85单晶炉标准操作规程Word格式文档下载.docx
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13.等径
14.晶体回熔与取出
15.收尾
16.冷却
17.石墨件的锻烧
18.单晶生产应急措施
19.交付
单晶炉操作工艺流程
热检漏→作业准备→取单晶→石墨件取出冷却→大罐清洗→真空泵油检查更换→石墨件清洗→单晶炉室清洗→石墨件安装→石英坩埚安装→装料→装籽晶→抽空→检漏→压力化→熔料→引晶、缩颈→放肩→转肩→等径生长→收尾→停炉冷却
一.准备工作
1目的:
清楚本班的工作内容。
2准备工作
2.1进入单晶车间须穿戴好洁净工作服、鞋。
2.2接班后查看交接班记录本,了解设备前一周期运行情况,清楚本班工作内容,做到按时拆炉、装炉。
2.3准备拆炉工具及护具
2.3.1准备好钳子、扳手和各类装拆炉专用工具。
2.3.2准备好防护手套、橡胶手套、无水乙醇、纱布、吸尘管、刷子等。
2.3.3准备好取晶车、石墨件舟车、装埚底料的不锈钢盆并处理干净。
2.4合理安排清炉时间,并在公司规定的时间的内完成清炉工作,为开炉工作做好准备。
2.5若在清炉过程中,发现异常情况,及时通知主操或者班长。
更换石墨器件需通知班长,并做好工艺记录本备注栏做好相关记录。
2.6在清炉过程中,严格遵守公司7s管理要求,及时将埚底料和石英碎片归位。
清炉完成之后,清理炉台附近卫生,并将工具和车辆归位。
二、取晶和拆炉
1.取晶体
1.1拆炉时须穿戴好拆炉用工作服、戴好口罩。
1.2拆炉充气前先看炉内真空度。
1.3先打开副室炉门锁紧把手,选择【控制面板】→【氩气/真空】→打开副室快速充气阀门,待充至大气压值时打开炉门,注意进气阀是否自动关闭。
打开炉底两侧抽空管道的盲板,让抽气管道中氧化物燃烧,清除残余氧化物。
1.3.1选择【炉体控制】→【晶体提升】→按晶升快速上升键,使晶体上升至副室适当距离,关闭隔离阀。
1.3.2按住控制柜上“副室升降”按钮,直到副室高出炉膛顶部碰到中途下限位开关,查看晶体是否可以通过上炉盖旋出,若能旋出,此时可向左拨动“副室旋转”开关,旋开副炉室(具备左旋行程限位保护),到合适位置时关闭“副室旋转”。
(注意:
1、旋开副室前必须察看籽晶位置,确认晶棒尾部尖端是否在上炉盖之上。
2、防止被晶体烫伤。
3、防止晶体剧烈晃动,以免掉落。
4、副炉室旋转到位后必须关闭副室旋转开关。
)
1.3.3选择【炉体控制】→【晶体提升】→按晶升快速下降键,下降晶体至取晶车中(当晶体接近到取晶车底部时,采用200-400mm/min的速度缓慢下降进行卸重至0-5kg时,用手拽住重锤选择适当位置将籽晶夹断,然后将重锤下降200mm后再将它升入副室内,并将晶棒移到指定位置冷却)。
1、紧重锤,防止钢丝绳回弹;
剪断籽晶时要在细颈的最细处剪断,要注意用力适当,且不许用钳子扭断籽晶。
2、冷却后应及时从取晶车中取出横放在台面上。
1.3.4打开炉盖,取出顶环、导流筒、保温盖放至拆炉周转车。
1.3.5按住控制柜上“炉筒提升”按钮,将炉筒升起至超出导向杆上端时松开提升按钮,向右旋开炉筒。
按“炉筒下降”按钮将主炉室降至离地面约200mm(整个升降旋转过程中要防止主室碰撞副室及石墨器件和循环水管道).
