臺達(dá)伺服驅(qū)動器赤壁維修
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單晶硅爐的工藝流程簡介、技術(shù)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu):包括籽晶夾頭，吊線及拉升旋轉(zhuǎn)組件
(3)氣氛壓力控制:包括氣體流量控制，真空系統(tǒng)及壓力控制閥
(4)控制系統(tǒng):包括偵測感應(yīng)器及電腦控制系統(tǒng)
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(zhì)放入石英坩堝內(nèi)，雜質(zhì)的種類依電阻的N或P型而定。雜質(zhì)種類有硼，磷，銻，砷。
(2)熔化:加完多晶硅原料于石英堝內(nèi)后，長晶爐必須關(guān)閉并抽成真空后充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內(nèi)，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(dāng)硅熔體的溫度穩(wěn)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(shí)的熱應(yīng)力，會使籽晶產(chǎn)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(gè)交角，只要縮頸夠長，位錯便能長出晶體表面，產(chǎn)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(diào)整，可使晶棒直徑維持在正負(fù)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(yīng)力將使得晶棒出現(xiàn)位錯與滑移線。于是為了避免此問題的發(fā)生，必須將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點(diǎn)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(shí)間后取出，即完成一次生長周期。
2-2、技術(shù)需求和方案分析
單晶硅爐上面共需要四個(gè)軸驅(qū)動，其中2個(gè)使用的是伺服控制系統(tǒng)，另外2個(gè)使用的是直流驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn);該設(shè)備根據(jù)工藝需要，設(shè)備分為爐架、主爐室、副室、提拉旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，下隨動機(jī)構(gòu)及液壓提升機(jī)構(gòu)、真空及氣路系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、光學(xué)測量系統(tǒng)、電加熱和運(yùn)動控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等諸多機(jī)構(gòu)。通過系統(tǒng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高科技產(chǎn)品的集成。其次設(shè)備采用了許多較新的機(jī)構(gòu)。如上提拉旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過花鍵軸配繞絲輪結(jié)合電刷環(huán)，在很小的體積上實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定提拉和旋轉(zhuǎn)，滿足工藝需求且降低了設(shè)備高度，再有下隨動機(jī)構(gòu)設(shè)備采用精密滾珠絲杠配合坩堝的磁流體密封，運(yùn)動保持部件置于真空室外，實(shí)現(xiàn)精密運(yùn)動與真空密封的結(jié)合，使用穩(wěn)定可靠，還有液壓提升機(jī)構(gòu)對副室翻板閥的保持采用無自鎖，爐內(nèi)有漏硅等壓力驟增的緊急情況可以實(shí)現(xiàn)自動泄壓提高了設(shè)備的安全可靠性等等。在電器控制上設(shè)備采用可編程操作，代替了傳統(tǒng)的邏輯編程繼電器。電器控制系統(tǒng)由國產(chǎn)機(jī)大多采用的單片機(jī)，提升到IRCON和CCD工控自動化控制三個(gè)類型，提高了設(shè)備的自動化控制水平。
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