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单晶炉


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。 初级调压功耗小、谐波也小。 水冷循环噪音小,环境温度低。 控制器 自动化程度高: 除引晶、转肩,其他十多个工艺步全部自动。 PLC 控制: 抗干扰强,稳定可靠。 触膜屏控制: 直观、信息量大、储存历史数据 提拉头 结构紧凑。 中心软轴,不偏心。 动平衡处理。 25 转内基本无扰动。 共振点摆动小。 HG1501 技术参数: 电源 变压器容量: 加热器最大加热功率: 加热器最高加热电压: 最高加热温度: 3 相 380V±10%,50HZ 380V± 230KVA 150KW 60V 1500 1500℃

冷炉极限真空度: 晶体直径: 熔料量: 主炉室尺寸: 隔离阀通径: 副炉室尺寸: 籽晶拉速范围: 籽晶快速: 籽晶转速范围: 坩埚升速范围: 坩埚快速: 坩埚转速范围: 籽晶提升有效行程: 坩埚升降有效行程: 主机占地面积: 主机最大高度:

3Pa φ10" 150Kg φ1000×1400mm 1000× φ350mm φ350×2300mm 350× 8mm/min 0~8mm/min ≥400mm/min 0~48R/min 48R/min 2mm/min 0~2mm/min ≥100mm/min 20R/min 0~20R/min 3000mm 450mm 2200mmX1500mm 7200mm

单晶炉操作步骤: 1、 目的 为正确、规范地操作单晶炉,确保生产作业正常,特制订本规范。 2、 适用范围 适用于 TDR-70A/B 和 JRDL-800 型单晶炉的操作。 3、 单晶炉操作工艺流程 作业准备→热态检漏→取单晶和籽晶→石墨件取出冷却→真空过滤器清洗→真空泵油检查 更换→石墨件清洗→单晶炉室清洗→石墨件安装→石英坩埚安装→硅料安装→籽晶安装→ 抽空、检漏→充氩气、升功率、熔料→引晶、缩颈、放肩、转肩→等径生长→收尾→降功率、 停炉冷却 4、 主要内容 A. 作业准备 a. 进入单晶车间须穿戴好洁净工作服、鞋。 b. 开炉前,按工艺要求检查水、电、气,确认无误后方能开炉。 c. 准备好一次性洁净手套、耐高温手套、毛巾、纸巾、研磨布、酒精、吸尘刷、吸尘管、 防尘口罩。 d. 准备好钳子、扳手和各类装拆炉专用工具。 e. 取单晶的架子、装石墨件的不锈钢小车、装埚底料的不锈钢筒和装硅料的不锈钢小车, 并处理干净。 f. 用毛巾将炉体从上到下一遍,擦洗时注意不要将所有控制接线及开关碰断或碰坏,并把 炉子周围清扫干净。 B. 热态检漏

