druckver fahrens, bspw. Siebdruck, die metallhaltige Paste in Form des herzustellenden Kontaktes auf die zu kontaktierende Oberfläche gedruckt. So hat etwa im Falle beidseitig kontaktierter Solarzellen der Kontakt auf der Vorderseite einer Solarzelle typischerweise die Form eines Kontaktgitters, während der Kontakt auf der Rückseite ganzflächig oder ebenfalls in Form eines Kontaktgitters aufgedruckt wird. Um sicher zu stellen, dass die Kontaktpasten während des Druckvorgangs zumindest zähflüssig sind, sind den Pasten organische Lösungs- und Bindemittel zugesetzt.The basis of thick film technology The horizontal contacting process is usually three-stage: in one the first step is by means of a printing process, for example screen printing, the metal-containing paste in the form of the contact to be made the surface to be contacted printed. For example, in the case of solar cells contacted on both sides the contact on the front of a solar cell typically the shape of a contact grid while the contact on the back the whole area or is also printed in the form of a contact grid. Around to make sure that the contact pastes at least during the printing process are viscous, are pastes organic and binders added.

In einem zweiten Schritt wird die verdruckte Paste bei Temperaturen um 150° C getrocknet, um das darin enthaltene Lösungsmittel zu verdunsten. Den dritten Verfahrensschritt stellt das sog. Kontaktfeuern dar, bei dem die eigentliche Kontaktbildung zwischen dem Halbleiterwafer und der metallhaltigen Paste erfolgt. Bei Temperaturen von 200–400° C werden die restlichen innerhalb der metallhaltigen Pasten befindlichen organischen Substanzen rückstandsfrei verbrannt. Anschließend wird die Paste bei Temperaturen um 600–900° C für wenige Sekunden gesintert. Während dieses Sinterprozesses erhalten die Kontakte ihre elektrische Leitfähigkeit. Gleichzeitig wird der elektrische und mechanische Kontakt zum Halbleiterwafer ausgebildet.In a second step the printed paste dried at temperatures around 150 ° C to do that in it contained solvents to evaporate. The third process step is so-called contact firing represents in which the actual contact formation between the semiconductor wafer and the metal-containing paste. At temperatures of 200-400 ° C the rest are inside the metal-containing pastes organic substances residue-free burned. Subsequently the paste is sintered at temperatures around 600–900 ° C for a few seconds. While This sintering process gives the contacts their electrical conductivity. At the same time, the electrical and mechanical contact with the semiconductor wafer educated.

Die für den Kontaktierungsprozess verwendeten Kontaktierungspasten setzen sich typischerweise aus mehreren Komponenten zusammen. Die wichtigste Materialkomponente ist hierbei das Kontaktmetall, das in Pulverform in der Paste enthalten ist. Im Falle der Vorderseitenkontaktierung wird Ag Pulver, im Falle der Rückseitenkontaktierung Al bzw. ein Gemisch aus Al und Ag eingesetzt. Darüber hinaus enthalten die metallhaltigen Pasten oftmals gemahlene Glaspartikel, sog. Glasfritte, die eine Kontaktierung des Halbleiterwafers durch dielektrische Schichten, wie etwa Antireflexschichten, hindurch erlauben und für eine ausreichende Haftwirkung zwischen dem Kontakt und dem Halbleiterwafer nach Beendigung des Kontaktierungsprozesses sorgen.The one for the contacting process Contacting pastes used typically expose themselves several components together. The most important material component is the contact metal that is contained in the paste in powder form. In the case of front contacting, Ag becomes powder, in the case the rear contact Al or a mixture of Al and Ag used. Furthermore the metal-containing pastes often contain ground glass particles, So-called glass frit, which makes contact with the semiconductor wafer dielectric layers, such as anti-reflective layers allow and for sufficient adhesion between the contact and the semiconductor wafer after the contacting process has ended.

In der Regel erfolgt das Kontaktfeuern innerhalb eines Infrarot-Durchlaufofens. Derartige Durchlauföfen weisen mehrere Heizzonen sowie eine Kühlstrecke auf. Üblicherweise werden die Halbleiterwafer in einer Reihe oder in mehreren Reihen auf einem Metallkettenband liegend durch den Ofen transportiert. Die Heizelemente sind typischerweise sowohl oberhalb als auch unterhalb des Kettenbandes angeordnet. Die Temperatur in den einzelnen Heizzonen lässt sich unabhängig voneinander steuern, wobei die Temperaturverteilung innerhalb des Durchlaufofens durch die hohe thermische Masse des Kettenbandes mitbestimmt wird.Contact firing usually takes place within an infrared continuous furnace. Such continuous furnaces have several heating zones and a cooling section on. Usually the semiconductor wafers in a row or in several rows transported through the furnace on a metal chain belt. The heating elements are typically both above and below the chain belt arranged. The temperature in the individual heating zones can be independently control each other, the temperature distribution within the Continuous furnace through the high thermal mass of the chain belt is co-determined.

Eine qualitativ hochwertige Kontaktierung der Halbleiterwafer zeichnet sich durch eine gute elektrische und mechanische Kontaktbildung bei gleichzeitig minimaler Schädigung des Halbleiterwafers aus. Dies trifft vor allem auf die Kontaktierung einer Solarzellenvorderseite zu, bei der ein zu hohes Maß an Schädigung zu Kurzschlüssen über den pn-Übergang führt und die Solarzelleneffizienz stark beeinträchtigt.A high quality contact Semiconductor wafers are characterized by good electrical and mechanical Contact formation with at the same time minimal damage to the semiconductor wafer out. This applies above all to the contacting of a solar cell front too, at too high a degree damage to short circuits over the pn junction leads and severely affects solar cell efficiency.

Hierfür ist eine sehr genaue Prozessführung erforderlich, da die Toleranzgrenzen, innerhalb der die Prozesstemperaturen liegen dürfen, sehr klein sind. Bei den heute zum Einsatz kommenden Anlagen erfolgt die Erfassung der Temperatur in den einzelnen Heizzonen über Thermopaare, die an verschiedenen Stellen innerhalb des Ofens vorgesehen sind. Unter Berücksichtigung der Länge der einzelnen Heizzonen sowie der thermischen Masse des Kettenbandes wird die Temperatur, bzw. das Temperaturprofil geregelt.This requires very precise process control, because the tolerance limits within which the process temperatures lie allowed to, are very small. With the systems in use today the detection of the temperature in the individual heating zones via thermocouples, which are provided in different places within the furnace. Considering the length of the individual heating zones and the thermal mass of the chain belt the temperature or the temperature profile is regulated.

Aus speziellen Halbleiterfertigungsverfahren, wie etwa dem schnellen thermischen Prozessieren (RTP: Rapid Thermal Processing) sind ferner kontaktlose Messverfahren bekannt, mit denen die Temperatur der Waferoberfläche während des Prozesses ermittelt wird. Diese Verfahren eignen sich auch zum Kontaktfeuern.From special semiconductor manufacturing processes, such as rapid thermal processing (RTP: Rapid Thermal Processing) contactless measuring methods are also known with which the temperature of the wafer surface while of the process is determined. These methods are also suitable for Contact fires.

So wird in der Druckschrift „Huljic, D. M. et al.: Rapid Thermal Firing of Screen Printed Contacts for Large Area Crystalline Silicon Solar Cells; in: Conference Record IEEE Photovoltaic Specialists Conference; Vol. 28; S. 379–382; 2000" ein Verfahren zum Kontaktfeuern beschrieben, bei dem das gewünschte Temperaturprofil des Halbleiterwafers innerhalb des Ofens mit Hilfe von Heizelementen eingestellt wird, wobei die gemessene Wafertemperatur dem Soll-Temperaturverlauf angepasst wird. Während dieses Prozesses bleibt der Ofen relativ kalt (<250°C), nur der Halbleiterwafer wird erhitzt. Die Temperatur des Halbleiterwafers innerhalb der Reaktionskammer wird durch Einsatz eines kontaktlosen Temperaturmessverfahrens, z. B. mit einem Pyrometer, das die von dem Halbleiterwafer emittierte Strahlung misst, ermittelt. Um die Temperatur innerhalb des Ofens anhand der von der Oberfläche des Halbleiterwafers emittierten Strahlung präzise detektieren zu können, müssen Pyrometer vor der Durchführung des eigentlichen Herstellungsprozesses allerdings mit Hilfe von Referenzwafern kalibriert werden. Hierzu wird auf dem Referenzwafer ein Thermopaar aufgebracht und das von dem Pyrometer generierte Signal mit der vom Thermopaar gemessenen Temperatur kalibriert.For example, in the publication “Huljic, DM et al .: Rapid Thermal Firing of Screen Printed Contacts for Large Area Crystalline Silicon Solar Cells; in: Conference Record IEEE Photovoltaic Specialists Conference; Vol. 28; Pp. 379-382; 2000 "described a method for contact firing, in which the desired temperature profile of the semiconductor wafer within the furnace is set with the aid of heating elements, the measured wafer temperature being adapted to the desired temperature profile. During this process, the furnace remains relatively cold (<250 ° C.) The temperature of the semiconductor wafer within the reaction chamber is determined using a contactless temperature measurement method, for example with a pyrometer, which measures the radiation emitted by the semiconductor wafer However, in order to be able to precisely detect the surface of the semiconductor wafer emitted radiation, pyrometers must be calibrated with the aid of reference wafers before the actual production process is carried out measured temperature calibrated.

Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist, dass die Messung der Temperatur des sich innerhalb des Ofens befindenden Halbleiterwafers lediglich anhand von Referenzwafern kalibriert wird. Weichen die Oberflächeneigenschaften, wie etwa die Emissivität der Referenzwafer von denen der im Prozess gefertigten Prozesswafer ab, so kann es während des Kontaktfeuerns der Prozesswafer zu Fehlern bei der Temperaturmessung kommen, die direkten Einfluss auf die Temperaturregelung des innerhalb des Ofens befindlichen Halbleiterwafers haben.A disadvantage of the described method is that the measurement of the temperature of the inside of the furnace Semiconductor wafers calibrated only on the basis of reference wafers becomes. If the surface properties such as emissivity the reference wafer of which the process wafer manufactured in the process off, so it can during the contact firing of the process wafers to errors in the temperature measurement come that directly affect the temperature control of the inside the semiconductor wafer located in the furnace.

Auch in der DE 199 34 299 A1 wird zur Kalibrierung ein spezielles Referenzsubstrat eingesetzt. Das Referenzsubstrat trägt ein Referenzmaterial mit bekannter Schmelzpunkttemperatur. Während der Erwärmung oder einer der Erwärmung folgenden Abkühlung wird die Wärmestrahlung des Referenzsubstrates gemessen und ein während des Messvorganges auftretendes Messwertplateau mit der bekannten Schmelzpunkttemperatur in Beziehung gesetzt.Also in the DE 199 34 299 A1 a special reference substrate is used for calibration. The reference substrate carries a reference material with a known melting point temperature. During the heating or a cooling following the heating, the heat radiation of the reference substrate is measured and a plateau of measured values occurring during the measuring process is related to the known melting point temperature.

Die US 3077539 beschreibt ebenfalls einen Kalibrierungskörper für Strahlungsdetektoren aus einem Material, das bei periodischer Erhitzung innerhalb des Temperaturintervalls dieser Erhitzung bei einer bekannten Temperatur einen Phasenübergang durchläuft, der als Plateau im Signal des Strahlungsdetektors erkennbar ist.The US 3077539 also describes a calibration body for radiation detectors made of a material which, during periodic heating within the temperature interval of this heating at a known temperature, undergoes a phase transition which is recognizable as a plateau in the signal from the radiation detector.

Ferner wird in der US 5,265,957 A ein Verfahren zur Kalibrierung eines Temperatursensors zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes beschrieben. Neben den für die Funktion des Halbleiterbauelementes erforderlichen Elementen wird zusätzliches Material in Form sog. Referenzinseln auf die Oberfläche des Halbleiterwafers aufgebracht. Während der thermischen Behandlung des Halbleiterwafers ändern diese zusätzlich aufgebrachten Referenzmaterialien ihre physikalischen Eigenschaften, wie etwa die Reflektivität oder Emissivität. Unter Zugrundelegung einer auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes detektierten temperaturspezifischen Änderung der Reflektivität oder der Emissivität wird die tatsächliche Temperatur des Halbleiterwafers ermittelt. Dies erfordert jedoch eine Temperaturmessung auf der Seite der aufgebrachten Referenzinseln. Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren werden somit direkt physikalische Eigenschaften von zusätzlich auf einem Halbleitersubstrat vorgesehenen Substanzen gemessen und mit Hilfe der gemessenen Werte das Messgerät kalibriert. In der Regel werden zwei unterschiedliche Materialien auf das Halbleiterbauelement aufgebracht und zwei tatsächliche Werte der Wafertemperatur bestimmt, so dass das Messgerät auch über einen Messbereich kalibrierbar ist.Furthermore, in the US 5,265,957 A describes a method for calibrating a temperature sensor for producing a semiconductor component. In addition to the elements required for the function of the semiconductor component, additional material in the form of so-called reference islands is applied to the surface of the semiconductor wafer. During the thermal treatment of the semiconductor wafer, these additionally applied reference materials change their physical properties, such as the reflectivity or emissivity. The actual temperature of the semiconductor wafer is determined on the basis of a temperature-specific change in the reflectivity or emissivity detected on the surface of the semiconductor component. However, this requires a temperature measurement on the side of the applied reference islands. In the method described in this document, physical properties of substances additionally provided on a semiconductor substrate are thus measured directly and the measuring device is calibrated with the aid of the measured values. As a rule, two different materials are applied to the semiconductor component and two actual values of the wafer temperature are determined, so that the measuring device can also be calibrated over a measuring range.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine hochgenaue Temperaturregelung des Kontaktfeuerungsprozesses in der Serienfertigung von Halbleiterwafern erfolgen kann. Insbesondere soll das Temperaturmessverfahren derart realisierbar sein, dass eine Beeinflussung der Qualität des Halbleiterwafers bzw. des Wirkungsgrades bei Solarzellen weitgehend ausgeschlossen wird.Based on the known state The underlying object of the invention is a method specify with which a highly precise temperature control of the contact firing process can take place in the serial production of semiconductor wafers. In particular the temperature measurement method should be feasible in such a way that an impact on quality of the semiconductor wafer and the efficiency of solar cells largely is excluded.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ein Verfahren, das die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche sowie aus dem nachfolgenden Beschreibungstext unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.A method that that of the invention solves underlying task, is specified in claim 1. Advantageous further developments of the inventive concept are the subject of the subclaims and from the following description with reference to the embodiments too remove.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur temperaturgeregelten Prozessierung von Substraten, insbesondere zum Feuern von Dickfilmkontakten auf Solarzellen, bei dem die Substrate in eine Reaktionskammer eingebracht, in der Reaktionskammer aufgeheizt und anschließend abgekühlt werden. Die Temperatur der Substrate wird während der Prozessierung über zumindest einen berührungslosen Detektor gemessen und die Aufheizung auf Basis der gemessenen Temperatur zur Annäherung an eine maximale Soll-Temperatur oder an einen Soll-Temperaturverlauf der Substrate zumindest im Bereich einer Maximaltemperatur des Soll-Temperaturverlaufes geregelt. Vor dem Einbringen der Substrate in die Reaktionskammer werden zumindest einige der Substrate zumindest abschnittsweise auf einer Seite mit einem Material versehen, bei dem bei einer bekannten Temperatur innerhalb des Soll-Temperaturverlaufes unter Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme eine sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften auftritt. Diese Änderung wird während der Prozessierung detektiert und zur Kalibrierung oder Nachkalibrierung des berührungslosen Detektors herangezogen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Material auf einer dem berührungslosen Detektor abgewandten Seite der Substrate aufgebracht und die sprunghafte Änderung über eine zusätzliche Temperierung der Substrate detektiert wird, die durch die Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme bei der sprunghaften Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften auftritt.The invention relates to a method for temperature-controlled processing of substrates, in particular for firing thick-film contacts on solar cells, in which the substrates are introduced into a reaction chamber, heated in the reaction chamber and then cooled. The temperature of the substrates is measured during processing via at least one non-contact detector and the heating is regulated on the basis of the measured temperature to approximate a maximum target temperature or a target temperature profile of the substrates at least in the range of a maximum temperature of the target temperature profile. Before the substrates are introduced into the reaction chamber, at least some of the substrates are provided, at least in sections, on one side with a material in which a sudden change in the physical and / or at a known temperature within the desired temperature profile with heat emission or heat absorption chemical properties occurs. This change is detected during processing and used for calibration or recalibration of the non-contact detector. The method according to the invention is characterized in that the material is applied to a side of the substrates facing away from the non-contact detector and the sudden change is detected by means of an additional temperature control of the substrates, which is caused by the heat emission or heat absorption during the sudden change in the physical and / or chemical Properties occurs.

Bei der Durchführung des Verfahrens muss für die Nutzung des Effektes sichergestellt sein, dass die Substrate während der Prozessierung nicht im thermischen Gleichgewicht mit dem Reaktionsraum stehen. Das Verfahren lässt sich daher sehr vorteilhaft in einem RTP-Ofen (RTP: Rapid Thermal Processing) zur Nachkalibrierung der darin eingesetzten berührungslosen Detektoren zur Bestimmung der Substrattemperatur durchführen.When performing the procedure must be for use the effect can be ensured that the substrates during the Processing is not in thermal equilibrium with the reaction space. The procedure leaves very advantageous in an RTP oven (RTP: Rapid Thermal Processing) for recalibration of the non-contact used in it Perform detectors to determine substrate temperature.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es somit möglich, während der serienmäßig durchgeführten Prozessierung von Substraten eine Nachkalibrierung eines Temperaturmessgerätes, mit dem die Substrattemperatur bestimmt wird, durchzuführen. Auf diese Weise ist stets sicher gestellt, dass die für eine qualitativ hochwertige Prozessierung erforderliche Temperatur eingehalten wird. Darüber hinaus wird eine Kalibrierung des Temperaturmessgerätes mittels spezieller Referenzmessungen im Vorfeld des eigentlichen Fertigungsprozesses weitgehend überflüssig. Weiterhin Gewähr leistet das beschriebene Insitu-Messverfahren, dass die für eine Temperaturregelung notwendigen Messwerte direkt an den für den Fertigungsprozess vorgesehenen Prozesswafern und nicht an Referenzwafern ermittelt werden, die ggf. abweichende physikalische Eigenschaften aufweisen.By the method according to the invention is it possible while the processing carried out as standard of substrates a recalibration of a temperature measuring device with which the substrate temperature is determined to perform. On This way it is always ensured that the one for a qualitative high quality processing required temperature is maintained. About that In addition, calibration of the temperature measuring device is carried out using special reference measurements prior to the actual manufacturing process largely superfluous. Farther guarantee the described in-situ measurement method performs that for temperature control necessary measured values directly to the intended for the manufacturing process Process wafers and not on reference wafers are determined may have different physical properties.

