《单晶炉热场结构》ppt课件

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1、培训对象：硅单晶制取工培训讲师：詹文平硅单晶分厂单晶炉热场结构内容1.热场结构热场的结构示意图；各部件介绍2.热场的安装和煅烧热场的安装；热场水平与中心调整；热场的煅烧3.热场的温度梯度热场的概念；温度梯度的概念；静态热场的温度分布；动平衡态热场的分布晶体生长的温度梯度：径向温度梯度与纵向温度梯度热场的优劣对单晶硅的质量有很大影响。合适的热场，能够生长出高质量的单晶。不好的热场容易使单晶变成多晶，或者根本无法引晶。有的热场虽然能够生长单晶，但质量较差，有位错和其它结构缺陷。因此，找到较好的热场条件，配置最佳的热场，是非常重要的直拉单晶工

2、艺技术。热场有大有小，它是按照所用的石英坩埚的直径大小来划分的，目前国内热场从￠12″～￠28″都有，但以￠18″～￠22″居多。一、热场结构一、热场结构直拉单晶炉的热系统，也就是所谓的热场，是指为了熔化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下进行的整个系统。热场一般包括压环、保温盖、上中下保温罩、石墨坩埚(三瓣埚)、坩埚托杆、坩埚托盘、电极、加热器、导流筒、石墨螺栓，且为了防止漏硅，炉底、金属电极、托杆、都设置了保护板、保护套。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

3、种形状，筒状、杯状、螺旋状。目前绝大多数加热器为筒状，硅单晶分厂CZ1#厂房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。石墨电极石墨电极的作用，一是平稳的固定加热器，二是通过它对加热器输送电流，因此要求电极厚重，结实耐用，它与金属电极和加热器的接触面要光滑、平稳，保证接触良好，通电时不打火。石墨电极也是有高纯石墨加工而成。右上图为石墨电极

4、示意图、右下图为连接石墨电极和加热器的石墨螺栓。石墨螺栓电极图石墨坩埚、坩埚托杆和坩埚托盘石墨坩埚，也就是所谓的三瓣埚，主要是用来盛放石英坩埚。它的内径加工尺寸与石英坩埚的外形尺寸相配合，同时，石墨坩埚本身也需要具有一定的强度，来承受硅料和坩埚的重量。石墨坩埚，有单体，两瓣合体，以及CZ1#所使用的三瓣合体等不同形状。它们从节约成本、使用方便来比较各有所长。右图为三瓣埚的实物图。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。支撑体的高度是可以调节的，这样可以保

5、证熔料时，坩埚有合适的低埚位，而拉晶时，有足够的埚跟随动行程。石墨坩埚、坩埚托杆和坩埚托盘保温罩保温罩分为上保温罩、中保温罩和下保温罩。保温罩是由一个保温筒外面包裹石墨碳毡而成。石墨碳毡的包裹层数视情况而定。下保温罩组成了底部的保温系统，它的作用是加强埚底保温，提高埚底温度，减少热量损失。中、上保温罩的作用也是为了减少热量的损失。只不过保温罩外面的石墨碳毡的层数不一样，这样使得温度梯度不一样。排气的方式有上排气和下排气。CZ1#厂房现在使用的比较多的是上排气。这样，上保温罩上面就存在几个排气孔，这些排气孔保证在高温下蒸发的气体的排出。保

6、温罩保温盖、导流筒保温盖由保温上盖、保温碳毡和保温下盖组成。即两层环状石墨之间夹一层石墨碳毡组成，其内径的大小与导流筒外径相匹配，平稳的放在保温罩面板上。导流筒，由内外筒之间夹一层石墨碳毡组成。导流筒主要是为了控制热场的温度梯度和引导氩气流。压环压环，由几截弧形环构成的一个圆形环状石墨件，它放置在盖板与炉壁接触处，是为了防止热量和气体从炉壁与盖板的缝隙间通过。右上图是压环，右下图为安装后的效果图。(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

7、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。放上加热器之后，加热器的电极孔要与下面的电极板的两孔对准。二、热场的安装与煅烧安装电极→炉底碳毡→反射底板→下保温罩→石墨环、石英环→加热器→中保温罩→石墨托杆→石墨托盘→装三瓣埚→下降主炉室→上保温罩→导气孔→保温盖板→装导流筒→压环热场安装顺序示意图二、热场的安装与煅烧(3)对中顺序在整个安装过程中，要求整个热系统对中良好，同心度高，需要严格对中：①坩埚轴与加热器的对中。将托杆稳定的装在下轴上，将下轴转动，目测是否偏摆。然后将钢板尺平

8、放在坩埚轴上，观察两者之间的间隙，间隙是否保持不变，加热器圆心是否对中。接着装托盘，托盘的中心也要跟加热器对中。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