(完整PPT)单晶硅设备工艺流程课件.ppt

1、 单晶硅设备培训 目录1.1.硅料的提炼硅料的提炼2.2.单晶硅片工艺流程单晶硅片工艺流程3.3.单晶炉展示单晶炉展示4 4.产品展示产品展示5 5.单晶炉种类单晶炉种类6 6.单晶炉结构单晶炉结构7 7.各个部件的作用各个部件的作用8 8.单晶工艺流程单晶工艺流程9 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍10.10.加热部分加热部分硅的提炼：硅的提炼：硅，Si,地球上含硅的东西多的很好像90%以上都是晶硅的，也就是单晶硅。太阳能级别的硅纯度6N以上就可以了。开始是石头，（石头都含硅），把石头加热，变成液态，在加热变成气态，把气体通过一个密封的大箱子，箱子里有N多的子晶加热，两头用石墨夹住的，气体通

2、过这个箱子，子晶会把气体中的一种吸符到子晶上，子晶慢慢就变粗了，因为是气体变固体，所以很慢，一个月左右，箱子里有就很多长长的原生多晶硅。1.硅料的提炼硅料的提炼 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分 目录单晶硅片工艺流程：单晶硅片工艺流程：1.酸洗：使用稀硝酸HNO3,进行清洗，去除表面杂质及提炼时产生的四氯化硅。2.清洗：清洗硅料经过酸洗后的残留杂质。3.单晶硅料烘干：去除

3、水分。单晶硅料烘干：去除水分。4.挑料：区分挑料：区分P型，型，N型硅料。型硅料。5.配料：对拉晶的硅料型号进行匹配。配料：对拉晶的硅料型号进行匹配。6.单晶炉拉晶：单晶炉拉晶：7.硅棒检测：检查有无位错，棱线断等现象。硅棒检测：检查有无位错，棱线断等现象。8.开断：将单晶硅棒用带锯条切割成四方体。开断：将单晶硅棒用带锯条切割成四方体。9.包装：将开断后的单晶硅棒进行包装，送至下一道工序包装：将开断后的单晶硅棒进行包装，送至下一道工序10.磨圆：将单晶硅棒四个直角进行磨圆。磨圆：将单晶硅棒四个直角进行磨圆。11.多线切割：瑞士的多线切割：瑞士的264，265。日本的。日本的PV800,MDM4

4、42DM设备进行切割。设备进行切割。0.33mm。线切割原理：线切割原理：12.清洗：清洗：13.单晶硅片检测：单晶硅片检测：1.硅料的提炼硅料的提炼 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分目录目录1.硅料的提炼硅料的提炼 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用

5、各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分 目录1.硅料的提炼硅料的提炼 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分单晶炉种类：单晶炉，目前可以分为：小松炉；642炉；70炉；莱宝炉；80炉；85炉；90炉；95炉；97炉。目前现在国内普遍使用的单晶炉型号为80炉；85炉；90炉。各个单晶炉的工作原理相同，都是根据4的速度

6、进行晶体直径控制及可控硅整流提供50V直流电源，进行加热。小松炉；642炉；70炉，电气控制部分为按钮式；莱宝炉产生后，以后的单晶炉都采用触摸屏式。目录 1.Si的介绍的介绍 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分目录 1.Si的介绍的介绍 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构

7、7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分1.提拉头：提拉头：提拉头：晶升电机，晶转电机，离合器，钢丝绳，光感 限位，磁流体等部件组成。作用 ：在拉晶过程中，提供晶升与晶转速度，通过PCC控 制模块 的开关量变化，来控制晶体直径。2.副室，翻板阀，主室：副室，翻板阀，主室：翻板阀作用：在拉晶过程中，对于提纯，拉ABCD段时，用 于隔离主室与副室，使主室温度，压力一定。副室作用：拉晶过程中，已拉出的单晶棒存放的位置。主室作用：容纳加热器，石英坩埚，导流罩等，用于硅料 融化的容器。炉盖：炉盖：CCD测径仪观察窗水路接头整

