單晶硅設(shè)備工藝流程PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1單晶硅設(shè)備工藝流程單晶硅設(shè)備工藝流程第1頁/共53頁硅的提煉：硅的提煉： 硅，Si,地球上含硅的東西多的很好像90%以上都是晶硅的，也就是單晶硅。太陽能級別的硅純度6N以上就可以了。 開始是石頭，（石頭都含硅），把石頭加熱，變成液態(tài)，在加熱變成氣態(tài)，把氣體通過一個密封的大箱子，箱子里有N多的子晶加熱，兩頭用石墨夾住的，氣體通過這個箱子，子晶會把氣體中的一種吸符到子晶上，子晶慢慢就變粗了，因為是氣體變固體，所以很慢，一個月左右，箱子里有就很多長長的原生多晶硅。第2頁/共53頁 1.硅料的提煉硅料的提煉 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展

2、示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分 目錄第3頁/共53頁單晶硅片工藝流程：單晶硅片工藝流程：1.酸洗：使用稀硝酸HNO3,進(jìn)行清洗，去除表面雜質(zhì)及提煉時產(chǎn)生的四氯化硅。2.清洗：清洗硅料經(jīng)過酸洗后的殘留雜質(zhì)。第4頁/共53頁3.單晶硅料烘干：去除水分。單晶硅料烘干：去除水分。4.挑料：區(qū)分挑料：區(qū)分P型，型，N型硅料。型硅料。5.配料：對拉晶的硅料型號進(jìn)行匹配。配料：對拉晶的硅料型號進(jìn)行匹配。第5頁/共53頁6.單晶爐拉晶：單晶爐拉晶：第6頁

3、/共53頁7.硅棒檢測：檢查有無位錯，棱線斷等現(xiàn)象。硅棒檢測：檢查有無位錯，棱線斷等現(xiàn)象。8.開斷：將單晶硅棒用帶鋸條切割成四方體。開斷：將單晶硅棒用帶鋸條切割成四方體。9.包裝：將開斷后的單晶硅棒進(jìn)行包裝，送至下一道工序包裝：將開斷后的單晶硅棒進(jìn)行包裝，送至下一道工序第7頁/共53頁10.磨圓：將單晶硅棒四個直角進(jìn)行磨圓。磨圓：將單晶硅棒四個直角進(jìn)行磨圓。11.多線切割：瑞士的多線切割：瑞士的264，265。日本的。日本的PV800,MDM442DM設(shè)備進(jìn)行切割。設(shè)備進(jìn)行切割。 0.33mm。第8頁/共53頁線切割原理：線切割原理：第9頁/共53頁12.清洗：清洗：第10頁/共53頁13.單

4、晶硅片檢測：單晶硅片檢測：第11頁/共53頁 1.硅料的提煉硅料的提煉 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分目錄第12頁/共53頁第13頁/共53頁第14頁/共53頁目錄1.硅料的提煉硅料的提煉 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用

5、各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分第15頁/共53頁第16頁/共53頁 目錄1.硅料的提煉硅料的提煉 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分第17頁/共53頁第18頁/共53頁目錄 1.Si的介紹的介紹 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展

6、示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分第19頁/共53頁第20頁/共53頁第21頁/共53頁目錄 1.Si的介紹的介紹 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分第22頁/共53頁1.提拉頭：提拉頭：提拉頭：晶升電機，

7、晶轉(zhuǎn)電機，離合器，鋼絲繩，光感 限位，磁流體等部件組成。作用 ：在拉晶過程中，提供晶升與晶轉(zhuǎn)速度，通過PCC控 制模塊 的開關(guān)量變化，來控制晶體直徑。2.副室，翻板閥，主室：副室，翻板閥，主室：翻板閥作用：在拉晶過程中，對于提純，拉ABCD段時，用 于隔離主室與副室，使主室溫度，壓力一定。副室作用：拉晶過程中，已拉出的單晶棒存放的位置。主室作用：容納加熱器，石英坩堝，導(dǎo)流罩等，用于硅料 融化的容器。第23頁/共53頁爐蓋：爐蓋：CCD測徑儀觀察窗水路接頭整體鍛造，超低碳不銹鋼法蘭第24頁/共53頁主室內(nèi)部：主室內(nèi)部：籽晶夾籽晶石英坩堝加熱器單晶棒石棉碳粘三瓣堝第25頁/共53頁目錄： 1.硅料

