多晶硅铸锭炉操作与生产流程.pptx

多晶铸锭炉简介与硅锭生产流程2021/7/4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2021/7/4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。2021/7/4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。2021/7/41 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。2021/7/42 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。2021/7/43 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。2021/7/44 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。 2021/7/45 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。2021/7/41)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。2021/7/45）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。2021/7/4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）2021/7/4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结晶至上方。当所有的硅液都凝固后，硅锭再经过退火、通入氩气、控制冷却方式等步骤以避免硅锭出现内应力，以及减少硅锭产生的晶体缺陷（主要是点、线、面缺陷），从而提高硅锭质量性能。（硅的导电性、可切割性。）2021/7/4结晶炉操作界面 操作界面的组成 操作界面是有报警、监控、自动控 制、工艺、手动控制、趋势图六大窗 口组成。 2021/7/4报警窗口最常见的主要报警有：加热器断开报警、丢失主电源报警、主电源缺项报警、隔热笼提升