1、清洗实习报告实习目的：1、清洗机基本结构2、清洗剂及其功能3、清洗环境与清洗工艺4、酸碱洗原理5、硅片的烘干实习时间：2011.8.16-2011.8.25实习地点：江西赛维 LDK 硅片事业部新余公司实习部门：清洗 5#厂房 实习内容：1.清洗机基本机构捷佳创 SC 清洗机捷佳创 SC 清洗机主要由设备主体骨架、传动系统、抽风系统、管路系统、电气控制系统、烘干系统、工艺清洗系统等组成。1) 设备主体骨架：整体由 PP 焊接全封闭而成。2) 传动系统：传动系统是全自动清洗机区别手动清洗设备最核心的部分，采用双臂机械手（水平方向移动采用伺服电机和防腐齿轮齿条结构传动，垂直方向采用伺服电机和丝杆倒
2、杆结构提升） 。另外还有前后水平输送料装置。3) 抽风系统：采用设备顶部整体抽风方式，抽风系统把有害气体导入专用管道来防止其扩散对人体、产品、设备及环境的影响。4) 管路系统：由 PVC 管组成，用于槽液注入、排出管道以及空压气管。5) 电气控制系统：监控以及参数修改。6) 烘干系统：隧道式烘干。7) 工艺清洗系统：槽内有超声波、加热、鼓泡、抛动等装置。不管预清洗还是清洗都涉及超声波清洗，所以超声波在此工艺过程中起到重要作用。超声波清洗机的构成：主要由超声波清洗槽和超声波发生器两部分构成。超声波清洗槽用坚固弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成，底部安装有超声波换能器振子；超声波发生器产生高频高压，通
3、过电缆联结线传导给换能器，换能器与振动板一起产生高频共振，从而使清洗槽中的溶剂受超声波作用对污垢进行洗净。超声波清洗机原理：主要是将换能器，将功率超声频源的声能，并且要转换成机械振动，通过清洗槽壁使之将槽子中的清洗液辐射到超声波。由于受到辐射的超声波，使之槽内液体中的微气泡能够在声波的作用下从而保持振动。当声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合。在这段过程中，气泡闭合的瞬间产生冲击波，使气泡周围产生 1012-1013pa 的压力及局调温，这种超声波空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于溶液中，蒸汽型空化对污垢的直接反复冲击。一方面破坏污物与清洗件表
4、面的吸附，另一方面能引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡立即“钻入”振动使污层脱落，由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化、固体粒子自行脱落，超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流，所有这些作用，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。由此可见，凡是液体能浸到且声场存在的地方都有清洗作用，其特点适用于表面形状非常复杂的零
5、件的清洗。尤其是采用这一技术后，可减少化学溶剂的用量，从而大大降低环境污染。超声波的特点：频率越高，传播的距离越远，力道较弱，盲点较少；超声波频率越低，传播的距离越近，力道较强，盲点较多。总结：此预清洗机槽体使用的是不锈钢材质，耐酸程度不高，导致设备使用时间长了，很多地方生锈， （这样又将带入新杂质污染硅片）如果采用SUS316 钢板制作，造价就会提高很多，感觉可改用 PP 板之类的材质制作工位槽，既可以节约成本也可以防止使用时间长了生锈产生杂质污染硅片的弊病。1）此工艺都是用纯水作业，对水质要求高。应该在进水处加装过滤装置以及装置电导计监控电导率，保证和时时监控水质。2）每个工序槽可加装内循
6、环泵浦，提高溶液均匀度有利于清洁效果，并可缩短作业时间从而提高产能。3）此共设纯水的需求量不足，各槽溢流量已无可调空间。2 清洗剂及其功能常用的化学清洗剂硅片化学清洗的主要目的是针对上述可能存在的硅片表面杂质进行去除。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂（如甲苯、二甲苯、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等） 、浓酸、强碱以及高纯中性洗涤剂等。几种常用化学清洗剂的去污作用（1）硫酸 热的浓硫酸对有机物有强烈的脱水炭化作用，采用浓硫酸能有效去除硅片表面有机物；（2）王水 王水具有极强的氧化性、腐蚀性和强酸性，在清洗中主要利用王水的强氧化性；王水能溶解金等不活泼金属是由于王水溶液中生成了氧化能力很强的初生态氯
