一种多晶硅生产系统质量评价装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多晶硅生产系统质量评价装置，包括一对棒评价炉、进料控制模块、混合气电加热模块、电源系统、预热系统以及传动系统，采用西门子法生产一对棒产品快速便捷检测多晶硅生产系统特别是电子级多晶硅生产系统中原料纯度等质量参数，自动化水平高，可操作性强，可以多套批量用于多晶硅生产企业的生产流程中，有效提高生产效率。
【专利说明】
一种多晶硅生产系统质量评价装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产制造领域，尤其涉及一种多晶硅生产系统质量评价装置。
【背景技术】
[0002]多晶硅是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品，是制造单晶硅、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料，因而成为信息产业和新能源产业最基础的原材料。根据纯度的不同，多晶硅通常分为冶金级多晶硅(工业硅)、太阳能级多晶硅(简称太阳能级硅)与电子级多晶硅(简称电子级硅)，太阳能级硅的纯度要求是99.9999%( 6个9)以上，电子级硅的纯度要求是99.999999999 % (11 个9)。
[0003]目前，国内外生产多晶硅的主要工艺技术是改良西门子法，在一定温度压力下利用三氯氢硅和氢气在评价炉内发生化学气相沉积反应生成多晶硅，同时生成四氧化硅、二氯二氢硅、氯化氢等副产物。其中原料的纯度直接决定多晶硅产品的纯度。因此在多晶硅生产系统特别是电子级多晶硅的生产中一般需要检测原料尤其是三氯氢硅的成分，对其纯度、C、0、P、B、金属含量等进行分析，需要一种质量评价系统及方法。
[0004]—般情况下，精馏后的三氯氢硅纯度采用气相色谱法进行分析，检测精度低;而C、
0、Ρ、Β、金属含量分析采用等离子质谱仪，周期长、精度低，且三氯氢硅原料为危险品，操作要求高。
[0005]专利CN103454377B提出了一种电子级三氯氢硅纯度评价方法及装置，其主要特征是采用一对棒的评价炉，一对电极采用钽丝连接，此实用新型装置未明确操作及控制方法及工艺系统，同时采用一对钽丝连接评价对电子级的多晶硅容易带来二次污染，有一定的缺陷。
【实用新型内容】
[0006]为了解决多晶硅特别是电子级生产过程中原料纯度的快速、安全、自动化评价问题，本实用新型提出一种多晶硅生产系统质量评价装置，特别涉及电子级多晶硅生产系统质量评价装置。
[0007]为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案:
[0008]—种多晶硅生产系统质量评价装置，包括一对棒评价炉、进料控制模块、混合气电加热模块、电源系统、预热系统以及传动系统;所述进料控制模块的输入端连接来自多晶硅生产系统中罐区的三氯氢硅和氢气，所述进料控制模块的输出端连接所述混合气电加热模块的输入端，所述混合气电加热模块的输出端连接所述一对棒评价炉的反应气体出气管口，所述一对棒评价炉的反应气体出气管口连接尾气回收系统或废气洗涤系统，所述电源系统连接所述混合气电加热模块以及所述一对棒评价炉的一对电极，所述预热系统安装在所述一对棒评价炉顶部，所述传动系统连接所述预热系统以及所述一对棒评价炉。
[0009]依照本实用新型的一个方面，所述一对棒评价炉包括带有冷却水的底盘、底盘上的带有冷却水夹套的钟罩、置于底盘且连有电源的一对电极，所述一对电极上连有一对高纯硅芯，所述一对电极的外侧分别设有反应气体进气管口和反应气体出气管口，所述反应气体进气管口和反应气体出气管口穿过所述带有冷却水的底盘与所述带有冷却水夹套的钟罩炉体相通;所述带有冷却水夹套的钟罩侧面带有试镜和限位装置。
[0010]依照本实用新型的一个方面，所述预热系统包括石英管和石英管限位装置，所述石英管伸入所述一对棒评价炉内，所述石英管限位装置设置在所述带有冷却水夹套的钟罩顶部。
[0011]依照本实用新型的一个方面，所述一对棒评价炉与一对高纯娃芯介质接触的炉内高温区为银Ag99.99。
