سیستم کوره رشد کریستال چیست؟

کوره رشد تک کریستال یک قطعه بسیار تخصصی از تجهیزات است که برای تولید تک کریستال های بدون دررفتگی از مواد سیلیکونی پلی کریستالی استفاده می شود. در یک محیط گاز آرگون، کوره از یک سیستم گرمایش گرافیت برای ذوب سیلیکون پلی کریستالی و رشد سیلیکون مونو کریستال با استفاده از روش Czochralski استفاده می کند. این کوره از شش سیستم کلیدی تشکیل شده است که برای اطمینان از رشد کریستال کارآمد و با کیفیت بالا، هماهنگ کار می کنند. این سیستم ها شامل سیستم انتقال مکانیکی، سیستم کنترل دمای گرمایش، سیستم خلاء، سیستم گاز آرگون، سیستم خنک کننده آب و سیستم کنترل الکتریکی می باشد.

سیستم انتقال مکانیکی

سیستم انتقال مکانیکی شالوده توانایی عملیاتی کوره رشد تک کریستال را تشکیل می دهد. وظیفه کنترل حرکت کریستال و بوته، از جمله بلند کردن و چرخش کریستال بذر و تنظیم موقعیت عمودی و چرخشی بوته را بر عهده دارد. دقت در کنترل این پارامترها برای موفقیت هر مرحله از رشد کریستال، مانند کاشت، گردن، شانه کردن، رشد با قطر برابر و باطله بسیار مهم است. کنترل دقیق موقعیت، سرعت و زاویه کریستال دانه در طی این مراحل تضمین می کند که کریستال مطابق با شرایط فرآیند مورد نیاز رشد می کند. بدون این سیستم، کوره قادر به انجام تنظیمات دقیق مورد نیاز برای تولید کریستال های بدون نقص نخواهد بود.

سیستم کنترل دمای گرمایش

هسته اصلی عملکرد کوره، سیستم کنترل دمای گرمایش است که مسئول تولید گرمای مورد نیاز برای ذوب سیلیکون پلی کریستالی و حفظ دمای پایدار در طول فرآیند رشد کریستال است. این سیستم از اجزایی مانند بخاری، سنسورهای دما و واحد کنترل دما تشکیل شده است. بخاری که اغلب از گرافیت با خلوص بالا ساخته می شود، با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی گرما تولید می کند. هنگامی که ماده سیلیکونی به دمای مورد نظر رسید و ذوب شد، سنسورهای دما به طور مداوم نوسانات را کنترل می کنند. این سنسورها داده‌های بلادرنگ را به واحد کنترل ارسال می‌کنند که خروجی توان را برای حفظ دمای دقیق در کوره تنظیم می‌کند. حفظ دمای پایدار بسیار مهم است، زیرا حتی نوسانات جزئی می تواند منجر به نقص کریستال یا رشد نامناسب شود.

سیستم خلاء

سیستم خلاء در ایجاد و حفظ محیط کم فشار ایده آل مورد نیاز در طول رشد کریستال بسیار مهم است. با حذف هوا، ناخالصی ها و سایر گازها از محفظه کوره با استفاده از پمپ های خلاء عمل می کند. این فرآیند تضمین می کند که کوره در فشارهای معمولاً کمتر از 5 TOR کار می کند و از اکسید شدن مواد سیلیکونی در طول فرآیند دمای بالا جلوگیری می کند. علاوه بر این، محیط خلاء به از بین بردن ناخالصی های فرار آزاد شده در طول رشد کریستال کمک می کند، که می تواند خلوص و کیفیت کلی تک کریستال حاصل را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. بنابراین، سیستم خلاء نه تنها از سیلیکون در برابر واکنش های ناخواسته محافظت می کند، بلکه عملکرد و قابلیت اطمینان کوره را نیز افزایش می دهد.

سیستم گاز آرگون

سیستم گاز آرگون دو هدف اصلی را انجام می دهد: محافظت از مواد سیلیکونی در برابر اکسیداسیون و حفظ فشار داخلی کوره. پس از فرآیند خلاء، گاز آرگون با خلوص بالا (با سطح خلوص 6N یا بالاتر) به محفظه وارد می شود. آرگون که یک گاز بی اثر است، یک سد محافظ ایجاد می کند که از واکنش باقی مانده اکسیژن یا هوای خارجی با سیلیکون مذاب جلوگیری می کند. علاوه بر این، ورود کنترل شده آرگون به تثبیت فشار داخلی کمک می کند و یک محیط بهینه برای رشد کریستال فراهم می کند. در برخی موارد، جریان گاز آرگون همچنین به حذف گرمای اضافی از کریستال در حال رشد کمک می کند و به عنوان یک عامل خنک کننده برای افزایش کنترل دما عمل می کند.

سیستم خنک کننده آب

سیستم خنک کننده آب برای مدیریت گرمای تولید شده توسط اجزای مختلف با دمای بالا در داخل کوره، مانند بخاری، بوته و الکترودها طراحی شده است. همانطور که کوره کار می کند، این قطعات مقدار قابل توجهی گرما تولید می کنند که اگر مدیریت نشود، می تواند باعث آسیب یا تغییر شکل شود. سیستم خنک کننده آب، آب خنک کننده را از طریق کوره به گردش در می آورد تا گرمای اضافی را دفع کند و این اجزا را در محدوده دمای عملیاتی ایمن نگه دارد. علاوه بر افزایش طول عمر اجزای کوره، سیستم خنک کننده نقش کمکی در کمک به تنظیم دمای داخل کوره ایفا می کند و در نتیجه کنترل و دقت دمای کلی را بهبود می بخشد.

سیستم کنترل الکتریکی

سیستم کنترل الکتریکی که اغلب به عنوان "مغز" کوره رشد تک بلور شناخته می شود، بر عملکرد تمام سیستم های دیگر نظارت می کند. این سیستم داده ها را از سنسورهای مختلف از جمله سنسورهای دما، فشار و موقعیت دریافت می کند و از این اطلاعات برای انجام تنظیمات بلادرنگ در سیستم های انتقال مکانیکی، گرمایش، خلاء، گاز آرگون و سیستم های خنک کننده آب استفاده می کند. به عنوان مثال، سیستم کنترل الکتریکی می تواند به طور خودکار قدرت گرمایش را بر اساس خوانش دما تنظیم کند یا سرعت و زاویه چرخش کریستال و بوته را در طول مراحل مختلف فرآیند رشد تغییر دهد. علاوه بر این، سیستم مجهز به ویژگی‌های تشخیص عیب و هشدار است که اطمینان می‌دهد هر گونه بی‌نظمی به‌سرعت شناسایی می‌شود و اقدامات اصلاحی برای حفظ عملکرد ایمن و کارآمد انجام می‌شود.

در نتیجه، شش سیستم اصلی یک کوره رشد کریستال به صورت پشت سر هم کار می کنند تا فرآیند پیچیده رشد کریستال را تسهیل کنند. هر سیستم نقش حیاتی در حفظ شرایط لازم برای تولید تک کریستال های با کیفیت بالا ایفا می کند و از عملکرد کارآمد و ایمن کوره اطمینان می دهد. خواه کنترل دما، فشار یا حرکات مکانیکی باشد، هر سیستم برای موفقیت کلی کوره ضروری است.

---

Semicorex ارائه می دهدقطعات گرافیتی با کیفیت بالابرای کوره های رشد کریستال اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com