Piec monokrystaliczny to urządzenie wykorzystujące:grzejnik grafitowydo topienia polikrystalicznych materiałów krzemowych w środowisku gazu obojętnego (argonu) i wykorzystuje metodę Czochralskiego do hodowli niezdylokowanych monokryształów. Składa się głównie z następujących systemów:
Mechaniczny układ przeniesienia napędu
Podstawowym systemem operacyjnym pieca monokrystalicznego jest przekładnia mechaniczna, która odpowiada głównie za sterowanie ruchem kryształówtygle, w tym podnoszenie i obracanie kryształów zaszczepiających oraz podnoszenie i obracanietygle. Może dokładnie regulować parametry, takie jak położenie, prędkość i kąt obrotu kryształów i tygli, aby zapewnić płynny postęp procesu wzrostu kryształów. Na przykład na różnych etapach wzrostu kryształów, takich jak zaszczepianie, przewężanie, osadzanie, wzrost o jednakowej średnicy i ogonowanie, system ten musi dokładnie kontrolować ruch kryształów zaszczepiających i tygli, aby spełnić wymagania procesu dotyczące wzrostu kryształów.
System kontroli temperatury ogrzewania
Jest to jeden z podstawowych układów pieca monokrystalicznego, który służy do wytwarzania ciepła i dokładnej kontroli temperatury w piecu. Składa się głównie z elementów, takich jak grzejniki, czujniki temperatury i regulatory temperatury. Grzejnik najczęściej wykonany jest z materiałów takich jak grafit o wysokiej czystości. Po przekształceniu i zmniejszeniu prądu przemiennego w celu zwiększenia prądu, grzejnik wytwarza ciepło w celu stopienia materiałów polikrystalicznych, takich jak polikrzem, w tyglu. Czujnik temperatury monitoruje zmiany temperatury w palenisku w czasie rzeczywistym i przekazuje sygnał temperatury do regulatora temperatury. Sterownik temperatury dokładnie steruje mocą grzewczą zgodnie z ustawionymi parametrami temperatury i sygnałem zwrotnym temperatury, utrzymując w ten sposób stabilność temperatury w piecu i zapewniając odpowiednie środowisko temperaturowe do wzrostu kryształów.
System próżniowy
Główną funkcją systemu próżniowego jest tworzenie i utrzymywanie środowiska próżniowego w piecu podczas procesu wzrostu kryształów. Powietrze i gazy zanieczyszczające w piecu są usuwane za pomocą pomp próżniowych i innego sprzętu, dzięki czemu ciśnienie gazu w piecu osiąga niezwykle niski poziom, zwykle poniżej 5TOR (torr). Może to zapobiec utlenianiu materiału krzemowego w wysokich temperaturach i zapewnić czystość i jakość wzrostu kryształów. Jednocześnie środowisko próżniowe sprzyja również usuwaniu lotnych zanieczyszczeń powstających podczas procesu wzrostu kryształów i poprawie jakości kryształu.
Układ argonowy
System argonowy odgrywa rolę w ochronie i regulacji ciśnienia w piecu w piecu monokrystalicznym. Po odsysaniu do pieca napełnia się gazowy argon o wysokiej czystości (czystość musi przekraczać 6,9). Z jednej strony może zapobiegać przedostawaniu się powietrza z zewnątrz do pieca i zapobiegać utlenianiu materiałów krzemowych; z drugiej strony wypełnienie gazowym argonem może utrzymać stabilne ciśnienie w piecu i zapewnić odpowiednie środowisko ciśnieniowe dla wzrostu kryształów. Ponadto przepływ argonu może również odbierać ciepło powstające podczas procesu wzrostu kryształów, odgrywając pewną rolę chłodzącą.
Układ chłodzenia wodą
Zadaniem układu chłodzenia wodą jest chłodzenie różnych wysokotemperaturowych elementów pieca monokrystalicznego w celu zapewnienia normalnej pracy i żywotności sprzętu. Podczas pracy pieca monokrystalicznego grzałka,tygiel, elektroda i inne elementy będą generować dużo ciepła. Jeśli nie zostaną schłodzone na czas, sprzęt ulegnie przegrzaniu, odkształceniu, a nawet uszkodzeniu. Układ chłodzenia wodą odbiera ciepło tych elementów poprzez cyrkulację wody chłodzącej, aby utrzymać temperaturę sprzętu w bezpiecznym zakresie. Jednocześnie układ chłodzenia wodą może również pomóc w regulacji temperatury w piecu, aby poprawić dokładność kontroli temperatury.
Elektryczny układ sterowania
Elektryczny układ sterowania to „mózg” pieca monokrystalicznego, odpowiedzialny za monitorowanie i kontrolowanie pracy całego urządzenia. Może odbierać sygnały z różnych czujników, takich jak czujniki temperatury, czujniki ciśnienia, czujniki położenia itp., a także koordynować i sterować w oparciu o te sygnały mechanicznym układem przeniesienia napędu, systemem kontroli temperatury ogrzewania, systemem próżniowym, systemem argonu i systemem chłodzenia wodą. Na przykład podczas procesu wzrostu kryształów elektryczny system sterowania może automatycznie regulować moc grzewczą w zależności od sygnału temperatury przekazywanego przez czujnik temperatury; w zależności od wzrostu kryształu może kontrolować prędkość ruchu i kąt obrotu kryształu zaszczepiającego i tygla. Jednocześnie elektryczny układ sterowania ma również funkcje diagnostyki usterek i alarmów, które mogą wykryć na czas nieprawidłowe stany sprzętu i zapewnić bezpieczną pracę sprzętu.
Czas publikacji: 23 września 2024 r