本发明属于单晶硅生产
技术领域：
，尤其是涉及一种防止直拉单晶生长晃动的工艺方法。
背景技术：
单晶生长过程包括，拆清、熔料、稳温、引晶、扩肩、转肩、等径、收尾、停炉工步。当前光伏行业技术和设备发展迅猛，主流热场尺寸26/28/30/32，投料量越来越大，单晶炉副室高度越来越长。在单晶生长过程中，有与副室高度越来越高，导致单晶出现不同程度的晃动，造成单晶成晶困难，直径难以控制。根据热场情况设置固定晶转和埚转，从稳温到等径结束，各个工步的单晶转速和坩埚转速不变，造成单晶等径阶段出现单晶晃动比较严重。技术实现要素：鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种防止直拉单晶生长晃动的工艺方法，尤其适合硅棒直拉单晶过程中使用，通过设置不同工步的单晶转速和坩埚转速，降低单晶晃动，提高了直拉单晶的合格率和产能。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种防止直拉单晶生长晃动的工艺方法，包括稳温、引晶、扩肩、转肩和等径工步，依次调节稳温、引晶、扩肩、转肩与等径工步的单晶转速和坩埚转速，使每一工步的单晶转速和坩埚转速相配合。进一步的，每一工步的单晶转速和坩埚转速的变化相配合。进一步的，稳温工步的单晶转速和坩埚转速的变速范围均为1-16rmp。进一步的，引晶工步的单晶转速和坩埚转速的变速范围均为1-16rmp。进一步的，扩肩工步的单晶转速和坩埚转速的变速范围均为1-14rmp。进一步的，转肩工步的单晶转速和坩埚转速的变速范围均为1-14rmp。进一步的，等径工步的单晶转速和坩埚转速的变速范围均为1-14rmp。本发明具有的优点和积极效果是：1.由于采用上述技术方案，依次调节稳温、引晶、扩肩、转肩和等径各个工步的单晶转速和坩埚转速，合理调节各个工步的单晶转速和坩埚转速，实现单晶在等径过程中不再晃动；2.通过防止直拉单晶生长晃动的工艺方法，依次调节各个工步的单晶转速和坩埚转速，通过每一工步的单晶转速和坩埚转速的配合，降低单晶晃动，有效提升了合格率和产能；同时，降低了对拉晶操作技能的要求，实现一人轻松看多台单晶炉设备；可以有效避免单晶晃动，提高成晶率，降低劳动强度，节约劳动工时，保证晶体直径控制精度，降低单晶氧含量和缺陷；3.采用该防止直拉单晶生长晃动的工艺方法避免了单晶晃动，使得直拉单晶系统信号稳定，可以实现自动转肩，提高了自动化，降低劳动强度，降低人工成本，提高单晶产能，降低单晶氧含量和缺陷，减少单晶直径波动，提高合格率。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。下面以本发明的一个实施例具体说明该防止直拉单晶生长晃动的工艺方法，具体说明该工艺方法的工艺步骤，以此实现在直拉单晶时，在单晶生长过程中单晶不再晃动，通过依次调节在直拉单晶过程中的稳温工步、引晶工步、扩肩工步、转肩工步和等径工步的单晶转速和坩埚转速，使之每一工步的单晶转速和坩埚转速相配合，使得单晶转速和坩埚转速不再固定不变，在直拉单晶过程中，各个工步的单晶转速和坩埚转速不再是恒速，而是采用相互配合的变速进行直拉单晶，降低随着单晶生长过程中随着单晶的长度越来越长而造成的晃动，有效的提升了合格率和产能，降低对直拉单晶操作技能的要求，降低劳动工时，保证晶体直径的控制精度，降低单晶氧含量和缺陷。具体的，上述的防止直拉单晶生长晃动的工艺方法，通过合理调节稳温、引晶、扩肩、转肩和等径各个工步的单晶转速和坩埚转速，使得各个工步的单晶转速和坩埚转速相配合，各个工步中的单晶转速和坩埚转速不再是以恒速进行直拉单晶，而是各个工步中的单晶转速和坩埚转速采用相互配合的变速方式进行直拉单晶，实现单晶等径生长过程中不再晃动，提升合格率和产能，降低对直拉单晶的操作技能的要求，实现一人能够同时看顾多台单晶炉设备，降低了劳动强度，提高成晶率。