Монокристалды кремнийдің кристалдану процесі кезінде шаңды кетіруге арналған жабдық

Олар туралы сөйлескендешаңды кетіруге арналған жабдықжалғыз кристалды өсіру контекстінде көбісі шеберхананың шетіндегі бір жерде шығарылатын сорғыштарды немесе циклондарды бірден елестетеді. Бұл, бәлкім, ең көп тараған қате түсінік. Шын мәнінде, егер сіз микроскопиялық бөлшектің фазалық шекарасында дислокация агрегациясының қалай басталғанын және бүкіл бульдің қалай жойылғанын көрген болсаңыз, шаңды тазарту көмекші жүйе емес, кристалдану технологиясының бір бөлігі екенін түсінесіз. Әсіресе, біздің ресейлік жағдайда цехтар жиі жаңа емес, кремний тазалығына қойылатын талаптар жыл сайын артып келеді.

Мәселе қайда жатыр: олар қайда қарап тұрған жоқ

Негізгі қиындық тіпті жұмыс аймағының ауасындағы шаңның өзі емес, бірақ бұл өте маңызды. Тәуекелдің негізгі көзі – жабдықтың өзінен және қосалқы процестерден қайталама шаң түзу. Мысалы, полисилицийді тигельге тиеу кезінде, көтеру және айналдыру механизмдерінің жұмысы кезінде, тіпті жылытқыштарды ауыстыру кезінде. Графит бөлшектері, оксидті пленкалардың қалдықтары, бағыттағыштардың абразивті тозуы - мұның бәрі ыстық аймаққа ұшады. Стандартты жалпы желдету мұнда дәрменсіз; жергілікті желдету қажет және процестің өзіне біріктірілген.

Бір кездері біз жеңіл металлургия жүйелерін бейімдеуге тырыстық - бұл жұмыс істемеді. Чохральский пешінің айналасындағы температуралық режим ерекше: қуатты жылу ағындары, конвекция, магнит өрістері (егер магниттеу қолданылса). Сорғыш менисктегі температура суретін бұзбауы керек, әйтпесе кристал «ойнай» бастайды. Маған сору күші мен жылу соққысы арасындағы теңгерімге тура келді. Содан кейін ауа сорғыштарының геометриясы мен орны таңдалғанға дейін оттегі мөлшері жоғарылаған бірнеше партия қалдырылды.

Айтпақшы, магнит өрістері туралы. Егер жүйе индукциялық қыздыру немесе тигельсіз аймақты балқыту үшін жабдықты пайдаланса, онда шаң жинау жолдарының металл элементтері өріс конфигурациясына әсер етуі мүмкін. Бұл желдету дизайнерлері жиі ұмытып кететін нәзік нүкте. Маған электромагниттік жүйелер тақырыбын терең меңгерген мамандармен, мысалы, инженерлермен кеңесуге тура келдіLONGI корпорациясы. Олардың тау-кен және электромагниттік жабдықтарды жобалаудағы тәжірибесі кен орындары мен құрылымдардың өзара әрекеттесуін түсінуде пайдалы болды.

Арнайы шешімдер және олардың қателері

Енді салалық стандарт өсу аймағын қоршап, ламинарлы ағыны бар жүйелерді біртіндеп енгізуде. Бірақ мұнда да бәрі тегіс емес. Сүзгі материалдары басқа әңгіме. Соңғы кезең үшін HEPA сүзгілері, әрине, бірақ олардың алдында тиімді алдын ала тазалау қажет, әйтпесе олар апта сайын ауыстырылады. Біз ерітіндіні электрофильтрлермен сынадық, бірақ озон мәселесіне тап болдық - бұл кремний үшін жағымсыз белсенді газ. Олар бас тартты.

Мен жұмыста көрген салыстырмалы түрде сәтті жобалардың бірі қос тізбекті сору принципі бойынша салынған. Бірінші контур пештің корпусының астынан тікелей үлкен шаң мен жылуды басып алатын төмен жылдамдықты сору болып табылады. Екіншісі - жұмыс аймағының үстіндегі ламинарлы төбеге берілетін ауаны жақсы тазарту. Ең бастысы, бұл ағындарды бөлу және бастапқы контурдан шыққан «лас» ауаның екіншісімен кез келген жерде қиылысуын болдырмау болды. Схеманы орнату күрделі және қымбат, бірақ ол алты айдың ішінде ақаулар деңгейін 1,2% төмендету арқылы өзін ақтады - бұл өндіріс үшін үлкен сандар.

Маңызды нюанс - қызмет көрсету. Кез келген, тіпті ең мінсіз жүйе де бітеліп қалады. Сүзгілерге немесе ауа өткізгіштеріне қол жеткізу пешті бір тәулікке тоқтатуды қажет етсе, бұл қабылданбайды. Дизайн цикларалық терезелерде 4-8 сағат қызмет көрсетуге мүмкіндік беруі керек. Біз бір кездері жобаға көлденең тартылатын сүзгі кассеталары бар жүйені енгіздік - біз орынды үнемдедік, бірақ кейін оларды ауыстыру үшін бізге шеберханада жоқ арнайы тиегіш қажет болды. Мен оны тік, қарапайым баспалдақтан түрлендіруге тура келді.