8、的提煉硅料的提煉 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分第26頁/共53頁單晶爐工藝流程：單晶爐工藝流程：準(zhǔn)備作業(yè)熱態(tài)檢漏取單晶和籽晶石墨件取出冷卻真空過濾器清洗真空泵油檢查更換石墨件清洗單晶爐室清洗石墨件安裝石英坩堝安裝裝硅料籽晶安裝抽空，檢漏充氬氣，升功率，融料引晶，放大，放肩，轉(zhuǎn)肩等徑生長收尾降功率停爐冷卻第27頁/共53頁第28頁/共53頁4.石墨件取出

9、冷卻：石墨件取出冷卻：升爐蓋，取出導(dǎo)流罩，保溫蓋。石英坩堝等放在指定位置。 5.真空過濾器清洗：真空過濾器清洗：用 洗塵管清理各個真空管道，并將真空過濾箱中的過濾器取出 清理完畢后，按原位置安裝。第29頁/共53頁7.單晶爐室清洗：單晶爐室清洗：8.石墨件安裝石墨件安裝：9.硅料安裝：硅料安裝：6.真空泵注油：真空泵注油：當(dāng)油標(biāo)高于1/2時，禁止注油。第30頁/共53頁 10.籽晶安裝：籽晶安裝：將副室旋出，重錘安裝后，將籽晶安裝，插好銷頭。鋼絲繩重錘籽晶11.抽空檢漏：抽空檢漏：先用副泵抽到2700帕以下后，關(guān)閉副室球閥和副泵電源 打開真空泵球閥，打開真空主泵。爐壓達(dá)到20帕?xí)r， 沖氬氣，打

10、開主，副室流量計，調(diào)節(jié)到30L/min，過5分鐘后， 關(guān)閉氬氣，流量計仍保持原來的位置，待爐壓5帕?xí)r關(guān)閉主室 球閥，關(guān)閉真空泵電源。在流量計調(diào)節(jié)閥保持原來位置時，漏速 0.34帕/分。如達(dá)不到，需重復(fù)上述操作。第31頁/共53頁12.沖氬氣，升功率，融料：沖氬氣，升功率，融料：打開主室閥，打開氬氣流量閥，使氬氣流量在20-30L/min， 使?fàn)t內(nèi)壓力在10001500帕。功率每0.5小時加一次。13.引晶，放大，放肩，轉(zhuǎn)肩，等徑：引晶，放大，放肩，轉(zhuǎn)肩，等徑：引晶放大放肩轉(zhuǎn)肩等徑收尾取硅棒第32頁/共53頁 1.硅料的提煉硅料的提煉 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐

11、展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介紹 10.加熱部分加熱部分第33頁/共53頁晶升，晶轉(zhuǎn)：晶升，晶轉(zhuǎn)：第34頁/共53頁SL控制示意圖：控制示意圖：SL自動等徑原理：自動等徑原理：第35頁/共53頁晶升伺服電機：晶升伺服電機：晶升系統(tǒng)調(diào)試詳解：晶升系統(tǒng)調(diào)試詳解：1.將引晶器歸0。 2.給定速度0.5，等待23分鐘，觀察平均拉速值，如果不同， 調(diào)節(jié)Z (SL A/D)，使數(shù)值一樣。 3.給定數(shù)值2，等待12分鐘，觀察平均拉速值，如果不同， 調(diào)節(jié)

