单晶硅棒在拉制中的影响因素

发布时间:2017-03-28

 第一篇   单晶硅棒在拉制中的影响因素    

一 热循环的通畅

热循环就是气流的循环,从氩气输进到被真空泵抽走的一个循环过程。它的外在显示值即炉压(真空泵的抽速与氩气输入量的平衡值)组成部分,1 氩气 调节整个单晶硅棒拉制中热循环的流量和流速,是在拉晶过程中不可缺少的保护气体。(属性 惰性气体 特点 不易燃烧 )2 真空泵 稳压持续抽走炉内的气体挥发物,保持炉内真空平衡。由这两个系统所组成热循环系统的作用:有效的带走炉内沉积的挥发物,防止石墨器件及热场的氧化增加使用寿命。增强成晶硅溶面与内溶液温度差提高成晶速度。降低单晶硅棒在生产过程中的氧碳含量等,从而提高公司的产品质量。    

二 处于最良好状态下的热场

热场的作用效果是单晶生产中最奥义的地方,可以这么说要是能有一套完美的生产热场,公司的成本成品率将是质的飞跃。1 良好的保温部分, A 热场中石墨保温筒连接的严密程度,B 保温碳毡缠在保温筒的均匀度和紧密度。2 良好状态下的成晶温梯度 由轴向梯度(在热场内平面的整个温度值)和纵向梯度(在热场中纵面的整个温度值)交错所组成的成晶梯度温差网是否能够达到我们的要求,主要体现在,成晶速度快且均匀成晶状态好且稳定。 

三 稳定的电控系统

动力电是我们生产中不可缺少的组成部分,其作用和使用费用也是我们单晶生产中的重大资源开销。组成部分:1 整流柜(组成变压器 快速熔断器 可控规等)功能 调节电压把三项交流电转化为我们需要的可调直流电,2 功率补偿柜(组成熔断器 接触器 电感线圈等)功能 降低无用损耗,提高功率因素。3 晶体生长控制柜 调节用电的功率(电流 电压)由这三个部分组成拉可持续供电切稳定性非常强的电控系统。  

四 合理的单晶拉制工艺的设定

工艺的设定是根据具体的炉型热场的不同,从而不断对其生产自动流程的设定改进。1 拉速工艺 随着硅溶液在拉制过程中越来越少散热量越来越大,温梯差减小成晶速度减慢,为拉保持目标直径,的所以通过降低拉速拉进行调节, A初始拉速的设定。B降拉速的幅度。2 适当稳定的埚升补给,作用 保持埚缝不变,也就是让成晶最佳位置不变。通过不定量(拉速)以一个定量(埚根曲线)调节的随动值 A在进入坩埚TR角前的直壁补给(定量补给)进入TR角后的递增补给。作用 调节单晶在生产过程中的固液转换差,保持埚缝位置不变,永远处于最佳成晶位置,避免因为埚缝大小变化改变热循环的气流速度,造成温梯度网变化过大或过快,打破拉单晶在生长中的适宜环境。    

五 洁净(单晶炉 原料等)
  
洁净在我们这行业虽然没有什么技术含量但却是重中之重。1 在装料前对炉子热场的清理(石墨件 炉体等)2 在装料过程中避免出现对原料的二次污染问题。在此不做过多的书写。  
                                
第二篇   针对单晶硅棒影响因素的调节

连续多次成晶失败,连续多天成品率过低的炉子。排除操作问题,原料问题,坩埚质量问题,设备问题,我就从单晶的影响因素中谈谈自己对炉子和热场可以改变的看法和意见。

一 热循环的解决  
  
    大清炉检查,拿出所有炉内热场清除炉内热场及抽空管道沉积过多的挥发物 检查各路管道的畅通问题,漏气问题,保证热循环畅通无阻。(顺便看看石墨器件的损伤老化程度及保温系统是否良好)    

二 温梯度的调节

1 轴向梯度调节 A 改变导流罩口的大小从而改变成晶硅溶料受氩气作用影响的面积。B 调节氩气大小从而改变热循环的流量流速加强或减弱温梯差效应。2 纵向梯度 A 增加或减少导柱的高度   B 改变保温筒的高度,这样做从而改变加热器的相对位置,也就是器盖距,从加热器到盖板之间的距离(导流罩深入加热器的距离)3整体梯度 对保温碳毡的缠绕层数进行调改。    

三 电系统稳定性的观察

 1 电控问题,检查在单晶生产过程中是否有因电流电压不稳造成功率翻跳变化,影响炉内温度不稳,联系电修查找出现问题的原因。  2 检查加热器与导柱的连接处是否正常良好(主要是指有杂物和碳化硅)或换一个加热器进行跟踪观察。    

四 工艺设定合理性的改进  

1 观察等径降拉速的合理适当性,不会因为拉速问题,影响成晶温度稳定,造成断线。 (降快了降多了温度就比正常成晶温度高,降慢了降少了温度就是比正常成晶温度低)2 埚升的补给是否能够达到埚缝大小的不变(当然没有绝对的不变,据本人多年观察 在3毫米之内进行变动对单晶的影响还不算严重)然后根据情况和出现问题的不同我们对现行工艺进行修改。(首先要测核准 拉速埚升是否 为1:1状态也就是显示值和实际运行值是否一样)  
  
