直拉单晶炉设备简介、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。
单晶炉资料
CL系列单晶炉，属软轴提拉型，用直拉法生长无位错电路级、太阳能级单晶的设备。
此设备结构设计稳定，运行平稳，且有多项安全防护设施，质量流量及温度控制精确，整个晶体生长过程由高可靠的可编程计算机控制器（PCC）控制，并可实现全自动（CCD）控制，包括抽真空、熔化、引晶缩颈、放肩、等经生长和尾锥生长。
CL-90型设备提供一对电极，满足用户采用两温区加热的工艺要求。
设备使用18寸或20寸的热系统，投料量60-90Kg，生长6″或8″的单晶体。
设备特点：1、稳定的机架结构设计，增强了设备在晶体生长过程中的抗振动能力。
2、优化的液压提升机构确保副炉室提升和复位时的运动平稳性。
3、与主机分离的分水器设计，在减少冷却水振动对晶体生长的影响的同时优化了水路布局。
4、晶体和坩埚的提升采用双电机结构，保证稳定的低生长速度以及坩埚和籽晶的快速定位。
5、采用无振动的高性能马达和低噪声的减速器驱动晶体和坩埚上升，可提供稳定的低生长速度。
6、设备的真空条件和在真空下的可控惰性气体气流使得热区清洗最佳化。
氧化硅可以在不污染晶体和晶体驱动装置的条件下排除。
7、带隔离阀的副室可以在热区保持工作温度的情况下，取出长成的晶体或者更换籽晶。
8、对惰性气体流量和炉室压力高精度的控制能力，为生长高品质单晶创造了条件。
9、炉盖和炉腔通过两个提升装置提升，很方便的转向一边快捷地清洗。
10、熔化温度通过对加热器温度的电控来维持和调节，加热电源采用直流供电提高了控制精度。
高品质的加热器温度测量传感器实现了精确的温度控制。
12、整个晶体生长过程由一个高可靠的可编程计算机控制器（PCC）控制，包括抽真空、熔化、引晶缩颈、放肩、等经生长和尾锥生长，晶体生长全过程可实现全自动（CCD）控制：。
13、带有数据和报警过程控制的可视化软件，存储在计算机的硬盘中。
可以显示过程变量随时间变化的趋势图。
直流电源5柱变压器，空载电流小，效率比3柱高10%--15%。
双反芯6脉波比桥式整流功耗小。
单晶炉介绍
4L不锈钢制作。 主炉腔体全部用进口304L不锈钢制作。 304L不锈钢制作 炉体框架用GB标准型材焊接后，高精度数控机床加工。 GB标准型材焊接后 炉体框架用GB标准型材焊接后，高精度数控机床加工。 日本KENECE单晶棒测量专用高精度双CCD KENECE单晶棒测量专用高精度双CCD相机控制系统 日本KENECE单晶棒测量专用高精度双CCD相机控制系统 (200万相素 万相素) (200万相素)。 进口高精度三洋驱动直流马达。 进口高精度三洋驱动直流马达。 台湾著名厂家生产的伺服驱动电机。 台湾著名厂家生产的伺服驱动电机。 韩国AUTONICS公司检测传感器。 AUTONICS公司检测传感器 韩国AUTONICS公司检测传感器。 日本SMC与德国INFICOM高真空传感器。 SMC与德国INFICOM高真空传感器 日本SMC与德国INFICOM高真空传感器。 德国施耐德与日本富士等电气部件。 德国施耐德与日本富士等电气部件。 名牌控制电脑，台湾产触摸屏。 名牌控制电脑，台湾产触摸屏。 日本三菱高速PLC控制器。 PLC控制器 日本三菱高速PLC控制器。 采用美国航天航空用高分辨率红外测温仪， 采用美国航天航空用高分辨率红外测温仪，三色液面高分 辨率测温仪。 辨率测温仪。
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技术参数
