Piec monokrystaliczny to urządzenie wykorzystującegrzejnik grafitowydo topienia polikrystalicznych materiałów krzemowych w środowisku gazu obojętnego (argonu) i wykorzystuje metodę Czochralskiego do hodowli niedylokowanych monokryształów. Składa się głównie z następujących systemów:
Układ przeniesienia napędu mechanicznego
Podstawowym systemem operacyjnym pieca monokrystalicznego jest układ przeniesienia napędu mechanicznego, który odpowiada głównie za sterowanie ruchem kryształów itygle, w tym podnoszenie i obracanie kryształów zarodkowych oraz podnoszenie i obracanietygle. Może dokładnie regulować parametry, takie jak położenie, prędkość i kąt obrotu kryształów i tygli, aby zapewnić płynny postęp procesu wzrostu kryształów. Na przykład na różnych etapach wzrostu kryształów, takich jak zaszczepianie, przewężanie, barkowanie, wzrost o równej średnicy i ogonowanie, ruch kryształów zaszczepiających i tygli musi być dokładnie kontrolowany przez ten system, aby spełnić wymagania procesu wzrostu kryształów.
System kontroli temperatury ogrzewania
Jest to jeden z głównych systemów pieca monokrystalicznego, który służy do generowania ciepła i dokładnego kontrolowania temperatury w piecu. Składa się głównie z komponentów, takich jak grzałki, czujniki temperatury i regulatory temperatury. Grzałka jest zwykle wykonana z materiałów, takich jak grafit o wysokiej czystości. Po przekształceniu i zmniejszeniu prądu przemiennego w celu zwiększenia prądu, grzałka generuje ciepło, aby stopić materiały polikrystaliczne, takie jak polikrzem w tyglu. Czujnik temperatury monitoruje zmiany temperatury w piecu w czasie rzeczywistym i przesyła sygnał temperatury do regulatora temperatury. Regulator temperatury dokładnie kontroluje moc grzewczą zgodnie z ustawionymi parametrami temperatury i sygnałem sprzężenia zwrotnego temperatury, utrzymując w ten sposób stabilność temperatury w piecu i zapewniając odpowiednie środowisko temperaturowe do wzrostu kryształów.
Układ próżniowy
Główną funkcją systemu próżniowego jest tworzenie i utrzymywanie środowiska próżniowego w piecu podczas procesu wzrostu kryształów. Powietrze i gazy zanieczyszczające w piecu są usuwane za pomocą pomp próżniowych i innego sprzętu, aby ciśnienie gazu w piecu osiągnęło niezwykle niski poziom, zazwyczaj poniżej 5TOR (torr). Może to zapobiec utlenianiu materiału krzemowego w wysokich temperaturach i zapewnić czystość i jakość wzrostu kryształów. Jednocześnie środowisko próżniowe sprzyja również usuwaniu lotnych zanieczyszczeń wytwarzanych podczas procesu wzrostu kryształów i poprawie jakości kryształu.
Układ argonowy
Układ argonowy odgrywa rolę w ochronie i regulacji ciśnienia w piecu w piecu monokrystalicznym. Po odkurzeniu, do pieca wlewa się gaz argonowy o wysokiej czystości (czystość musi być powyżej 6 9). Z jednej strony może on zapobiegać przedostawaniu się powietrza z zewnątrz do pieca i zapobiegać utlenianiu materiałów krzemowych; z drugiej strony, wypełnienie gazem argonowym może utrzymać stabilne ciśnienie w piecu i zapewnić odpowiednie środowisko ciśnieniowe do wzrostu kryształów. Ponadto przepływ gazu argonowego może również odprowadzać ciepło wytwarzane podczas procesu wzrostu kryształów, odgrywając pewną rolę chłodzącą.
Układ chłodzenia wodnego
Funkcją układu chłodzenia wodnego jest chłodzenie różnych wysokotemperaturowych komponentów pieca monokrystalicznego w celu zapewnienia normalnej pracy i żywotności sprzętu. Podczas pracy pieca monokrystalicznego, grzałka,tygiel, elektroda i inne komponenty będą generować dużo ciepła. Jeśli nie zostaną schłodzone na czas, sprzęt się przegrzeje, odkształci lub nawet ulegnie uszkodzeniu. System chłodzenia wodnego odprowadza ciepło z tych komponentów poprzez cyrkulację wody chłodzącej, aby utrzymać temperaturę sprzętu w bezpiecznym zakresie. Jednocześnie system chłodzenia wodnego może również pomóc w regulacji temperatury w piecu, aby poprawić dokładność kontroli temperatury.
Układ sterowania elektrycznego
Elektryczny układ sterowania jest „mózgiem” pieca monokrystalicznego, odpowiedzialnym za monitorowanie i kontrolowanie pracy całego sprzętu. Może odbierać sygnały z różnych czujników, takich jak czujniki temperatury, czujniki ciśnienia, czujniki położenia itp., a także koordynować i kontrolować mechaniczny układ przeniesienia napędu, układ kontroli temperatury ogrzewania, układ próżniowy, układ argonowy i układ chłodzenia wodnego na podstawie tych sygnałów. Na przykład podczas procesu wzrostu kryształu elektryczny układ sterowania może automatycznie regulować moc grzewczą zgodnie z sygnałem temperatury przekazywanym przez czujnik temperatury; zgodnie ze wzrostem kryształu może kontrolować prędkość ruchu i kąt obrotu kryształu zarodkowego i tygla. Jednocześnie elektryczny układ sterowania ma również funkcje diagnostyki błędów i alarmu, które mogą wykrywać nieprawidłowe warunki urządzenia na czas i zapewniać bezpieczną pracę urządzenia.
Czas publikacji: 23-09-2024