单晶炉晶体自动化生长直径控制原理浅析

单晶炉晶体自动化生长直径控制原理浅析

1)系统组成

㈠械部分

⑴刀口盘

⑵籽晶杆、接头、籽晶

⑶称重室

㈡电气部分

⑴称重头---60001A50-1177

⑵称重放大器---AED9101B

⑶15V电源---HF20W-S-15型开关电源

⑷功控机-

2）直径控制工作原理浅析

生产过程中，随着晶体的不断生长，晶体本身的重量将不断增加。功控机根据生产工艺设定的晶体直径、晶体密度、提拉速度、生长速率等参数向温度控制仪（欧陆818、欧陆3504）、晶升电机、晶转电机等运动执行机构发出相应控制指令，各运动执行机构根据指令执行相应运动，从而实现晶体按预定的要求生长。

功控机判断晶体的直径是通过晶体密度、设计外形、生长的实时长度和生长过程中的实时重量计算得来的。直径控制工作的控制本质任务就是控制晶体生长的实时长度和实时重量。实时重量信号获取的真实性对直径控制工作很关键。

3）影响直径控制的主要因数

㈠晶体生长的实时长度的控制不良。

主要因数：功控机性能不良。

㈡重量信号不稳定

主要因数：⑴称重放大器（AED9101B）工作不正常。

①称重放大器（AED9101B）本身电路工作不正常。

②称重放大器的供电电路（HF20W-S-15型开关电源）工作不正常。

⑵称重头（60001A50-1177）工作不正常。

⑶重量信号的获得通道工作异常。

①籽晶杆、接头、籽晶等不同心。造成运动中对称重头施加非单纯由于晶体

生长形成的垂直向下的拉力，直接影响重量信号获得的真实性，重量信号

出现波动。

②刀口盘卡阻、滑动不畅。直接影响重量信号获得的真实性，重量信号出现

波动。

③晶体生长本身的不均匀性也可能形成重量信号不稳定。

④功控机本身工作不稳定。

⑤干扰。生产现场大量存在的中频电源电场、磁场干扰会对功控机重量信号

的获得电路产生影响，造成功控机获得的重量信号失真，影响直径控制工

作。

为了保证单晶炉晶体自动化生长直径控制的准确进行，应该努力避免上述情况在生产过程出现。

4）典型案例分析

㈠U0802、0803出现直径瞬间波动，最大偏差达14mm。

故障原因：籽晶杆与称重头（60001A50-1177）之间的连接头发生卡阻、滑动不畅，造成运动中籽晶杆、接头、籽晶等不同心，直接影响重量信号获得的真

实性，重量信号出现波动，出现直径瞬间波动。经对该接头进行技术处

理，故障消失。（备注：U0804在引晶阶段出现的直径波动较大，经分析

故障原因为籽晶杆负载太轻，籽晶杆在新刀口盘中旋转时产生晃动，因

此产生重量信号波动。随着晶体的不断生长，重量增加，籽晶杆晃动现

象消失，重量信号的采集恢复正常。）

㈡22#单晶炉于2007年12月份的生产过程中连续几炉出现直径波动大。

故障原因：经反复检查设备，最后更换了称重头（60001A50-1177），工作恢复正常。㈢V0801、V0802出现直径瞬间波动，最大偏差达10mm。

⑥故障原因分析：晶体在生长的初期，籽晶杆出现抖动，关了转速重新起动，

籽晶杆运转恢复正常。籽晶杆抖动故障间断性出现了几次。随着晶体的不

断生长，重量增加，籽晶杆抖动现象消失。但是出现直径瞬间波动的现象。

经停炉后对设备检测，综合分析故障现象，故障形成原因为刀口盘卡阻、

滑动不畅，直接影响重量信号获得的真实性，重量信号出现波动。