Die Temperaturermittlung erfolgt mittels einer Messung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften auf einer Seite der Substrate während ein auf der gegenüberliegenden Seite beispielsweise als Schicht oder strukturierte Schicht aufgebrachtes Material die Temperatur der Substrate wenigstens in bestimmten Temperaturbereichen beeinflusst. Hierzu wird ein Material eingestzt, bei dem bei einer bekannten Temperatur unter Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme eine sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften auftritt. Insbesondere bei der Prozessierung von beidseitig kontaktierten Solarzellen wird bei Einsatz des beschriebenen Verfahrens auf bevorzugte Weise eine Beeinträchtigung von Funktionsflächen, wie bspw. der Emitterschicht, dadurch vermieden, dass das Material, dessen Änderungen der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften detektiert werden, auf der der Emitterfläche gegenüberliegenden Seite aufgebracht wird.The temperature is determined by measuring physical and / or chemical properties on one side of the substrates while one on the opposite Side applied for example as a layer or structured layer Material the temperature of the substrates at least in certain temperature ranges affected. For this purpose, a material is used in which a known temperature under heat or heat absorption a sudden change in physical and / or chemical properties occurs. In particular in the processing of solar cells contacted on both sides when using the described method in a preferred manner impairment of functional areas, such as For example, the emitter layer, thereby avoiding that the material its changes the physical and / or chemical properties are detected on the emitter surface opposite Side is applied.

In einer alternativen Ausführungsform wird das Material als Schicht oder strukturierte Schicht auf die Substrate aufgebracht, die zum einen den Temperaturverlauf der Substrate beeinflusst und zum anderen nach Beendigung des Kontaktierungsprozesses die Aufgaben von Kontakt- bzw. Funktionsflächen zu übernimmt.In an alternative embodiment is the material as a layer or structured layer on the Substrates applied, on the one hand, the temperature profile of the substrates influenced and secondly after the contacting process has ended to take over the tasks of contact or functional areas.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Material eingesetzt, bei dem bei der bekannten Temperatur ein Phasenübergang stattfindet. Um einen derartigen Phasenübergang zu bewirken, wird das Material wenigstens abschnittsweise auf zumindest eine Seite der Substrate aufgebracht, bevor die Substrate in die Reaktionskammer eingebracht werden. Während des Aufheizvorgangs auf Maximaltemperatur durchläuft das Material dann einen Phasenübergang erster Ordnung von fest nach flüssig und beim Abkühlen einen Phasenübergang erster Ordnung von flüssig nach fest. Aus dem, vorzugsweise mit Hilfe einer strahlungssensitiven Sensoreinheit, bspw. einem Pyrometer, gemessenen Temperaturverlauf wird der Phasenübergang des auf den Substraten aufgebrachten Materials bestimmt. Während des Phasenübergangs ändert sich die Temperatur der Substrate zumindest kurzfristig nicht, so dass über die Schmelzpunkttemperatur des Materials, die in diesem Fall die bekannte Temperatur darstellt, die tatsächliche Temperatur der Substrate detektiert wird.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention a material is used in which at the known temperature a phase transition takes place. In order to effect such a phase transition, the Material at least in sections on at least one side of the Substrates are applied before the substrates enter the reaction chamber be introduced. While material heats up during the heating process to maximum temperature Phase transition first order from solid to liquid and cooling down a phase transition first order of liquid after firm. From that, preferably with the help of a radiation sensitive Sensor unit, for example a pyrometer, measured temperature curve becomes the phase transition of the material applied to the substrates. During the Phase transition changes the temperature of the substrates at least not for a short time, so that over the Melting point temperature of the material, which in this case is the known one Temperature represents the actual Temperature of the substrates is detected.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Substrate während der temperaturgeregelten Prozessierung kontinuierlich oder getaktet durch die Reaktionskammer bewegt. Vorzugsweise werden die Substrate mit Hilfe einer Hubschnur- oder Hubbalkentransporteinheit durch unterschiedlich temperierte Heizzonen der Reaktionskammer gefördert. Gleichfalls ist es aber auch denkbar, die Substrate auf einer Kette, insbesondere einer keramischen Kette, liegend zu transportieren. Hierfür werden zum einen Ketten verwendet, die sich durch eine geringe thermische Masse auszeichnen und zum anderen wird der thermische Kontakt zwischen der Kette und dem Substrat durch geeignete Auflagekonturen gering gehalten. Insbesondere wird darauf geachtet, dass sich keine flächigen Kontaktbereiche zwischen den Substraten und der Kette ausbilden. Vorzugsweise wird bei einem Durchlaufbetrieb in der Heizzone, die für die Maximaltemperatur vorgesehen ist, die Substrattemperatur in einem geschlossenen Regelkreis gesteuert.In another embodiment of the method according to the invention will the substrates during of temperature-controlled processing continuously or clocked moved through the reaction chamber. The substrates are preferred with the help of a lifting cord or walking beam transport unit different temperature zones of the reaction chamber are promoted. Likewise it is also conceivable, in particular, the substrates on a chain a ceramic chain, to be transported lying down. For this be firstly chains used, which are characterized by a low thermal Mark mass and secondly, the thermal contact between the chain and the substrate are low thanks to suitable support contours held. In particular, care is taken to ensure that there are no flat contact areas form between the substrates and the chain. Preferably with continuous operation in the heating zone, which is for the maximum temperature the substrate temperature is provided in a closed control loop controlled.

Alternativ zum Durchlaufbetrieb ruhen die Substrate auf einer vorgegebenen Position innerhalb der Reaktionskammer während der Temperaturverlauf mit Hilfe von leistungsgeregelten Heizelementen verändert wird. Für den Transport der Substrate in die Reaktionskammer bzw. aus der Reaktionskammer heraus werden Tabletts oder Trägerelemente, vorzugsweise aus Aluminium oder Quarz, verwendet, auf denen die Substrate punktuell aufliegen. In einer vorteilhaften Ausführungsform befinden sich die Auflagepunkte, an denen die Substrate die Tabletts oder Trägerelemente berühren, an den Außenrändern der Substrate.As an alternative to continuous operation, the substrates rest at a predetermined position within the reaction chamber while the temperature profile is changed with the aid of power-controlled heating elements. For the transport of the substrates into the reaction chamber or out of the reaction chamber, trays or carrier elements, preferably made of aluminum or quartz, are used, on which the substrates rest at points. In an advantageous embodiment, the on location points at which the substrates touch the trays or carrier elements on the outer edges of the substrates.

Erfolgt die Temperierung der Substrate mit Hilfe temperaturgeregelter Heizelemente ist es darüber hinaus denkbar, die bei der sprunghaften Änderung der physikalischen und/oder der chemischen Eigenschaften des aufgebrachten Materials auftretende Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme über eine Änderung der Heizleistung der Heizelemente zu detektieren. In einer besonderen Ausführungsform wird die Leistung der Heizelemente in der Aufheizphase bis zum Erreichen eines Phasenübergangs des auf die Substrate aufgebrachten Materials und dem damit verbundenen Temperaturplateau zunächst unabhängig von der Temperatur gesteuert, z.B. konstant gehalten, während im Anschluß an den Phasenübergang die Heizleistung der Heizelemente in Abhängigkeit der Temperatur der Substrate geregelt wird. Diese zweite Aufheizphase wird dann bereits mit der korrigierten Kalibrierung des Detektors durchgeführt, so dass eine exakte Einregelung der Maximaltemperatur ermöglicht wird.The substrates are tempered with the help of temperature controlled heating elements it is beyond that conceivable in the sudden change in physical and / or the chemical properties of the applied material heat emission occurring or heat absorption through a change to detect the heating power of the heating elements. In a special one embodiment the performance of the heating elements in the heating phase until it is reached a phase transition of the material applied to the substrates and the associated Temperature plateau first independently controlled by temperature, e.g. kept constant while in Connection to the phase transition the heating power of the heating elements depending on the temperature of the Substrates is regulated. This second heating phase will then already be performed with the corrected calibration of the detector so that an exact regulation of the maximum temperature is made possible.

Vorzugsweise werden während der temperaturgeregelten Prozessierung die Begrenzungswände der Reaktionskammer zumindest teilweise gekühlt, um auf diese Weise sicher zu stellen, dass sich die Substrate nicht im thermischen Gleichgewicht mit den Wänden der Reaktionskammer befinden und so ein schnelles Abkühlen der Substrate nach Erreichen einer Maximaltemperatur innerhalb der Reaktionskammer erzielbar ist. In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt, dass eine Kühlung der Begrenzungswände der Reaktionskammer auf Temperaturen unterhalb von 250° C besonders geeignet ist.Preferably during the temperature controlled processing the boundary walls of the Reaction chamber at least partially cooled to be safe in this way to make sure that the substrates are not in thermal equilibrium with the walls the reaction chamber and thus a rapid cooling of the Substrates after reaching a maximum temperature within the reaction chamber is achievable. In this context it has been shown that a cooling the boundary walls the reaction chamber to temperatures below 250 ° C especially suitable is.

