Un four monocristallin est un appareil qui utilise unradiateur en graphiteIl permet de fondre des matériaux en silicium polycristallin dans un environnement de gaz inerte (argon) et utilise la méthode de Czochralski pour la croissance de monocristaux non disloqués. Il est principalement composé des systèmes suivants :
Système de transmission mécanique
Le système de transmission mécanique est le système d'exploitation de base du four monocristallin, qui est principalement responsable du contrôle du mouvement des cristaux etcreusets, y compris le levage et la rotation des cristaux germes et le levage et la rotation descreusetsIl permet d'ajuster avec précision des paramètres tels que la position, la vitesse et l'angle de rotation des cristaux et des creusets afin d'assurer le bon déroulement du processus de croissance cristalline. Par exemple, aux différentes étapes de la croissance cristalline, telles que l'ensemencement, la striction, l'épaulement, la croissance à diamètre égal et la formation de queues, le mouvement des germes cristallins et des creusets doit être contrôlé avec précision par ce système pour répondre aux exigences du processus de croissance cristalline.
Système de contrôle de la température de chauffage
Il s'agit de l'un des systèmes centraux du four monocristallin. Il permet de générer de la chaleur et de contrôler précisément la température à l'intérieur du four. Il est principalement composé de composants tels que des éléments chauffants, des capteurs de température et des régulateurs de température. L'élément chauffant est généralement constitué de matériaux tels que le graphite de haute pureté. Après transformation et réduction du courant alternatif pour augmenter le courant, l'élément chauffant génère de la chaleur pour fondre les matériaux polycristallins tels que le polysilicium dans le creuset. Le capteur de température surveille les variations de température dans le four en temps réel et transmet le signal de température au régulateur de température. Ce dernier régule avec précision la puissance de chauffage en fonction des paramètres de température définis et du signal de retour, maintenant ainsi la stabilité de la température dans le four et fournissant un environnement thermique propice à la croissance cristalline.
Système de vide
La fonction principale du système de vide est de créer et de maintenir un environnement sous vide dans le four pendant le processus de croissance cristalline. L'air et les gaz d'impuretés du four sont extraits par des pompes à vide et d'autres équipements afin de réduire considérablement la pression du gaz, généralement inférieure à 5 Torr (torr). Cela permet d'éviter l'oxydation du silicium à haute température et de garantir la pureté et la qualité de la croissance cristalline. Parallèlement, l'environnement sous vide favorise l'élimination des impuretés volatiles générées pendant le processus de croissance cristalline et améliore la qualité du cristal.
Système Argon
Le système d'argon joue un rôle dans la protection et la régulation de la pression dans le four monocristallin. Après la mise sous vide, de l'argon de haute pureté (pureté supérieure à 6,9) est introduit dans le four. D'une part, il empêche l'air extérieur de pénétrer dans le four et l'oxydation des matériaux en silicium ; d'autre part, il maintient la pression dans le four stable et crée un environnement sous pression propice à la croissance cristalline. De plus, le flux d'argon peut également évacuer la chaleur générée pendant le processus de croissance cristalline, jouant ainsi un rôle de refroidissement.
Système de refroidissement par eau
Le système de refroidissement par eau a pour fonction de refroidir les différents composants haute température du four monocristallin afin d'assurer son bon fonctionnement et sa durée de vie. Pendant le fonctionnement du four monocristallin, le réchauffeur…creusetLes électrodes et autres composants génèrent beaucoup de chaleur. S'ils ne sont pas refroidis à temps, l'équipement surchauffera, se déformera, voire sera endommagé. Le système de refroidissement par eau évacue la chaleur de ces composants en faisant circuler l'eau de refroidissement afin de maintenir la température de l'équipement dans une plage de sécurité. Il permet également d'ajuster la température dans le four pour améliorer la précision du contrôle.
Système de contrôle électrique
Le système de contrôle électrique est le « cerveau » du four monocristallin. Il est responsable de la surveillance et du contrôle du fonctionnement de l'ensemble de l'équipement. Il reçoit des signaux de divers capteurs, tels que des capteurs de température, de pression et de position, et coordonne et contrôle le système de transmission mécanique, le système de contrôle de la température de chauffage, le système de vide, le système d'argon et le système de refroidissement par eau. Par exemple, pendant la croissance cristalline, le système de contrôle électrique ajuste automatiquement la puissance de chauffage en fonction du signal de température renvoyé par le capteur ; en fonction de la croissance du cristal, il contrôle la vitesse de déplacement et l'angle de rotation du germe cristallin et du creuset. Parallèlement, le système de contrôle électrique dispose de fonctions de diagnostic des pannes et d'alarme, permettant de détecter à temps les anomalies de l'équipement et d'en garantir le bon fonctionnement.
Date de publication : 23 septembre 2024