2.清炉
2.1目的:
清除炉内杂质、提高产品质量。
要求每台单晶炉每开七炉后大清一次。
2.2戴上耐高温手套,口罩。
取出顶环、导流筒、保温盖、上保温罩放在推车上送到指定地点清洁。
(防止烫伤)
2.3冷却一个小时后取出石英坩埚及埚底料,放置在指定位置;
取出三瓣埚、托盘、托杆后放在推车上送到指定地点清洁(大清时需将加热器、中保温桶、下保温罩以及炉底压片和炉底碳毡等取出清理)
2.4待石墨器件冷却后,开始清洁石墨器件。
清洁步骤:
2.4.1清洁石墨件必须佩戴隔热手套,不能用手直接接触石墨件。
清炉用的材料:
如吸尘装置、毛刷、隔热手套等都应检查是否有油污或其它的脏物。
2.4.2先用毛刷配合吸尘装置清除石墨件表面挥发物。
检查石墨器件上是否有氧化硅凸出物,若有必须尽量打磨去除,并用吸尘装置清除干净。
2.4.3清洁加热器时先刷去表面氧化物,用砂布打磨加热器的内外表面及夹缝的氧化物。
(在清扫加热器时避免手撑加热器,加热器易折断。
翻转加热器时注意用力方向一致,避免损坏加热器。
2.5检查石墨器件有无缺损、裂缝及使用的炉数,如有缺损、裂缝或使用炉数已达到规定的数值,需根据实际情况及时调换新的已锻烧过的石墨器件。
2.6小清的每炉将加热器石墨螺钉松动一下再拧紧(必须由主操或者指定负责人进行监督),防止粘结。
检查:
坩埚轴与炉体下轴连接是否稳固,加热器螺钉、石墨电极是否有松动。
2.7清除真空管道内的氧化物,并用吸尘器吸干净,炉膛内排气口要清理干净。
1、擦拭尾气管道时使用少量乙醇蘸纱布,严禁使用乙醇直接冲洗管道口,并检查“O”型密封圈是否损坏,若有损坏必须更换。
2、注意在尾气管道连接时,要保证螺丝受力均匀,防止螺丝不紧引起漏气。
3、注意管道带火星的挥发物掉落引燃现场物品或烫坏水管、电线等。
2.8用吸尘器吸去附在炉壁内外的挥发物并用纱布蘸少许无水乙醇擦净,最后用干净纱布擦一遍。
2.9大罐要求每炉一清,大罐波纹管要求15炉一清,电磁阀15炉一清。
三、装炉
1.安装石墨热场
1.1.目的:
提高产品的内在质量及生产效益。
1.2热场的所有石墨器件必须是经过锻烧合格方可使用。
(详见石墨器件锻烧操作规程)(注意:
拆卸安装石墨器件时必须小心,轻拿轻放。
1.3安装热场底盘
1.3.1检查主室底座的清洁度,确定电极柱周围及坩埚轴端面上没有石英、碳毡及硅粉颗粒。
1.3.2将炉底大环碳毡放入炉底(具体放几层根据技术部规定而定),用石墨护套将几个电极和中轴套好,并确定护套下没压有碳毡。
1.3.3将下压片压在炉底大环碳毡上。
1.3.4然后放上小环碳毡,小环碳毡上的电极孔、中心孔要与主室底座的孔对应、对正,套在石墨护套上,装上上压片。
1.3.5将裹好石墨毡的下保温罩压在大环碳毡上。
(下保温罩需要仔细对正排气孔)
1.4安装石墨电极
1.4.1装电极柱时要检查两个电极柱是否在同一水平面上,装电极柱时不宜太紧,否则容易涨裂引起电极打火。
1.5安装石英护套
1.5.1在装石英护套时,先用吸尘设备吸除电极周围的粉状杂物。
确保石英护套在电极和固化底盘之间起到绝缘作用。
1.6安装加热器
1.6.1安装加热器时,电极螺丝必须拧紧(必须由主操或者指定负责人进行监督),加热器与电极的接触部分须垫碳箔。
防止打火。
1.6.2必须注意的是:
每次拆炉时电极螺丝先松掉后再拧紧,以防硅蒸汽进入电极螺丝和加热器脚之间的缝隙使之粘住无法拆卸。
1.6.3检查加热器上口是否处于同一水平面。
1.7安装托杆
1.7.1安装托杆时,托杆螺丝应拧紧(必须由主操或者指定负责人进行监督),托杆左右晃动的间隙小于1mm。
