多晶硅工艺-硅芯拉制工艺操作规程汇总

硅芯拉制工艺操作规程

No.P3-Step 3.0.1.4

Operation procedure and process for Chinese laboratorians

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此文仅限于中方内部工作人员阅读

系统参数：

1：系统水压 0.13 ~ 0.18 Mpa ，8T/h

2：系统电压稳定的三相380V，单炉独立供电。

3：系统气压Ar ≥99.98% / ≤ 0.20 Mpa

4：水冷系统 PH：6~9 纯水，水温≤ 25 ℃

开炉前检查：

1．检查主水路是否畅通，关闭设备水路进出水阀门。开启水泵电源，缓慢打开主水路供水水阀，确保系统压力在正常范围内。检查水路各个阀门，法兰，接口处是否漏水。如有漏水现象，根据实际情况关闭主水泵水阀或子水路水阀后处理漏点。

2．检查设备线路连接是否正常，电压是否正常，开关是否处于关闭状态，包括控制柜按钮是否关闭、高频电源柜电源是否关闭，主控开关是否关闭。如线路出现不良情况，应立即通知电力供应部门及时处理。确认无误后方可送电。

3．检查系统气路各个阀门是否处于关闭状态，缓慢打开氩气汽化器液氩进阀，使氩气汽化，并确保减压器出口压力在正常范围内。检查气路各个阀门，法兰，接口处是否漏气。如有漏点，根据实际情况关闭气路处理。

操作流程：

1．依次打开设备分水器的炉体水循环出水阀、进水阀、真空泵循环水水阀、以及主管道出水阀、进水阀并保证系统压力在正常值以内。

2．依次打开总电柜电源、控制柜的总电源，启动计算机，使其控制正常运行。

3．开启高频电源柜电源、检查三相电各相电压是否在正常值、各相是否衡定。

4．准备硅芯料棒（直径40mm – 43mm ）之间，长度250mm –

300mm之间。（应根据实际拉制情况而定）。戴上洁净手套，使用丙酮或乙醇将料座仔细搽洗干净。将清洗烘干后的料棒装入料座内，固定并保持料棒尽可能的垂直、正中。

5．准备籽晶料，用丙酮或乙醇将籽晶头、石墨卡头、籽晶卡头进行搽洗，将籽晶装入到石墨卡头中固定紧并尽可能使其垂直、正中。籽晶卡头平面至籽晶头距离必须控制在100mm内。准备的籽晶数应按要拉制硅芯的根数来准备。6．打开上炉室，将准备的籽晶料装入到飞机卡头内，旋转籽晶托盘使籽晶料料杆到“芯位1”处放下并提起2-3mm。依照次序旋转上部手操盒“清零采样”开关，先清零、关、再采样、关即可。采样后按下控制柜复位按钮将飞机卡头复位（或通过上部手操盒手动复位）。将第二、第三、第四根籽晶料装入对应的籽晶位。第一根籽晶料装入飞机卡头内，并将飞机头降下至高频线圈上方。关闭上部炉室，尽可能的使其密封妥当。

7．使用丙酮或酒精对高频线圈、线圈底座、料座、下炉室坩埚杆、进行搽洗，搽洗时应用不脱屑不掉毛的无纺布或其他搽洗工具。

8．将安装好硅芯料的料座装入下炉室的坩埚杆上，同时旋转坩埚杆，校对料棒使其尽可能正中、水平。校对后旋转料座螺丝将其固定。

9．使用手操盒上轴控制按钮将籽晶降下，穿过高频线圈，使石墨卡头尽可能的接近高频线圈，但不接触（距离2-3mm即可）。升降下炉室坩埚杆使料棒接近籽晶即可。关闭炉室，扣紧炉室各个螺栓使其尽可能密封严。

10．打开真空泵尾气阀、炉体尾气总阀、气路盘上进气、下进气。关闭气路盘排气阀、打开真空泵控制开关启动真空泵，紧接着打开真空泵球阀进行抽空。密切观察气路盘压力表，当压力≤ 10pa时，关闭真空泵球阀，关闭真空泵电源。打开气路盘进气总阀送入氩气，调整流量计旋钮，使进气达到最大。当炉内压力达到0.04Mpa时，调整流量计到1000，同时打开排气阀。使炉内压力保持在0.01Mpa-0.04Mpa内。

