《精功铸锭炉培训》PPT课件.ppt

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1、设备主要由钢结构部件、真空炉体、加热隔热系统、真空与供气系统、冷却系统、电源供应及控制系统组成。 1.1 钢结构部件钢结构部份分上下两层，中部三支腿支撑炉体以及驱动装置，外部四立柱支撑整个钢楼面，两侧装有楼梯（可选） ，钢结构平台上部围有护栏。真空与供气系统、水冷却系统、电源供应系统、控制柜与操作面板的大部分管路都悬藏于钢结构平台下面。 1.2 真空炉体 整个真空炉体的中部为圆柱形，上下端呈碟形，分内外两层，中间夹层通有冷却水。从中部法兰面分为上下炉体，上炉体由三个支腿支撑固定；下炉体悬挂于三个螺旋升降器末端，一个直流马达通过可弯曲的软轴驱动这三个螺旋升降器的丝杠，使下炉体上下移动。当上下炉体

2、闭合时，法兰面上的密封圈被紧压，同时合上法兰面外侧的锁紧装置，保证不漏气。 1.3 加热隔热系统隔热系统分为隔热笼，隔热底板，加热组件，热交换台四个部分。 隔热笼在上炉体内，由上下两层不锈钢框架组成，四周衬有碳纤维隔热材料，所有隔热材料为平板状，便与安装与更换，以两层堆积的方法避免流失热量。整个框架用三根不锈钢杆悬挂于上炉体内侧凸台上。 隔热底板通过下炉体底部安装的平行驱动丝杠系统完成升降功能。 中部支撑杆外侧用不锈钢波纹管保护，防止漏气。当隔热底板运行到最高位置时，和隔热笼配合组成一个密闭腔体。 加热组件由铜电极，石墨加热部件及绝缘陶瓷管组成。六个铜电极从炉体上方穿入，提供交流电至石墨加热部

3、件，加热部件悬挂于上炉体内，是由四组上下弯曲的石墨板组成，呈四方型，四角用连接板连接。绝缘陶瓷管使加热组件和隔热笼相互绝缘，保证生产安全。石墨加热部件周围即是隔热笼。 在下炉体内，用三根石墨柱支撑一个散热交换台，用于放置坩埚及均匀坩埚底部温度。 1.4、真空与供气系统 真空系统是由罗茨泵、机械滑阀抽气泵、安全阀及其他管路等附件组成。罗茨泵和滑阀泵同时工作可以使炉内压力迅速降至 0.06mbar。当工作压力需维持在 400600mbar 时，由机械滑阀抽气泵作用。氩气注入量由质流控制器控制，抽气量是由连接真空泵的比例调节阀控制。 空气压力挡板阀用于关闭氩气进气系统及使炉体与真空系统分开。 1.5

4、、冷却系统 冷却循环水共有八路，通过管路和炉体水道分别流经炉体的上中下部、六路电极和真空泵。冷却水歧管装在钢结构部件的后方支脚上，并配有流量计和温度传感器， 便于监测冷却循环水的正常运行。升温后的水通过外部冷却系统进行热交换，并用水泵送回。 1.6、电源供应及控制系统控制系统分为上位机和下位机， 上位机以工业控制计算机为主体构成完成监控和输入参数等功能，下位机以 SNAP 智能控制系统为主体构成。大致分为以下几大部分： 1） 工控机 整个控制系统以工控机作为上位机，上位机完成控制工艺的设置，控制过程的监控，各种反馈信息（如：温度，水流量，隔热区位置，控制阶段等）显示，出现异常情况报警显示，统计

5、和记录整个硅结晶过程的各种参量的变化情况并生成图表。 1.6、电源供应及控制系统控制系统分为上位机和下位机， 上位机以工业控制计算机为主体构成完成监控和输入参数等功能，下位机以 SNAP 智能控制系统为主体构成。大致分为以下几大部分： 1） 工控机 整个控制系统以工控机作为上位机，上位机完成控制工艺的设置，控制过程的监控，各种反馈信息（如：温度，水流量，隔热区位置，控制阶段等）显示，出现异常情况报警显示，统计和记录整个硅结晶过程的各种参量的变化情况并生成图表。 2） SNAP 智能处理器 SNAP 智能处理器作为控制系统的下位机单元，也是控制的核心单元，完成对温度的控制，真空度及充入氩气的压力