1.7.2装上托碗及三瓣埚。
1.8安装保温罩
1.8.1将中保温罩平稳地安装在下保温上,并检查中保温筒与加热器之间的间隙是否均匀。
1.8.2旋转保温罩调节测温孔与主室炉筒温度信号孔对正。
1.8.3检查下炉膛“O”形圈的位置及清洁度,用纱布蘸少许无水乙醇擦净“O”形圈及主炉膛下密封面。
1.8.4按“炉筒提升”按钮使炉筒上的导向套上升到高出导向杆上方,向左旋转炉筒,使炉筒上的导向套转到对准导向杆位置,按“炉筒下降”按钮,直到炉筒平稳着落于底座上(下降过程中须防止主室与石墨件相碰)。
1.8.5安装支撑环,支撑环下部子口要卡在中保温筒上,放上上保温,并将上保温卡在支撑环上,套上碳毡环。
1.9炉完之后通知主操或者负责人检查。
清炉完后,如不能及时开炉,将坩埚位置降到最低位,并抽空检漏保压。
四、装料
1.装料操作
目的:
减少原料沾污,防止熔料时溅料、挂边、搭桥。
装料前检查对中。
1.2安装石英坩埚
1.2.1将三瓣埚升到最高位置,戴好洁净的橡胶手套、帽子和口罩。
从包装箱内取出所需的石英坩埚,并检查石英坩埚有无裂缝、气泡、污渍、缺口、崩边及其他问题。
1.2.2将石英坩埚放入三瓣埚内,并要求其平口与三瓣埚上口距离基本一致(检查石英埚在三瓣埚内是否稳固)。
1.2.3降低埚位,盖上上保温盖及保温环。
1.3装入多晶原料
1.3.1根据报告单核对原料编号、品种、规格、数量及掺杂剂的种类、浓度和数量。
上升埚位使石英坩埚边接近上保温盖,防止装料时余料从埚边落入炉底。
1.3.2换上洁净的橡胶手套进行装料(带上洁净橡胶手套后不可再接触除料以外的其他任何东西,装料过程中手套如破损应立即更换,以免手套残渣掉入坩埚内)。
1.3.3先将掺杂剂倒入坩埚底部,并确认掺杂剂是否完全放入埚内(拉制P型单晶,掺杂剂可先放在坩埚底部或中部,拉制N型单晶,掺杂剂须根据工艺要求放在坩埚上部)。
1.3.4装料时要轻拿轻放,尽量在埚底铺垫两层碎料,下部料块不得太大,中部及上部大小料块搭配均匀,周围用小料尽量填充间隙,不要使大料架空。
在液位线以下一定装实、不留间隙,液位线以上的坩埚边上要尽量采用点接触以免熔料时发生挂边。
坩埚上部的料一定要使料的重心向中间并向上形成金字塔形,石英坩埚上口边沿的料不能超出埚口外。
1、装料时避免被原料尖锐面划伤。
2、原料装入坩埚时尽量轻放,避免磕碰损伤石英坩埚,造成损失。
1.3.5装料过程中应避免料块与坩埚碰撞。
1.3.6如料多无法装完,可留3-4块中料放于导流筒内,但注意不可留大料。
装料完成后,料盒内的余料应倒入手中,再放入埚内。
1.4清理
1.4.1用吸尘器吸去装料时的硅屑等杂物以及保温盖表面、炉筒密封表面杂物(使用吸尘器时,严禁将吸尘器管道经过装好料的坩埚上空)。
1.4.2将埚下降至最低熔料位置。
1.5安装导流筒
1.5.1平稳的放上导流筒。
1.5.2将剩余的硅料放在导流筒的正中,最好不要和导流筒接触。
1.6关闭炉室
1.6.1目检炉内的热场石墨件位置安装无误,系统清扫干净无异物,钢丝绳无损伤,可以封炉。
1.6.2用纱布蘸少许无水乙醇擦净主室、炉盖上部、隔离阀“O”型圈密封处。
1.6.3用纱布蘸少许无水乙醇擦净主室上部“O”型圈与炉盖下面。
1.6.4手动旋转炉盖至主炉室定位块,按住“副室下降”按钮,将炉盖平稳下降与主室复位。
1.6.5清洁阀室上面的“O”型圈及副室下面。
五、籽晶准备
1.目的:
生产不同晶向产品,提高产品内在质量。
1.1选择【炉体控制】→【晶体提升】→下降籽晶至适当位置。
1.2选择晶向、型号、电阻率符合工艺要求的籽晶。