a. 检查上一炉功率关闭时间,在单晶冷却 4.0 小时(TDR-70A/B 型单晶炉)、5.0 小时 (JRDL-800 型单晶炉)后,关闭氩气(只关闭氩气阀门,主、付室流量计调节阀打开并分 别调节到 30L/Min),开始抽高真空,并作时间记录。 b. 待炉内压力到达极限(要求达到 3Pa 以下)后,先关闭主室球阀而后关闭真空泵电源进 行检漏,并作相应时间记录,若 0.5 小时内抽不到 3Pa 以下时,交有关维修人员处理,在 此期间须配合有关维修人员进行装拆炉,并作相关记录。 c. 检漏要求 3 分钟以上,漏气率<0.34Pa/min 为正常,同时作好漏气率记录,若漏气率> 0.34Pa/min 时,交有关维修人员处理,在此期间须配合有关维修人员进行装拆炉,并作相 关记录。 C. 取单晶和籽晶 a. 热态检漏后,旋松付室小门 4 个螺丝,打开氩气阀门充氩气至常压,关闭氩气,旋开付 室小门 4 个螺丝,打开付室小门。 b. 提升单晶至付室,从付室小门内确认单晶升至所需高度,若无异常,盖住翻板阀,打开 液压泵,升起付室。 c. 把安全接盘移到炉筒口处,缓慢转动付室至侧面。 d. 把取单晶的架子放在付室炉筒正下方,准备接单晶。 e. 稳定单晶,移开安全接盘,按下籽晶快降,将单晶降入架子内。 f. 确认单晶完全入架子内后,按住籽晶,用钳子将籽晶从细径处钳断,钳断籽晶后,应稳 定重锤,防止重锤快速转动,损坏钢丝绳。 g. 将籽晶从重锤上取下,放在指定场所,再将重锤升至付室内适当位置。 h. 将单晶移到中转区,及时、准确的将单晶编号写在单晶上,待自然冷却后对单晶进行各 项参数检测并作好记录。 D. 石墨件取出冷却 a. 石墨小件取出 1) 打开液压泵电源,按炉盖升按钮上升炉盖。炉盖上升到位后,再旋转炉盖到侧面。 2) 戴好耐高温手套按顺序取出导流筒及保温盖放在装石墨件的不锈钢小车上,注意要拿稳 并轻放。 3) 戴好耐高温手套用钳子夹住石英坩埚的上端部分提起,使其松动,将石英坩埚取出。若 石英坩埚能将埚底料全部带出直接放入不锈钢筒; 若不能则将先取出石英坩埚, 剩下的埚底 料随三瓣埚一并取出后, 再将埚底料放入不锈钢筒内。 若出现闷炉等意外情况则用钳子像装 料一样一块块取出,直至彻底取出。最后将不锈钢筒移到指定地方,并写上单晶编号,自然 冷却。冷却后对埚底料进行重量检测并作好记录。 4) 戴好耐高温手套依次取出三瓣埚、埚底放在装石墨件的不锈钢小车上,错误!链接无效。 放上后要注意放稳当。 5) 用埚杆板手从埚杆中央孔的位置拧下不锈钢螺丝,取出埚杆板手,再将埚杆连不锈钢螺 丝放在不锈钢小车上,注意堆放稳当。 6) 取出的石墨件一并放在不锈钢小车上,在不锈钢小车边挂上石墨件所属炉号牌,移到指 定的位置,自然冷却,移动过程中注意石墨件放置,防止坠落。 b. 石墨大件的取出(一般 5 炉做一次,须作好大清记录)

