Un forn de monocristall és un dispositiu que utilitza unescalfador de grafitper fondre materials de silici policristal·lí en un ambient de gas inert (argó) i utilitza el mètode Czochralski per fer créixer monocristalls no dislocats. Està compost principalment pels següents sistemes:
Sistema de transmissió mecànica
El sistema de transmissió mecànica és el sistema operatiu bàsic del forn de monocristall, que és principalment responsable de controlar el moviment dels cristalls igresols, incloent-hi l'aixecament i la rotació dels cristalls de sembra i l'aixecament i la rotació degresolsPot ajustar amb precisió paràmetres com la posició, la velocitat i l'angle de rotació dels cristalls i els gresols per garantir el progrés suau del procés de creixement del cristall. Per exemple, en diferents etapes de creixement del cristall, com ara la sembra, l'estret, l'espatllament, el creixement de diàmetre igual i la cua, el moviment dels cristalls de sembra i els gresols ha de ser controlat amb precisió per aquest sistema per complir els requisits del procés de creixement del cristall.
Sistema de control de temperatura de calefacció
Aquest és un dels sistemes bàsics del forn de monocristall, que s'utilitza per generar calor i controlar amb precisió la temperatura del forn. Està compost principalment per components com ara escalfadors, sensors de temperatura i controladors de temperatura. L'escalfador sol estar fet de materials com el grafit d'alta puresa. Després que el corrent altern es transformi i es redueixi per augmentar el corrent, l'escalfador genera calor per fondre materials policristal·lins com el polisilici al gresol. El sensor de temperatura controla els canvis de temperatura del forn en temps real i transmet el senyal de temperatura al controlador de temperatura. El controlador de temperatura controla amb precisió la potència d'escalfament segons els paràmetres de temperatura establerts i el senyal de temperatura de retroalimentació, mantenint així l'estabilitat de la temperatura del forn i proporcionant un entorn de temperatura adequat per al creixement del cristall.
Sistema de buit
La funció principal del sistema de buit és crear i mantenir un ambient de buit al forn durant el procés de creixement del cristall. L'aire i els gasos d'impuresa del forn s'extreuen mitjançant bombes de buit i altres equips per fer que la pressió del gas al forn arribi a un nivell extremadament baix, generalment per sota de 5TOR (torr). Això pot evitar que el material de silici s'oxidi a altes temperatures i garantir la puresa i la qualitat del creixement del cristall. Al mateix temps, l'ambient de buit també és propici per eliminar les impureses volàtils generades durant el procés de creixement del cristall i millorar la qualitat del cristall.
Sistema d'argó
El sistema d'argó té un paper en la protecció i regulació de la pressió al forn del monocristall. Després del buit, s'omple el forn amb gas argó d'alta puresa (la puresa ha de ser superior a 6,9). D'una banda, pot evitar que l'aire exterior entri al forn i evitar que els materials de silici s'oxidin; d'altra banda, l'ompliment de gas argó pot mantenir estable la pressió al forn i proporcionar un entorn de pressió adequat per al creixement del cristall. A més, el flux de gas argó també pot eliminar la calor generada durant el procés de creixement del cristall, jugant un cert paper de refrigeració.
Sistema de refrigeració per aigua
La funció del sistema de refrigeració per aigua és refredar els diversos components d'alta temperatura del forn de monocristall per garantir el funcionament normal i la vida útil de l'equip. Durant el funcionament del forn de monocristall, l'escalfador,gresol, l'elèctrode i altres components generaran molta calor. Si no es refreden a temps, l'equip es sobreescalfarà, es deformarà o fins i tot es farà malbé. El sistema de refrigeració per aigua elimina la calor d'aquests components fent circular aigua de refrigeració per mantenir la temperatura de l'equip dins d'un rang segur. Al mateix temps, el sistema de refrigeració per aigua també pot ajudar a ajustar la temperatura del forn per millorar la precisió del control de la temperatura.
Sistema de control elèctric
El sistema de control elèctric és el "cervell" del forn de monocristall, responsable de supervisar i controlar el funcionament de tot l'equip. Pot rebre senyals de diversos sensors, com ara sensors de temperatura, sensors de pressió, sensors de posició, etc., i coordinar i controlar el sistema de transmissió mecànica, el sistema de control de temperatura de calefacció, el sistema de buit, el sistema d'argó i el sistema de refrigeració per aigua en funció d'aquests senyals. Per exemple, durant el procés de creixement del cristall, el sistema de control elèctric pot ajustar automàticament la potència de calefacció segons el senyal de temperatura que envia el sensor de temperatura; segons el creixement del cristall, pot controlar la velocitat de moviment i l'angle de rotació del cristall sembra i del gresol. Al mateix temps, el sistema de control elèctric també té funcions de diagnòstic de fallades i alarma, que poden detectar condicions anormals de l'equip a temps i garantir el funcionament segur de l'equip.
Data de publicació: 23 de setembre de 2024