1.3将重锤下降至可以拧到的位置,旋开将籽晶放入,检查籽晶大小是否合适,再将重锤旋紧。
1、取用籽晶必须戴橡胶手套,严禁用手直接接触。
2、使用籽晶是须轻拿轻放,防止磕碰。
1.4轻拉籽晶,检查籽晶是否被固定,确保籽晶不会松动。
1.5将籽晶升至副室内,关闭隔离阀,检查副室上部“O”型密封圈,用纱布蘸少许酒精擦净。
1.6向右拨动电控柜上“副室旋转”开关,将副炉室旋回至右旋限位开关动作,关闭旋转开关。
1.7按住“副室下降”按钮,使副炉室沿隔离阀座上端的定位块下降至与阀室复合。
1.8选择【炉体控制】→【晶体提升】→下降籽晶至阀室,使重锤静止。
1.9选择【炉体控制】→【晶体提升】→快速上升籽晶至副室内,打开隔离阀,关闭阀室炉门。
六.抽真空
1.目的:
防止原材料产生氧化,晶体无法生长。
2.适用范围:
适用拉制各种等级直拉硅单晶棒。
3.具体操作:
3.1启动前的准备工作:
3.1.1检查泵油的使用时间,如超过规定时间6炉须更换。
3.1.2检查皮带松紧程度及损坏情况。
3.2启动真空泵。
3.2.1检查冷却水是否正常。
3.2.2泵启动时须打开泵的进油阀。
3.2.3冬季如室温过低或长时间没有启动过,油粘度大,可采用多次启动的方法,每次启动只能几秒钟,等转动灵活后再启动真空泵。
3.2.4步骤如下:
选择【炉体控制】→【工艺选择】→【开始自动拉晶】。
如抽空过程中遇到故障或遇到修炉,需要手动抽空,应按如下步骤操作:
选择【炉体控制】→【抽空/氩气】→【氩气流量】→节流阀回零→开启主真空室球阀→开节流阀开到100%(慢慢从0升至100)
3.2.5观察真空计,基本要求真空<
20mTorr或更低。
七.检漏
防止炉体产生漏气,引起晶体氧化。
2.适用范围:
3.适用设备:
TDR85A-ZJS
4.具体操作:
4.1当炉子的真空度达到规定值时,选择自动控制状态下会自动切换到检漏程序。
如抽空过程中遇到故障或遇到修炉,需要手动检漏,应按如下步骤操作进行手动检漏:
选择【炉体控制】→【工艺选择】→【检漏】程序
4.2漏气速率<
50mTorr/h或更低为合格(炉子状况良好时泄漏率应<
30mTorr/h)。
4.3检漏结束后,即可进入化料。
八.熔料
将固化的晶体在规定时间内转化为液体。
3.适用设备:
4.具体操作:
4.1选择自动控制状态下会自动切换到压力化熔料程序。
如抽空过程中遇到故障或其他需要手动控制时,需按如下步骤操作:
选择【炉体控制】→【压力化】→副室快速充气→开启主室真空球阀(主炉室真空在20Torr以上时才能点得开主室真空球阀)→启动上副室氩气控制阀进行充气→【节流阀开度】→流量控制在50SLPM/min→【炉体控制】→【压力控制】→炉内压力维持在15Torr。
4.2启动加热电源(自动控制状态会自动升功率化料)。
如化料过程中遇到故障或其他特殊情况,要手动升功率时,需按如下步骤进行操作:
选择【炉体控制】→【加热器功率】→用1小时缓慢分段升高功率至熔料功率(熔料功率90-100KW,熔料时间5~7小时)。
4.3熔料过程中,硅料熔化后石英坩埚内硅料会下降,这时须将坩埚的位置上升至适当距离。
塌料之后操作人员不得离开操作台,随时观察炉内情况,及时处理挂边,搭桥,漏料及意外情况。
4.4在表面硅料全部熔化后,不可将坩埚的位置升的太高,须保证液面至导流筒的距离有4~5cm,防止石英坩埚底部硅料翻出时碰到导流筒。
4.5在熔料时,如发现有液硅表面漂浮着杂质,在硅料未完全熔化时下降籽晶,将杂质吊出。
操作步骤如下:
选择【炉体控制】→【工艺选择】→【切换手动控制】→下降籽晶→使籽晶接触未熔完的硅料→提升籽晶至副室→选择【炉体控制】→【工艺选择】→【隔离】→放下翻板阀(此时氩气自动切换到主室氩气供气,同时副室快速充气阀打开,将副室充气至大气压状态)→打开副室炉门→按住控制柜上“副室提升”按钮,直到副室高出上炉盖5-10cm→向左拨动控制柜上“副室旋转”开关,旋开副室(具备左旋行程限位保护)→下降籽晶→选择较细的籽晶位置绞断→提升籽晶至副室→向右拨动控制柜上“副室旋转”开关,直到副室向右旋转至限位→按住控制柜上“副室下降”按钮,直到副室完全坐回到炉盖之上→下降籽晶→用干净的酒精纱布扶稳籽晶,至重锤不再晃动→升籽晶→开启副室真空泵(开泵方法参照六.抽真空)→选择【炉体控制】→【工艺选择】→【副室净化】→当提示可打开翻版阀时(此时副泵球阀已经自动关闭),手动打开翻版阀(此时氩气自动切换到副室氩气供气,同时主室氩气供气阀关闭)→关闭副室真空泵
4.6化料过程异常处理
4.6.1化料挂边处理。
化料过程遇到挂边时可根据炉内情况进行不同的处理方法,包括1、如挂边位置较低,且挂边的料并不大,估计不影响等径的状况下,可不处理,待料化完后直接按正常操作步骤进行;
2、如挂边较大,但挂边位置离液面较近,可把挂边位置旋转至加热器高温区,停埚转,适当调高加热器功率(可比化料功率高5KW)及气流量,进行高温烘烤处理;
3、如挂边较大且挂边位置较高,此时只能进行高温烘烤处理,但要多注意坩埚是否变形及变形的程度,以决定如何处理(处理方法见4.7),挂边未处理完,操作人员不得离开设备。
4.6.2跳料处理
1、增加气流量2、适当降低功率3、适当升高埚位
4.6.3搭桥的应急处理方法
化料过程中应多注意观察,如发现可能出现搭桥的情况应及时处理,处理方法包括:
1、可适当升温并适当加大气流量;
2、可根据炉内情况,将搭桥的主要支撑位置转到加热器的高温处重点烘烤处理。
4.7化料挂边造成坩埚严重变形的处理。
此情况通常分为三种:
1当坩埚变形轻微不影响或只在尾部才会碰到导流筒影响成晶时,应按正常成晶方法操作;
2当坩埚变形较严重估计到在晶体头部就会碰到热屏影响成晶时,可将引晶埚位适当降低,尽量拉一节单晶或晶体出来;
3当坩埚变形严重降低埚位也拉不了多少时,可请示班长后,经班长确认后可直接停炉,避免耽误时间。
4当出现12两种情况后且拉出了单晶时,需多观察炉内情况,一旦发现液面出现抖动,可停埚升,并分步停埚转,进行收尾。
4.8检查计算机参数是否正确。
九.熔体温度稳定
为缩颈操作步序提供条件。
TDR85A-ZJS。
4.1在料即将熔完时,及时将功率降至略高缩颈功率。
4.2在料熔完后,选择自动控制状态下会自动切换到稳定化程序(此时会自动将埚位升至工艺设定引晶埚位,功率会自动调节到工艺设定引晶功率附近,埚转将会自动调节到工艺设定成晶转速)。
4.2.1如遇自动出错或提完盖子后的情况下,需按如下步骤操作:
选择【炉体控制】→【工艺选择】→【稳定化1】
4.2.2如遇自动出错或提完盖子后要手动控制的情况下,需按如下步骤操作:
选择【炉体控制】→【加热器功率】→将功率调节到工艺设定数值→【炉体控制】→【坩埚提升】→将坩埚位置上升至工艺设定成晶位置→【炉体控制】→【坩埚旋转】→将埚转调节到工艺设定转速。
4.3选择自动控制状态下,程序将会自动从稳定化1进入稳定化/熔接(此时籽晶将会自动分段下降至液面上方预热,当液面稳度达到设定数值时,籽晶将会自动进入液体5mm,晶转也将自动调节到工艺设定成晶转速)。
4.3.1如遇自动出错或提完盖子后的情况下,需按如下步骤操作:
选择【炉体控制】→【工艺选择】→【稳定化/熔接】