7、Cl和氯化亚硝酰；HNO3+HCl=NOCl+2Cl+2H2O3 清洗工艺捷佳创 SC 清洗机清洗1) 硅片的化学清洗：硅片经过不同工序加工后，其表面已受到严重污染，一般讲硅片表面污染大致可分为三类： A. 有机杂质污染：可通过有机试剂的溶解作用，结合超声波清洗技术来去除。B. 颗粒污染：运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径 0.4 m 颗粒；C. 金属离子污染：必须采用化学的方法才能清洗其污染，硅片表面金属杂质污染有两大类：a. 一类是污染离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀” ）到硅片表面。硅抛光片的化学清洗目的就
8、在于要去除这种污染，一般可按下述办法进行清洗去除污染。 a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。b. 用无害的小直径强正离子（如H+）来替代吸附在硅片表面的金属离子，使之溶解于清洗液中。c. 用大量去离水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。2) 主要试剂：JH-15A、H-15B、KOHA 剂主要有钾盐、缓蚀剂、助洗剂、络合剂碱性组分，B 剂主要由弱酸性表面活性剂聚合复配而成。KOH 提供皂化碱度，有聚合的高效缓蚀剂、助洗剂、络合剂及表面活性剂提供洗净性。3) 工艺流程及参数工序槽号 1 2 3 4 5 6 7 烘干药剂 纯水 纯水J
9、H-15A：JH-15B:KOH 4.5：4.5：1.5纯水 纯水 纯水 /温度（） 常温 常温 52 52 50-55 50-55 50-55 85-95时间（s） 200-280 200-280 220-280 220-280 200-280 200-280 150+100（脱水） 180-240超声波 开 开 开 开 / 开 / /鼓泡 开 开 / / 开 开 / /溢流 有 有 无 无 有 有 有 /a. 空压0.5MPa；超声波电流：5-10Ab. 清洗剂每 200 篮更换一次。3.3 纯水要求:电导率标准为0.5s/cm4 酸碱洗原理碱性清洗的机理碱性清洗液的主要成分是苛性碱、磷酸
10、盐、硅酸盐、碳酸盐、鳌合剂和表面活性剂，苛性碱具有强碱性, 能够中和 Si 片表面的酸性沾污物, 另外强碱的皂化作用可以将油脂分解成可溶的物质随清洗液冲走。磷酸盐和硅酸盐都能提供一定的清洁效果。碳酸盐具有弱碱性,pH 值在 9-9.5,碳酸盐的主要作用是作为缓冲剂, 使清洗液的 pH值保持在一定范围内。鳌合剂一方面通过化学反应减少溶液中的自由金属离子, 另一方面通过竞争吸附提前吸附在 Si 片表面从而减少金属在 Si 片表面的附着。碱性清洗液的清洗效果与 pH 值也有着密切关系, 随着清洗液的重复使用,pH 必然下降 , 但是碳酸盐的缓冲作用使这一过程的速度明显降低, 另外-OH 与 Si 的
11、两步反应使得溶液中-OH 浓度在反应达到平衡后基本保持不变,延长了清洗液的使用时间, 生产中药槽 的更换频次一般控制在每洗 2000-4000 片换一次清洗液。药槽中添加的表面活性剂的分子是由亲水基团和亲油基团构成的,即可溶解在极性溶液中,又可以溶解在非极性溶液中。表面活性剂的性质主要由亲水基团决定,一类是溶解于水后能解离的离子型表面活性剂 ,另一类是在水中不能解离的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,清洗液中的表面活性剂一方面能吸附各种粒子、有机分子, 并在 Si 表面形成一层吸附膜, 阻止
12、粒子和有机分子污粘附在 Si 表面上, 另一方面可渗入到粒子和油污粘附的界面上, 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。一般来说在碱性清洗液中加人表面活性剂主要有以下 2 个作用 ：1）降低表面张力表面活性剂在溶液中的排列情况与浓度有关,只有当浓度达一定值时, 才能在溶液表面聚集足够的数量形成单分子膜, 从而降低表面张力, 增强清洗液的润湿和渗透作用。2）提高超声效率其机理是借助于表面活性剂的润湿、渗透、乳化、增溶、分散等作用, 使沾污在 Si 片表面的附着力削弱, 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
