단결정 실리콘의 결정화 공정 중 먼지를 제거하는 장비

그들이 이야기할 때먼지 제거 장비단결정 성장 과정에서 많은 사람들은 즉시 작업장 주변 어딘가에 배기 후드나 사이클론을 상상합니다. 이것은 아마도 가장 흔한 오해일 것이다. 실제로 상 경계의 미세한 입자로 인해 전위 응집이 시작되고 전체 부울이 낭비되는 과정을 본 적이 있다면 먼지 제거가 보조 시스템이 아니라 결정화 기술의 일부라는 것을 이해하게 될 것입니다. 특히 워크샵이 새롭지 않고 실리콘 순도에 대한 요구 사항이 매년 증가하는 러시아 환경에서는 더욱 그렇습니다.

문제가 있는 곳: 그들이 보고 있는 곳이 아니라

주요 과제는 작업 공간 공기 중의 먼지 자체가 아니지만 이것이 매우 중요합니다. 위험의 주요 원인은 장비 자체와 보조 공정에서 발생하는 2차 분진 형성입니다. 예를 들어, 폴리실리콘을 도가니에 넣을 때, 리프팅 및 회전 메커니즘 작동 중, 심지어 히터를 교체할 때에도 마찬가지입니다. 흑연 입자, 산화막 잔재, 가이드의 연마 마모 등 이 모든 것이 뜨거운 영역으로 날아갑니다. 표준 일반 환기는 여기서 무력합니다. 국소 환기가 필요하며 프로세스 자체에 통합됩니다.

한때 우리는 경금속 공학의 시스템을 적용하려고 시도했지만 작동하지 않았습니다. Czochralski 용광로 주변의 온도 체계는 구체적입니다: 강력한 열 흐름, 대류, 자기장(자화가 사용되는 경우). 배기 후드는 메니스커스의 온도 그림을 방해해서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 크리스탈이 '재생'되기 시작합니다. 흡입력과 열사병 사이의 균형을 맞춰야했습니다. 그런 다음 공기 흡입구의 기하학적 구조와 위치가 선택될 때까지 여러 배치에 산소 함량이 증가된 상태로 남겨졌습니다.

그건 그렇고, 자기장에 대해서. 시스템이 유도 가열 또는 무도가니 구역 용해용 장비를 사용하는 경우 집진 경로의 금속 요소가 현장 구성에 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 환기 설계자가 종종 잊어버리는 미묘한 점입니다. 예를 들어, 저는 전자기 시스템 주제에 깊은 전문가들과 상담해야 했습니다.론지 코퍼레이션. 광산 및 전자기 장비 설계에 대한 그들의 경험은 필드와 구조물의 상호 작용을 이해하는 데 유용하다는 것이 입증되었습니다.

특정 솔루션과 그 함정

이제 업계 표준은 성장 영역을 포함하는 층류 시스템을 점차적으로 도입하고 있습니다. 그러나 여기에서도 모든 것이 순탄하지는 않습니다. 필터 재료는 다른 이야기입니다. 물론 최종 단계에서는 HEPA 필터가 필요하지만 그 전에는 효과적인 사전 청소가 필요합니다. 그렇지 않으면 매주 교체됩니다. 우리는 전기 집진기로 솔루션을 테스트했지만 오존 문제에 직면했습니다. 이는 실리콘에 바람직하지 않은 활성 가스입니다. 그들은 거절했습니다.

제가 직장에서 본 비교적 성공적인 프로젝트 중 하나는 이중 회로 흡입 원리를 기반으로 구축되었습니다. 첫 번째 회로는 용광로 케이싱 아래에서 직접 저속 흡입하여 큰 먼지와 열을 포착합니다. 두 번째는 작업장 위층천장에 공급되는 공기를 미세하게 정화하는 것입니다. 핵심은 이러한 흐름을 분리하고 기본 회로의 '더러운' 공기가 두 번째 회로와 교차하는 것을 방지하는 것이었습니다. 이 계획은 복잡하고 설치 비용이 많이 들지만 6개월 만에 결함률을 1.2% 줄임으로써 그 자체로 비용을 지불했습니다. 이는 생산에 있어서 엄청난 수치입니다.

중요한 뉘앙스는 서비스입니다. 가장 완벽한 시스템이라도 막히게 됩니다. 필터나 공기 덕트에 접근하기 위해 하루 동안 용광로를 정지해야 하는 경우 이는 허용되지 않습니다. 설계는 주기 간 창(4~8시간)의 서비스를 허용해야 합니다. 우리는 수평 접이식 필터 카세트가 있는 시스템을 프로젝트에 포함시킨 적이 있습니다. 공간을 절약했지만 이를 교체하려면 작업장에는 없었던 특수 로더가 필요하다는 것이 밝혀졌습니다. 간단한 사다리에서 수직으로 변환해야 했습니다.

