硅片清洗工艺的详细分析模板.docx

太阳能硅片清洗工艺1.药槽清洗液最好配比确定由以上试验数据分析, 在清洗剂浓度较低时,不能达成良好清洗效果, 切割过程中吸附到Si片表面砂浆等沾污仍然停留在 S i 片表面。提升清洗剂用量, 砂浆残留片数降低, 不过连续加大清洗剂用量, 又会造成新污染, 即清洗剂残留，和砂浆残留一样, 会影响 Si 片质量。所以选择其中效果最好配比为2.0L。2药槽清洗温度确实定药槽清洗温度设置和表面活性剂性质亲密相关，这是因为在低温时非离子表面活性剂和水完全混溶, 亲水基聚氧乙烯和水形成氢键能量低, 伴随温度升高分子热运动加剧氢键被破坏, 造成非离子表面活性剂在水中溶解度下降, 当温度升高而且达成一定值时, 非离子表面活性剂从水溶液中析出变混浊, 此时温度即为浊点，温度对非离子表面活性剂去污能力影响是显著, 研究表明当温度靠近于浊点时, 清洗效果最好。经过试验得出40-55均可, 但45为最好。3.碱性清洗液和Si反应选择生产线连续进行清洗一个药槽,从新配清洗液开始每隔1 min测其 pH 值, 所得数据图。配置好准备清洗用碱性清洗液pH值在 1 21 3 , 碱性很强, Si片浸人清洗液后,表面会产生大量直径在0.5mm 左右气泡, 认为是Si和清洗液中大量存在-OH 发生以下反应:Si+4OH-(SiO4)4+2H2 反应连续进行, 过程测量药槽中清洗液pH值, 相比开始降低 0.1-0.3,不过继续测量, pH值将保持在一定水平11. 5-1 2 左右不再继续下降,这是因为上步反应生成 (SiO4)4是不稳定, 它在水溶液中继续和水发生以下反应(SiO4)4+ 4H20Si(OH)4 + 4OH-在式(1)中消耗OH-得到补充,在反应达成平衡后, OH-基础保持不变,如此清洗液pH值能够保持在一定范围而不连续下降, 能够取得稳定清洗效果.4.表面沾污起源Si 片内部原子排列整齐有序,每个 Si原子4个价电子和周围原子价电子结合组成共价键结构。不过经过切割工序后, Si 片表面垂直切片方向共价键遭到破坏而成为悬空键，这种不饱和键处于不稳定状态, 含有能够俘获电子或其它原子能力, 以减低表面能, 达成稳定状态。当周围环境中原子或分子趋近晶片表面时, 受到表面原子吸引力, 轻易被拉到表面, 在Si晶片表面富集,形成吸附, 从而造成污染。理想表面实际是不存在, 实际 Si片表面通常包含三个薄层 : 加工应变层、氧化层和吸附层, 在这三层下面才是真正意义上晶体Si。对于太阳能用 Si片来说, 加工应变层是指在线切工艺时所产生应变区, 氧化层指新切出表面和大气接触造成氧化薄膜, 厚度在几纳米到几十纳米之间, 和留置在空气中时间相关, 这也是切割后Si 片假如不能立即进入下一工序, 要立即浸泡到纯水中原因。Si片表面最外层即为吸附层, 是氧化层和环境气氛界面, 吸附部分污染杂质。这些沾污能够分为分子、离子、原子或分为有机杂质、金属和粒子。图所表示。5.碱性清洗机理碱性清洗液关键成份是苛性碱、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、鳌合剂和表面活性剂，苛性碱含有强碱性, 能够中和Si片表面酸性沾污物, 另外强碱皂化作用能够将油脂分解成可溶物质随清洗液冲走。磷酸盐和硅酸盐全部能提供一定清洁效果。碳酸盐含有弱碱性,pH值在9-9.5,碳酸盐关键作用是作为缓冲剂, 使清洗液pH值保持在一定范围内。鳌合剂首先经过化学反应降低溶液中自由金属离子, 其次经过竞争吸附提前吸附在 Si片表面从而降低金属在Si片表面附着。碱性清洗液清洗效果和pH值也有着亲密关系, 伴随清洗液反复使用,pH 肯定下降, 不过碳酸盐缓冲作用使这一过程速度显著降低, 另外-OH和Si两步反应使得溶液中-OH浓度在反应达成平衡后基础保持不变,延长了清洗液使用时间, 生产中药槽 更换频次通常控制在每洗-4000片换一次清洗液。