Über ein Inspektionsfenster innerhalb der Begrenzungswände der Reaktionskammer wird die Temperatur auf einer Seite der Substrate mittels eines kontaktlosen Temperaturmessverfahrens während der Prozessierung erfasst. Vorzugsweise wird die Messvorrichtung im Vorfeld des eigentlichen Produktionsprozesses mit Hilfe der bekannten Verfahren vorkalibriert. Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass die während des Prozessierens, bspw. von einem Pyrometer generierten Messsignale nur innerhalb vorgegebener Grenzwerte differieren.about an inspection window within the boundary walls of the Reaction chamber is the temperature on one side of the substrates by means of a contactless temperature measurement process during the Processing recorded. Preferably, the measuring device in the In advance of the actual production process with the help of the known Procedure pre-calibrated. This ensures that the while of processing, for example measurement signals generated by a pyrometer differ only within specified limits.

Vorzugsweise erfolgt die Temperaturmessung auf einer Seite der Substrate, auf der sich zumindest die messtechnisch relevanten physikalischen Eigenschaften der auf dieser Seite des Substrates befindlichen Schichten während des temperaturgeregelten Prozessierens ändern. Vorzugsweise ändert sich hierbei die Emissivität auf der für die Messung herangezogenen Seite eines Substrates nicht, so das es ausreichend ist, der Temperaturermittlung ausschließlich eine Funktion zu Grunde zu legen, die die emittierte Strahlung auf die an der Oberfläche herrschende Temperatur abbildet.The temperature measurement is preferably carried out on one side of the substrates, on which there is at least the metrological relevant physical properties of the on this side of the Layers located during the temperature-controlled substrate Change processing. Preferably changes the emissivity on the for the measurement of the used side of a substrate, so that it is sufficient to determine the temperature only one Function based on which the emitted radiation on the prevailing on the surface Temperature.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform erfolgt die Detektion der sprunghaften Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des auf die Substrate aufgebrachten Materials während des Abkühlens der Substrate, so dass vorzugsweise ein Phasenübergang von flüssig nach fest bzw. das daraus resultierende Temperaturplateau bestimmt wird. Vorzugsweise wird der Phasenübergang einer Legierung detektiert, die sich aus dem Substratmaterial, insbesondere Si, und dem auf die Substrate aufgebrachten Material, vor allem Ag oder Al, ausgebildet hat. In allen vorgenannten Fällen ist es wesentlich, dass die jeweilige Schmelztemperatur bekannt ist.In a further special embodiment the sudden change in the physical is detected and / or chemical properties of the applied to the substrates Materials during of cooling of the substrates, so that preferably a phase transition from liquid to solid or the resulting temperature plateau is determined. Preferably becomes the phase transition an alloy detected, which is composed of the substrate material, in particular Si, and the material applied to the substrates, especially Ag or Al. In all of the above cases it is essential that the respective melting temperature is known.

Darüber hinaus ist es aber auch denkbar, die Temperaturmessung während einer Aufheizphase der Reaktionskammer durchzuführen, auch wenn in diesem Fall die Schmelzpunkttemperatur nicht exakt bekannt ist, da sich die Legierung aus Substratmaterial und auf die Substrate aufgebrachten Materials noch nicht vollständig ausgebildet hat. Dies ist bpw. der Fall, sobald Al auf ein Si-Substrat aufgebracht und zur Detektion des Schmelzpunktes verwendet wird. Vorteilhaft an einer Messung während des Aufheizens des Halbleiterwafers ist, dass bereits vor Erreichen einer Maximaltemperatur der Substrate das Messgerät nachkalibriert wird und so eine prozesstemperaturbedingte Schädigung der Substrate in jedem Fall auszuschliessen ist. Vorzugsweise erfolgt die Temperaturmessung daher zu einem Zeitpunkt während der Aufheizphase, der derart gewählt wird, dass noch rechtzeitig regelungstechnisch in die Aufheizung der Reaktionskammer eingegriffen werden kann, um eine spätere Schädigung der Substrate, bspw. auf Grund einer zu hohen Temperatur während der Prozessierung, zu verhindern.But it is also beyond that conceivable the temperature measurement during a heating phase of the reaction chamber, even if in this case the melting point temperature is not exactly known, since the Alloy of substrate material and applied to the substrates Materials not yet complete has trained. This is bpw. the case once Al on a Si substrate applied and used to detect the melting point. Advantage of a measurement during of heating the semiconductor wafer is that before reaching it the measuring device is recalibrated to a maximum temperature of the substrates and so process temperature-related damage to the substrates in each Case is to be excluded. The temperature measurement is preferably carried out therefore at a time during the heating phase, chosen in this way is that still in terms of control technology in the heating the reaction chamber can be intervened to prevent later damage to the Substrates, for example due to a too high temperature during the Processing, to prevent.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Kalibrierung des berührungslosen Sensors, insbesondere eines Pyrometers, durch Auswerten ausschließlich eines Messwertes, der während der Temperierung erfasst wird. Die Erfassung dieses einen Messwertes erfolgt während des Phasenübergangs einer vorzugsweise Si sowie Al und/oder Ag enthaltenden Legierung, die sich auf Grund der Temperierung der Reaktionskammer aus Substratmaterial und des auf die Substrate aufgebrachten Materials ausbildet.In a further special embodiment of the method according to the invention the contactless is calibrated Sensor, especially a pyrometer, by evaluating only one Reading that during the temperature control is recorded. The acquisition of this one measured value takes place during the phase transition one preferably Si and Al and / or Ag containing alloy, the due to the temperature of the reaction chamber made of substrate material and the material applied to the substrates.

Die Temperatur, bei der der Phasenübergang stattfindet ist bekannt, da es sich hierbei um eine stoffspezifische Größe der Legierung handelt. Mit Hilfe dieser bekannten Temperatur, wird der berührungslose Sensor kalibriert. Hierzu wird bei der Auswertung des von dem Sensor generierten Messsignals der Unterschied zwischen dem generierten Messsignal und dem Signal, das der Phasenübergangstemperatur entspricht, berücksichtigt.The temperature at which the phase transition is known because it is a substance-specific Alloy size is. With the help of this known temperature, the contactless Sensor calibrated. This is done when evaluating the sensor generated measurement signal the difference between the generated measurement signal and the signal that is the phase transition temperature corresponds, taken into account.

Neben der vorbeschriebenen Kalibrierung des berührungslosen Sensors läßt sich mit dem Verfahren, wie es an Hand eines Ausführungsbeispieles im Weiteren noch näher erläutert wird, auch eine Änderung der Emissivität der Substrate ermitteln. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass eine Emissivitätsdifferenz in einem Temperaturbereich von der Phasenübergangstemperatur bis max. 900°C , der für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren realisierte temperaturgeregelte Prozessierung, also insbesondere das Feuern von Dickfilmkontakten auf Solarzellen, relevant ist, nicht von der Substrattemperatur, sondern ausschließlich von der Änderung spezieller physikalischen Eigenschaften der Substrate, wie bspw. der Rauhigkeit, beeinflusst wird. Sofern eine Emissivitätsdifferenz ermittelt wird, ist diese daher für den gesamten Temperaturbereich, in dem das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise zum Einsatz kommt, näherungsweise als konstant anzusehen. Durch Berücksichtigung des korrigierten Emissivitätswertes bei der Auswertung der vom Pyrometer generierten Messsignale ist eine Kalibrierung des Messsensors somit nicht nur für einen Temperaturwert, sondern auch über einen Temperaturbereich möglich.In addition to the calibration of the contactless sensor described above, the method, as will be explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment, can also determine a change in the emissivity of the substrates. Here in the case of an emissivity difference in a temperature range from the phase transition temperature to max. 900 ° C, which is relevant for the temperature-controlled processing realized with the method according to the invention, i.e. in particular the firing of thick film contacts on solar cells, is not influenced by the substrate temperature, but only by the change in special physical properties of the substrates, such as the roughness becomes. If an emissivity difference is determined, it should therefore be regarded as approximately constant for the entire temperature range in which the method according to the invention is preferably used. By taking the corrected emissivity value into account when evaluating the measurement signals generated by the pyrometer, calibration of the measurement sensor is therefore possible not only for a temperature value, but also over a temperature range.

Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Prozessierung von Solarzellen. So ist es bei der Prozessierung von Solarzellen denkbar, das Material, bei dem sich bei einer bekannten Temperatur sprunghaft physikalische und/oder chemische Eigenschaften unter Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe ändern, zusätzlich zu den Dickfilmkontakten für Emitter bzw. Basis auf den Wafer aufzubringen.The method according to the invention is particularly suitable for processing solar cells. So it is with processing of solar cells conceivable, the material in which a known Temperature jump physical and / or chemical properties with heat absorption or change heat output, in addition to the thick film contacts for Apply the emitter or base to the wafer.

In einer weiteren besonders geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Halbleitersubstraten als auf die Substrate aufzubringendes Material ein p-dotierendes oder n-dotierendes Material gewählt, das bei der Prozessierung die Eigenschaft besitzt, in das Substrat einzudiffundieren oder einzulegieren, und auf diese Weise eine "high-low-junction", beispielsweise einen p-p+-Übergang erzeugt. Damit wird die Oberfläche passiviert, auf welche das Material aufgebracht wurde, d.h. die Rekombination der Minoritätsladungsträger an den entsprechenden Oberflächenbereichen verringert.In a further particularly suitable embodiment of the method according to the invention, a p-doping or n-doping material is selected as the material to be applied to the substrates, which material has the property during processing of diffusing or alloying into the substrate, and in this way a " high-low junction ", for example a pp + transition. The surface to which the material was applied is thus passivated, ie the recombination of the minority charge carriers at the corresponding surface areas is reduced.