6、控制，隔离笼的提升控制，多晶硅结晶的速度及冷却水流量等的检测，并送达上位机。 3) 加热器的电源系统 电源系统包括大容量的降压变压器及可控硅控制单元。 提供给石墨加热部件所需要的低压大电流的电源。 4）真空系统控制单元 真空系统控制单元包括对真空泵(罗茨泵、机械滑阀抽气泵)的控制，真空度检测及气体流量控制。 5）检测单元 检测单元包括温度、水流量、隔热笼位置等检测。检测器件包括热电偶，红外测温仪，流量计以及位置反馈编码器。 6)、运动控制单元 运动控制单元控制下炉体及隔热底板的升降动作。 7）系统供电单元 系统电源单元由总电源开关，控制柜内配电保护装置，及 UPS 等构成。 。 多晶硅铸锭炉工

7、作顺序为：加热、熔化、晶体生长、退火、冷却，并包含突发情况出现时的急冷。控制原理及生产流程简述如下：通过工控机设置完各种工艺参数和预设定参数后，送达 SNAP 智能控制器。将经过 SiN 涂布处理的坩埚里装入多晶硅料，并放置在热交换台上。关闭闭炉体及隔热笼并抽真空。然后通过调整可控硅来控制变压器输出 3800A 的电流加到石墨加热器，并通过 SNAP 智能控制器，自动温度控制，加热若干小时以使多晶硅料熔化。当多晶硅料完全熔化后，根据工艺要求，缓慢降低隔热底板，暴露出热交换台，使能量可以藉辐射方式散发至通有冷却水的炉壁。热交换台的温度下降会使硅溶液形成垂直的温度梯度，此温度梯度控制硅由底部开始凝

8、固结晶。当所有硅料凝固结晶后，硅锭再经过热退火，供入惰性气体，控制冷却方式等步骤消除热应力，以避免铸块出现裂缝及减少差排的发生。冷却到规定温度后，开炉出料。 （一）各主要部件安装维护要点参考 1）隔热笼体 隔热笼体主要由炭纤维保温板拼装组成，炭纤维材料质脆，易剥落形成粉尘，不慎与皮肤接触，会引起搔痒，吸入会影响身体健康，故请在安装、更换过程中穿戴好防护用品。安装过程必须由 2 人同时协作完成，安装时确保隔热笼体不会出现较大晃动。 安装时请注意每块板的叠放位置以及叠放顺序。严禁强力挤压，避免损坏保温板。如发现隔热侧板安装位置过小，则将上下笼体的连接螺栓放松后再进行装配。不得使用扳手等工具来拧紧石

9、墨螺栓，如发现配合过紧，则更换后再进行装配。所有隔热板安装完成后，拧紧上下笼体连接螺栓，但不能过紧，防止隔热板被破坏。 2）结晶观察组件 结晶观察组件上安装高温计，通过它来判断硅是否透顶，通过两根摆臂可在高温计与人工目测镜来回切换，以方便观测炉内状况。拆装时，请注意结合面的清洁，严禁结合面磕伤、碰伤，对密封 O 型圈，安装时宜涂拭适量真空密封脂，以增强炉体密封效果。 3）炉体提升传动装置 图（11）是下炉体提升主传动装置，图（12）是从传动装置，此部分在拆装时，应注意必须在上下炉体合紧扣上锁扣的情况下，单独调整每个螺旋升降器丝杠位置，使图（12）箭头指示处贴紧，再装上软轴，再装上电磁报闸。释放

