单晶炉实习..docVIP

单晶炉实习 实习目的： 1、掌握单晶炉的长晶原理 2、单晶炉的结构及基本操作 3、单晶炉操作流程 4、单晶炉常见异常处理方法 5、单晶检测 实习时间：2011.7.20-2011.8.2 实习地点：江西赛维LDK硅片事业部新余公司 实习部门：单晶部2#厂房 实习内容 单晶炉的长晶原理 首先，把高纯度的多晶硅原料放入高纯石英坩埚，通过加热器产生的高温将其熔化；然后，对熔化的硅液稍微做降温，使之产生一定的过冷度，再用一根固定在籽晶轴上的硅单晶体（称作籽晶）插入熔体表面，待籽晶与熔体熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶体便会在籽晶下端生长；接着，在控制籽晶生长出一段长为直径长度左右、直径为3~5mm的细颈，用于消除高温溶液对的强烈热冲击而产生的原子排列的位错，这个过程就是引晶；随后，放大晶体直径到工艺要求的大小，一般为75~300mm，这个过程称作放肩；接着，突然提高拉速进行转肩操作，使肩部近似直角；然后，进入等径工艺，通过控制热场温度和晶体提升速度，生长出一定直径规格大小的单晶柱体；最后，待大部分硅溶液都已经完成结晶时，再将晶体逐渐缩小而形成一个尾形锥体，称为收尾工艺；这样一个单晶拉制过程就基本完成，进行一定的保温冷却后就可以取出。 单晶炉的结构及基本操作 炉子本体包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩气系统及水冷系统。机架由底座、上立柱和下立柱组成，是炉子的支撑装置。坩埚驱动装置安装在底座内的平台上，主炉室（由炉底板、炉底、炉筒和炉盖组成）安装在底座的上平面上，上面与翻板阀密封联结，副室放在翻板阀上，提拉头安装在副室上，坩埚驱动装置与炉室通过波纹管密封联结，液压系统中提升油缸安装在下立柱上。液压泵放在主机附近的适当位置，真空系统、水冷系统固定在机架上，主炉室是炉子的心脏部位，热场系统安装在内。 另外还有电气部分，控制柜、加热系统等。 3、单晶炉拉棒操作流程 （1）装炉前的准备 在高纯工作室内，戴上清洁处理过的薄膜手套，将清洁处理好的定量多晶硅，放入洁净的坩埚内，还可以用四氟塑料包裹的不锈钢镊子把清洁处理好的多晶夹入洁净的坩埚内，坩埚内的多晶硅堆成馒头形。装料较多的单晶炉（投料量大于2公斤），一般把坩埚放入经过清洁处理的单晶炉后，再装多晶硅。用万分之一光学天平称好掺杂剂，放入清洁的小塑料袋内。打开炉门，取出上次拉的硅单晶，卸下籽晶夹，取出用过的石英坩埚，取出保温罩和石墨托碗，用毛刷把上面的附着物刷干净。用尼龙布（也可用毛巾）沾无水乙醇擦干净炉壁、坩埚轴和籽晶轴。擦完后，把籽晶轴、坩埚轴升到较高位置，最后用高压空气吹洗保温罩、加热器、石墨托碗。值得指出的是，热系统中如果换有新石墨器件，必须在调温后的真空下煅烧一小时，除去石墨中的一些杂质和挥发物。 （2）装炉 腐蚀好的籽晶装入籽晶夹头。籽晶夹头有卡瓣式和捆扎式，无论采用哪种结构形式，籽晶一定要装正、装牢。否则，晶体生长方向会偏离要求晶向，也可能在拉晶时发生籽晶脱落事故。 将清理干净的石墨器件装入单晶炉，调整石墨器件位置，使加热器、保温罩、石墨托碗保持同心，调节石墨托碗，使它与加热器上缘水平，记下位置，然后把装好的籽晶夹头和防渣罩一起装在籽晶轴上。将称好的掺杂剂放入装有多晶硅石英坩埚中（每次放法要一样），再将石英坩埚放在石墨托碗里。在单晶炉内装多晶硅时，先将石英坩埚放入托碗，然后可按装多晶步骤往石英坩埚内放多晶块，多晶硅装完后，用塑料布将坩埚盖好，再把防渣罩和装好籽晶的夹头装在籽晶轴上。 转动坩埚轴，检查坩埚是否放正，多晶硅块放的是否牢固，一切正常后，坩埚降到熔硅位置。拉制掺杂剂是纯元素锑、磷、砷易挥发金属的单晶硅，不能将掺杂剂预先放入石英坩埚，必须放在掺杂勺内，才能保证掺杂准确。 一切工作准确无误后，关好炉门，开动机械泵和低真空阀门抽真空，炉内真空达5×10-1乇时，打开冷却水，开启扩散泵，打开高真空阀。炉内真空升到1×10-3乇时，即可加热熔硅。在流动气氛下和减压下熔硅，单晶炉内真空达到10-1乇时关闭真空泵，通入高纯氩气10分钟，或者一边通入高纯氩气，一边抽空10分钟，即可加热熔硅。 （3）化料 开启加热功率按钮，使加热功率分2-3次（大约半小时）升到熔硅的最高温度（约1500℃），熔硅时，特别注意真空度的高低，真空低于10-2乇时，应暂时停止加温，待真空回升后，再继续缓慢加温；多晶硅块附在坩埚边时应进行处理；多晶硅块大部分熔化后，硅熔液有激烈波动时必须立刻降温。一般说来，在流动气氛下或在减压下熔硅比较稳定。熔硅温度升到1000℃时应转动坩埚，使坩埚各部受热均匀。当剥一块直径约Φ20毫米的硅块时，逐渐降温，升高坩埚，较快降到引晶功率