单晶炉机械结构
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单晶炉技术说明书
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9001 型 3 相 380V±10%,50HZ 200KVA 150KVA 65V 1500℃ 3Pa φ6"/φ8" 90Kg φ850×1220mm φ260mm φ260×2270mm 0～8mm/min ≥400mm/min 0～48R/min
本设备电源部分单独供水，要求水压 0.2~0.3MPa，水质要求同设备主体部分。 4.3.电源 电压： 3 相 380V±10%,50HZ 功率：大于 150KW/台 配电盘应装有 500V、400A 的空气开关，及 380V、400A 的隔离开关。厂房内不应有 会对单晶炉机电系统正常运行造成不良影响的射电干扰和电磁干扰。建议用户为本设备的“热场 加热电源”配备谐波抑制装置,以利于提高电能利用效率,减少干扰。 4.4.氩气源 氩气应使用纯度≥99.999％的氩气源，与设备连接部位应采用专用接口，管道为不锈钢材 料。其具体要求为： 氩气纯度： >99.999%
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ZM451.03SM 单晶炉技术说明书 第
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真空泵在旋阀关闭时对副室抽真空。在拉晶过程中，主室一面抽真空，一面充氩气。氩气系统由 质量流量计与三路电磁阀组成， 气源端设有可调进气阀及压力表， 通过高压软管连接气源及炉体。 氩气通过副室上部的充气环充入炉体以减少气体的紊乱。质量流量计可以精确设定充入炉体的氩 气，三路电磁阀分别控制副室充气、主室充气和副室快速充气，满足不同的工艺要求。 6. 设备的基本保养维护方法 单晶炉在使用时，炉体处于高温工作状态，并要求各运动部件的运动稳定可靠，精度高（尤 其是坩埚驱动装置和籽晶旋转及提升机构） ，工作时间长。因此，在使用过程中，要注意设备的 维护与保养。 6.1.坩埚驱动装置 坩埚驱动装置要求的运动精度比较高，是设备的核心运动部件，应重点维护。坩埚轴是石 墨坩埚的支撑轴，应随时检查其冷却水的情况，以免烧损。 坩埚驱动采用滚珠丝杠和直线导轨结构，是坩埚驱动的关键部件，需保持清洁，严禁灰尘、 杂物附着，并定期涂抹润滑脂。 6.2.籽晶旋转及提升机构的维修 籽晶旋转及提升机构也是单晶炉的关键部件，该部件运行的好坏直接影响单晶的生长。因 此，也须重点维护。 卷轮箱是籽晶提升的核心，卷轮箱内的零件一般情况下不得随意拆除，必须拆除时，重新安 装时必须保证软轴对中。软轴钢丝绳在使用中不准有死弯现象，并在每次开炉时检查钢丝绳是否 烧损，如有烧损应及时修整或更换新的钢丝绳。 6.3.其余部件的维修 每次开炉前应检查水路系统是否畅通，水温检测传感器安装是否正常。发现有结垢时应及 时清理。在拉晶过程中，若发现水压报警或漏水时要及时采取措施。 真空管道的过滤网每炉要清理一次，抽气管道每 20～30 炉清理一次。
9001 型 3 相 380V±10%,50HZ 200KVA 150KVA 65V 1500℃ 3Pa φ6"/φ8" 90Kg φ850×1220mm φ260mm φ260×2270mm 0～8mm/min ≥400mm/min 0～48R/min
