拉晶操作培训

1、培训对象：硅单晶制取工培训对象：硅单晶制取工培训讲师：詹文平培训讲师：詹文平 硅单晶分厂硅单晶分厂拉晶工序拉晶工序清炉清炉热场的安装热场的安装石英坩埚的安装石英坩埚的安装 装料装料籽晶的安装籽晶的安装抽真空抽真空检漏检漏化料化料 稳定化稳定化引晶引晶放肩放肩转肩转肩等径等径收尾收尾停炉停炉&冷却冷却取晶棒取晶棒清炉清炉拉晶完毕，晶棒取出后，炉体冷却后，对单晶炉进行清扫。拉晶完毕，晶棒取出后，炉体冷却后，对单晶炉进行清扫。每次小清，每次小清，4炉次之炉次之后大清。后大清。小清只需取出几个石墨部件打扫干净，不过为了防止泄漏，必小清只需取出几个石墨部件打扫干净，不过为了防止泄漏，必须清理防爆

2、阀上的密封圈。须清理防爆阀上的密封圈。大清时将石墨热场全部清理，包括真空管道。大清时将石墨热场全部清理，包括真空管道。清理完之后，用酒精将炉壁内擦拭干净。清理完之后，用酒精将炉壁内擦拭干净。清炉时要确认石墨加热器螺丝是否加紧，防止松动造成清炉时要确认石墨加热器螺丝是否加紧，防止松动造成打火打火。清炉顺序：清炉顺序：自上而下，逐一清理自上而下，逐一清理安装电极安装电极炉底碳毡炉底碳毡反射底板反射底板下保温罩下保温罩石墨环石墨环、石英环、石英环加热加热器器中保温罩中保温罩石墨托杆石墨托杆石墨托盘石墨托盘装三瓣埚装三瓣埚下降主炉室下降主炉室上保上保温罩温罩导气孔导气孔保温盖板保温盖板装导流筒装导流筒

3、压环压环热场安装顺序示意图热场安装顺序示意图二、热场的安装与煅烧二、热场的安装与煅烧石英坩埚的安装石英坩埚的安装安装石英坩埚前，请穿好洁净的安装石英坩埚前，请穿好洁净的工作服工作服，工作帽工作帽，并戴好未使用，并戴好未使用的的一次性手套一次性手套；确认石英坩埚内无确认石英坩埚内无脏污、裂口、气泡脏污、裂口、气泡等；等；安装石英坩埚时要轻放，防止损伤石英坩埚；安装石英坩埚时要轻放，防止损伤石英坩埚；安装完毕后确认石英坩埚口是否安装完毕后确认石英坩埚口是否水平水平。装料装料装料前要穿好结晶的工作服，戴上工作帽，防护眼镜，一层棉装料前要穿好结晶的工作服，戴上工作帽，防护眼镜，一层棉手套，一层一次性手

4、套。手套，一层一次性手套。在装料时因轻拿轻放，防止碰伤石英坩埚。在装料时因轻拿轻放，防止碰伤石英坩埚。液面以下部分尽量加满不要有空隙，液面以上于石英坩埚接触液面以下部分尽量加满不要有空隙，液面以上于石英坩埚接触采用点接触并重心往里，防止熔化时产生挂边；采用点接触并重心往里，防止熔化时产生挂边；装料完毕之后因用吸尘器将石英坩埚口和石墨件上的硅料粉吸装料完毕之后因用吸尘器将石英坩埚口和石墨件上的硅料粉吸掉；掉；注意：吸尘器吸粉料时吸尘管不要碰到硅料和石英坩埚，防止注意：吸尘器吸粉料时吸尘管不要碰到硅料和石英坩埚，防止被污染。被污染。装料时，先将埚升升到到装料时，先将埚升升到到最高位置最高位置，在进

5、行装料。，在进行装料。装料时要轻放装料时要轻放、慎重作业慎重作业、不要使硅料掉在保温材料和加热器之间的不要使硅料掉在保温材料和加热器之间的缝隙缝隙。在埚底平铺一层粉在埚底平铺一层粉、小型硅料小型硅料，然后将大型硅料放在上面然后将大型硅料放在上面，大大型硅料之间的间隙里填充粉型硅料之间的间隙里填充粉、小型硅料小型硅料，不要使大料架空不要使大料架空。在装料到在装料到石英坩埚上层时石英坩埚上层时，硅块靠坩埚壁尽量以点接触硅块靠坩埚壁尽量以点接触，避免面接触避免面接触，造成挂造成挂边；最后将硅料堆成金字塔形状边；最后将硅料堆成金字塔形状，料的重心在石英坩埚中心料的重心在石英坩埚中心，上部装上部装料时不

