单晶炉机械结构

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6.直拉单晶炉及热系统

热系统的安装与对中
热系统，特别是新系统在安装前，应仔细擦抹干净，去除表面的浮尘，检查各部件质量，整个炉室也必须清擦干净，安装顺序一般是由下而上，由内到外。在整个安装过程中，要求热系统对中良好。具体对中顺序如下： 1）托杆对中，先将托杆稳定地安装在下轴上，如紧上螺丝后，托杆还有晃动，需修磨托杆下面锥面，使托杆与下轴可以紧密配合安装。打开埚转，测量托杆是否对中良好。 2）加热器与石墨坩埚对中，打开埚转，对平口（将石墨坩埚上沿与加热器上沿处于同一平面），调整加热器位置，与石墨坩埚对中，保证石墨坩埚与加热器之间的间隙四周都一致。最后紧电极螺丝，固定好加热器。 3）保温罩与加热器对中，调整保温筒位置，做到保温筒内壁和加热器外壁之间间隙四周都一致，注意可径向移动，不可转动，否则取光孔和测温孔对不上。 4）保证炉底护盘与电极之间间隙前后一致，否则可能造成打火。每次拆装炉时，都需检查同心度，这样既可保证热场的对称性，又能避免短路打火。
3、真空系统
真空系统主要分两部分：主炉室真空系统和副炉室真空系统。主炉室真空系统主要包括主真空泵、电磁截至阀、除尘罐、安全阀、真空计、真空管道及控制系统等。其中除尘罐对排气中的粉尘起到过滤作用，以便保护真空泵，除尘罐内的过滤网要定期清理，使排气畅通，否则影响成晶，另外要定期更换泵油。副炉室真空系统除了无除尘罐外，与主炉室真空系统相似。主要是在拉晶过程中需要关闭主、副炉室之间的翻板阀取晶体或提渣时，必须用副炉室真空系统来对副炉室进行抽真空。拉晶过程中必要时应进行真空检漏。冷炉极限真空应达到3Pa以下，单晶炉泄露率应该低于3Pa/10min。 3Pa以下，单晶炉泄露率应该低于3Pa/10min。
1、水冷系统
水冷系统包括总进水管道、分水器、各路冷却水管道以及回水管道。由循环水系统来保证水循环正常运行。水冷系统的正常运行非常重要，必须随时保持各部位冷却水路畅通，不得堵塞或停水，轻者会影响成晶率，严重会烧坏炉体部件，造成巨大损失。

单晶炉机械传动系统综述

文章编号:1004-2539(2005)06-0075-04单晶炉机械传动系统综述(西安理工大学, 陕西西安 710048) 高利强摘要机械传动系统是单晶炉的重要组成部分,它主要包括坩埚升降与旋转系统、籽晶升降与旋转系统等等。

