Монокристалічна піч — це пристрій, який використовуєграфітовий нагрівачдля плавлення полікристалічних кремнієвих матеріалів в середовищі інертного газу (аргону) та використання методу Чохральського для вирощування недислокованих монокристалів. Він складається переважно з таких систем:
Механічна система передачі
Система механічної передачі є основною операційною системою монокристалічної печі, яка головним чином відповідає за керування рухом кристалів татиглі, включаючи підйом та обертання зародкових кристалів та підйом та обертаннятигліВін може точно регулювати такі параметри, як положення, швидкість і кут обертання кристалів і тиглів, щоб забезпечити плавний перебіг процесу росту кристалів. Наприклад, на різних стадіях росту кристалів, таких як затравка, утворення шийки, утворення плечей, ріст з однаковим діаметром і хвостовик, рух затравочних кристалів і тиглів повинен точно контролюватися цією системою для задоволення вимог процесу росту кристалів.
Система контролю температури опалення
Це одна з основних систем монокристалічної печі, яка використовується для генерації тепла та точного контролю температури в печі. Вона в основному складається з таких компонентів, як нагрівачі, датчики температури та контролери температури. Нагрівач зазвичай виготовляється з матеріалів, таких як високочистий графіт. Після перетворення змінного струму та зменшення його сили для збільшення струму, нагрівач генерує тепло для плавлення полікристалічних матеріалів, таких як полікремній, у тиглі. Датчик температури контролює зміни температури в печі в режимі реального часу та передає сигнал температури на контролер температури. Контролер температури точно контролює потужність нагріву відповідно до встановлених параметрів температури та сигналу зворотного зв'язку про температуру, тим самим підтримуючи стабільність температури в печі та забезпечуючи відповідне температурне середовище для росту кристалів.
Вакуумна система
Основна функція вакуумної системи полягає у створенні та підтримці вакуумного середовища в печі під час процесу вирощування кристалів. Повітря та газоподібні домішки з печі відсмоктуються за допомогою вакуумних насосів та іншого обладнання, щоб тиск газу в печі досяг надзвичайно низького рівня, зазвичай нижче 5 торр. Це може запобігти окисленню кремнієвого матеріалу за високих температур та забезпечити чистоту та якість вирощування кристалів. Водночас вакуумне середовище також сприяє видаленню летких домішок, що утворюються під час процесу вирощування кристалів, та покращенню якості кристалів.
Аргонна система
Аргонова система відіграє певну роль у захисті та регулюванні тиску в печі монокристалічної печі. Після вакуумування піч заповнюється високочистим аргоном (чистота має бути вище 6,9). З одного боку, це може запобігти потраплянню зовнішнього повітря в піч та запобігти окисленню кремнієвих матеріалів; з іншого боку, заповнення аргоном може підтримувати стабільний тиск у печі та забезпечувати відповідне середовище тиску для росту кристалів. Крім того, потік аргону також може відводити тепло, що утворюється під час процесу росту кристалів, відіграючи певну охолоджувальну роль.
Система водяного охолодження
Функція системи водяного охолодження полягає в охолодженні різних високотемпературних компонентів монокристалічної печі для забезпечення нормальної роботи та терміну служби обладнання. Під час роботи монокристалічної печі нагрівач,тигель, електрод та інші компоненти виділятимуть багато тепла. Якщо їх вчасно не охолодити, обладнання перегріється, деформується або навіть пошкодиться. Система водяного охолодження відводить тепло від цих компонентів шляхом циркуляції охолоджувальної води, щоб підтримувати температуру обладнання в безпечному діапазоні. Водночас система водяного охолодження також може допомогти в регулюванні температури в печі для підвищення точності контролю температури.
Електрична система керування
Електрична система керування є «мозком» монокристалічної печі, що відповідає за моніторинг та керування роботою всього обладнання. Вона може приймати сигнали від різних датчиків, таких як датчики температури, датчики тиску, датчики положення тощо, та координувати та керувати системою механічної передачі, системою контролю температури нагріву, вакуумною системою, системою аргону та системою водяного охолодження на основі цих сигналів. Наприклад, під час процесу вирощування кристалів електрична система керування може автоматично регулювати потужність нагріву відповідно до температурного сигналу, що подається назад від датчика температури; відповідно до зростання кристала, вона може контролювати швидкість руху та кут обертання зародка та тигля. Водночас електрична система керування також має функції діагностики несправностей та сигналізації, що дозволяє вчасно виявляти аномальні стани обладнання та забезпечувати його безпечну експлуатацію.
Час публікації: 23 вересня 2024 р.