8、体锻造，超低碳不锈钢法兰主室内部：主室内部：籽晶夹籽晶石英坩埚加热器单晶棒石棉碳粘三瓣埚目录：1.硅料的提炼硅料的提炼 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分单晶炉工艺流程：单晶炉工艺流程：准备作业热态检漏取单晶和籽晶石墨件取出冷却真空过滤器清洗真空泵油检查更换石墨件清洗单晶炉室清洗石墨件安装石英坩埚安装装硅料籽晶安装抽空，检漏充氩气，升功率，融料引晶，放大，放肩，转肩等径生长

9、收尾降功率停炉冷却详细介绍：1.1.准备作业：准备作业：穿戴好洁净工作服，鞋，带好一次性手套，耐高温手套，研磨巾，酒精，吸尘器，防尘口罩。准备好扳手等各类 工具。准备好取晶和放石墨件的小车。并确认水，电，气等正常。2.2.热态检漏：热态检漏：检查上一炉功率关闭时间，在停炉冷却2小时后，关闭 氩气总阀，开始愁高空，并记录时间。炉压到3帕 以下，关闭主室球阀和真空泵电源。如0.5小时不到3帕，需 通知维修人员处理。3.3.取单晶和籽晶：取单晶和籽晶：关闭2个速度，关闭氩气。打开翻板阀，将单晶替 升至副室，慢慢旋转出副室，用晶快降下降单晶，在 地面放木板，使单晶尖头垂直接触到木板，剪短籽晶 连接，将

10、单晶放入专用小车上。4.石墨件取出冷却：石墨件取出冷却：升炉盖，取出导流罩，保温盖。石英坩埚等放在指定位置。5.真空过滤器清洗：真空过滤器清洗：用 洗尘管清理各个真空管道，并将真空过滤箱中的过滤器取出 清理完毕后，按原位置安装。7.单晶炉室清洗：单晶炉室清洗：8.石墨件安装：石墨件安装：9.硅料安装：硅料安装：6.真空泵注油：真空泵注油：当油标高于1/2时，禁止注油。10.籽晶安装：籽晶安装：将副室旋出，重锤安装后，将籽晶安装，插好销头。钢丝绳重锤籽晶11.抽空检漏：抽空检漏：先用副泵抽到2700帕以下后，关闭副室球阀和副泵电源 打开真空泵球阀，打开真空主泵。炉压达到20帕时，冲氩气，打开主，

11、副室流量计，调节到30L/min，过5分钟后，关闭氩气，流量计仍保持原来的位置，待炉压5帕时关闭主室 球阀，关闭真空泵电源。在流量计调节阀保持原来位置时，漏速 0.34帕/分。如达不到，需重复上述操作。12.冲氩气，升功率，融料：冲氩气，升功率，融料：打开主室阀，打开氩气流量阀，使氩气流量在20-30L/min，使炉内压力在10001500帕。功率每0.5小时加一次。13.引晶，放大，放肩，转肩，等径：引晶，放大，放肩，转肩，等径：引晶放大放肩转肩等径收尾取硅棒目录 1.硅料的提炼硅料的提炼 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单

12、晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分晶升，晶转：晶升，晶转：SL控制示意图：控制示意图：SL自动等径原理：自动等径原理：晶升伺服电机：晶升伺服电机：晶升系统调试详解：晶升系统调试详解：1.将引晶器归0。2.给定速度0.5，等待23分钟，观察平均拉速值，如果不同，调节Z (SL A/D)，使数值一样。3.给定数值2，等待12分钟，观察平均拉速值，如果不同，调节F (SL A/D)，使数值一样。4.重复2.3步骤，使给定0.5和2时，都于平均拉速相同。5.给定0.5，调节Z (S

