浙江晶盛_技术特色.doc

浙江晶盛—技术特色木公司自成立以来，连续自主研制了投料量从30公斤至300公斤等11种规格型号的全 自动单晶硅生长炉产品公司的单晶硅生长炉除了用于光伏硅晶电池材料制备之外，其小 有5种规格型号的单晶硅生长炉可用于半导体集成电路硅材料的制备2010年以來，公司 又成功地推出了 口主研发的投料暈为4&）、600、800公斤的多晶硅铸锭炉产品多晶硅铸 锭炉主要用于制备光伏多晶硅电池材料以上两类产品涵盖了多项创新性特色技术，主要 内容如下：一、与全自动单晶硅生长炉有关的特色技术单晶硅生长炉是在真空状态和惰性气体保护下，通过冇墨电阻加热器将多晶硅原料加热熔化，然后川提拉法生长单晶体的设备， 简称“单晶炉”单晶炉工作原理请参见图l-lo1、 单晶硅生长全自动控制技术：公司研制的全自动单晶硅生长炉控制系统实现了从抽 真空、检漏、压力化、熔料、稳定、熔接、引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉等12 道工序的全过程自动控制2、 双CCD冑径控制系统和熔体液血位置控制技术采用双CCD,结合非完整图像识别测址技术，分别对小直径的引晶及人直径的等径进行 精确测量，使单晶棒等径课差^lmm/m,达到国际同类产品的先进水平。

利用CCD系统 捕捉的图像信号，计算熔体液面位置，并调节堆埸升降速度，最终将液面位置控制在设定 高度：实现堆烟速度的自动调节，将液血位置偏差控制在0. 2mm以内3、 水冷夹套技术本公司生产的单晶硅生长炉配置的水冷夹套装置（参见图1-2）,安装在炉盖下方、熔 体液血上方，可使离开生长界血的高温晶体得到快速冷却，参见图1-3的计算机仿真结 果，图川从红色、黄色、绿色、蓝色区域代表温度场的温度逐渐从高到低，说明水冷套装 置可人为提高晶体纵向温度梯度和晶体的生长速度例如公司生产的TDR100A-ZJS型单晶 硅生长炉，配置22英寸热场和相应的水冷夹套装置，拉制8英寸单晶硅棒，其等径平均 拉速＞1. lmm./min，比传统设备生长速度提高30%,运行周期缩短15%,电耗节省20%4、 单晶炉外部连续投料技术本技术可使单晶炉在不需要停炉的情况下进行再次外部加料，改变了传统的单晶生长炉单炉只可以生长一根单晶棒的生产工艺，实现了单炉 可连续生长2〜5根单晶棒，节省了停炉冷却、清炉、装料、抽真空、化料等步骤所需的 时间，提高了石英垃堀的利用率实现了人幅提高生产效率、降低能耗和进一步降低菲硅 成木的技术优势。

5、人玄径单晶炉勾型电磁场装置针对人尺寸集成电路级单晶炉，研发了勾型电磁场，可有效抑制硅熔体内的对流，减少 熔体对石英划竭内壁的冲刷，以降低硅单晶棒的氧含量和提高径向分布均匀性6、全自动单晶炉机械特色（1） 采川国内首创、独特的副炉室与炉盖自动旋转机构，在副炉室与炉盖提升到位时 旋开、旋闭，实现取单晶棒过程的自动化操作（2） 经过严格的静平衡和动平衡测试的提拉头，在25〜30rpm高速旋转下籽晶晃动小 于2nini,可满足半导体硅单晶生长工艺的要求二、与多晶硅铸锭炉产品核心技术多晶硅铸锭炉是在真空状态和悄性气体保护下，通过石墨电阻加热器将多晶硅原料加热 熔化，然后在受严格控制的温度场中用定向凝固法生长多晶硅铸锭的设备，简称“多晶 炉” o1. 多晶硅垂玄定向生长随动隔热坏结构技术由保温材料固化毡组成的隔热坏固定于隔热笼体内，隔热环可与隔热笼体随动，改善固 液交界血形状，提高晶体质量，降低能耗2. 多晶硅铸锭炉控制系统软件及技术多晶硅铸锭生长过程耗时长，无法人丁干预，因此要求控制系统能实现生长全过程的 全自动控制采用可编程逻辑控制器（PLC）作为核心控制单元，并配置组态软件控制的 人机交互界血，操作简易，可预置工艺控制参数，可实时完成工艺编写；多项安全性检测 和报警以及自动断电保护功能，保障设备使用安全；实现全程自动化控制。

3. 顶侧分开控制的多晶硅铸锭炉加热装置技术针对顶部加侧面的五面加热方式，双电源可对顶部和侧面加热器进行独立控制，使得多 晶硅在结晶过程中形成一个垂玄的温度梯度，确保了生长界面的平坦，有利于改善后期铸 锭质量和提高成品率可缩短铸锭周期3〜5小时，每炉可降低能耗300〜400kwho通过计算机模拟，分析了使用单/双电源长晶过程的晶体生长界血形状如图2-la,单 电源长晶后期，侧加热器不能关闭，造成晶体侧血热量输入较多，靠近侧壁的晶体生长缓 慢，生长界面明显向中心突出在图2-lb中,由于采用了双加热器,长晶后期侧加热器 关闭，仅剩顶部加热器加热，晶体内的热量主要沿竖玄方向传输，生长界面较平坦2-1■副柱长界面形状对比图2-2所示是以480公斤铸锭炉实验为例，两种设备长晶过程中晶体高度随晶体生长时 间的变化对比双电源设备内晶体高度明显超过单电源，提早了3小时完成了长晶过程图2-3所示是加热器功率随时间变化曲线（蓝色的是双电源）长晶前半段时间内，双 电源设备功率略高于单电源设备，但进入后半段，双电源功率迅速下降，且加热功率人幅 度低于单电源长晶过程1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 54 1S 16 17 18 19 20 21 22 21 24 2^仪/1逼-KeV2-2晶体高艇扇体生长时对比妄・旨・<81 161 2^1 )01 401 M)1041 ^01 tos ^01 1641 1101 址 01 1>1 M1 15&1 16010070旳5O4O3OW2-3加热器功率埴时间变化图4. 气冷武多晶硅铸锭炉新型闭式冷却系统技术参见图2-4,通过利用热交换台、换热器、泵组、变频器等组成冷却气体的闭合气路， 以流动气体对热交换台进行百接冷却，实现热交换台主动温度控制；相比辐射降温的被动 方法，使热交换台整体温度均匀，有利于圮甥底部硅熔体的均匀成核、缩短长晶吋间和降 低能耗，并可明显提高硅片的光电转换效率。

气致冷多晶硅铸锭炉可以为类单晶和高效多 晶硅工艺提供良好的设备技术条件。