同时，在各个工序中，通过坩埚转速和单晶转速相配合，使得坩埚中的温度不发生变化，保证直拉单晶的质量，减少单晶直径波动，提高合格率。该防止直拉单晶生长晃动的工艺方法，包括稳温、引晶、扩肩、转肩和等径工步，在直拉单晶过程中，依次调节稳温、引晶、扩肩、转肩与等径工步的单晶转速和坩埚转速，使每一工步的单晶转速和坩埚转速相配合，实现单晶等径过程不再晃动的工艺。在直拉单晶过程中的稳温工步，稳温工步的作用是使得坩埚中的多晶硅原料熔化后温度保持在一定的范围，由于在熔料工步过程中，多晶硅原料熔化后的熔化温度达到1420℃以上，且溶体热惰性较大，温度不稳定，为了快速稳温，为后续引晶工步做准备，在稳温工步调节坩埚转速，使得坩埚的转速较大，增加溶体的自然对流，坩埚的转速范围为1-16rmp，调节坩埚的转速，可以减低温度的热惰性，加速坩埚中硅溶液对流，使得坩埚中硅溶液温度更加稳定，保证硅溶液温度的稳定性，利于下一工步引晶的操作，便于引晶成功。同时，在该稳温工步中，单晶的转速与坩埚的转速相配合，为后续引晶工步做准备，便于后续引晶工步、扩肩工步、转肩工步和等径工步的操作，保持单晶的转速与坩埚的转速相配合，使得单晶在生长过程中减少缺陷的产生，则单晶的转速范围为1-16rmp，也就是说，在稳温工步中，坩埚的转速在1-16rmp范围内变化，单晶的转速也在1-16rmp范围内变化，但在转速变化的过程中，坩埚的转速与单晶的转速相配合，单晶的转速随着坩埚的转速变化而变化，坩埚的转速与单晶的转速在稳温工步的初始和结束时转速差不超过3rmp。在该稳温工步过程中，坩埚内硅溶液的温度保持为1300℃-1450℃，以保证坩埚中硅溶液保持熔融状态，便于后续引晶工步中引晶工作的进行。在引晶阶段，在稳温工步结束后，硅熔体的温度达到稳定，将籽晶慢慢浸入硅熔体中，由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力，会使籽晶产生位错，这些位错必须利用引晶工步中单晶的生长使之消失掉，引晶工步是将籽晶快速向上提升，使长出的籽晶的直径缩小到一定大小，一般为4-6mm，由于位错线与生长轴成一个交角，只要引晶够长，位错便能长出晶体表面，产生零位错的晶体，因此，为了防止温度波动造成引晶引断，保持坩埚的转速不变，与稳温工步的坩埚的转速相同，坩埚的转速范围为1-16rmp，单晶的转速与坩埚的转速相配合，单晶的转速范围为1-16rmp，坩埚的转速与单晶的转速均在1-16rmp范围内变化，且单晶的转速随着坩埚的转速变化而变化，坩埚的转速与单晶的转速在引晶工步的初始和结束时的转速差不超过3rmp，同时，坩埚中硅溶液的温度保持不变，与稳温工步的温度相同，为1300℃-1450℃，以保证单晶的质量，保证直拉单晶的正常进行，防止温度波动造成引晶引断，提高成晶率。在扩肩阶段，随着单晶长度的变长，为了减少单晶的晃动，提高单晶的合格率，调节坩埚的转速，使得坩埚的转速降低，此时，降速后的坩埚转速范围为1-14rmp；在该工步中，单晶的转速与坩埚的转速相配合，减少单晶在扩肩工步产生缺陷，单晶的转速范围为1-14rmp，坩埚的转速与单晶的转速均在1-14rmp范围内变化，且单晶的转速随着坩埚的转速变化而变化，坩埚的转速与单晶的转速在扩肩工步的初始和结束时的转速差不超过3rmp，以此保证单晶的质量，提高成晶率。