Hva er Crystal Growth Furnace System

En enkeltkrystallvekstovn er et høyt spesialisert utstyr som brukes til å produsere dislokasjonsfrie enkeltkrystaller fra polykrystallinsk silisiummateriale. I et argongassmiljø bruker ovnen et grafittvarmesystem for å smelte det polykrystallinske silisiumet og dyrke monokrystallinsk silisium ved å bruke Czochralski-metoden. Ovnen er sammensatt av seks nøkkelsystemer som fungerer i harmoni for å sikre effektiv og høykvalitets krystallvekst. Disse systemene inkluderer det mekaniske overføringssystemet, varmetemperaturkontrollsystemet, vakuumsystemet, argongasssystemet, vannkjølesystemet og det elektriske kontrollsystemet.

Mekanisk overføringssystem

Det mekaniske overføringssystemet danner grunnlaget for enkeltkrystallvekstovnens driftsevne. Den er ansvarlig for å kontrollere bevegelsen til både krystallen og digelen, inkludert løfting og rotering av frøkrystallen og justering av digelens vertikale og rotasjonsposisjoner. Presisjon i å kontrollere disse parameterne er avgjørende for suksessen til hver fase av krystallvekst, slik som seeding, necking, shouldering, vekst med lik diameter og tailing. Nøyaktig kontroll av frøkrystallens posisjon, hastighet og vinkel i disse stadiene sikrer at krystallen vokser i henhold til de nødvendige prosessforholdene. Uten dette systemet ville ikke ovnen vært i stand til å utføre de finjusteringer som trengs for å produsere feilfrie krystaller.

Oppvarmingstemperaturkontrollsystem

I kjernen av ovnens funksjonalitet er oppvarmingstemperaturkontrollsystemet, som er ansvarlig for å generere varmen som trengs for å smelte det polykrystallinske silisiumet og opprettholde en stabil temperatur gjennom hele krystallvekstprosessen. Dette systemet består av komponenter som varmeren, temperatursensorer og en temperaturkontrollenhet. Varmeren, ofte laget av grafitt med høy renhet, genererer varme ved å konvertere elektrisk energi til termisk energi. Når silisiummaterialet når ønsket temperatur og smelter, overvåker temperatursensorer kontinuerlig svingninger. Disse sensorene sender sanntidsdata til kontrollenheten, som justerer utgangseffekten for å opprettholde en nøyaktig temperatur i ovnen. Å opprettholde en stabil temperatur er kritisk, da selv mindre svingninger kan føre til krystalldefekter eller feil vekst.

Vakuumsystem

Vakuumsystemet er avgjørende for å skape og opprettholde det ideelle lavtrykksmiljøet som kreves under krystallvekst. Den fungerer ved å fjerne luft, urenheter og andre gasser fra ovnskammeret ved hjelp av vakuumpumper. Denne prosessen sikrer at ovnen fungerer ved trykk typisk under 5 TOR, og forhindrer at silisiummaterialet oksiderer under høytemperaturprosessen. I tillegg hjelper vakuummiljøet til å eliminere eventuelle flyktige urenheter som frigjøres under krystallvekst, noe som kan forbedre renheten og den generelle kvaliteten til den resulterende monokrystallen betydelig. Vakuumsystemet beskytter derfor ikke bare silisiumet mot uønskede reaksjoner, men forbedrer også ytelsen og påliteligheten til ovnen.

Argon gasssystem

Argongasssystemet tjener to hovedformål: å beskytte silisiummaterialet mot oksidasjon og opprettholde ovnens indre trykk. Etter vakuumprosessen blir argongass med høy renhet (med et renhetsnivå på 6N eller høyere) introdusert i kammeret. Argon, som er en inert gass, skaper en beskyttende barriere som forhindrer gjenværende oksygen eller ekstern luft i å reagere med det smeltede silisiumet. I tillegg hjelper den kontrollerte innføringen av argon med å stabilisere det indre trykket, og gir et optimalt miljø for krystallvekst. I noen tilfeller hjelper strømmen av argongass også til å fjerne overflødig varme fra den voksende krystallen, og fungerer som et kjølemiddel for å forbedre temperaturkontrollen.

Vannkjølesystem

Vannkjølesystemet er designet for å håndtere varmen som genereres av ulike høytemperaturkomponenter i ovnen, for eksempel varmeren, digelen og elektrodene. Når ovnen er i drift, produserer disse komponentene en betydelig mengde varme, som, hvis den ikke styres, kan forårsake skade eller deformasjon. Vannkjølesystemet sirkulerer kjølevann gjennom ovnen for å spre overflødig varme og holde disse komponentene innenfor sikre driftstemperaturområder. I tillegg til å forlenge levetiden til ovnskomponenter, spiller kjølesystemet en hjelperolle i å hjelpe til med å regulere temperaturen inne i ovnen, og dermed forbedre den generelle temperaturkontrollen og nøyaktigheten.

Elektrisk kontrollsystem

Ofte referert til som "hjernen" til enkeltkrystallvekstovnen, overvåker det elektriske kontrollsystemet driften av alle andre systemer. Dette systemet mottar data fra ulike sensorer, inkludert temperatur-, trykk- og posisjonssensorer, og bruker denne informasjonen til å foreta sanntidsjusteringer av de mekaniske overførings-, varme-, vakuum-, argongass- og vannkjølesystemene. For eksempel kan det elektriske kontrollsystemet automatisk justere varmeeffekten basert på temperaturavlesningene eller modifisere hastigheten og rotasjonsvinkelen til krystallen og digelen under forskjellige faser av vekstprosessen. I tillegg er systemet utstyrt med feildeteksjons- og alarmfunksjoner, som sikrer at eventuelle uregelmessigheter raskt blir identifisert, og korrigerende tiltak iverksettes for å opprettholde sikker og effektiv drift.

Avslutningsvis jobber de seks hovedsystemene i en enkelt krystallvekstovn i tandem for å lette den komplekse prosessen med krystallvekst. Hvert system spiller en viktig rolle i å opprettholde de nødvendige forholdene for å produsere enkeltkrystaller av høy kvalitet, for å sikre at ovnen fungerer effektivt og trygt. Enten det er å kontrollere temperatur, trykk eller mekaniske bevegelser, er hvert system avgjørende for ovnens generelle suksess.

---

Semicorex tilbyrhøykvalitets grafittdelerfor krystallvekstovner. Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakt telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com