1) 取出上保温罩放在不锈钢小车上。 2) 取下热电锥,将其及对应的密封及玻璃放到适当的位置以放损坏丢失。 3) 打开油泵开关,按住炉筒升按纽,升起炉筒至限位,旋转炉筒,并降至适当位置。 4) 取出中保温罩放在不锈钢小车上。 5) 先取下加热器螺丝盖,再用专用工具取下加热器螺丝后,取下加热器螺丝和加热器放在 不锈钢小车上。 6) 依次取出电极护套、电极石英环、埚杆护套、炉底上压片、炉底上压片下小石墨碳毡、 排气套管、下保温罩、炉底压片、炉底碳毡、石墨电极等放在不锈钢小车上。在不锈钢小车 边挂上石墨件炉号牌, 移到指定的位置, 自然冷却, 移动过程中注意石墨件放置, 防止坠落。 E. 真空过滤器清洗 a. 准备好吸尘刷、吸尘管、酒精、纸巾、扳手,带好手套、防尘口罩。 b. 用扳手打开真空过滤器盖螺丝,取出过滤网。 c. 用吸尘刷仔细清洗过滤网及过滤器内的挥发物。 d. 将清洗后的过滤网缓慢放进过滤器内。 e. 用吸尘刷清洗过滤器盖,用沾酒精的纸巾擦净密封圈,并检查密封圈是否完全就位,防 止出现脱落或出槽影响抽空。 f. 盖好过滤器盖并用扳手上好过滤器盖螺丝。 F. 真空泵油检查更换 a. 确认关闭主泵球阀和真空泵,在放油单晶炉上挂检修牌,将废油桶置于真空泵放油口下 方,打开上下腔放油开关,放完油后关闭上下腔放油阀,废油倒入指定油桶。 b. 清洗真空泵(每 5 炉清洗一次),用扳手打开真空泵侧盖,置于适当位置,用毛巾彻底 清理真空泵腔、侧盖和下腔滤油网的油污,清洗完毕后,安装好滤网,安装好侧盖。侧盖在 打开、安装时小心操作,防止损坏侧盖及油封而漏油。泵腔内禁止遗留纸屑或其它异物, 不 然会造成油路的堵塞导致真空泵卡死。清理真空泵的废弃物放入指定垃圾桶。 c. 打开真空泵注油口,将真空泵油注入真空泵注油孔,观察真空泵油位至油位观察窗 1/2 位置,停止注油,打开泵侧的油路管道阀门向下腔放油,关闭油口。 d. 启动真空泵工作 5min 后关闭泵侧的油路管道阀门,察看油位是否处于油位观察窗 1/3----1/2 位置,关闭真空泵,在放油单晶炉上移去检修牌。若低于下限重复 c、d 操作。 G. 石墨件清洗 a. 石墨件清洗 1) 石墨件必须在指定的清洗室进行清洗,准备好清洗用品(吸尘刷、纸巾、吸尘管、研磨布、 除硅粒的专有工具、放石墨件的洁净小车等)戴好手套、防尘口罩。清洗好清洗台及周围环 境。 2) 依次用吸尘刷清洗各类石墨件直至确认无污物,沟槽及接口等吸附挥发物较多的部位要 用研磨布认真打磨后再吸尘清洗。 3) 清洗时注意检查各石墨件是否有损坏及粘硅,有损坏及粘硅要及时更换和处理。 4) 操作时要轻拿轻放以免造成石墨件的损坏。 5) 清理完毕的石墨件放到事先准备好的洁净不锈钢小车上。禁止叠加,移动不锈钢小车要 稳当。 6) 清洗后垃圾放入垃圾指定处,清洗好清洗台及周围环境。 b. 石墨大件炉内清洗(适用于每炉小清,石墨大件未取出时在炉内清洗)。 1) 用吸尘刷吸净炉筒、保温罩和加热器上沿拆炉时掉落的残渣。

2) 用吸尘刷仔细用力清洗保温罩,加热器所能触及到的部位。 3) 取出加热器螺丝盖,检查电极螺丝是否松动、胶落或粘硅。有松动须拧紧,有胶落或粘 硅须更换。再盖好加热器螺丝盖。 4) 如果在拆炉时不小心引起热场移动或转动一定要检查热场是否对称, 测温孔要重新校正。 如果侧温孔有偏离会影响测光信号, 导致欧陆表数值过小, 无法对炉内温度进行自动控制无 法成晶。 5) 用吸尘刷吸净炉底上压片、炉底波纹管、排气孔内的附尘及残渣。 6) 用带有酒精的纸巾清理炉壁上部。 H. 单晶炉室清洗 a. 付室的清洗安装 1) 准备好清洗棒、纸巾、酒精。 2) 在清洗棒上缠上沾有酒精的纸巾,清洗付室内部至上部,直至确认无污物。 3) 快速降下籽晶夹头,用沾有酒精的纸巾认真擦洗重锤及钼夹头。需要时要将重锤摘下用 研磨布认真打磨,并清洗干净。摘下重锤时要慎重作业,防止钢丝绳上弹造成钢丝绳出槽。 清洗钢丝绳时要检查其接头部位是否老化或损坏, 若有应截去一截钢丝绳, 防止在拉晶过程 中单晶掉下。清洗好上升重锤到一定位置,升重锤时,不要使重锤晃动,防止重锤挂住付室 下沿,拉断钢丝绳。 b. 小付室的清洗 1) 打开付室小门,用沾有酒精的纸巾擦洗小付室内的附着物。挥发物附着较多时,先用吸 尘刷处理。 2) 用沾有酒精的纸巾认真擦洗付室抽气口、其它小孔及翻板阀四周及转轴。翻板阀的沟槽 部位及焊缝处先用纸巾卷成利于操作的形状再认真擦洗。 3) 清洗过的小付室将翻板阀盖住阀口,并关闭付室小门。 4) 用洁净的纸巾将小付室上口盖住。 c. 炉盖清洗 1) 先用纸巾擦洗内壁(氧化物过多先用吸尘刷清理)。 2) 小孔部位、观察窗部位、伊尔根部位、阀口部位等各处的接口及焊接口等不易清洗的部 位要用沾有酒精的纸巾认真擦洗,直至确认无污物。 3) 硅粉强力附着时或炉盖局部发黑、发白时要用研磨布认真研磨直至炉盖整个内壁出现光 亮无污物。 4) 观察窗、伊尔根窗口要认真清理,所有小孔的位置要把纸巾卷成卷以便伸进气孔内部更 容易清理直至没有污物。 d. 炉筒清洗 1) 先用纸巾擦洗内壁(氧化物过多先用吸尘刷清理)。 2) 取光孔部位要用沾有酒精的纸巾认真擦洗,直至确认无污染。 3) 硅粉强力附着时或炉筒局部发黑、发白时要用研磨布认真研磨直至炉筒整个内壁出现光 亮无污物。 e. 抽气管道清洗。 1) 用扳手打开抽气管道上的封盖螺丝,取下封盖和密封圈。 2) 用一头缠钢丝球的长棒伸入管道抽动,另一头用吸尘刷吸除抽气管道内的挥发物。 3) 用沾有酒精的纸巾认真擦洗封盖和密封圈,再安装好。