6、要伸出石英坩埚壁料时不要伸出石英坩埚壁, ,否则易造成漏料否则易造成漏料，损坏石墨件损坏石墨件，甚至使整炉甚至使整炉硅料报废；（见下图）硅料报废；（见下图） 装料完成后埚转为装料完成后埚转为2/2/rpmrpm左右旋转，查看坩埚旋转情况，然后将埚位下左右旋转，查看坩埚旋转情况，然后将埚位下降至最低熔料位置，关闭旋转。降至最低熔料位置，关闭旋转。装料装料装籽晶装籽晶安装前应穿好洁净的专用工作服及工作帽并带好洁净的一次性手套安装前应穿好洁净的专用工作服及工作帽并带好洁净的一次性手套，防止异物进入石英坩埚内。，防止异物进入石英坩埚内。根据规格要求选择籽晶（一般根据规格要求选择籽晶（一般1-0-0），

7、现在），现在CZ1#厂房所使用籽晶一厂房所使用籽晶一般是（般是（100）晶向的籽晶。）晶向的籽晶。确认确认定位开槽定位开槽是否有损伤是否有损伤用定位销将籽晶固定于籽晶夹具上并用双手垂直用定位销将籽晶固定于籽晶夹具上并用双手垂直 用力拉一下确认有无问题用力拉一下确认有无问题装完籽晶后用装完籽晶后用酒精酒精和和无尘纸无尘纸将其擦拭干净将其擦拭干净每次安装前因取下籽晶夹具检查确认籽晶每次安装前因取下籽晶夹具检查确认籽晶 绳有无折痕，如有因急时更换防止拉晶时造成籽晶晃动绳有无折痕，如有因急时更换防止拉晶时造成籽晶晃动抽真空抽真空目的：将炉内抽至相对要求真空，防止原材料加热溶化过程产生氧化。目的：将炉内

8、抽至相对要求真空，防止原材料加热溶化过程产生氧化。 关闭炉盖前先用酒精和无尘纸将关闭炉盖前先用酒精和无尘纸将炉盖炉盖和和炉筒炉筒及及“O”O”型圈型圈擦拭干净；擦拭干净；启动前需要检查泵体内的真空油、皮带的松紧及损坏情况以及冷却启动前需要检查泵体内的真空油、皮带的松紧及损坏情况以及冷却水。水。采用多次采用多次点动启动点动启动的方法，等转动灵活后再按下启动按钮的方法，等转动灵活后再按下启动按钮；泵运转约泵运转约5 5分钟左右各方面均正常后，再缓慢打开主泵球阀对炉子进分钟左右各方面均正常后，再缓慢打开主泵球阀对炉子进行预抽真空，注意主泵球阀必须缓慢打开。行预抽真空，注意主泵球阀必须缓慢打开。观察炉

9、内压力，直到显示压力低于要求达到的压力或更低。观察炉内压力，直到显示压力低于要求达到的压力或更低。检漏检漏目的：确认炉体漏气量目的：确认炉体漏气量当炉子的真空度达到规定值时，关闭真空管道上的主泵球阀。当炉子的真空度达到规定值时，关闭真空管道上的主泵球阀。观察真空计上的压力数值，测定压力变化。观察真空计上的压力数值，测定压力变化。CZ1#厂房设备检厂房设备检漏时，泄漏率漏时，泄漏率小于小于50mTorr/时时为合格为合格检漏结束后缓慢打开真空管道上的主泵球阀继续抽一段时间真检漏结束后缓慢打开真空管道上的主泵球阀继续抽一段时间真空，直至真空度低于检漏时的真空度。空，直至真空度低于检漏时的真空度。化

10、料化料目的：将固化的硅原料在规定时间内转化为液体。目的：将固化的硅原料在规定时间内转化为液体。 在规定的功率（在规定的时间内从低到高慢慢提升，直到化料要求功在规定的功率（在规定的时间内从低到高慢慢提升，直到化料要求功率）和坩埚位置下熔化成液态率）和坩埚位置下熔化成液态化料时，流量控制在化料时，流量控制在40-60L/min.炉内压力维持在炉内压力维持在10T或或1000Pa左右。左右。将坩埚转速将坩埚转速设定在设定在2r/分分. - 中心位置 加热器温度最高点 中心位置 加热器温度最高点 在表面硅料全部熔化后，不可将坩埚的位置升的太高，须保证液在表面硅料全部熔化后，不可将坩埚的位置升的太高，须

