直拉單晶爐及熱系統(tǒng)6

直拉單晶爐及熱系統(tǒng)陜西西京電子科技有限公司一、直拉單晶爐直拉單晶爐的結(jié)構(gòu)直拉單晶爐機(jī)械部分電氣部分水冷系統(tǒng)氬氣系統(tǒng)真空系統(tǒng)爐體熱系統(tǒng)液壓系統(tǒng)速度控制單元加熱控制單元加熱溫度控制器及三相全橋功率部件等徑生長(zhǎng)控制器水溫巡檢及狀態(tài)報(bào)警繼電控制單元1、水冷系統(tǒng)水冷系統(tǒng)包括總進(jìn)水管道、分水器、各路冷卻水管道以及回水管道。由循環(huán)水系統(tǒng)來(lái)保證水循環(huán)正常運(yùn)行。（電極、坩堝桿上為進(jìn)水口，下為出水口，其余各部件均相反）水冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行非常重要，必須隨時(shí)保持各部位冷卻水路暢通，不得堵塞或停水，輕者會(huì)影響成晶率，嚴(yán)重會(huì)燒壞爐體部件，造成巨大損失。2、氬氣系統(tǒng)

氬氣系統(tǒng)包括液氬儲(chǔ)罐，汽化器、氣閥、氬氣流量計(jì)等部件。氬氣純度為5N，在單晶生長(zhǎng)過(guò)程中起保護(hù)作用，一方面及時(shí)攜帶熔體中的揮發(fā)物經(jīng)真空泵排出；另一方面又及時(shí)帶走晶體表面的熱量，增大晶體的縱向溫度梯度，有利于單晶生長(zhǎng)。3、真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)主要分兩部分：主爐室真空系統(tǒng)和副爐室真空系統(tǒng)。主爐室真空系統(tǒng)主要包括主真空泵、電磁截至閥、除塵罐、安全閥、真空計(jì)、真空管道及控制系統(tǒng)等。其中除塵罐對(duì)排氣中的粉塵起到過(guò)濾作用，以便保護(hù)真空泵，除塵罐內(nèi)的過(guò)濾網(wǎng)要定期清理，使排氣暢通，否則影響成晶，另外要定期更換泵油。副爐室真空系統(tǒng)除了無(wú)除塵罐外，與主爐室真空系統(tǒng)相似。主要是在拉晶過(guò)程中需要關(guān)閉主、副爐室之間的翻板閥取晶體或提渣時(shí)，必須用副爐室真空系統(tǒng)來(lái)對(duì)副爐室進(jìn)行抽真空。拉晶過(guò)程中必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行真空檢漏。冷爐極限真空應(yīng)達(dá)到5Pa以下，單晶爐泄露率應(yīng)該低于3Pa/10min。4、爐體爐體包括主架、主爐室、副爐室等部件。主架由底座、立柱組成，是爐子的支撐機(jī)構(gòu)。主爐室和副爐室是單晶生長(zhǎng)的地方。主爐室是爐體的心臟，有爐底盤(pán)、下?tīng)t筒、上爐筒以及爐蓋組成，他們均為不銹鋼焊接而成的雙層水冷結(jié)構(gòu)，用于安裝生長(zhǎng)單晶的熱系統(tǒng)、石英坩堝及原料等。副爐室包括副爐筒、籽晶旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、軟軸提拉室等部件，是單晶硅棒的接納室。籽晶旋轉(zhuǎn)及提升機(jī)構(gòu)，提供籽晶的旋轉(zhuǎn)及提升的動(dòng)力和控制系統(tǒng)。坩堝的旋轉(zhuǎn)及提升機(jī)構(gòu)，提供坩堝的旋轉(zhuǎn)及上升的動(dòng)力和控制系統(tǒng)。主、副爐室的升降機(jī)構(gòu)，通過(guò)液壓對(duì)爐室進(jìn)行升降。（上、下液壓）5、電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要包括電源控制系統(tǒng)以及單晶爐控制系統(tǒng)。直拉單晶爐主電源采用三相交流供電，電壓380V，頻率50Hz。經(jīng)變壓器整流后，形成低電壓，高電流的直流電源作為主加熱電源。（功率柜）單晶爐控制系統(tǒng)主要包括速度控制單元、加熱控制單元、等徑生長(zhǎng)控制單元、水溫和設(shè)備運(yùn)行巡檢及狀態(tài)報(bào)警、繼電控制單元等部分。1）速度控制單元對(duì)晶升、堝升、晶轉(zhuǎn)、堝轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行控制。2）溫度傳感器從加熱器上取得的信號(hào)與等徑控制器的溫度控制信號(hào)疊加后進(jìn)入歐陸控制器，經(jīng)分析調(diào)整控制加熱器電壓，達(dá)到控制加熱溫度與直徑的目的。3）水溫運(yùn)行巡檢及狀態(tài)報(bào)警單元可以對(duì)單晶爐各路冷卻水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)某路水溫超過(guò)設(shè)定值時(shí)，相應(yīng)水路發(fā)出報(bào)警提示工作人員排除。同時(shí)本單元可以實(shí)時(shí)檢測(cè)單晶爐運(yùn)行中的異常現(xiàn)象，給出相應(yīng)報(bào)警。4）繼電控制單元包括液壓系統(tǒng)繼電控制，真空機(jī)組繼電控制及無(wú)水、欠水繼電控制等部分。爐蓋主爐筒爐底上保溫蓋下保溫蓋導(dǎo)流筒石英坩堝三瓣堝托盤(pán)托桿加熱器上保溫筒上保溫碳?xì)窒卤赝蚕卤靥細(xì)蛛姌O柱爐底碳?xì)譅t底壓盤(pán)二、熱系統(tǒng)碳箔熱系統(tǒng)簡(jiǎn)介：熱系統(tǒng)長(zhǎng)期使用在高溫下，所以要求石墨材質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻致密、堅(jiān)固、耐用，變形小、無(wú)空洞、無(wú)裂紋、金屬雜質(zhì)含量少。1）加熱器是熱系統(tǒng)中最重要的部件，是直接的發(fā)熱體，溫度最高時(shí)達(dá)到1600℃以上，形狀為直筒型。2）石墨坩堝是用來(lái)盛裝石英坩堝的，目前使用較多的為3瓣或4瓣，它的內(nèi)徑尺寸要和石英坩堝的外形尺寸相配合。同時(shí)，石墨坩堝本身必須具有一定強(qiáng)度，來(lái)承受硅料和石英坩堝的重量。3）托桿和托盤(pán)要求和下軸結(jié)合牢固，對(duì)中性良好，在下軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托桿及托盤(pán)偏擺度小于2mm，托桿及托盤(pán)的高度設(shè)計(jì)需要充分考慮化料堝位以及足夠的堝升行程。4）保溫罩由上保溫蓋、爐底壓盤(pán)、保溫筒、導(dǎo)流筒等部件合理配合組成，爐底盤(pán)部分以及保溫筒外圍需要包裹一定厚度的石墨氈，保溫罩整個(gè)系統(tǒng)對(duì)熱系統(tǒng)的內(nèi)部溫度分布起著決定性作用。5）石墨電極的作用，一是平穩(wěn)地支撐加熱器，二是通過(guò)它對(duì)加熱器通電，因此要求石墨電極厚重，結(jié)實(shí)耐用。與金屬電極和加熱器的接觸面要求光滑、平穩(wěn)，之間需加碳箔墊片（有利于提高加熱器與石墨電極的導(dǎo)電性能）。熱系統(tǒng)的安裝與對(duì)中

