[发明专利]18英寸热场生长Φ8″太阳能级直拉硅单晶工艺

权利要求书

1.18英寸热场生长Φ8″太阳能级直拉硅单晶工艺，其特征在于：采用18英寸热屏热场和带冷却系统的上轴磁流体密封装置，其中：

18英寸热屏热场的结构包括：石墨毡（1）、石墨压片（2）、排气口（3）、下石墨保温筒（4）、下石墨支撑环（5）、中轴加长（6）、石墨保温筒（7）、加热器（8）、上支撑环（9）、中轴护套（10）、电极护套（11）、电极石英护套（12）、石墨中轴（13）、埚托（14）、石墨坩埚（15）、石英坩埚（16）、上部保温盖板（17）；还包括：顶部盖板（21）、外导流筒（22）、导流筒垫高环（23）、导流筒支撑环（24）、上石墨保温筒（25）、内导流筒（26）、定位环（27）；所述热屏包括外导流筒和内导流筒；

带冷却系统的上轴磁流体密封装置的结构包括：外壳（101）、轴承（102）、磁缸（103）；还包括带有进水口（104）和出水口（105）的冷却系统；还在磁流体密封装置下端的波纹管处加装有挡渣装置；

该工艺的主要步骤包括：拆炉、装炉、抽空检漏充氩气、熔化料、籽晶插入熔接、引晶、缩颈、放肩、转肩、等直径控制、收尾、停炉、冷却，具体操作如下：

（1）、拆炉、装炉、抽空检漏充氩气：

按常规方法将单晶炉清炉、装炉、抽真空，真空达标并检漏合格后，充氩气，加热；

要求：真空度：< 3.0Pa，真空泄漏率：< 0.5Pa/5min，充氩气压力：0.1-0.2MPa，氩气流量：30～60slpm，炉压：1333～1733Pa；坩埚位置：外导流筒距液面20～25mm；

（2）、熔化料：

从放上外导流筒后的坩埚位置开始熔料，第一次加25kw功率,待料红透时，以后每15分钟加15V电压，直到化料所需的最高化料功率：95kw；转动坩埚，转速为0.5-2rpm，当埚内多晶垮塌后根据埚内情况适当升高埚位，熔料完成之前，检查计算机内参数是否正确；

料熔化完后，降加热功率到熔接功率，开启埚转5～8 rpm，晶转8～15 rpm，调坩埚位置到引晶埚位；以坩埚平口和加热器平口水平时为零计算，坩埚位置以外导流筒距液面20～25mm之间为准；

（3）、籽晶插入熔接、引晶、缩颈：

待熔硅温度1440～1460℃稳定30～35min后，将籽晶下降至距熔硅液面90～100mm处，预热25～30min，缓慢下降籽晶，使籽晶与熔硅接触、引晶；籽晶与熔硅接触后，等1-2分钟有光环出现且棱线有逐渐变大趋势，关闭坩埚转速；到光环有缩小趋势，再启动坩埚转速至5～8 rpm；调节籽晶以3～6mm/min的拉速上升、开始缩颈，使缩颈的直径控制在Φ5±1㎜规定范围内；待籽晶直径维持在规定范围内、长度达到150～200mm后，进入下一步工序进行放肩；

（4）、放肩、转肩：

放肩的起始部分拉速为0.4～0.6mm/min，之后降温至1420～1440℃，防止肩部呈台阶状；当肩部放到小于要求直径4～8mm时，开始转肩；转肩速度为2～3mm/min；在晶体直径达到加工要求Φ207±1㎜时转肩完成；调整晶升、埚升速度比例为1:0.185～0.197、进入等直径生长；

（5）、等直径生长：

转肩完成后，即投自动进行等直径生长；等直径生长时，控制炉室氩气流量为30～50slpm，炉压为1333～1733Pa，等直径生长过程中拉速逐渐减小，头部拉速为50～60mm／hr，尾部拉速为30～35m／hr，控制晶转为8～15rpm、埚转为5～8 rpm，调节埚位保持外导流筒下沿与液面之间的距离为20～25mm；

（6）、收尾、停炉、冷却：

等径控制至石英坩埚内余料重量为6～7kg时，按常规工艺调节、收尾、停炉和冷却，即可。