本文详细论述了这两种传动系统的典型方案及其传动机理,最后阐明各单晶体生长方法所要求的传动系统。

关键词单晶炉机械传动升降与旋转绪论单晶炉是单晶体生长设备,按照晶体生长方法可分为提拉法单晶炉、坩埚下降法单晶炉、区熔法单晶炉等等。

无论哪种设备,机械传动系统都是重要的组成部分。

它一般包括坩埚升降与旋转、籽晶升降与旋转部件等等。

为了减少热的不对称性,籽晶和坩埚一般都要旋转。

1 坩埚的升降与旋转系统坩埚升降与旋转部件典型设计有以下形式。

1.1 方案A(如图1a)图1a示出了一种用导柱和直线运动轴承导向用丝杠副传动实现坩埚杆升降功能的传动系统。

正常拉晶时的传动链为18 22 21 20 19 16 15 23 24 9 6。

快速升降时的传动链为27 26 25 24 9 6。

手动升降时的传动链为1 2 4 5 23 24 9 6。

坩埚旋转传动链为11 10 14 12 13 6。

1.2 方案B(对方案A的改进变形)方案A对大多数炉型都适用,但它在速度特别低的时候,容易出现爬行现象。

为了克服上述缺点,可以用滚珠丝杠副代替滑动丝杠副。

然而,滚珠丝杠副的传动效率在90%,不能自锁,必须在丝杠轴上配置相应的自锁装置。

图1b所示方案中谐波减速器(20)可满足要求。

经过上述改动,再根据具体炉型适当变形就是方案B传动系统。

1.3 方案C(如图1b)图1b示出了一种用直线滚动导轨支承导向,精密滚珠丝杆副传动实现坩埚杆升降功能的传动系统。

正常拉晶时的传动链为19 20 23 18 6 3。

快速升降时的传动链为21 20 23 18 6 3。

手动升降时的传动链为1 12 10 11 9 20 23 18 6 3。

单晶炉工作原理

单晶炉工作原理
单晶炉是一种重要的工业设备，用于制备高纯度的单晶材料，如硅晶片和蓝宝石等。

它的工作原理基于熔融和凝固的过程。

首先，将原材料放入炉中，通常是固体多晶材料。

然后，通过加热将材料熔化，使其成为液态。

为了保持材料的纯度，通常需要在无氧或惰性气氛下进行。

接下来，需要将材料重新结晶为单晶体。

为了实现这一点，单晶炉会调整温度梯度，在炉内创建一个温度梯度。

通常，炉的底部较高温，而顶部较低温。

这种温度梯度会导致材料在较高温区域熔化，然后在较低温区域重新结晶为单晶体。

为了确保新生的单晶体具有所需的纯度和晶体质量，还会采取措施来减少杂质的引入。

例如，可以使用定向凝固方法，其中引入的单晶种子作为晶体生长的起始点。

通过控制晶体的生长速度，可以使杂质更有可能被排除在晶体的生长前沿。

此外，还有一些其他因素需要考虑，如搅拌、外部压力控制和炉内气氛的控制等。

这些因素都对最终单晶体的质量和晶体结构产生影响。

总之，单晶炉通过将材料熔化然后重新结晶为单晶体的过程，制备高纯度的单晶材料。

它的工作原理涉及温度梯度的创建、杂质控制和结晶生长的调控等多个方面。

通过对这些因素的控制，可以获得高质量的单晶材料，用于各种应用领域。

FT-CZ2208AE型单晶炉技术参数20101015

FT-CZ2208AE型单晶炉技术参数20101015单晶炉设备参数表（FT-CZ2208AE）1.概述:FT-CZ2208AE型单晶炉是根据Czochralski(CZ Method)原理，在惰性⽓体腔体中通过⽯墨电阻加热器以⾼温将⽯英坩埚内半导体材料（多晶硅）熔化、稳定，再通过籽晶与熔硅的接触，籍籽晶提升及旋转机构、坩埚提升及旋转机构、直径测定控制系统、温度测定控制系统等关键部件的精密配合，⽤于制备太阳能级,亦可以⽤于电路级单晶的设备系统。

本设备以以下规格为基准进⾏设计。

1）⽇本⼯业规格(JIS)2）⽇本电⽓⼯业规格(JEM)3）电⽓规格调查会标准规格(JEC)2．特点：2.1机械部分：整机结构美观，机械部件采⽤⾼精度数控加⼯，材质采⽤不锈钢和耐⾼温不锈钢。