管径￠ 管径￠100 极限真空度0.06Pa 辅真空泵 极限真空度0.06Pa 排气能力10L/S 排气能力10L/S 功率1KW 功率1KW 管径￠ 管径￠40 惰性气体：氩气 惰性气体： 单晶生长过程中的通常流率 ： 60slpm 通过质量流量控制器控制的最大值： 通过质量流量控制器控制的最大值： 150m 最小手动流量（手动截止阀） 最小手动流量（手动截止阀） ： 75slpm 氩气纯度最小纯度要求： >99.999％ 氩气纯度最小纯度要求： >99.999％
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技术参数
管径￠ 管径￠100 极限真空度0.06Pa 辅真空泵 极限真空度0.06Pa 排气能力10L/S 排气能力10L/S 功率1KW 功率1KW 管径￠ 管径￠40 惰性气体：氩气 惰性气体： 单晶生长过程中的通常流率 ： 60slpm 通过质量流量控制器控制的最大值： 通过质量流量控制器控制的最大值： 150m 最小手动流量（手动截止阀） 最小手动流量（手动截止阀） ： 75slpm 氩气纯度最小纯度要求： >99.999％ 氩气纯度最小纯度要求： >99.999％
直拉式单晶炉整体结构静力分析
ＡＮＳ ，ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｅ ｏ ｃ ｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｓ ｃ ｏ ｄ ｄ ａ ｒ ｍ ｎ ｈ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ｅ ａ ｔ ｄ ｏ ａ ｈ ＹＳ ｈ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｄ ｆ ｒ ｅ ｆ ｍ ｈ ｔ ｓ ｌ ｕ ｉｇ ａ ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｏ ｃ ｃ ｅ ｎ ｅ ｃ ｒ ｒ
析 量提 高 分析 精 度 ， 螺 栓连 接 简 化 为 刚性 连 接 ， 将
通 过 Ａ ＹＳ与 Ｐ ｏＥ 的 无 缝 连 接 将 模 型 导 入 进 ＮＳ ｒ／ 行 分 析 ， 用 ８节 点 ３自 由度 的 Ｓ Ｉ ４ 选 ＯＬＤ ５单 元 进 行 网格 划 分 ， 元 总 数 为 ２ ６ ４ 。 单 ０ ７ ０ 实 体模 型和 有 限元 模 型 如 图 １ ２所 示 。 、
基 础 ［。 目前 最 常用 也 最 有 效 的 结 构 分 析 方 法 就 １ ］ 是 仿 真 ， 过模 拟 实 际工 作 环 境 ， 通 了解 可 能 出现 的
结构 问题 ， 而进 行 改 进 。 有 限元 等 数 值 分 析 理 从 而 论 与 计 算 机 结 合 ， 出现 了 一 大批 可 以进 行 各 方 面 仿 真 的 大 型 软 件 ， 如 Ａ ＹＳ Ｎ Ｔ Ａ ＮＳ 、 ＡＳ Ｒ Ｎ、
图 １ 简化 后 机 架 ３ 模 型 Ｄ
炉 为研 究 对 象 ， 建立 了机 架 部 分 的有 限元 模 型 ， 采
用 Ａ ＹＳ软 件 对 其 进 行 静 力 分 析 ， 同 时利 用 该 ＮＳ 分 析 结 果 和 Ａ ＹＳ提 供 的 强 大 后 处 理 功 能 ， ＮＳ 从 微 观 应 力 分 布 中提 取计 算 出底 座 下 各 垫 铁 的 宏 观 载 荷 情 况 ， 单 晶炉 静 态 特 性 进 行 判 定 ， 改 善 其 对 为 结构 性 能 提 供 了依据 。
直拉单晶炉 热系统
直拉单晶硅工艺技术
主讲教师：裴迪 石油化工学院
1
直拉单晶炉的热系统
直拉单晶炉的热系统是指为了熔化硅料，
并保持在一定温度下进行单晶生长的整个
系统，它包括：加热器、保温罩、保温盖、
托碗（石墨坩埚）、电极等部件。它们是