本设备电源部分单独供水，要求水压 0.2~0.3MPa，水质要求同设备主体部分。 4.3.电源 电压： 3 相 380V±10%,50HZ 功率：大于 150KW/台 配电盘应装有 500V、400A 的空气开关，及 380V、400A 的隔离开关。厂房内不应有 会对单晶炉机电系统正常运行造成不良影响的射电干扰和电磁干扰。建议用户为本设备的“热场 加热电源”配备谐波抑制装置,以利于提高电能利用效率,减少干扰。 4.4.氩气源 氩气应使用纯度≥99.999％的氩气源，与设备连接部位应采用专用接口，管道为不锈钢材 料。其具体要求为： 氩气纯度： >99.999%
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ZM451.03SM 单晶炉技术说明书 第
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真空泵在旋阀关闭时对副室抽真空。在拉晶过程中，主室一面抽真空，一面充氩气。氩气系统由 质量流量计与三路电磁阀组成， 气源端设有可调进气阀及压力表， 通过高压软管连接气源及炉体。 氩气通过副室上部的充气环充入炉体以减少气体的紊乱。质量流量计可以精确设定充入炉体的氩 气，三路电磁阀分别控制副室充气、主室充气和副室快速充气，满足不同的工艺要求。 6. 设备的基本保养维护方法 单晶炉在使用时，炉体处于高温工作状态，并要求各运动部件的运动稳定可靠，精度高（尤 其是坩埚驱动装置和籽晶旋转及提升机构） ，工作时间长。因此，在使用过程中，要注意设备的 维护与保养。 6.1.坩埚驱动装置 坩埚驱动装置要求的运动精度比较高，是设备的核心运动部件，应重点维护。坩埚轴是石 墨坩埚的支撑轴，应随时检查其冷却水的情况，以免烧损。 坩埚驱动采用滚珠丝杠和直线导轨结构，是坩埚驱动的关键部件，需保持清洁，严禁灰尘、 杂物附着，并定期涂抹润滑脂。 6.2.籽晶旋转及提升机构的维修 籽晶旋转及提升机构也是单晶炉的关键部件，该部件运行的好坏直接影响单晶的生长。因 此，也须重点维护。 卷轮箱是籽晶提升的核心，卷轮箱内的零件一般情况下不得随意拆除，必须拆除时，重新安 装时必须保证软轴对中。软轴钢丝绳在使用中不准有死弯现象，并在每次开炉时检查钢丝绳是否 烧损，如有烧损应及时修整或更换新的钢丝绳。 6.3.其余部件的维修 每次开炉前应检查水路系统是否畅通，水温检测传感器安装是否正常。发现有结垢时应及 时清理。在拉晶过程中，若发现水压报警或漏水时要及时采取措施。 真空管道的过滤网每炉要清理一次，抽气管道每 20～30 炉清理一次。
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
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
热工设备1
(3)性能特点 该炉占地面积小，密封性好。沿电炉整个高度上温度分布均匀， 电路热损耗小，生产效率高，调整灵活方便。
(4)型号规格 国产部分中高温井式电阻炉的型号规格于表中。
型号
35-6 Jl74-03 RJ250-12 RJJ-110-8 J2-30 SL69-81 JL77-01
额定功率 (kW) 35 280 50 110 30 90 250
0.7)
测温 仪表
光学 高温 计
全辐 射光 学高 温计
主要特点
采用低电压导电系 统15V，100kW功 率，35min温度可 达构 气氛电炉主要由炉体、温度控制及测量、气氛控制及测试三部
分组成。 气氛电炉能满足各种实验条件的要求，控制方便灵活。
炉膛温度采用热电偶测量，温度控制由精密温度自动控制仪控
11～130
1
1600
730×220×110
15
1
55-16Q
55
380
11～130
1
1600
860×300×190
25
1
48-16Q
48
380
11～130
1
1000～1600
5.感应炉
(1)基本结构 感应炉亦称感应熔炼
