京运通使用说明书.docx

1、京运通使用说明书本章节介绍了JZ-460型多晶铸锭炉的安全知识。操作人员必须仔细阅读和理解以下安全规定后，方可安全操作本设备。1.1 安全标志 以下这些安全标志能够清楚的告诉你设备对你存在的潜在危险，对此操作人员以及维修安装人员应充分理解每一个标志的危险或警告的严重性。表1 安全标志及其意义危 险危险，如果不注意可能会导致死亡或者严重的伤害。警 告潜在的危险，如果不注意可能会导致严重的后果。注 意危险，如果不注意可能会导致中等程度的伤害。1.2 安全保护规定 操作人员在打开或者维修设备时都必须遵守安全预防规则和本章节里所有安全说明。在操作之前必须注意以下几点，避免遭受伤害，如需要应协同他人一起

2、处理紧急问题。1）在工作时，维修人员必须穿戴维修专用服装，穿上绝缘性比较好的橡胶鞋，以防与大地导通2）在周围有通电导线的场所或者有高压设备的地方工作，应确认操作步骤是否符合要求。3）维修人员禁止佩戴一些饰品，特别是那些金属饰品，以防意外接触电路和接通导体电流。4）不能想当然的做一些没有根据事实的操作，任何事情都必须在有依据的情况下进行操作，当问题无法解决时，应向相关技术人员咨询怎样处理。5）断开设备保护时 ，相关人员都应明白为何断开，明白其原因和断开后的后果。6）炉子装有防爆装置，在炉子的顶部和侧面都有相应减压防爆装置。1.3 氩气保护 炉子在运行情况下的气体模式下，氩气是一直供应的，为了炉子

3、能够正常工作，氩气必须有保障性的提供，当出现管道泄露或者一些其他情况时，应避免强大的气流对人体造成的伤害。1.4 压缩空气保护压缩空气为本台设备正常工作时的必备气体，主要应用于一些气动阀门的开启和关闭，突然强大的气压或飞溅的碎片会损害操作人员的眼睛或耳膜。1）只有会使用压缩空气设备的人方可操作压缩空气设备。2）更换与压缩空气相关的部件是应关闭压缩空气阀门，以防造成没有必有的损失。3）具体注意点和操作方法参见压缩空气提供商手册。1.5 炉子在上升下降腔室时，严禁用手扶碰下腔室，防止在下降过程中腔室摆动，影响丝杠性能，以及对人危险。1.6 当硅锭从炉子内拿出时应戴防护眼睛，防止在急冷情况下，石英碎

4、片会飞溅入人的眼睛。 如下图 1.7 热区检查炉子在运行之前要进行对热区的检查，热场的螺母是否松动，隔热层与加热器之间的绝缘性应大于2千欧以上，加热电极上的陶瓷片是否碎掉，如碎掉应立即更换。防止出现热场短路或打火现象。 如下图所示检查螺母松紧测热场电阻分析其绝缘性检查陶瓷片1.8 安装坩埚护板螺母应用相同力，旋紧时往回旋半圈。使之达到平衡，防止加热期间出现力的不平衡，导致坩埚裂掉，且护板与坩埚间留有一定的空隙。1.9 断水保护该报警分两级，水流不足为黄色报警（报警值），断水为红色报警（临界值）。出现断水情况，立刻检查断水原因，采取措施，如果是冷却水源出问题，应采取备用措施，确保冷却水的正常运行

5、。1.10 硅液溢流保护 当炉子出现硅液溢流报警时，复位不成功后，炉子会在从报警开始30S之后就会进入急停，此时如果复位不成功，操作人员可以直接进入急冷，不需要等待30S之后。 硅液溢流属于危险报警，每个操作人员应该明白其后果，以及学会如何采取措施。1.11 真空泵出现问题应急措施炉子在整个运行期间,机械泵是一直在运行的,通过机械泵的运行对炉子内压力按工艺来进行控制。如果在运行期间泵组出现异常,可手动进入手动界面,关闭进出气阀门,使炉子得以保压。本章节介绍了北京京运通科技有限公司JZ-460型多晶硅铸锭炉，操作人员必须仔细阅读和理解这些知识方可操作此设备，避免发生误操作。2 JZ460型多晶铸