12、F (SL A/D) ，使數(shù)值一樣。 4.重復(fù)2.3步驟，使給定0.5和2時，都于平均拉速相同。 5.給定0.5，調(diào)節(jié)Z (SL SP) ，使之相等。 6.給定2，調(diào)節(jié)Z (SL SP) ，使之相等。 7.調(diào)節(jié)DIS，調(diào)節(jié)引晶器數(shù)值。 第36頁/共53頁晶體速度控制界面：晶體速度控制界面：第37頁/共53頁第38頁/共53頁1.硅料的提煉硅料的提煉 2.單晶硅片生產(chǎn)流程單晶硅片生產(chǎn)流程 3. 單晶爐展示單晶爐展示 4. 產(chǎn)品展示產(chǎn)品展示 5. 單晶爐種類單晶爐種類 6. 單晶爐結(jié)構(gòu)單晶爐結(jié)構(gòu) 7. 各個部件的作用各個部件的作用 8. 單晶工藝流程單晶工藝流程 9. 晶升，晶升， 堝升介紹堝升介

13、紹 10.加熱部分加熱部分第39頁/共53頁直拉單晶爐的熱系統(tǒng)，也就是所謂的直拉單晶爐的熱系統(tǒng)，也就是所謂的熱場熱場，是指為了熔化硅料，并使單晶生長保，是指為了熔化硅料，并使單晶生長保持在一定溫度下進(jìn)行的整個系統(tǒng)。持在一定溫度下進(jìn)行的整個系統(tǒng)。熱場一般包括壓環(huán)、保溫蓋、上中下保溫罩、石墨坩堝熱場一般包括壓環(huán)、保溫蓋、上中下保溫罩、石墨坩堝(三瓣堝三瓣堝)、坩堝托桿、坩堝、坩堝托桿、坩堝托盤、電極、加熱器、導(dǎo)流筒、石墨螺栓，且為了防止漏硅，爐底、金屬電極、托托盤、電極、加熱器、導(dǎo)流筒、石墨螺栓，且為了防止漏硅，爐底、金屬電極、托桿、都設(shè)置了保護(hù)板、保護(hù)套。桿、都設(shè)置了保護(hù)板、保護(hù)套。第40頁/共

14、53頁第41頁/共53頁加熱器加熱器是熱場中很重要的部件是熱場中很重要的部件，是直接的發(fā)熱體，溫度最高，是直接的發(fā)熱體，溫度最高的時候可以達(dá)到的時候可以達(dá)到1600以上。以上。常見的加熱器有三種形狀，筒常見的加熱器有三種形狀，筒狀、杯狀、螺旋狀。目前絕大狀、杯狀、螺旋狀。目前絕大多數(shù)加熱器為筒狀，硅單晶廠多數(shù)加熱器為筒狀，硅單晶廠房使用的是房使用的是直筒式直筒式形狀的加熱形狀的加熱器。右圖為加熱器。器。右圖為加熱器。第42頁/共53頁石墨電極的作用，一是平穩(wěn)的石墨電極的作用，一是平穩(wěn)的固定固定加熱器加熱器，二是通過它對加，二是通過它對加熱器熱器輸送電流輸送電流，因此要求電極，因此要求電極厚重，

15、結(jié)實耐用，它與金屬電厚重，結(jié)實耐用，它與金屬電極和加熱器的接觸面要光滑、極和加熱器的接觸面要光滑、平穩(wěn)，保證接觸良好，通電時平穩(wěn)，保證接觸良好，通電時不打火。石墨電極也是有高純不打火。石墨電極也是有高純石墨加工而成。石墨加工而成。右上圖為石墨電極示意圖、右右上圖為石墨電極示意圖、右下圖為連接石墨電極和加熱器下圖為連接石墨電極和加熱器的的石墨螺栓石墨螺栓。第43頁/共53頁坩堝托桿、坩堝托盤坩堝托桿、坩堝托盤共同構(gòu)成共同構(gòu)成了石墨坩堝的支撐體，要求和了石墨坩堝的支撐體，要求和下軸結(jié)合牢固，對中性良好，下軸結(jié)合牢固，對中性良好，在下軸轉(zhuǎn)動時，托桿及托盤的在下軸轉(zhuǎn)動時，托桿及托盤的偏擺度偏擺度0.5

