मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के दौरान धूल हटाने के लिए उपकरण

जब वे बात करते हैंधूल हटाने के उपकरणएकल क्रिस्टल उगाने के संदर्भ में, कई लोग तुरंत कार्यशाला की परिधि पर कहीं निकास हुड या चक्रवात की कल्पना करते हैं। यह शायद सबसे आम ग़लतफ़हमी है. वास्तव में, यदि आपने कभी देखा है कि कैसे, चरण सीमा पर एक सूक्ष्म कण के कारण, एक अव्यवस्था एकत्रीकरण शुरू हुआ और पूरा बाउल बर्बाद हो गया, तो आप समझते हैं कि धूल हटाना एक सहायक प्रणाली नहीं है, बल्कि क्रिस्टलीकरण तकनीक का एक हिस्सा है। विशेष रूप से हमारी रूसी परिस्थितियों में, जहां कार्यशालाएं अक्सर नई नहीं होती हैं, और सिलिकॉन शुद्धता की आवश्यकताएं हर साल बढ़ रही हैं।

समस्या कहां है: वह नहीं जहां वे देख रहे हैं

मुख्य चुनौती कार्य क्षेत्र की हवा में मौजूद धूल भी नहीं है, हालाँकि यह महत्वपूर्ण है। जोखिम का मुख्य स्रोत उपकरण और सहायक प्रक्रियाओं से द्वितीयक धूल का निर्माण है। उदाहरण के लिए, पॉलीसिलिकॉन को क्रूसिबल में लोड करते समय, लिफ्टिंग और रोटेशन तंत्र के संचालन के दौरान, यहां तक ​​​​कि हीटर को बदलते समय भी। ग्रेफाइट कण, ऑक्साइड फिल्मों के अवशेष, गाइडों का अपघर्षक घिसाव - यह सब गर्म क्षेत्र में उड़ जाता है। यहां मानक सामान्य वेंटिलेशन शक्तिहीन है; स्थानीय वेंटिलेशन की आवश्यकता है, और इसे प्रक्रिया में ही एकीकृत किया गया है।

एक समय में हमने प्रकाश धातु विज्ञान से सिस्टम को अनुकूलित करने की कोशिश की - यह काम नहीं किया। Czochralski भट्टी के आसपास का तापमान शासन विशिष्ट है: शक्तिशाली ताप प्रवाह, संवहन, चुंबकीय क्षेत्र (यदि चुंबकत्व का उपयोग किया जाता है)। निकास हुड को मेनिस्कस पर तापमान चित्र को परेशान नहीं करना चाहिए, अन्यथा क्रिस्टल 'खेलना' शुरू कर देगा। मुझे सक्शन की शक्ति और हीट स्ट्रोक के बीच संतुलन बनाना था। तब तक कई बैच बढ़े हुए ऑक्सीजन सामग्री के साथ छोड़ दिए गए जब तक कि वायु सेवन की ज्यामिति और स्थान का चयन नहीं किया गया।

वैसे, चुंबकीय क्षेत्र के बारे में। यदि सिस्टम इंडक्शन हीटिंग या क्रूसिबल ज़ोन पिघलने के लिए उपकरण का उपयोग करता है, तो धूल संग्रह पथ के धातु तत्व फ़ील्ड कॉन्फ़िगरेशन को प्रभावित कर सकते हैं। यह एक सूक्ष्म बिंदु है जिसके बारे में वेंटिलेशन डिजाइनर अक्सर भूल जाते हैं। मुझे ऐसे विशेषज्ञों से परामर्श करना पड़ा जो विद्युतचुंबकीय प्रणालियों के विषय में गहराई से जानकार हैं, उदाहरण के लिए, इंजीनियरों सेलोंगी कॉर्पोरेशन. खनन और विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के डिजाइन में उनका अनुभव क्षेत्रों और संरचनाओं की परस्पर क्रिया को समझने में उपयोगी साबित हुआ।

विशिष्ट समाधान और उनके नुकसान

अब उद्योग मानक धीरे-धीरे विकास क्षेत्र को घेरते हुए लामिना प्रवाह के साथ सिस्टम पेश कर रहा है। लेकिन यहां भी सब कुछ सहज नहीं है. फ़िल्टर सामग्री एक अलग कहानी है। अंतिम चरण के लिए, HEPA फ़िल्टर, निश्चित रूप से, लेकिन उनसे पहले उन्हें प्रभावी पूर्व-सफाई की आवश्यकता होती है, अन्यथा उन्हें हर हफ्ते बदला जाएगा। हमने इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स के साथ एक समाधान का परीक्षण किया, लेकिन ओजोन की समस्या का सामना करना पड़ा - यह सिलिकॉन के लिए एक अवांछनीय सक्रिय गैस है। उन्होंने मना कर दिया.