Weiterhin kann ein derartiges Material im Verlauf der Prozessierung eine Dotierung des Halbleiters im Sinne einer "high-low-junction" bewirken und nach der Prozessierung gleichzeitig einen Metall-Halbleiter-Kontakt einer Solarzelle bilden.Furthermore, such a material in the course of the processing a doping of the semiconductor in the sense effect a "high-low junction" and after processing simultaneously a metal-semiconductor contact of a solar cell form.

Vorzugsweise wird hierbei als Material ein Al-haltiger Werkstoff verwendet, der entweder aufgesputtert und/oder aufgedampft oder als Al-haltige Paste auf das Substrat aufgebracht wird.This is preferably used as a material an Al-containing Material used that either sputtered and / or vapor-deposited or is applied to the substrate as an Al-containing paste.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhaft bei einer Vielzahl von Verfahren zur Prozessierung von Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten, anwenden. So kann das beschriebene Verfahren sowohl bei der Prozessierung funktionaler Schichten, die sich aus Dickfilmpasten oder aufgesputterten oder aufgedampften Schichten zusammensetzen, als auch zum Feuern von Dickfilmpasten auf Solarzellen bzw. kristallinen Siliziumsolarzellen eingesetzt werden. Auf besonders bevorzugte Weise wird somit auch eine Temperaturregelung beim Feuern von Dickfilmpasten auf kristallinen Siliziumsolarzellen zur Kontaktierung von Solarzellenemittern ermöglicht.The method according to the invention can be advantageous in a variety of processes for processing substrates, especially semiconductor substrates, apply. So the procedure described both when processing functional layers that result from Thick film pastes or sputtered or evaporated layers put together, as well as for firing thick film pastes on solar cells or crystalline silicon solar cells are used. On special Temperature control during firing is thus also preferred of thick film pastes on crystalline silicon solar cells for contacting of solar cell emitters.

Das Verfahren der Erfindung zur temperaturgeregelten Prozessierung von Substraten soll im Weiteren unter Bezugnahme auf die im Folgenden beschriebenen Figuren näher erläutert werden:The method of the invention for temperature controlled Processing of substrates will be discussed below with reference to the figures described below are explained in more detail:

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The invention is hereinafter without restriction the general inventive concept based on exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawings. It demonstrate:

1 Aufbau eines optisch beheizten Ofens mit wassergekühlten Reaktorwänden; 1 Construction of an optically heated furnace with water-cooled reactor walls;

2 Typisches Temperaturprofil zum Feuern einer Dickfilmkontaktierung nach dem Stand der Technik; 2 Typical temperature profile for firing a thick film contact according to the prior art;

3 Gegenüberstellung des Ist- und des Solltemperaturverlaufes beim Feuern von Dickfilmkontakten mit einem optischen Ofen; und 3 Comparison of the actual and the target temperature curve when firing thick film contacts with an optical furnace; and

4 schematischer Aufbau einer Siebdrucksolarzelle. 4 schematic structure of a screen printed solar cell.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to Execute the invention

In 1 ist ein Strahlungsofen 1 dargestellt, der zum Feuern von Dickfilmkontakten auf Halbleiterwafern 6 eingesetzt wird. Die Halbleiterwafer 6 werden nach Öffnen der Ofentür 5 in die Reaktionskammer 2 des Strahlungsofens 1 eingebracht. Anschließend wird die Ofentür 5 verschlossen und der Halbleiterwafer 6 liegt punktuell auf einem Quarzträger 8 auf. Ferner weist der Strahlungsofen 1 wassergekühlte Begrenzungswände 3 auf, die goldbeschichtet sind und die die Reaktionskammer 2 umschließen. Innerhalb der Reaktionskammer 2 sind als Wolfram-Halogenlampen ausgeführte Heizelemente 4 vorgesehen, deren Heizleistung regelbar ist, so dass für den Halbleiterwafer 6 innerhalb der Reaktionskammer 2 ein Temperaturverlauf, der einem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf der Substrate folgt, erzeugbar ist. Zwischen den Heizelementen 4 und dem Halbleiterwafer 6 ist ein Quarzrohr 7 angeordnet, das den Halbleiterwafer hermetisch gegenüber den Wolfram-Halogenlampen abschirmt. Auf diese Weise werden Verschmutzungen durch die Heizelemente vermieden.In 1 is a radiation oven 1 shown, for firing thick film contacts on semiconductor wafers 6 is used. The semiconductor wafers 6 after opening the oven door 5 into the reaction chamber 2 of the radiation furnace 1 brought in. Then the oven door 5 sealed and the semiconductor wafer 6 lies on a quartz carrier 8th on. Furthermore, the radiation oven 1 water-cooled boundary walls 3 that are gold-plated and that are the reaction chamber 2 enclose. Inside the reaction chamber 2 are heating elements designed as tungsten halogen lamps 4 provided, the heating power of which is adjustable, so that for the semiconductor wafer 6 inside the reaction chamber 2 a temperature profile that follows a predetermined target temperature profile of the substrates can be generated. Between the heating elements 4 and the semiconductor wafer 6 is a quartz tube 7 arranged, which hermetically shields the semiconductor wafer from the tungsten halogen lamps. In this way, contamination from the heating elements is avoided.

Auf der der Ofentür 5 gegenüber liegenden Seite des Quarzrohres 7 ist ein Gaseinlass 9 vorgesehen, durch den wahlweise Stickstoff oder Sauerstoff in die Reaktionskammer 2 einbringbar ist. Um die gleichmäßige Verteilung dieser Prozeßgase innerhalb der Reaktionskammer 2 zu Gewähr leisten, sind in Strömungsrichtung der Gase hinter dem Gaseinlass 9 Prallscheiben 10 vorgesehen. Während die Halbleiterwafer 6 einem Soll-Temperaturverlauf folgend temperiert werden, wird mittels eines Pyrometers 13 die von der Vorderseite 6a des Halbleiterwafers 6 emittierte Strahlung detektiert. Das Pyrometer 13 ist außerhalb des Reaktionsraumes 2 an den Begrenzungswänden 3 des Strahlungsofens 1 befestigt. Innerhalb der wassergekühlten Begrenzungswände 3 ist eine Inspektionsöffnung 12 vorgesehen, durch die das Pyrometer 13 die von der Vorderseite 6a des Halbleiterwafers 6 emittierte Strahlung, die durch ein innerhalb des Quarzrohres 7 vorgesehenes, mit einem optischen Filter versehenes Inspektionsfenster 11 geleitet wird, detektiert. Sobald mit dem Pyrometer 13 ein Phasenübergang der auf die Rückseite 6b des Halbleiterwafers 6 aufgebrachten metallhaltigen Paste über die damit verbundene zusätzliche Temperierung des Halbleiterwafers 6 detektiert wird, erfolgt eine automatische Nachkalibrierung des Pyrometers 13.On the oven door 5 opposite side of the quartz tube 7 is a gas inlet 9 provided, through which either nitrogen or oxygen into the reaction chamber 2 can be introduced. To ensure the even distribution of these process gases within the reaction chamber 2 to guarantee, are in the direction of flow of the gases behind the gas inlet 9 Paddle 10 intended. While the semiconductor wafers 6 are tempered according to a set temperature curve, using a pyrometer 13 that from the front 6a of the semiconductor wafer 6 emitted radiation is detected. The pyrometer 13 is outside the reaction space 2 on the boundary walls 3 of the radiation furnace 1 attached. Within the water-cooled boundary walls 3 is an inspection opening 12 provided by which the pyrometer 13 that from the front 6a of the semiconductor wafer 6 radiation emitted by an inside the quartz tube 7 Inspection window provided with an optical filter 11 is conducted, detected. Once with the pyrometer 13 a phase transition to the back 6b of the semiconductor wafer 6 applied metal-containing paste via the associated additional temperature control of the semiconductor wafer 6 If the pyrometer is detected, the pyrometer is automatically recalibrated 13 ,

Nach Abschluss der Kühlphase wird der Halbleiterwafer 6 gemeinsam mit dem Quarzträger 8 durch die geöffnete Ofentür 5 aus der Reaktionskammer 2 entfernt. Je nach Größe der Reaktionskammer 2 wird ein Halbleiterwafer alleine oder eine Vielzahl von Wafern gleichzeitig gefeuert.After the cooling phase is complete, the semiconductor wafer 6 together with the quartz support 8th through the open oven door 5 from the reaction chamber 2 away. Depending on the size of the reaction chamber 2 a semiconductor wafer is fired alone or a plurality of wafers are fired simultaneously.

In 2 ist ein Temperaturprofil, wie es beim Feuern von Dickfilmkontakten auf Solarzellen eingestellt wird, dargestellt. Auf der y-Achse ist die jeweilige Temperatur der Substrate als Prozesstemperatur T und auf der x-Achse die Prozesszeit τ aufgetragen. Innerhalb der mit h bezeichneten Zeitspanne erfolgt die Aufheizung der Substrate, während anschließend in der mit c gekennzeichneten Zeitspanne die Abkühlung erfolgt.In 2 shows a temperature profile as it is set when firing thick film contacts on solar cells. The respective temperature of the substrates is plotted on the y-axis as process temperature T and the process time τ on the x-axis. The substrates are heated up within the time period denoted by h, while cooling then takes place in the time period denoted by c.

