一種用於多晶爐鑄錠的長晶工藝的製作方法

2023-06-11 20:23:21

本發明涉及種一種用於多晶爐鑄錠的長晶工藝，屬於多晶矽鑄錠技術領域。

背景技術：

目前，多晶矽錠的製備方法主要是利用GT Solar定向凝固鑄錠系統進行鑄造，該方法通常包括加熱、熔化、長晶、退火和冷卻等步驟。在凝固長晶過程中，通過對頂部溫度和側邊保溫罩抬升高度進行控制，使得熔融矽液在坩堝底部獲得足夠的過冷度凝固結晶。側邊保溫罩的抬升速度可以通過高精密伺服電機進行控制，精準度極高。

現有的長晶工藝控制模式為溫度控制模式，即爐內溫度由加熱器旁的熱電偶測量所得，並反饋到計算機，但在實際鑄錠過程中，熱電偶所測溫度值由諸多因素影響：加熱器與熱電偶之間的距離、熱電偶測溫的精準度，溫度影響長晶速度，同一臺鑄錠設備連續幾隻矽錠之間長晶速度差異也會很大。在實際長晶速度和設定預計長晶速度偏差較大時，將會影響整個矽錠的質量：產生陰影、雜質排除效果降低、產生位錯，從而導致矽錠良率降低，矽片效率下降。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種用於多晶爐鑄錠的長晶工藝，利於提高長晶速率穩定性，避免出現長晶過快或過慢的現象，提高矽錠質量和良率，降低異常率。

本發明是通過如下的技術方案予以實現的：

一種用於多晶爐鑄錠的長晶工藝，其工藝過程如下：

（1）將若干具有熔融矽液的多晶鑄錠坩堝按溫度控制模式運行一爐次，所述溫度控制模式包括九個多晶矽生長階段，第一生長階段時間為0.5~1h，溫度設定值為1434~1440℃，第二生長階段時間為1~2.5h，溫度設定值為1433~1438℃，第三生長階段時間為2~3h，溫度設定值為1432~1437℃，第四生長階段時間為4~6h，溫度設定值為1430~1435℃，第五生長階段時間為4~6h，溫度設定值為1430~1435℃，第六生長階段時間為4~6h，溫度設定值為1425~1432℃，第七生長階段時間為4~6h，溫度設定值為1415~1422℃，第八生長階段時間為8~12h，溫度設定值為1410~1415℃，第九生長階段時間為2~3h，溫度設定值為1400~1410℃，並記錄各階段長晶速度；

（2）選取步驟（1）中長晶速度達到設定速度的一爐坩堝運行數據，推算運行功率參數值，根據功率參數值設置功率控制模式運行數據，並取具有熔融矽液的多晶鑄錠坩堝運行一爐次，記錄長晶速度；

（3）根據步驟（2）中多晶鑄錠坩堝內的長晶速度與設定速度偏差，調整運行功率參數值，得適宜功率控制模式運行數據，取具有熔融矽液的多晶鑄錠坩堝按功率控制模式運行即可。

上述一種用於多晶爐鑄錠的長晶工藝，其中，步驟（1）中所述熔融矽液質量小於10kg。

上述一種用於多晶爐鑄錠的長晶工藝，其中，步驟（1）中所述第一生長階段至第八生長階段氣壓為600mb，所述第九生長階段氣壓為450mb。

本發明的有益效果為：

本發明通過運行溫度控制模式，以確定理論功率控制模式運行數據，並經過運行調整至適宜功率控制模式運行數據，從而避免採用溫度控制模式，易產生長晶速度偏差波動，導致矽錠良率降低、矽片效率下降的情況，將長晶耗時偏差由原來2h降低至0.5h，長晶速率更穩定，避免出現長晶過快或過慢的現象，同時提高矽錠質量，降低異常率，搞高矽錠良率。

附圖說明

圖1為步驟（1）溫度控制模式運行數據圖。

圖2為步驟（3）功率控制模式運行數據圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。

一種用於多晶爐鑄錠的長晶工藝，其工藝過程如下：

（1）設定長晶速度，將若干具有熔融矽液的多晶鑄錠坩堝按溫度控制模式運行一爐次，所述溫度控制模式包括九個多晶矽生長階段，如圖1所示：第一生長階段時間為0.5h，溫度設定值為1436℃，第二生長階段時間為2h，溫度設定值為1436℃，第三生長階段時間為2.5h，溫度設定值為1436℃，第四生長階段時間為5h，溫度設定值為1432℃，第五生長階段時間為5h，溫度設定值為1426℃，第六生長階段時間為5h，溫度設定值為1422℃，第七生長階段時間為6h，溫度設定值為1418℃，第八生長階段時間為10h，溫度設定值為1412℃，第九生長階段時間為2.5h，溫度設定值為1406℃，所述第一生長階段至第八生長階段氣壓為600mb，所述第九生長階段氣壓為450mb，並記錄各階段長晶速度；

（2）選取步驟（1）中長晶速度達到設定速度的一爐坩堝運行數據，所述第一生長階段至第九生長階段的設定速度依次為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為最終溫度下坩堝的散熱量，P單位：kw；H為初始溫度加熱至最終所需要的時間，H單位：h；M1、M2分別為坩堝和矽液的質量，M1、M2單位： kg；C1、C2分別為坩堝和矽液的比熱，C1、C2單位：kcal/(kg℃)，△T為最終溫度和初始溫度之差，△T單位：℃；推算運行功率參數值；

或由多晶鑄錠坩堝在步驟（1）運行過程中，所述多晶鑄錠坩堝型號為DSS450HP，購自於美國GT solar公司，具有PLC控制器，當坩堝內實際測量的溫度低於或高於溫度設定值時，坩堝PLC控制器控制自動增加或降低功率（坩堝控制器通過PID調節計算）使溫度升到溫度設定值，同時生成運行日誌數據，得運行功率參數值；

根據功率參數值設置功率控制模式運行數據，並取具有熔融矽液的多晶鑄錠坩堝運行一爐次；

（3）根據步驟（2）中多晶鑄錠坩堝內的長晶速度與設定速度偏差，調整運行功率參數值，得適宜功率控制模式運行數據，取具有熔融矽液的多晶鑄錠坩堝按功率控制模式運行即可，如圖2所示功率控制模式包括十一階段，各階段的時間依次為0.5h、1h、1h、2.5h、5h、6h、6h、6h、4h、6h、2.5h，功率參數值依次為27kw、37.5kw、39.5kw、41kw、41.5kw、42kw、42.5kw、43kw、43.5kw、0kw、0kw，第十階段溫度設定值為1413℃，第十一階段溫度設定值為1406℃，所述第一生長階段至第十生長階段氣壓為600mb，所述第十一生長階段氣壓為450mb。

本發明將矽錠長晶耗時偏差由原來2h降低至0.5h，長晶速率更穩定，避免出現長晶過快或過慢的現象，同時提高矽錠質量，降低異常率，搞高矽錠良率。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。