1、主機(jī)部分：

     a 機(jī)架，雙立柱

     b 雙層水冷式結(jié)構(gòu)爐體

     c 水冷式閥座

     d 晶體提升及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

     e 坩堝提升及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

     f 氬氣系統(tǒng)

     g 真空系統(tǒng)及自動爐壓檢測控制

     h 水冷系統(tǒng)及多種安全保障裝置

     j 留有二次加料口

     2、加熱器電源：

     全水冷電源裝置采用專利電源或原裝進(jìn)口IGBT及超快恢復(fù)二極管等功率器件。配以特效高頻變壓器，構(gòu)成新一代高頻開關(guān)電源。采用移相全橋軟開關(guān)（ZVS）及CPU獨(dú)立控制技術(shù)，提高了電能轉(zhuǎn)換效率，不需要功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。

     3、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：

     采用PLC和上位工業(yè)平板電腦PC機(jī)，配備大屏幕觸摸式HMI人機(jī)界面、高像素CCD測徑ADC系統(tǒng)和具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的“全自動CZ法晶體生長SCADA監(jiān)控系統(tǒng)”，可實(shí)現(xiàn)從抽真空—檢漏—爐壓控制—熔料—穩(wěn)定—溶接—引晶—放肩—轉(zhuǎn)肩—等徑—收尾—停爐全過程自動控制。

    首先，把高純度的多晶硅原料放入高純石英坩堝，通過石墨加熱器產(chǎn)生的高溫將其熔化；然后，對熔化的硅液稍做降溫，使之產(chǎn)生一定的過冷度，再用一根固定在籽晶軸上的硅單晶體（稱作籽晶）插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶體便會在籽晶下端生長；接著，控制籽晶生長出一段長為100mm左右、直徑為3～5mm的細(xì)頸，用于消除高溫溶液對籽晶的強(qiáng)烈熱沖擊而產(chǎn)生的原子排列的位錯(cuò)，這個(gè)過程就是引晶；隨后，放大晶體直徑到工藝要求的大小，一般為75～300mm，這個(gè)過程稱為放肩；接著，突然提高拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩操作，使肩部近似直角；然后，進(jìn)入等徑工藝，通過控制熱場溫度和晶體提升速度，生長出一定直徑規(guī)格大小的單晶柱體；最后，待大部分硅溶液都已經(jīng)完成結(jié)晶時(shí)，再將晶體逐漸縮小而形成一個(gè)尾形錐體，稱為收尾工藝。這樣一個(gè)單晶拉制過程就基本完成，進(jìn)行一定的保溫冷卻后就可以取出。
     直拉法，也叫切克勞斯基（J.Czochralski）方法。此法早在1917年由切克勞斯基建立的一種晶體生長方法，用直拉法生長單晶的設(shè)備和工藝比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動控制，生產(chǎn)效率高，易于制備大直徑單晶，容易控制單晶中雜質(zhì)濃度，可以制備低電阻率單晶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上硅單晶的產(chǎn)量中70%～80%是用直拉法生產(chǎn)的。

 

     單晶硅生長爐的特點(diǎn)

     HD系列硅單晶爐的爐室采用3節(jié)設(shè)計(jì)。上筒和上蓋可以上升并向兩邊轉(zhuǎn)動，便于裝料和維護(hù)等。爐筒升降支撐采用雙立柱設(shè)計(jì)，提高穩(wěn)定性。支撐柱安裝在爐體支撐平臺的上面，便于平臺下面設(shè)備的維護(hù)。爐筒升降采用絲杠提升技術(shù)，簡便干凈。

     全自動控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)方便，可靠性高，抗干擾性好。雙攝像頭實(shí)時(shí)采集晶體直徑信息。液面測溫確保下籽晶溫度和可重復(fù)性。爐內(nèi)溫度或加熱功率控制方式可選，保證控溫精度。質(zhì)量流量計(jì)精確控制氬氣流量。高精度真空計(jì)結(jié)合電動蝶閥實(shí)時(shí)控制爐內(nèi)真空度。上稱重傳感器用于晶棒直徑的輔助控制。伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的混合使用，即可滿足轉(zhuǎn)動所需的扭矩，又可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的精確控制。質(zhì)量流量計(jì)精確控制氬氣流量。

