0Sáu hệ thống của lò nung đơn tinh thể là gì

Lò nung đơn tinh thể là một thiết bị sử dụnglò sưởi than chìđể làm tan chảy vật liệu silicon đa tinh thể trong môi trường khí trơ (argon) và sử dụng phương pháp Czochralski để phát triển các tinh thể đơn không bị trật khớp. Nó chủ yếu bao gồm các hệ thống sau:

Hệ thống truyền động cơ khí

Hệ thống truyền động cơ học là hệ điều hành cơ bản của lò nung đơn tinh thể, chịu trách nhiệm chính trong việc kiểm soát chuyển động của tinh thể vànồi nấu kim loại, bao gồm cả việc nâng và xoay các tinh thể hạt giống cũng như việc nâng và xoay củanồi nấu kim loại. Nó có thể điều chỉnh chính xác các thông số như vị trí, tốc độ và góc quay của tinh thể và nồi nấu kim loại để đảm bảo quá trình phát triển tinh thể diễn ra suôn sẻ. Ví dụ, trong các giai đoạn phát triển tinh thể khác nhau như gieo hạt, tạo cổ, tạo vai, tăng trưởng và cắt đuôi có đường kính bằng nhau, chuyển động của tinh thể hạt và nồi nấu kim loại cần phải được hệ thống này kiểm soát chính xác để đáp ứng các yêu cầu của quá trình phát triển tinh thể.

Hệ thống kiểm soát nhiệt độ sưởi ấm

Đây là một trong những hệ thống cốt lõi của lò đơn tinh thể, có tác dụng tạo ra nhiệt và kiểm soát chính xác nhiệt độ trong lò. Nó chủ yếu bao gồm các thành phần như máy sưởi, cảm biến nhiệt độ và bộ điều khiển nhiệt độ. Lò sưởi thường được làm bằng vật liệu như than chì có độ tinh khiết cao. Sau khi dòng điện xoay chiều được biến đổi và giảm đi để tăng dòng điện, bộ gia nhiệt sẽ tạo ra nhiệt để làm tan chảy các vật liệu đa tinh thể như polysilicon trong nồi nấu kim loại. Cảm biến nhiệt độ theo dõi sự thay đổi nhiệt độ trong lò theo thời gian thực và truyền tín hiệu nhiệt độ đến bộ điều khiển nhiệt độ. Bộ điều khiển nhiệt độ điều khiển chính xác công suất gia nhiệt theo các thông số nhiệt độ cài đặt và tín hiệu nhiệt độ phản hồi, từ đó duy trì sự ổn định của nhiệt độ trong lò và cung cấp môi trường nhiệt độ phù hợp cho sự phát triển của tinh thể.

Hệ thống chân không

Chức năng chính của hệ thống chân không là tạo và duy trì môi trường chân không trong lò trong quá trình phát triển tinh thể. Không khí và khí tạp chất trong lò được hút ra thông qua máy bơm chân không và các thiết bị khác khiến áp suất khí trong lò đạt mức cực thấp, thường dưới 5TOR (torr). Điều này có thể ngăn vật liệu silicon bị oxy hóa ở nhiệt độ cao và đảm bảo độ tinh khiết cũng như chất lượng của sự phát triển tinh thể. Đồng thời, môi trường chân không cũng có lợi cho việc loại bỏ các tạp chất dễ bay hơi sinh ra trong quá trình phát triển tinh thể và nâng cao chất lượng của tinh thể.

Hệ thống Argon

Hệ thống argon có vai trò bảo vệ và điều chỉnh áp suất trong lò trong lò nung đơn tinh thể. Sau khi hút bụi, khí argon có độ tinh khiết cao (độ tinh khiết phải trên 6 9) được nạp vào lò. Một mặt, nó có thể ngăn không khí bên ngoài xâm nhập vào lò và ngăn vật liệu silicon bị oxy hóa; mặt khác, việc đổ đầy khí argon có thể duy trì áp suất ổn định trong lò và cung cấp môi trường áp suất thích hợp cho sự phát triển của tinh thể. Ngoài ra, dòng khí argon còn có thể lấy đi nhiệt sinh ra trong quá trình phát triển tinh thể, đóng vai trò làm mát nhất định.

Hệ thống làm mát bằng nước

Chức năng của hệ thống làm mát bằng nước là làm mát các bộ phận nhiệt độ cao khác nhau của lò nung đơn tinh thể để đảm bảo hoạt động bình thường và tuổi thọ của thiết bị. Trong quá trình vận hành lò nung đơn tinh thể, lò sưởi,nồi nấu kim loại, điện cực và các thành phần khác sẽ tạo ra rất nhiều nhiệt. Nếu không được làm mát kịp thời, thiết bị sẽ quá nóng, biến dạng hoặc thậm chí bị hỏng. Hệ thống làm mát bằng nước lấy đi nhiệt lượng của các bộ phận này bằng cách tuần hoàn nước làm mát để giữ nhiệt độ của thiết bị trong phạm vi an toàn. Đồng thời, hệ thống làm mát bằng nước còn có thể hỗ trợ điều chỉnh nhiệt độ trong lò nhằm nâng cao độ chính xác của việc kiểm soát nhiệt độ.

Hệ thống điều khiển điện

Hệ thống điều khiển điện là “bộ não” của lò đơn tinh thể, chịu trách nhiệm giám sát, điều khiển hoạt động của toàn bộ thiết bị. Nó có thể nhận tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau, chẳng hạn như cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến vị trí, v.v., đồng thời phối hợp và điều khiển hệ thống truyền động cơ học, hệ thống kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt, hệ thống chân không, hệ thống argon và hệ thống làm mát bằng nước dựa trên các tín hiệu này. Ví dụ, trong quá trình phát triển tinh thể, hệ thống điều khiển điện có thể tự động điều chỉnh công suất làm nóng theo tín hiệu nhiệt độ được cảm biến nhiệt độ phản hồi; theo sự phát triển của tinh thể, nó có thể kiểm soát tốc độ chuyển động và góc quay của tinh thể hạt và nồi nấu kim loại. Đồng thời, hệ thống điều khiển điện còn có chức năng chẩn đoán và cảnh báo lỗi, có thể phát hiện kịp thời các tình trạng bất thường của thiết bị và đảm bảo thiết bị vận hành an toàn.