13、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播的音波压强达到一个大气压时, 其功率密度为 O.35 W/cm, 这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压, 但实际上无负压存在, 因此在液体中产生一个很大的压力, 将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空, 它在超声波压强反向达到最大时破裂, 由于破裂而产生的强烈冲击将 Si 片表面的污物撞击下来，而这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。在超声清洗中, 表面活性剂也发挥着重要作用, 通过表面活性剂的乳化、分散作用, 可以显著削弱沾污对 Si 片表面的吸附, 从而获得好的清
14、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 的盐酸滴定，颜色由红色至无色即为终点，此时所消耗的0.1N 的盐酸毫升数即为槽液的游离碱度。5 硅片烘干硅片清洗的最后一个步骤就是硅片的烘干。烘干的目的主要是防止硅片再污染以及在硅片表面产生印记。仅仅在去离子水冲洗后，在空气中风干是远远不够的。一般可以通过旋转烘干，或通过热空气或热氮气使硅片变干。另外的方法是通过在硅片表面涂拭易于挥发的液体，如异丙醇等，通过液体的快速挥发来干燥硅片表面。现赛维 5#厂房使用的是硅片烘干隧道和奥曼特 SG03 型全自动清洗甩干机硅片烘干隧道，应用于硅片
15、湿法处理清洗设备，它包括中空的干燥箱体，所述干燥箱体内上方为设有箱体进风口和多个加热管，干燥箱体内下方设有箱体出风口；在干燥箱体两左右两端设有相贯通的开口，穿过两开口设有延伸至干燥箱体左侧和右侧的输送链条。本实用新型使工件在清洗之后既能达到充分干燥的效果，且风干过程中无剧烈运动避免了硅片碎裂。奥曼特 SG03 型全自动清洗甩干机主要功能及特点：a. 大容量，大直径,一次可洗 6 盒。b. 工作方式：喷淋式旋转冲洗+离心甩干+氮气加热烘干。c. 变频调速驱动，清洗和甩干速度按使用要求随意变换。d整个工作时间一般只需 56 分钟喷淋时间可调，旋转速度可调，加热温度可调，加热时间可调。实习总结:在实
16、习期间了解到硅片清洗的一般原则是首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱” ，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为 CO2 和 H2O； (2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。这就要求硅片表面和颗粒之间的 Z 电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。在碱性溶液中，硅片表面和多数的微粒子是以负的 Z 电势存在，有利于去除颗粒；在酸性溶液中，硅片表面以负的 Z 电势存在，而多数的微粒子是以正的 Z 电势存在
17、，不利于颗粒的去除。随着在清洗车间的实习完之后，我们对于太阳能硅片的生产工艺也基本上有了个大概了解，当然由于时间上的限制我们对于有些工序中的细节，我们肯定还不是很清楚，我想通过我们在以后在工作中多接触了肯定会慢慢知道的。最后感谢公司能给予我们这样一个来到新余总部实习，学习的机会。有可能我们在这边学到的东西，等我们回到公司之后用到的可能要少些，但对于我们几个刚从学校毕业出来的应届毕业生来说是一个很重要的阶段，因为这是我们踏入社会的第一份工作，让我们有时间去适应从学校到社会的转变，也使我们在这个实习的阶段能够慢慢找到一个好的方法来怎么去学习和适应今后的工作。所以我们一定会好好的珍惜这次实习的机会，好好学习，好好工作，学会思考，把自己的本职工作做好。谢谢赵部在实习期间对于我们在报告和学习方法上的指导。