11．按下控制柜“灯丝开”开关进行预热，预热时间应根据高频电源功率而定。预热过后，按下“加热开”按钮开始加热。先调整电压至1 kv ，数十秒后调整至2 kv，电压提升时应观通过视镜观察石墨颜色是否被烧红。当石墨卡

头烧红时，可适当提高电压数百伏继续观察，待石墨卡头和籽晶局部烧红时，使用手操盒控制上轴将其提起，将籽晶逐段加热，籽晶提升到线圈之上时局部因温度过高会被熔化，此时应保持液体不滴下为好。下料棒上升至线圈下部，以不触及线圈为原则尽可能的接近（3mm-6mm），将局部熔化的籽晶下降，并压至料棒上表面正中。静待料棒的熔化。不可让籽晶、多晶溶液、料棒接触到线圈。

12．料棒的熔化是一瞬间的，应密切观察其变化。如电压不足，长时间持续凝固，可适当提高电压200v - 300v观察。下料棒被融化后，微动下轴，仔细观察籽晶与料棒是否粘连在一起。如籽晶与料棒可正常分离，此时将籽晶提升2-3mm，并密切观察熔区及料棒液面是否均匀，此时可降低电压200v-300v，并开启上轴提升动作、下轴供料提升动作。速度应根据实际尺寸进行换算进行调整。

参考公式：2πR2 X = 2πR2 X1 （X为上轴速度，X1 为下轴速度）

13．熔区液面范围应控尽量制在8mm ± 0.2mm ，当熔区范围发生改变时可通过控制电压、提速、供料速度进行调整。

14．硅芯两端圆节必须有一个15mm x 15mm的圆结（用于硅芯与硅芯的连接），做圆结时，应停掉系统的自动供料改用手操盒手动供料，籽晶提升速度应控制在3mm-4mm/min，通过观察熔区变化，控制圆结的直径使其逐渐增粗。圆结拉好后，可逐渐提升籽晶上提的速度直至硅芯所需熔区直径，此时可打开自动供料，同时对硅芯计长进行清零，开始拉制，密切观察。

15．硅芯拉制时应尽可能的使料面接近线圈但绝对不能接触，以免出现高压短路破坏熔区。液面的饱满成都以不溢为原则，通过调整供料速度，电压来控制。防止出现垮料、塌料等破坏熔区的情况。当熔区出现异常，不稳定时，应及时停止自动提拉、自动供料，观察并处理。当出现预凝固迹象时，应尽快提升电压，并密切观察熔区改变，如凝固已经无法控制，应及时停掉自动提拉、自动供料，通过提升电压来改善，待熔区化开后，开启自动控制继续拉制。16．硅芯拉制到要求长度后，关闭自动控制，切换至手动操作，通过上轴快速将熔区拉开，同时供料降下5mm – 10mm ，将硅芯拉断。如继续拉制第二根，应点击“托盘控制---更换籽晶”，系统开始自动更换，此时观察上炉室更换籽晶情况，如出现异常，应立即点击“急停”，改为手动操作（应将拉制

好的硅芯放入“芯位1”，自动更换时系统会自动将硅芯放入“芯位1“）。待系统自动更换完籽晶后，将装有籽晶的飞机头降下，石墨至线圈处，依次通过加热石墨、籽晶，使籽晶头融化，供料提升至线圈处化料……开始拉制第二根。（可参考本文第11--16部分）。

17．拆炉：硅芯拉制完毕后，将供料退下，依次进行以下操作：逐渐降低电压至0，关闭加热、关闭灯丝、关闭氩气进气阀、打开排气阀。待炉内压力回到0Mpa时，打开炉门，戴上一次性手套，取出硅芯。取出硅芯时应轻拿轻放，小心损坏。料棒待温度降下后，带料座小心取出炉室，不可暴力拆卸，以防止损坏设备及精度。

18．再次装炉时，应参考本文第7条，对炉内进行尽可能仔细的搽洗，以保证硅芯拉制环境，及设备正常运行。

Signature(EN/CN: Process Engineer: 周向乐(Mr.Morgan

2009.03.07