淺談潔凈用品在高純多晶硅后處理過程中的重要性

李生全 陳叮琳

（青海黃河水電公司新能源分公司青海省新能源材料與技術(shù)重點實驗室，青海 西寧 810007）

高純多晶硅是以工業(yè)硅為原料經(jīng)一系列的物理化學反應(yīng)提純后達到一定純度的電子材料，是制造集成電路拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料。對于那些潔凈度要求高的電子材料行業(yè)，其所使用的潔凈用品質(zhì)量要求也是非常高的。

1 后處理過程中質(zhì)量影響因素

在整個高純多晶硅后處理過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素非常多，通常將影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素總結(jié)為生產(chǎn)中的人、機、料、法、環(huán)，這幾種因素綜合起來決定產(chǎn)品最終質(zhì)量，要控制產(chǎn)品最終質(zhì)量其中一環(huán)缺一不可，其中最為突出的有：一是加工設(shè)備，如收割裝置、破碎篩分機、酸清洗機等；二是清洗液的選用；三是人員的操作行為規(guī)范；四是作業(yè)環(huán)境的潔凈度及潔凈用品使用；五是有效的過程管理。本文從多種因素中人的因素出發(fā)，解析人的行為和所使用的物品對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，為今后潔凈用品的選用和使用規(guī)范提供依據(jù)。

2 高純多晶硅用潔凈用品類別

高純多晶硅用潔凈用品主要分為六類：（1）潔凈口罩包括一次性無塵口罩、一次性活性炭無塵口罩；（2）潔凈手套包括PVC手套、潔凈丁腈手套、一次性橡膠手套以及PE手套等；（3）潔凈用帽子包括發(fā)網(wǎng)帽（一次性頭套）、潔凈帽、披肩帽等；（4）擦拭材料包括ISO5級無塵布、電子ISO6級無塵布以及無塵紙；（5）潔凈服包括防靜電服及其他紡織品包括白色連體防靜電服、藍色分體防靜電服、一次性無紡布大褂、防靜電圍裙、一次性圍裙和潔凈袖套等；（6）潔凈鞋包括防靜電長筒鞋、防靜電網(wǎng)眼鞋、防靜電鞋以及一次性鞋套。

3 潔凈手套作用及使用研究

3.1 潔凈手套作用

因潔凈用品中潔凈手套是與硅料直接接觸（圖1），而且高純多晶硅在后處理過程中潔凈手套的使用是非常廣泛和頻繁的，所以潔凈手套對產(chǎn)品質(zhì)量影響最為明顯，如果使用手套的潔凈度和雜質(zhì)含量不達標，硅料前期進行的各種清洗措施將是徒勞。

圖1 與潔凈手套直接接觸的硅料

3.2 潔凈手套使用要求

潔凈手套的選用方面，目前市面上能找到滿足高純電子級多晶硅使用的潔凈手套比較困難，理論上高純多晶硅ISO5級所使用的潔凈手套其總金屬雜質(zhì)含量應(yīng)低于10 μg/cm3，ISO6級所使用的潔凈手套其總金屬雜質(zhì)含量應(yīng)低于20 μg/cm3，并且要求無粉、ISO6級潔凈化室清洗處理、真空包裝、表面無破洞、無色差、兩手通用。

潔凈手套使用要進行嚴格規(guī)約，若操作人員不按規(guī)定進行操作或佩戴潔凈手套，硅料表金屬雜質(zhì)中鈉、鈣等元素將呈幾何式上升，因此要針對不同的作業(yè)內(nèi)容，對潔凈手套的存儲、佩戴、使用頻次等制定相應(yīng)的使用標準。

3.3 潔凈手套質(zhì)量對產(chǎn)品質(zhì)量影響

實驗選取了三種含不同量級表金屬的潔凈手套接觸同一筐硅料，對比高純多晶硅產(chǎn)品表金屬雜質(zhì)含量的檢測數(shù)據(jù)（表1），由表1數(shù)據(jù)可以看出，潔凈手套表金屬的含量與硅料表金屬雜質(zhì)含量呈正相關(guān)，在實踐中手套2和3根本無法進入生產(chǎn)實踐，手套1基本能滿足要求。

表1 潔凈手套實驗檢測數(shù)據(jù)

3.4 手套材質(zhì)選型對產(chǎn)品質(zhì)量影響

實驗選取潔凈手套1（PVC）接觸高純多晶硅，用潔凈的電子級PTFE夾取同一筐硅料，對比與硅料的兩種不同接觸方式下硅料表金屬雜質(zhì)含量（表2），由表2數(shù)據(jù)可以看出，較電子級PTFE接觸硅料，采用PVC潔凈手套接觸硅料時表金屬的含量高了一個數(shù)量級，說明潔凈手套對硅料的影響除了本身的金屬雜質(zhì)外，在選擇理想的潔凈手套時其材質(zhì)的選擇對產(chǎn)品質(zhì)量影響也是巨大的。

表2 不同方式接觸硅料實驗檢測數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

高純多晶硅必須使用高潔凈度的潔凈用品，其中潔凈手套影響最為明顯，使用手套的潔凈度越高雜質(zhì)含量越低，對高純多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量影響越小。要杜絕潔凈手套給硅料造成的污染，就要從更加先進的設(shè)備工藝入手，從硅料的收割直至整個酸洗過程的進行，盡量減少過程的人為接觸。