炉或感应加热炉。一种无 芯感应熔炼炉的炉体结构。 主要由感应圈、坩埚、倾 炉用液压缸、转动轴、炉 架等机构做组成。按其电 源的频率分，有工频、中 频和高频三种。
11.电子束炉
(1)基本结构 一种四支电子束炉的炉体结构如图所
示。主要由电子束、水冷籽晶夹头、水冷 炉床、静电屏、电离真空和油扩散泵相连 的瓣阀等部件所构成。
(2)工作原理 利用高速运动的电子的能量作为热源
的原理而制成的，故亦称电子轰击炉。
(4)型号规格 国产部分中高温井式电阻炉的型号规格于表中。
型号
35-6 Jl74-03 RJ250-12 RJJ-110-8 J2-30 SL69-81 JL77-01
额定功率 (kW) 35 280 50 110 30 90 250
0.7)
测温 仪表
光学 高温 计
全辐 射光 学高 温计
主要特点
采用低电压导电系 统15V，100kW功 率，35min温度可 达构 气氛电炉主要由炉体、温度控制及测量、气氛控制及测试三部
分组成。 气氛电炉能满足各种实验条件的要求，控制方便灵活。
炉膛温度采用热电偶测量，温度控制由精密温度自动控制仪控
11～130
1
1600
730×220×110
15
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55-16Q
55
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11～130
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1600
860×300×190
25
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48-16Q
48
380
11～130
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1000～1600
5.感应炉
(1)基本结构 感应炉亦称感应熔炼
炉或感应加热炉。一种无 芯感应熔炼炉的炉体结构。 主要由感应圈、坩埚、倾 炉用液压缸、转动轴、炉 架等机构做组成。按其电 源的频率分，有工频、中 频和高频三种。
11.电子束炉
(1)基本结构 一种四支电子束炉的炉体结构如图所
示。主要由电子束、水冷籽晶夹头、水冷 炉床、静电屏、电离真空和油扩散泵相连 的瓣阀等部件所构成。
(2)工作原理 利用高速运动的电子的能量作为热源
的原理而制成的，故亦称电子轰击炉。
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。
(最新整理)第四五讲单晶硅制备
导流筒
导流筒主要是用来隔断热场内部 和外部，使外部的温度大大小于 内部，从而起到加快单晶拉速的 作用，同时也起到导流的作用。
加热器
加热器连接石墨电极，石墨电极连 接炉体电极。电流通过电极传到加 热器，并利用电流穿过加热器所产 生的热量，达到熔融多晶硅和持续 提供热量的作用。
中轴 / 坩锅底
坩锅底用来支撑坩埚，防止三瓣 坩埚倾倒。中轴在起到支撑作用 的同时，由于它连着炉体升降器 ，也起到调节坩埚位置的作用。
2021/7/26
21
3 、自动控制
1 ）温度自动控制
➢ 温度控制系统一般以控制功率与温度反馈相结合。 ➢ 在保温罩侧面有一个开孔，对应炉膛上的测温孔，测温孔安装辐射 温度传感器，可监测保温罩内侧的石墨圆筒壁的温度，从而控制拉晶 温度。 ➢ 现在的温度控制主要通过设定拉速来实现温度自动控制。控制系统 根据一段时间的平均拉速和工艺设计拉速的差来控制温度的升降及幅 度。
1
2
8
30
6 凹坑和凸起：单个凹坑直径不得超过3mm，无凸起。
2021/7/26
34
5、 氩气
➢ 用单晶炉拉制单晶硅时，需要给单晶炉内通入高纯氩气作为保 护气体。如果氩气的纯度不高，含有水、氧等其他杂质，会影响单晶 生产，严重时无法拉制单晶。