11、保证液面至导流筒的距离有面至导流筒的距离有4- 5cm，防止石英坩埚底部硅料翻出时碰到，防止石英坩埚底部硅料翻出时碰到导流筒及导流筒粘硅。导流筒及导流筒粘硅。在熔料时，如发现有液硅表面漂浮着杂质，在硅料未完全熔化时在熔料时，如发现有液硅表面漂浮着杂质，在硅料未完全熔化时下降籽晶，将杂质吊出。下降籽晶，将杂质吊出。必须时刻注意观察炉内的情况，以防导流筒粘硅、石英坩埚粘硅必须时刻注意观察炉内的情况，以防导流筒粘硅、石英坩埚粘硅、漏硅、石英埚变形和塌料时溅硅、跳硅，化完后的液面有杂质、漏硅、石英埚变形和塌料时溅硅、跳硅，化完后的液面有杂质漂浮等一些异情况的出现情况，应有效及时的处理并记录。漂浮等一些

12、异情况的出现情况，应有效及时的处理并记录。时刻注意加热电流、电压是否正常。时刻注意加热电流、电压是否正常。化料化料化料化料常见异常处理：常见异常处理：挂边、搭桥挂边、搭桥 ： 定义：定义：挂边挂边指硅绝大部分熔完后，硅熔体上面坩埚边上粘有硅块的指硅绝大部分熔完后，硅熔体上面坩埚边上粘有硅块的现象。现象。搭桥搭桥指硅将熔完时，部分硅块在硅熔体上面形成一座指硅将熔完时，部分硅块在硅熔体上面形成一座“桥桥”。 产生原因：一是坩埚内多晶硅装的不合要求，二是熔硅时坩产生原因：一是坩埚内多晶硅装的不合要求，二是熔硅时坩 埚位置埚位置太高，过早的提高坩埚位置和过早的降温都容易产生挂边和搭桥。太高，过早的提高

13、坩埚位置和过早的降温都容易产生挂边和搭桥。 处理方法：首先降低坩埚位置，快速升高温度，一旦挂边和搭桥消处理方法：首先降低坩埚位置，快速升高温度，一旦挂边和搭桥消失，快速降温，快速升高坩埚，避免产生硅跳。失，快速降温，快速升高坩埚，避免产生硅跳。 硅跳：硅跳： 定义：所谓定义：所谓“硅跳硅跳”，指熔硅在坩埚中沸腾现象。，指熔硅在坩埚中沸腾现象。 产生原因：有三种情况可以产生硅跳：多晶硅中有氧化夹层或封闭产生原因：有三种情况可以产生硅跳：多晶硅中有氧化夹层或封闭的气泡；坩埚底部有封闭气泡和熔硅时温度过高。的气泡；坩埚底部有封闭气泡和熔硅时温度过高。 处理方法：适当降低温度控制处理方法：适当降低温度

14、控制。稳定稳定目的：稳定溶体温度，减弱对流强度。目的：稳定溶体温度，减弱对流强度。设定引晶所需温度及坩埚转速并进行稳定设定引晶所需温度及坩埚转速并进行稳定根据光环情况确定温度稳定情况根据光环情况确定温度稳定情况反复几次试温找到最佳引颈温度并记录下来引颈功率等参数。反复几次试温找到最佳引颈温度并记录下来引颈功率等参数。引晶引晶籽晶与熔体接触后籽晶与熔体接触后等待籽晶熔化并出现弯月型光圈，如果光圈变大说等待籽晶熔化并出现弯月型光圈，如果光圈变大说明液体温度明液体温度过低过低，如果光圈变小说明温度，如果光圈变小说明温度过高过高，需调整设定温度使其，需调整设定温度使其光圈不变大变小比较适中，此时便可以

