《精功铸锭炉培训》PPT课件.ppt

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1、设备主要由钢结构部件、真空炉体、加热隔热系统、真空与供气系统、冷却系统、电源供应及控制系统组成。1.1 钢结构部件钢结构部份分上下两层，中部三支腿支撑炉体以及驱动装置，外部四立柱支撑整个钢楼面，两侧装有楼梯（可选），钢结构平台上部围有护栏。真空与供气系统、水冷却系统、电源供应系统、控制柜与操作面板的大部分管路都悬藏于钢结构平台下面。1.2 真空炉体 整个真空炉体的中部为圆柱形，上下端呈碟形，分内外两层，中间夹层通有冷却水。从中部法兰面分为上下炉体，上炉体由三个支腿支撑固定；下炉体悬挂于三个螺旋升降器末端，一个直流马达通过可弯曲的软轴驱动这三个螺旋升降器的丝杠，使下炉体上下移动。当上下炉体闭合时

2、，法兰面上的密封圈被紧压，同时合上法兰面外侧的锁紧装置，保证不漏气。1.3 加热隔热系统隔热系统分为隔热笼，隔热底板，加热组件，热交换台四个部分。隔热笼在上炉体内，由上下两层不锈钢框架组成，四周衬有碳纤维隔热材料，所有隔热材料为平板状，便与安装与更换，以两层堆积的方法避免流失热量。整个框架用三根不锈钢杆悬挂于上炉体内侧凸台上。隔热底板通过下炉体底部安装的平行驱动丝杠系统完成升降功能。中部支撑杆外侧用不锈钢波纹管保护，防止漏气。当隔热底板运行到最高位置时，和隔热笼配合组成一个密闭腔体。加热组件由铜电极，石墨加热部件及绝缘陶瓷管组成。六个铜电极从炉体上方穿入，提供交流电至石墨加热部件，加热部件悬挂

3、于上炉体内，是由四组上下弯曲的石墨板组成，呈四方型，四角用连接板连接。绝缘陶瓷管使加热组件和隔热笼相互绝缘，保证生产安全。石墨加热部件周围即是隔热笼。在下炉体内，用三根石墨柱支撑一个散热交换台，用于放置坩埚及均匀坩埚底部温度。1.4、真空与供气系统 真空系统是由罗茨泵、机械滑阀抽气泵、安全阀及其他管路等附件组成。罗茨泵和滑阀泵同时工作可以使炉内压力迅速降至 0.06mbar。当工作压力需维持在 400600mbar 时，由机械滑阀抽气泵作用。氩气注入量由质流控制器控制，抽气量是由连接真空泵的比例调节阀控制。空气压力挡板阀用于关闭氩气进气系统及使炉体与真空系统分开。1.5、冷却系统 冷却循环水共

4、有八路，通过管路和炉体水道分别流经炉体的上中下部、六路电极和真空泵。冷却水歧管装在钢结构部件的后方支脚上，并配有流量计和温度传感器，便于监测冷却循环水的正常运行。升温后的水通过外部冷却系统进行热交换，并用水泵送回。1.6、电源供应及控制系统控制系统分为上位机和下位机，上位机以工业控制计算机为主体构成完成监控和输入参数等功能，下位机以 SNAP 智能控制系统为主体构成。大致分为以下几大部分：1）工控机 整个控制系统以工控机作为上位机，上位机完成控制工艺的设置，控制过程的监控，各种反馈信息（如：温度，水流量，隔热区位置，控制阶段等）显示，出现异常情况报警显示，统计和记录整个硅结晶过程的各种参量的变

5、化情况并生成图表。1.6、电源供应及控制系统控制系统分为上位机和下位机，上位机以工业控制计算机为主体构成完成监控和输入参数等功能，下位机以 SNAP 智能控制系统为主体构成。大致分为以下几大部分：1）工控机 整个控制系统以工控机作为上位机，上位机完成控制工艺的设置，控制过程的监控，各种反馈信息（如：温度，水流量，隔热区位置，控制阶段等）显示，出现异常情况报警显示，统计和记录整个硅结晶过程的各种参量的变化情况并生成图表。2）SNAP 智能处理器 SNAP 智能处理器作为控制系统的下位机单元，也是控制的核心单元，完成对温度的控制，真空度及充入氩气的压力控制，隔离笼的提升控制，多晶硅结晶的速度及冷却