I. 石墨件安装 a. 清洗后的石墨大件安装(一般 5 炉做一次)。 1) 清理完毕的石墨大件不锈钢小车移到单晶炉旁边,移动过程要稳当。 2) 依次装好石墨电极、炉底碳毡、炉底压片、下保温罩,两侧排气管、炉底上压片下小石 墨碳毡,炉底上压片、埚杆护套、电极护套、石英电极环。安装电极时检查接触面是否平整, 上下接触面要放一层石墨纸,防止热场打火。 3) 将清洗后的加热器装好,拧上石墨螺丝,要拧紧,不然要引起热场打火,并盖上石墨螺 丝盖。 4) 将清洗后的中保温罩装好,卡口接到位。并校正与加热器的间距,要均匀一致,否则需 调整好。 5) 炉筒复位,打开液压泵,升起炉筒至上限,用沾有酒精的纸巾擦洗下炉筒上部的结合部 和炉筒下部的结合部,同时转动炉筒到适当位置。 6) 按炉筒降,炉筒降到位后,校对测温孔,防止测光信号过小无法温度自控。 7) 安装热电锥,将其及对应的密封及玻璃按原次序装好。 8) 将清洗后的上保温罩装好,并卡口接到位。 b. 清洗后石墨小件安装。 1) 用专用工具装好埚杆。一定要拧紧埚杆螺丝,防止因松动造成液面晃动 2) 依次装好埚底、三瓣埚。安装时要确认埚杆、埚底、三瓣埚是否吻合,要认真、细心, 防止碰坏保温材料或加热器。 3) 装好后要打开埚转旋转一下,以检验三瓣埚与加热器间距上否一致。若不一致,需及时 调整。 J. 石英坩埚安装 a. 炉筒、炉盖的外侧及周遍,用沾有酒精的纸巾擦洗平干净,炉体周围地面认真打扫。 b. 从指定的场所将指定石英坩埚取来。带好防尘口罩、装料用的洁净手套。 c. 检查石英坩埚包装上标识与配料单上否一致,打开石英坩埚包装,对光确认有无裂纹、 污物、气泡。若有异常及时处理并报告班长或主任。 d. 在炉内的石墨三瓣埚内装好石英坩埚,注意四周间隙一致。 e. 在操作记录上记好所用石英坩埚编号,生产厂家,同时保管好石英坩埚标签号,放入指 定地方。 K. 硅料安装 a. 取来装料不锈钢车和硅料,仔细核对配料单的各项内容是否与单晶炉号、配料实物一致, 若有异常及时处理并报告班长或主任。 b. 更换装料用的手套,如有母合金先放入石英坩埚。再将碎料、小料平铺在埚底。 c. 将大块料放置中央,用中型料放于大料四周上方左右予以固定,间隙中放入小硅料。装 料时要慎重作业,轻拿轻放,防止碰撞石英坩埚,不要使料掉在保温罩的缝隙,以免造成打 火。 d. 装料时注意不要使料探出石英坩埚,否则会在熔料过程中引起硅液流下,损坏石墨件, 甚至焖炉。 e. 装料完成后打开埚转旋转一下,确认四周间隙一致,再快速将埚降至下限。停止旋转。 f. 埚上部、加热器上部、保温罩上部再用干净吸尘刷吸净浮尘及硅渣。