药槽中添加表面活性剂分子是由亲水基团和亲油基团组成,即可溶解在极性溶液中,又能够溶解在非极性溶液中。表面活性剂性质关键由亲水基团决定,一类是溶解于水后能解离离子型表面活性剂 ,另一类是在水中不能解离非离子型表面活性剂。在半导体清洗中为避免离子沾污通常使用非离子型表面活性剂。在切片过程中, 切屑、油污、金属原子等易粘附在Si 片表面,清洗液中表面活性剂首先能吸附多种粒子、有机分子, 并在 Si 表面形成一层吸附膜, 阻止粒子和有机分子污粘附在Si 表面上, 其次可渗透到粒子和油污粘附界面上, 把粒子和油污从界面分离随清洗液带走, 起到清洗作用使Si片表面洁净。通常来说在碱性清洗液中加人表面活性剂关键有以下2 个作用 ：1）降低表面张力表面活性剂在溶液中排列情况和浓度相关,只有当浓度达一定值时, 才能在溶液表面聚集足够数量形成单分子膜, 从而降低表面张力, 增强清洗液润湿和渗透作用。2）提升超声效率其机理是借助于表面活性剂润湿、渗透、乳化、增溶、分散等作用, 使沾污在Si片表面附着力减弱, 再施以加热、超声波等物理方法, 使沾污脱离 Si片表面, 而进人清洗液中被乳化 、分散开。在清洗液中超声清洗Si片表面其原理可用“空化” 现象来解释: 超声波振动在液体中传输音波压强达成一个大气压时, 其功率密度为O.35 W/cm, 这时超声波音波压强峰值就可达成真空或负压, 但实际上无负压存在, 所以在液体中产生一个很大压力, 将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞很靠近真空, 它在超声波压强反向达成最大时破裂, 因为破裂而产生强烈冲击将Si片表面污物撞击下来，而这种由无数细小空化气泡破裂而产生冲击波现象称为“空化”现象。在超声清洗中, 表面活性剂也发挥着关键作用, 经过表面活性剂乳化、分散作用, 能够显著减弱沾污对Si片表面吸附, 从而取得好清洗效果。检验方法：1）游离碱性用移液管将10毫升槽液移入椎形瓶中，加入34酚醛指示剂，然后用0.1N盐酸滴定，颜色由红色至无色即为终点，此时所消耗0.1N盐酸毫升数即为槽液游离碱度游离碱度通常是指体系中游离(即独立完整以碱状态或结构存在)碱含量,通常情况下: 1,是先做衍生,就是使其和一定化合物反应,然后经过检测不反应化合物进行计算. 2,检测总碱度,然后进行折算.酸碱滴定, 通常是依据化合物结构和性质,先全部做成碱,滴定计算总碱量, 然后衍生,再滴定,然后相减就得到游离碱含量了.0.1N盐酸配置 取分析纯浓盐酸9ml加入到990ml水中混均即可。JH-15型硅片清洗剂1.序言本企业针对硅片材质特殊性，在强酸强碱里易产生过腐蚀，借鉴中国外优异技术配方，采取弱碱及助剂经科学复配而成,为进口清洗剂替换型产品。2.关键特点2.1 本剂关键由A、B两部分组成，其中A为碱性组分，B为中性组分。2.2本剂关键由弱碱和低泡表面活性剂组成。2.3可常温或加温使用本剂、效果好。2.4低泡产品，可在喷淋线上使用。3.适用范围适适用于硅片浸渍、喷淋清洗处理。4.技术指标序号项 目指 标1外 观无色至微黄色液体2配 比A：8-10%B：4-5%3游离碱度工作液20-304工作温度常温-705处理时间（min）浸：520喷：2-55.配制和调整5.1配制工作液时，按每吨加JH-15A型80100kg，JH-15B型清洗剂4050kg，搅拌均匀。6.2工作液使用一段时间后，其清洗功能会下降，应立即添加，每吨工作液提升游离碱度一个点，需添加JH-15A约3千克、B 1.5千克（A：B=2：1）。游离碱度高出控制范围，表面反应速度会加紧，工作一段时间后，即可恢复正常。5.3当溶液中油污、杂质过多时,溶液清洗效果会下降，应考虑更换工作液。6.注意事项6.1清洗后工件在转入下道工序前，应充足水洗。6.2工作使用时，应每当6小时检测一次，并立即添加本剂，以确保工作液效果。6.3该液呈弱碱性，操作员应降低跟皮肤接触。