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單晶爐提拉速度控制系統的設計與分析1 引 言半導體材料是半導體工業的基礎材料 ,其中用量和用途廣泛的是半導體硅。當今 95%以上的半導體器件是用硅材料制造的 ,99%以上的集成電路是硅集成電路 ,生產集成電路所需要的單晶硅 ,是在硅結晶生長開始時 ,用提拉的辦法制成的。在單晶硅生產過程中 ,對晶體的提拉速度有十分嚴格的要求 ,從某種程度上講提拉速度的控制好壞將直接影響到晶體的質量。對單晶硅生產過程中的提拉速度控制系統進行研究有實際意義。圖 1示出了單晶爐提拉速度控制系統在單晶硅生產中的作用。提拉桿的運動是靠驅動電機通過減速器 ,再由齒輪齒條機構帶動的。在單晶爐中 ,要求提拉單晶硅的提拉桿不僅能以某一期望線速度 V向上 (下 )運動 ,而且當提拉負載增大引起線速度為零時 ,提拉桿能保持其后位置而不上下滑動。在實際單晶爐中 ,對提拉控制系統提出的主要技術指標是 ,提拉速度在 0 .2～ 1 0 .0 mm/h范圍之內實現無級可調 ,線性精度大于± 2 %藍寶石長晶爐回收，多晶硅鑄錠爐回收，提拉式長晶爐回收，多晶長晶爐回收，臥式長晶爐回收，拉式單晶爐、收購直拉式單晶爐-85型/90型/95型/100型種種整套單晶回收提爐裝備、分子泵回收，真空泵回收，真空流量計回收，plc編程回收，控制屏回收，離子泵回收，渦輪分子泵回收，螺桿真空泵回收，渦旋高真空泵回收，TD-800型軟軸提拉型單晶爐，是根據用戶實際需求研發的新產品。是在流動惰性氣體環境中，以石墨電阻加熱器，將硅半導體材料熔化，用直拉法生長無錯位單晶的設備。它可以生產大規模太陽能電池、集成電路所需要的硅單晶。單晶爐主機系統包括：底座立柱、坩堝驅動裝置、主爐室、翻板閥室，副爐室，籽晶提升與旋轉機構、液壓驅動裝置、真空系統，充氣系統及水冷系統。爐室結構為頂升式，主爐室和副爐室開啟時由液壓傳動裝置實現上移。爐室和副爐室之間，設有浮動式翻板閥室，可在現場維持工藝溫度的情況下，取出晶體，更換籽晶和補充加料進行連續拉晶。
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而采用有限元法數值模擬是一種優化單晶爐設計的重要工具。本文對采用矮加熱器的復合式熱場進行了數值模擬,得到了流場分布圖和熱場溫度分布圖。對新型熱屏和矮加熱器對晶體生長的影響進行了系統的理論分析和實驗驗工作。結果表明,新型熱屏不僅起到導流筒的作用,改進了流場,使單晶氧含量下降;而且熱屏解決了大直徑單晶生長中結晶潛熱難以散發的問題,大大提高了拉晶速率,降低了生產成本。