g. 依次装好保温盖、导流筒。安装保温罩、导流时要相互吻合,安装导流筒时要慎重作业, 如果与硅料发生接触时要调整硅料的摆放,防止在化料过程中发生沾硅。 L. 籽晶安装 a. 用沾有酒精的纸巾擦洗炉盖和炉筒接合部的密封圈,再将炉盖旋转至炉筒上部。 b. 打开液压泵电源,按炉盖降按钮降下炉盖。炉盖降到位后确认炉盖是否合好,防止漏气。 c. 用沾有酒精的纸巾擦洗付室下部的接合部和炉盖上部的接合部,转动付室,降下与炉盖 合炉。要缓慢转动付室,防止重锤与付室内壁碰撞。 d. 从指定的场所将腐蚀好的籽晶取来,用沾有酒精的纸巾认真擦洗籽晶。注意不要直接用 手接触籽晶,防止汗渍污染籽晶。 e. 下降籽晶夹头到一定位置,从付室小门中把籽晶装在夹头上,装好钼销。用力向下拉一 下籽晶使其牢固,稳定好籽晶后按晶快升使其上升至适当位置。 f. 用沾有酒精的纸巾擦洗付室小门的密封圈和接合部,关闭付室小门,拧上付室小门螺丝, 打开翻板阀。 M. 抽空、检漏 a. 打开真空泵电源。 b. 缓慢打开主室球阀。 c. 抽空后炉内压力达到<20Pa 时,进行反复充氩气使炉内压力<5Pa。 d. 待炉内压力<5Pa 后,关闭主室球阀而后关闭真空泵电源之后进行测漏,要求炉子漏气速 率<0.67Pa/min,检漏时间 3 分钟。检漏合格进入加热熔料工序。 e. 若炉子漏气速率>0.67Pa/min,则需重复 a、b、c、d 步进行抽空检漏,若仍不合格报告 维修人员处理。并进行相应记录。 N. 充氩气、升功率、熔料 a. 抽空检漏合格后,再打开真空泵电源。 b. 缓慢打开球阀。 c. 打开氩气充气系统, 调节付室氩气流量在 20~30L/Min, 使炉内压力稳定在 1000~1500Pa。 d. 打开加热开关。 e. 根据下表通过欧陆表分步增加功率。每次加温均作相应记录。对欧陆表的使用应小心操 作,防止功率迅速增大,瞬时造成变压器负荷过大,或对整个加热回路造成瞬间电流过大而 打火或损坏。应严格按照加热顺序进行加热,否则可能会温度突然上升造成石英坩埚破裂、 漏硅。 时间 功率 0min 50KW 30min 70KW 60min <100KW f. 熔料过程中时刻注意观察炉内的情况,若无异常塌料后给定埚转 2r/min,上升适当埚位。 并进行相应记录。 升埚时注意不要使硅液面触到导流筒下沿。 升完埚后通过对埚位标尺的确 认埚无动作,方可完成,否则会使导流筒粘硅,发生跳硅。 g. 料熔完时,降低加热功率至引晶温度(与上炉对应)。给定埚转到 5~7r/min,并进行相应 记录。

