多晶铸锭生产工艺文件

多晶硅锭的生产流程

1. 生产工艺流程

（1） 制造工艺流程图

（2） 工艺流程简述

坩埚喷涂：其目的是为了在铸锭的过程中，防止坩埚的杂质混入硅料。喷涂

的Si 3N 4粉起到一个隔离杂质和防止粘埚的作用。

坩埚烧结：此过程是为了使喷涂在坩埚内表面的Si 3N 4粉牢固附着在坩埚上。 多晶炉铸锭：将盛好硅料的坩埚放入多晶炉中，经高温熔化定向凝固铸锭。

（3）反应副产物

生产过程中产生含Si 3N 4粉尘的空气，过滤除尘后排放大气；铸锭过程中排放的少量氩气，直接排放入大气；铸锭后产生的石英坩埚碎片作为废物处理。

多晶铸锭操作流程

1 目的

为了保证正确操作多晶硅铸锭炉，使铸锭过程规范、有效地进行，并确保铸锭成功。

2 适用范围

多晶铸锭车间

3 规范性引用文件

无

4 职责

4.1 生产部负责铸锭的整个过程。

4.2 工厂工程部负责整个外围设施条件，以保证多晶炉正常运行的环境条件

要求。

5 术语和定义

5.1 坩埚喷涂：

在坩埚的内表面均匀喷涂Si 3N 4粉溶液，以防止在铸锭时坩埚和硅锭烧结在一起。其目的是为了在铸锭过程中，防止坩埚内的杂质扩散入硅锭。喷涂Si 3N 4粉起到了一个隔离杂质和防止粘埚的作用。

5.2 涂层烧结：

此过程是为了使喷涂在坩埚内表面的Si 3N 4涂层牢固地附着在坩埚上。

5.3 多晶炉铸锭：

将硅料放入坩埚，并一起放入多晶炉中，硅料经高温熔化、定向凝固成为硅锭。

5.4 定向凝固：

在梯度热场中，液体朝一个方向凝固，固液界面近似于平面的凝固过程。

6 多晶炉工艺过程

6.1 准备石英坩埚

检查石英坩埚表面，不能有裂纹，内部不能有超过2mm 的划痕、凹坑、突起。

6.1.1 用压缩空气和去离子水清洁坩埚的内表面。

6.1.2 坩埚喷涂：

取250g 的Si 3N 4粉末，用滤网筛滤。然后取1000ml 的去离子水，将Si 3N 4粉末溶解到去离子水中，用气动搅拌泵搅拌均匀。喷涂时喷枪要距离坩埚内壁30cm 左右，只喷涂坩埚底部和侧壁3/4的地方，要均匀不要使液体凝聚。喷涂过程中要检测坩埚内表面的温度，应为80±5℃，不断用去油的压缩空气吹去掉落的颗粒。

6.1.3 将坩埚放在烧结炉中进行烘烤。

设定程序，用10分钟升到40℃，然后用6小时升到1000℃，在1070℃保温2∽3小时，然后等坩埚冷却后待用。

6.2 填料

将坩埚放在石墨板上，并一起放在磅秤上称量（磅秤必须归零）。要保证坩埚处于石墨板的中央，距石墨板周围4.3cm 左右，误差不得超过2mm 。向坩埚中填料240kg 左右。（特别注意：在填料的过程中尽量少走动，以免扬起灰尘）。

6.3 外围设施基本条件的准备

6.3.1 启动设备前，检查水、电、气。冷却水、气、电源检查没有问题后，

方可进行。

6.3.2 密切监视室内的温度和湿度，冷却水进水温度25±1℃，室温下相对

湿度不超过65%。

6.3.3 冷却水进水压力在0.3∽0.4MPa之间，冷却回水压力小于（冷却水进

水压力-0.26MPa），冷却水的流量总和在120—140LPM，需经常检

查水流量计的情况，以防有阻塞的情况发生。

6.3.4 进气压力范围为0.2±0.03MPa。

6.3.5 检查安全阀的位臵是否放正，避免安全阀漏气。检查下炉腔的“O”

型密封圈和表面是否清洁，不能有灰尘。

6.3.6 检查真空泵（含机械泵和罗茨泵），包括电源、泵油、运转情况等。

6.3.7 确认电控柜正常供电。

6.3.8 确定压缩空气的压力为0.5MPa，指针处于表的正中央位臵。

6.3.9 调节冷却回水的阀门，使8根冷却回水的流量分别为：

F1：（14±2）LPM （电极1）

F2：（14±2）LPM （电极2）

F3：（14±2）LPM （电极3）

F4：（16±2）LPM （炉体上腔体和顶盖）

F5：（18±2）LPM （炉体侧壁）

F6：（42±3）LPM （炉体下腔和上部）

F7：（35±2）LPM （炉体下腔和下部）

F8：（9±2）LPM （机械泵和总阀）

6.4 开始铸锭

6.4.1 将装有硅料的坩埚放到定向凝固块上：

注意：坩埚的位臵要处于定向凝固块块的正中央，距定向凝固块块周围的距离4.1cm左右，误差不要超过2mm（特殊交代除外）。对炉子进行手动抽真空检漏。确定绝热笼的位臵，其位臵是以腔体下边沿为零点。铸锭开始前，校准隔热笼的位臵。一般在未关机的情况下，绝热笼的位臵不需要校准。

调入程序：首先从“模式”下选择所需工艺配方，点击“确定工艺”，接着点击“执行/下载修改工艺”，然后点击“自动运行”，此时，系统进入“初始检查窗口”，则程序开始自动运行，进入自动运行阶段。如果是手动模式下抽真空，应首先确认真空模式，然后用鼠标点击机械泵开关，此时机械泵开启。当压强降到10mbar以下，罗茨泵自动开启，将压强降到0.01mbar（这个过程的时间大约1小时）。当压强降到0.01mbar后，关掉总阀V1，在前5分钟，压强增加值小于0.008mbar，并记录随后4分钟增大的压强变化量。如果检查漏气，则要排查漏气孔。

6.4.2 铸锭整个过程所需时间大约为50小时，其间，将会出现3次正常报警：（1）中央熔化报警：

此时需要确认熔体中央是否完全熔化。具体操作为：点击“报警消声”，再点击“继续熔化”。然后去上面检查是否彻底熔化。报警会在4分钟后再次响起，处理方法同上。当报警响过3次后，再次报警，点击“进入下一步”，同时记录此次的具体时间。中央熔化确认报警至少3次以上，如果中央没有完全熔化，而此时“熔化”将要结束，此时点击“保持”保持这一状态直至完全熔化。

（2）中央凝固报警：

及时观察中央是否凝固，如果能看到液体，则点击“取消”，继续进行凝固，这个报警要响3次以上才能通过完成。

（3）边缘凝固报警：

一般将报警取消，点击“延时”，使其继续走完，确保边缘完全凝固。铸锭过程中，隔热笼只在“长晶”和“冷却”时会升起，其余的步骤隔热笼总是封闭的。铸锭过程中应特别注意炉体温度，室内湿度，千万避免炉体出现冷凝水。试验结束后，待温度（TC2）降到300℃以下，才可降下炉腔体，取