13、L SP)，使之相等。6.给定2，调节Z (SL SP)，使之相等。7.调节DIS，调节引晶器数值。晶体速度控制界面：晶体速度控制界面：目录1.硅料的提炼硅料的提炼 2.单晶硅片生产流程单晶硅片生产流程 3.单晶炉展示单晶炉展示 4.产品展示产品展示 5.单晶炉种类单晶炉种类 6.单晶炉结构单晶炉结构 7.各个部件的作用各个部件的作用 8.单晶工艺流程单晶工艺流程 9.晶升，晶升，埚升介绍埚升介绍 10.加热部分加热部分直拉单晶炉的热系统，也就是所谓的直拉单晶炉的热系统，也就是所谓的热场热场，是指为了熔化硅料，并使单晶生长保，是指为了熔化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下进行的整个系统。持在一

14、定温度下进行的整个系统。热场一般包括压环、保温盖、上中下保温罩、石墨坩埚热场一般包括压环、保温盖、上中下保温罩、石墨坩埚(三瓣埚三瓣埚)、坩埚托杆、坩埚、坩埚托杆、坩埚托盘、电极、加热器、导流筒、石墨螺栓，且为了防止漏硅，炉底、金属电极、托托盘、电极、加热器、导流筒、石墨螺栓，且为了防止漏硅，炉底、金属电极、托杆、都设置了保护板、保护套。杆、都设置了保护板、保护套。加热器加热器是热场中很重要的部件，是热场中很重要的部件，是直接的发热体，温度最高的是直接的发热体，温度最高的时候可以达到时候可以达到1600以上。以上。常见的加热器有三种形状，筒常见的加热器有三种形状，筒状、杯状、螺旋状。目前绝大状

15、、杯状、螺旋状。目前绝大多数加热器为筒状，硅单晶厂多数加热器为筒状，硅单晶厂房使用的是房使用的是直筒式直筒式形状的加热形状的加热器。右图为加热器。器。右图为加热器。石墨电极的作用，一是平稳的石墨电极的作用，一是平稳的固定固定加热器加热器，二是通过它对加，二是通过它对加热器热器输送电流输送电流，因此要求电极，因此要求电极厚重，结实耐用，它与金属电厚重，结实耐用，它与金属电极和加热器的接触面要光滑、极和加热器的接触面要光滑、平稳，保证接触良好，通电时平稳，保证接触良好，通电时不打火。石墨电极也是有高纯不打火。石墨电极也是有高纯石墨加工而成。石墨加工而成。右上图为石墨电极示意图、右右上图为石墨电极示

16、意图、右下图为连接石墨电极和加热器下图为连接石墨电极和加热器的的石墨螺栓石墨螺栓。坩埚托杆、坩埚托盘坩埚托杆、坩埚托盘共同构成共同构成了石墨坩埚的支撑体，要求和了石墨坩埚的支撑体，要求和下轴结合牢固，对中性良好，下轴结合牢固，对中性良好，在下轴转动时，托杆及托盘的在下轴转动时，托杆及托盘的偏摆度偏摆度0.5mm。支撑体的高度是可以调节的，支撑体的高度是可以调节的，这样可以保证熔料时，坩埚有这样可以保证熔料时，坩埚有合适的低埚位，而拉晶时，有合适的低埚位，而拉晶时，有足够的埚跟随动行程。足够的埚跟随动行程。保温罩分为上保温罩、中保保温罩分为上保温罩、中保温罩和下保温罩。温罩和下保温罩。保温罩是由

17、一个保温筒外面保温罩是由一个保温筒外面包裹包裹石墨碳毡石墨碳毡而成。而成。石墨碳石墨碳毡的包裹层数视情况而定。毡的包裹层数视情况而定。下保温罩组成了底部的保温下保温罩组成了底部的保温系统，它的作用是加强埚底系统，它的作用是加强埚底保温，提高埚底温度，减少保温，提高埚底温度，减少热量损失。热量损失。中、上保温罩的作用也是为了中、上保温罩的作用也是为了减少热量的损失。只不过保温减少热量的损失。只不过保温罩外面的石墨碳毡的层数不一罩外面的石墨碳毡的层数不一样，这样使得温度梯度不一样。样，这样使得温度梯度不一样。排气的方式有上排气和下排气。排气的方式有上排气和下排气。厂房现在使用的比较多的是厂房现在使

