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| 水環(huán)式真空泵在直拉單晶爐上的應(yīng)用 |
| 發(fā)布時(shí)間：2019/8/15 來源：重慶貴茂機(jī)械有限公司 閱讀：4193次 |
目前硅單晶的生產(chǎn)方法以直拉法（CZ）和區(qū)熔法（FZ）為主，世界上硅單晶的產(chǎn)量中70%80%是用直拉法生產(chǎn)的。常用的直拉法生產(chǎn)硅單晶工藝是采用即像真空工藝又像流動(dòng)氣氛工藝的減壓拉晶工藝。減壓拉晶工藝是在硅單晶拉制過程中，連續(xù)均勻地向單晶爐爐膛內(nèi)通入情性氣做一般采用高純度的氬氣），同時(shí)真空泵不斷地從爐膛向外抽氣，保持爐膛內(nèi)真空度穩(wěn)定在（27~5.3）10屯這種工藝既有真空工藝的特點(diǎn)（爐膛內(nèi)保持負(fù)壓），又有流動(dòng)氣氛工藝的特點(diǎn)（不斷充氣，不斷排氣）3.采用這種工藝可以在硅單晶生長(zhǎng)過程中，使向爐膛內(nèi)充入的高純度氬氣氣流從上而下地貫穿整個(gè)硅單晶生長(zhǎng)的區(qū)域及時(shí)地帶走由于高溫而產(chǎn)生出來的硅氧化物和雜質(zhì)揮發(fā)物，確保硅單晶的品質(zhì)。
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。
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。
3改進(jìn)及應(yīng)用結(jié)果玉1采用水環(huán)泵改進(jìn)的真空系統(tǒng)考慮到正常拉晶時(shí)爐膛內(nèi)的真空度一般維持在（2.7~5.3）x103Pa雙級(jí)的水環(huán)泵芫全可以達(dá)到這個(gè)要求，因此改進(jìn)的真空系統(tǒng)主泵采用水環(huán)泵；開始拉晶前要求爐膛內(nèi)的極限真空度達(dá)到67Pa以下的任務(wù)將由副泵來芫成，因此副泵仍采用滑閥泵。
改進(jìn)的真空系統(tǒng)見。其工作原理是在開始工作時(shí)，拉伸腔和爐膛之間的隔離閥是打開的，副滑閥真空泵7通過旁路真空球閥3將拉伸腔和爐膛內(nèi)氣體抽出要求爐膛內(nèi)的極限真空度達(dá)到6.67Pa以下，檢查爐膛的密封性符合拉晶工藝要求；然后開始正常拉晶，氬氣通過質(zhì)量流量控制器9，上部氬氣閥門4通入拉伸腔至爐膛，關(guān)閉旁路真空球閥3和副滑閥真空泵7，打開主水環(huán)泵8通過主真空球閥1抽氣，這時(shí)可以保證爐膛內(nèi)真空度保持在（2.7~5.3）x103Pa.當(dāng)拉晶過程中需要打開拉伸腔時(shí)，操作和原來的真空系統(tǒng)一樣洗打開下部氬氣閥門6，關(guān)閉上部氬氣閥門4，才能關(guān)上隔離閥，然后打開中部氬氣閥門5向拉伸腔充氣至大氣壓后，才能關(guān)閉中部氬氣閥門5，打開拉伸腔；操作芫畢后關(guān)上拉伸腔，就需要用副滑閥泵7通過副真空球閥2將拉伸腔抽至與爐膛接近的真空度，才能關(guān)閉副真空球閥2和副滑閥泵7，打開隔離閥，然后打開上部氬氣閥門4，關(guān)閉下部氬氣閥門6，回到正常拉晶狀態(tài)。
（下轉(zhuǎn)第31頁(yè)）制造技術(shù)吳秀龍（1979-）男，安徽省蕪湖市人，安徽大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2002級(jí)碩士研究生，研究方向?yàn)槲㈦娮悠骷M與建模；柯導(dǎo)明（1954-）男，安徽省安慶市人，安徽大學(xué)教授，博士，碩士生導(dǎo)師，1992年畢業(yè)于東南大學(xué)電子工程系，長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體器件的仿真與建模，以及VLSI CAD方面的研究和教學(xué)。
（上接第19頁(yè)）這樣改進(jìn)后的真空系統(tǒng)，既可以使用水環(huán)泵作為主泵，也可當(dāng)旁路真空球閥3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少對(duì)環(huán)境影響。
立2應(yīng)用結(jié)果改進(jìn)的真空系統(tǒng)己經(jīng)在由美國(guó)Kayex公司和浙江大學(xué)機(jī)械廠合資的杭州凱克斯浙大機(jī)電有限公司最新設(shè)計(jì)生產(chǎn)的CG6000型全自動(dòng)單晶生長(zhǎng)爐中得到了應(yīng)用，取得了很好的效果。向杭州凱克斯浙大機(jī)電有限公司購(gòu)買CG6000型全自動(dòng)單晶生長(zhǎng)爐的有研硅股和浙大海納等公司都成功地使用了這種工藝，在拉大直徑、重?fù)诫s等特殊要求的硅單晶時(shí)取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
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