0מהן שש המערכות של תנור גביש יחיד

תנור קריסטל יחיד הוא מכשיר המשתמש ב- aמחמם גרפיטלהמיס חומרי סיליקון פולי-גבישיים בסביבת גז אינרטי (ארגון) ומשתמש בשיטת Czochralski כדי לגדל גבישים בודדים שאינם מנותקים ממקומם. הוא מורכב בעיקר מהמערכות הבאות:

מערכת הילוכים מכנית

מערכת ההולכה המכנית היא מערכת ההפעלה הבסיסית של תנור הגביש החד, שאחראית בעיקר על שליטה בתנועת גבישים וכור היתוך, כולל הרמה וסיבוב של גבישי זרעים והרמה וסיבוב שלכור היתוך. זה יכול להתאים במדויק פרמטרים כמו המיקום, המהירות וזווית הסיבוב של גבישים וכור היתוך כדי להבטיח התקדמות חלקה של תהליך צמיחת הגביש. לדוגמה, בשלבי צמיחת גבישים שונים כגון זריעה, צוואר, כתף, גדילה בקוטר שווה וזנב, יש לשלוט במדויק על תנועת גבישי הזרע והכורים על ידי מערכת זו כדי לעמוד בדרישות התהליך של צמיחת גבישים.

מערכת בקרת טמפרטורת חימום

זוהי אחת ממערכות הליבה של תנור הגביש החד, המשמש להפקת חום ולשליטה מדויקת בטמפרטורה בתנור. הוא מורכב בעיקר ממרכיבים כמו תנורי חימום, חיישני טמפרטורה ובקרי טמפרטורה. המחמם עשוי בדרך כלל מחומרים כמו גרפיט בטוהר גבוה. לאחר שזרם החילופין עובר טרנספורמציה ומופחת כדי להגביר את הזרם, המחמם מייצר חום כדי להמיס חומרים רב גבישיים כמו פוליסיליקון בכור ההיתוך. חיישן הטמפרטורה עוקב אחר שינויי הטמפרטורה בתנור בזמן אמת ומעביר את אות הטמפרטורה לבקר הטמפרטורה. בקר הטמפרטורה שולט במדויק על עוצמת החימום בהתאם לפרמטרי הטמפרטורה שנקבעו ואות טמפרטורת המשוב, ובכך שומר על יציבות הטמפרטורה בכבשן ומספק סביבת טמפרטורה מתאימה לצמיחת גבישים.

מערכת ואקום

תפקידה העיקרי של מערכת הוואקום הוא ליצור ולתחזק סביבת ואקום בתנור במהלך תהליך צמיחת הגביש. גזי האוויר והטומאה בכבשן מופקים באמצעות משאבות ואקום וציוד אחר כדי לגרום ללחץ הגז בכבשן להגיע לרמה נמוכה במיוחד, בדרך כלל מתחת ל-5TOR (טור). זה יכול למנוע מחומר הסיליקון להתחמצן בטמפרטורות גבוהות ולהבטיח את הטוהר והאיכות של צמיחת גבישים. יחד עם זאת, סביבת הוואקום תורמת גם להסרת זיהומים נדיפים שנוצרו בתהליך צמיחת הגביש ולשיפור איכות הגביש.

מערכת ארגון

מערכת הארגון ממלאת תפקיד בהגנה וויסות הלחץ בכבשן בתנור החד-גביש. לאחר שאיבת האבק, גז ארגון בטוהר גבוה (הטוהר חייב להיות מעל 6 9) ממולא לתוך הכבשן. מצד אחד, זה יכול למנוע כניסת אוויר חיצוני לכבשן ולמנוע מחומרי סיליקון להתחמצן; מצד שני, מילוי גז ארגון יכול לשמור על הלחץ בכבשן יציב ולספק סביבת לחץ מתאימה לצמיחת גבישים. בנוסף, זרימת גז הארגון יכולה גם לקחת את החום שנוצר בתהליך צמיחת הגביש, ולמלא תפקיד קירור מסוים.

מערכת קירור מים

תפקידה של מערכת קירור המים הוא לקרר את הרכיבים השונים בטמפרטורה גבוהה של תנור הגביש היחיד כדי להבטיח את הפעולה הרגילה ואת חיי השירות של הציוד. במהלך פעולתו של תנור הגביש היחיד, המחמם,מַצרֵף, אלקטרודה ורכיבים אחרים ייצרו חום רב. אם הם לא יתקררו בזמן, הציוד יתחמם יתר על המידה, יתעוות או אפילו ייפגע. מערכת קירור המים לוקחת את החום של רכיבים אלה על ידי זרימת מי קירור כדי לשמור על טמפרטורת הציוד בטווח בטוח. במקביל, מערכת קירור המים יכולה גם לסייע בהתאמת הטמפרטורה בכבשן כדי לשפר את הדיוק של בקרת הטמפרטורה.

מערכת בקרה חשמלית

מערכת הבקרה החשמלית היא ה"מוח" של תנור הגביש החד, האחראי על ניטור ובקרה על פעולת הציוד כולו. הוא יכול לקלוט אותות מחיישנים שונים, כגון חיישני טמפרטורה, חיישני לחץ, חיישני מיקום ועוד, ולתאם ולשלוט במערכת ההולכה המכנית, מערכת בקרת טמפרטורת החימום, מערכת הוואקום, מערכת הארגון ומערכת קירור המים על סמך אותות אלו. לדוגמה, במהלך תהליך צמיחת הגביש, מערכת הבקרה החשמלית יכולה להתאים אוטומטית את כוח החימום בהתאם לאות הטמפרטורה המוזן על ידי חיישן הטמפרטורה; על פי צמיחת הגביש, הוא יכול לשלוט על מהירות התנועה וזווית הסיבוב של גביש הזרע וכור ההיתוך. יחד עם זאת, למערכת בקרת החשמל יש גם פונקציות אבחון תקלות ואזעקה, שיכולות לזהות בזמן מצבים חריגים של הציוד ולהבטיח הפעלה בטוחה של הציוד.