10、炉体锁扣，让下炉体往下走一段行程，再合紧炉体，检查结合面间隙，反复调整，直至上下炉体法兰圆周方向结合面间隙均匀一致为准。 1）滑阀泵每 6 个月检查更换一次油 步骤： a、停止滑阀泵运转，切断电源开关； b、打开放油口球阀，让油流入下面的盛放容器里， 当油快要放尽时，来回盘动滑阀泵皮带，以尽可能 滑阀泵电源开 罗茨泵电源开地排空油箱里的废油； c、关闭放油口球阀，拧开滑阀泵下部加油口，加入约2 加仑（9 公升）油，重新拧紧盖帽螺丝。 注意： 检查密封垫是否完好，此处密封与真空有关； d、拧开上部加油口，加油至油窗口 2/3处。 注意： 当开启滑阀泵时，油窗口油位线会有适当下降， 正常的油位线在

11、 1/21/3，一旦低于1/3，必须 立即停止泵运行，加油至正常油位线。 2） 、滑阀泵每 6 个月检查一次皮带张紧力 步骤： a、停止滑阀泵运转，切断电源开关； b、参照 KTC112 使用说明书检查皮带张紧力。 c、用扳手调整支杆螺丝螺帽位置，直至获得合适的皮带张紧力 3） 、每月检查滑阀泵油路电磁阀通电切换是否正常 步骤： a、让滑阀泵处于运转状态，凝听电磁阀噪音是否异常； b、如果被抽腔体压力高于100mba，则上面的电磁阀通电打开，反之是下面电磁阀通电打开； c、小心地用螺丝起子伸进罩壳内部检查另一侧电磁阀运行是否正常。 注意：电磁阀通电时，用螺丝起子靠近，如果有感觉有磁性，则表明正

12、常 4)、罗茨泵每 6 个月检查更换一次油 拧开罗茨泵两端下部的放油口， 从上部的加油口注入合适的润滑油， 油位至 1/31/2为宜 5)、每 3个月检查下炉体螺旋升降机运转是否正常 当下炉体在升降过程中， 仔细凝听3 处螺旋升降机有无异常噪音 ；检查同步带有否磨损，张力是否正常。 6） 、每月检查电磁报闸制动是否正常 当下炉体在升降过程中，用螺丝起子检查 3处电磁报闸是否带磁性，如有磁性，则表明报闸运行正常 7） 、每月检查下炉体软轴传动是否正常 检查软轴各处联轴节结合是否良好，紧固螺丝有否松动。 8)、每 3个月检查隔热底板传动 升降隔热底板，仔细查看丝杆及各处导向块是否灵活一致，有无卡滞

13、、抖动现象；电机是否存在异响。 9)、每 3个月校核隔热底板原点 步骤：a、将下炉体放到底，将隔热底板回到原点位置； b、测量隔热笼下沿与隔热底板表面之间的开口尺寸 L2； c、测量炉体上下沿开口尺寸L1，L1-L2=4mm1； d、可参照 P11 页附图（6）进行。 10)、每月热场检查 步骤： A、 穿戴好防护用品，进入炉体内，检查各石墨螺丝有否异常，检查螺丝是否松动。 B、 用塞尺检查各结合面，满足间隙0.04mm C、使用万用表，一端接触加热片，一端接触保温板，检测是否短路； 11） 、每月检查 TC1 、TC2步骤： a、确定炉内温度已降至常温，拆去TC1罩壳 b、用小螺丝起子拆开TC1热偶丝连接件 c、缓慢抽出 TC1平放在垫板上 d、拧开 TC1陶瓷护套锁紧螺母，抽出 TC1 陶瓷护套管 e、从炉内侧壁进入炉体，伸手从 隔热笼顶部抽出 TC1 另一根陶瓷护套，再抽出 TC1石墨护套 f、仔细查看热偶丝和陶瓷护套管等有无异常； g、按原样装回，并在长的一根陶瓷护套管以及 TC1热偶丝放到底后，均必须往上回5mm左右后固定。 12） 、熔断丝检查 每炉检查熔断丝每次装料前必须认真检查熔断丝是否完好。 13） 、冷却系统检查 每日检查各处冷却水管接头处是否有渗水、漏水现象； 每两周更换一次冷却水