CN106435728A - 一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺 - Google Patents

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    • C30—CRYSTAL GROWTH
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Abstract

本发明涉及种一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其工艺过程如下：（1）将若干具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按温度控制模式运行一炉次，温度控制模式包括九个多晶硅生长阶段，并记录各阶段长晶速度；（2）选取步骤（1）中长晶速度达到设定速度的一炉坩埚运行数据，推算运行功率参数值，根据功率参数值设置功率控制模式运行数据，(3)调整运行功率参数值，取具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按功率控制模式运行即可；本发明科将长晶耗时偏差由原来2h降低至0.5h，长晶速率更稳定，避免出现长晶过快或过慢的现象，同时提高硅锭质量，降低异常率，搞高硅锭良率。

Description

一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺
技术领域
本发明涉及种一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，属于多晶硅铸锭技术领域。
背景技术
目前，多晶硅锭的制备方法主要是利用GT Solar定向凝固铸锭系统进行铸造，该方法通常包括加热、熔化、长晶、退火和冷却等步骤。在凝固长晶过程中，通过对顶部温度和侧边保温罩抬升高度进行控制，使得熔融硅液在坩埚底部获得足够的过冷度凝固结晶。侧边保温罩的抬升速度可以通过高精密伺服电机进行控制，精准度极高。
现有的长晶工艺控制模式为温度控制模式，即炉内温度由加热器旁的热电偶测量所得，并反馈到计算机，但在实际铸锭过程中，热电偶所测温度值由诸多因素影响：加热器与热电偶之间的距离、热电偶测温的精准度，温度影响长晶速度，同一台铸锭设备连续几只硅锭之间长晶速度差异也会很大。在实际长晶速度和设定预计长晶速度偏差较大时，将会影响整个硅锭的质量：产生阴影、杂质排除效果降低、产生位错，从而导致硅锭良率降低，硅片效率下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，利于提高长晶速率稳定性，避免出现长晶过快或过慢的现象，提高硅锭质量和良率，降低异常率。
本发明是通过如下的技术方案予以实现的：
一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其工艺过程如下：
（1）将若干具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按温度控制模式运行一炉次，所述温度控制模式包括九个多晶硅生长阶段，第一生长阶段时间为0.5~1h，温度设定值为1434~1440℃，第二生长阶段时间为1~2.5h，温度设定值为1433~1438℃，第三生长阶段时间为2~3h，温度设定值为1432~1437℃，第四生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1430~1435℃，第五生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1430~1435℃，第六生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1425~1432℃，第七生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1415~1422℃，第八生长阶段时间为8~12h，温度设定值为1410~1415℃，第九生长阶段时间为2~3h，温度设定值为1400~1410℃，并记录各阶段长晶速度；
（2）选取步骤（1）中长晶速度达到设定速度的一炉坩埚运行数据，推算运行功率参数值，根据功率参数值设置功率控制模式运行数据，并取具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚运行一炉次，记录长晶速度；
（3）根据步骤（2）中多晶铸锭坩埚内的长晶速度与设定速度偏差，调整运行功率参数值，得适宜功率控制模式运行数据，取具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按功率控制模式运行即可。
上述一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其中，步骤（1）中所述熔融硅液质量小于10kg。
上述一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其中，步骤（1）中所述第一生长阶段至第八生长阶段气压为600mb，所述第九生长阶段气压为450mb。
本发明的有益效果为：
本发明通过运行温度控制模式，以确定理论功率控制模式运行数据，并经过运行调整至适宜功率控制模式运行数据，从而避免采用温度控制模式，易产生长晶速度偏差波动，导致硅锭良率降低、硅片效率下降的情况，将长晶耗时偏差由原来2h降低至0.5h，长晶速率更稳定，避免出现长晶过快或过慢的现象，同时提高硅锭质量，降低异常率，搞高硅锭良率。