15、开始引晶。光圈不变大变小比较适中，此时便可以开始引晶。 缩颈拉速最好控制在缩颈拉速最好控制在3-6mm/min之间，引颈直径控制在之间，引颈直径控制在3mm左右，不左右，不宜过粗，过细，尽量保持平滑。宜过粗，过细，尽量保持平滑。引晶开始时，应先引直径引晶开始时，应先引直径10mm左右较粗的晶体，长度为左右较粗的晶体，长度为30mm，可作，可作为下次熔接使用，这样避免籽晶的浪费。为下次熔接使用，这样避免籽晶的浪费。为确保缩颈质量，可根据实际情况上升或下降温度设定点，以保证籽为确保缩颈质量，可根据实际情况上升或下降温度设定点，以保证籽晶的直径控制在规定范围内。晶的直径控制在规定范围内。放肩放肩目的

16、：结晶直径扩大到指定尺寸目的：结晶直径扩大到指定尺寸完成缩颈后，将拉速缓慢下降到一定的拉速（一般控制在完成缩颈后，将拉速缓慢下降到一定的拉速（一般控制在0.3-0.6mm/ min之间），同时温之间），同时温 度设定点下降一定数值，度设定点下降一定数值， 观察观察晶体生长情况。晶体生长情况。控制放肩时的速度及角度，防止过快或过慢，放肩的角度应以平滑的控制放肩时的速度及角度，防止过快或过慢，放肩的角度应以平滑的角度放大。角度放大。当放肩直径接近加工要求的直径时，须多次测量，如放肩速度过快，当放肩直径接近加工要求的直径时，须多次测量，如放肩速度过快，在直径比预定直径小在直径比预定直径小10mm左右

17、进入转肩状态。如放肩较慢，可在直左右进入转肩状态。如放肩较慢，可在直径比预定直径小径比预定直径小5mm左右进入转肩状态。左右进入转肩状态。 转肩转肩目的：达到目标直径后提高拉速使之纵向生长目的：达到目标直径后提高拉速使之纵向生长根据单晶炉性能，转肩可自动或手动，自动单晶炉将晶体生长控根据单晶炉性能，转肩可自动或手动，自动单晶炉将晶体生长控制程序启动到制程序启动到“转肩转肩”状态即可。手动单晶炉将晶升速度开到状态即可。手动单晶炉将晶升速度开到2-3mm/min。测量并观察晶体生长情况。测量并观察晶体生长情况。转肩时根据实际情况可适当提高或降低拉速，同时也可降转肩时根据实际情况可适当提高或降低拉速

18、，同时也可降 低或低或上升温度设定点。但拉速不宜调整太快或太高，否则可能会造成上升温度设定点。但拉速不宜调整太快或太高，否则可能会造成转肩掉棱。转肩掉棱。等径等径目的：保持设定的直径尺寸拉晶目的：保持设定的直径尺寸拉晶转肩完成直径控制稳定后可进入等径状态，进入等径状态时转肩完成直径控制稳定后可进入等径状态，进入等径状态时，将，将CCD监控摄像头调节到最佳状态及检查埚跟随动等各参监控摄像头调节到最佳状态及检查埚跟随动等各参数无误后投入等径自动控制。数无误后投入等径自动控制。经常观察坩埚上升速度和晶升速度是否正确经常观察坩埚上升速度和晶升速度是否正确。埚升太快液面埚升太快液面容易碰到导流筒，晶升太

19、快晶体容易变形。容易碰到导流筒，晶升太快晶体容易变形。拉晶过程中要求每隔拉晶过程中要求每隔15分钟对炉内巡视一次，确定有无异常分钟对炉内巡视一次，确定有无异常，并，并每一个小时每一个小时做一次拉晶记录。做一次拉晶记录。收尾收尾目的：防止等径部分产生晶裂和位错导致晶体不合格目的：防止等径部分产生晶裂和位错导致晶体不合格将单晶直径不断缩小将单晶直径不断缩小进入收尾先温度控制拉晶后拉速控制拉晶进入收尾先温度控制拉晶后拉速控制拉晶晶体收尾长度应不少于晶体直径的大小，且必须收尖。晶体收尾长度应不少于晶体直径的大小，且必须收尖。收尾有收尾有慢收尾慢收尾和和快收尾快收尾两种方法两种方法 停炉停炉&冷却冷却目的：冷却晶体，预防隐裂。目的：冷却晶体，预防隐裂。晶体收尾结束时，使晶体上升或下降坩埚将晶体脱离液面晶体收尾结束时，使晶体上升或下降坩埚将晶体脱离液面2-3cm。将晶体生长控制系统改为手动状态。将晶体生长控制系统改为手动状态。关闭晶升、晶转、埚转；关闭加热电源。