h. 欧陆表值降至引晶温度对应的数值时切入自动,将埚升至引晶埚位稳定即导流筒至液面 距离为 15mm 左右。引晶埚位也可在上炉装料基础上根据投料量增加/减少量,来确定本次 引晶埚位,具体可参照附录 A 引晶位置变化参考表。并进行相应记录。 O. 引晶、缩颈、放肩、转肩 a. 测电阻率取样 1) 温度切入自动后,按籽晶快降,将籽晶降至从主观察窗刚能看到的位置,并打开晶转电 源,给定晶转 10~12r/min。 2) 20 分钟后,降籽晶使之与液面接触,通过欧陆表调整温度开始放肩。 3) 将肩放至直径 50~60mm 提离液面上升到至付室,打开付室氩气后盖住翻板阀,打开主 炉室氩气,调节流量到炉压和原来一致。 4) 增大付室氩气流量。拧松付室小门螺丝,等付炉室炉压表指示到 0 时,打开付室小门, 关闭氩气。 5) 缓慢调节晶转为 0 r/min,关晶转。 6) 用钳子取出籽晶下放肩部位,取籽晶时要慎重作业,不可用手直接接触籽晶,防止烫伤。 等冷却后去测电阻率。 7) 等籽晶冷却后用纸巾擦洗干净,关闭付室小门。 b. 付泵抽空作业 1) 合好付室炉筒或关闭付室小门后打开付泵电源。 2) 慢慢打开后面的付室抽气球阀,直至全开。 3) 付室压力表抽至-0.05~-0.1Mpa 时打开付室氩气阀,同时关闭付泵球阀。 4) 付室压力表充至 0~-0.05Mpa 时关闭付室氩气阀,同时打开付泵球阀。 5) 步骤 3 和步骤 4 反复操作三次. 6) 最后根据压力表指针确认付室与主室气压达到一致,关闭付室球阀,然后关闭付泵电源。 7) 缓慢打开翻板阀。打开翻板阀时要缓慢操作,防止损坏或挤出阀口密封圈。 8) 打开付室氩气阀至正常流量,关闭主室氩气阀。 c. 补掺母合金 1) 若电阻率测试结果在目标范围时,可进行下一步预热接触引晶;若有偏离,须补掺母合 金,由组长根据电阻率测试结果和投料量计算出补掺母合金的类型和数量,并去取出称量, 进行补掺,作好相应记录。 2) 补掺过程同 a 测电阻率取样一样,只是放肩放到 100~150mm,尽量放平肩。 3) 打开付炉室门后,不取下籽晶,而将已称量的母合金放在平肩上。放母合金时要慎重作 业,不可用手直接接触籽晶,防止烫伤。 4) 再按 b 付泵抽空作业后,适当调节熔硅温度,把籽晶和母合金降到液面中,使其熔化掺 入。 5) 再重复 a 测电阻率取样,b 付泵抽空作业, c 补掺母合金,直到电阻率测试合格进入下 一工序。 d. 预热接触 1) 电阻率合格后按籽晶快降,将籽晶降至从主观察窗刚能看到的位置,并打开晶转电源, 给定晶转 10~12r/min。

2) 20 分钟后,按籽晶快降按钮将籽晶降至距硅液面 10mm 处预热 20 分钟。作好相应记录。 必须预热,不然会由于籽晶由低温区到高温区、由固定到液态转变时,温差太大造成籽晶产 生位错。 3) 籽晶快速上升或下降的位置必须给予确定,升降操作方可完成,否则会溶掉籽晶甚至重 锤,升至上限时会导致重锤掉下进入溶硅内,造成漏硅或整炉料彻底报废,无法再次利用。 4) 降籽晶使之与硅液面接触,浸润 20 分钟,熔去籽晶较细的部分,根据接触光圈的形状, 确定引晶温度是否合适,若合适开始引晶;若不合适,通过欧陆表调整温度 20 分钟后开始 引晶,温度不宜偏低。