6、水流量等的检测，并送达上位机。3)加热器的电源系统 电源系统包括大容量的降压变压器及可控硅控制单元。提供给石墨加热部件所需要的低压大电流的电源。4）真空系统控制单元 真空系统控制单元包括对真空泵(罗茨泵、机械滑阀抽气泵)的控制，真空度检测及气体流量控制。5）检测单元 检测单元包括温度、水流量、隔热笼位置等检测。检测器件包括热电偶，红外测温仪，流量计以及位置反馈编码器。6)、运动控制单元 运动控制单元控制下炉体及隔热底板的升降动作。7）系统供电单元 系统电源单元由总电源开关，控制柜内配电保护装置，及 UPS 等构成。多晶硅铸锭炉工作顺序为：加热、熔化、晶体生长、退火、冷却，并包含突发情况出现时的

7、急冷。控制原理及生产流程简述如下：通过工控机设置完各种工艺参数和预设定参数后，送达 SNAP 智能控制器。将经过 SiN 涂布处理的坩埚里装入多晶硅料，并放置在热交换台上。关闭闭炉体及隔热笼并抽真空。然后通过调整可控硅来控制变压器输出 3800A 的电流加到石墨加热器，并通过 SNAP 智能控制器，自动温度控制，加热若干小时以使多晶硅料熔化。当多晶硅料完全熔化后，根据工艺要求，缓慢降低隔热底板，暴露出热交换台，使能量可以藉辐射方式散发至通有冷却水的炉壁。热交换台的温度下降会使硅溶液形成垂直的温度梯度，此温度梯度控制硅由底部开始凝固结晶。当所有硅料凝固结晶后，硅锭再经过热退火，供入惰性气体，控制

8、冷却方式等步骤消除热应力，以避免铸块出现裂缝及减少差排的发生。冷却到规定温度后，开炉出料。（一）各主要部件安装维护要点参考 1）隔热笼体 隔热笼体主要由炭纤维保温板拼装组成，炭纤维材料质脆，易剥落形成粉尘，不慎与皮肤接触，会引起搔痒，吸入会影响身体健康，故请在安装、更换过程中穿戴好防护用品。安装过程必须由 2 人同时协作完成，安装时确保隔热笼体不会出现较大晃动。安装时请注意每块板的叠放位置以及叠放顺序。严禁强力挤压，避免损坏保温板。如发现隔热侧板安装位置过小，则将上下笼体的连接螺栓放松后再进行装配。不得使用扳手等工具来拧紧石墨螺栓，如发现配合过紧，则更换后再进行装配。所有隔热板安装完成后，拧紧

9、上下笼体连接螺栓，但不能过紧，防止隔热板被破坏。2）结晶观察组件 结晶观察组件上安装高温计，通过它来判断硅是否透顶，通过两根摆臂可在高温计与人工目测镜来回切换，以方便观测炉内状况。拆装时，请注意结合面的清洁，严禁结合面磕伤、碰伤，对密封 O 型圈，安装时宜涂拭适量真空密封脂，以增强炉体密封效果。3）炉体提升传动装置 图（11）是下炉体提升主传动装置，图（12）是从传动装置，此部分在拆装时，应注意必须在上下炉体合紧扣上锁扣的情况下，单独调整每个螺旋升降器丝杠位置，使图（12）箭头指示处贴紧，再装上软轴，再装上电磁报闸。释放炉体锁扣，让下炉体往下走一段行程，再合紧炉体，检查结合面间隙，反复调整，直

