■ 信息来源 | 浙江美晶新材料股份有限公司、瓜州工业微刊、中金研高纯材料专家（本文由“ACMI硅基新材料大会”整理后发布，转载请注明出处）
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北京国化新材料技术研究院联合东海县硅工业行业协会、硅产业绿色发展联盟等单位拟于2024年10月30日-11月1日在无锡举办“2024中国硅基新材料（石英）产业发展大会”，同期举办展览和石英矿现场鉴定座谈会，搭建顶级交流平台、凝聚行业顶尖人脉，诚邀行业人士共同参与。长按二维码，在线报名
石英坩埚是由石英砂制成的容器，具有高纯度、耐高温、使用时间长等特点，目前广泛应用于半导体和光伏领域单晶硅棒的生产工艺中，是半导体硅片和光伏硅片生产过程中硅料熔融、晶体生长环节的重要耗材。在晶体生长炉中，石英坩作为加热容器用于直接盛放多晶硅料硅料加热熔化后经过加工形成硅棒/硅片，进一步用于下游半导体芯片、光伏电池板等产品的生产加工。
石英坩埚一般采用电弧法生产，美晶新材招股书显示，石英坩埚的具体生产工序如下：石英坩埚的原料是石英砂，按照不同石英坩埚的技术包要求，准备不同型号的石英砂，并称取相应的重量密封配送至熔融车间对应的机台备用。该工序需要保证用料准确。将石英砂按照技术要求成型至旋转模具内表面，通过电弧高温熔制成坩埚毛坯。电弧熔炼过程中，原料在高温下熔化成液态，并去除其中的杂质和气体。该工序是制作石英坩埚的核心工序，直接决定了石英坩埚的纯度、强度、微气泡密度水平。去除熔制后坩埚毛坯的外层浮砂。通过该工序可以去除石英坩埚外表面粘附的浮砂，防止浮砂影响坩埚的拉晶性能。检测石英坩埚外观及透明层微气泡状态。通过该工序可以防止外观不合格的产品流出。切割系统通过 MES 系统提供的数据源，按照客户规格对石英坩埚毛坯进行切割。该工序主要用于保证产品满足客户对石英坩埚的高度要求。通过传感器自动检测石英坩埚外径、厚度、高度以及重量。通过该工序可以防止尺寸不合格产品流出。通过水洗、酸洗、水洗的工艺顺序对坩埚的内外表面进行自动刻蚀清洗。该工序可以有效去除石英坩埚内外表面杂质，是保证石英坩埚纯度的重要手段。喷涂系统根据产品图号，调取相应的喷涂工艺，通过机器人手臂对石英坩埚内表面喷涂，制作钡涂层。该工序是涂层坩埚制作涂层的核心工序，能保证坩埚使用过程中形成均匀的析晶层，提升坩埚的长晶性能。坩埚出货前的检查，主要检查坩埚外观，防止不合格品流出。1. 显微气泡含量：石英坩埚内表层的显微气泡在拉晶过程中会与硅液接触，在高温和低气压下气泡可能破裂释放，导致硅棒断线，影响成晶率。2. 内表层纯净度：石英坩埚内表层的杂质，如Li、Na、K、Ca等，会扩散到硅液中，影响单晶硅的电性能指标。3. 石英砂纯度：作为石英坩埚的核心原料，高纯石英砂的纯度直接影响坩埚的品质。内层砂的纯度需达到4N8（大于99.998%），并且对气液包裹体、晶格杂质、稳定性也有高要求。4. 坩埚强度：坩埚在长时间的拉晶过程中不能变形，这要求石英坩埚具有足够的强度来保持其结构形状。5. 生产工艺：石英坩埚的熔制工艺和上料成型工艺对最终产品的品质有重要影响。优化工艺可以减少显微气泡，提高坩埚的均匀性和稳定性。6. 石英坩埚的分层结构：石英坩埚通常分为内外双层或三层结构，内层砂直接接触晶液，对纯度要求极高，中外层砂的纯度要求相对较低。7. 石英坩埚的宏观缺陷：如大气泡、黑点、迸溅和析晶等，这些缺陷可能由石英砂中的杂质或生产过程中的操作不规范引起，严重影响坩埚质量。石英坩埚的品质直接关系到单晶硅棒的生产成本和产品产量质量，因此石英坩埚制造企业需要严格控制生产过程中的各个环节，以确保最终产品的品质。
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