1．炉⼦腔体内外层采⽤304L不锈钢。

双层⽔冷式结构。

2．真空旋转轴全部采⽤稳定的⼤型磁流体密封。

3．炉腔法兰为整体锻造件。

4．密封圈全部采⽤⾼质进⼝件。

5．氩⽓管路及其配套的电磁阀采⽤⾼质量进⼝件。

6．⾼品质的真空管路系统。

采⽤多种安全保障措施和安全装置。

例如：1．具有电源安全保护装置。

2．炉体⽔温报警系统。

3．冷却⽔流量过⼩报警（OP）。

4．炉压异常报警系统。

5．安装有安全减压阀。

6．炉盖采⽤浮动设计，在炉内压⼒过⾼时，⾃动泄压。

炉内压⼒配有⾼低真空检测系统，同时测量上、下炉体，测量精度⾼。

具有配套的节能热场和⼤装料量热场供客户选择(OP)。

2.2电器部分：1.针对太阳能级单晶硅的特点和运⾏数据专门设计，亦可以⽤于半导体级单晶硅制备。

2.融合多种当代新技术，实现全程⾃动控制和数据交换。

3.采⽤电脑控制系统和触摸式屏幕显⽰。

拉晶⼯艺全过程直观显⽰，互动性强。

4.PLC系统控制，抗⼲扰性好，可靠性⾼，维修⽅便。

5.多台FT-CZ2208AE型单晶炉的软件可相互之间复制。

因此，如果⼀台单晶炉的软件有故障，可以从另⼀台单晶炉复制过来。

这不仅解决了软件包⼀旦损坏和丢失的问题，⽽且也解决了⼀台单晶炉调试好了，其他单晶炉均可以⽤同⼀个软件包数据进⾏使⽤，免去了重复调试的⼯作。

单晶炉DRF95使用说明书(机械-最新)

55水冷系统的维修每次装炉前要检查各水路是否畅通关键部位的水温巡检传感受器安装是否正常拉单晶时当水压报警时要及时处理如有漏水时要及时采取措施发现有结垢时应先用醋酸进行除垢然后用清水冲洗最后必须用压缩气吹尽余物
机械部分目录
1．
1.1 1.2 1.3 1.4
综述〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃1
7.13 拉晶过程中速度记录曲线出现尖刺 7.14 欧陆表显示断偶（or） 7.15 非故障报警 7.16 加热过程中电流突然下降 7.17 加热电压加至 0V 突然回零 7.18 过流
〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃19
晶体直径（mm） 6″(φ154)
单晶等径尺寸（mm） 1900 1060 1400 900
20″(φ505×375)
90 8″(φ206) 8″(φ206) 10″(φ257)
22″(φ555×400)
120
3
2．设备安装与要求
2．1 设备的工作环境: 本设备应放臵在专用混凝土基础上, 环境条件应选择恒温、恒湿车间。应在清洁、减振的工作环境中工作,也可选择在与空气中粉尘、振动和冲击波隔离的较好环境中工作。地面应尽量平整,并有自然排水孔,使清理下的泄水能自然排放及回收处理。外界突然较强烈的冲击振动,可能会影响晶体的内在质量。因此, 厂房应尽量选择在避开震源的地方。当条件限制不能避开时,则要作必要的隔振措施。其具体要求条件为: 室温相对湿度外界震源: 205℃ ≤65% 当大于 10HZ 时,振幅值应小于 0.10mm

直拉式单晶炉测温方案

最小测量目标1.2mm 测量距离：距离250~4000mm, 光谱范围：0.7~1.1μm 测量精度：0.5%测量值重复精度：0.2%测量值响应时间：5ms，可调直10s 比色系数（双色）：0.800~1.200 可通过软件或测温仪上的按钮调节
炉缸控制系统
输出信号：0/4~20毫安,温度线性
把加热功率降低并关闭，并充入氩气，提升气压至大气压。让铸锭硅在炉内自然冷却8～13个小时。方可打开炉室，取出铸锭硅块。
1
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多晶硅液面测温方案 PYROSPOT DSR10N
温度范围：700~1800℃
光学镜头：可变焦距，带石英玻璃保护窗，最小测量目标1.2mm 测量距离：距离250~4000mm, 光谱范围：0.7~1.1μm 测量精度：0.5%测量值重复精度：0.2%测量值响应时间：5ms，可调直10s 比色系数（双色）：0.800~1.200 可通过软件或测温仪上的按钮调节
多晶硅生产过程简介
1、装炉将多晶硅料和掺杂剂放入炉内，给炉室抽真空并通氩气，保持气压为：400～
600mbar 2、加热熔化硅料
给炉室内的石墨加热器通电加热。先预热，使石英坩埚的温度达到1200～ 1300℃左右，保持4~5小时。然后逐渐增加加热功率，使石英坩埚内的温度达到 1500℃（大于硅熔点）左右，硅原料开始熔化。该时间约为9~11小时。 3、铸锭硅生长
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多晶硅炉基本构造（红外测温仪安装处）
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单晶炉多晶炉材料发射率
晶体：0.55 熔体：0.3 石英坩埚：0.5 石墨：0.8
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培训专用
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单晶炉技术说明书

