2022年铸锭基础知识培训.docx

《2022年铸锭基础知识培训.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年铸锭基础知识培训.docx（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思一、多晶硅简介 . 性质：灰色金属光泽；密度 2.322.34；熔点 1410；. 沸点 2355；溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝 . 酸和盐酸；硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时 . 易碎裂；加热至 800以上即有延性,1300时显出明显 . 变形；常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应；高温熔融状态下,具有较大的 化学活泼性,能与几乎任何材料作用；具有半导体性质,是极为重要的优良半导体 材料,但微量的杂质即可大大影响其导电性；电子工业中广泛用于制造半导体收音 机、录音机、电冰箱、彩电、录像

2、机、电子运算机等的基础材料；由干燥硅粉与干 燥氯化氢气体在肯定条件下氯化,再经冷凝、精馏、仍原而得；. 多晶硅是单质硅的一种形状；熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金 刚石晶格形状排列成很多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,就这些晶粒 结合起来,就结晶成多晶硅；多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差 异主要表现在物理性质方面；例如,在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性 方面,远不如单晶硅明显；在电学性质方面,多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅 显著,甚至于几乎没有导电性；在化学活性方面,两者的差异微小；多晶硅和单晶 硅可从外观上加以区分,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶

3、面方向、导电类型 和电阻率等；二、坩埚简介.单晶炉使用石英玻璃坩埚）SiO2 ）主要成分是单一高纯度的二氧化硅（.多晶铸锭炉多使用石英陶瓷坩埚99.0% 主要化学成分为二氧化硅（SiO2 三氧化二铝（ Al2O3 ） 0.5% 氧化钙（ CaO）0.5% 陶瓷坩埚的软化温度高达1700,且在此温度以下不会发生翘曲,尺寸稳固性和一样性特别好,而多晶硅铸锭的最高温度为 1540,所以在多晶硅提纯和定向结晶中使用陶瓷 坩埚成效较好；三、多晶硅铸锭炉的工作原理：将多晶硅料装入有涂层的坩埚内后放在定向凝固块上,关闭炉膛后抽真空,加热待硅料 完全熔化后,隔热笼缓慢往上提升,通过定向凝固块将硅料结晶时释放的

4、热量辐射到下 炉腔内壁上,使硅料中形成一个竖直温度梯度；这个温度梯度使坩埚内的硅液从底部开 始凝固,从熔体底部向顶部生长；硅料凝固后,硅锭经过退火、冷却后出炉即完成整个 铸锭过程；四、坩埚喷涂和烘烤的缘由及目的 . 缘由：制备铸造多晶硅时,在原料熔化,晶体生长过程中,硅熔体和坩埚长时间接 触,会产生黏滞作用,由于两种材料的热膨胀系数不同,假如硅材料和坩埚壁结合 紧密,在晶体冷却时很可能造成晶体硅或坩埚破裂,同时硅熔体和坩埚长时间接触 仍会造成陶瓷坩埚的腐蚀,使得多晶硅中的氧浓度上升 . . 目的：在坩埚内壁形成一层致密的氮化硅涂层,防止硅锭在熔化、长晶过程中与坩 埚内壁发生反应或粘连,同时可以

5、较好的掌握多晶硅锭内的氧含量水平,当硅锭冷 却坩埚破裂后,涂层隔离坩埚和硅锭,是良好的脱模剂；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思五、坩埚喷涂规范：.1.备料：喷涂每只坩埚需预备210 克 Si3N4 粉末, 840ml 纯水 ,一起放入烘箱进行烘烤；. 2.着装：穿戴专用的连体服,戴上防护口罩与一次性胶手套,确保无毛发、衣服纤维暴露在外；.3.坩埚检查：坩埚包装上的防震器显示变成红色用强光手电检查坩埚内表面及拐角时,发觉有凹坑或裂纹,就禁止使用；. 要求：取放坩埚时应特别谨慎,防

6、止磕碰或撞击、滑落；. 4.预热：当心将坩埚放置到旋转设备上,检查坩埚质量无反常后安装固定,并按下绿色的加热按钮进行预热；. 5.清洁：打开气路,调剂气枪处气压至 0.5Mpa, 协作百洁布对坩埚内壁进行清洁,将旋转烘箱电流调剂到 25A 加热；. 6.搅拌：当坩埚表面温度到 30,将备好纯水至于搅拌器下,并加入 Si3N4 粉末,匀称搅拌；.7.调剂：调剂喷枪至正确喷涂成效,使Si3N4 喷涂时能够匀称散开；.8.喷涂：测量坩埚内表面温度,达到35-55之间,方可进行坩埚喷涂,喷涂依次对底面、侧面进行,喷一层旋转台相应旋转一圈；坩埚高300mm 已下的范畴进行重点喷涂,对 300mm 以上的

