一、概述
目前，目前國內(nèi)生產(chǎn)多晶硅的工藝大部分都是常規(guī)三氯氫硅氫還原法, 即改良西門子法, 改良西門子法或其他類似方法生產(chǎn)大直徑多晶硅的主要設(shè)備是多晶硅還原爐，多晶硅還原爐在細長的硅芯上通上電源，使硅芯加熱發(fā)紅，直至表面溫度達到1100 攝氏度，通入高純的三氯氫硅和氫氣，使其在高溫下發(fā)生氫還原反應(yīng)，使三氯氫硅中的硅分子堆積在硅芯上，使其的直徑不斷地增大，通常，硅芯的直徑在7-10 毫米，可以是圓形也可以是方型，或是其他形狀，終通過氫還原反應(yīng)使直徑不斷地增大到120-200毫米，生產(chǎn)出高純太陽能級6N或電子級11N的多晶 硅。
現(xiàn)硅芯的制備方法有二種，傳統(tǒng)的方法是用CZ法（區(qū)熔提拉法），即把直徑在20-50毫米的硅棒在充滿惰性氣體的真空爐膛內(nèi)用高頻感應(yīng)加熱，使其頂部 局部熔化，從上部放入1根直徑在5-10毫米的籽晶，然后慢慢向上提拉，使其成為直徑在7-10毫米，長度在1900-3000毫米之間的細長硅芯，其缺 點是提拉速度慢，一般為8-12毫米/分鐘，拉制1根2米的硅芯需要4小時，生產(chǎn)效率低，電力消耗大，設(shè)備投資大。
另一種是用金剛石工具切割法，美國Diamond Wire Technology公司研制出采用金剛石線的數(shù)控多晶硅細長硅芯多線切割機床，用于硅芯的制備，見圖1。通過利用電鍍上金剛石微粒的細鋼絲線在被加工工 件上高速地往復(fù)運動或單向移動，將硅棒壓在該機床用金剛石線交叉組成的方形線網(wǎng)上，從而將該硅棒切割成細長的硅芯。其優(yōu)點十分明顯，12-16小時可以切 割出200根左右2.5米長的7X7或8X8毫米的方形硅芯，電力消耗小，加工效率高；其缺點主要在于操作不方便，如圖1所示，除需要在地面A操作 外，還需要在距地面3米高的操作平臺B和距地面5米高的操作平臺C上下進行繞線，操作難度大，操作人員需上下跑動，安全性差，一旦切割過程中發(fā)生斷線，重 新修復(fù)布線時處理困難，處理時間長，此機床使用2根金剛石線組成2組線網(wǎng)，需要2套收放線卷繞驅(qū)動機構(gòu)，維護復(fù)雜，成本高，機床總高度在6700毫米以 上，對安裝地點的房屋要求高，并且其線網(wǎng)結(jié)構(gòu)固定，只能切出方形或長方形的硅芯，無法切出表面積更大的菱形硅芯，以縮短多晶硅還原爐的反應(yīng)時間，提高單位 時間的多晶硅產(chǎn)量。
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