Monokristalin silikonun kristalizasyon işlemi sırasında tozun giderilmesi için donatım

Onlar hakkında konuştuklarındatoz giderme ekipmanlarıTek bir kristal yetiştirme bağlamında, çoğu kişi hemen atölyenin çevresinde bir yerde sadece egzoz davlumbazları veya siklonları hayal eder. Bu belki de en yaygın yanılgıdır. Aslında faz sınırındaki mikroskobik bir parçacık nedeniyle dislokasyon topaklaşmasının başladığını ve tüm topun boşa gittiğini gördüyseniz, toz gidermenin yardımcı bir sistem değil, kristalizasyon teknolojisinin bir parçası olduğunu anlarsınız. Özellikle atölyelerin genellikle yeni olmadığı ve silikon saflığına yönelik gereksinimlerin her yıl arttığı Rusya koşullarımızda.

Sorun nerede yatıyor: aradıkları yer değil

Kritik olmasına rağmen asıl zorluk, çalışma alanının havasındaki tozun kendisi bile değildir. Riskin ana kaynağı ekipmanın kendisinden ve yardımcı proseslerden kaynaklanan ikincil toz oluşumudur. Örneğin polisilikon bir potaya yüklenirken, kaldırma ve döndürme mekanizmalarının çalışması sırasında, hatta ısıtıcılar değiştirilirken. Grafit parçacıkları, oksit film kalıntıları, kılavuzların aşındırıcı aşınması - bunların hepsi sıcak bölgeye uçar. Standart genel havalandırma burada güçsüzdür; yerel havalandırmaya ihtiyaç vardır ve sürecin kendisine entegre edilir.

Bir zamanlar hafif metalurji sistemlerini uyarlamaya çalıştık ama işe yaramadı. Czochralski fırını çevresindeki sıcaklık rejimi spesifiktir: güçlü ısı akışları, konveksiyon, manyetik alanlar (eğer mıknatıslanma kullanılıyorsa). Egzoz davlumbazı menisküsteki sıcaklık görüntüsünü bozmamalıdır, aksi takdirde kristal 'oynamaya' başlar. Emme gücü ile sıcak çarpması arasında denge kurmam gerekiyordu. Daha sonra hava girişlerinin geometrisi ve konumu seçilene kadar birkaç parti artan oksijen içeriğiyle bırakıldı.

Bu arada, manyetik alanlar hakkında. Sistem indüksiyonla ısıtma veya potasız bölge eritme için ekipman kullanıyorsa, toz toplama yollarının metal elemanları saha konfigürasyonunu etkileyebilir. Bu, havalandırma tasarımcılarının sıklıkla unuttuğu ince bir noktadır. Elektromanyetik sistemler konusunda derinlemesine uzman olan uzmanlara, örneğin mühendislere danışmak zorunda kaldım.LONGI Şirketi. Madencilik ve elektromanyetik ekipman tasarımındaki deneyimlerinin, alanlar ve yapıların etkileşimini anlamada yararlı olduğu kanıtlandı.

Özel çözümler ve bunların tuzakları

Artık endüstri standardı, büyüme bölgesini çevreleyen laminer akışlı sistemleri kademeli olarak tanıtıyor. Ancak burada da her şey yolunda değil. Filtre malzemeleri farklı bir hikaye. Son aşamada elbette HEPA filtreler var ama onlardan önce etkili bir ön temizliğe ihtiyaçları var, aksi takdirde her hafta değiştirilecekler. Elektrostatik çökelticilerle bir çözümü test ettik ancak ozon sorunuyla karşılaştık; bu, silikon için istenmeyen bir aktif gazdır. Reddettiler.

Çalışırken gördüğüm nispeten başarılı projelerden biri çift devreli emme prensibi üzerine inşa edildi. İlk devre, doğrudan fırın kasasının altından gelen, büyük toz ve ısıyı yakalayan düşük hızlı bir emiştir. İkincisi, çalışma alanı üzerindeki laminer tavana verilen havanın ince bir şekilde arıtılmasıdır. Önemli olan bu akışları ayırmak ve birincil devreden gelen 'kirli' havanın ikinci devreyle herhangi bir yerde kesişmesini önlemekti. Programın kurulumu karmaşık ve pahalı, ancak altı ayda kusur oranını %1,2 azaltarak kendi masrafını çıkardı; bunlar üretim için çok büyük rakamlar.

Önemli bir nüans hizmettir. En mükemmel sistem bile tıkanır. Filtrelere veya hava kanallarına erişim, fırının bir gün süreyle durdurulmasını gerektiriyorsa bu kabul edilemez. Tasarım, döngüler arası aralıklarda (4-8 saat) hizmete izin vermelidir. Bir zamanlar yatay geri çekilebilir filtre kasetlerine sahip bir sistemi projeye dahil etmiştik - yerden tasarruf ettik, ancak daha sonra bunları değiştirmek için atölyemizde bulunmayan özel bir yükleyiciye ihtiyacımız olduğu ortaya çıktı. Basit bir merdivenden onu dikey hale getirmek zorunda kaldım.

