正压悬浮区熔单晶硅炉_SJT11853-2022.docx

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1、ICS31.220CCSL97中华人民共和国电子行业标准SJ/T118532022正压悬浮区熔单晶硅炉Single-crystalsilicongrowingfurnacebypositivepressurefloatzonemelting2023-01-01 实施2022To-20发布中华人民共和国工业和信息化部发布前言I1范围12规范性引用文件13术语和定义14产品型号及构成25工作条件36要求37试验方法58检验规则89标志、包装、运输和储存9MlB4.A刖三本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利

2、，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部电子信息司提出。本文件由全国半导体材料与设备标准化技术委员会（SACC203）归口.正压悬浮区熔单晶硅炉1范围体级单晶硅生长的单晶硅炉。2规范性引用文件其使用导求3术语和定义本文件规定了正压悬浮区熔单晶硅炉（以下简称“区熔炉”）的产品标记和主要参数、技术要求、 试验方法、检验规则和标志、包装、运输、GB/T 2900.23 -200GB 5 GB/T GB/T安全200816防9120适用于本文件。的规范性引用而构成本文件必不可4引用文件，其最17防潮磁处理装19 电0141标机电产晶包装通用技术条件净厂房设计规范本文

3、件适用于以高纯多晶硅下列文件中 仅该日期对应 文件。GB 2891-GB 28 GBZT GBfT GB(38792GB/T1：GB 50073. 1注日期的引用文件, 修改单）适用于本区熔法 float zone melting me区熔法又称悬浮区熔法，利用高频感应线圈将棒状多晶硅局部加热熔化，熔化区域处于悬浮状态, 从下方引入籽晶，将熔硅拉制成单晶硅棒。3.2悬浮区熔单晶畦炉 float zone crystal growing furnace利用区熔法进行单晶硅生长的装置。3.3高频感应线圈 radio-frequency induction coil用于产生磁场进而在多晶硅料内产生感

4、应电流的加热感应器。 3.4补偿电路 compensated circuit由感应线圈及其相应的补偿电容器组构成的电路。3.5工作温度workingtemperature区熔炉设计时使多晶料成熔融状态及单晶生长允许使用的温度范围。3.6最大装料量maximumcharge区熔炉设计时允许装载的多晶棒料的最大重量。3.7反射环reflectionring主要由铜构成，在生长大直径单晶硅时用来改善热场分布，降低单晶硅外表面轴向温度梯度，使晶体径向温度趋于一致，提高硅单晶径向电阻率均匀性，并能有效解决单晶硅生长过程中易出现裂纹问题的一种装置。3.8上轴uppershaft用于实现多晶硅料的升降旋转运

5、动。上轴内部包括一套轴承、托盘、四根光轴和齿形皮带，轴承和托盘相联。托盘通过两根精密导引丝杠移动，由四根光轴对托盘导向，并通过齿形皮带使动最终实现上轴的升降旋转，带动多晶硅料的升降旋转。3.9下轴lowershaft用于实现单晶硅料的升降和旋转运动。下轴内部包括一套轴承、托盘、四根光轴和齿形皮带，轴承和托盘相联。托盘通过两根精密导引丝杠移动，由四根光轴对托盘导向，并通过齿形皮带传动最终实现下轴的升降旋转，带动单晶硅料的升降旋转。3.10内轴Innershaft置于下轴中，在一定范围内可独立地沿轴在下轴内移动.内轴与下轴在旋转时互相锁定。内轴用于实现籽晶的旋转和升降，在单晶生长的起始阶段，即锥体

6、形成阶段。当晶体生长进入等径阶段后，内轴与下轴在各运动方向上也均互相锁定，二者在运动中完全同步。4产品型号及构成4.1 型号标记区熔炉的型号标记规则如下:企业代号改进版本号，A, B. C最大装料IRXXX k8最大直lxxxmm 区爆炉4.2 主要构成区熔炉主要由主机以及抽气系统、充气系统、水冷系统、加热系统、控制系统等组成。主机包括炉体、多晶料升降旋转系统、籽晶升降旋转系统。5工作条件5. 15.25555534567相对湿度: 温度范围:外界蔑源:65%,区熔炉无结露情况发生。20 30 .当大于10 Hz时振幅值应小于0.03 mm.应用环境无腐蚀性气体。地基基础土质的承载能力应不小于

7、10 Tm2 o电源要求：厂务进线采用3AC380V,三相五线制，额定频率50 Hz,接地电阻不大于1 0 冷却水要求冷却水的水温、压力、水质要求如下：5.8OMs/cm (25 )；50 mg/L；浓度7以氮气t要求设备外表面无明显的油漆脱都显色差。情冷却水温度范围：20 冷却水进水压力： 冷却水出水压M水质要求：a) b)C)d)配 a) b) C) d)1)电2)3)4) 53聆CaC Oif99.999%力、管气压5.9洁净室应将合1外观要求3-2013中的规定，洁净度等级优于4级，不含腐蚀性筑体和易燃性气体。666661.11.21.31.41.5炉体内部采用抛光处理，无明显砂眼、凹

8、坑等缺陷。设备水冷系统和抽气、充气系统焊缝平滑，连接管道和接口无泄漏现象。设备走线布管规范，无明显弯折、捆绑杂乱现象。包装标志要求：每套区熔炉都应有铭牌，铭牌应固定在设备明显易见的位置上。铭牌上标出的内容应按GB5959.12005中15.1的要求，在产品标准中具体规定。对出口产品，应采用用户所要求的文种，对制造厂名称应加上国名。制造厂自制的配套件都应有各自的铭牌。区熔炉的指示、控制、操作等部分应有必要的名称、位置或状态（方向）、接地等标志。各种标牌，包括铭牌应符合GBZrI33062011的规定。铭牌上应标出下列各项：a）产品的型号和名称；b）出厂编号；c）出厂日期；d）制造厂名称（对出口产

