Ein Einkristallofen ist ein Gerät, das aGraphitheizungum polykristalline Siliziummaterialien in einer Inertgasumgebung (Argon) zu schmelzen und nutzt die Czochralski-Methode, um nicht dislozierte Einkristalle zu züchten. Es besteht im Wesentlichen aus folgenden Systemen:
Mechanisches Übertragungssystem
Das mechanische Übertragungssystem ist das grundlegende Betriebssystem des Einkristallofens, das hauptsächlich für die Steuerung der Kristallbewegung verantwortlich istTiegel, einschließlich des Anhebens und Drehens von Impfkristallen und des Anhebens und Drehens vonTiegel. Es kann Parameter wie Position, Geschwindigkeit und Drehwinkel von Kristallen und Tiegeln genau anpassen, um einen reibungslosen Ablauf des Kristallwachstumsprozesses sicherzustellen. Beispielsweise muss in verschiedenen Phasen des Kristallwachstums wie Keimung, Einschnürung, Schulterbildung, Wachstum mit gleichem Durchmesser und Tailing die Bewegung von Impfkristallen und Tiegeln durch dieses System genau gesteuert werden, um die Prozessanforderungen des Kristallwachstums zu erfüllen.
Heizungstemperaturregelsystem
Dies ist eines der Kernsysteme des Einkristallofens, der zur Wärmeerzeugung und zur genauen Steuerung der Temperatur im Ofen dient. Es besteht hauptsächlich aus Komponenten wie Heizungen, Temperatursensoren und Temperaturreglern. Die Heizung besteht üblicherweise aus Materialien wie hochreinem Graphit. Nachdem der Wechselstrom umgewandelt und reduziert wurde, um den Strom zu erhöhen, erzeugt die Heizung Wärme, um polykristalline Materialien wie Polysilizium im Tiegel zu schmelzen. Der Temperatursensor überwacht die Temperaturänderungen im Ofen in Echtzeit und übermittelt das Temperatursignal an den Temperaturregler. Der Temperaturregler regelt die Heizleistung genau entsprechend den eingestellten Temperaturparametern und dem Rückkopplungstemperatursignal, wodurch die Stabilität der Temperatur im Ofen aufrechterhalten und eine geeignete Temperaturumgebung für das Kristallwachstum geschaffen wird.
Vakuumsystem
Die Hauptfunktion des Vakuumsystems besteht darin, während des Kristallwachstumsprozesses eine Vakuumumgebung im Ofen zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Die Luft und die Verunreinigungsgase im Ofen werden durch Vakuumpumpen und andere Geräte abgesaugt, um den Gasdruck im Ofen auf ein extrem niedriges Niveau zu bringen, im Allgemeinen unter 5TOR (Torr). Dadurch kann verhindert werden, dass das Siliziummaterial bei hohen Temperaturen oxidiert wird, und die Reinheit und Qualität des Kristallwachstums sichergestellt werden. Gleichzeitig trägt die Vakuumumgebung auch dazu bei, flüchtige Verunreinigungen, die während des Kristallwachstumsprozesses entstehen, zu entfernen und die Qualität des Kristalls zu verbessern.
Argon-System
Das Argonsystem spielt eine Rolle beim Schutz und der Regulierung des Drucks im Ofen im Einkristallofen. Nach dem Vakuumieren wird hochreines Argongas (die Reinheit muss über 6 9 liegen) in den Ofen gefüllt. Einerseits kann verhindert werden, dass Außenluft in den Ofen eindringt, und es kann verhindert werden, dass Siliziummaterialien oxidiert werden. Andererseits kann das Einfüllen von Argongas den Druck im Ofen stabil halten und eine geeignete Druckumgebung für das Kristallwachstum schaffen. Darüber hinaus kann der Argongasstrom auch die während des Kristallwachstumsprozesses erzeugte Wärme abführen und so eine gewisse Kühlrolle spielen.
Wasserkühlsystem
Die Funktion des Wasserkühlsystems besteht darin, die verschiedenen Hochtemperaturkomponenten des Einkristallofens zu kühlen, um den normalen Betrieb und die Lebensdauer der Ausrüstung sicherzustellen. Während des Betriebs des Einkristallofens wird die Heizung,Tiegel, Elektrode und andere Komponenten erzeugen viel Wärme. Wenn sie nicht rechtzeitig abgekühlt werden, kann es zu Überhitzung, Verformung oder sogar Beschädigung des Geräts kommen. Das Wasserkühlsystem leitet die Wärme dieser Komponenten ab, indem es Kühlwasser zirkuliert, um die Temperatur der Ausrüstung in einem sicheren Bereich zu halten. Gleichzeitig kann das Wasserkühlsystem auch dabei helfen, die Temperatur im Ofen anzupassen, um die Genauigkeit der Temperaturregelung zu verbessern.
Elektrisches Steuersystem
Das elektrische Steuerungssystem ist das „Gehirn“ des Einkristallofens und für die Überwachung und Steuerung des Betriebs der gesamten Anlage verantwortlich. Es kann Signale von verschiedenen Sensoren wie Temperatursensoren, Drucksensoren, Positionssensoren usw. empfangen und auf der Grundlage dieser Signale das mechanische Übertragungssystem, das Heiztemperaturregelsystem, das Vakuumsystem, das Argonsystem und das Wasserkühlsystem koordinieren und steuern. Beispielsweise kann das elektrische Steuersystem während des Kristallwachstumsprozesses die Heizleistung automatisch entsprechend dem vom Temperatursensor zurückgemeldeten Temperatursignal anpassen; Je nach Wachstum des Kristalls können die Bewegungsgeschwindigkeit und der Drehwinkel des Impfkristalls und des Tiegels gesteuert werden. Gleichzeitig verfügt das elektrische Steuerungssystem auch über Fehlerdiagnose- und Alarmfunktionen, die abnormale Zustände der Ausrüstung rechtzeitig erkennen und den sicheren Betrieb der Ausrüstung gewährleisten können.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23.09.2024