半导体单晶硅生长用石英坩埚生产

半导体单晶硅生长用石英坩埚生产Quartz crucible manufacturing practices for semiconductor monosilicon growth

半导体单晶硅生长用石英坩埚生产

1 范围

本文件确立了半导体单晶硅生长用石英坩埚从业人员、生产设备、主要原辅材料、生产工艺、作业环境及产品质量管控的程序和总体原则。

本文件适用于半导体单晶硅生长用石英坩埚生产过程。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB 8978 污水综合排放标准

GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准

GB 16297 大气污染物综合排放标准

GB 18597 危险废物贮存污染控制标准

GB 18599 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准

GB 50034 建筑照明设计标准

GB 50073 洁净厂房设计规范

GBZ 2.1 工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素

GBZ 188 职业健康监护技术规范

GBZ/T 189.8 工作场所物理因素测量第8部分：噪声

GBZ1-2010 工业企业设计卫生标准第6部分：工作场所基本卫生要求

JC/T 2205-2014 石英玻璃术语

3 术语和定义

JC/T 2205-2014 《石英玻璃术语》、T/CEMIA005-2018《光伏单晶硅生长用石英坩埚生产规范》界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1 电弧熔制 electric arc fusion

利用高温电弧熔融石英砂原料的过程。

[来源：T/CEMIA005-2018，3.1，有修改]

3.2 外表面处理 outer surface treatment

利用研磨器具或外力冲击作用去除石英坩埚外表面未完全熔融石英砂的过程。

[来源：T/CEMIA005-2018，3.2]

3.3 切边倒棱 cutting and chamfering

利用切割工具对石英坩埚毛边进行切断，并对切割断面进行倒角处理的过程。

[来源：T/CEMIA005-2018，3.3]

3.4 化学清洗 chemical cleaning

利用化学药液侵蚀石英坩埚内、外表面，去除内、外表面杂质的过程。

[来源：T/CEMIA005-2018，3.4]

3.5 干燥 drying

使石英坩埚内、外表面及端口残留水份气化蒸发从而去除的过程。

3.6 涂层 coating

在石英坩埚内壁或外壁涂覆特种材料的过程。

[来源：T/CEMIA005-2018，3.5]

4 从业人员

4.1 职业健康

应按照GBZ 188的要求，对从业人员进行岗前、岗中、离岗职业健康体检，同时配备符合要求的个体防护用品，保证从业人员符合职业健康安全管理要求。

4.2 岗位技能

从业人员应通过三级安全教育、岗位技能培训，经考核合格后方可上岗。

5 生产设备

5.1 熔制设备

应具有电极开闭、升降、旋转、冷却、弧变、除尘等装置。

5.2 外表面处理设备

应具有喷砂、研磨等功能。

5.3 切边倒棱设备

应具有对中、切断、内倒角、外倒角等功能。

5.4 化学清洗设备

应具有药液冲洗、雾气收集处理、纯水冲洗功能的装置。

5.5 干燥设备

应具有使石英坩埚内外表面水分挥发功能的装置。

5.6 涂层设备

应具有涂层材料涂覆功能的装置。

6 主要原辅材料

6.1 石英砂

石英砂杂质元素含量应符合表1规定。

表1 石英砂杂质元素含量

单位为微克每克

6.2 石墨电极

应符合以下要求：

a)体积密度：≥1.65g/cm3；

b)电阻率：≤8.5μΩ·m；

c)灰分：≤50μg/g；

d)抗压强度：≥35Mpa；

e)抗折强度：≥15Mpa。

6.3 化学药液、涂层原料

6.3.1 化学药液

纯度≥EL级。

6.3.2 涂层原料

纯度≥99.99%。

6.4 纯水

电阻率≥16.5MΩ·cm。

6.5 防静电包装袋

包装袋表面金属总含量≤20纳克每克。

7 生产工艺

7.1 生产工艺流程

石英坩埚生产工艺流程如图1所示。

图1 石英坩埚生产工艺流程

7.2 生产过程

7.2.1 熔制

7.2.1.1 上料成型

利用离心力和成型装置，将石英砂原料在旋转的石英坩埚模具内形成一定形状和厚度。

7.2.1.2 埚坯电弧熔制

以高温电弧为热源，对石英坩埚模具内的石英砂原料进行高温熔制。

7.2.1.3 埚坯出炉

熔制过程结束后，取出石英坩埚毛坯。

7.2.2 外表面处理

石英坩埚端口朝下放置于作业平台，利用研磨设备或各类喷砂设备去除石英坩埚外表面的附砂。

7.2.3 切边倒棱

利用切边倒棱设备的对中装置对石英坩埚进行校正后，按高度要求用切断装置对石英坩埚进行切断，再利用内、外倒角装置，按要求对石英坩埚切断端面进行倒角处理。

7.2.4 化学清洗

将石英坩埚放置于化学清洗专用设备内，按相应工艺参数要求，对石英坩埚内外表面及端口进行化学清洗。

7.2.5 干燥