熱系統(tǒng)，特別是新系統(tǒng)在安裝前，應(yīng)仔細(xì)擦抹干凈，去除表明的浮塵，檢查各部件質(zhì)量，整個(gè)爐室也必須清擦干凈，安裝順序一般是由下而上，由內(nèi)到外。在整個(gè)安裝過(guò)程中，要求熱系統(tǒng)對(duì)中良好。具體對(duì)中順序如下：1）托桿對(duì)中，先將托桿穩(wěn)定地安裝在下軸上，如緊上螺絲后，托桿還有晃動(dòng)，需修磨托桿下面錐面，使托桿與下軸可以緊密配合安裝。打開(kāi)堝轉(zhuǎn)，測(cè)量托桿是否對(duì)中良好。2）加熱器與石墨坩堝對(duì)中，打開(kāi)堝轉(zhuǎn)，對(duì)平口（將石墨坩堝上沿與加熱器上沿處于同一平面），調(diào)整加熱器位置，與石墨坩堝對(duì)中，保證石墨坩堝與加熱器之間的間隙四周都一致。最后緊電極螺絲，固定好加熱器。3）保溫罩與加熱器對(duì)中，調(diào)整保溫筒位置，做到保溫筒內(nèi)壁和加熱器外壁之間間隙四周都一致，注意可徑向移動(dòng)，不可轉(zhuǎn)動(dòng)，否則取光孔和測(cè)溫孔對(duì)不上。4）保證爐底護(hù)盤(pán)與電極之間間隙前后一致，否則可能造成打火。每次拆裝爐時(shí)，都需檢查同心度，這樣既可保證熱場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性，又能避免短路打火。三、CL90爐技術(shù)參數(shù)

晶體行程-翻板閥打開(kāi)大約2500mm

翻板閥關(guān)閉大約2000mm

晶體提拉速度-工藝過(guò)程中（連續(xù)可調(diào)）0.1–10mm/min-籽晶快速升降 ≥350mm/min晶體轉(zhuǎn)動(dòng)（連續(xù)可調(diào)）1–30rpm

坩堝提升速度-工藝過(guò)程中（連續(xù)可調(diào)）0.02–1.0mm/min-快速升降最高到100mm/min

坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)（連續(xù)可調(diào)）1-30rpm晶體直徑標(biāo)準(zhǔn)154mm(6")—205mm(8")

晶體重量 最大投料量90kg-18"坩堝標(biāo)準(zhǔn)60kg-20"坩堝標(biāo)準(zhǔn)90kg

液壓缸行程-主爐室 大約760mm-爐蓋 大約150mm

加熱功率 最大140kW-加熱電壓 0～60Volt-加熱電流 最大2,300Amp

熔化溫度最大1,600℃不帶泵和走道的空間要求-長(zhǎng)min.2,800mm-寬min.2,000mm

總設(shè)備高度-爐室關(guān)閉大約 6,500mm-爐室打開(kāi)大約 6,900mm

重量-單晶爐