CN111304743A - 一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，包括以下步骤：开始自动拉晶、检漏、熔料、熔接、自动引晶、手动引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉、煅烧、降籽晶稳定化Ⅰ、降籽晶、取渣、取段、普通隔离、AB段隔离、副室净化、稳定化Ⅱ、压力化、复投、料筒提出和冷却保护，通过新增复投、料筒提出、取渣、稳定化、熔接、自动快速收尾和取段隔离部分工序的自动化综合控制，提高设备操作性，降低了原操作流程对人的依赖性，实现解放人力，节省大量人力物力，配合二次加料，提高单炉装料量，还可以缩短拉晶时间，减少能耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及拉晶工艺相关技术领域，具体为一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺。
背景技术
单晶硅具有准金属的物理性质，具有显著的半导电性，是半导体元件加工的主要原料，现有的拉晶工艺通常是通过单晶炉对硅料进行加热熔化，在合适的温度下，经过籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤完成单晶硅柱状成品的拉制。
目前单晶炉拉晶过程对人员依赖度大，且生长炉操作界面相对复杂，设备自动化程度相对较低，初学者需要掌握整套拉晶流程操作至少需要3-6个月，为解决以上问题，目前已有部分长晶厂家研发自动化控制技术进行长晶，但自动化控制程度普遍不高，取渣、调温、取段、快速收尾等通常均需手动操作，没有系统地进行晶体生长的自动化综合控制方法，需要较多的人员配置，加上单炉装料量有限，拉晶时间较长，能耗较高，这些都会影响到拉晶成本。
针对上述问题，在原有用于单晶炉拉晶工艺的基础上进行创新设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，以解决上述背景技术中提出自动化程度不足，单炉装料量有限，拉晶时间较长，能耗较高，影响拉晶成本的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，包括以下步骤：开始自动拉晶、检漏、熔料、熔接、自动引晶、手动引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉、煅烧、降籽晶稳定化Ⅰ、降籽晶、取渣、取段、普通隔离、AB段隔离、副室净化、稳定化Ⅱ、压力化、复投、料筒提出和冷却保护；
(1)取单晶和籽晶，进行检漏，真空过滤器和炉室清扫，安装石墨件、硅料和籽晶进行准备工作；
(2)进行冲氩气、升功率和融料，打开主室阀，打开氩气流量阀，使氩气流量在20-30L/min，使炉内压力在1000-1500Pa，功率每0.5小时增加一次；
(3)进行引晶、放大、放肩、转肩和等径具体拉晶流程，配合二次加料系统对单炉装料量进行增加，还可以缩短拉晶时间，减少能耗。
优选的，所述复投流程包括将二次加料筒挂在安装在重锤上的挂壁上，清理干净旋回副室稳定后，打开副真空泵，进行复投工艺，自动进行副室净化，副室净化完成后，打开隔离阀，料筒位置偏移至设定位置，复投完成。
优选的，所述料筒提出流程包括操作人员将料桶内原料加完后，开始料筒提出工艺，将料筒上升至设定位置，到达该位置后自动关闭隔离阀，以设定的压力维持保压一段时间后，充至常压，自动提升副室至旋转位置，旋开副室至与炉体垂直，降料筒至设定位置，料筒提出完成。
优选的，所述取渣流程包括粘渣粘牢后，开始取渣工艺，晶体自动上升至设定位置，再以设定拉速向上提升，再向上偏移至指定位置，手动关闭隔离阀隔离。
优选的，所述稳定化和熔接流程包括加料完成后打开隔离阀，埚位手动调整至引晶埚位，晶转为引晶要求晶转，功率降至引晶功率左右，开始稳定化工艺，稳定化完成后，根据液面温度实际检测值，选择适当时机将籽晶插入溶液面自动熔接、稳温，该功能通过安装在副室顶部的液面测温仪来实现，同时在自动稳温前先手动稳好温度，进入引晶前校准下液面温度，并记录校准系数。
优选的，所述自动快速收尾流程进行时，拉速以设定值生长，功率上升至设定偏移量，维持一段时间后，设定拉速降低，拉速以设定值生长，继续维持一段时间后，收尾完成，坩埚向下偏移设定偏移量。
优选的，所述取段隔离流程包括自动收尾工序完成后，开始取段隔离工艺，晶棒以设定拉速向上偏移一段时间后，再一次性偏移设定偏移量，到达指定偏移距离后，自动关闭隔离阀，以设定压力维持一段时间，进行保压后，充至常压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，