Zunächst wird zum Kontaktfeuern in der Heizphase b bei Temperaturen von 200–400°C die restlichen organischen Substanzen rückstandsfrei aus der Paste verbrannt. In der mit f gekennzeichneten Phase wird die Paste bei Maximaltemperaturen von 600–900°C für wenige Sekunden gesintert. Bei diesem Sinterprozess erhalten die Kontakte ihre elektrische Leitfähigkeit und der elektrische bzw. mechanische Kontakt zum Halbleiterwafer wird hergestellt. Im Anschluss an das Feuern der Paste wird der Halbleiterwafer abgekühlt.First, there is contact firing in the heating phase b the remaining organic at temperatures of 200–400 ° C Substances free of residues the paste burned. In the phase marked with f Paste sintered at maximum temperatures of 600–900 ° C for a few seconds. During this sintering process, the contacts get their electrical conductivity and the electrical or mechanical contact to the semiconductor wafer is produced. After firing the paste, the semiconductor wafer cooled.

Im Gegensatz zu 2, in der lediglich ein idealisierter Temperaturverlauf beim Feuern von Dickfilmkontakten schematisch dargestellt ist, sind in 3 die auf die Wafer bezogenen Temperaturverläufe Tist, als Wafertemperatur, sowie Ts, als Solltemperatur der Wafer, gegenüber gestellt. Das Aufheizen der Substrate erfolgt in diesem Fall mit Hilfe leistungsgeregelter Heizelemente, die die Temperatur T stets in Abhängigkeit der Prozesszeit τ auf einen Solltemperaturwert nachregeln. Auf diese Weise wird auch ein kurzzeitiges Temperaturplateau, das durch die Wärmeaufnahme beim Schmelzen der auf die Wafer aufgebrachten Paste verursacht wird, „weggeregelt". Die Maximaltemperatur Tmax wird lediglich wenige Sekunden gehalten und anschließend werden die Heizelemente ausgeschaltet, so dass sich die Wafer abkühlen, wobei der Abkühlprozess ungeregelt erfolgt. Während des Abkühlens wird das gleichmäßige Absinken der Wafertemperatur bei der Temperatur des Phasenübergangs TPh der aufgebrachten Paste durch die frei werdende latente Wärme gestört, so dass sich ein kurzzeitiges Temperaturplateau ausbildet, innerhalb dessen die Wafertemperatur konstant bleibt. Danach sinkt die Temperatur des Wafers innerhalb der Reaktorkammer erneut.In contrast to 2 , in which only an idealized temperature profile when firing thick film contacts is shown schematically, are in 3 the data related to the wafer temperature curves T, is provided as wafer temperature, as well as T s, as the target temperature of the wafer opposite. In this case, the substrates are heated with the aid of power-controlled heating elements which always adjust the temperature T to a setpoint temperature value as a function of the process time τ. In this way, a short-term temperature plateau, which is caused by the absorption of heat when the paste applied to the wafer melts, is "eliminated". The maximum temperature T max is only held for a few seconds and then the heating elements are switched off, so that the wafers cool down During the cooling, the uniform decrease in the wafer temperature at the temperature of the phase transition T Ph of the applied paste is disturbed by the latent heat released, so that a brief temperature plateau forms within which the wafer temperature remains constant the temperature of the wafer drops again within the reactor chamber.

Zur Ermittlung der Wafertemperatur während des vorbeschriebenen Temperierungsprozesses wird ein Pyrometer eingesetzt, das ein Messsignal generiert, das durch folgende Gleichung beschrieben wird: S = rp (Pp)·A·f(h)·εeff(λ,T)·Mλ(λ,T) mit
T : Temperatur des Halbleiterwafers,
rp : Funktion der vom Pyrometer absorbierten Strahlungsleistung,
Pp : Strahlungsleistung,
λ : Wellenlänge der Strahlung,
f(h): Funktion, die die Geometrie des Meßaufbaus in Abhängigkeit vom Abstand h zwischen Wafer und Pyrometer beschreibt,
εeff : effektive Emissivität des Wafers in der Prozeßkammer,
Mλ : Spektrale Strahlungsdichte eines schwarzen Strahlers nach der Planck'schen Strahlungsformel.
A : Emmitierende Fläche auf der WaferöberflächeTo determine the wafer temperature during the temperature control process described above, a pyrometer is used that generates a measurement signal that is described by the following equation: S = r p (P p ) · A · f (h) · ε eff (Λ, T) · M λ (Λ, T) With
T: temperature of the semiconductor wafer,
r p : function of the radiation power absorbed by the pyrometer,
P p : radiant power,
λ: wavelength of the radiation,
f (h): function that describes the geometry of the measurement setup as a function of the distance h between the wafer and the pyrometer,
ε eff : effective emissivity of the wafer in the process chamber,
M λ : spectral radiation density of a black radiator according to Planck's radiation formula.
A: Emitting area on the wafer surface

Um während des Temperierungsprozesses die Temperatur der Wafer aus der jeweils emittierten Strahlung bestimmen zu können, wird eine Eingangskalibrierung des Pyrometers mit Hilfe eines auf einen Referenzwafer aufgebrachten Thermopaares durchgeführt. Während der Temperierung des Referenzwafers werden sowohl das vom Pyrometer generierte Messsignal S als auch die mit Hilfe des Thermopaares ermittelte Temperatur des Halbleiterwafers T aufgenommen.To the during the tempering process Determine the temperature of the wafers from the radiation emitted to be able is an input calibration of the pyrometer with the help of a Reference wafer applied thermocouple performed. During the The temperature of the reference wafer will be that of the pyrometer generated measurement signal S as well as with the help of the thermocouple determined temperature of the semiconductor wafer T recorded.

Anschließend wird empirisch unter Zugrundelegung der mit dem Thermopaar ermittelten Temperaturen der nach der oben angegebenen Gleichung berechenbare Verlauf des Signals S=S(T) für unterschiedliche Wafertemperaturen ermittelt. Die Umkehrfunktion stellt die Kalibrierkurve T=T(S) dar.Then, empirically, on the basis of the temperatures determined with the thermocouple or according to the above given equation predictable course of the signal S = S (T) for different Wafer temperatures determined. The reverse function represents the calibration curve T = T (S).

Im Folgenden wird die Kalibrierung eines Pyrometers über einen Temperaturbereich beschrieben, wobei beispielhaft davon ausgegangen wird, dass zwei Wafer, die nacheinander innerhalb der Reaktionskammer temperiert werden, eine unterschiedliche Emissivität aufweisen. So kann etwa eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit zu einer Steigerung der Emissivität eines Halbleiterwafers und bei gleicher Temperatur der Halbleiterwafer letztendlich zu einem erhöhten Messsignal des Pyrometers führen, Der Einfachheit halber wird angenommen, dass der pyrometrische Meßaufbau keinen Änderungen unterworfen ist und dass die Reaktionskammer des Ofens über hochreflektierende Reaktorwände verfügt, so dass ausschließlich die Emissivität des Halbleiterwafers und nicht der Reaktorwände die Messung beeinflusst.The calibration of a pyrometer over a temperature range is described below, it being assumed, for example, that two wafers which are temperature-controlled in succession within the reaction chamber have a different emissivity. For example, an increased surface roughness can lead to an increase in the emissivity of a semiconductor wafer and, at the same temperature of the semiconductor wafer, ultimately to an increased measurement signal from the pyrometer. For the sake of simplicity, it is assumed that the pyrometric measurement setup did not undergo any changes fen and that the reaction chamber of the furnace has highly reflective reactor walls, so that only the emissivity of the semiconductor wafer and not the reactor walls influences the measurement.

Zunächst ist die Wafertemperatur auf Grund der bekannten Phasenübergangstemperatur der sich aus der aufgebrachten Paste und dem Wafermaterial herausbildenden Legierung bekannt, bspw. des Si-Al-Eutektikums bei 577°C. Bedingt durch die erhöhte Emissivität des Wafers liegt die mit Hilfe des Pyrometers unter Zugrundelegung der ursprünglichen Kalibrierkurve ermittelte Temperatur über der Phasenübergangstemperatur. Aus der Abweichung des von dem Pyrometer generierten Messsignals gegenüber dem Signal, das der Phasenübergangstemperatur und damit der tatsächlichen Wafertemperatur entspricht, lässt sich durch Umstellung der oben genannten Ausgangsgleichung für die Berechnung des Messsignals die Änderung der Emissivität wie folgt berechnen:

Figure 00230001
First of all, the wafer temperature is known on the basis of the known phase transition temperature of the alloy formed from the applied paste and the wafer material, for example the Si-Al eutectic at 577 ° C. Due to the increased emissivity of the wafer, the temperature determined using the pyrometer based on the original calibration curve lies above the phase transition temperature. From the deviation of the measurement signal generated by the pyrometer from the signal that corresponds to the phase transition temperature and thus the actual wafer temperature, the change in emissivity can be calculated as follows by changing the above-mentioned output equation for the calculation of the measurement signal:
Figure 00230001

Da die Emissivität eines Halbleiterwafers i.A. mit Hilfe einer nicht linearen Funktion darstellbar ist, gilt die so berechnete Korrektur des Messsignals zunächst nur in unmittelbarer Umgebung der Phasenüberganstemperatur, in dem behandelten Beispiel bei 577°C. Allerdings hängt die Emissivität in dem für das Feuern von Dickfilmkontakten üblichen Temparturbereich, nämlich von 577°C bis ca. 900°C , nur vernachlässigbar von der Wafertemperatur ab. Daher ist in den Bereichen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt, die Kalibrierung eines Pyrometers über den gesamten Temperaturbereich unter Berücksichtigung der korrigierten Emissivität möglich. Die korrigierte Emissivität wird wie folgt berechnet: εkorr = εalt + Δε577°C Since the emissivity of a semiconductor wafer can generally be represented with the aid of a non-linear function, the correction of the measurement signal thus calculated initially only applies in the immediate vicinity of the phase transition temperature, in the example treated at 577 ° C. However, the emissivity in the temperature range customary for firing thick film contacts, namely from 577 ° C. to approx. 900 ° C., depends only negligibly on the wafer temperature. It is therefore possible in the areas in which the method according to the invention is used to calibrate a pyrometer over the entire temperature range, taking into account the corrected emissivity. The corrected emissivity is calculated as follows: ε corr = ε old + Δε 577 ° C

Der Wert für die korrigierte Emissivität kann in die Ausgangsgleichung zur Berechnung des Pyrometersignals eingesetzt werden, um einen korrigierten Verlauf S=S(T) des vom Pyrometer generierten Signals anzugeben. Auch in diesem Fall ergibt die Umkehrfunktion T=T(S) die Kalibrierkurve, die der Regelung der nachfolgenden Temperierungsprozesse zu Grunde gelegt wird.The value for the corrected emissivity can be in used the output equation to calculate the pyrometer signal to a corrected curve S = S (T) of the signal generated by the pyrometer specify. In this case too, the inverse function gives T = T (S) the calibration curve that regulates the subsequent tempering processes is taken as a basis.