프로세스 통합: 운영자의 관점

스토브 앞에 있는 사람의 관점에서 볼 때, 시스템은 불필요한 소음이나 진동을 발생시키지 않아야 합니다. 진동은 단결정의 적입니다. 용광로의 기초가 있는 공통 판에 강력한 팬을 놓으면 미세 진동이 베이스를 통해 전달되고 결정에 줄무늬가 일관되게 나타났습니다. 우리는 환기 시스템을 위해 독립적인 진동 차단 기반을 만들어야 했습니다. 작은 것 같지만 참조 측면에서는 찾을 수 없습니다.

또 다른 측면은 관리이다. 현대의 결정 성장 공장은 완전히 자동화되어 있습니다. 시스템이 있을 때 이상적입니다.먼지 제거또한 이 회로에 내장되어 있으며 프로세스 단계에 따라 흡입력을 조절합니다. 즉, 로드 및 언로드 중에는 더욱 강렬해지고 결정체가 성장하는 동안에는 흐름이 최소화됩니다. 그러나 그러한 통합에는 항상 위험이 따른다. 알고리즘이 실패하고 중요한 순간에 과도한 추력이 생성되면 부울을 잃을 수 있습니다. 따라서 우리는 항상 수동 백업 회로를 보유하고 있으며 운영자는 이를 사용하도록 교육을 받았습니다.

그런데 제어 시스템을 갖춘 복잡한 산업 장비를 다루는 회사의 경험이 도움이 됩니다. 나는 그것을 안다론지 코퍼레이션는 진지한 생산 및 엔지니어링 기반(대부분 고등 교육을 받은 1,200명 이상의 직원)을 보유하고 있어 이러한 복잡한 솔루션을 정확하게 개발할 수 있습니다. 그들의 웹사이트https://www.ljmagnet.ru실리콘에 직접적으로 관련된 것은 아니지만 활동 규모를 반영합니다. 그러나 신뢰할 수 있는 산업 시스템을 구축하는 원칙은 보편적입니다.

문제의 경제학: 모든 것을 계산해야 함

시스템 비용은 높을 수 있으며 금융가는 항상 ROI에 대해 묻습니다. 가장 간단한 계산은 결혼을 막는 것입니다. 그러나 덜 분명한 절감 효과도 있습니다. 예를 들어, 전도성 먼지(동일한 탄소)의 영향으로 파괴되는 고가의 히터 및 노 단열재의 수명을 연장합니다. 또는 퍼니스가 진공 상태에서 작동하는 경우 진공 시스템 자체를 청소하고 유지 관리하는 비용을 줄입니다.

적재 단계에서 효과적인 먼지 제거를 도입한 후 진공 펌프의 서비스 간격을 거의 30% 늘린 사례가 있었습니다. 이는 오일, 필터 및 인건비를 직접적으로 절약해 줍니다. 이러한 수치는 이미 어떤 기술적인 주장보다 경영진을 더 잘 설득하고 있습니다.

그러나 에너지 소비라는 단점도 있습니다. 시스템 내 공기의 강력한 팬과 가열/냉각은 킬로와트입니다. 열 회수 및 가변 속도 모터를 갖춘 최신 시스템은 비용 절감에 도움이 됩니다. 그러나 이들의 구현은 또 다른 자본 투자 라운드입니다. 균형을 찾기가 어렵습니다.

미래를 바라보다: 무엇이 바뀔 것인가

추세는 명백합니다. 전체 자동화와 디지털화입니다. 먼지의 양뿐만 아니라 먼지의 구성(동반 입자의 분광 분석)을 실시간으로 모니터링하고 흡입 매개변수를 조정하거나 심지어 먼지 배출이 증가하는 특정 장비를 수리해야 할 필요성에 대해 경고하는 시스템을 곧 보게 될 것이라고 생각합니다. 이것이 다음 단계의 통합이 될 것입니다.

또 다른 분야는 소재입니다. 흐름에 큰 저항을 일으키지 않고 특정 크기의 고체 입자만 유지하는 멤브레인을 기반으로 하는 새롭고 내구성이 뛰어나며 선택적인 필터 재료의 출현. 이렇게 하면 에너지 비용이 절감됩니다.

궁극적으로,단결정 실리콘의 결정화 과정에서 먼지를 제거하는 장비더 이상 '필요악'이나 비용 항목으로 인식되지 않습니다. 이는 직경 또는 온도 제어 시스템과 동일한 기술 모듈이 될 것입니다. 그리고 그 효과는 핵심 지표인 수율, 웨이퍼 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 그리고 우리가 알고 있듯이 우리 사업에서는 모든 작은 세부 사항을 통제하는 사람이 승자입니다. 눈에 보이지 않는 먼지 한 톨도요.