7、范畴做捎带喷涂削减氮化硅用量；喷涂时要求喷枪移动速度平稳匀速、喷量匀称,枪口离喷涂面保持在 30-50cm；. 日本 Si3N4 喷涂时坩埚表面温度掌握在 35-55之间；. 德国 Si3N4 喷涂时坩埚表面温度掌握在 50-60之间；. 9.修整：喷一遍后检查涂层表面及角落,要求无明显过大颗粒,无裂纹,用气枪吹走残留的粉末；.10.复喷：重复6、7 的操作,连续喷涂直到用完配置的Si3N4 喷涂液；喷涂层厚度匀称；.11.清洗：喷涂完成后用纯水清洗搅拌器、喷枪以及管路等；坩埚喷完后放置20 分.钟,爱护温度在30；将整个过程的数据,填入喷涂操作记录表；六、铸锭炉装料工艺：.1. 备料：粉料：

8、210Kg 粉料, 20Kg 盖板料；戴上防护口罩与一次性胶.块料： 250 Kg 块料；（严格依据方案单领料）.2. 着服： 操作人员操作前应事先穿戴专用的固定连体服,手套,确保无毛发、衣服纤维暴露在外；不得用手直接接触硅料与坩埚,同时留意防尘；. 3. 预备：. 将石墨底板当心放置到传送车上,再将烘烤后的坩埚放在底板正中心；. 用工业吸尘器当心的吸走坩埚底部四角处的 Si3N4 粉层 ,但留意不要遇到坩埚四壁和底部 ,保证坩埚内的纯洁度；. 将坩埚放置在干净的石墨底板上,用强光手电检查待用坩埚烧结情形,如在硅锭生长区（从底部起往上 320 毫米处）Si3N4 涂层有剥落或起泡现象,就不行使

9、用；. 为防止坩埚碰撞产生细小裂纹,对坩埚的检查搬运必需轻拿轻放,严禁野蛮操作行为；名师归纳总结 .留意吸尘器管不能触及坩埚壁,以爱护涂层不受破坏；第 2 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思.4. 装料：粉料：用专用的盛料容器将210Kg 粉料装入坩埚内,将.20Kg 盖板料匀称掩盖于粉料表层,压住上层粉料防止抽装料.真空时粉料飞出；.块料：挑选料块较大铺于坩埚底部与四侧,尽量使用较.大平面的块料与坩埚壁接触,一层层铺置；要求：装料疏密匀称；.装料时留意轻拿轻放,防止损坏Si3N4 涂层；装料时留意不

10、要将块料锐利锐角面正对坩埚内壁,应放置表面较为圆滑的块料；. 表面应尽量平整,铺设匀称；. 6.封边：装料完毕,在坩埚四周安装石墨护板；. 坩埚与护板之间留 1mm 的缝隙即可；封装时应细心操作,不. 得损坏坩埚和石墨外盒,石墨螺母不能拧的太紧,适当用微. 力拧合即可；. 7.运输：使用专用电动叉车当心的托住石墨底板,将物料转移到结晶 炉加工区,预备进炉熔炼结晶；运输时叉车行驶尽量平稳；七、抽真空：点击开启机械泵预热5 分钟,后点击慢速抽真空开关,要求真空度达到0.0065mbar 以下；八、 定向凝固除杂原理在熔体中各部分杂质浓度相同,当进行及其缓慢的平稳冷却时,固液两相内部杂质原子会通过扩

11、散调整它们之间的浓度,先凝固的与后凝固的固相杂质浓度不同,晶体中各处杂质浓度不再匀称分布,有的地方杂质浓度低,有些地方杂质浓度高,此现象即为杂质的分凝效应,其中分凝系数 K 1 的杂质,其浓度随凝固方向向尾部集中；K1 的杂质,其浓度接近头部,向头部集中；K1 的杂质,基本保持原有的匀称分布方式；现影响多晶硅品质的金属元素,大多分凝系数小于 1 如 Fe：8 10-6,Al ：0.002,Cu：4 10-4 都具有很强的分凝性,可以随定向凝固的方向不断向上层集合,起到很好的除杂成效；九、铸锭炉运行步骤1. 加热：铸锭炉处于真空模式下,机械泵和罗茨泵同时工作,闸板阀打开,真空度在0.0065-0