[0012]依照本实用新型的一个方面，还包括结构框架和集成化控制面板，所述一对棒评价炉、进料控制模块、混合气电加热模块、电源系统、预热系统、传动系统以及集成化控制面板均安装在所述结构框架中。
[0013]本实用新型实施的优点:
[0014]本实用新型采用西门子法生产一对棒产品快速便捷检测多晶硅生产系统特别是电子级多晶硅生产系统中原料纯度等质量参数，自动化水平高，可操作性强。可以多套批量用于多晶硅生产企业的生产流程中，有效提高生产效率。与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、与硅芯介质接触的炉内高温区为银Ag99.99，可以避免污染；
[0016]2、采用高纯娃芯，通过红外的石英加热，能够进一步避免钽金属杂质；
[0017]3、采用全自动进料，避免人为干扰。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是根据本实用新型一较佳实施方式的一种多晶硅生产系统质量评价装置的示意图。
[0020]图2是根据本实用新型一较佳实施方式的一种评价炉结构示意图。
[0021 ]图3是根据本实用新型一较佳实施方式的一种评价装置系统集成模块示意图。
[0022]附图标记说明:1、一对棒评价炉;2、进料控制模块;3、混合气电加热模块;4、电源系统;5、预热系统;6、传动系统;7、结构框架;8、集成化控制面板;1-1、底盘;1-2、钟罩；1-3、一对电极；1-4、一对高纯硅芯；1-5、反应气体进气管口； 1-6、反应气体出气管口 ； 1-7、试镜；1-8、限位装置;5-1、石英管;5-2、石英管限位装置。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]如图1所示，一种多晶硅生产系统质量评价装置，包括一对棒评价炉1、进料控制模块2、混合气电加热模块3、电源系统4、预热系统5、传动系统6。各模块之间的连接方式为:进料控制模块2的输入端连接来自多晶硅生产系统中罐区的三氯氢硅和氢气，进料控制模块2的输出端连接混合气电加热模块3的输入端，混合气电加热模块3的输出端连接一对棒评价炉I的反应气体出气管口，一对棒评价炉I的反应气体出气管口连接尾气回收系统或废气洗涤系统，电源系统4连接混合气电加热模块3以及一对棒评价炉I中的一对电极，预热系统5安装在一对棒评价炉I的顶部，传动系统6连接预热系统5以及一对棒评价炉I。整个装置采用模块化设计和制造，系统集成度高，装置紧凑。
[0025]请参照图1，用上述装置进行质量评价的流程是:首先通过N2对系统中的管路、一对棒评价炉I等进行气体置换，通过电源系统4对预热系统5进行加热，预热到一对棒启动温度后切换电源系统4对一对棒通电加热，来自多晶硅生产系统中罐区的三氯氢硅(SiHC13，缩写为TCS)和氢气(H2)通过进料控制模块2计量控制后混合进入混合气电加热模块3，通过混合气电加热模块3进行汽化，汽化后的混合气体进入一对棒评价炉I，在一对棒评价炉I内一对棒表面进行化学气相沉积反应，生成多晶硅棒，随着时间的进行多晶硅棒逐渐长粗，最终达到要求的尺寸，反应完成后，关闭电源，进料控制模块2停止混合气体进料，同时通入氢气进行冷却，反应后的尾气进入尾气回收系统或废气洗涤系统。在反应过程中，观察评价装置内多晶硅棒的生长情况。反应完成后，通过传动系统6自动打开带有冷却水及夹套的钟罩，将多晶硅棒取出进行化验分析，通过对多晶硅棒各成分、半导体性能进行分析，得到原料特别是二氯氢娃的纯度。
[0026]如图2所示，评价装置中的一对棒评价炉I的结构为:包括带有冷却水的底盘1-1、底盘1-1上的带有冷却水夹套的钟罩1-2、置于底盘且连有电源的一对电极1-3，一对电极1-3上连有一对高纯硅芯1-4，一对电极1-3的外侧分别设有反应气体进气管口 1-5和反应气体出气管口 1-6，反应气体进气管口 1-5和反应气体出气管口 1-6穿过带有冷却水的底盘1-1与带有冷却水夹套的钟罩1-2炉体相通;带有冷却水夹套的钟罩1-2顶部设有预热系统5，带有冷却水夹套的钟罩1-2侧面带有试镜1-7、限位装置1-8，通过传动系统6对预热系统5进行上下、水平运动，对带有冷却水夹套的钟罩1-2进行上下运动。