五  不做无用书写 
    只要记住本着我们最大的能力去清理炉体热场,以我们最大的限度去保持工作现场及原料的洁净。 
                                   
第三篇 生产中异常情况的发生及处理

设备在运转过程中,出现一些故障是避免不了的,我们能做的就是怎样减少意外事故的发生,降低出现意外事故的损失。下面我就来谈谈自己对意外事件发生的处理方法和看法。    

一 炉压异常上涨
  
如果再有加热的情况下,出现炉内压力异常上涨,那么我们首先考虑主泵是否处于正常的工作状态,查看主泵皮带是否有破损或者老化严重的现象,如果主泵工作正常,那就是炉体的问题了。如果主泵出现故障,则可先用副泵维持工作状态,抓紧时间抢修主泵。如果是炉体漏水漏气或者漏料,在加热的情况下,维修几乎是不可能的,那就看当时的情况决定,如果可能要尽力维持把原料吊出。

  
说到这里顺便谈谈漏料的相关问题。首先判定漏料必备的2个情况,A 炉体压力异常上涨,B液面下降或者在熔料过程中看不见溶液却看到原料下沉的现象。如果判定出现漏料事件,那么要立即停止加热,这时可将主泵阀门关闭,关闭主泵,加大氩气供给量,将炉内冲到微正压,气体可由炉体破损处排出。(一般多是下轴的波纹管)减少空气进入量,减小炉内石墨器件氧化程度。

二 异常停电

异常的停电时有发生,尤其是在雷雨季节,出现的频率会更高,一般来说,当动力电突然消失,(马上联系供电所了解停电原因时间)先等几秒观察,看电源能否自动恢复,如果瞬间供电恢复,那么要检查工艺参数有无异常问题,在等径的炉子,大多需要退出自动状态,进行手动控制恢复。如果短时间供电没有恢复,建议先关闭压气阀在关闭主泵阀门。从理论上讲,在断电瞬间,泵头的电磁阀在弹簧力的作用下是会自动关闭的,从而隔断炉内 管道与外界的连通,是不会倒吸的。退一步讲,即使因为种种原因,电磁阀门无法自动关闭,突然停电,等操作者反应过来,再去关主泵阀门,倒吸现象也已经出现啦。

完成这些动作后,查看每台炉子都处于什么状态。没加热的不去考虑,处于熔料状态的稍后考虑,处于放肩状态的,可立即手动降锅位,使其与溶液脱离,处于等径状态的看情况操作,因为如果短时间恢复供电,或许还能挽救回来。过一段时间供电还未恢复的,那么也要手动将晶体脱离溶液。手动降锅位时候要注意,一不要弄错方向,二脱开距离要大一点。如果脱开距离过小,那么硅溶液冷凝后膨胀,还会把溶液和晶体粘连在一起的。

停电大都伴随着停水。冷却的循环水突然停啦,炉体过一段时间温度就会升高,炉内残存的水受热气化,出现啪啪的响声。这时候操作者要注意自身安全。不要离炉体太近,避免冷却水关松开,高温蒸汽将人烫伤。也不要靠近观察窗观察炉内状态,观察玻璃也是比较脆弱的地方,即使你去观察也无济于事,因为到拉这个时候你什么都做不了。即使冷却水恢复后,也不急于靠近,需要等水循环运转几分钟后,炉体冷却啦,在靠近操作。如果长时间循环水不能恢复,炉体已经很热,操作人员必须撤离,避免出现人员伤亡。(本人曾经碰到过一次水电同停,不能恢复供给,车间冷却循环水管几乎全部爆裂,满车间水蒸气,地下都是水,有几台单晶炉体底盘被烧坏。性好因为及时撤离,人员没有伤亡。出现类似现象大家不要慌乱,看情况决定对策。撤离时也不要忙乱,听从班长指挥。)

根据以往的经历,坩埚内溶液凝固,如果时间不长就恢复供电,是可以继续升温将硅料化开,然后重新生产的。但这要根据当时具体情况,并且有丰富的经验,不可轻易操作,否则会酿成更大的经济损失。由此可见平时的操作实践经验积累是多么重要。 

三 硅溶液异常抖动

如果发现硅液面出现异常抖动,那么首先要查看前几炉生产记录本,看看是否有抖动现象的记录,如果也记录有抖动现象的发生,只是这炉抖动更加严重,那么应该是坩埚轴承或波纹管里有杂物的原因造成的。在这炉生产结束后找机修查看原因在清理波纹管。
  
出现液面抖动,可先将锅位放在不同位置观察,是否在那个位置都有抖动现象出现,如果仅仅在一个位置抖动,应该是连杆上粘有硅料点造成的。可先用低锅位拉单晶(吊料)提出部分硅料,使得正常成晶位置躲离有硅料点影响的位置,再重新生产。如果任何锅位都有剧烈抖动的现象出现,而且功率伴有大浮动变化,则可能是石墨锅垹断裂,摩擦加热器造成的,遇到类似象同时出现,建议停炉铸料,避免更大损失。

四 单晶炉在炉内有加热的情况下,氩气,循环水,是绝对要供给的不能停。

五 对于一些经常发生的设备故障,操作者要牢记其故障表现并且做好记录 ,以保证自己所操作的设备正常运转。拉晶工应该充分熟悉了解自己管理的3台单晶炉的工作性能和部件功能,工作原理,在紧急情况下能够简单处理维修,维持设备的正常工作。

    综上述主要是针对单晶生产方面和一些应该具备的技能经验方面的阐述

  以上书写仅仅是个人对单晶硅生产方面的认识,以及影响生产问题和出现意外事件的总结,写的肯定不是很全面,有待大家交流讨论补充。只要大家在工作中能够不断的总结积累经验,并不断提高改善自己的工作方式,相信每个人都能成为一名出色的单晶生产人员。 
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