同时，由于坩埚的转速降低，使得坩埚内硅溶液的温度升高，不能保证引晶工步的正常进行，容易造成单晶引晶断裂，产生缺陷，影响单晶成晶质量，因此，采取降低温度措施，通过快速降温来避免因坩埚的转速降低导致的温度上升，使得硅溶液的温度不会升高，硅溶液的温度保持在1300℃-1450℃，保证硅溶液的温度保持不变，以此保证单晶的质量。同时，通过调节坩埚的转速和单晶的转速，并保持坩埚内硅溶液温度不产生变化，使得该直拉单晶过程中信号稳定，实现自动转肩。当扩肩工步完成后，进行转肩工步，为了减少单晶的晃动，调节的坩埚的转速，使得坩埚的转速降低，在转肩工步时，坩埚的转速与扩肩工步的坩埚的转速变化相同，坩埚的转速范围为1-14rmp，同时，为了减少单晶的缺陷，使得单晶的转速与坩埚的转速相配合，单晶的转速范围为1-14rmp，坩埚的转速与单晶的转速均在1-14rmp范围内变化，且单晶的转速随着坩埚的转速变化而变化，坩埚的转速与单晶的转速在转肩工步的初始和结束时的转速差不超过3rmp，；为了避免因坩埚的转速降低而导致硅溶液的温度升高，进行温度的调节，采取降低温度的措施，降低硅溶液的温度，使得硅溶液的温度保持在1200℃-1400℃，以保证硅溶液的温度不变，保证单晶的质量。当转肩工步完成后，直拉单晶进入等径阶段，单晶硅片取自该等径工步形成的单晶，所以，为了减少等径阶段单晶的晃动，提高单晶的质量，调节坩埚的转速，降低坩埚的转速，此时，坩埚的转速范围为1-14rmp，在等径工步中，单晶的转速与坩埚的转速相配合，单晶的转速范围为1-14rmp，且单晶的转速随着坩埚的转速变化而变化，坩埚的转速与单晶的转速在等径工步的初始和结束时的转速差不超过3rmp，；同时，为了避免因坩埚的转速降低对硅溶液温度的影响，使得硅溶液的温度升高，影响单晶的质量，调节硅溶液的温度，进行降温操作，使得硅溶液的温度保持在1200℃-1400℃。因为单晶中的氧含量主要是石英坩埚引入的，而低埚转可以减少硅熔液对石英坩埚的冲刷，减少硅熔液与石英坩埚的反应，从而降低单晶硅棒中的氧含量。单晶硅棒中的氧含量少了，就可以减少氧沉淀osf的形成，从而降低单晶硅棒中的缺陷。在直拉单晶过程中，分别设定稳温、引晶、扩肩、转肩和等径工步的坩埚转速范围和单晶转速范围，通过直拉单晶系统自动控制各个工步的坩埚转速和单晶转速，使得各个工步的坩埚转速和单晶转速相匹配，减少单晶的晃动，提高单晶的产能，减少单晶直径波动，提高合格率。未采用防止单晶晃动的方法采用防止单晶晃动的方法单晶产能1012单晶合格率90％92％由上表可以知道，其他工况不变的情况下，通过采取上述措施，调节坩埚的转速和单晶的转速，使得在每一个工序中，坩埚的转速与单晶的转速相一致，减少单晶的晃动，单晶晃动的情况降低95％，同时，单晶的产能提高了1％，单晶的合格率提高了2％。本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，依次调节稳温、引晶、扩肩、转肩和等径各个工步的单晶转速和坩埚转速，合理调节各个工步的单晶转速和坩埚转速，实现单晶等径过程不再晃动；通过防止直拉单晶生长晃动的工艺方法，依次调节各个工步的单晶转速和坩埚转速，通过每一工步的单晶转速和坩埚转速的配合，降低单晶晃动，有效提升了合格率和产能；同时，降低了对拉晶操作技能的要求，实现一人轻松看多台单晶炉设备；可以有效避免单晶晃动，提高成晶率，降低劳动强度，节约劳动工时，保证晶体直径控制精度，降低单晶氧含量和缺陷；采用该防止直拉单晶生长晃动的工艺方法避免了单晶晃动，使得直拉单晶系统信号稳定，可以实现自动转肩，提高了自动化，降低劳动强度，降低人工成本，提高单晶产能，降低单晶氧含量和缺陷，减少单晶直径波动，提高合格率。以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。当前第1页12