[0027]进料控制模块2通过计量控制来料混合气体，所述混合气体为纯度99.99999%的氢气和三氯氢硅。将液态的三氯氢硅和99.99999%氢气经过混合气加热模块3汽化混合后由反应气体进气管口 1-5送至带有冷却水的底盘1-1与带有冷却水夹套的钟罩1-2组成的反应空腔内，由一对电极1-3对一对高纯硅芯1-4通电加热，一对高纯硅芯1-4表面的温度达到1100 °C左右，三氯氢娃和氢气在一对高纯娃芯1-4表面发生化学气相沉积反应，生成多晶娃棒。
[0028]钟罩1-2与一对高纯硅芯1-4介质接触的炉内高温区为银Ag99.99，可以避免污染。
[0029]如图2所示，预热系统5采用石英管5-1进行红外加热，避免二次污染。预热系统5还带有石英管限位装置5-2。
[0030]传动系统6采用带自锁功能变频电机+同步带来驱动预热系统5，根据石英管限位装置5-2进行精确对位，自动控制预热系统5的工作与非工作状态。其中的水平运动控制是由于预热系统5的预热棒预热结束后的非工作状态需要通过传动系统6上升后平移到一对棒评价炉I的侧位，不是正对着钟罩1-2 了。
[0031]传动系统6采用带自锁功能变频电机+丝杆带来驱动钟罩1-2，根据限位装置1-8进行精确对位，自动控制钟罩1-2的工作与非工作状态的上下运动。
[0032]如图3所示，整个评价装置采用模块化设计和制造，系统集成度高，装置紧凑。各个模块系统安装在结构框架7中。采用全自动进料，避免人为干扰;控制系统包括集成化控制面板8;预热管和钟罩运行都在右侧的操作面板进行操作，简单快捷。
[0033]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种多晶硅生产系统质量评价装置，其特征在于，包括一对棒评价炉、进料控制模块、混合气电加热模块、电源系统、预热系统以及传动系统;所述进料控制模块的输入端连接来自多晶硅生产系统中罐区的三氯氢硅和氢气，所述进料控制模块的输出端连接所述混合气电加热模块的输入端，所述混合气电加热模块的输出端连接所述一对棒评价炉的反应气体出气管口，所述一对棒评价炉的反应气体出气管口连接尾气回收系统或废气洗涤系统，所述电源系统连接所述混合气电加热模块以及所述一对棒评价炉的一对电极，所述预热系统安装在所述一对棒评价炉顶部，所述传动系统连接所述预热系统以及所述一对棒评价炉。2.根据权利要求1所述的多晶硅生产系统质量评价装置，其特征在于，所述一对棒评价炉包括带有冷却水的底盘、底盘上的带有冷却水夹套的钟罩、置于底盘且连有电源的一对电极，所述一对电极上连有一对高纯娃芯，所述一对电极的外侧分别设有反应气体进气管口和反应气体出气管口，所述反应气体进气管口和反应气体出气管口穿过所述带有冷却水的底盘与所述带有冷却水夹套的钟罩炉体相通;所述带有冷却水夹套的钟罩侧面带有试镜和限位装置。3.根据权利要求2所述的多晶硅生产系统质量评价装置，其特征在于，所述预热系统包括石英管和石英管限位装置，所述石英管伸入所述一对棒评价炉内，所述石英管限位装置设置在所述带有冷却水夹套的钟罩顶部。4.根据权利要求1所述的多晶硅生产系统质量评价装置，其特征在于，所述一对棒评价炉与一对高纯硅芯介质接触的炉内高温区为银Ag99.99。5.根据权利要求1所述的多晶硅生产系统质量评价装置，其特征在于，还包括结构框架和集成化控制面板，所述一对棒评价炉、进料控制模块、混合气电加热模块、电源系统、预热系统、传动系统以及集成化控制面板均安装在所述结构框架中。
【文档编号】C01B33/035GK205691573SQ201620579033
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月15日 公开号201620579033.0, CN 201620579033, CN 205691573 U, CN 205691573U, CN-U-205691573, CN201620579033, CN201620579033.0, CN205691573 U, CN205691573U
【发明人】王淑琴, 占时友
【申请人】上海韵申新能源科技有限公司