6、锭炉概述2.1工作原理和设备硬件。2.1.1JZ460型多晶铸锭炉工作原理 JZ460型多晶铸锭炉能生产460KG，优质的多晶硅锭，本设备的生产量很大，能在60个小时的时间内生产出合格的硅锭。设备操作简单，直观的界面，给操作人员节省很多时间来处理设备的运行情况，从而极大的提高了生产效率，节约了成本。JZ460型多晶铸锭炉使用高纯度的内涂氮化硅的石英坩埚，运行过程中，通过隔热层的提升，在热场内产生温度梯度，从而从下往上定向长晶，在整个长晶过程中只有隔热层一个部件在运动，大大减少了故障的发生，从而提高了炉子的稳定性能。2.1.2JZ-460型多晶炉的系统硬件 1）炉体 上腔室如一个倒扣的钟固定在三

7、个支架上，上下腔室由三个丝杠连接。软轴驱动使3个丝杠作同步运动，通过电机驱动，打开或关闭下腔室，这样可以将坩埚装入加热区和取出长好的硅锭。上腔室顶部有与挠性驱动软轴相连的3个直线单元，能够上下移动隔热层以便控制硅锭的长晶过程。由两个电容压力传感器测量压力，利用一个质量流量控制器和其相连的阀门控制长晶循环相应的阶段里传送的氩气。后支架的两个水冷管将冷却水分配给腔室，电极，和真空泵。在长晶阶段，大量的水直接流向下腔室，以便吸收辐射的热量。2）加热系统加热系统由五面加热，加热板之间由石墨连接板相连，形成一个稳定加热区，隔热层保证加热区的温度，它由石墨制造，隔热元件相互交叠以尽量避免热量损失。3个提升

8、杆能上下提升隔热层，从而向下腔室的四壁辐射热量，这样，热区内就形成一个竖直的温度梯度，使硅锭从底向上长晶。3）真空泵系统真空泵系统包括一个机械泵和罗茨泵，能使压力迅速下降到0.1mbar以下，运行过程中，通过质量流量控制器控制进气量的大小，从而控制炉腔的压力。4）电源柜，控制柜参见电气手册5）人机界面利用一个腔室支架支撑操作工控制盘。控制盘包括触摸屏和计算机。架空层下装有3个报警灯和蜂鸣器。控制盘设有下腔室上升和下降按钮，用来控制下腔室的升和降，急停按钮用来控制加热电源的开和断。2.2炉子操作界面介绍操作屏是炉子的操作控制平台，炉子的各部分动作都要在这里来完成。包括隔热层升降控制；下腔室上下运

9、动；温控仪温度调节；气体质量流量；腔室压力大小；及14路水路流量；真空泵组运作；气路控制等等。在屏幕下面总是显示报警，浏览，模式，手动，配方，曲线，退出按钮。2.2.1主界面 在上图中是本台设备的主界面，通过这个界面我们可以直观的了解设备的运行情况，以及与设备相关的附属设备的运行情况。炉子运行时，浏览界面是观察炉子运行情况的主要界面气路，隔热层运动情况，功率，温度等等都会在浏览界面上显示，这样，操作人员可以及时监控炉子的运行情况。浏览界面简介 配方运行阶段：该步运行所处的阶段步号：此时程序运行的步号。剩余时间：该步的剩余时间。高温计温度：高温计检测的实际温度。温度控制：温度：PV：实际温度。

10、功率：PV：实际功率 SV:设定温度 SV：设定功率进气控制： 排气控制：SV：设定进气的流量 SV：设定排气的流量PV:实际的进气的流量 PV:实际的排气的流量隔热层运动位置：PV:隔热层的实际位置 SV：该步设定的目标位置速度：PV:电机的运转速度水路；各个冷却水管的水流量显示。腔室压力：TC管压力腔室高真空：炉内压力在1mbar以下显示。腔室低真空：炉内压力在1mbar以上显示。设定压力：该步的压力设定值。2.2.2 模式界面 模式界面是本设备进行观察处理问题的界面，它包括整个炉子的核心操作体系，在屏幕的最上方有真实值显示，通过真实值我们可以清楚的了解到炉子的运行情况，屏幕设有系统运行进

