2020-01-14
真空系統(tǒng)在直拉單晶爐上的應(yīng)用
根據(jù)現(xiàn)在最常用的硅單晶直拉法減壓拉晶工藝,真空系統(tǒng)一般都配備滑閥式真空泵。但隨著大直徑、重?fù)诫s等特殊要求的硅單晶需求量的增加,對(duì)單晶爐設(shè)備的要求也越來越高,采用滑閥式真空泵的缺點(diǎn)也日益顯現(xiàn)。為了提高生產(chǎn)效率,降低成本,也為了保證器件參數(shù)的一致性、可靠性,都希望直拉單晶大直徑化,設(shè)備控制高度自動(dòng)化,從抽空到拉晶結(jié)束全部自動(dòng)化控制,且穩(wěn)定性、可靠性極好的大型直拉單晶設(shè)備。為了提高單晶的內(nèi)在質(zhì)量或者某方面參數(shù)的特殊要求,普諾克通過改造真空系統(tǒng),將水環(huán)式真空泵應(yīng)用在直拉單晶爐設(shè)備上,以提高直拉單晶爐的整體性能。下面跟著小編一起來了解改造好的真空系統(tǒng)在直拉單晶爐上的應(yīng)用有什么變化吧。
直拉單晶爐,包括爐體,爐體包括爐座和爐腔,爐腔設(shè)置在爐座上,爐體內(nèi)設(shè)有加熱裝置和直拉成型裝置,加熱裝置包括石英坩堝、石墨坩堝、加熱器和石墨電極,石墨坩堝包裹在石英坩堝的外側(cè),加熱器設(shè)置在石墨坩堝的外側(cè),石墨電極設(shè)置在加熱器的底端,直拉成型裝置包括豎直設(shè)置的籽晶軸和坩堝軸,籽晶軸設(shè)置在石英坩堝的上方,坩堝軸設(shè)置在石英坩堝的底部,籽晶軸的上方設(shè)有與籽晶軸相連接的籽晶軸驅(qū)動(dòng)裝置,坩堝軸的底部設(shè)有坩堝軸驅(qū)動(dòng)裝置。
滑閥泵是用油來保持密封的機(jī)械真空泵的,由于它的滑閥環(huán)與泵腔有一定間隙,兩者不接觸,可抽含有微小塵埃的氣體。在單晶正常生長(zhǎng)過程中,滑閥泵將會(huì)帶走由于高溫而產(chǎn)生出來的硅氧化物和雜質(zhì)揮發(fā)物,這些雜質(zhì)大部分會(huì)進(jìn)入泵腔,與真空泵油混合在一起。由于硅單晶生長(zhǎng)時(shí)間比較漫長(zhǎng),特別是大直徑的硅單晶生長(zhǎng)時(shí)間更長(zhǎng),隨著時(shí)間的增加,真空泵油里的雜質(zhì)也越積越多,從而使真空泵油的黏稠度也越來越大,導(dǎo)致真空泵負(fù)荷增大,抽速下降,嚴(yán)重的會(huì)造成真空泵不能正常工作。因此需要定期更換真空泵油,這樣做還可延長(zhǎng)真空泵壽命。但頻繁的更換真空泵油,不但維護(hù)費(fèi)用高而且在一個(gè)拉晶工藝過程中是無法實(shí)現(xiàn)的。特別是在拉重?fù)缴榈葎《緭诫s元素的硅單晶時(shí),有一部分砷等劇毒元素融入真空泵油中,使得真空泵的維護(hù)更加困難,含有砷等劇毒摻雜元素的真空泵油處理是件很棘手的事。
針對(duì)上述的問題,改進(jìn)后的真空系統(tǒng)在直拉單晶爐上的應(yīng)用,既可以使用水環(huán)泵作為主泵,也可當(dāng)旁路真空球閥關(guān)閉的時(shí)候,使用滑閥泵作為主泵,滿足不同拉晶工藝的需要。當(dāng)使用水環(huán)泵作為主泵時(shí),正常拉晶產(chǎn)生的硅氧化物和雜質(zhì)揮發(fā)物都被抽到了水環(huán)泵里,溶于水環(huán)泵的水中,水環(huán)泵的水不斷地循環(huán)更新,確保了水的清潔,使得水環(huán)泵能正常工作,不會(huì)因?yàn)槔r(shí)間太長(zhǎng),影響水環(huán)泵的工作性能,從而維持正常抽速,保證爐膛內(nèi)的真空度穩(wěn)定。排出的水經(jīng)過處理還可以重復(fù)使用,這樣不但維護(hù)方便而且費(fèi)用低,特別是拉重?fù)缴榈葎《緭诫s元素的硅單晶時(shí),砷等劇毒摻雜元素融入水中后比較容易被分離收集,減少對(duì)環(huán)境影響。
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