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炉体及系统组成简介 提拉头: 主要由安装盘λ 其他部件组成 副室:主要是副室筒以及上下法兰组成λ 炉盖:副室连接法兰,翻板阀,观察窗 抽真空管道 组成λ 炉筒:包括取光孔λ 下炉筒:包括抽真空管道λ 底座机架:全铸铁机架和底座λ 坩埚下传动装置:主要由磁流体 电机 坩埚支撑轴 减速机 软波纹管 立柱 上下传动支撑 架 导轨 等部件组成λ 分水器已经水路布置:包括分水器,进水水管,若干胶管 水管卡套等λ 氩气管道布置:质量流量计 3 根以上的柔性管 不锈钢管 3 个压力探测器 高密封性卡套 等部件λ 真空泵已经真空除尘装置:油压真空泵λ 电源以及电控柜:电源柜λ 水环真空泵 过滤器 真空管道 硬波纹管等 滤波柜 控制柜 以及连接线 减速机 籽晶腔 划线环 电机 磁流体 籽晶称重头 软波纹管等

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%

氩气压力:0.05~0.2MPa 氩气流量: 100L/min

氩气管道泄漏率:<0.01Pa/min 4.5.泵组系统 泵与主机之间设置有电动阀及除尘器,中间用波纹管连接,以减少振动 传递。 泵与主机之间最好设隔断墙、 并具备良好的废气排放及防污染工作环境。 5. 炉子结构说明 单晶炉包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、 炉体升降驱动装置、真空系统、充气系统及水冷系统等组成。机架由型材焊接而 成,是炉子的支撑装置。坩埚驱动装置安装在机架下部的平板上。主炉室固定机 架的上平面上,翻板阀连接在主室与副室之间,籽晶提升机构安装在副室上。 炉 体升降驱动装置安装在机架后侧的立柱上。 5.1.坩埚驱动装置 坩埚轴为两段组装空心水冷结构, 在轴的下部设有一水套可以引入冷却水。 坩埚轴的旋转密封采用磁流体密封,升降密封采用焊接波纹管密封。 坩埚驱动装置包括坩埚的升降、快速升降、及坩埚的旋转驱动。坩埚的升降 结构采用滚珠丝杠及双直线导轨导向的结构,系统刚性好,运动精度高。升降运 动由直流伺服电机经蜗轮蜗杆减速器、齿形带、諧波减速器减速之后,通过牙嵌 式电磁离合器驱动丝杠, 由螺母带动升降架升降。快速电机通过蜗轮蜗杆减速后 驱动丝杠转动,实现坩埚的快速升降。手动装置通过一对斜齿轮带动丝杠旋转, 达到坩埚升降目的。 安装在升降支架侧面的旋转电机通过楔形带实现坩埚轴的平 稳转动。 5.2.主炉室

主炉室由炉底、下炉筒、上炉筒和炉盖组成。各部件均采用 SUS304L 不锈 钢焊接而成,并采用双层水冷结构。炉底固定在机架上平面上,其中心孔是坩埚 轴的找正基准,孔下端与坩埚驱动装置用波纹管密封连接。炉底上还设有两个电 极孔,电极杆通过此孔与加热器连接。电极杆也为空心水冷结构。 下炉筒用压板压紧在炉底上,通常清炉时,下炉筒留在炉底上,特殊情况下 才拆除下炉筒。 下炉筒上有两个对称布置的真空抽口, 交汇后与主真空管道相连。 上炉筒放在下炉筒上,并留有一高温计接口。 炉盖为椭圆型封头结构, 炉盖正面有水冷结构的观察窗,在该观察窗上可装 测径仪, 可直接测出晶体的直径。 左侧设有圆形的取光孔, 可以安装红外控径仪。 通过控径仪支架可以调节控径仪的位置和角度。炉盖上设有一充气口,可以满足 不同的工艺要求。 5.3.翻板阀 翻板阀固定在炉盖上,关闭此阀后,可在维持主炉室工艺气氛不变的情况 下,打开副室,从而装卸籽晶或取晶。翻板阀上设有一抽空口和一压力变送器接 口。抽空口与副真空管道连接,在主副炉室隔离时,可以抽空副室,使副室达到 和主室相同的真空条件。翻板阀的阀杆和阀盖均采用水冷结构。 5.4.副炉室 副室的顶部设有一充气环, 在拉晶过程中氩气都由此充入。副室上部的观察 窗用以观察重锤及充气环等处的情况。 5.5.籽晶旋转及提升装置 籽晶旋转机构由旋转轴、支撑座、集电环、磁流体及驱动电机组成。籽晶提 升机构与旋转轴连接, 旋转电机通过楔形带带动旋转轴,实现籽晶提升部件的整 体旋转。 籽晶提升组件经过动平衡试验以使籽晶旋转时振动降到最低。集电环用 以提供籽晶提升机构的电能以及传递电信号。 籽晶提升机构有快速和慢速两个驱 动电机。籽晶慢速提升电机采用直流电机,闭环控制。电机通过谐波减速和两级 蜗轮蜗杆减速后带动转轴旋转。 转轴通过滚动花键与卷丝轮连接,卷丝轮的一端 与牵引螺母连接,在卷丝轮旋转的同时带动卷丝轮平移,从而保证卷丝轮上的软 轴钢丝绳始终处于对中位置。 快速电机通过齿形带与蜗轮蜗杆减速器相连并通过