In 4 ist eine mit dem Verfahren hergestellte Solarzelle dargestellt, die einen schichtartigen Aufbau aufweist. Auf der der Vorderseite der Solarzelle zugewandten Seite der p-dotierten Basis 17 befindet sich eine ganzflächig aufgebrachte Phosphor-diffundierte Emitterschicht 16 und eine auf diese aufgebrachte Antireflexschicht 15.In 4 a solar cell produced using the method is shown, which has a layer-like structure. On the side of the p-doped base facing the front of the solar cell 17 there is a phosphor diffused emitter layer applied over the entire surface 16 and an anti-reflective layer applied thereon 15 ,

Die Kontaktierung der Emitterschicht 16 erfolgt mittels der Vorderseitenkontakte 14.The contacting of the emitter layer 16 is done using the front contacts 14 ,

Zur Kontaktierung der n-dotierten Emitterschicht 16 auf der Solarzellenvorderseite ist in diesem Fall eine Ag-Dickfilmpaste verwendet worden, die vor dem Kontaktierungsprozess im Wege eines Siebdruckverfahrens auf die Solarzellenoberfläche aufgebracht worden ist. Im Laufe des Kontaktierungsprozesses ist die Ag-Dickfilmpaste zunächst getrocknet worden, um so das in der Paste enthaltene Lösungsmittel zu verdunsten. Anschließend sind bei Temperaturen zwischen 200 und 400°C die restlichen organischen Substanzen rückstandsfrei aus der Paste verbrannt und während des eigentlichen Feuerns bei Temperaturen von 600 bis 900°C ist die Paste gesintert worden. Gleichzeitig haben die Vorderseitenkontakte 14 bei diesem Prozessschritt ihre elektrische Leitfähigkeit erhalten und der elektrische sowie mechanische Kontakt zur darunter liegenden Emitterschicht 16 ist herausgebildet worden.For contacting the n-doped emitter layer 16 In this case, an Ag thick film paste was used on the front of the solar cell, which was applied to the surface of the solar cell by means of a screen printing process before the contacting process. In the course of the contacting process, the Ag thick film paste was first dried in order to evaporate the solvent contained in the paste. The remaining organic substances are then burned out of the paste without residues at temperatures between 200 and 400 ° C. and the paste has been sintered during the actual firing at temperatures of 600 to 900 ° C. At the same time have the front contacts 14 this process step maintains their electrical conductivity and the electrical and mechanical contact with the underlying emitter layer 16 has been formed.

Auf der der Rückseite der Solarzelle zugewandten Seite der p-dotierten Basis 17 ist ganzflächig ein Rückseitenkontakt 18 aufgebracht. Ferner sind auf der Rückseite der Solarzelle Kontaktpunkte 19 zum Anlöten von Zellverbindern vorgesehen.On the back of the p-doped base facing the solar cell 17 is a backside contact over the entire surface 18 applied. There are also contact points on the back of the solar cell 19 intended for soldering cell connectors.

Der Rückseitenkontakt 18 ist durch Aufbringen einer aluminiumhaltigen Dickfilmpaste und die Kontaktpunkte durch Aufbringen einer Al/Ag-Dickfilmpaste hergestellt worden. Das Kontaktfeuern erfolgte gleichzeitig mit der Ag-Dickfilmpaste für die Vorderseite. Während des Kontaktierungsprozesses ist der Phasenübergang der aluminiumhaltigen Dickfilmpaste auf Grund der hierdurch verursachten zusätzlichen Temperierung des Solarzellenwafers ermittelt worden, indem die von der Solarzellenvorderseite emittierte Strahlung detektiert worden ist.The back contact 18 has been produced by applying an aluminum-containing thick film paste and the contact points by applying an Al / Ag thick film paste. The contact firing took place simultaneously with the Ag thick film paste for the front. During the contacting process, the phase transition of the aluminum-containing thick film paste was determined on the basis of the additional temperature control of the solar cell wafer caused by this, in that the radiation emitted by the front side of the solar cell was detected.

Die aluminiumhaltige Dickfilmpaste wird auf die Rückseite der Solarzelle aufgebracht, um so eine Einschränkung der Funktionsweise der Solarzelle bzw. Wirkungsgradverluste durch eine zu grobe Überdeckung der effektiven Solarzellenfläche auf der Solarzellenvorderseite zu verhindern. Darüber hinaus werden Fehler bei der Messung der von der Vorderseite der Solarzelle während des Temperierungsprozesses emittierten Strahlung vermieden, da sich die Strahlungseigenschaften der Oberfläche der Solarzellenvorderseite während des Kontaktierungsprozesses nicht ändern.The aluminum-containing thick film paste is going to the back the solar cell applied, so as to limit the operation of the Solar cell or loss of efficiency due to too rough coverage the effective solar cell area on the front of the solar cell. Furthermore be errors in the measurement of the front of the solar cell while of the temperature control process emitted radiation avoided, since the Radiation properties of the surface of the solar cell front while do not change the contacting process.

Die Dickfilmpasten, die zur Herstellung des Rückseitenkontakts 18, der Kontaktpunkte 19 sowie der Vorderseitenkontakte 14 verwendet werden, setzen sich aus mehreren Bestandteilen zusammen. Neben den in den Pasten enthaltenen Bestandteilen an Silber- bzw.The thick film pastes used to make the back contact 18 , the contact points 19 and the front contacts 14 used, are composed of several components. In addition to the components of silver or

Aluminiumpulver werden diesen Pasten insbesondere gemahlene Glaspartikel, sog. Glasfritte, zugesetzt, die für eine ausreichende Haftung der Kontakte auf dem Halbleiterwafer sorgen und darüber hinaus die Aufbringung weiterer Schichten, wie etwa Antireflexschichten aus Siliziumnitrid, ermöglichen. Ferner werden den für das Kontaktfeuern verwendeten Pasten oftmals weitere Additive zugesetzt, um die Eigenschaften der Pasten zu optimieren.Aluminum powders, in particular ground glass particles, so-called glass frit, are added to these pastes, which ensure sufficient adhesion of the contacts on the semiconductor wafer and also enable the application of further layers, such as anti-reflective layers made of silicon nitride. Furthermore, other additives are often added to the pastes used for contact firing, to optimize the properties of the pastes.

11
Strahlungsofenradiant oven
22
Reaktionskammerreaction chamber
33
Begrenzungswändeboundary walls
44
Heizelementheating element
55
Ofentüroven door
66
HalbleiterwaferSemiconductor wafer
6a6a
Vorderseitefront
6b6b
Rückseiteback
77
Quarzrohrquartz tube
88th
Quarzträgerquartz support
99
Gaseinlassgas inlet
1010
PrallscheibenPaddle
1111
Inspektionsfensterinspection windows
1212
Inspektionsöffnunginspection opening
1313
Pyrometerpyrometer
1414
VorderseitenkontakteFront-side contacts
1515
AntireflexschichtAnti-reflective coating
1616
n-dotierte Emitterschichtn-doped emitter layer
1717
p-dotierte Basisp-doped Base
1818
RückseitenkontakteBackside contacts
1919
KontaktpunkteContact points

Claims (24)