11、度消息，配方加载按钮，自动运行按钮以及主参数按钮。模式界面的常用功能操作。跳步功能点击暂停按钮，使程序处于暂停模式，点击模式界面中的进入下一步，确认即可。注意：操作人员必须知道操作后的后果，方可操作。进入新的设定功能点击暂停按钮，使程序处于暂停模式，在模式界面里，配方跳转栏中输入新的时间，新的阶段，新的步骤。然后点击进入新的设定。“当前步延时”按钮是在配方运行阶段，时间不够用时的延时功能，只要点击该按钮，输入想要延时的时间即可，例如：在熔化阶段，硅料没有完全熔化需要加时间，可以使用该按钮延长该步的时间。温度转化功率模式点击暂停按钮，使程序处于暂停模式下，在模式界面中的真值表里，双击“温度”，控

12、制模式即由温度控制模式转换为功率控制模式，然后在功率一栏中，输入合适的功率，功率模式转换成温度模式，双击加热控制模式中的功率即可转换为温度控制模式。进入/退出急冷程序。点击暂停按钮，在模式界面中点击进入急冷，确认即可。进入急冷后，点击结束急冷，确认后，即可结束紧急冷却程序。2.2.3 配方界面 配方界面显示了各个阶段控制的方式，当工艺需要改进时，我们可以通过更改配方以达到改进工艺的要求。在整个配方界面，参数可以人为设置，以达到工艺人员的要求。配方界面的操作介绍“从文件加载”按钮，程序运行前，点击从文件加载按钮，可加载需要的配方。“保存到文件”按钮，配方修改后，点击该按钮可保存修改后的配方。“从

13、PLC读取”按钮，如需要加载配方，也可点击该按钮，则加载的配方为保存在PLC中的配方。“写入PLC”按钮，修改后的配方，点击写入PLC，则PLC中保存的是你修改后的配方。2.2.4 手动界面 手动界面是炉子在没有进入自动运行阶段时的各气路以及各阀门和真空泵组的操作界面，在这个界面我们可以手动测试每个阀门的好坏，以及泵组的正常运行情况。 如果出现一些紧急情况。例如氩气供应出现故障，此时可进入手动界面，关掉相应阀门进行保压，需要注意的是程序运行时，进入手动界面时需要输入密码123才能进入 手动界面的操作。隔热层运动点击改按钮，可以进入隔热层运动屏幕位置测量值：当前的隔热层位置实际值。位置设定值：想

14、要设定的隔热层的目标值。速度测量值：电机此时的运转速度。高速度设定值：想要的设定的隔热层的运行速度。低速设定值：隔热层要到目标值后会减速，低速即为减速后的慢速度。加速时间设定：从高速到低速的转化时间。检测零点：点击该按钮可以将隔热层降到零限位。注意：当手动升降隔热层时，设定位置目标值与速度必须合理，隔热层才能运动，例如当你设定的目标位置很小，而速度很大时，隔热层是不能够运行的。下腔室升降屏幕高速设定值：下腔室的运行速度。低速设定值：下腔室减速后的速度。加速时间：下腔室升降过程中，从高速度到低速（或从低速到高速）的转换时间。抽真空与捡漏点击自动执行按钮，即可按照设定的抽真空步骤一步步自动执行程序

15、，如果想要停止抽真空，点击停止按钮即可。检漏过程分为三步： 腔室检漏 在300S时间内看压力变化 TC管检漏 关闭阀门在600S时间内看TC管压力变化当压力如果低于0.015mbar，即检漏通过，这时炉子就可进行自动运行。 温度控制屏幕PV：当前读到的温度值SP：当前步的温度设定值起始：指配方使用温度控制时起始的温度设置值，因为按照工艺，熔化第一步为1175恒温控制，此时要把此参数设置为1175，配方目标温度也设为1175，这样程序才能恒温。PID参数设置，当曲线波动较大，可以更改参数，P一般设为3-5。功率控制：PV指，输出的功率大小，SV指设定的功率大小。启动、暂停、停止按钮指单独手动进行

16、温度控制时进行操作控制的按钮。腔室充气此按钮是当每次运行完之后，程序会自动打开大口径氩气充气阀向腔室里面充气，当充气达到990时会关闭该阀门停止充气，此时就可以打开下腔室了。2.2.5 曲线界面 曲线界面是整个炉子运行时的曲线观察界面，通过观察曲线的变化我们能直观系统的了解设备的运行情况，曲线界面包括腔室压力，隔热层位置、输出功率、高温计、温度、报警曲线。通过这些曲线的变化情况，进行设备的处理和记录，例如高温计曲线突然上升，说明炉子可能中心长晶结束，这时操作人员可以通过它的变化处理相应的情况。数据库里只保存一个月的曲线，超过一个月，程序将自动删除一个月前的曲线。2.2.6 报警界面 设备在运行

