臺達伺服驅動器赤壁維修

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單晶硅爐的工藝流程簡介、技術需求及方案的分析

2-1、單晶硅爐的工藝流程簡介

單晶硅爐爐的組成組件可分成四部分

(1)爐體:包括石英坩堝，石墨坩堝，加熱及絕熱組件，爐壁

(2)晶棒及坩堝拉升旋轉機構:包括籽晶夾頭，吊線及拉升旋轉組件

(3)氣氛壓力控制:包括氣體流量控制，真空系統及壓力控制閥

(4)控制系統:包括偵測感應器及電腦控制系統

加工工藝:

加料→熔化→縮頸生長→放肩生長→等徑生長→尾部生長

(1)加料:將多晶硅原料及雜質放入石英坩堝內，雜質的種類依電阻的N或P型而定。雜質種類有硼，磷，銻，砷。

(2)熔化:加完多晶硅原料于石英堝內后，長晶爐必須關閉并抽成真空后充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內，然后打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度(1420℃)以上，將多晶硅原料熔化。

(3)縮頸生長:當硅熔體的溫度穩定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中。由于籽晶與硅熔體場接觸時的熱應力，會使籽晶產生位錯，這些位錯必須利用縮勁生長使之消失掉。縮頸生長是將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到一定大小(4-6mm)由于位錯線與生長軸成一個交角，只要縮頸夠長，位錯便能長出晶體表面，產生零位錯的晶體。

(4)放肩生長:長完之后，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大小。

(5)等徑生長:長完和肩部之后，借著拉速與溫度的不斷調整，可使晶棒直徑維持在正負2mm之間，這段直徑固定的部分即稱為等徑部分。單晶硅片取自于等徑部分。

(6)尾部生長:在長完等徑部分之后，如果立刻將晶棒與液面分開，那么效應力將使得晶棒出現位錯與滑移線。于是為了避免此問題的發生，必須將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點而與液面分開。這一過程稱之為尾部生長。長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間后取出，即完成一次生長周期。

2-2、技術需求和方案分析

單晶硅爐上面共需要四個軸驅動，其中2個使用的是伺服控制系統，另外2個使用的是直流驅動裝置實現;該設備根據工藝需要，設備分為爐架、主爐室、副室、提拉旋轉機構，下隨動機構及液壓提升機構、真空及氣路系統、水冷系統、光學測量系統、電加熱和運動控制系統及計算機控制系統等諸多機構。通過系統優化，實現高科技產品的集成。其次設備采用了許多較新的機構。如上提拉旋轉機構，通過花鍵軸配繞絲輪結合電刷環，在很小的體積上實現了穩定提拉和旋轉，滿足工藝需求且降低了設備高度，再有下隨動機構設備采用精密滾珠絲杠配合坩堝的磁流體密封，運動保持部件置于真空室外，實現精密運動與真空密封的結合，使用穩定可靠，還有液壓提升機構對副室翻板閥的保持采用無自鎖，爐內有漏硅等壓力驟增的緊急情況可以實現自動泄壓提高了設備的安全可靠性等等。在電器控制上設備采用可編程操作，代替了傳統的邏輯編程繼電器。電器控制系統由國產機大多采用的單片機，提升到IRCON和CCD工控自動化控制三個類型，提高了設備的自動化控制水平。