Süreç Entegrasyonu: Bir Operatörün Görüşü

Ocak başında bulunan kişi açısından sistemin gereksiz gürültü ve titreşim yaratmaması gerekmektedir. Titreşim tek bir kristalin düşmanıdır. Güçlü bir fan, fırının temeli ile ortak bir plaka üzerine yerleştirildikten sonra, mikro titreşimler tabandan iletildi ve kristaller üzerinde sürekli olarak şeritler belirdi. Havalandırma sistemi için bağımsız, titreşim yalıtımlı bir temel yapmamız gerekiyordu. Küçük bir şey gibi görünebilir, ancak bunu referans şartlarında bulamazsınız.

Bir diğer husus ise yönetimdir. Modern kristal yetiştirme tesisleri tamamen otomatiktir. Sistem olduğunda idealdirtoz gidermeaynı zamanda bu devrenin içine yerleştirilmiştir ve işlemin aşamasına bağlı olarak emme gücünü düzenler: yükleme ve boşaltma sırasında daha yoğun, kristal gövdenin büyümesi sırasında minimum akış. Ancak böyle bir entegrasyon her zaman bir risktir. Algoritma başarısız olursa ve kritik bir anda aşırı itme gücü yaratırsa topunuzu kaybedebilirsiniz. Bu nedenle her zaman manuel bir yedekleme devremiz vardır ve operatörler bunu kullanmak üzere eğitilir.

Bu arada, kontrol sistemlerine sahip karmaşık endüstriyel ekipmanlarla uğraşan şirketlerin deneyimi burada devreye giriyor. bunu biliyorumLONGI Şirketiciddi üretim ve mühendislik altyapısıyla (çoğunluğu yüksek eğitimli 1.200'den fazla çalışan), bu tür karmaşık çözümleri tam olarak geliştirebilecek kapasitededir. Web sitelerihttps://www.ljmagnet.ruDoğrudan silikonla ilgili olmasa da, faaliyetin ölçeğini yansıtır; ancak güvenilir endüstriyel sistemler oluşturmanın ilkeleri evrenseldir.

Konunun ekonomisi: her şey sayılmalıdır

Sistemin maliyeti yüksek olabiliyor ve finansörler her zaman yatırım getirisini soruyor. En basit hesaplama evliliğin engellenmesi yoluyla yapılır. Ancak daha az belirgin tasarruflar da var. Örneğin, iletken tozun (aynı karbon) etkisi altında tahrip olan pahalı ısıtıcıların ve fırın yalıtımının servis ömrünün uzatılması. Veya fırın vakum altında çalışıyorsa, vakum sisteminin temizliği ve bakımının maliyetinin azaltılması.

Yükleme aşamasında etkili toz gidermeyi uygulamaya koyduktan sonra vakum pompalarının servis aralığını neredeyse %30 oranında artırmayı başardığımız bir durumla karşılaştık. Bu, yağdan, filtrelerden ve işçilik maliyetlerinden doğrudan tasarruf anlamına gelir. Bu rakamlar zaten yönetimi herhangi bir teknolojik argümandan daha iyi ikna ediyor.

Ancak bir dezavantajı da var - enerji tüketimi. Sistemdeki güçlü fanlar ve havanın ısıtılması/soğutulması kilovattır. Isı geri kazanımlı ve değişken hızlı motorlara sahip modern sistemler maliyetlerin azaltılmasına yardımcı olur. Ancak bunların uygulanması başka bir sermaye yatırımı turudur. Dengeyi bulmak zordur.

Geleceğe bir bakış: ne değişecek

Trend açık: tam otomasyon ve dijitalleşme. Yakın zamanda sadece tozun hacmini değil aynı zamanda bileşimini de (sürüklenen parçacıkların spektrometrik analizi) gerçek zamanlı olarak izleyen, emme parametrelerini ayarlayan ve hatta toz emisyonunun arttığı belirli bir ekipmanın bakım ihtiyacı konusunda uyarıda bulunan sistemleri yakında göreceğimizi düşünüyorum. Bu, entegrasyonun bir sonraki seviyesi olacaktır.

Bir diğer alan ise malzemelerdir. Muhtemelen membranlara dayalı, akışa karşı çok fazla direnç oluşturmadan yalnızca belirli boyuttaki katı parçacıkları tutacak yeni, daha dayanıklı ve seçici filtre malzemelerinin ortaya çıkışı. Bu enerji maliyetlerini azaltacaktır.

Sonuçta,monokristalin silikonun kristalizasyonu sırasında tozun giderilmesi için ekipmanartık 'gerekli bir kötülük' veya bir masraf kalemi olarak algılanmayacak. Çap veya sıcaklık kontrol sistemi ile aynı teknolojik modül haline gelecektir. Ve etkinliği, temel göstergeyi - gofretin verimini, maliyetini - doğrudan etkileyecektir. Ve bizim işimizde, bildiğimiz gibi, kazanan her küçük ayrıntıyı kontrol edendir. Gözle görülmeyen bir toz zerresi bile.