Dss多晶炉.doc

DSS多晶炉 主要内容： 掌握DSS炉的长晶原理 DSS炉的基本结构 DSS炉的基本操作及其安全处理措施 铸锭的生产流程及其基本检测 DSS多晶炉的长晶原理 DSS（多晶硅定向生成铸锭炉）能生产较大尺寸的，优质的多晶硅锭（用于光伏工业领域）。DSS的生产量很大，能在50个小时左右的时间内生产出400--500kg的硅锭。在长晶期间，只有隔热笼一个部件在运动，通过其的运动控制炉子热场的分布，从而达到定向长晶的目的。 内涂SiN的坩埚装入多晶硅料后放在导热性很强的石墨块DS-Block。整个坩埚由石墨板固定，主要防止坩埚高温软化导致其胀破。有石墨固定的坩埚被隔热笼从上到下罩住。隔热笼内壁四周粘有加热电阻，能起到加热硅料，同时又能起到隔热作用。关闭炉子后排气，接通加热器电源融化硅料数小时以上。硅料从上部和四周开始先熔，此时隔热笼与DS-Block完全接触，形成一个封闭的加热场。待完全熔完，隔热笼慢慢升起以便露出DS-Block的边缘，使热量辐射到下腔室的水冷四壁上。水冷却DS-Block后再返回来冷却坩埚底部，从而使坩埚内的熔融硅周围形成了一个竖直温度梯度。这个梯度使坩埚内的硅料从底部开始凝固，从熔体底部向顶部开始长晶，形成一个金字塔型的长晶结构。当中心长晶结束后，晶体开始向四周生长。当所有的硅料都凝固后，在程序的控制下，硅锭需要经过退火，冷却处理以免破裂且能将（晶格）位移降到最小限度 。 DSS多晶炉的结构 结构：系统硬件包括不锈钢板，一对侧板，水冷铸锭炉，供应电源，一个真空泵系统和一个控制柜，操作控制盘。炉腔包括石墨加热区和隔热层组件。炉腔周围有架空层（以便操作和维修，同时支撑着变压器），公用设施和布设在架空层地板下面的电线。 2.1炉腔 上腔室像一个倒扣的钟固定在三个支架上。利用三个结实的丝杠连接下腔室和上腔室。挠性的驱动电缆使3个丝杠作同步运动。一个大的DC电机驱动着丝杠上下运动，以打开和关闭下腔室，这样可以将坩埚/硅料装入加热区和取出长晶后的硅锭。上腔室顶部的6个绝缘铜质馈通器将AC电流通至石墨加热器。上腔室顶部有与挠性驱动电缆相连的3个滑动组件，能够上下移动隔热层以便控制硅锭的长晶过程。利用一个不锈钢焊接的波纹管密封3个隔热层支撑杆以免漏气。由两个电容压力传感器测量压力（读数为：大气压力-低于1x10-3 mbar），利用一个质量流量控制器和相连的阀门控制长晶循环相应阶段里传送的氦气和氩气。后支架上的两个水冷多岐管能将水分配给腔室，馈通器和真空泵。在长晶阶段，大量的水直接流向下腔室，以便吸收辐射的热量。 2.2加热区 加热区有4个石墨板，板的下角与6个馈通器相连。这样坩埚四周围有一个“正方形”的加热器，可以使用加热元件周围隔热层较平坦的元件隔热。在不锈钢笼里有两层隔热介质，由3个隔热层提升杆支撑不锈钢笼。隔热层由石墨制成的，故能降低成本且便于更换。隔热元件相互交叠以免不期望的热量损失。3个石墨杆从下腔室支撑巨大的DS-Block石墨块。DS-Block为长晶循环提供了调制控制器和热能辐射表面。DS-Block下面有一个双倍厚的扁平隔热板，能隔绝熔化阶段的热区。3个提升杆能上下提升隔热笼，露出DS-Block底部，从而冷却下腔室的四壁。这样热区内就形成了一个竖直的温度梯度使硅锭从熔体底部向顶部开始长晶。 2.3真空泵系统 真空泵系统包括一个罗茨泵和机械前级泵。能使腔室压力迅速下降到0。05mbar 以下。大部分情况下，打开机械泵使腔室保持部分真空状态（400-600mbar）。在某个阶段需要氩气，用一个质量流量控制器控制氩气进气量，用一个与真空系统相连的比例控制阀调节氩气排气量。用空气阀断开氩气系统的氩气，真空泵和腔室。在冷却阶段，用一个单独的阀门隔离和控制氦气流量。 2.4电源 利用水冷电缆给加热元件提供165KVA电源。主降压变压器（位于架空层顶部，靠近水冷的馈通器）将电源分成两部分。变压器输出端提供最大电压25VAC和最大电流38。制器。例如：设定功率比为30%，在30%的时间内完全接通SCR控制器，在剩下70%的时间内断开SCR控制器。一般情况下，整个控制循环的设定时间为4秒，所以SCR控制器在1。2秒内接通，在2。8秒内断开，然后重复这个循环。这种控制能显著地提高功率的转换系数和整个系统的有效功率。 2.5控制台 控制柜内有输入/输出（I/O）模块和光学控制器（LCM4)，供应电源，隔热层驱动电机和UPS，过载保护用的电路制动器和保险。电缆从这个柜里接到电源控制柜里，各种设备里和炉子的传感器上。 2.6操作工控制盘 利用一个腔室支架支撑操作工控制盘。控制盘包括触摸屏和计算机。架空层下装有3个报警灯和声音报警器，可以提示操作工是否有潜在的问题。这个控制盘装有一个急停开关，用于断开炉子输出装置的所有电源（这样炉子就会