9、品应标明国名）。6.2基本性能要求基本性能要求见表1。表1区熔炉基本性能要求内容单位参数要求上轴、下轴转速rpm0-30,0.1上轴、下轴慢速mmin0-30,0.01上轴、下轴快速mm/min2500内轴慢速mm/min0-30,0.01内轴快速mm/min150上轴行程mm22500下轴行程mm2000上轴、下轴圆跳动mm0.3上轴XY移动距离mm土20,且连续可调，精度达到0.3线网移劭距离mm士25,精度达到0.1反射环移动距高mm050（相对于线圈）炉膛压力绝对压力barX,且连续可调真空度mbar0.01正、负压漏气速率mbar0.05保护气体流量可控范围bar0-6保护气体快速充

10、气流量lmin23006.3工艺性能要求.6.3.1极限真空度区熔炉真空系统的真空度应能达到LoPa以内.6.3.2抽真空时间区熔炉抽真空时间必须达到规定要求从常压状态下抽真空至LoPa所需的时间应不超过270s。6.3.3充压时间从LOPa真空状态充保护气体至工作压力所需的时间应不超过30min.6.3.4工作压力炉体的工作压力应不超过6.0IO5Pa,具体工作压力根据用户的生长工艺参数确定。6.3.5运动参数偏差区熔炉在其速度控制系统的调速范围内，各项运动参数的实际测量值与设定值的相对偏差应不大于3%；各项运动参数的速度偏差应不大于1%。6.3.6上轴、下轴垂直度上轴、下轴的垂直度均在0.

11、3mm以下。6.3.7静态同轴度内轴与直驱电缸同心度误差不超过0.1mm.6.4安全要求6.4.1安全标识区熔炉应具有下述醒目警告标志，标志的颜色应符合GB28932008的规定，标志的图形和尺寸应符合GB2894-2008的规定:a）电气危险，即当心触电标志；b）高温危险，即当心高温烫伤标志；c）爆炸危险，即防爆当心爆炸标志;d）夹伤危险，即当炉体关闭时，当心夹伤身体的标志;e）窒息危险，即当炉体充满惰性气体时，当心人员进入后导致窒息标志。6.4.2安全防护炉体的表面温度应不超过45.区熔炉所有具有高温辐射的法兰和视窗需要进行通水冷却。区熔炉各个运动机构，如多晶料升降旋转机构、籽晶升降旋转机

12、构需要具备行程开关的保护装置。区熔炉应具备防爆阀，防爆口的设计不能朝向操作人员。6 .4.3安全报警水路系统应具备过压防爆系统、超温报警、流量报警功能。6.5工艺稳定性要求区熔炉应能够在用户规定的工艺条件下连续运行不少于3个生长周期，期间应保持稳定运行。7 试验方法7.1 外观检查采用目视法进行外观检查。7.2 基本性能测试7.2.1上轴、下轴转速区熔炉软件界面设置“设定转速”，寻一坐标点，按秒表在固定时间内看上、下轴旋转圈数。7.2.2上轴、下轴慢速区熔炉软件界面设置“设定速度值”，点击“外轴慢速”，用百分表记录表针转动一圈所需的时间,根据时间换算升降速度。7.2.3上轴、下轴快速在区熔炉软

13、件界面点击分别选择上、下轴“快速点动”。点击的同时按下秒表计时，计时一分钟后看界面实际值。7.2.4内轴慢速7. 2.5内轴快速击的同时按下秒表计时,7. 2.6上轴行敌1软件界面距掰设置上轴设置下下轴软件界面距次7.2.8 上跳动位为mm。在上、跳动间离7.2.9 上位，移f炉软件7. 2.12炉膛压力绝对压力区熔炉软件界面设置“设定速度值”，点击“内轴慢速”，用百分表记录表针转动一圈所需的时间, 根据时间换算升降速度。区熔炉软件界面点i 计时一分钟后看界面不7. 2.7轴行设置上， 动距离同理。7.2.10线圈移设置线圈零位,移动线7. 2.11反射环移动距离设置线圈零位，使反射环与2值。

14、Y轴方向移工盟，量取线圈至反射环距高。通过区熔炉软件的炉压控制界面设定压力，观察区熔炉配备的机械压力计和电子压力计的示数是否发生连续变化，并达到设定值。7.2.13真空度在合炉状态下，将炉内压力通过真空泵抽至负压状态，并完成抽空检漏，用区熔炉配套的真空计测量。7.2.14正压、负压漏气速率在区熔炉的炉腔处于正压或负压状态时，利用百分表倒计时一段时间，同时读取各气孔处配备的质量流量计示数，换算出正、负压漏气速率。7.2.15保护气体流量可控范围在炉子内真空的情况下，打开保护气系统的常规流量组，在区熔炉软件界面逐步提高保护气的流量直至极限值，记录界面示数即可控范围。7.2.16保护气体快速充气流量在空炉冷态状态下，打开保护气系统的快速充气组，读取区熔炉配套的进气质量流量计。7.3工艺性能测试7.3.1极限真空度在空炉冷态情况下，用区熔炉本身配套的真空系统进行试验，用区熔炉本身配套的真空计仪