项目
要求
1
露点
≤-70 ℃
2
氧含量
≤0.5ppm
3
纯度
＞99.999%
➢ 检测设备：氩气露点、氧含量便携检测仪
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35
6、 保温材料
软毡
➢ 保温材料一般为固化毡和软毡。
固化毡：成本较高，加工周期长，但搬运方便。
软 毡：造型可以随意改变，使用广泛。
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。
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翻板阀的调整
1、将副炉室升起，旋开。 、将副炉室升起，旋开。 2、确认 型圈已经装好，把 型圈已经装好， 、确认O型圈已经装好 翻板阀关闭。 翻板阀关闭。 3、用5mm的内六角扳手和 、 的内六角扳手和 17mm的呆扳手把翻板阀两端的 的呆扳手把翻板阀两端的 固定螺钉松开。 固定螺钉松开。 4、打开真空泵，真空球阀， 、打开真空泵，真空球阀， 抽取主炉室真空。 抽取主炉室真空。 5、利用主炉室内外压差，翻 、利用主炉室内外压差， 板阀会自动吸紧。 板阀会自动吸紧。 6、当压力抽到极限真空时， 、当压力抽到极限真空时， 将翻板阀两端的固定螺钉上紧。 将翻板阀两端的固定螺钉上紧。 7、充入氩气，做一次隔离实 、充入氩气， 验以确保翻板阀调整后密封良 好。
TDR85ATDR85A-ZJS单晶炉的机械
结构与维修
背景 — 半导体生产流程
石英砂－ 石英砂－金属硅 多晶
拉制单晶棒 （本产品研究环节） 本产品研究环节）
单晶硅棒 单晶硅片
集成电路
集成电路应用
太阳能电池
太阳能电池应用
设 备 简 介
直拉式单晶硅生长炉是一种高效率制备硅单 晶体的设备。 晶体的设备。 将多晶硅原料放在炉体的石英坩埚内进行高温 将多晶硅原料放在炉体的石英坩埚内进行高温 熔化（ 低真空度和 氩气保护下 熔化 （ 大于 1450℃ ） ， 在 低真空度 和 氩气保护 下 ， 通过籽晶插入多晶硅熔体后， 通过籽晶插入多晶硅熔体后，在籽晶周围形成过冷 态并进行有规律结晶生长，形成一根单晶棒体。 态并进行有规律结晶生长，形成一根单晶棒体。
籽晶提升 旋转机构
液面测 温仪 氩气 流量
工艺过程
• • • • • • • • • • • • • 抽真空 检漏 调压 熔料 稳定 熔接 引晶 放肩 转肩 等径 收尾 停炉 氧化
籽晶 单晶棒 CCD 热场测 温仪 加热器
坩埚 坩埚提升 旋转机构
熔
料
引
晶
放
肩
等
晶
收
尾
TDR85A-ZJS全自动 TDR85A-ZJS全自动晶体生长炉 全自动晶体生长炉
坩埚提升机构维护周期表
设备名称 坩埚轴冷却胶管 埚转、埚升驱动皮带 埚转、埚升电机驱动装置 埚转、埚升电机噪声、刷磨损 波纹管 丝杆 铜螺母 滚珠直线导轨 丝杠轴承 坩埚轴 维修周期 每个月 3个月 3个月 3个月 3个月 3个月 3个月 6个月 6个月 每年 步骤 检查裂纹及损坏情况 检查磨损、对中和张紧 检查所有螺钉的紧固 检查碳刷长度 检查损坏情况 清洁和润滑 检查磨损情况 清洁和润滑 脂润滑 检查磨损和对中
• 滚珠直线导轨 • 精密丝杆，自锁 精密丝杆， • 承受轴向力磁流 体密封 • 快慢速双电机 • 光电编码计行程
坩埚提升机构（主视） 坩埚提升机构（主视）
坩埚提升机构（俯视） 坩埚提升机构（俯视）
坩埚提升机构拆装及调整
