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单晶炉
主要内容：1、掌握单晶炉的长晶原理
2、单晶炉的结构
3、单晶炉操作流程
4、单晶炉常见异常处理方法
5、单晶检测
1、单晶炉的长晶原理
将预先合成好的多晶原料装在坩埚中，并被加热到原料的熔点以上，此时，坩埚内的原料就熔化为熔体，
在坩埚的上方有一根可以旋转和升降的提拉杆，杆的下端带有一个夹头，其上装有籽晶。降低提拉杆，使籽
晶插入熔体中，只要温度合适，籽晶既不熔掉也不长大，然后慢慢地向上提拉和转动晶杆。同时，缓慢地降
低加热功率，籽晶就逐渐长粗，小心地调节加热功率，就能得到所需直径的晶体。整个生长装置安放在一个
可以封闭的外罩里，以便使生长环境中有所需要的气氛和压强。通过外罩的窗口，可以观察到生长的情况。
2、单晶炉的结构
炉子本体包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩
气系统及水冷系统。机架由底座、上立柱和下立柱组成，是炉子的支撑装置。坩埚驱动装置安装在底座内的平
台上，主炉室（由炉底板、炉底、炉筒和炉盖组成）安装在底座的上平面上，上面与翻板阀密封联结，副室放
在翻板阀上，提拉头安装在副室上，坩埚驱动装置与炉室通过波纹管密封联结，液压系统中提升油缸安装在
下立柱上。液压泵放在主机附近的适当位置，真空系统、水冷系统固定在机架上，主炉室是炉子的心脏部位，
热场系统安装在内。另外还有电气部分，控制柜、加热系统等。
3、单晶炉操作流程
操作流程主要有：装料、化料、安定、种晶、引晶、放肩、转肩、等径和收尾。操作需要做到：颈细、肩平、径等
尾尖才能拉出很好的晶棒。
3.1 装料
首先清洗好炉体，将清理干净的石墨三瓣锅装入单晶炉，调整石墨器件位置，使加热器、保温碳毡、石墨
托碗保持同心，调节石墨托碗，使它与加热器上缘水平。在三瓣锅中放入新的石英坩埚。
其次由装料员将称好的多晶料和掺杂剂装入坩埚内。装料时应注意一下两点：
（1）装料时，不能使石英坩埚底部有过大的空隙，防止塌料时，上部未熔的多晶硅跌入硅液中，造成熔
硅外渐。
（2）硅晶硅不能碰到石英坩埚的上边沿，防止多晶硅粘着在上边沿。
装料完成，检查仪器。一切工作准确无误后，关好炉门，开动机械泵和低真空阀门抽真空，炉内真空达
5×10-1 乇时，打开冷却水，开启扩散泵，打开高真空阀。炉内真空升到 1×10-3 乇时，即可加热熔硅。在流动气
氛下和减压下熔硅，单晶炉内真空达到 10-1 乇时关闭真空泵，通入高纯氩气 10 分钟，或者一边通入高纯氩
气，一边抽空 10 分钟，即可加热熔硅。
3.2 化料
打开功率进行加热，使炉体上升到 1500℃左右。熔硅时，应注意炉内真空度的变化，一般说来，在流动
气氛下或在减压下熔硅比较稳定。熔硅温度升到 1000℃时应转动坩埚，使坩埚各部受热均匀。
3.3 安定
当多晶硅会全部熔完后，将坩埚升到引晶位置，同时关闭扩散
泵和高真空阀门，只开机械泵保持低真空。以一定流量通入高纯氩气，
调整排气阀门，使炉膛保持一定的正压强。使熔液温度、流动和表面
气压达到稳定。