本课题是对T70型晶体生长设备关键技术的研究,包括温场分析及提拉旋转机构动力学分析。随着晶体生长向优质大尺寸方向发展以及坩埚内投料量的加大,对晶体生长温度控制和系统运转稳定性要求也越来越高,研究开发技术先进、温度控制精度高、系统性能稳定可靠的设备,对于大幅提升国产晶体生长设备自动化程度和产品质量是非常必要的。有限元方法是20世纪计算工程科学领域里诞生的最有效的计算方法,其在半导体领域也有极其重要的应用。由于拉晶过程中投料量较大,炉体结构复杂、造价昂贵,引入计算机数值模拟分析单晶炉内温场及动力学,对生长出高质量单晶、提高系统稳定性、缩短晶体生长周期、降低生产成本具有重要现实意义。本文对单晶炉温场也做了系统的研究:对石墨加热器进行了热电耦合模拟,确定了化硅电流、电压,降低了拉晶成本:对长晶不同阶段的温场进行了全局模拟,得到了长晶各个阶段炉内温场分布,对温场的合理性进行了分析,同时利用Dornberger等人提出的Vc/G(Vc为拉晶速率、G为固液界面上晶体中的温度梯度)理论,对热场进行了讨论,预测了OISF-ring所发生的位置:对炉内氩气流动过程进行了数值模拟,实现了采用新型热屏的炉内氩气流形可视化,并且讨论了氩气流形对单晶硅中碳氧量的影响。同时,通过对提拉旋转机构进行动力学分析,确定了机构中各构件的运动规律及动载荷变化特性。