1、关掉坩埚轴冷却水的进水管阀门，将其回水管用扎带 关掉坩埚轴冷却水的进水管阀门， 扎起。 扎起。 2、松开坩埚旋转电机齿轮箱组件并从坩埚轴上拆下旋转 皮带。 皮带。 3、从坩埚轴组件上松开并取下旋转接头夹紧圈。 从坩埚轴组件上松开并取下旋转接头夹紧圈。 4、松开坩埚轴上的固定冷却管的3只紧定螺钉，向下取 松开坩埚轴上的固定冷却管的3只紧定螺钉， 出旋转接头和冷却管。 出旋转接头和冷却管。 5、松开固定波纹管的螺钉，取下波纹管。 松开固定波纹管的螺钉，取下波纹管。 6、从坩埚轴磁流体密封的底部取下夹紧圈和旋转带轮。 从坩埚轴磁流体密封的底部取下夹紧圈和旋转带轮。 7、从炉底板的上方将坩埚轴从埚转磁流体密封中抽出。 从炉底板的上方将坩埚轴从埚转磁流体密封中抽出。
拆旋转皮带
松开3个紧定螺钉 松开 个紧定螺钉
取下旋转接头和冷却管 取下波纹管
取夹紧圈和旋转带轮 抽出坩埚轴
坩埚提升机构拆装及调整
8、拆下把磁流体密封固定到提升架上的4颗M6内六角螺钉。 拆下把磁流体密封固定到提升架上的4 M6内六角螺钉 内六角螺钉。 9、从提升架上提起磁流体密封。 从提升架上提起磁流体密封。 10、重装时，将磁流体密封放到提升架上。 10、重装时，将磁流体密封放到提升架上。 11、重新装上把磁流体密封固定到提升架上的4 M6内六 11、重新装上把磁流体密封固定到提升架上的4颗M6内六 角螺钉。 角螺钉。 12、在坩埚轴和磁流体内的O型圈上涂上少许的真空脂， 拆下固定磁流体的螺钉 12、在坩埚轴和磁流体内的O型圈上涂上少许的真空脂， 将坩埚轴从炉底板的上部滑入坩埚旋转磁流体密封。 将坩埚轴从炉底板的上部滑入坩埚旋转磁流体密封。 13、装上坩埚轴波纹管。 13、装上坩埚轴波纹管。 14、在坩埚旋转磁流体密封底部重新装上夹紧圈。 14、在坩埚旋转磁流体密封底部重新装上夹紧圈。 15、重新装上旋转皮带并紧固坩埚旋转电机齿轮箱组件， 15、重新装上旋转皮带并紧固坩埚旋转电机齿轮箱组件， 皮带应松紧适宜；检查旋转皮带的对中性， 皮带应松紧适宜；检查旋转皮带的对中性，如果有必要 的话，就进行调整。 的话，就进行调整。 提起磁流体 16、在坩埚轴底部重新装上旋转接头和冷却管，拧紧紧定螺钉。 16、在坩埚轴底部重新装上旋转接头和冷却管，拧紧紧定螺钉。 17、在坩埚轴组件上重新装上旋转接头夹紧圈并紧固。 17、在坩埚轴组件上重新装上旋转接头夹紧圈并紧固。 18、松开回水管扎带，打开进水管阀门，重新往坩埚轴中通入冷却水。 18、松开回水管扎带，打开进水管阀门，重新往坩埚轴中通入冷却水。 19、把对中工具装在坩埚轴上，调整坩埚在底下3个调整垫铁上的位置，使工具 19、把对中工具装在坩埚轴上，调整坩埚在底下3个调整垫铁上的位置， 可以轻松进入炉底板下法兰 。
左端盖及铜螺母
对中针
缆索管的对中
晶体提升腔拆装及调整
25、提升腔垂直向下放到底板上，小心不要破坏提升腔的内孔以及晶转 25、提升腔垂直向下放到底板上， 磁流体密封的O型圈和轴。 磁流体密封的O型圈和轴。在O型圈上抹少量的真空脂将有助于提升 腔的装入。 腔的装入。 26、装回把提升腔固定到底板上的两颗螺钉。 26、装回把提升腔固定到底板上的两颗螺钉。 27、装回称重腔，拧紧铰链螺钉。 27、装回称重腔，拧紧铰链螺钉。 28、装回钢丝绳，并重新检查限位开关的设置。 28、装回钢丝绳，并重新检查限位开关的设置。 29、装回刚性联轴器和卡环，确定联轴器上的十字块仍在正确位置。 29、装回刚性联轴器和卡环，确定联轴器上的十字块仍在正确位置。 30、在钢丝绳上装上籽晶夹头。 30、在钢丝绳上装上籽晶夹头。 31、将称重传感器腔的航空插头重新插上。 31、将称重传感器腔的航空插头重新插上。
籽晶钢缆的对中
