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史珺博士:多晶硅铸锭炉的装料问题解析

导读: 多晶硅铸锭的装料是一个很关键的过程,这个过程常常被忽视。但对于多晶硅提纯和铸锭来说,这个过程有任何疏忽,都会导致铸锭失败,甚至会酿成严重的事故。

  铸锭的装料是一个很关键的过程,这个过程常常被忽视。但对于多晶硅提纯和铸锭来说,这个过程有任何疏忽,都会导致铸锭失败,甚至会酿成严重的事故。

  首先,要注意硅料运送和处理过程中的防污染。硅料从前道工序来的时候,一定要注意包装和保护,不能有任何污染的机会。这些污染源包括:外物掉入、肉体接触、脏的手套或工具接触、不洁的包装或容器、空气中的灰尘、等等。因此,硅料的运送和储存是一个非常严格的过程,不能有任何马虎,其对于洁净度的要求,要比食品或药品要高得多。

  其次,在装料的过程中,一定要注意不能将坩埚损坏。坩埚是石英陶瓷的,其强度很脆,很容易在硅块的撞击下碎裂。要是真的碎裂还是幸运的,因为能够当场发现,至多坩埚报废,损失几千元。但绝大多数情况下,坩埚发生的是隐裂,这时,根本无法发现,这样的隐裂在生产过程中会直接导致漏硅事故,而导致炉体损坏,可能就是几万甚至几十万元的损失。因此,就要求我们装料的时候要十分小心,轻拿轻放,不能为了多装料而用力向下压或砸硅料。

  第三,对于一些铸锭坩埚,表面有氮化硅涂层作为脱模剂。虽然经过烧结,这些涂层依然十分脆弱。稍有碰撞就会脱落,一旦脱落就失去了涂层的作用,导致硅料与坩埚战粘结而导致硅锭破裂。对于有涂层的坩埚需要仔细地装料,通常需要在接触坩埚的四壁和底部放置一些板状或片状硅材料,以免块料的尖角刮坏涂层。

  第四,装料时,工人要穿着防汗服,戴双层乳胶手套,戴口罩和帽子,决不能用手指直接接触硅料。要严禁有汗滴掉入硅料里,也不能打喷嚏。这些都会对硅料产生非常严重的污染。为了避免出汗,则应当在凉爽的地方装料,或者向装料人员提供冷风机。装料时,绝对不能摘下口罩和帽子,手套如果被硅划破,必须更换。更换过的手套不得再次使用。

  第五,许多工厂设立了装料室,提供空调,这样可以改善装料条件,使工人能够更加从容地装料。在装料室将料装入坩埚后,再通过送料机构送入炉内。装满料的坩埚在运送时要加以十倍的小心。任何一个轻微的震动,就会导致坩埚发生破裂或隐裂。因此,必须保证百分之百的平稳运送。装料的坩埚在运送时,底部一定要有柔性的垫子,吸收掉万一不慎的震动对坩埚的冲击。

  普罗的多晶硅上下料设备

  图1: 上海普罗一炉四锭多晶硅铸锭炉专用的坩埚上下料车工作示意图

  (可一次取放两只G5 或G6坩埚,载重量3吨)

  针对上海普罗的RDS4.0系列一炉四锭的铸锭炉,上海普罗研制了专门为铸锭炉进行坩埚上料和下料的设备,称为CLC系列。CLC系列坩埚上料设备可以使用户在洁净室内装料,装料后,在炉前等待,一旦炉内硅锭清理完毕后,可立即用车辆将装满料的坩埚送入炉内。该设备也可用于将铸锭后的坩埚、硅锭从炉内去除。

  上下料机构可以使用户事先将坩埚装满料,节省炉次之间的间隔时间,提高单炉产量,且上料平稳,可避免坩埚因颠簸或碰撞导致隐裂,而导致铸锭工艺过程中的漏硅现象。