直拉单晶炉及热系统6

直拉单晶炉及热系统陕西西京电子科技有限公司一、直拉单晶炉直拉单晶炉的结构直拉单晶炉机械部分电气部分水冷系统氩气系统真空系统炉体热系统液压系统速度控制单元加热控制单元加热温度控制器及三相全桥功率部件等径生长控制器水温巡检及状态报警继电控制单元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。（电极、坩埚杆上为进水口，下为出水口，其余各部件均相反）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。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。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5Pa以下，单晶炉泄露率应该低于3Pa/10min。4、炉体炉体包括主架、主炉室、副炉室等部件。主架由底座、立柱组成，是炉子的支撑机构。主炉室和副炉室是单晶生长的地方。主炉室是炉体的心脏，有炉底盘、下炉筒、上炉筒以及炉盖组成，他们均为不锈钢焊接而成的双层水冷结构，用于安装生长单晶的热系统、石英坩埚及原料等。副炉室包括副炉筒、籽晶旋转机构、软轴提拉室等部件，是单晶硅棒的接纳室。籽晶旋转及提升机构，提供籽晶的旋转及提升的动力和控制系统。坩埚的旋转及提升机构，提供坩埚的旋转及上升的动力和控制系统。主、副炉室的升降机构，通过液压对炉室进行升降。（上、下液压）5、电气系统

电气系统主要包括电源控制系统以及单晶炉控制系统。直拉单晶炉主电源采用三相交流供电，电压380V，频率50Hz。经变压器整流后，形成低电压，高电流的直流电源作为主加热电源。（功率柜）单晶炉控制系统主要包括速度控制单元、加热控制单元、等径生长控制单元、水温和设备运行巡检及状态报警、继电控制单元等部分。1）速度控制单元对晶升、埚升、晶转、埚转的速度进行控制。2）温度传感器从加热器上取得的信号与等径控制器的温度控制信号叠加后进入欧陆控制器，经分析调整控制加热器电压，达到控制加热温度与直径的目的。3）水温运行巡检及状态报警单元可以对单晶炉各路冷却水温进行实时检测，当某路水温超过设定值时，相应水路发出报警提示工作人员排除。同时本单元可以实时检测单晶炉运行中的异常现象，给出相应报警。4）继电控制单元包括液压系统继电控制，真空机组继电控制及无水、欠水继电控制等部分。炉盖主炉筒炉底上保温盖下保温盖导流筒石英坩埚三瓣埚托盘托杆加热器上保温筒上保温碳毡下保温筒下保温碳毡电极柱炉底碳毡炉底压盘二、热系统碳箔热系统简介：热系统长期使用在高温下，所以要求石墨材质结构均匀致密、坚固、耐用，变形小、无空洞、无裂纹、金属杂质含量少。1）加热器是热系统中最重要的部件，是直接的发热体，温度最高时达到1600℃以上，形状为直筒型。2）石墨坩埚是用来盛装石英坩埚的，目前使用较多的为3瓣或4瓣，它的内径尺寸要和石英坩埚的外形尺寸相配合。同时，石墨坩埚本身必须具有一定强度，来承受硅料和石英坩埚的重量。3）托杆和托盘要求和下轴结合牢固，对中性良好，在下轴转动时，托杆及托盘偏摆度小于2mm，托杆及托盘的高度设计需要充分考虑化料埚位以及足够的埚升行程。4）保温罩由上保温盖、炉底压盘、保温筒、导流筒等部件合理配合组成，炉底盘部分以及保温筒外围需要包裹一定厚度的石墨毡，保温罩整个系统对热系统的内部温度分布起着决定性作用。5）石墨电极的作用，一是平稳地支撑加热器，二是通过它对加热器通电，因此要求石墨电极厚重，结实耐用。与金属电极和加热器的接触面要求光滑、平稳，之间需加碳箔垫片（有利于提高加热器与石墨电极的导电性能）。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。三、CL90炉技术参数

晶体行程-翻板阀打开大约2500mm

翻板阀关闭大约2000mm

晶体提拉速度-工艺过程中（连续可调）0.1–10mm/min-籽晶快速升降 ≥350mm/min晶体转动（连续可调）1–30rpm

坩埚提升速度-工艺过程中（连续可调）0.02–1.0mm/min-快速升降最高到100mm/min

坩埚转动（连续可调）1-30rpm晶体直径标准154mm(6")—205mm(8")

晶体重量 最大投料量90kg-18"坩埚标准60kg-20"坩埚标准90kg

液压缸行程-主炉室 大约760mm-炉盖 大约150mm

加热功率 最大140kW-加热电压 0～60Volt-加热电流 最大2,300Amp

熔化温度最大1,600℃不带泵和走道的空间要求-长min.2,800mm-宽min.2,000mm

总设备高度-炉室关闭大约 6,500mm-炉室打开大约 6,900mm

重量-单晶炉