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單晶爐提拉速度控制系統(tǒng)的設計與分析1　引　言半導體材料是半導體工業(yè)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)量。對單晶硅生產(chǎn)過程中的提拉速度控制系統(tǒng)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(tǒng)在單晶硅生產(chǎn)中的作用。提拉桿的運動是靠驅(qū)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(tǒng)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(nèi)實現(xiàn)無級可調(diào) ,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(jù)用戶實際需求研發(fā)的新產(chǎn)品。是在流動惰性氣體環(huán)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(chǎn)大規(guī)模太陽能電池、集成電路所需要的硅單晶。單晶爐主機系統(tǒng)包括：底座立柱、坩堝驅(qū)動裝置、主爐室、翻板閥室，副爐室，籽晶提升與旋轉(zhuǎn)機構、液壓驅(qū)動裝置、真空系統(tǒng)，充氣系統(tǒng)及水冷系統(tǒng)。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(xiàn)上移。爐室和副爐室之間，設有浮動式翻板閥室，可在現(xiàn)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(xù)拉晶。

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而采用有限元法數(shù)值模擬是一種優(yōu)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(shù)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(tǒng)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(fā)的問題,大大提高了拉晶速率,降低了生產(chǎn)成本。