由耐高温的高纯石墨和碳毡材料加工而成
的。
加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
以后，石英坩埚的高度应该高于石墨托碗的 高度（10~20mm），如果石英坩埚低于石墨 托碗，容易造成掉渣影响成晶率。
托杆以及托座共同组成了托碗的支撑体，
要求和下轴结合牢固，对中性良好，在下轴
转动时，托杆及托座偏摆度≤0.5mm，托座可
以用一个或者两个以上的部件组成，部件数
的增减可以调节托碗支撑体的高度，以保证
熔料时有合适的低埚位，拉晶时，有足够的
埚升随动行程。
保温罩
由保温罩内筒、外筒、面板及支撑环（托盘）
组成，内、外筒之间整齐地包裹着石墨毡。托盘
放置应平稳，不得径向窜动，也不得转动，同时
保证保温罩内壁、外壁垂直并对中。
保温盖
一般由两层环状
石墨板之间夹一层石
墨毡组成，内径的大
小与加热器内径相同， 平稳地放在保温罩面 板上。
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，采用“等 静压成型法”（CIP）生产的高纯石墨加工制作， 形状为直筒式，每个半圆筒各为一组，纵向开缝
分瓣，形成串联电阻；两组并联后形成串并联回
路。
两组加在一起的总瓣数为4的整倍数，常用的有
16、20、24或28瓣等。
小，无空洞，气孔率≤24%，无裂纹，弯曲
主讲教师：裴迪 石油化工学院
1
直拉单晶炉的热系统
直拉单晶炉的热系统是指为了熔化硅料，
并保持在一定温度下进行单晶生长的整个
系统，它包括：加热器、保温罩、保温盖、
托碗（石墨坩埚）、电极等部件。它们是
由耐高温的高纯石墨和碳毡材料加工而成
的。
加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
以后，石英坩埚的高度应该高于石墨托碗的 高度（10~20mm），如果石英坩埚低于石墨 托碗，容易造成掉渣影响成晶率。
托杆以及托座共同组成了托碗的支撑体，
要求和下轴结合牢固，对中性良好，在下轴
转动时，托杆及托座偏摆度≤0.5mm，托座可
以用一个或者两个以上的部件组成，部件数
的增减可以调节托碗支撑体的高度，以保证
熔料时有合适的低埚位，拉晶时，有足够的
埚升随动行程。
保温罩
由保温罩内筒、外筒、面板及支撑环（托盘）
组成，内、外筒之间整齐地包裹着石墨毡。托盘
放置应平稳，不得径向窜动，也不得转动，同时
保证保温罩内壁、外壁垂直并对中。
保温盖
一般由两层环状
石墨板之间夹一层石
墨毡组成，内径的大
小与加热器内径相同， 平稳地放在保温罩面 板上。
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，采用“等 静压成型法”（CIP）生产的高纯石墨加工制作， 形状为直筒式，每个半圆筒各为一组，纵向开缝
分瓣，形成串联电阻；两组并联后形成串并联回
路。
两组加在一起的总瓣数为4的整倍数，常用的有
16、20、24或28瓣等。
小，无空洞，气孔率≤24%，无裂纹，弯曲
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。
6直拉单晶炉及热系统6
•
• • •
• • • •
晶体直径 标准 晶体重量 最大投料量 - 18"坩埚 - 20"坩埚 液压缸行程 - 主炉室 - 炉盖 加热功率 - 加热电压 - 加热电流
熔化温度
154 mm(6")—205 mm(8")
90 kg 标准 60 kg 标准 90 kg
大约 760 mm 大约 150 mm 最大 140 kW 0 ～ 60 Volt 最大 2,300 Amp 最大 1,600℃
不带泵和走道的空间要求
• -长 • -宽
总设备高度
min. min.