1．用途：本设备为软轴提拉型单晶炉，是在惰性气体（氩气）环境中，用石墨电阻加热器将硅半导体材料溶化，用直拉法生长单晶的设备。

9001型炉采用18"热场，投料量60Kg，可拉制6"或8"的单晶。

（1201型炉，采用18”或20”热场，投料量最大120Kg,,可拉制6"~10"的单晶。

）2．设备的工作原理概述：本设备采用软籽晶轴提升机构，显著降低了单晶炉的高度，因而在一般厂房中即可安装使用，便于装配维修和拉晶操作，同时实现了籽晶轴转速稳定的效果。

本设备在性能和控制上都进行了改进。

在机械结构方面采用了先进的磁流体密封技术、拱形封头式炉盖结构以及合理的主、副室提升机构。

单晶的提升采用的是可承受190Kg的不锈钢丝绳。

炉室结构为顶开式，主炉室和副炉室开启时由螺母丝杠装置实现上移。

上升到位后对称旋出，便于机动取出晶体，拆除热场系统和清理炉内各部。

主炉室和副炉室之间，设有翻板阀，可在维持主炉室工艺条件不变的情况下取出晶体，更换籽晶。

3. 主要技术数据： 9001型 1201型3.1. 电源 3相380V±10%,50HZ 3相380V±10%,50HZ3.2. 变压器容量： 200KVA 230 KVA3.3. 加热器最大加热功率： 150KVA 150 KVA3.4. 加热器最高加热电压： 65V 65V3.5. 最高加热温度：1500℃1500℃3.6. 冷炉极限真空度： 3Pa 3Pa3.7. 晶体直径：φ6"/φ8"φ6"～φ10"3.8. 熔料量： 90Kg 1 20Kg3.9. 主炉室尺寸：φ850×1220mmφ900×1200mm3.10.旋阀通径：φ260mmφ300mm3.11.副炉室尺寸：φ260×2270mmφ300×2300mm3.12.籽晶拉速范围： 0～8mm/min 0～8mm/min3.13.籽晶快速：≥400mm/min≥400mm/m in3.14.籽晶转速范围： 0～48R/min 0～48R/min3.15.坩埚升速范围： 0～2mm/min 0～2mm/min3.16.坩埚快速：≥100mm/min≥100mm/min3.17.坩埚转速范围： 0～20R/min 0～20R/min3.18.籽晶提升有效行程： 2900mm 3000mm3.19.坩埚升降有效行程： 400mm 400mm3.20.主机占地面积： 2500mmX1500mm 2000mmX1500mm3.22.主机最大高度： 6300mm 6500mm4. 设备的安装与要求4.1.设备安装环境本设备应在清洁、减震的工作环境中运行，应放置在专用的混凝土基础上，环境条件应选在恒温、恒湿车间。

硅片制备--多晶硅铸锭炉和单晶炉

• 单晶硅生长时，热场中存在着固体（晶体），熔体两种形态，温度梯度也有两种。
• 晶体中的纵向温度梯度(dT/dy)s和径向温度梯度(dT/dx)s 。熔体中的纵向温度梯度(dT/dy)L和径向温度梯度 (dT/dx)L 。是两种完全不同的温度分布。
• 最能影响结晶状态是生长界面处的温度梯度(dT/dy)s-L ， (dT/dx)s-L ，它是晶体、熔体、环境三者的传热、放热、散热综合影响的结果，在一定程度上决定看单晶质量。
2.3 热系统
• 直拉单晶炉热系统由加热器、保温罩、石墨电极、石墨托碗、石墨托杆组成。保温罩一般用高纯石墨、钼片或碳毡制成。强大电流通过加热器，产生高温，由保温罩保温，形成热场。
石墨加热器单晶炉加热器
2.4水冷系统和真空系统
• 用直拉单晶炉拉制硅单晶是在高温下进行的，因此，炉膛、观察窗、籽晶轴、坩埚轴、紫铜电极等于必须进行水冷。直拉单晶炉都有庞大的水冷系统，它由进水管道、水阀、水压继电器、分水箱、各冷却部分水网、回水箱和排水管等组成水系。
–多晶硅电池效率比单晶硅低一些，但硅锭生产效率高，在规模化生产上较有优势。
• 目前国际上以多晶硅硅锭生产为主，而国内由于人工成本低，国产单晶炉价格低，因此国内单晶硅硅锭的产能比多晶硅大得多。
1 太阳电池单晶硅锭生产技术
• 1.1 切克劳斯基法（Czochralsik： CZ 法） 1917年由切克斯基建立的一种晶体生长方法现成为制备单晶硅的主要方法。
• 炉内的传热、传质、流体力学、化学反应等过程都直接影响到单晶的生长及生长成的单晶的质量。
• 拉晶过程中可直接控制的参数有温度场、籽晶的晶向、坩埚和生长成的单晶的旋转及提升速率，炉内保护气体的种类、流向、流速、压力等。