1、设置有新增的复投、料筒提出、取渣、稳定化、熔接、自动快速收尾和取段隔离等自动化控制工艺流程，新增的自动化综合控制工艺流程，避免了取渣、调温、取段、收尾、加料等环节的人工手动加工流程，提高设备操作性，降低了原操作流程对人的依赖性，实现解放人力，节省大量人力物力，降低生产成本；
2、设置有配合使用的二次加料工艺流程，新增流程自动化流程中的复投流程和料筒提出流程可以方便装置进行二次加料，解决工艺流程中单炉装料量较少的问题，还可以缩短拉晶时间，减少能耗，配合自动化工艺流程减少人员配置需求，进一步降低拉晶成本。
附图说明
图1为本发明拉晶自动化工艺整体示意图；
图2为本发明拉晶工艺整体流程示意图；
图3为本发明二次投料流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，包括以下步骤：开始自动拉晶、检漏、熔料、熔接、自动引晶、手动引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉、煅烧、降籽晶稳定化Ⅰ、降籽晶、取渣、取段、普通隔离、AB段隔离、副室净化、稳定化Ⅱ、压力化、复投、料筒提出和冷却保护；
(1)取单晶和籽晶，进行检漏，真空过滤器和炉室清扫，安装石墨件、硅料和籽晶进行准备工作；
(2)进行冲氩气、升功率和融料，打开主室阀，打开氩气流量阀，使氩气流量在20-30L/min，使炉内压力在1000-1500Pa，功率每0.5小时增加一次；
(3)进行引晶、放大、放肩、转肩和等径具体拉晶流程。
复投流程包括将加料筒挂在安装在重锤上的挂壁上，清理干净旋回副室稳定后，打开副真空泵，进行复投工艺，自动进行副室净化，副室净化完成后，打开隔离阀，料筒位置偏移至设定位置，复投完成。
料筒提出流程包括操作人员将料桶内原料加完后，开始料筒提出工艺，将料筒上升至设定位置，到达该位置后自动关闭隔离阀，以设定的压力维持保压一段时间后，充至常压，自动提升副室至旋转位置，旋开副室至与炉体垂直，降料筒至设定位置，料筒提出完成。
取渣流程包括粘渣粘牢后，开始取渣工艺，晶体自动上升至设定位置，再以设定拉速向上提升，再向上偏移至指定位置，手动关闭隔离阀隔离。
稳定化和熔接流程包括加料完成后打开隔离阀，埚位手动调整至引晶埚位，晶转为引晶要求晶转，功率降至引晶功率左右，开始稳定化工艺，稳定化完成后，根据液面温度实际检测值，选择适当时机将籽晶插入溶液面自动熔接、稳温，该功能通过安装在副室顶部的液面测温仪来实现，同时在自动稳温前先手动稳好温度，进入引晶前校准下液面温度，并记录校准系数。
自动快速收尾流程进行时，拉速以设定值生长，功率上升至设定偏移量，维持一段时间后，设定拉速降低，拉速以设定值生长，继续维持一段时间后，收尾完成，坩埚向下偏移设定偏移量。
取段隔离流程包括自动收尾工序完成后，开始取段隔离工艺，晶棒以设定拉速向上偏移一段时间后，再一次性偏移设定偏移量，到达指定偏移距离后，自动关闭隔离阀，以设定压力维持一段时间，进行保压后，充至常压。
新增的自动化综合控制工艺流程，降低了取渣、调温、取段、收尾、加料等环节对人的依赖性，减少人员配置需求，节省大量人力物力，降低生产成本。
实施例2
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，包括以下步骤：开始自动拉晶、检漏、熔料、熔接、自动引晶、手动引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉、煅烧、降籽晶稳定化Ⅰ、降籽晶、取渣、取段、普通隔离、AB段隔离、副室净化、稳定化Ⅱ、压力化、复投、料筒提出和冷却保护；
(1)取单晶和籽晶，进行检漏，真空过滤器和炉室清扫，安装石墨件、硅料和籽晶进行准备工作；
(2)进行冲氩气、升功率和融料，打开主室阀，打开氩气流量阀，使氩气流量在20-30L/min，使炉内压力在1000-1500Pa，功率每0.5小时增加一次；
(3)进行引晶、放大、放肩、转肩和等径具体拉晶流程，配合二次加料系统对单炉装料量进行增加，还可以缩短拉晶时间，减少能耗。
复投流程包括将二次加料筒挂在安装在重锤上的挂壁上，清理干净旋回副室稳定后，打开副真空泵，进行复投工艺，自动进行副室净化，副室净化完成后，打开隔离阀，料筒位置偏移至设定位置，复投完成。
料筒提出流程包括操作人员将料桶内原料加完后，开始料筒提出工艺，将料筒上升至设定位置，到达该位置后自动关闭隔离阀，以设定的压力维持保压一段时间后，充至常压，自动提升副室至旋转位置，旋开副室至与炉体垂直，降料筒至设定位置，料筒提出完成。