अपेक्षाकृत सफल परियोजनाओं में से एक जो मैंने काम में देखी, वह डबल-सर्किट सक्शन के सिद्धांत पर बनाई गई थी। पहला सर्किट भट्ठी के आवरण के नीचे से सीधे कम गति वाला सक्शन है, जो बड़ी धूल और गर्मी को पकड़ता है। दूसरा कार्य क्षेत्र के ऊपर लैमिनर छत को आपूर्ति की जाने वाली हवा का सूक्ष्म शुद्धिकरण है। कुंजी इन प्रवाहों को अलग करना था और प्राथमिक सर्किट से 'गंदी' हवा को दूसरे के साथ कहीं भी मिलने से रोकना था। यह योजना जटिल है और इसे स्थापित करना महंगा है, लेकिन इसने छह महीने में दोष दर को 1.2% कम करके अपने लिए भुगतान किया - ये उत्पादन के लिए बहुत बड़ी संख्या है।

एक महत्वपूर्ण बारीकियां सेवा है। कोई भी, यहां तक ​​कि सबसे उत्तम प्रणाली भी अवरुद्ध हो जाती है। यदि फिल्टर या वायु नलिकाओं तक पहुंच के लिए भट्ठी को एक दिन के लिए रोकने की आवश्यकता होती है, तो यह अस्वीकार्य है। डिज़ाइन को इंटर-साइकिल विंडो में 4-8 घंटे की सेवा की अनुमति देनी चाहिए। हमने एक बार परियोजना में क्षैतिज वापस लेने योग्य फ़िल्टर कैसेट के साथ एक प्रणाली शामिल की थी - हमने जगह बचाई, लेकिन फिर यह पता चला कि उन्हें बदलने के लिए हमें एक विशेष लोडर की आवश्यकता थी, जो हमारे पास कार्यशाला में नहीं था। मुझे इसे एक साधारण सीढ़ी से ऊर्ध्वाधर में बदलना था।

प्रक्रिया एकीकरण: एक ऑपरेटर का दृष्टिकोण

स्टोव पर बैठे व्यक्ति के दृष्टिकोण से, सिस्टम को अनावश्यक शोर या कंपन पैदा नहीं करना चाहिए। कंपन एकल क्रिस्टल का दुश्मन है। एक बार जब उन्होंने भट्ठी की नींव के साथ एक आम प्लेट पर एक शक्तिशाली पंखा लगाया - आधार के माध्यम से माइक्रोवाइब्रेशन प्रसारित किए गए, और क्रिस्टल पर धारियां लगातार दिखाई दीं। हमें वेंटिलेशन सिस्टम के लिए एक स्वतंत्र कंपन-पृथक नींव बनानी थी। यह एक छोटी सी चीज़ प्रतीत होगी, लेकिन आपको इसे संदर्भ की शर्तों में नहीं मिलेगा।

दूसरा पहलू है प्रबंधन. आधुनिक क्रिस्टल उगाने वाले पौधे पूरी तरह से स्वचालित हैं। आदर्श जब सिस्टमधूल हटानाइस सर्किट में भी बनाया गया है और प्रक्रिया के चरण के आधार पर सक्शन पावर को नियंत्रित करता है: लोडिंग और अनलोडिंग के दौरान अधिक तीव्र, क्रिस्टल बॉडी के विकास के दौरान न्यूनतम प्रवाह। लेकिन ऐसा एकीकरण हमेशा जोखिम भरा होता है. यदि एल्गोरिदम विफल हो जाता है और किसी महत्वपूर्ण क्षण में अतिरिक्त जोर पैदा करता है, तो आप बाउल खो सकते हैं। इसलिए, हमारे पास हमेशा एक मैनुअल बैकअप सर्किट होता है, और ऑपरेटरों को इसका उपयोग करने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है।