试分析单晶炉的设计优化

试分析单晶炉的设计优化
单晶炉是一种用于制备高质量单晶材料的关键设备，广泛应用于半导体、光电子、生物医学等领域。

在单晶炉的设计和优化方面，主要考虑以下几个方面：
1. 炉体结构：单晶炉的炉体结构应具有优良的热稳定性和机械稳定性，保证在高温下不会发生形变或破裂，同时能够承受复杂的载荷。

2. 发热元件：单晶炉的发热元件通常采用电阻加热或石墨加热，其设计应考虑到能量损失、热均匀性和寿命等因素。

同时，为了减少元件对单晶生长的干扰，发热器材料应具有较低的化学反应性和氧化性。

3. 气流控制：在单晶炉的运行过程中，需要对气体流动进行精确控制，以保证单晶材料的生长质量。

炉内气体流动的设计应考虑到炉内气体的流量、流速、温度和压力等因素，以确保气流对单晶的影响最小化。

4. 温度控制：单晶炉的温度控制是制备高质量单晶的关键因素之一。

温度控制需要考虑到炉内的热传导效应、热反射效应、辐射效应等因素，以保证单晶在生长过程中的温度分布均匀性和稳定性。

5. 晶体室密封性：为了保证单晶生长过程的稳定性和无菌性，单晶炉的晶体室需要具备良好的密封性，以防止外界气体或微生物的侵入。

直拉单晶炉及热系统6

三、 CL90炉技术参数
• • • • • • •
晶体行程 -翻板阀打开翻板阀关闭晶体提拉速度 - 工艺过程中（连续可调） - 籽晶快速升降晶体转动（连续可调）坩埚提升速度 - 工艺过程中（连续可调） - 快速升降最高到坩埚转动（连续可调）大约 2500 mm 大约 2000 mm 0.1–10 mm/ min ≥ 350 mm/min 1 – 30 rpm 0.02–1.0mm/min 100mm/min 1 - 30 rpm
热系统的安装与对中
热系统，特别是新系统在安装前，应仔细擦抹干净，去除表明的浮尘，检查各部件质量，整个炉室也必须清擦干净，安装顺序一般是由下而上，由内到外。在整个安装过程中，要求热系统对中良好。具体对中顺序如下： 1）托杆对中，先将托杆稳定地安装在下轴上，如紧上螺丝后，托杆还有晃动，需修磨托杆下面锥面，使托杆与下轴可以紧密配合安装。打开埚转，测量托杆是否对中良好。 2）加热器与石墨坩埚对中，打开埚转，对平口（将石墨坩埚上沿与加热器上沿处于同一平面），调整加热器位置，与石墨坩埚对中，保证石墨坩埚与加热器之间的间隙四周都一致。最后紧电极螺丝，固定好加热器。 3）保温罩与加热器对中，调整保温筒位置，做到保温筒内壁和加热器外壁之间间隙四周都一致，注意可径向移动，不可转动，否则取光孔和测温孔对不上。 4）保证炉底护盘与电极之间间隙前后一致，否则可能造成打火。每次拆装炉时，都需检查同心度，这样既可保证热场的对称性，又能避免短路打火。
2、氩气系统
氩气系统包括液氩储罐，汽化器、气阀、氩气流量计等部件。氩气纯度为5N，在单晶生长过程中起保护作用，一方面及时携带熔体中的挥发物经真空泵排出；另一方面又及时带走晶体表面的热量，增大晶体的纵向温度梯度，有利于单晶生长。