17、情况下，会遇到一些正常和非正常的报警，这些报警都能够在报警界面体现出来，相对应的报警按钮会变红，我们遇到报警首先应先消除报警声音，防止急促的报警影响操作人员处理问题。非正常报警如功率过高，温度过高等先复位一下，如果复位不成功，应进行紧急处理。问题严重的可进入急停程序确保设备及人身安全。2.2.7 退出按钮 退出按钮是当操作人员想重启本程序时之用。3 炉子操作 3.1 概述 JZ460型多晶铸锭炉从检漏开始是工作在全自动模式下的，几乎不需要操作人员的干预。操作人员只需负责装料出炉，炉子正常运行，一些长晶，熔化报警的确认，参数和工艺要求是否正确，及一些附属设备的运行状况装料装炉检查炉子抽真空检漏自

18、动运行出炉3.2 装料 装料是在无尘的车间内，操作人员小心的把纯净的硅料装在喷有氮化硅涂层得坩埚内，一般坩埚的四周和底部要用碎料或者表面光滑的片料，来保护石英坩埚表面的涂层，装料应遵循大块料中间碎料片料四边和底面。然后用手慢慢铺平或者摆好，以防止涂层被破坏。如下图所示 。 碎料铺底 硅片贴边，以免坩埚涂层被损坏大料之间留有空隙，四个角留有一定的空隙,防止受热后膨胀挤坏坩埚，且大料和小料搭配开来装。 装好的硅料腔室运动打开下腔室之前提示操作工注意打开下腔室的4个夹子。且压力在980mbar以下，也不可以打开腔室。下腔室运动时首先要打开外部三个抱闸，当电源接通后才可以运动，详细的控制电路请参考电路

19、原理图。下腔室运动最高速度可达400mm/min，高低速可以改变。点击向上箭头， 下腔室开始以高速设定值向上运动；点击向下箭头按钮， 下腔室开始以高速设定值向下运动；如下图设有4个接近开关，当向上运行以高速设定值运行，当碰到上减速接近开关时，自动降为低速设定值运行，碰到上停止限位，停止运行；同理向下运行时，当碰到下减速开关时自动以低速设定值运行，遇到下停止限位时，停止运行。当四个限位开关有信号时会由绿色变为红色，加速时间设定为110秒任意值。打开腔室后，用叉车将装好的坩埚放入炉内3.3炉子运行前的检查。 炉子检查包括工艺配方，主参数、溢流线、隔热层与加热器绝缘性、泵组检查以及循环水和气源的检查

20、。下图为检查工艺检查主参数设置隔热层手动到初始位置隔热层电机本身设有内部抱闸，注意电源的供给。点击上下按钮可以控制隔热层升降，隔热层行程为380mm，最高速度可达100mm/min。输入目标设定值，隔热层运行到该设定值时会自动停止，并且当运行到距离目标位置0.5mm时，会自动由高速变为低速设定值运动。另外，还设有零点检测功能，当点击零点检测按钮时，隔热层会向下运动，直到碰到零点检测限位开关，会停止运动。此功能是为了保证隔热层位置的准确性，当炉子运行后产生误差时，可以开启零点检测功能，以确保隔热层在零点位置。上下停止限位开关，是双重控制隔热层的运动的。加速时间与下腔室设定一样，起缓启动功能，保护

21、电机。3.4 抽真空检漏设备抽真空是在机械泵和罗茨泵相互工作的情况下进行的，当压力低于25mbar时罗茨泵启动和机械泵一起同时抽真空，当压力达到0.008mbar以下时即可检漏。检漏过程分为两步： 腔室检漏 在300S时间内看压力变化 TC管检漏 关闭阀门在300S时间内看TC管压力变化当压力如果低于0.015mbar，即检漏通过，这时炉子就可进行自动运行 3.5 自动运行 在捡漏通过的情况下，点击模式界面中的开始自动按钮，进入自动循环状态，这一状态包括五步： 一 加热阶段 加热分为四步 二 熔化阶段 熔化分为十二步 三 长晶阶段 长晶分为八步 四 退火阶段 退火分为三步 五 冷却阶段 冷却分