1、安放对中靶在坩埚轴的托盘上，保证其 安放对中靶在坩埚轴的托盘上， 位于托盘正中。 位于托盘正中。 2、安装对中针在籽晶夹头的一端。 安装对中针在籽晶夹头的一端。 3、定位坩埚使对中靶在要求的熔体水平位 置。 4、抽空单晶炉且维持在20Torr静态压力。 抽空单晶炉且维持在20Torr静态压力 静态压力。 5、降下籽晶夹头，使对中针几乎触及对中 降下籽晶夹头， 靶。 6、从另一个观察窗观察对中针是否正对对 中靶中心。 中靶中心。 7、如对中针没有正对对中靶中心，则松开 如对中针没有正对对中靶中心， 固定籽晶提升装置的三个压紧块。 固定籽晶提升装置的三个压紧块。 8、调整压紧块侧面的顶紧螺钉使对中针正 对对中靶中心。 对对中靶中心。 9、上紧三个压紧块，观察对中针是否有偏 上紧三个压紧块， 差。 10、拆下对中靶和对中针。 10、拆下对中靶和对中针。
11 13
左端盖
14
取出晶转磁流体
右端盖
取出右端盖
花键轴、缆索管 花键轴、
晶体提升腔拆装及调整
15、拆下提升腔左端盖的4颗螺钉，将左端盖连同铜螺母 15、拆下提升腔左端盖的4颗螺钉， 一起从提升腔内抽出。 一起从提升腔内抽出。 16、拆下把铜螺母固定到盖端上的4颗螺钉，取下铜螺母。 16、拆下把铜螺母固定到盖端上的4颗螺钉，取下铜螺母。 17、重装时，首先铜螺母装回端盖，装回把铜螺母固定到 17、重装时，首先铜螺母装回端盖， 盖端上的4颗螺钉。 盖端上的4颗螺钉。 18、将右端盖装回提升腔，上紧固定螺钉。 18、将右端盖装回提升腔，上紧固定螺钉。 19、将缆索管装入花键滑套，上紧固定螺钉。 19、将缆索管装入花键滑套，上紧固定螺钉。 20、装回花键轴左端的滚动轴承。 20、装回花键轴左端的滚动轴承。 21、将花键轴、缆索管、右端盖以及晶转磁流体密封作为 21、将花键轴、缆索管、 一个整体从提升腔右侧送入， 一个整体从提升腔右侧送入，逆时针旋转花键轴使得 缆索管拧入铜螺母，将右端盖完全压入提升腔，上紧4 缆索管拧入铜螺母，将右端盖完全压入提升腔，上紧4 颗固定螺钉。 颗固定螺钉。 22、装回提升腔左端盖的盖板，拧紧固定螺钉。 22、装回提升腔左端盖的盖板，拧紧固定螺钉。 23、装回压力滚子组件，拧紧压力滚子组件固定到提升腔 23、装回压力滚子组件， 上的4颗螺钉。 上的4颗螺钉。 24、将对中针从提升腔下面晶转磁流体孔放入，检查钢缆 24、将对中针从提升腔下面晶转磁流体孔放入， 螺纹与磁流体孔中心的位置， 螺纹与磁流体孔中心的位置，保证磁流体孔中心与所 对应螺纹的中心的偏差不大于0.05mm。 对应螺纹的中心的偏差不大于0.05mm。
晶体提升机构维护周期表
设备名称
维修周期
步骤
籽晶钢缆
每次运行
检查磨损、损坏情况
籽晶提升滑轮及卷丝轮
每个月 3个月 3个月 3个月 3个月
清洁并检查对中性 检查磨损/对中和张力
晶转和晶升皮带
晶转、晶升电机噪声、刷磨损
检查碳刷长度
联轴器紧定螺钉
检查紧固性
晶升离合器组件的调整
检查离合器间隙及动作
坩埚提升机构
晶体提升腔拆装及调整
1、拔下称重传感器腔上的航空插头。 拔下称重传感器腔上的航空插头。 2、从钢丝绳上取下籽晶夹头。 从钢丝绳上取下籽晶夹头。 3、将缆索管下降到如左图所示位置之后，取下 将缆索管下降到如左图所示位置之后， 钢丝绳。 钢丝绳。 4、松开第二级蜗轮蜗杆减速箱输出轴上卡环的 内六角螺钉， 内六角螺钉，松开刚性连轴器右侧的紧定螺 将其向外滑出。 钉，将其向外滑出。小心不要把联轴器上的 十字块跌落。 十字块跌落。 5、松开行程块的2颗固定螺钉，卸下同步带。 松开行程块的2颗固定螺钉，卸下同步带。 6、拆下把提升腔固定到晶升底板上的两个螺钉。 拆下把提升腔固定到晶升底板上的两个螺钉。 螺钉是从底板下面向上旋进的。 螺钉是从底板下面向上旋进的。 7、把提升腔垂直平稳向上提起，小心不要破坏 把提升腔垂直平稳向上提起， 提升腔的内孔以及晶转磁流体密封的O 提升腔的内孔以及晶转磁流体密封的O型圈 和轴。 和轴。 8、松开2颗铰链螺钉，使称重腔与提升腔脱离。 松开2颗铰链螺钉，使称重腔与提升腔脱离。