单晶炉工作原理

单晶炉工作原理
单晶炉是一种用于生产单晶材料的设备，它可以将多晶材料通过熔融再结晶的方法制成单晶。

单晶炉的工作原理主要包括熔化、结晶和拉伸三个步骤。

1. 熔化
在单晶炉中，首先需要将多晶材料熔化，使其成为一种高温的液态。

这个过程需要通过加热来完成，一般使用电阻加热或感应加热的方式。

在加热的同时，需要使用惰性气体来保护熔池，避免杂质的污染。

2. 结晶
当多晶材料被熔化后，需要通过结晶的方式将其变成单晶。

结晶过程中，需要使用一根细小的晶体种子来引导单晶的生长。

晶体种子要精确地定位在熔池中，并在适当的温度下进行调整，使其与熔池中的材料接触。

然后，通过控制熔池的温度和运动速度，使晶体种子逐渐生长成为单晶。

3. 拉伸
当单晶生长到一定的大小后，需要通过拉伸的方式来增加单晶的长度。

拉伸过程中，需要使用一个机械臂来逐渐拉伸单晶，使其变得更加细长。

同时，需要控制温度和拉伸速度，以保证单晶的质量和
尺寸符合要求。

总体来说，单晶炉的工作原理比较复杂，需要精确地控制各种参数，才能制备出高质量的单晶材料。

此外，单晶炉的使用还需要考虑到材料的性质、加热方式、晶体种子的选择等因素，以实现最佳的生产效果。

单晶炉

单晶炉主要内容：1、掌握单晶炉的长晶原理2、单晶炉的结构3、单晶炉操作流程4、单晶炉常见异常处理方法5、单晶检测1、单晶炉的长晶原理将预先合成好的多晶原料装在坩埚中，并被加热到原料的熔点以上，此时，坩埚内的原料就熔化为熔体，在坩埚的上方有一根可以旋转和升降的提拉杆，杆的下端带有一个夹头，其上装有籽晶。

降低提拉杆，使籽晶插入熔体中，只要温度合适，籽晶既不熔掉也不长大，然后慢慢地向上提拉和转动晶杆。

同时，缓慢地降低加热功率，籽晶就逐渐长粗，小心地调节加热功率，就能得到所需直径的晶体。

整个生长装置安放在一个可以封闭的外罩里，以便使生长环境中有所需要的气氛和压强。

通过外罩的窗口，可以观察到生长的情况。

2、单晶炉的结构炉子本体包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩气系统及水冷系统。

机架由底座、上立柱和下立柱组成，是炉子的支撑装置。

坩埚驱动装置安装在底座内的平台上，主炉室（由炉底板、炉底、炉筒和炉盖组成）安装在底座的上平面上，上面与翻板阀密封联结，副室放在翻板阀上，提拉头安装在副室上，坩埚驱动装置与炉室通过波纹管密封联结，液压系统中提升油缸安装在下立柱上。