22、为五步 六 紧急冷却 紧急冷却分为两步整个工艺过程如上图工艺所示，工艺中明确标明了各个阶段的状态，包括真空和气体状态，温度和功率控制，进气和出气控制，压力及隔热层的位置等。一般炉子正常运行的阶段为加热，熔化、长晶、退火、冷却五个阶段。加热阶段 加热阶段是在功率控制模式下进行的，通过功率输出的逐渐增大从而提升温度，当温度达到1175时即进入温度控制模式也就是熔化的第一步。熔化阶段 熔化阶段是整个炉子温度最高的阶段， 通入氩气作为保护气，使炉腔压力维持在600mbar左右，在这个阶段最高温度达到了1560度，为的就是使硅料全部熔化，该过程大概需要10多个小时。熔化阶段会出现熔化结束报警，通过高温计

23、曲线我们可以直观的发现熔化结束报警，此时也会弹出报警屏幕，告诉操作人员熔化结束，操作人员可以到炉顶观察孔观察是否熔化结束，当看到硅液呈规则的圆形形状，没有很大的晃动，说明熔化结束。长晶阶段 硅料熔化结束后，降低加热功率，使石英坩埚的温度降至1440以下，然后逐渐提升钢笼，与周围形成热交换，使熔体的温度自底部开始降低，晶体硅首先在底部形成，并呈柱状向上生长，直至晶体生长结束，该过程大概需要20几个小时左右。长晶阶段会有长晶报警提醒操作工确认长晶结束。中心长晶报警 由于中心温度低于加热器周围的温度，所以此时中心长晶速度略高于边角长晶速度。从而中心长晶首先出现，由于由液体变成固体高温计发生突变，触发

24、报警。变化如下图所示，此时操作人员到楼顶观察孔确认后可以选择延长时间或者直接进入下一步。 退火阶段 晶体生长完成后，由于底部和上部存在较大的温度梯度，硅锭中可能存在热应力或者如果直接进入冷却会造成裂痕，所以晶体生长完成后，晶体保持在熔点左右2到3小时，使其温度均匀，减少内部应力。 冷却阶段 硅锭在炉内退火后，通过慢慢减小功率，提升钢笼，通入氩气，同时在第三步，腔室压力逐渐上升，当温度降到400度以下时即可出炉。 紧急冷却 紧急冷却是为了应对一些故障时编制的工艺，当炉子出现硅液溢流等紧急情况时为了人身安全，我们可以手动进入急冷程序，此时加热器断开，功率为零，使硅锭快速凝固。确保设备及人身安全。3

25、.6 出炉 当温度低于400度时，操作人员即可手动进入冷却阶段程序第五步，等时间结束，注意保存或者不保存功率曲线，打开进气阀门，将炉腔内压力升至1000mbar，即可出炉。4， 主参数说明主参数屏幕功率输出周期：这是接通/断开电源的整个循环时间，功率设定值是这个循环时间的百分比，在这个期间，全部初级电压都施加到变压器上，此时功率设定值就是这段时间的百分比，例如：功率设定为50%，整个循环时间为4s，则在4*50%=2s内，全部电压都施加到变压器上，在2s内断开电压。允许的最大温度：这是炉子所允许的最高温度，由热偶测得，如果超过所允许的最高温度限定时间，设备将断电。最大温度持续时间：当超过最高温

26、度后，报警，计时器开始计时，达到设定的时间后，掉电。允许的温度误差：允许的温度误差是设定温度和热偶测得的温度间最大偏差，如果超过了允许的温度误差，就会发出这个报警。报警屏幕则显示温度高还是低，通常情况下，如果温度变化量太大（手动更改）或者测量温度不能稳定的保持在允许范围内，（突然上升/下降），就会发出这个报警，所以，既然电源竭尽全力使实际温度接近设定温度，那么设定功率往往会达到100%。温度误差持续的最长时间:达到温差设定时间，设备将再次发出报警。允许的最大功率： 这是运行过程中，所允许输出的最大功率。最大功率持续时间：报警时间间隔为60 s。加热阶段转换到温度控制模式的温度：在加热期间，当热