Verfahren zur temperaturgeregelten Prozessierung von Substraten, insbesondere zum Feuern von Dickfilmkontakten auf Solarzellen, bei dem die Substrate (6) in eine Reaktionskammer (2) eingebracht, in der Reaktionskammer (2) aufgeheizt und anschließend abgekühlt werden, während die Temperatur der Substrate (6) über zumindest einen berührungslosen Detektor (13) gemessen und die Aufheizung auf Basis der gemessenen Temperatur zur Annäherung an eine maximale Soll-Temperatur oder an einen Soll-Temperaturverlauf der Substrate (6) zumindest im Bereich einer Maximaltemperatur des Soll-Temperaturverlaufes geregelt wird, wobei zumindest einige der Substrate (6) vor dem Einbringen in die Reaktionskammer (2) zumindest abschnittsweise auf einer Seite mit einem Material (18) versehen werden, bei dem bei einer bekannten Temperatur innerhalb des Soll-Temperaturverlaufes unter Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme eine sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften auftritt, die während der Prozessierung detektiert und zur Kalibrierung oder Nachkalibrierung des berührungslosen Detektors (13) herangezogen wird, dadurch fekennzeichnet, dass das Material (18) auf einer dem berührungslosen Detektor (13) abgewandten Seite (6b) der Substrate (6) aufgebracht und die sprunghafte Änderung über eine zusätzliche Temperierung der Substrate (6) detektiert wird, die durch die Wärmeabgabe oder Wärmeaufnahme bei der sprunghaften Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften auftritt.Process for temperature-controlled processing of substrates, in particular for firing thick film contacts on solar cells, in which the substrates ( 6 ) into a reaction chamber ( 2 ) introduced in the reaction chamber ( 2 ) are heated and then cooled while the temperature of the substrates ( 6 ) via at least one non-contact detector ( 13 ) measured and the heating based on the measured temperature to approximate a maximum target temperature or a target temperature profile of the substrates ( 6 ) is regulated at least in the range of a maximum temperature of the target temperature profile, at least some of the substrates ( 6 ) before being introduced into the reaction chamber ( 2 ) at least in sections on one side with a material ( 18 ) are provided, in which a sudden change in the physical and / or chemical properties occurs at a known temperature within the target temperature profile with heat emission or heat absorption, which changes are detected during processing and for calibration or recalibration of the contactless detector ( 13 ) is used, characterized in that the material ( 18 ) on a non-contact detector ( 13 ) opposite side ( 6b ) of the substrates ( 6 ) applied and the sudden change via an additional temperature control of the substrates ( 6 ) is detected, which occurs due to the heat emission or heat absorption during the sudden change in the physical and / or chemical properties. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Substrate (6) aus einem keramischen Werkstoff eingesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that substrates ( 6 ) made of a ceramic material. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrate (6) Halbleiterwafer eingesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that as substrates ( 6 ) Semiconductor wafers are used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als berührungsloser Detektor (13) eine strahlungssensitive Sensoreinheit, ein thermischer Ausdehnungssensor, ein Akustiksensor und/oder ein Lasersensor verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a non-contact detector ( 13 ) a radiation-sensitive sensor unit, a thermal expansion sensor, an acoustic sensor and / or a laser sensor is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als berührungsloser Detektor (13) ein Pyrometer eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a non-contact detector ( 13 ) a pyrometer is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material (18) eingesetzt wird, bei dem bei der bekannten Temperatur ein Phasenübergang stattfindet und/oder das während der Prozessierung mit dem Substrat wenigstens teilweise eine Legierung bildet, deren Phasenübergangstemperatur die bekannte Temperatur darstellt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a material ( 18 ) is used in which a phase transition takes place at the known temperature and / or which forms an alloy with the substrate at least partially during processing, the phase transition temperature of which represents the known temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (6) beim Aufheizen und/oder beim Abkühlen kontinuierlich oder getaktet durch die Reaktionskammer (2) bewegt werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the substrates ( 6 ) during heating and / or cooling, continuously or clocked through the reaction chamber ( 2 ) are moved. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (6) auf der gleichen Seite der Reaktionskammer (2) in die Reaktionskammer (2) hinein- und herausbewegt werden.A method according to claim 7, characterized in that the substrates ( 6 ) on the same side of the reaction chamber ( 2 ) into the reaction chamber ( 2 ) are moved in and out. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (6) mittels Wärmestrahlung aufgeheizt werden.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the substrates ( 6 ) are heated by means of heat radiation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufheizung der Substrate (6) Wolfram-Halogen-Lampen, Xe- oder Ar-Bogenlampen verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that for the heating of the substrates ( 6 ) Tungsten halogen lamps, Xe or Ar arc lamps can be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzungswände (3) der Reaktionskammer (2) zumindest teilweise gekühlt werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that boundary walls ( 3 ) the reaction chamber ( 2 ) are at least partially cooled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Materials (18) während des Abkühlens der Substrate (6) detektiert wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the sudden change in the physical and / or chemical properties of the material ( 18 ) while cooling the substrates ( 6 ) is detected. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufheizung der Substrate (6) Heizelemente (4) verwendet werden, deren Heizleistung zur Abkühlung der Substrate (6) gesteuert wird, um eine gesteuerte Abkühlung der Substrate zu erreichen, wobei die sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Materials (18) über ein Temperaturplateau im Temperaturverlauf der gemessenen Temperatur detektiert wird.A method according to claim 12, characterized in that for heating the substrates ( 6 ) Heating elements ( 4 ) are used, their heating device for cooling the substrates ( 6 ) is controlled in order to achieve controlled cooling of the substrates, the abrupt change in the physical and / or chemical properties of the material ( 18 ) is detected over a temperature plateau in the temperature curve of the measured temperature. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufheizung der Substrate (6) Heizelemente (4) verwendet werden, die zur Abkühlung der Substrate (6) abgeschaltet werden, so dass die Abkühlung der Substrate ungesteuert erfolgt, wobei die sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Materials (18) über ein Temperaturplateau im Temperaturverlauf der gemessenen Temperatur detektiert wird.A method according to claim 12, characterized in that for heating the substrates ( 6 ) Heating elements ( 4 ) are used to cool the substrates ( 6 ) are switched off so that the cooling of the substrates takes place in an uncontrolled manner, the sudden change in the physical and / or chemical properties of the material ( 18 ) is detected over a temperature plateau in the temperature curve of the measured temperature. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (6) temperaturgesteuert abgekühlt werden, wobei die sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Materials (18) über eine Änderung der Heizleistung bei der Abkühlung der Substrate (6) detektiert wird.A method according to claim 12, characterized in that the substrates ( 6 ) are cooled in a temperature-controlled manner, the sudden change in the physical and / or chemical properties of the material ( 18 ) about a change in the heating power when the substrates cool down ( 6 ) is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften über eine Änderung der Heizleistung bei der Aufheizung der Substrate detektiert wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the leaping change the physical and / or chemical properties of a change the heating power is detected when the substrates are heated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung in einer ersten Aufheizphase leistungsgesteuert erfolgt, die sprunghafte Änderung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Materials (18) über ein Temperaturplateau im Temperaturverlauf der gemessenen Temperatur detektiert wird und die Aufheizung anschließend in einer zweiten Aufheizphase temperaturgeregelt fortgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the heating takes place in a power-controlled manner in a first heating phase, the sudden change in the physical and / or chemical properties of the material ( 18 ) is detected over a temperature plateau in the temperature profile of the measured temperature and the heating is then continued in a second heating phase in a temperature-controlled manner. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer (2) in einem Durchlaufofen angeordnet ist und die Substrate (6) mittels einer Hubschnur- oder Hubbalkentransporteinheit oder auf einer keramischen Kette liegend durch die Reaktionskammer (2) hindurchgefördert werden.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the reaction chamber ( 2 ) is arranged in a continuous furnace and the substrates ( 6 ) by means of a lifting cord or walking beam transport unit or lying on a ceramic chain through the reaction chamber ( 2 ) are conveyed through. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (6) mittels einer Tablett- oder Trägereinheit, auf der die Substrate (6) punktuell aufliegen, in die Reaktionskammer (2) hinein- und aus der Reaktionskammer (2) herausbefördert werden.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the substrates ( 6 ) by means of a tray or carrier unit on which the substrates ( 6 ) on the reaction chamber ( 2 ) in and out of the reaction chamber ( 2 ) are transported out. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der berührungslose Detektor (13) vor dem Einbringen der Substrate (6) in die Reaktionskammer (2) mit einem Referenzwafer vorkalibriert wird.Method according to one of claims 1 to 19, characterized in that the non-contact detector ( 13 ) before inserting the substrates ( 6 ) into the reaction chamber ( 2 ) is pre-calibrated with a reference wafer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Prozessierung von Solarzellen als Material (18), mit dem die Substrate (6) vor dem Einbringen in die Reaktionskammer (2) zumindest abschnittsweise versehen werden, ein elektrisch leitfähiges Material eingesetzt und derart aufgebracht wird, dass das Material (18) nach der Prozessierung eine Oberflächenpassivierung der Substrate (6) und/oder einen Kontakt zu einem n- dotierten oder p-dotierten Bereich der Solarzelle bildet.Method according to one of claims 1 to 20, characterized in that when processing solar cells as material ( 18 ) with which the substrates ( 6 ) before being introduced into the reaction chamber ( 2 ) are provided at least in sections, an electrically conductive material is used and applied in such a way that the material ( 18 ) a surface passivation of the substrates after processing ( 6 ) and / or forms a contact to an n-doped or p-doped region of the solar cell. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (6) während der Prozessierung durch das Material (18), mit dem die Substrate (6) vor dem Einbringen in die Reaktionskammer (2) zumindest abschnittsweise versehen werden, wenigstens teilweise n- oder p-dotiert werden.Method according to claim 21, characterized in that the substrates ( 6 ) during processing through the material ( 18 ) with which the substrates ( 6 ) before being introduced into the reaction chamber ( 2 ) are provided at least in sections, are at least partially n- or p-doped. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Material (18) ein Al-haltiger Werkstoff aufgebracht wird.Method according to claim 21 or 22, characterized in that the material ( 18 ) an Al-containing material is applied. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Al-haltige Werkstoff aufgesputtert und/oder aufgedampft oder als Al-haltige Paste aufgetragen wird.A method according to claim 23, characterized in that the Al-containing material is sputtered on and / or vapor-deposited or is applied as an Al-containing paste.
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