多晶硅铸锭炉操作与生产流程.ppt

多晶铸锭炉简介与硅锭生产流程 培训内容 主要用途和特性 设备的组成和工作原理 结晶炉操作界面 硅锭生产流程 注意事项 主要用途和特性 1 用途： JJL-240型多晶铸锭炉将不规则的硅原料，装炉后重熔,实现稳步定向凝固，生产出高质量，标准规格的多晶硅硅碇。 2 特性： 在58小时之内生产出275kg的多晶硅硅锭。 在整个结晶过程中，只有一个部件运动 ， 简化设备的操作性和复杂性。 设备的组成和工作原理 设备的组成: 钢结构部件、炉体部件、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。 1 炉体部件 炉体的组成主要由顶盖、上炉体和下炉体 组成，它们由双层不锈钢焊接形成。层与层 之间留有一定间隙，便于冷却水通过。 2 加热隔热系统 隔热笼在上炉体内，由上下两层不锈钢架组成。 四周衬有碳纤维隔热材料，主要起保温、隔热作用。 六个铜电极从炉体上方穿入 ，并提供交流电给石墨电极 ， 电极通过石墨螺栓与加热片（呈四方形）连接。四角用转接片连接，上部被隔热材料覆盖，周围是隔热笼。 在下炉体内，用三支石墨柱支撑着一个用双层隔热材料组成的平台，在隔热笼下降时形成一个密闭腔。在此平台上，悬空支撑着一散热交换台，用于放置坩埚。 3 真空与供气系统 真空系统是由机械泵、罗茨泵、安全阀等其他附件组成，当炉内压力抽到0.005毫帕时才可以运行。当真空抽到40毫帕以下时， 罗茨泵自动开始细抽。炉内工作压力需维持600毫帕时， 是靠机械泵抽气作用。 氩气进入的量是由质流控制器控制，抽气量是由连接 真空泵的比例调节阀调整。空气压力控制阀用于关闭氩气进 气系统及炉体与真空系统分开。 4 冷却系统 炉体上部进气冷却循环水分八路，F1，F2，F3三组对应六个电极，F4进气法兰，F5上炉体，F6下炉体上部，F7下炉体下部，F8真空泵。 炉内的温度通过循环水散出，升温后的水通过外冷却塔进行冷热交换，并用水泵送回内循环。 5 电源供应与控制系统 电源供应与控制系统主要由电源柜和控制柜组成。 电源柜包括电源开关，功率控制器等。 控制柜系统包括工控机，SNAP智能处理器，加热器的电源系统，真空系统控制单元，检测单元，运动控制单元，系统供电单元。 1)工控机 整个控制系统以工控机操作为上位机，上位机完成控制 工艺的设置，控制过程中的监控，各种反馈信息（如：温度、 水流量、隔热区位置等）出现异常报警显示，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）SNPA智能处理器 是控制系统的下位机单元，是核心单元，完成对温度 的控制，真空度及充入氩气的压力控制，隔热笼的提升控制，结晶的速度，水流量的检测，并送达上位机。 3）加热器电源系统 包括大容量的降压变压器以及可控硅的控制单元。 4）真空系统控制单元 包括对真空泵的控制，真空度的检测，以及气体流量控制。 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 器件有热电偶，红外测温仪，流量计以及位置反馈编码器 组成。 6）运动单元控制 运动单元控制下炉体的升降运动、隔热区的提升等动作。 7）系统供电单元 系统电源单元包括总电源开关，控制柜内配电保护，以 及UPS等构成。 工作原理 1 多晶硅铸锭炉的工作顺序分：加热， 熔化 ，结晶，退火，冷却，急冷等六个步骤。 加热：七个步骤（4-5小时） 熔化：十二个步骤（12-13小时） 结晶：七个步骤（24-25小时） 退火：三个步骤（3小时） 冷却：五个步骤（10-12小时） 通过工控机设置完成各种工艺参数和预定参数后， 送达SNAP智能控制器。 具体过程：将经过SiN喷涂处理后的坩埚装入硅原料，并放置在热交换台上。关闭炉体抽真空，然后通过调整可控制硅的控制单元的变压器输出的低电压高电流，电流加到石墨加热器，并通过SNAP智能控制器 ，自动温度控制，加热若干小时以后完全熔化硅料。当硅料完全熔化后，根据工艺要求，缓慢提升隔热笼位置，暴露出热交换台，使一部分热量散发到炉壁，通过冷却水把炉壁热量带走，交换台温度的下降会传到坩埚底部，使硅溶液形成垂直的温度梯度，此温度梯度会使硅溶液下方凝固