取渣流程包括粘渣粘牢后，开始取渣工艺，晶体自动上升至设定位置，再以设定拉速向上提升，再向上偏移至指定位置，手动关闭隔离阀隔离。
稳定化和熔接流程包括加料完成后打开隔离阀，埚位手动调整至引晶埚位，晶转为引晶要求晶转，功率降至引晶功率左右，开始稳定化工艺，稳定化完成后，根据液面温度实际检测值，选择适当时机将籽晶插入溶液面自动熔接、稳温，该功能通过安装在副室顶部的液面测温仪来实现，同时在自动稳温前先手动稳好温度，进入引晶前校准下液面温度，并记录校准系数。
自动快速收尾流程进行时，拉速以设定值生长，功率上升至设定偏移量，维持一段时间后，设定拉速降低，拉速以设定值生长，继续维持一段时间后，收尾完成，坩埚向下偏移设定偏移量。
取段隔离流程包括自动收尾工序完成后，开始取段隔离工艺，晶棒以设定拉速向上偏移一段时间后，再一次性偏移设定偏移量，到达指定偏移距离后，自动关闭隔离阀，以设定压力维持一段时间，进行保压后，充至常压。
配合使用的二次加料工艺流程，方便进行多次加料，提高工艺流程中单炉装料量，有效缩短整体拉晶时间，减少能耗，配合自动化工艺流程解放人力，进一步降低拉晶成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，其特征在于，包括以下步骤：开始自动拉晶、检漏、熔料、熔接、自动引晶、手动引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉、煅烧、降籽晶稳定化Ⅰ、降籽晶、取渣、取段、普通隔离、AB段隔离、副室净化、稳定化Ⅱ、压力化、复投、料筒提出和冷却保护；
(1)取单晶和籽晶，进行检漏，真空过滤器和炉室清扫，安装石墨件、硅料和籽晶进行准备工作；
(2)进行冲氩气、升功率和融料，打开主室阀，打开氩气流量阀，使氩气流量在20-30L/min，使炉内压力在1000-1500Pa，功率每0.5小时增加一次；
(3)进行引晶、放大、放肩、转肩和等径具体拉晶流程，配合二次加料系统对单炉装料量进行增加，还可以缩短拉晶时间，减少能耗。
2.根据权利要求1所述的一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，其特征在于：所述复投流程包括将二次加料筒挂在安装在重锤上的挂壁上，清理干净旋回副室稳定后，打开副真空泵，进行复投工艺，自动进行副室净化，副室净化完成后，打开隔离阀，料筒位置偏移至设定位置，复投完成。
3.根据权利要求1所述的一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，其特征在于：所述料筒提出流程包括操作人员将料桶内原料加完后，开始料筒提出工艺，将料筒上升至设定位置，到达该位置后自动关闭隔离阀，以设定的压力维持保压一段时间后，充至常压，自动提升副室至旋转位置，旋开副室至与炉体垂直，降料筒至设定位置，料筒提出完成。
4.根据权利要求1所述的一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，其特征在于：所述取渣流程包括粘渣粘牢后，开始取渣工艺，晶体自动上升至设定位置，再以设定拉速向上提升，再向上偏移至指定位置，手动关闭隔离阀隔离。
5.根据权利要求1所述的一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，其特征在于：所述稳定化和熔接流程包括加料完成后打开隔离阀，埚位手动调整至引晶埚位，晶转为引晶要求晶转，功率降至引晶功率左右，开始稳定化工艺，稳定化完成后，根据液面温度实际检测值，选择适当时机将籽晶插入溶液面自动熔接、稳温，该功能通过安装在副室顶部的液面测温仪来实现，同时在自动稳温前先手动稳好温度，进入引晶前校准下液面温度，并记录校准系数。
6.根据权利要求5所述的一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，其特征在于：所述自动快速收尾流程进行时，拉速以设定值生长，功率上升至设定偏移量，维持一段时间后，设定拉速降低，拉速以设定值生长，继续维持一段时间后，收尾完成，坩埚向下偏移设定偏移量。
7.根据权利要求5所述的一种用于单晶炉自动化系统拉晶的工艺，其特征在于：所述取段隔离流程包括自动收尾工序完成后，开始取段隔离工艺，晶棒以设定拉速向上偏移一段时间后，再一次性偏移设定偏移量，到达指定偏移距离后，自动关闭隔离阀，以设定压力维持一段时间，进行保压后，充至常压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200619 |
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