液压泵放在主机附近的适当位置，真空系统、水冷系统固定在机架上，主炉室是炉子的心脏部位，热场系统安装在内。

另外还有电气部分，控制柜、加热系统等。

3、单晶炉操作流程操作流程主要有：装料、化料、安定、种晶、引晶、放肩、转肩、等径和收尾。

操作需要做到：颈细、肩平、径等、尾尖才能拉出很好的晶棒。

装料首先清洗好炉体，将清理干净的石墨三瓣锅装入单晶炉，调整石墨器件位置，使加热器、保温碳毡、石墨托碗保持同心，调节石墨托碗，使它与加热器上缘水平。

在三瓣锅中放入新的石英坩埚。

其次由装料员将称好的多晶料和掺杂剂装入坩埚内。

装料时应注意一下两点：（1）装料时，不能使石英坩埚底部有过大的空隙，防止塌料时，上部未熔的多晶硅跌入硅液中，造成熔硅外渐。

直拉单晶炉设备简介结构课件

3
直拉单晶炉的改良
1.为了缩小设备高度、增加稳定性, 目前普遍采用软轴代替原来的硬轴；
2.为了实现重复加料及重复拉晶, 都采用一下一上两个炉室（主室和副室）；
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直拉单晶炉的改良
3.为了确保真空度和转动的稳定性, 大都在上、下轴的旋转部分安装磁流体密封。
4.为了加大了投料量, 在电源、水冷及炉压监控上, 采用了多种安全保障措施和安全装置, 电气上做到了全程自动控制和数据交换, 温度自控、等径自控和安全报警等。
以供拉晶用
2
直拉单晶炉的需求
为了提高生产效率, 降低成本, 也为了保证器件参数的一致性、可靠性, 都希望直拉单晶大直径化, 设备控制高度自动化。目前世界上已制造出了装料量达400kg以上, 单晶直径达300mm以上, 从抽空到拉晶结束全部自动化控制, 且稳定性、可靠性极好的大型直拉单晶设备。为了提高单晶的内在质量或者某方面参数的特殊要求, 也出现了磁场法直拉单晶炉和具有两个主炉室的连续加料直拉单晶炉等。
15
此外国内还有北京、常州、宁夏等地生产直拉单晶炉。很多炉型都采用了磁场装置, 大大地提高了单晶硅的质量。
宁夏日晶新能源装备股份有限公司是专业的直拉式单晶硅直拉炉生产厂家, 目前主要产品有单晶炉、铸锭炉、石英坩埚、其他半导体相关设备, 公司技术力量雄厚, 研制开发技术支持能力强大, 并在上海同时设有销售及售后服务中心。
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作为全自动炉子来说, 现在上虞晶盛于去年成立, 其设备已经卖到了有色院、峨嵋等半导体厂家、其控股公司杭州慧祥（专门做电控部分）由中标了宁夏隆基320台单晶炉电控部分。上海汉虹在常州天合40台、上海卡姆丹克40台, 最近有签单昱辉120台。至于KAYEX则重点是半导体企业。华德在这里就不用说了。

直拉硅单晶生长工艺流程与原理PPT课件

直拉单晶炉下轴（坩埚轴）对环境的要求
1、坩埚通过一根约1m长的硬轴（石墨）支撑并旋转上升，熔液盛在石英坩埚内；
2、石墨埚杆通过螺丝固定在单晶炉下轴上；（硬轴固定在坩埚提升机构上） 3、坩埚提升机构导轨和丝杠要平顺； 4、带动的硬轴旋转要平稳； 5、冷炉时硬轴上端放一盆水，坩埚提升机构运
行时水面无明显波纹（机械调试时的一个方法）；
单晶炉底座及地基和震源的隔离
外界震源包含： 1、真空泵运行振动（措施：真空泵下用弹簧座主动隔震真空泵远离炉子） 2、基础所处土壤表层振动（措施：基础四周挖减震槽隔离） 3、基础所处土壤深层振动（措施：1、混凝土基础座在实土层2、混凝土基础不宜过高）
二、直拉单晶炉的基本结构
副炉室
隔离阀室（翻板阀
低压大电流流过加热器产生高温，热量通过辐射加热石墨坩埚，由石墨坩埚加热石英坩埚和多晶硅料，达到熔化和结晶所需的温度。调节加热器功率以控制熔体温度；
直拉单晶炉主炉室及内部热系统概图
单晶炉热场不同系统温度分布对比
直拉单晶炉在气氛下拉晶
1、真空泵不断的对炉子抽气，形成真空； 2、炉子各部件之间都有密封件，其中旋转部件之间采用磁流体密封； 3、每炉生长之前通过用真空泵对炉子抽极限真空，（抽真空）关闭抽空阀门，测量炉内压力升高速度来判定炉子是否达到密闭要求；（检漏）
室）
主炉室坩埚提升旋转机构
晶体提升旋转机构
炉盖
控制柜
单晶炉的主要组成部分
1、炉体（基座、炉室、炉盖、液压系统） 2、晶体升降及旋转机构 3、坩埚升降及旋转机构 4、氩气和真空系统 5、加热系统（加热电源、热场） 6、冷却系统 7、控制系统
炉体
炉体（炉体由基座、炉室、炉盖及液压系统组成）

