เตาคริสตัลเดี่ยวเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เครื่องทำความร้อนกราไฟท์เพื่อละลายวัสดุซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซเฉื่อย (อาร์กอน) และใช้วิธี Czochralski เพื่อสร้างผลึกเดี่ยวที่ไม่เคลื่อนตัว ประกอบด้วยระบบต่างๆ เป็นหลัก ดังนี้
ระบบส่งกำลังแบบกลไก
ระบบส่งกำลังทางกลเป็นระบบปฏิบัติการพื้นฐานของเตาผลึกเดี่ยว ซึ่งมีหน้าที่หลักในการควบคุมการเคลื่อนที่ของผลึกและถ้วยใส่ตัวอย่างรวมถึงการยกและการหมุนของผลึกเมล็ดและการยกและการหมุนของถ้วยใส่ตัวอย่าง- โดยสามารถปรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ตำแหน่ง ความเร็ว และมุมการหมุนของคริสตัลและถ้วยใส่ตัวอย่างได้อย่างแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจว่ากระบวนการการเติบโตของคริสตัลจะดำเนินไปอย่างราบรื่น ตัวอย่างเช่น ในขั้นตอนการเจริญเติบโตของผลึกที่แตกต่างกัน เช่น การเพาะ การคล้องคอ การแบก การเติบโตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน และหาง การเคลื่อนตัวของผลึกเมล็ดและถ้วยใส่ตัวอย่างจำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำโดยระบบนี้ เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดกระบวนการการเติบโตของผลึก
ระบบควบคุมอุณหภูมิความร้อน
นี่เป็นหนึ่งในระบบหลักของเตาผลึกเดี่ยวซึ่งใช้เพื่อสร้างความร้อนและควบคุมอุณหภูมิในเตาได้อย่างแม่นยำ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น เครื่องทำความร้อน เซ็นเซอร์อุณหภูมิ และเครื่องควบคุมอุณหภูมิ เครื่องทำความร้อนมักทำจากวัสดุเช่นกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง หลังจากที่กระแสสลับถูกเปลี่ยนและลดลงเพื่อเพิ่มกระแส เครื่องทำความร้อนจะสร้างความร้อนเพื่อละลายวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ เช่น โพลีซิลิคอนในเบ้าหลอม เซ็นเซอร์อุณหภูมิจะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในเตาเผาแบบเรียลไทม์และส่งสัญญาณอุณหภูมิไปยังตัวควบคุมอุณหภูมิ ตัวควบคุมอุณหภูมิจะควบคุมพลังงานความร้อนอย่างแม่นยำตามพารามิเตอร์อุณหภูมิที่ตั้งไว้และสัญญาณอุณหภูมิป้อนกลับ ดังนั้นจึงรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิในเตาเผา และให้สภาพแวดล้อมอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการเติบโตของคริสตัล
ระบบสุญญากาศ
หน้าที่หลักของระบบสุญญากาศคือการสร้างและรักษาสภาพแวดล้อมสุญญากาศในเตาเผาในระหว่างกระบวนการเติบโตของผลึก อากาศและก๊าซเจือปนในเตาเผาจะถูกสกัดผ่านปั๊มสุญญากาศและอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อทำให้แรงดันก๊าซในเตาเผาไปถึงระดับที่ต่ำมาก โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 5TOR (ทอร์) วิธีนี้สามารถป้องกันไม่ให้วัสดุซิลิกอนถูกออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูง และรับประกันความบริสุทธิ์และคุณภาพของการเติบโตของผลึก ในเวลาเดียวกัน สภาพแวดล้อมสุญญากาศยังเอื้อต่อการขจัดสิ่งเจือปนที่ระเหยได้ซึ่งเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเติบโตของผลึก และปรับปรุงคุณภาพของคริสตัล
ระบบอาร์กอน
ระบบอาร์กอนมีบทบาทในการปกป้องและควบคุมความดันในเตาเผาในเตาผลึกเดี่ยว หลังจากดูดฝุ่นแล้ว ก๊าซอาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูง (ความบริสุทธิ์ต้องสูงกว่า 6 9) จะถูกเติมเข้าไปในเตาเผา ในด้านหนึ่งสามารถป้องกันไม่ให้อากาศภายนอกเข้าสู่เตาเผาและป้องกันไม่ให้วัสดุซิลิกอนถูกออกซิไดซ์ ในทางกลับกัน การเติมก๊าซอาร์กอนสามารถรักษาความดันในเตาเผาให้คงที่ และให้สภาพแวดล้อมแรงดันที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตของผลึก นอกจากนี้ การไหลของก๊าซอาร์กอนยังสามารถดึงความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเติบโตของผลึกออกไป ซึ่งมีบทบาทในการทำความเย็น
ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ
ฟังก์ชั่นของระบบระบายความร้อนด้วยน้ำคือการทำให้ส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงต่างๆ ของเตาผลึกเดี่ยวเย็นลง เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานและอายุการใช้งานปกติของอุปกรณ์ ในระหว่างการทำงานของเตาคริสตัลเดี่ยว เครื่องทำความร้อนเบ้าหลอมอิเล็กโทรดและส่วนประกอบอื่นๆ จะทำให้เกิดความร้อนได้มาก หากไม่ระบายความร้อนทันเวลา อุปกรณ์จะร้อนเกินไป เปลี่ยนรูป หรือแม้กระทั่งเสียหาย ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำจะดึงความร้อนของส่วนประกอบเหล่านี้ออกไปโดยการหมุนเวียนน้ำหล่อเย็นเพื่อรักษาอุณหภูมิของอุปกรณ์ให้อยู่ในช่วงที่ปลอดภัย ขณะเดียวกันระบบระบายความร้อนด้วยน้ำยังช่วยปรับอุณหภูมิในเตาเผาเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิอีกด้วย
ระบบควบคุมไฟฟ้า
ระบบควบคุมไฟฟ้าคือ “สมอง” ของเตาผลึกเดี่ยว ทำหน้าที่ตรวจสอบและควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมด สามารถรับสัญญาณจากเซ็นเซอร์ต่างๆ ได้ เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ความดัน เซ็นเซอร์ตำแหน่ง เป็นต้น และประสานงานและควบคุมระบบส่งกำลังทางกล ระบบควบคุมอุณหภูมิความร้อน ระบบสุญญากาศ ระบบอาร์กอน และระบบระบายความร้อนด้วยน้ำตามสัญญาณเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างกระบวนการเจริญเติบโตของผลึก ระบบควบคุมไฟฟ้าจะสามารถปรับกำลังความร้อนได้โดยอัตโนมัติตามสัญญาณอุณหภูมิที่เซ็นเซอร์อุณหภูมิป้อนกลับ ตามการเติบโตของคริสตัล สามารถควบคุมความเร็วในการเคลื่อนที่และมุมการหมุนของผลึกเมล็ดและเบ้าหลอมได้ ในเวลาเดียวกัน ระบบควบคุมไฟฟ้ายังมีฟังก์ชันการวินิจฉัยข้อผิดพลาดและสัญญาณเตือน ซึ่งสามารถตรวจจับสภาพที่ผิดปกติของอุปกรณ์ได้ทันเวลา และรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยของอุปกรณ์
เวลาโพสต์: 23 กันยายน 2024