単結晶炉の6つのシステムは何ですか？

単結晶炉は、グラファイトヒーター不活性ガス（アルゴン）雰囲気下で多結晶シリコン材料を溶融し、チョクラルスキー法を用いて無転位単結晶を育成する。主に以下のシステムで構成される。

機械式伝達システム

機械伝達システムは単結晶炉の基本的な操作システムであり、主に結晶の動きを制御し、るつぼ種結晶の持ち上げと回転、るつぼ結晶とるつぼの位置、速度、回転角度などのパラメータを正確に調整することで、結晶成長プロセスの円滑な進行を確保します。例えば、シーディング、ネッキング、ショルダーリング、等径成長、テーリングといった様々な結晶成長段階において、このシステムによって種結晶とるつぼの動きを正確に制御することで、結晶成長のプロセス要件を満たすことができます。

暖房温度制御システム

単結晶炉の中核システムの一つで、炉内の熱を発生させ、温度を正確に制御するために使用されます。主にヒーター、温度センサー、温度コントローラーなどのコンポーネントで構成されています。ヒーターは通常、高純度グラファイトなどの材料で作られています。交流電流を変圧・減圧して電流を増加させた後、ヒーターが発熱し、るつぼ内のポリシリコンなどの多結晶材料を溶かします。温度センサーは炉内の温度変化をリアルタイムで監視し、温度信号を温度コントローラーに送信します。温度コントローラーは、設定された温度パラメータとフィードバック温度信号に応じて加熱電力を正確に制御し、炉内の温度の安定性を維持し、結晶成長に適した温度環境を提供します。

真空システム

真空システムの主な機能は、結晶成長プロセス中に炉内に真空環境を作り、維持することです。炉内の空気と不純物ガスは真空ポンプなどの機器を通して排出され、炉内のガス圧は極めて低いレベル、一般的には5TOR（トル）未満に達します。これにより、シリコン材料が高温で酸化されるのを防ぎ、結晶成長の純度と品質を確保できます。同時に、真空環境は結晶成長プロセス中に発生する揮発性不純物を除去し、結晶の品質を向上させるのにも役立ちます。

アルゴンシステム

アルゴンシステムは、単結晶炉において炉内の圧力を保護・調整する役割を果たします。真空引き後、高純度アルゴンガス（純度6.9以上）を炉内に充填します。アルゴンガスは、炉内への外気の侵入を防ぎ、シリコン材料の酸化を防ぐ一方で、炉内の圧力を安定に保ち、結晶成長に適した圧力環境を提供します。さらに、アルゴンガスの流れは結晶成長プロセス中に発生する熱を奪い、一定の冷却効果も発揮します。

水冷システム

水冷システムの機能は、単結晶炉の様々な高温部品を冷却し、機器の正常な動作と寿命を確保することです。単結晶炉の運転中、ヒーターは、坩堝炉、電極、その他の部品は大量の熱を発生します。これらの部品が適時に冷却されない場合、機器は過熱し、変形したり、損傷したりする恐れがあります。水冷システムは、冷却水を循環させることでこれらの部品の熱を取り除き、機器の温度を安全な範囲に保ちます。同時に、水冷システムは炉内の温度調整にも役立ち、温度制御の精度を向上させます。

電気制御システム

電気制御システムは単結晶炉の「頭脳」であり、設備全体の動作を監視・制御する役割を担っています。温度センサー、圧力センサー、位置センサーなどの各種センサーからの信号を受信し、これらの信号に基づいて機械伝動システム、加熱温度制御システム、真空システム、アルゴンシステム、水冷システムを調整・制御します。例えば、結晶成長プロセス中、電気制御システムは温度センサーからフィードバックされた温度信号に基づいて加熱電力を自動調整し、結晶の成長に応じて種結晶とるつぼの移動速度と回転角度を制御します。同時に、電気制御システムは故障診断機能と警報機能も備えており、設備の異常状態をタイムリーに検知し、設備の安全な運転を確保します。