Una fornace a cristallo singolo è un dispositivo che utilizza ariscaldatore in grafiteper fondere materiali di silicio policristallino in un ambiente di gas inerte (argon) e utilizza il metodo Czochralski per far crescere singoli cristalli non dislocati. È composto principalmente dai seguenti sistemi:
Sistema di trasmissione meccanica
Il sistema di trasmissione meccanica è il sistema operativo di base del forno a cristallo singolo, che è principalmente responsabile del controllo del movimento dei cristalli ecrogioli, compreso il sollevamento e la rotazione dei cristalli di semi e il sollevamento e la rotazione dicrogioli. Può regolare con precisione parametri quali posizione, velocità e angolo di rotazione di cristalli e crogioli per garantire il regolare avanzamento del processo di crescita dei cristalli. Ad esempio, nelle diverse fasi di crescita dei cristalli come semina, formazione di striature, spallamento, crescita di diametro uguale e coda, il movimento dei cristalli seme e dei crogioli deve essere accuratamente controllato da questo sistema per soddisfare i requisiti del processo di crescita dei cristalli.
Sistema di controllo della temperatura del riscaldamento
Questo è uno dei sistemi principali del forno a cristallo singolo, utilizzato per generare calore e controllare accuratamente la temperatura nel forno. È composto principalmente da componenti come riscaldatori, sensori di temperatura e termoregolatori. Il riscaldatore è solitamente realizzato con materiali come la grafite ad alta purezza. Dopo che la corrente alternata è stata trasformata e ridotta per aumentare la corrente, il riscaldatore genera calore per fondere materiali policristallini come il polisilicio nel crogiolo. Il sensore di temperatura monitora le variazioni di temperatura nel forno in tempo reale e trasmette il segnale di temperatura al termoregolatore. Il termoregolatore controlla accuratamente la potenza di riscaldamento in base ai parametri di temperatura impostati e al segnale di temperatura di feedback, mantenendo così la stabilità della temperatura nel forno e fornendo un ambiente termico adatto alla crescita dei cristalli.
Sistema di vuoto
La funzione principale del sistema del vuoto è creare e mantenere un ambiente sottovuoto nel forno durante il processo di crescita dei cristalli. L'aria e i gas impuri nel forno vengono estratti tramite pompe per vuoto e altre apparecchiature per far sì che la pressione del gas nel forno raggiunga un livello estremamente basso, generalmente inferiore a 5TOR (torr). Ciò può impedire l'ossidazione del materiale di silicio alle alte temperature e garantire la purezza e la qualità della crescita dei cristalli. Allo stesso tempo, l'ambiente sotto vuoto favorisce anche la rimozione delle impurità volatili generate durante il processo di crescita dei cristalli e il miglioramento della qualità dei cristalli.
Sistema ad argon
Il sistema argon svolge un ruolo nella protezione e nella regolazione della pressione nel forno nel forno a cristallo singolo. Dopo l'aspirazione, il forno viene riempito con gas argon di elevata purezza (la purezza deve essere superiore a 6 9). Da un lato, può impedire l'ingresso di aria esterna nel forno e l'ossidazione dei materiali siliconici; d'altro canto, il riempimento di gas argon può mantenere stabile la pressione nel forno e fornire un ambiente a pressione adeguata per la crescita dei cristalli. Inoltre, il flusso di gas argon può anche sottrarre il calore generato durante il processo di crescita dei cristalli, svolgendo un certo ruolo di raffreddamento.
Sistema di raffreddamento ad acqua
La funzione del sistema di raffreddamento ad acqua è quella di raffreddare i vari componenti ad alta temperatura del forno a cristallo singolo per garantire il normale funzionamento e la durata dell'apparecchiatura. Durante il funzionamento del forno a cristallo singolo, il riscaldatore,crogiolo, l'elettrodo e gli altri componenti genereranno molto calore. Se non vengono raffreddati in tempo, l'apparecchiatura si surriscalderà, si deformerà o addirittura si danneggerà. Il sistema di raffreddamento ad acqua elimina il calore di questi componenti facendo circolare l'acqua di raffreddamento per mantenere la temperatura dell'apparecchiatura entro un intervallo di sicurezza. Allo stesso tempo, il sistema di raffreddamento ad acqua può anche aiutare a regolare la temperatura nel forno per migliorare la precisione del controllo della temperatura.
Sistema di controllo elettrico
Il sistema di controllo elettrico è il “cervello” del forno a cristallo singolo, responsabile del monitoraggio e del controllo del funzionamento dell'intera apparecchiatura. Può ricevere segnali da vari sensori, come sensori di temperatura, sensori di pressione, sensori di posizione, ecc., e coordinare e controllare il sistema di trasmissione meccanica, il sistema di controllo della temperatura di riscaldamento, il sistema di vuoto, il sistema di argon e il sistema di raffreddamento ad acqua in base a questi segnali. Ad esempio, durante il processo di crescita dei cristalli, il sistema di controllo elettrico può regolare automaticamente la potenza di riscaldamento in base al segnale di temperatura restituito dal sensore di temperatura; in base alla crescita del cristallo, può controllare la velocità di movimento e l'angolo di rotazione del cristallo seme e del crogiolo. Allo stesso tempo, il sistema di controllo elettrico dispone anche di funzioni di diagnosi dei guasti e di allarme, in grado di rilevare tempestivamente condizioni anomale dell'apparecchiatura e garantirne il funzionamento sicuro.
Orario di pubblicazione: 23 settembre 2024