硅料清洗作业指导书.docx

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硅料清洗作业指导书

清洗工艺指导书

1．目的

介绍清洗工艺的原理，目的，准备工作，操作流程，机械的使用和维护方法

2．内容

1．原理与目的

2．工艺操作流程

3．机械的使用方法

4．机械的维护

3．原理与目的

清洗工艺包括太阳能电池生产过程中，铸锭前硅料的清洗，其目的是使硅料表面清洁无杂质污染，从而提高硅片生产的质量。

根据污染物产生的原因,大致可将它们分为颗粒、有机物杂质、金属污染物三类。

（1）颗粒:

硅粉、氮化硅粉、灰尘、细砂。

（2）有机物杂质:

它在硅料上以多种方式存在,如人的皮肤油脂、防锈油、润滑油、松香、蜡等。

这些物质通常都会对加工进程带来不良影响。

（3）金属污染物:

它在硅料上以范德华引力、共价键以及电子转移等三种表面形式存在。

对铸锭的少子铸命产生很大的影响。

（4）自然氧化膜：

在传统的RCA清洗法中SC－1主要用于清洗硅片表面的粒子，SC-2主要用于清洗硅片表面的金属沾污，而DHF用于去除氧化层，SPM用于去除硅片表面的有机沾污。

SC-1清洗

SC-1清洗液由NH4OH、H2O2和H2O组成，由于H2O2的作用，硅片表面有一层自然氧化膜（SiO2），呈亲水性，硅表面和粒子之间可用清洗液浸透。

由于硅表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀，因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中，从而达到去除粒子的目的。

在NH4OH腐蚀硅表面的同时，H2O2又在氧化硅表面形成新的氧化膜。

在硅片表面与粒子之间存在两种相互的作用力：

范德化力和电偶层相互作用力。

当电位为同极性时，粒子必须越过位垒才能向硅表面附着，此时很难发生颗粒吸附现象，Si的电位为负，而大部分粒子只有在碱性条件下电位才为负。

在规模生产中，一般采用HF+HNO3作为腐蚀液与硅材料发生化学反应。

为了降低剥离层厚度，对于反应温度、时间的控制非常关键。

对于块状料，由于其形状不规则且处理过程互相堆叠，增加了清洗及干燥的难度我们在经过多次试验后发现：

对腐蚀槽溶液降温能有效控制反应速度、降低材料损失并可以获得更好的表面质量。

通过QDR、阶梯溢流、加热超声的依次水洗，可以将残留酸液去除。

热氮吹扫去除水滴，真空加热干燥对于堆叠工件（块状料）的干燥效果良好。

硅棒/硅芯清洗设备工位排布：

酸腐蚀→QDR/溢流水洗→超声水洗→热氮吹扫。

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

3Si+4HNO3=3SiO2+4NO↑+2H2O

SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O

3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO↑+8H2O

当HF/HNO3=4.5时及比值在其附近时，硅的腐蚀速度最大。

氢氟酸含量比较高时，硝酸是动力主要试剂。

硝酸浓度的稍微减小能很快降低反应速度。

即使氢氟酸浓度有少量变化，仍有足够的量去溶解硅表面的氧化膜。

反应速度变化不大。

这时可认为面一旦被硝酸氧化，SiO2完全被氢氟酸溶解，反应速度决定于HNO3氧化硅速度。

当硝酸过量时，在高硝酸区域，在这个区域HF酸在动力学上起着重要作用。

氢氟酸少量的变化能明显改变硅片的腐蚀速度。

反应过程中硅片表面始终覆盖着氧化膜，即使硝酸浓度有少量变化，仍有足量的硝酸氧化硅表面，硝酸含量的减小只能使氧化膜变得纤细。

硅片腐蚀速度决定于HF酸与氧化膜的接触速率即氢氟酸从溶液中扩散到硅片表面的速率决定。

高硝酸区域，温度的影响相对较小。

4．工艺操作流程

4.1准备部分

4.1.1进入净化室时必须穿好工作衣、工作鞋，戴工作帽，清洗操作时必须佩戴防酸碱手套和口罩。

4.1.2用专用毛巾清洗工作台，保证工作台面的清洁度。

4.1.3打开去离子水和氮气总开关，去离子水空放5分钟去处管道里的死水（如果没有间断使用可以不用放空死水），然后将各槽水注到标定水位（楼上各槽64000mL，清洗机80000mL）由槽上水位线和水位监控器标定。

4.1.4准备整理当天所用的原材料，领取化学品原料，按照当天的生产产量要求领取相应的酒精，NaOH，双氧水，HCL，HF，专人负责，放置在车间的规定区域（一般原料应由上一班人领好准备）