18、用的比较多的是上上排气排气。这样，上保温罩上面就。这样，上保温罩上面就存在几个排气孔，这些排气孔存在几个排气孔，这些排气孔保证在高温下蒸发的气体的排保证在高温下蒸发的气体的排出。出。保温盖由保温上盖、保温碳保温盖由保温上盖、保温碳毡和保温下盖组成。即两层毡和保温下盖组成。即两层环状石墨之间夹一层石墨碳环状石墨之间夹一层石墨碳毡组成，毡组成，其内径的大小与导其内径的大小与导流筒外径相匹配，流筒外径相匹配，平稳的放平稳的放在保温罩面板上。在保温罩面板上。导流筒，由内外筒之间夹一导流筒，由内外筒之间夹一层石墨碳毡组成。导流筒主层石墨碳毡组成。导流筒主要是为了控制热场的温度梯要是为了控制热场的温度梯度

19、和引导氩气流。度和引导氩气流。压环，由几截弧形环构成的压环，由几截弧形环构成的一个圆形环状石墨件，它放一个圆形环状石墨件，它放置在盖板与炉壁接触处，是置在盖板与炉壁接触处，是为了防止热量和气体从炉壁为了防止热量和气体从炉壁与盖板的缝隙间通过。与盖板的缝隙间通过。右上图是压环，右下图为安右上图是压环，右下图为安装后的效果图。装后的效果图。安装电极安装电极炉底碳毡炉底碳毡反射底板反射底板下保温罩下保温罩石墨环石墨环、石英环、石英环加热器加热器中保温罩中保温罩石墨托杆石墨托杆石墨托盘石墨托盘装三瓣埚装三瓣埚下降主炉室下降主炉室上保温罩上保温罩导气孔导气孔保温盖板保温盖板装导流筒装导流筒压环压环 对中

20、顺序对中顺序 在整个安装过程中，要求整个热系统对中良好，同心度高，在整个安装过程中，要求整个热系统对中良好，同心度高，需要严格对中：需要严格对中：坩埚轴与加热器的对中。将托杆稳坩埚轴与加热器的对中。将托杆稳定的装在下轴上，将下轴转动，目定的装在下轴上，将下轴转动，目测是否偏摆。然后将钢板尺平放在测是否偏摆。然后将钢板尺平放在坩埚轴上，观察两者之间的间隙，坩埚轴上，观察两者之间的间隙，间隙是否保持不变，加热器圆心是间隙是否保持不变，加热器圆心是否对中。接着装否对中。接着装托盘托盘，托盘的中心，托盘的中心也要跟加热器对中。也要跟加热器对中。加热器与石墨坩埚的对加热器与石墨坩埚的对中：转动托碗，调整

21、埚中：转动托碗，调整埚位，让石墨坩埚与加热位，让石墨坩埚与加热器口水平（此时的埚位器口水平（此时的埚位成为平口埚位），再稍成为平口埚位），再稍许移动加热器电极，与许移动加热器电极，与托碗对中，这时石墨坩托碗对中，这时石墨坩埚和加热器口之间的间埚和加热器口之间的间隙四周都一致。隙四周都一致。煅烧煅烧 新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约1010小小时左右，煅烧时左右，煅烧3 35 5次，方能投入使用。使用后，次，方能投入使用。使用后，每拉晶每拉晶4 48 8炉后也要煅烧一次。炉后也要煅烧一次。煅烧功率，不同的热场不一样，一般要比引晶煅烧功率，不同的热场不一样，一般要比引晶温度高，炉子煅烧最高功率一般在温度高，炉子煅烧最高功率一般在110KW110KW。