电磁离合实现与慢速电机间的互锁。 在第二级蜗轮蜗杆减速器的输出端装有旋转 电位器,可以计算晶体的长度和位置。 5.6.炉体升降装置 炉体升降包括主炉室的升降、副炉室升降及炉盖升降。副炉室和炉盖升降用 一个升降电机。电机通过减速器带动螺母丝杠机构,炉盖和副炉室分别通过连接 支臂与提升杆连接,实现升降。 主炉室有一套单独的提升机构,与副炉室升降机构对称置于立柱的两面。 在 炉盖上升并向右旋转偏离炉体后,主炉室才可上升。主炉室旋开后,可以对炉室 内进行清理。 5.7.水冷系统 水冷系统分三路进水, 分别用来冷却炉体下部各冷却部位、炉体上部各冷却 部位、机械泵等。回水相应也有三路,各路水管通过软胶管与主机相连。电源柜 采用单独水冷。 水冷系统的主管路上装有水流开关、 压力表, 可以检测水压大小, 在进水断流时,水流开关给出报警信号。回水各主要冷却部位的管路上均装有水 温检测开关,当水温超过 55℃时,给出报警信号。 5.8.真空及充气系统 真空系统的所有管路都采用不锈钢管, 所有连接处采用 “O” 形橡胶密封圈。 真空系统由主炉室真空系统和副炉室真空系统组成。主室真空系统包括滑阀泵、 带放气真空电磁阀、除尘器、电动碟阀、压力变送器等。真空管道与炉体的连接 采用波纹管连接,减少振动的传播,并补偿管路连接的位置误差。副炉室真空系 统包括旋片式真空泵、带放气电磁阀、电磁截止阀等。副室的真空泵在旋阀关闭 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。

技术参数 最小可检漏率:5×10-12Pa?m3/s 漏率显示范围:1×10-3~1×10-12Pa?m3/s 启动时间:≤5min 响应时间:<2s 检漏口最高压力:1000Pa 极限真空:5×10-4Pa 主机尺寸:560(W)×420(D)×300(H)

主要特点 新型进口复合性分子泵提高了抽气速率,改善了氦本底的清除时间,有效防止氦污染 电磁阀组合阀座的设计减少了连接管道,缩小了体积,使产品更可靠 180°扇型偏转磁场的质谱室设计,提高了检漏仪的稳定性 全自动控制操作模式,使用更方便、快捷 按下调零键既可快速清楚氦本底信号 离子源内双灯丝自动切换,使得离子源寿命更长久 进口放大器的使用,提高了放大器的性噪比,从而提高了检漏灵敏度 逆流法检漏模式使得灯丝寿命更长 机械部件和电气、电子部分严格分开,避免了电磁场和温度的干扰,让仪器运行更可靠 故障诊断信息提示,使故障判断变得容易 电气部件的模块化设计使得维护更方便

仪器介绍 SFJ-261 型氦质谱检漏仪是借鉴国外先进的检漏技术和我公司质谱生产经验设计而成。 关键部件均采用 进口,性能稳定可靠。它不仅灵敏度高,而且操作方便,能够双灯丝自动切换、自动调零、自动校准 和自动量程切换,达到目前国际上先进水平。

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