Что такое система печи для выращивания кристаллов

Печь для выращивания монокристаллов — это узкоспециализированное оборудование, используемое для производства бездислокационных монокристаллов из поликристаллического кремниевого материала. В среде аргона в печи используется графитовая система нагрева для плавления поликристаллического кремния и выращивания монокристаллического кремния методом Чохральского. Печь состоит из шести ключевых систем, которые работают согласованно, обеспечивая эффективный и высококачественный рост кристаллов. Эти системы включают в себя систему механической трансмиссии, систему контроля температуры нагрева, вакуумную систему, систему аргона, систему водяного охлаждения и электрическую систему управления.

Механическая система передачи

Механическая система передачи формирует основу работоспособности печи для выращивания монокристаллов. Он отвечает за контроль движения кристалла и тигля, включая подъем и вращение затравочного кристалла, а также регулировку вертикального и вращательного положения тигля. Точность контроля этих параметров имеет решающее значение для успеха каждой фазы роста кристаллов, такой как затравка, образование шейки, выступы, рост равного диаметра и хвостообразование. Точный контроль положения, скорости и угла затравочного кристалла на этих этапах гарантирует, что кристалл растет в соответствии с требуемыми условиями процесса. Без этой системы печь не сможет выполнять точную настройку, необходимую для производства кристаллов без дефектов.

Система контроля температуры нагрева

В основе функциональности печи лежит система контроля температуры нагрева, которая отвечает за выработку тепла, необходимого для плавления поликристаллического кремния, и поддержание стабильной температуры на протяжении всего процесса роста кристаллов. Эта система состоит из таких компонентов, как нагреватель, датчики температуры и блок контроля температуры. Нагреватель, часто изготовленный из графита высокой чистоты, генерирует тепло путем преобразования электрической энергии в тепловую. Как только кремниевый материал достигает желаемой температуры и плавится, датчики температуры постоянно отслеживают колебания. Эти датчики отправляют данные в режиме реального времени на блок управления, который регулирует выходную мощность для поддержания точной температуры внутри печи. Поддержание стабильной температуры имеет решающее значение, поскольку даже незначительные колебания могут привести к дефектам кристаллов или неправильному росту.

Вакуумная система

Вакуумная система имеет решающее значение для создания и поддержания идеальной среды низкого давления, необходимой во время роста кристаллов. Он работает путем удаления воздуха, примесей и других газов из камеры печи с помощью вакуумных насосов. Этот процесс гарантирует, что печь работает при давлении обычно ниже 5 Тор, предотвращая окисление кремниевого материала во время высокотемпературного процесса. Кроме того, вакуумная среда помогает удалить любые летучие примеси, выделяющиеся во время роста кристаллов, что может значительно улучшить чистоту и общее качество получаемого монокристалла. Таким образом, вакуумная система не только защищает кремний от нежелательных реакций, но также повышает производительность и надежность печи.

Газовая система аргона

Система подачи аргона служит двум основным целям: защита кремниевого материала от окисления и поддержание внутреннего давления в печи. После вакуумного процесса в камеру вводится газообразный аргон высокой чистоты (степень чистоты 6N или выше). Аргон, будучи инертным газом, создает защитный барьер, который предотвращает реакцию оставшегося кислорода или внешнего воздуха с расплавленным кремнием. Кроме того, контролируемое введение аргона помогает стабилизировать внутреннее давление, обеспечивая оптимальную среду для роста кристаллов. В некоторых случаях поток газообразного аргона также помогает отводить избыточное тепло от растущего кристалла, действуя как охлаждающий агент для улучшения контроля температуры.

Система водяного охлаждения

Система водяного охлаждения предназначена для управления теплом, выделяемым различными высокотемпературными компонентами печи, такими как нагреватель, тигель и электроды. Во время работы печи эти компоненты выделяют значительное количество тепла, которое, если не контролировать его, может привести к повреждению или деформации. Система водяного охлаждения обеспечивает циркуляцию охлаждающей воды через печь для рассеивания избыточного тепла и поддержания этих компонентов в безопасном диапазоне рабочих температур. Помимо продления срока службы компонентов печи, система охлаждения играет вспомогательную роль, помогая регулировать температуру внутри печи, тем самым улучшая общий контроль температуры и точность.

Электрическая система управления

Электрическая система управления, которую часто называют «мозгом» печи для выращивания монокристаллов, контролирует работу всех остальных систем. Эта система получает данные от различных датчиков, включая датчики температуры, давления и положения, и использует эту информацию для внесения в реальном времени корректировок в механическую трансмиссию, системы отопления, вакуума, аргона и водяного охлаждения. Например, электрическая система управления может автоматически регулировать мощность нагрева на основе показаний температуры или изменять скорость и угол вращения кристалла и тигля на разных этапах процесса роста. Кроме того, система оснащена функциями обнаружения неисправностей и сигнализации, гарантируя быстрое выявление любых нарушений и принятие корректирующих мер для поддержания безопасной и эффективной работы.

В заключение отметим, что шесть основных систем печи для выращивания монокристаллов работают в тандеме, облегчая сложный процесс роста кристаллов. Каждая система играет жизненно важную роль в поддержании необходимых условий для производства высококачественных монокристаллов, обеспечивая эффективную и безопасную работу печи. Будь то контроль температуры, давления или механических движений, каждая система важна для общего успеха печи.

---

Семикорекс предлагаетвысококачественные графитовые деталидля печей для выращивания кристаллов. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон +86-13567891907.

Электронная почта: sales@semicorex.com