2,800 mm 2,000 mm
• - 炉室关闭 • - 炉室打开
重量
大约 大约
6,500mm 6,900mm
• • • •
-
单晶炉 电源柜 控制柜 泵组
大约 大约 大约 大约
4,000 kg 1,500 kg 300 kg 1,000 kg
三、 CL90炉技术参数
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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
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。
单晶炉热场结构
右上图是压环，右下图为安 装后的效果图。
二、热场的安装与煅烧
(1)安装前
安装热场前，尤其是新热场，应仔细擦拭干净，去除 表面浮尘土，检查部件的质量，整个炉室在进行安装 热场前也必须擦拭完毕。
(2)安装
安装顺序一般是由下而上，由内到外。
石墨电极安装时，左右对齐，处在同一水平面上，不 可倾斜，同时要和托杆对中。
二、热场的安装与煅烧
②加热器与石墨坩埚的对中 ：转动托碗，调整埚位， 让石墨坩埚与加热器口水 平（此时的埚位成为平口 埚位），再稍许移动加热 器电极，与托碗对中，这 时石墨坩埚和加热器口之 间的间隙四周都一致。
二、热场的安装与煅烧
③保温罩和加热器对中：调整保温罩位置，做到保 温罩内壁与加热器外壁之间四周间隙一致。注意 可径向移动，不得转动，否则测温孔就对不准了 。 ④保温盖和加热器对中：升起托杆，让三瓣锅其与 保温盖水平，调整保温盖的位置，使得四周间隙 一致。 此外: ⑤下保温罩和电极之间的间隙前后一致，切不可大 意造成短路打火。 ⑥测温孔对一致。
热 场 示 意 图
加热器
加热器是热场中很重要的部件 ，是直接的发热体，温度最高 的时候可以达到1600℃以上。
常见的加热器有三种形状，筒 状、杯状、螺旋状。目前绝大 多数加热器为筒状，CZ法一般 使用的是直筒式形状的加热器 。右图为加热器。
加热器
一般情况下，加热器是高纯 石墨加工，每个半圆筒各位 一组，纵向开缝分瓣，组成 串联电阻，两组并联后形成 串并联回路。 右下图是倒立的加热器，由 图可知，在加热器下面有两 个清晰的连接孔，这些孔是 用来连接石墨电极。
石墨坩埚、坩埚托杆和坩埚托盘
坩埚托杆、坩埚托盘共同构成了 石墨坩埚的支撑体，要求和下轴 结合牢固，对中性良好，在下轴 转动时，托杆及托盘的偏摆度 ≤0.5mm。
二、热场的安装与煅烧
(1)安装前
安装热场前，尤其是新热场，应仔细擦拭干净，去除 表面浮尘土，检查部件的质量，整个炉室在进行安装 热场前也必须擦拭完毕。
(2)安装
安装顺序一般是由下而上，由内到外。
石墨电极安装时，左右对齐，处在同一水平面上，不 可倾斜，同时要和托杆对中。
二、热场的安装与煅烧
②加热器与石墨坩埚的对中 ：转动托碗，调整埚位， 让石墨坩埚与加热器口水 平（此时的埚位成为平口 埚位），再稍许移动加热 器电极，与托碗对中，这 时石墨坩埚和加热器口之 间的间隙四周都一致。
二、热场的安装与煅烧
③保温罩和加热器对中：调整保温罩位置，做到保 温罩内壁与加热器外壁之间四周间隙一致。注意 可径向移动，不得转动，否则测温孔就对不准了 。 ④保温盖和加热器对中：升起托杆，让三瓣锅其与 保温盖水平，调整保温盖的位置，使得四周间隙 一致。 此外: ⑤下保温罩和电极之间的间隙前后一致，切不可大 意造成短路打火。 ⑥测温孔对一致。
热 场 示 意 图
加热器
加热器是热场中很重要的部件 ，是直接的发热体，温度最高 的时候可以达到1600℃以上。
常见的加热器有三种形状，筒 状、杯状、螺旋状。目前绝大 多数加热器为筒状，CZ法一般 使用的是直筒式形状的加热器 。右图为加热器。
加热器
一般情况下，加热器是高纯 石墨加工，每个半圆筒各位 一组，纵向开缝分瓣，组成 串联电阻，两组并联后形成 串并联回路。 右下图是倒立的加热器，由 图可知，在加热器下面有两 个清晰的连接孔，这些孔是 用来连接石墨电极。
石墨坩埚、坩埚托杆和坩埚托盘
坩埚托杆、坩埚托盘共同构成了 石墨坩埚的支撑体，要求和下轴 结合牢固，对中性良好，在下轴 转动时，托杆及托盘的偏摆度 ≤0.5mm。
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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。
国产晶体生长炉在单晶产品的均匀性与完整性、元器件的稳定 可靠性以及设备的自动化程度、控制水平等几个方面与 进口晶体生 长炉相比存在一定的差距。例如国产直拉炉大都只能实现从等径到 收尾这部分过程的自动化控制。而国外的炉子KAYEX CG6000实现 了从抽空－检漏－熔料－引晶－放肩－转肩－等径－收尾到关机的 全过程自动化控制。