16、mm。支撐體的高度是可以調(diào)節(jié)的，支撐體的高度是可以調(diào)節(jié)的，這樣可以保證熔料時，坩堝有這樣可以保證熔料時，坩堝有合適的低堝位，而拉晶時，有合適的低堝位，而拉晶時，有足夠的堝跟隨動行程。足夠的堝跟隨動行程。第44頁/共53頁保溫罩分為上保溫罩、中保溫罩分為上保溫罩、中保溫罩和下保溫罩。保溫罩和下保溫罩。保溫罩是由一個保溫筒外保溫罩是由一個保溫筒外面包裹面包裹石墨碳?xì)质細(xì)侄伞６?。石石墨碳?xì)值陌鼘訑?shù)視情況墨碳?xì)值陌鼘訑?shù)視情況而定。而定。下保溫罩組成了底部的保下保溫罩組成了底部的保溫系統(tǒng)，它的作用是加強溫系統(tǒng)，它的作用是加強堝底保溫，提高堝底溫度，堝底保溫，提高堝底溫度，減少熱量損失。減少熱

17、量損失。第45頁/共53頁 中、上保溫罩的作用也是為了中、上保溫罩的作用也是為了減少熱量的損失。只不過保溫減少熱量的損失。只不過保溫罩外面的石墨碳?xì)值膶訑?shù)不一罩外面的石墨碳?xì)值膶訑?shù)不一樣，這樣使得溫度梯度不一樣。樣，這樣使得溫度梯度不一樣。排氣的方式有上排氣和下排氣。排氣的方式有上排氣和下排氣。廠房現(xiàn)在使用的比較多的是廠房現(xiàn)在使用的比較多的是上上排氣排氣。這樣，上保溫罩上面就。這樣，上保溫罩上面就存在幾個排氣孔，這些排氣孔存在幾個排氣孔，這些排氣孔保證在高溫下蒸發(fā)的氣體的排保證在高溫下蒸發(fā)的氣體的排出。出。第46頁/共53頁保溫蓋由保溫上蓋、保溫保溫蓋由保溫上蓋、保溫碳?xì)趾捅叵律w組成。即碳?xì)?/p>

18、和保溫下蓋組成。即兩層環(huán)狀石墨之間夾一層兩層環(huán)狀石墨之間夾一層石墨碳?xì)纸M成，石墨碳?xì)纸M成，其內(nèi)徑的其內(nèi)徑的大小與導(dǎo)流筒外徑相匹配，大小與導(dǎo)流筒外徑相匹配，平穩(wěn)的放在保溫罩面板上。平穩(wěn)的放在保溫罩面板上。導(dǎo)流筒，由內(nèi)外筒之間夾導(dǎo)流筒，由內(nèi)外筒之間夾一層石墨碳?xì)纸M成。導(dǎo)流一層石墨碳?xì)纸M成。導(dǎo)流筒主要是為了控制熱場的筒主要是為了控制熱場的溫度梯度和引導(dǎo)氬氣流。溫度梯度和引導(dǎo)氬氣流。第47頁/共53頁壓環(huán)，由幾截弧形環(huán)構(gòu)成壓環(huán)，由幾截弧形環(huán)構(gòu)成的一個圓形環(huán)狀石墨件，的一個圓形環(huán)狀石墨件，它放置在蓋板與爐壁接觸它放置在蓋板與爐壁接觸處，是為了防止熱量和氣處，是為了防止熱量和氣體從爐壁與蓋板的縫隙間體從爐壁與蓋板的縫隙間通過。通過。右上圖是壓環(huán)，右下圖為右上圖是壓環(huán)，右下圖為安裝后的效果圖。安裝后的效果圖。第48頁/共53頁 安裝電極安裝電極爐底碳?xì)譅t底碳?xì)址瓷涞装宸瓷涞装逑卤卣窒卤卣质h(huán)石墨環(huán)、石英環(huán)、石英環(huán)加熱加熱器器中保溫罩中保溫罩石墨托桿石墨托桿石墨托盤石墨托盤裝三瓣堝裝三瓣堝下降主爐室下降主爐室上保上保溫罩溫罩導(dǎo)氣孔導(dǎo)氣孔保溫蓋板保溫蓋板裝導(dǎo)流筒裝導(dǎo)流筒壓環(huán)壓環(huán)第49頁/共53頁 對中順序?qū)χ许樞?在整個安裝過程中，要求整個熱系統(tǒng)對中良好，同心度高，在整個