12、.02mbar 之间,此时炉内和原料内的空气和湿气被抽走,使用功率掌握模式,提升炉内温度,当炉内温度到达1175时,直接进入熔化阶段；2.熔化：炉内开头通氩气进行爱护,压力逐步上升到mbar,运行处于温度掌握模式,温度逐步上升到,功率同步上升到80%左右,并爱护该温度数小时,保证坩埚内的硅完全熔化,呈液体状态；这时程序会依据功率的输出变化触发 熔化报警,提示操作者进行确认；3.长晶：坩埚内的硅料完全熔化后,硅液温度趋于一样,隔热笼以1cm/h 左右的速度渐渐打开,热区内的热量从交换块散发出去,形成温度梯度,坩埚底部的硅液开头 凝固并向上定向长晶,整个阶段温度掌握必需精确,当顶部中心第一变成固体

13、后,会显现中心固化报警,再转入边角长晶；名师归纳总结 4.退火： 隔热笼重新关闭,温度保持在1270,确保硅锭整体温度的匀称和一样,排除第 3 页,共 5 页5.硅锭内部存在的应力和裂缝,削减晶格的错位,防止带锯时产生裂纹和碎片；冷却：较慢的降温冷却过程可以让硅锭逐步冷却,逐步释放内部应力,保证肯定的冷却速率不至于产生新的裂缝,功率逐步降到0,整个过程通入氩气,隔热笼上升到最高点35CM, 炉内压力达到大气压力850mbar. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思十、出炉脱锭当炉内温度下降到 300以下时,打开下炉体

14、,使用电动叉车将坩埚出炉,冷却一段时间后, 进行脱锭将自然破裂的坩埚取下,硅锭内部；十一、硅锭性能参数. 长* 宽 690*690 MM . 重量 240KG . 目标电阻率 0.83 cm 十二、 JJL240 铸锭炉外围水电气假如发觉有粘连现象,必需谨慎操作,防止损耗到.冷却水 :纯水电阻率大于0.5 压力 : 0.35-0.45Mpa .进水温度 :24出水温度 :30 200KVA 电源供应 :三相 400V 50HZ 功率因素 : 0.9 .工艺气体 :氩气 Ar2 压力 :0.2-0.3Mpa .驱动气体 :压缩空气压力 : 0.5Mpa 十三、铸锭炉冷却水环路共有 8 个冷却水环

15、路F1-F3 电极 水冷电缆F4 上炉盖F5 主炉体F6 下炉体上半部F7 下炉体下半部F8 真空泵十四、铸锭炉 -炉体炉体是整个设备最大的组成部分,包括上炉体和下炉体.上炉体是由三个支柱支撑,下炉体通过一个直流电机掌握其上升和下降. 十五、铸锭炉热场热场由四组平板石墨加热片和隔热笼组成.石墨加热片通过和铜电极连接,隔热笼由三个支撑杆连接 ,并通过伺服电机掌握升降. 十六、铸锭炉真空系统主要由机械泵 ,罗兹泵 ,两个气压计 ,闸板阀 ,慢抽阀和管道组成 . 十七、铸锭炉气体输入输出系统气体模式状态下 : . 输入掌握 进气掌握 : 由气体流量计掌握炉内压力的变化 ,输出是一固定数值. 输出掌握

16、 出气掌握 :由输出慢抽阀掌握炉内压力的变化 ,输入是一固定数值十八、铸锭炉电源供应系统电源柜和变压器组成 . 电源柜 :总开关 ,两个真空泵接触器 ,直流电机的驱动器 ,加热接触器 ,可控硅掌握器变压器 :降压变压器供应每相最大 25VAC,3800A 的输出；十九、铸锭炉掌握柜名师归纳总结 掌握柜内部主要有输入模块,输出模块 ,主掌握器 ,隔热笼伺服掌握器,UPS. ,驱动第 4 页,共 5 页输入模块负责处理输入信号并传送给掌握器,输出模块接收掌握器的信号并输出- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思各种部件 .

17、当发生断电时 ,由 UPS 供电 ,可以爱护掌握系统半小时以上的运行 . 隔热笼伺服掌握器是用来掌握伺服电机 . 二十、铸锭炉操作面板操作面板包括触摸屏运算机 ,三个报警灯和一个报警器 .触摸屏运算机主要是显示设备运行状态,在手动状态下接收操作者的命令 .在自动运行状态下 ,当设备正常时 . 绿灯亮 .当设备发生故障时 , 红灯亮 ,并伴有报警声 . 为了确保设备掌握程序的正常运行 操作 . 二十一、铸锭炉的日常爱护和保养 . 冷却水每季度更换一次,严禁在电脑上从事可能会影响应用程序正常运行的任何. 每周检查一次泵油的液位 ,不低于 1/3 . 每三个月更换一次泵油 ,并对泵进行爱护保养. 每月进行流量计的检查. 每周进行热区的检查. 每月检查冷却水环路的接头. 每月清洁掌握柜的通风口二十二、紧急情形处理断水1. 立刻按下红色的急停按扭2. 立刻切换备用水3. 处理报警,将程序跳至紧急冷却二十三、常用单位换算名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页