1996年开发生产了TDR-80型直拉硅单晶炉，该 单晶炉籽晶在炉内有效行程为2500mm ，坩埚行程 为400mm ，炉室内径800mm,投料量达到60kg，拉 制单晶直径200mm。炉盖为椭圆封头形式，副室炉 门的开启与闭合采用机械联动机构，以便快速准确 地启闭炉门。上下轴的密封采用了国际上先进的密 封技术磁流体密封，密封效果好，旋转扭矩小，提 高了整机运行的可靠性。籽晶提升采用了稳定可靠， 性能优异的卷扬提升机构。
• 浙江大学工厂是生产直拉炉的后起 之秀，它与美国HAMCO公司合作生 产CG-3000型、CG-6000型直拉炉， 后者投料量是60kg，从抽空开始全 部自动化。
上海精密机械公司在2005年开始进行 直拉单晶炉生产，2007年投放国内市场， 由于性能稳定、操作便捷、成晶率高，可 以多台联机集成管理，目前生产装料量有 60kg、95kg、135kg几种规格，其中 135kg为全自动控制。
计算机测控单元选用研华AWS-822工业级一体化工作站作为控制主机， 配备全隔离A/D、D/A接口作为控制单元，该炉型1997年通过部级鉴 定， 1998年荣获国家经贸委颁发的国家级新产品奖。1997年开发生 产了TDR-70A(B)型直拉硅单晶炉，投料量达到60kg ，拉制单晶直径 -150mm。
20世界80年代后期，我国半导体材料工业迅速 发展，国内半导体材料制造厂家大量引进美国 KAYEX CG3000型软轴提拉单晶炉。为满足我国半 导体材料工业不断发展的需要，1988年西安理工大 学工厂承担了国家七五科技攻关项目，研制成功了 TDR－62系列软轴单晶炉
TDR－62系列软轴单晶炉,投料量增至30kg， 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。
第二章 直拉单晶炉
直拉单晶炉是用于直拉法单晶生长的设备。 炉子分两部分组成：机械部分和电控系统。 炉体为一带水套的不锈钢炉室，其内装有由石墨加热器和石墨
保温套构成的热场。 籽晶轴和坩埚轴分别从炉室顶部和底部插入炉内，两轴具有转
动和升降的机械传动系统。 下轴顶端装有石英坩埚，埚内可装入多晶硅料以供拉晶用
为了提高单晶硅的产量，直拉单晶炉的投料量在逐渐增加。目 前，国内设备的投料量大都在60kg以上，直接在ϕ6″以上，国外则 可以生产出拉制ϕ12″、 ϕ18″单晶的炉型，对应的投料量为300、 500kg，自动化程度也非常高。通过联机实现了中央集成控制，一 个人可以同时监控6~8台炉子。为了提高单晶硅的质量，国外还出 现了连续加料工艺、磁场法拉晶工艺等方法
TDL-FZ35型区熔炉，用以生产功率器件所需 75~100mm的高质量硅单晶。该设备设置有晶体夹 持机构,以保证稳定生长75~100mm单晶。在该设备 中首次采用了大直径焊接波纹管副室结构，传动部 件采用精密滚动丝杠、直线运动导轨、直流力矩机 等精密传动机构，提高了整机的运动稳定性。其各 项指标均达到国际先进水平，到目前为止仍是国内 75~100mm区熔硅单晶主要生长设备。为了满足市 场对150~200mm的需求，
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。
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）；
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。
国内最早生产直拉单晶炉的专业厂家是西安理工大学工厂，该 厂技术力量雄厚，机加工能力很强，从事直拉单晶炉主要有TDR-70、 TDR-80、TDR-90、TDR-120等多种炉型。其中，TDR-120炉是2007 年面世的，设计装料量120kg，实现了全过程自动控制，设计上有较 大的改进。
1961年，在中国科学院半导体物理 所林兰英院士的亲自指导下，北京 机械学院工厂（西安理工大学工厂 的前身）的技术人员与半导体物理 所的技术人员共同研制出了我国第 一台人工晶体生长设备，TDK-36型 单晶炉，并且成功拉制出了我国第 一根无位错的硅单晶，单晶质量接 近当时的国际先进水平。
生产基地位于宁夏国家 级工业开发区石嘴山市，生 产车间包括金属加工车间、 产品总装调试车间、硅单晶 炉、铸锭炉试机车间、电气 组立车间以及石英坩埚生产 线车间。主要的检验、检漏 设备从德国引进。加工设备 有数控加工中心，龙门刨床， 龙门铣床，立车，镗床，油 压机，抛光机及各种通用机 床加工，焊接设备有自动氩 弧焊机，埋弧焊机等。