直拉单晶炉设备简介、结构

炉，其中自动化程度最高的属浙大KAYEX、上虞
晶盛，两家技术很接近，几乎差别不大（至于原因
不告诉你们），上海汉虹是原来做单晶炉的日本
ferrotec公司子公司（在90年代初将单晶炉技术卖给
美国KAYEX，权限好像是10年，03年到期又出来造单晶路，但原来图纸都丢掉了，现在是重新设计），现在其单晶炉为准全自动，功能尚可。
至于西安华德，其是德国CGS公司和西安理工大学合资企业，德国CGS公司是原来的莱宝公司，华德公司是CGS公司负责自动化控制部分，西安理工大学负责电源柜和机械部分，至于自动化程度，
听说没上去，原因是CGS公司害怕中国的知识产权
保护不力，怕自己的先进技术被偷盗，故把自己最
古老的技术带到了中国，指望蒙国人一把，但目前
此外国内还有北京、常州、宁夏等地生产直拉单晶炉。很多炉型都采用了磁场装臵，大大地提高了单晶硅的质量。宁夏日晶新能源装备股份有限公司是专业
的直拉式单晶硅直拉炉生产厂家，目前主要产
品有单晶炉、铸锭炉、石英坩埚、其他半导体
相关设备，公司技术力量雄厚，研制开发技术
支持能力强大，并在上海同时设有销售及售后
我国直拉单晶炉生产情况
国内现在单晶炉厂家有：北京京运通、
北京七星华创、北京京仪世纪、河北宁晋
阳光晶体设备、西安理工大学工厂、西安
华德晶体设备、常州华盛天龙、上海汉虹、
浙大KAYEX、上虞晶盛（杭州慧祥）等企
业。
其中上虞晶盛、浙产全自动或准全自动
拉制单晶直径125mm。该炉采用软轴提拉机构,大大
降低了设备高度。等径控制采用IRCON光学高温计、
计算机对直径信号进行控制。我国区熔硅单晶的发展也非常快,特别是75~100mm区熔硅单晶的需求量在不断上升，为此，1989年年我们研制成功TDLFZ35型区熔炉。

《单晶炉热场结构》课件

对装配好的热场进行质量检测，确保其性能符合设计要求。
装配工艺优化
通过优化装配工艺，降低装配难度，提高装配效率，确保热场的稳定性和可靠性。
04
CATALOGUE
单晶炉热场测试与评价
热场测试的方法与设备
红外热像仪法
通过测量单晶炉热场中各点的温度分布，评估热场的均匀性和稳定性。
热电偶法
在单晶炉的关键部位放置热电偶，实时监测温度变化，获取热场温度数据。
04
热场设计的优化与改进
实验验证与调整
通过实验验证设计的有效性，并根据结果进行必要的调整。
技术更新与引入
关注行业动态，及时引入新技术、新材料以提高热场性能。
持续改进
根据生产过程中的反馈，持续优化和改进热场设计。
成本与效益分析
在优化过程中考虑成本与效益的平衡，实现经济高效的设计。
03
CATALOGUE
检查热场组件
在日常工作中，要经常检查热场内各部件的完整性，确保没有破损或异常。
记录维护日志
对热场的日常维护工作进行记录，方便追踪和发现问题。
热场的定期保养
清洗热场内表面
根据使用情况定期对热场内表面进行清洗，去除长期积累的杂质和污垢。
检查并更换易损件
对热场内的易损件如隔热材料、加热元件等进行检查，如有损坏及时更换。
单晶炉热场材料与制造工艺
热场材料的选择
耐高温材料
热场需要在高温下运行，因此需要选择能够耐受高温的材料，如石墨、碳
纤维等。
热稳定性材料
热场需要在短时间内快速加热和冷却，因此需要选择热稳定性好的材料，
以确保热场的稳定性和寿命。
高导热材料
为了提高热场的导热性能，需要选择高导热系数的材料，如铜、银等。