     自主產(chǎn)權(quán)的控制軟件采用視窗平臺，操作方便簡潔直觀。多種曲線和數(shù)據(jù)交叉分析工具提供了工藝實(shí)時(shí)監(jiān)控的平臺。完整的工藝設(shè)定界面使計(jì)算機(jī)可以自動完成幾乎所有的工藝過程。

     加熱電源采用綠色縱向12脈沖直流電源。比傳統(tǒng)直流電源節(jié)能近15%。

     特殊的溫場設(shè)計(jì)使晶體提拉速度提高20-30%。

     江南電力光伏科技有限公司

     江南電力光伏科技有限公司，公司引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)研發(fā)環(huán)保清潔可再生新能源產(chǎn)品——太陽能光伏發(fā)電站和風(fēng)力發(fā)電站的相關(guān)設(shè)備。其中硅單晶生長爐設(shè)備有兩大系列三個(gè)品種，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。生產(chǎn)的單晶硅生長爐（TDR85/95/105-JN）

單晶硅生長爐（TDR85/95/105-JN）

     TDR—JN系列全自動晶體生長爐具有自主知識產(chǎn)權(quán)，是采用直拉法生長P型或N型單晶硅材料的專用設(shè)備。裝料量從95Kg～150Kg，可拉制6"～12"電路級和太陽能級單晶硅棒。

     上虞晶盛機(jī)電工程有限公司

     上虞晶盛機(jī)電工程有限公司是一家專業(yè)從事半導(dǎo)體材料生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試的股份制企業(yè)。通過人才引進(jìn)，公司擁有一批高、中級專業(yè)技術(shù)型的研發(fā)設(shè)計(jì)人員和經(jīng)營管理人才，具有獨(dú)立自主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)能力和相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力。

     公司依托浙江大學(xué)機(jī)械電子控制工程研究所的高科技優(yōu)勢，通過與浙江大學(xué)國家大學(xué)科技園杭州慧翔電液技術(shù)開發(fā)有限公司合作，共同開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的ZJS系列TDR80A，TDR80B，TDR85A，TDR95A型全自動晶體生長爐，并形成批量生產(chǎn)。

     中國西安理工大學(xué)研究所

     國內(nèi)以西安理工大學(xué)的晶體生長設(shè)備研究所為代表，自61年起開始生產(chǎn)晶體生長設(shè)備。主要產(chǎn)品有TDR-62B、TDR-70B、TDR-80。上虞晶盛機(jī)電工程有限公司是國內(nèi)單晶硅生長爐行業(yè)的后起之秀，自主研發(fā)了真正的全自動控制系統(tǒng)，產(chǎn)品迅速占領(lǐng)了IC級硅材料行業(yè)和高端太陽能行業(yè)，主要產(chǎn)品有TDR80A-ZJS、TDR80B-ZJS、TDR80C-ZJS、TDR85A-ZJS、TDR95A-ZJS、TDR112A-ZJS。

     美國KAYEX公司

     國外以美國KAYEX公司為代表，生產(chǎn)全自動硅單晶體生長爐。KAYEX公司是目前世界上最大，最先進(jìn)的硅單晶體生長爐制造商之一。KAYEX的產(chǎn)品早在80年代初就進(jìn)入中國市場，已成為中國半導(dǎo)體行業(yè)使用最多的品牌。該公司生長的硅晶體生長爐從抽真空－檢漏－熔料－引晶－放肩－等徑－收尾到關(guān)機(jī)的全過程由計(jì)算機(jī)實(shí)行全自動控制。晶體產(chǎn)品的完整性與均勻性好，直徑偏差在單晶全長內(nèi)僅±1mm。主要產(chǎn)品有CG3000、CG6000、KAYEX100PV、KAYEX120PV、KEYEX150，Vision300型，投料量分別為30kg、60kg、100kg、120kg、150kg、300kg。