水环式真空泵在直拉单晶炉上的应用new

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1、TSObservation&Ponder水环式真空泵在直拉单晶炉上的应用施政（浙江大学机械厂，杭州310027）摘要：分析了采用滑阀式真空泵直拉单晶炉真空系统的缺点；通过改造真空系统，将水环式真空泵应用在直拉单晶炉设备上，提高了直拉单晶炉的整体性能。关键词：直拉单晶炉；真空系统；水环式真空泵中图分类号：TF806.9文献标识码：A文章编号：1003-353X(2004)03-0018-02ApplicationofLiquidRingVacuumPumpinCzochralskiCrystalGrowerSHIZheng(ZhejiangUniversityMachineFactory,H

2、angzhou310027,China)Abstract:ThedrawbackofrotarypistonvacuumpumpinthevacuumsystemofCzochralski(CZ)crystalgrowerisanalyzed.Sometechnicalmeasurestoimprovethevacuumsystemareputforward,henceliquidringvacuumpumpisfeasibleintheCZcrystalgrower,whichisconducivetogoodperformanceoftheCZcrystalgrower.Keyword

3、s:Czochralskicrystalgrower；vacuumsystem；liquidringvacuumpump艺，真空系统一般都配备滑阀式真空泵[2]。但随着1引言大直径、重掺杂等特殊要求的硅单晶需求量的增目前硅单晶的生产方法以直拉法(CZ)和区熔法加，对单晶炉设备的要求也越来越高，采用滑阀式(FZ)为主，世界上硅单晶的产量中70%~80%是用真空泵的缺点也日益显现。本文分析了采用滑阀式直拉法生产的[1]。常用的直拉法生产硅单晶工艺是真空泵直拉单晶炉真空系统的缺点，通过改造真空采用即像真空工艺又像流动气氛工艺的减压拉晶工系统，将水环式真空泵应用在直拉单晶炉设备上，艺。减压拉晶工艺

4、是在硅单晶拉制过程中，连续均提高了直拉单晶炉的整体性能。匀地向单晶炉炉膛内通入惰性气体（一般采用高纯2传统真空系统存在的问题度的氩气），同时真空泵不断地从炉膛向外抽气，保持炉膛内真空度稳定在(2.7~5.3)×103Pa。这种工传统减压拉晶工艺的直拉单晶炉真空系统见图艺既有真空工艺的特点（炉膛内保持负压），又有1。其工作原理是刚开始工作时，拉伸腔和炉膛之流动气氛工艺的特点（不断充气，不断排气）[3]。间的隔离阀是打开的，主滑阀真空泵8通过主真空采用这种工艺可以在硅单晶生长过程中，使向炉膛球阀1将拉伸腔和炉膛内气体抽出，要求炉膛内的内充入的高纯度氩气气流从上而下地贯穿整个硅单极限真空度达到6

5、.67Pa以下，主要是为了检查炉膛晶生长的区域，及时地带走由于高温而产生出来的的密封性是否符合拉晶工艺要求；正常拉晶时，氩硅氧化物和杂质挥发物，确保硅单晶的品质。气通过质量流量控制器9，上部氩气阀门4通入拉根据现在最常用的硅单晶直拉法减压拉晶工伸腔至炉膛，被主滑阀真空泵8通过主真空球阀118半导体技术第30卷第3期2005年3月万方数据Observation&PonderST243改进及应用结果拉3.1采用水环泵改进的真空系统伸腔5考虑到正常拉晶时炉膛内的真空度一般维持在(2.7~5.3)×103Pa，双级的水环泵完全可以达到这隔离阀69个要求，因此改进的真空系统主泵采用水环泵；开炉膛始拉

6、晶前要求炉膛内的极限真空度达到6.67Pa以下1的任务将由副泵来完成，因此副泵仍采用滑阀泵。氩气改进的真空系统见图2。其工作原理是在开始+-78工作时，拉伸腔和炉膛之间的隔离阀是打开的，副滑阀真空泵7通过旁路真空球阀3将拉伸腔和炉膛内图1传统的真空系统气体抽出，要求炉膛内的极限真空度达到6.67Pa以抽出，这时要求炉膛内真空度保持在(2.7~5.3)×下，检查炉膛的密封性符合拉晶工艺要求；然后开103Pa。在拉晶过程中当根据特殊拉晶工艺要求需要24打开拉伸腔时，为了保持炉膛内真空度，需要先打开下部氩气阀门6，关闭上部氩气阀门4，才能关拉上隔离阀，然后打开中部氩气阀门5向拉伸腔充气伸腔5至大

7、气压后，才能关闭中部氩气阀门5，打开拉伸隔离阀6腔；操作完毕后关上拉伸腔，就需要用副滑阀泵79通过副真空球阀2将拉伸腔抽真空至与炉膛接近的3炉膛真空度，才能关闭副真空球阀2和副滑阀泵7，打1开隔离阀，然后打开上部氩气阀门4，关闭下部氩氩+-气气阀门6，回到正常拉晶状态。78滑阀泵是用油来保持密封的机械真空泵的，由图1改进的真空系统于它的滑阀环与泵腔有一定间隙，两者不接触，可抽含有微小尘埃的气体。在单晶正常生长过程中，始正