Um forno de cristal único é um dispositivo que usa umaquecedor de grafitepara fundir materiais de silício policristalino em um ambiente de gás inerte (argônio) e utiliza o método de Czochralski para cultivar monocristais não deslocados. É composto principalmente pelos seguintes sistemas:
Sistema de transmissão mecânica
O sistema de transmissão mecânica é o sistema operacional básico do forno de cristal único, que é o principal responsável pelo controle do movimento dos cristais ecadinhos, incluindo a elevação e rotação de cristais de sementes e a elevação e rotação decadinhos. Ele pode ajustar com precisão parâmetros como posição, velocidade e ângulo de rotação dos cristais e cadinhos para garantir o progresso suave do processo de crescimento dos cristais. Por exemplo, em diferentes estágios de crescimento dos cristais, como semeadura, estreitamento, formação de ombros, crescimento de diâmetro igual e formação de cauda, o movimento dos cristais semente e cadinhos precisa ser controlado com precisão por este sistema para atender aos requisitos do processo de crescimento dos cristais.
Sistema de controle de temperatura de aquecimento
Este é um dos sistemas centrais do forno de cristal único, usado para gerar calor e controlar com precisão a temperatura no forno. É composto principalmente por componentes como aquecedores, sensores de temperatura e controladores de temperatura. O aquecedor é geralmente feito de materiais como grafite de alta pureza. Após a corrente alternada ser transformada e reduzida para aumentar a corrente, o aquecedor gera calor para fundir materiais policristalinos, como polissilício, no cadinho. O sensor de temperatura monitora as mudanças de temperatura no forno em tempo real e transmite o sinal de temperatura para o controlador de temperatura. O controlador de temperatura controla com precisão a potência de aquecimento de acordo com os parâmetros de temperatura definidos e o sinal de temperatura de feedback, mantendo assim a estabilidade da temperatura no forno e proporcionando um ambiente de temperatura adequado para o crescimento do cristal.
Sistema de vácuo
A principal função do sistema de vácuo é criar e manter um ambiente de vácuo no forno durante o processo de crescimento do cristal. O ar e os gases de impureza no forno são extraídos por meio de bombas de vácuo e outros equipamentos, fazendo com que a pressão do gás no forno atinja um nível extremamente baixo, geralmente abaixo de 5TOR (torr). Isso evita a oxidação do silício em altas temperaturas e garante a pureza e a qualidade do crescimento do cristal. Ao mesmo tempo, o ambiente de vácuo também é propício à remoção de impurezas voláteis geradas durante o processo de crescimento do cristal, melhorando a qualidade do cristal.
Sistema de argônio
O sistema de argônio desempenha um papel na proteção e regulação da pressão no forno de cristal único. Após a aspiração, gás argônio de alta pureza (com pureza acima de 6,9) é injetado no forno. Por um lado, ele impede a entrada de ar externo no forno e a oxidação dos materiais de silício; por outro lado, o enchimento com gás argônio mantém a pressão no forno estável e proporciona um ambiente de pressão adequado para o crescimento do cristal. Além disso, o fluxo de gás argônio também pode dissipar o calor gerado durante o processo de crescimento do cristal, desempenhando um papel importante no resfriamento.
Sistema de refrigeração a água
A função do sistema de resfriamento a água é resfriar os diversos componentes de alta temperatura do forno de cristal único para garantir a operação normal e a vida útil do equipamento. Durante a operação do forno de cristal único, o aquecedor,cadinhoEletrodos e outros componentes geram muito calor. Se não forem resfriados a tempo, o equipamento superaquecerá, deformará ou até mesmo será danificado. O sistema de resfriamento a água dissipa o calor desses componentes, circulando a água de resfriamento para manter a temperatura do equipamento dentro de uma faixa segura. Ao mesmo tempo, o sistema de resfriamento a água também pode auxiliar no ajuste da temperatura no forno, melhorando a precisão do controle de temperatura.
Sistema de controle elétrico
O sistema de controle elétrico é o "cérebro" do forno de cristal único, responsável por monitorar e controlar a operação de todo o equipamento. Ele pode receber sinais de vários sensores, como sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de posição, etc., e coordenar e controlar o sistema de transmissão mecânica, o sistema de controle de temperatura de aquecimento, o sistema de vácuo, o sistema de argônio e o sistema de resfriamento a água com base nesses sinais. Por exemplo, durante o processo de crescimento do cristal, o sistema de controle elétrico pode ajustar automaticamente a potência de aquecimento de acordo com o sinal de temperatura realimentado pelo sensor de temperatura; de acordo com o crescimento do cristal, ele pode controlar a velocidade de movimento e o ângulo de rotação do cristal semente e do cadinho. Ao mesmo tempo, o sistema de controle elétrico também possui funções de diagnóstico de falhas e alarme, que podem detectar condições anormais do equipamento a tempo e garantir a operação segura do equipamento.
Horário da publicação: 23/09/2024