Процесті біріктіру: Оператордың көзқарасы

Пештің жанындағы адамның көзқарасы бойынша, жүйе қажетсіз шу немесе діріл тудырмауы керек. Діріл – монокристалдың жауы. Олар қуатты желдеткішті пештің іргетасы бар ортақ пластинаға орналастырғаннан кейін - микровибрациялар негіз арқылы беріліп, кристалдарда дәйекті түрде жолақтар пайда болды. Біз желдету жүйесі үшін дірілден оқшауланған тәуелсіз іргетас жасауға мәжбүр болдық. Бұл кішкентай нәрсе сияқты көрінеді, бірақ оны техникалық тапсырмада таба алмайсыз.

Басқа аспект – менеджмент. Қазіргі заманғы кристал өсіретін зауыттар толығымен автоматтандырылған. Жүйе болған кезде өте қолайлышаңды кетірусонымен қатар осы схемаға салынған және процестің сатысына байланысты сору қуатын реттейді: тиеу және түсіру кезінде қарқындырақ, кристалдық дененің өсуі кезінде минималды ағын. Бірақ мұндай интеграция әрқашан тәуекел болып табылады. Алгоритм сәтсіз болса және сыни сәтте шамадан тыс итеру жасаса, сіз бұлды жоғалтуыңыз мүмкін. Сондықтан бізде әрқашан қолмен резервтік схема бар және операторлар оны пайдалануға үйретілген.

Бұл жерде, айтпақшы, басқару жүйесі бар күрделі өнеркәсіптік жабдықтармен айналысатын компаниялардың тәжірибесі пайдалы. Мен мұны білемінLONGI корпорациясы, өзінің байыпты өндірістік және инженерлік базасымен (1200-ден астам қызметкер, олардың көпшілігі жоғары білімді) дәл осындай күрделі шешімдерді әзірлеуге қабілетті. Олардың веб-сайтыhttps://www.ljmagnet.ruтікелей кремнийге қатысты болмаса да, қызмет ауқымын көрсетеді - бірақ сенімді өнеркәсіптік жүйелерді құру принциптері әмбебап болып табылады.

Мәселенің экономикасы: барлығын санау керек

Жүйенің құны жоғары болуы мүмкін, ал қаржыгерлер әрқашан ROI туралы сұрайды. Ең қарапайым есеп - алдын-ала некеге тұру. Бірақ одан да азырақ үнемдеу бар. Мысалы, өткізгіш шаңның (бірдей көміртегі) әсерінен жойылатын қымбат жылытқыштар мен пештің оқшаулауының қызмет ету мерзімін ұзарту. Немесе пеш вакуумда жұмыс істеп тұрса, вакуумдық жүйенің өзін тазалау және оған қызмет көрсету құнын азайту.

Бізде тиеу сатысында шаңды тиімді кетіруді енгізгеннен кейін вакуумдық сорғылардың қызмет көрсету аралығын 30%-ға дерлік арттырған жағдай болды. Бұл мұнайды, сүзгілерді және еңбек шығындарын тікелей үнемдеу. Бұл сандар менеджментті кез келген технологиялық дәлелдерге қарағанда жақсырақ сендіреді.

Бірақ кемшілігі де бар - энергияны тұтыну. Қуатты желдеткіштер және жүйедегі ауаны жылыту/салқындату киловатт болып табылады. Жылуды қалпына келтіру және ауыспалы жылдамдықты қозғалтқыштары бар заманауи жүйелер шығындарды азайтуға көмектеседі. Бірақ оларды жүзеге асыру күрделі салымдардың кезекті айналымы болып табылады. Баланс табу қиын.

Болашаққа көзқарас: не өзгереді

Тренд айқын – толық автоматтандыру және цифрландыру. Менің ойымша, біз жақын арада шаңның көлемін ғана емес, сонымен бірге оның құрамын да бақылайтын (жұмылған бөлшектердің спектрометриялық талдауы) және сору параметрлерін реттейтін немесе тіпті шаң шығаратын белгілі бір жабдыққа қызмет көрсету қажеттілігі туралы ескертетін жүйелерді көреміз деп ойлаймын. Бұл интеграцияның келесі деңгейі болады.

Тағы бір сала - материалдар. Жаңа, неғұрлым берік және селективті сүзгі материалдарының пайда болуы, мүмкін мембраналарға негізделген, олар ағынға үлкен қарсылық жасамай, белгілі бір өлшемдегі қатты бөлшектерді ғана сақтайды. Бұл энергия шығындарын азайтады.

Сайып келгенде,монокристалды кремнийді кристалдау кезінде шаңды кетіруге арналған жабдықенді «қажетті зұлымдық» немесе шығыс бабы ретінде қабылданбайды. Ол диаметр немесе температураны бақылау жүйесі сияқты технологиялық модульге айналады. Ал оның тиімділігі негізгі көрсеткішке – вафлидің кірісіне, құнына тікелей әсер етеді. Ал біздің бизнесте, біз білетіндей, әрбір ұсақ-түйекті басқаратын адам жеңімпаз. Тіпті көзге көрінбейтін шаңның дақтары.