Ein Einkristallofen ist ein Gerät, das einenGraphitheizungZum Schmelzen polykristalliner Siliziummaterialien in einer Inertgasumgebung (Argon) und zum Züchten unversetzter Einkristalle verwendet man die Czochralski-Methode. Es besteht im Wesentlichen aus folgenden Systemen:
Mechanisches Getriebesystem
Das mechanische Übertragungssystem ist das grundlegende Betriebssystem des Einkristallofens, das hauptsächlich für die Steuerung der Bewegung von Kristallen verantwortlich ist undTiegel, einschließlich des Anhebens und Drehens von Impfkristallen und des Anhebens und Drehens vonTiegelEs kann Parameter wie Position, Geschwindigkeit und Drehwinkel von Kristallen und Tiegeln präzise einstellen, um einen reibungslosen Ablauf des Kristallwachstumsprozesses zu gewährleisten. Beispielsweise muss in verschiedenen Kristallwachstumsphasen wie Impfen, Einschnüren, Schulterbildung, gleichmäßigem Durchmesserwachstum und Tailing die Bewegung von Impfkristallen und Tiegeln durch dieses System präzise gesteuert werden, um die Prozessanforderungen des Kristallwachstums zu erfüllen.
Heiztemperatur-Regelsystem
Dies ist eines der Kernsysteme des Einkristallofens. Es dient der Wärmeerzeugung und präzisen Temperaturregelung im Ofen. Es besteht hauptsächlich aus Komponenten wie Heizelementen, Temperatursensoren und Temperaturreglern. Heizelemente bestehen üblicherweise aus Materialien wie hochreinem Graphit. Nach der Umwandlung und Reduzierung des Wechselstroms zur Erhöhung der Stromstärke erzeugt das Heizelement Wärme zum Schmelzen polykristalliner Materialien wie Polysilizium im Tiegel. Der Temperatursensor überwacht die Temperaturänderungen im Ofen in Echtzeit und überträgt das Temperatursignal an den Temperaturregler. Dieser regelt die Heizleistung präzise anhand der eingestellten Temperaturparameter und des Temperaturrückmeldesignals. Dadurch bleibt die Temperatur im Ofen stabil und eine geeignete Temperaturumgebung für das Kristallwachstum gewährleistet.
Vakuumsystem
Die Hauptfunktion des Vakuumsystems besteht darin, während des Kristallwachstumsprozesses eine Vakuumumgebung im Ofen zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Luft und Verunreinigungsgase im Ofen werden durch Vakuumpumpen und andere Geräte abgesaugt, um den Gasdruck im Ofen auf ein extrem niedriges Niveau, in der Regel unter 5 TOR (Torr), zu senken. Dies verhindert die Oxidation des Siliziummaterials bei hohen Temperaturen und gewährleistet die Reinheit und Qualität des Kristallwachstums. Gleichzeitig trägt die Vakuumumgebung dazu bei, flüchtige Verunreinigungen, die während des Kristallwachstumsprozesses entstehen, zu entfernen und die Qualität des Kristalls zu verbessern.
Argonsystem
Das Argonsystem dient dem Schutz und der Regulierung des Ofendrucks im Einkristallofen. Nach dem Vakuumieren wird hochreines Argongas (Reinheit über 6,9) in den Ofen eingefüllt. Dies verhindert einerseits das Eindringen von Außenluft in den Ofen und die Oxidation von Siliziummaterialien. Andererseits hält das Argongas den Ofendruck stabil und sorgt für eine geeignete Druckumgebung für das Kristallwachstum. Darüber hinaus führt der Argonstrom die während des Kristallwachstumsprozesses entstehende Wärme ab und dient so der Kühlung.
Wasserkühlung
Die Funktion des Wasserkühlsystems besteht darin, die verschiedenen Hochtemperaturkomponenten des Einkristallofens zu kühlen, um den normalen Betrieb und die Lebensdauer der Anlage zu gewährleisten. Während des Betriebs des Einkristallofens, der Heizung,TiegelElektroden und andere Komponenten erzeugen viel Wärme. Werden sie nicht rechtzeitig gekühlt, überhitzt das Gerät, verformt sich oder wird sogar beschädigt. Das Wasserkühlsystem führt die Wärme dieser Komponenten durch zirkulierendes Kühlwasser ab und hält so die Temperatur des Geräts in einem sicheren Bereich. Gleichzeitig kann das Wasserkühlsystem auch dazu beitragen, die Temperatur im Ofen anzupassen und so die Genauigkeit der Temperaturregelung zu verbessern.
Elektrisches Steuerungssystem
Das elektrische Steuerungssystem ist das „Gehirn“ des Einkristallofens und für die Überwachung und Steuerung des gesamten Anlagenbetriebs verantwortlich. Es empfängt Signale von verschiedenen Sensoren wie Temperatursensoren, Drucksensoren und Positionssensoren und koordiniert und steuert basierend auf diesen Signalen das mechanische Übertragungssystem, die Heiztemperaturregelung, das Vakuumsystem, das Argonsystem und die Wasserkühlung. Beispielsweise kann das elektrische Steuerungssystem während des Kristallwachstums die Heizleistung automatisch entsprechend dem vom Temperatursensor zurückgemeldeten Temperatursignal anpassen und die Bewegungsgeschwindigkeit und den Drehwinkel von Impfkristall und Tiegel entsprechend dem Kristallwachstum steuern. Gleichzeitig verfügt das elektrische Steuerungssystem über Fehlerdiagnose- und Alarmfunktionen, die anormale Zustände der Anlage rechtzeitig erkennen und deren sicheren Betrieb gewährleisten.
Beitragszeit: 23.09.2024