यहां, वैसे, नियंत्रण प्रणालियों के साथ जटिल औद्योगिक उपकरणों से निपटने वाली कंपनियों का अनुभव काम आता है। मैं यह जानता हूंलोंगी कॉर्पोरेशनअपने गंभीर उत्पादन और इंजीनियरिंग आधार (1,200 से अधिक कर्मचारी, जिनमें से अधिकांश के पास उच्च शिक्षा है) के साथ, ऐसे जटिल समाधान विकसित करने में सटीक रूप से सक्षम है। उनकी वेबसाइटhttps://www.ljmagnet.ruगतिविधि के पैमाने को दर्शाता है, हालाँकि यह सीधे तौर पर सिलिकॉन के बारे में नहीं हो सकता है - लेकिन विश्वसनीय औद्योगिक प्रणालियों के निर्माण के सिद्धांत सार्वभौमिक हैं।

मुद्दे का अर्थशास्त्र: हर चीज़ को गिना जाना चाहिए

सिस्टम की लागत अधिक हो सकती है, और फाइनेंसर हमेशा आरओआई के बारे में पूछते हैं। सबसे सरल गणना रोका गया विवाह है। लेकिन कम स्पष्ट बचतें भी हैं। उदाहरण के लिए, महंगे हीटरों और भट्टी इन्सुलेशन की सेवा जीवन का विस्तार करना, जो प्रवाहकीय धूल (समान कार्बन) के प्रभाव में नष्ट हो जाते हैं। या यदि भट्टी वैक्यूम के तहत चल रही है तो वैक्यूम सिस्टम की सफाई और रखरखाव की लागत को कम करना।

हमारे पास एक मामला था, जहां लोडिंग चरण में प्रभावी धूल हटाने की शुरुआत के बाद, हम वैक्यूम पंपों के सेवा अंतराल को लगभग 30% तक बढ़ाने में कामयाब रहे। यह तेल, फिल्टर और श्रम लागत पर सीधी बचत है। ये आंकड़े पहले से ही किसी भी तकनीकी तर्क से बेहतर प्रबंधन को आश्वस्त करते हैं।

लेकिन इसका एक नकारात्मक पहलू भी है - ऊर्जा की खपत। सिस्टम में शक्तिशाली पंखे और हवा को गर्म/ठंडा करने की क्षमता किलोवाट है। हीट रिकवरी और वैरिएबल स्पीड मोटर्स वाली आधुनिक प्रणालियाँ लागत कम करने में मदद करती हैं। लेकिन उनका कार्यान्वयन पूंजी निवेश का एक और दौर है। संतुलन पाना कठिन है.

भविष्य पर एक नजर: क्या बदलेगा

प्रवृत्ति स्पष्ट है - पूर्ण स्वचालन और डिजिटलीकरण। मुझे लगता है कि हम जल्द ही ऐसे सिस्टम देखेंगे जो वास्तविक समय में न केवल धूल की मात्रा, बल्कि इसकी संरचना (प्रवेशित कणों का स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण) की निगरानी करते हैं, और सक्शन मापदंडों को समायोजित करते हैं या यहां तक ​​कि उपकरण के एक विशिष्ट टुकड़े की सेवा की आवश्यकता के बारे में चेतावनी देते हैं, जहां से धूल उत्सर्जन में वृद्धि हुई है। यह एकीकरण का अगला स्तर होगा.

दूसरा क्षेत्र सामग्री है। नए, अधिक टिकाऊ और चयनात्मक फ़िल्टर सामग्रियों का उद्भव, संभवतः झिल्ली पर आधारित, जो प्रवाह के लिए अधिक प्रतिरोध पैदा किए बिना केवल एक निश्चित आकार के ठोस कणों को बनाए रखेगा। इससे ऊर्जा लागत कम होगी.

अंततः,मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के क्रिस्टलीकरण के दौरान धूल हटाने के लिए उपकरणइसे अब 'आवश्यक बुराई' या व्यय मद के रूप में नहीं माना जाएगा। यह व्यास या तापमान नियंत्रण प्रणाली के समान तकनीकी मॉड्यूल बन जाएगा। और इसकी प्रभावशीलता सीधे प्रमुख संकेतक को प्रभावित करेगी - उपज, वेफर की लागत। और हमारे व्यवसाय में, जैसा कि हम जानते हैं, विजेता वह है जो हर छोटे विवरण को नियंत्रित करता है। यहाँ तक कि धूल का एक कण भी आँख से अदृश्य है।