Un cuptor cu monocristal este un dispozitiv care folosește unîncălzitor de grafitpentru topirea materialelor de siliciu policristalin într-un mediu de gaz inert (argon) și utilizează metoda Czochralski pentru a crește monocristale nedislocate. Este compus în principal din următoarele sisteme:
Sistem de transmisie mecanică
Sistemul de transmisie mecanică este sistemul de operare de bază al cuptorului monocristal, care este responsabil în principal pentru controlul mișcării cristalelor șicreuzete, inclusiv ridicarea și rotația cristalelor de însămânțare și ridicarea și rotațiacreuzetePoate ajusta cu precizie parametri precum poziția, viteza și unghiul de rotație al cristalelor și creuzetelor pentru a asigura progresul lin al procesului de creștere a cristalelor. De exemplu, în diferite etape de creștere a cristalelor, cum ar fi însămânțarea, gâtuirea, umărul, creșterea cu diametru egal și coada, mișcarea cristalelor de însămânțare și a creuzetelor trebuie controlată cu precizie de acest sistem pentru a îndeplini cerințele procesului de creștere a cristalelor.
Sistem de control al temperaturii de încălzire
Acesta este unul dintre sistemele de bază ale cuptorului monocristal, utilizat pentru a genera căldură și a controla cu precizie temperatura din cuptor. Este compus în principal din componente precum încălzitoare, senzori de temperatură și regulatoare de temperatură. Încălzitorul este de obicei fabricat din materiale precum grafitul de înaltă puritate. După ce curentul alternativ este transformat și redus pentru a crește curentul, încălzitorul generează căldură pentru a topi materiale policristaline, cum ar fi polisiliconul, în creuzet. Senzorul de temperatură monitorizează schimbările de temperatură din cuptor în timp real și transmite semnalul de temperatură către regulatorul de temperatură. Regulatorul de temperatură controlează cu precizie puterea de încălzire în funcție de parametrii de temperatură setați și de semnalul de temperatură de feedback, menținând astfel stabilitatea temperaturii din cuptor și asigurând un mediu de temperatură adecvat pentru creșterea cristalelor.
Sistem de vid
Funcția principală a sistemului de vid este de a crea și menține un mediu de vid în cuptor în timpul procesului de creștere a cristalelor. Aerul și gazele impure din cuptor sunt extrase prin pompe de vid și alte echipamente pentru a face ca presiunea gazului din cuptor să atingă un nivel extrem de scăzut, în general sub 5TOR (torr). Acest lucru poate preveni oxidarea materialului siliciu la temperaturi ridicate și poate asigura puritatea și calitatea creșterii cristalelor. În același timp, mediul de vid este, de asemenea, propice eliminării impurităților volatile generate în timpul procesului de creștere a cristalelor și îmbunătățirii calității cristalelor.
Sistemul cu argon
Sistemul cu argon joacă un rol în protejarea și reglarea presiunii din cuptorul monocristal. După vidare, în cuptor se introduce argon gazos de înaltă puritate (puritatea trebuie să fie peste 6/9). Pe de o parte, poate împiedica pătrunderea aerului exterior în cuptor și oxidarea materialelor cu siliciu; pe de altă parte, umplerea cu argon gazos poate menține presiunea stabilă în cuptor și poate oferi un mediu de presiune adecvat pentru creșterea cristalelor. În plus, fluxul de argon gazos poate, de asemenea, să elimine căldura generată în timpul procesului de creștere a cristalelor, jucând un anumit rol de răcire.
Sistem de răcire cu apă
Funcția sistemului de răcire cu apă este de a răci diversele componente aflate la temperatură înaltă ale cuptorului monocristal pentru a asigura funcționarea normală și durata de viață a echipamentului. În timpul funcționării cuptorului monocristal, încălzitorul,creuzet, electrodul și alte componente vor genera multă căldură. Dacă nu sunt răcite la timp, echipamentul se va supraîncălzi, se va deforma sau chiar se va deteriora. Sistemul de răcire cu apă elimină căldura acestor componente prin circularea apei de răcire pentru a menține temperatura echipamentului într-un interval sigur. În același timp, sistemul de răcire cu apă poate ajuta și la reglarea temperaturii din cuptor pentru a îmbunătăți precizia controlului temperaturii.
Sistem de control electric
Sistemul de control electric este „creierul” cuptorului monocristal, responsabil pentru monitorizarea și controlul funcționării întregului echipament. Acesta poate primi semnale de la diverși senzori, cum ar fi senzori de temperatură, senzori de presiune, senzori de poziție etc., și poate coordona și controla sistemul de transmisie mecanică, sistemul de control al temperaturii de încălzire, sistemul de vid, sistemul cu argon și sistemul de răcire cu apă pe baza acestor semnale. De exemplu, în timpul procesului de creștere a cristalului, sistemul de control electric poate regla automat puterea de încălzire în funcție de semnalul de temperatură transmis de senzorul de temperatură; în funcție de creșterea cristalului, poate controla viteza de mișcare și unghiul de rotație al cristalului de însămânțare și al creuzetului. În același timp, sistemul de control electric are și funcții de diagnosticare a defecțiunilor și de alarmă, care pot detecta la timp condițiile anormale ale echipamentului și pot asigura funcționarea în siguranță a acestuia.
Data publicării: 23 septembrie 2024