附图说明
图1为步骤（1）温度控制模式运行数据图。
图2为步骤（3）功率控制模式运行数据图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其工艺过程如下：
（1）设定长晶速度，将若干具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按温度控制模式运行一炉次，所述温度控制模式包括九个多晶硅生长阶段，如图1所示：第一生长阶段时间为0.5h，温度设定值为1436℃，第二生长阶段时间为2h，温度设定值为1436℃，第三生长阶段时间为2.5h，温度设定值为1436℃，第四生长阶段时间为5h，温度设定值为1432℃，第五生长阶段时间为5h，温度设定值为1426℃，第六生长阶段时间为5h，温度设定值为1422℃，第七生长阶段时间为6h，温度设定值为1418℃，第八生长阶段时间为10h，温度设定值为1412℃，第九生长阶段时间为2.5h，温度设定值为1406℃，所述第一生长阶段至第八生长阶段气压为600mb，所述第九生长阶段气压为450mb，并记录各阶段长晶速度；
（2）选取步骤（1）中长晶速度达到设定速度的一炉坩埚运行数据，所述第一生长阶段至第九生长阶段的设定速度依次为0.7cm/h、0.9cm/h、1cm/h、1.2cm/h、1.4cm/h、1.6cm/h、1.8cm/h、1.8cm/h、1.5cm/h；按推算公式Kw=(C1M1△T+C2M2△T)/863/H+P/2，式中：P为最终温度下坩埚的散热量，P单位：kw；H为初始温度加热至最终所需要的时间，H单位：h；M1、M2分别为坩埚和硅液的质量，M1、M2单位： kg；C1、C2分别为坩埚和硅液的比热，C1、C2单位：kcal/(kg℃)，△T为最终温度和初始温度之差，△T单位：℃；推算运行功率参数值；
或由多晶铸锭坩埚在步骤（1）运行过程中，所述多晶铸锭坩埚型号为DSS450HP，购自于美国GT solar公司，具有PLC控制器，当坩埚内实际测量的温度低于或高于温度设定值时，坩埚PLC控制器控制自动增加或降低功率（坩埚控制器通过PID调节计算）使温度升到温度设定值，同时生成运行日志数据，得运行功率参数值；
根据功率参数值设置功率控制模式运行数据，并取具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚运行一炉次；
（3）根据步骤（2）中多晶铸锭坩埚内的长晶速度与设定速度偏差，调整运行功率参数值，得适宜功率控制模式运行数据，取具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按功率控制模式运行即可，如图2所示功率控制模式包括十一阶段，各阶段的时间依次为0.5h、1h、1h、2.5h、5h、6h、6h、6h、4h、6h、2.5h，功率参数值依次为27kw、37.5kw、39.5kw、41kw、41.5kw、42kw、42.5kw、43kw、43.5kw、0kw、0kw，第十阶段温度设定值为1413℃，第十一阶段温度设定值为1406℃，所述第一生长阶段至第十生长阶段气压为600mb，所述第十一生长阶段气压为450mb。
本发明将硅锭长晶耗时偏差由原来2h降低至0.5h，长晶速率更稳定，避免出现长晶过快或过慢的现象，同时提高硅锭质量，降低异常率，搞高硅锭良率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其特征为，其工艺过程如下：
（1）将若干具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按温度控制模式运行一炉次，所述温度控制模式包括九个多晶硅生长阶段，第一生长阶段时间为0.5~1h，温度设定值为1434~1440℃，第二生长阶段时间为1~2.5h，温度设定值为1433~1438℃，第三生长阶段时间为2~3h，温度设定值为1432~1437℃，第四生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1430~1435℃，第五生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1430~1435℃，第六生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1425~1432℃，第七生长阶段时间为4~6h，温度设定值为1415~1422℃，第八生长阶段时间为8~12h，温度设定值为1410~1415℃，第九生长阶段时间为2~3h，温度设定值为1400~1410℃，并记录各阶段长晶速度；
（2）选取步骤（1）中长晶速度达到设定速度的一炉坩埚运行数据，推算运行功率参数值，根据功率参数值设置功率控制模式运行数据，并取具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚运行一炉次；
（3）根据步骤（2）中多晶铸锭坩埚内的长晶速度与设定速度偏差，调整运行功率参数值，得适宜功率控制模式运行数据，取具有熔融硅液的多晶铸锭坩埚按功率控制模式运行即可。
2.如权利要求1所述的一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其特征为，步骤（1）中所述熔融硅液质量小于10kg。
3.如权利要求1所述的一种用于多晶炉铸锭的长晶工艺，其特征为，步骤（1）中所述第一生长阶段至第八生长阶段气压为600mb，所述第九生长阶段气压为450mb。
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