27、偶测量的温度达到这个温度时，程序将从功率控制模式转换到温度控制模式，然后进入熔化阶段。跳到冷却结束时的温度：400度以下即可出炉。硅液溢流与电源断开的时间间隔：发生硅液溢流报警后，开始计时，如果复位不成功，达到该时间，程序自动转入紧急冷却程序。加热期间，掉电后的温度降：加热期间，如果停电或缺相，可以根据这个值确定是否中止运行，或继续等待来电。熔化期间，掉电后的温度降：在熔化期间，如果停电或缺相，可以根据这个值来确定是否中止运行程序，如果实际温度超过该温度，炉子将中止自动运行程序。长晶期间，掉电后的温度降：在长晶期间，如果停电或缺相，可以根据这个值来确定是否中止运行程序，如果实际温度超过该温度，

28、炉子将中止自动运行程序。退火期间，掉电后的温度降：在退火期间，如果停电或缺相，可以根据这个值来确定是否中止运行程序，如果实际温度超过该温度，炉子将中止自动运行程序。熔化/长晶结束重复报警时间：熔化或长晶结束报警后，该时间设定是指多长时间响一次。中部长晶结束延长时间：长晶结束报警后，经观察确认长晶已长好，则可以进入延长时间，则该步走完此设定时间就会进入下步。气体不足重复报警时间：如果出现这个报警以后气压仍然不足，报警还会响起，可以输入延长时间，直到解决气压的问题。固有压力:这是开始捡漏必须达到的压力，达到该压力后，再经过一段时间的抽气降压，使压力足够小，就可以捡漏。抽气降压时间：打开罗茨泵到捡漏

29、的时间。检测时间：检查炉室和TC管是否泄露的时间，为十分钟。转化到插板阀抽气时的压力：抽气降压阶段，当达到这个压力，插板阀开启，比例阀关闭。气体模式下最大压力：这个压力是炉子能保持正常运行的最大压力，如果超过了设定的最大允许时间，将会断开电源，控制程序转入真空模式，如果在冷却阶段，已经达到冷却结束阶段所要求的温度或者炉子不在自动控制状态，都不会发出这个报警。气体模式下警告压力：这是一个警告值，说明炉内压力过大，如果超过了警告压力允许的时间，将会再次发出报警，在实际压力超过最大压力之前，它警告操作人员立即查明原因并解决问题。在冷却期间，如果已经达到转换到冷却结束阶段的温度或者炉子不在自动控制状态

30、，都不会发出这个报警。真空模式下最大压力：在真空模式下，用这个值监控炉内的最大压力，在最大压力允许的时间后，如果颅腔内还是过压，将会再次报警，如果超过了最大真空压力，说明漏气或者因为硅料排气太多造成过压。允许压力误差：这是实际压力偏离设定压力的最大允许值，压力误差在这个范围内，不会发出报警，在压力误差允许的时间后会再次发出报警，通常的原因是在熔化第一阶段结束时 没有供应气体，导致压力误差太大而激发报警，在冷却期间，如果已经达到了转换到冷却结束时所要求的温度或炉子不在自动控制状态下，都不会发出这个报警。真空模式下压力变化量报警精确值：在真空阶段，可以用这个参数监控炉腔内压力的微小变化量（压力小于

31、1mbar，）在压力变化允许的范围之后，如果炉腔内压力变化量还是太大，将会再次发出报警，说明漏气，很可能是TC管出现泄露。真空模式下压力变化量报警近似值：在真空阶段，可以用这个参数监控炉腔内压力的较大压力变化量（压力大于1mbar，）在压力变化允许的范围之后，如果炉腔内压力变化量还是太大，将会再次发出报警，说明漏气，很可能是TC管出现泄露。氩气流量允许最大误差：这是流量控制器允许的最大误差，指实际流量与设定流量之间的最大误差。在最大误差允许的时间之后，实际误差还是大于这个值，就会发出报警，操作人员按报警消除声音按钮以复位报警，但是如果60s后还是大于这个值，将会再次发出报警。氩气流量最大误差允许时间：可能是没有氩气或者没有正确的调节压力调节器才触发了报警，可以关闭空气阀或者将气压设定到一个很低的值以便打开氩气阀门。最后降压抽气阶段达到的固有压力：这是一个记录的压力，