10、至上下炉体法兰圆周方向结合面间隙均匀一致为准。1）滑阀泵每 6 个月检查更换一次油 步骤：a、停止滑阀泵运转，切断电源开关；b、打开放油口球阀，让油流入下面的盛放容器里，当油快要放尽时，来回盘动滑阀泵皮带，以尽可能 滑阀泵电源开 罗茨泵电源开地排空油箱里的废油；c、关闭放油口球阀，拧开滑阀泵下部加油口，加入约2 加仑（9 公升）油，重新拧紧盖帽螺丝。注意：检查密封垫是否完好，此处密封与真空有关；d、拧开上部加油口，加油至油窗口 2/3处。注意：当开启滑阀泵时，油窗口油位线会有适当下降，正常的油位线在 1/21/3，一旦低于1/3，必须 立即停止泵运行，加油至正常油位线。2）、滑阀泵每 6 个月

11、检查一次皮带张紧力 步骤：a、停止滑阀泵运转，切断电源开关；b、参照 KTC112 使用说明书检查皮带张紧力。c、用扳手调整支杆螺丝螺帽位置，直至获得合适的皮带张紧力 3）、每月检查滑阀泵油路电磁阀通电切换是否正常 步骤：a、让滑阀泵处于运转状态，凝听电磁阀噪音是否异常；b、如果被抽腔体压力高于100mba，则上面的电磁阀通电打开，反之是下面电磁阀通电打开；c、小心地用螺丝起子伸进罩壳内部检查另一侧电磁阀运行是否正常。注意：电磁阀通电时，用螺丝起子靠近，如果有感觉有磁性，则表明正常 4)、罗茨泵每 6 个月检查更换一次油 拧开罗茨泵两端下部的放油口，从上部的加油口注入合适的润滑油，油位至 1/

12、31/2为宜 5)、每 3个月检查下炉体螺旋升降机运转是否正常 当下炉体在升降过程中，仔细凝听3 处螺旋升降机有无异常噪音 ；检查同步带有否磨损，张力是否正常。6）、每月检查电磁报闸制动是否正常 当下炉体在升降过程中，用螺丝起子检查 3处电磁报闸是否带磁性，如有磁性，则表明报闸运行正常 7）、每月检查下炉体软轴传动是否正常 检查软轴各处联轴节结合是否良好，紧固螺丝有否松动。8)、每 3个月检查隔热底板传动 升降隔热底板，仔细查看丝杆及各处导向块是否灵活一致，有无卡滞、抖动现象；电机是否存在异响。9)、每 3个月校核隔热底板原点 步骤：a、将下炉体放到底，将隔热底板回到原点位置；b、测量隔热笼下

13、沿与隔热底板表面之间的开口尺寸 L2；c、测量炉体上下沿开口尺寸L1，L1-L2=4mm1；d、可参照 P11 页附图（6）进行。10)、每月热场检查 步骤：A、穿戴好防护用品，进入炉体内，检查各石墨螺丝有否异常，检查螺丝是否松动。B、用塞尺检查各结合面，满足间隙0.04mm C、使用万用表，一端接触加热片，一端接触保温板，检测是否短路；11）、每月检查 TC1、TC2步骤：a、确定炉内温度已降至常温，拆去TC1罩壳 b、用小螺丝起子拆开TC1热偶丝连接件 c、缓慢抽出 TC1平放在垫板上 d、拧开 TC1陶瓷护套锁紧螺母，抽出 TC1 陶瓷护套管 e、从炉内侧壁进入炉体，伸手从 隔热笼顶部抽出 TC1 另一根陶瓷护套，再抽出 TC1石墨护套 f、仔细查看热偶丝和陶瓷护套管等有无异常；g、按原样装回，并在长的一根陶瓷护套管以及 TC1热偶丝放到底后，均必须往上回5mm左右后固定。12）、熔断丝检查 每炉检查熔断丝每次装料前必须认真检查熔断丝是否完好。13）、冷却系统检查 每日检查各处冷却水管接头处是否有渗水、漏水现象；每两周更换一次冷却水