按照当天的产量：

液体NaOH：

80000mL30%的（两次）20L准备液面降低添加

固体NaOH：

每绒面槽固体640g；添加150g/200片

酒精：

每绒面槽起始8000mL，添加4000mL/200片

HCL：

每酸洗槽4瓶（每瓶2.5L）；

H2O2：

每酸洗槽10L；

HF：

每洗磷槽16瓶（250mL/瓶）每4000片全换一次

4.1.5预热升温，待减薄80摄氏度，酸洗80摄氏度，绒面85摄氏度，所有温差不超过两度，准备配液。

4.1.6在各槽按照要求开始配液

减薄槽直接倒入30%的NaOH，液位高于硅片盒3~5cm；制绒加入640gNaOH（槽内水量为64000mL，规定刻度）；酸洗按照H2O2：

HCL：

H2O=1：

1：

6配液；HF按照10%配液。

待温度重新稳定到规定时，准备开工。

附：

安全知识

1、氢氟酸可经由皮肤、呼吸道、黏膜、肠胃道等的接触产生严重的灼伤及中毒，高滲透性的氟离子，可与体內钙、镁等阳离子結合，产生不可溶的氟化钙或氟化镁等物质。

皮肤曝露、吸入、或口服中毒的病患，皆可因此产生严重的低血钙及低血镁，甚至可快速致人于死。

皮肤接触后立即用大量流水作长时间彻底冲洗,尽快地稀释和冲去氢氟酸。

这是最有效的措施,治疗的关键。

氢氟酸灼伤后的中和方法不少,总的原则是使用一些可溶性钙、镁盐类制剂,使其与氟离子结合形成不溶性氟化钙或氟化镁,从而使氟离子灭活。

2、氢氧化钠常温下是一种白色晶体，具有强腐蚀性，对皮肤可引起灼伤直至严重溃疡的症状，对眼睛可引起烧伤甚至损害角膜或结膜。

取用时应佩戴防毒口罩，化学安全防护眼镜，穿防腐工作服，带橡皮手套。

储存时避免接触潮湿空气，与易燃、可燃物和酸分开存放。

3、硝酸化学式HNO3。

无水纯硝酸是无色液体，易分解出二氧化氮，因而呈红棕色。

通常所用的浓硝酸约含HNO365%左右，密度为1.4g/cm3，具有强烈的刺激性气味和腐蚀性，是强氧化剂。

遇皮肤有灼痛感，呈黄色斑点，几乎能与所有的金属起反应。

硝酸是氧化酸，不论浓的或稀的。

眼睛或皮肤被污染时应立即用大量清水冲洗15分钟以上，口服后就立即用清水漱口。

有消化道损伤时洗胃需谨慎。

 处理硝酸泄漏物的人员须戴好防毒面具和手套。

一旦泄漏要立即用水冲洗，如大量溢出，则所有人员都要撤离储库，用水或碳酸钠中和硝酸.

4、作业人员在作业前，应戴好口罩、帽子，手套，穿好高统胶，并将待处理的多晶硅核对批号。

1、免洗原生多晶硅清洗

1.1拆箱

1.2装料

1.3超声清洗

1.4烘干

1.5包装

1.6入库

2、非免洗原生多晶硅清洗

2.1拆箱

2.2装料

2.3配酸配碱

2.4冲洗

2.5浸泡

2.6超声清洗

2.7烘干

2.8包装

2.9入库

3、回收料清洗

3.1预清洗

3.2装料

3.3配酸

3.4冲洗

3.5浸泡

3.6超声清洗

3.7烘干

3.8包装

3.9入库

4、提纯单晶清洗

4.1预清洗

4.2砸碎

4.3装料

4.4配酸

4.5冲洗

4.6浸泡

4.7超声清洗

4.8烘干

4.9包装

4.9入库

5、提纯硅棒清洗

4.1预清洗

4.2砸碎

4.3装料

4.4配酸

4.5冲洗

4.6浸泡

4.7超声清洗

4.8烘干

4.9包装

6、原生多晶碎料清洗

6.1拆箱

6.2装料

6.3配酸配碱

6.4冲洗

6.5浸泡

6.6超声清洗

6.7烘干

6.8包装

6.9入库

异常原生多晶分选方法与标准

一、原生硅料可直接包装的硅料

1、正常原生多晶

2、半熔原生多晶

特征：

原生多晶硅料有部分在熔融状态下急冷而出现平滑光亮的表面。

3、区熔多晶

有一面为熔融状态下急冷而出现平滑光亮的有晶枝状的表面，其它面为正常原生多晶料形状。

4、多晶尾料

二、需打磨的硅料有如下几种：

1、黑色层

3、黄色层

4、石墨

5、单晶表面有笔迹的硅料

二、需分选去除的有：

1、塑料纸、纸片、头发

三、返洗料：

1、蓝斑

特征：

硅料表面有蓝色斑，可用混合酸清洗。

四、选出分类包装：

如下硅料清洗后，分类选出收集到10kg后，按下列名称包装入库。

1、多晶硅芯

五、敲掉的碎料用作提纯碎料

1、有棕色层：

如出现下列现象应用钨钢锤敲掉，把敲下的棕色层用作提纯碎料