4.3.2如遇自动出错或提完盖子后要手动控制的情况下,需按如下步骤操作:
选择【炉体控制】→【热场控制】→选择【ON】,打开加热器温度自动控制→【液面温控】→选择【ON】,打开液面温度自动控制→【晶体提升】→将籽晶分段下降预热,在接近液面2~3cm处预热一段时间→选择【液面温控】,观察液面温度稳定在工艺设定温度且温度偏差不大于工艺要求偏差,再根据化料表面温度的波动情况来判断是否达到适合缩颈温度→【晶体提升】→将籽晶插入液面(籽晶与熔体接触后,即刻有光环出现,说明熔体温度太高,须继续降温。
如没有光环出现且接触处有结晶现象,说明温度太低须升温。
如果温度设置正确,籽晶将与硅液充分熔接且长时间保持即不生长又不溶化的状态,达到这种状态后就可以开始单晶生长过程的引晶阶段)→【晶体旋转】→将晶转调节到工艺设定的转速。
十.引晶
排除晶体位错,提高生产效率。
4.操作步序:
4.1确定引晶温度
4.1.2籽晶与熔体接触后,等1-2分钟有光环出现且棱线有逐渐变大趋势,其时温度适合缩颈;
即刻有光环出现,说明熔体温度太高,须继续降温;
4.1.3如没有光环出现且接触处有结晶现象,说明温度太低须升温。
4.1.4确定液面温度已经适合引晶后,观察此时【热场控制】处热场测量值是否在1300sp±
50,并观察【液面控制】处液面温度是否在1450±
2,如超过此范围,应对加热器温度进行重新校准。
操作步骤如下:
选择【辅助功能】→【热场温度】或【液面温度】→将热场温度SP值校正为1300,液面温度degC值校正为1450。
4.2引晶
选择【炉体控制】→【工艺选择】→【自动引晶】
(进行自动引晶操作)。
(引晶过程中要随时观察籽晶的直径和晶体拉速。
4.3在细径直径维持在规定范围内(4mm-5mm),长度在150mm以上可进入下一步工序进行放肩。
十一.放肩
排除位错,控制好放肩角度,提高成品率。
直拉单晶硅炉TDR85A-ZJS。
4.1在细径有效直径的长度达到设定值时,自动程序由自动引晶进入下一步工序自动放肩程序。
4.2放肩过程中要注意观察晶体生长情况,控制放肩时的速度及角度,防止过快或过慢,放肩的角度应该以平滑的角度放大,防止肩部呈台阶状。
如需干预放肩速度的快慢时,应按如下步骤操作:
选择【炉体控制】→【热场控制】→按【↑】或【↓】按钮调节SP值,以调节加热器温度(一般升降不超过5sp)。
4.3当放肩直径接近加工要求的直径时,须多次测量,根据放肩速度确定转肩时机。
(放肩直径为156时观察炉内情况,根据实际情况而定放肩直径)
如测量发现测量直径与等径控制处显示的直径误差较大时(超过10mm),应对放肩直径进行校准,具体步骤如下:
选择【炉体控制】→【辅助功能】→【CCD设置】→【放肩设置】→【直径校正值】→输入测量直径→按住【直径比例校正】1秒以上。
十二.转肩
排除位错,控制好直径,提高成品率。
4.1放肩直径达到设定值时,自动程序由自动放肩进入下一步工序自动转肩程序。
4.2此时可根据放肩速度的快慢及角度来决定是否提前转肩或在转肩时提高、降低拉速,同时也可手动降低或上升温度设定值,以更好地通过控制转肩速度来达到控制转肩后的直径。
具体步骤如下:
4.2.1提前转肩的步骤:
选择【炉体控制】→【工艺选择】→【转肩】
4.2.2转肩过程中控制拉速的步骤:
选择【炉体控制】→【等径控制】→选择【OFF】,退出等径控制自动程序→选择拉速数值→输入改动后的数值→选择【ON】,打开等径控制自动程序。
4.2.3转肩过程中控制温度的步骤:
选择【炉体控制】→【热场控制】→按【↑】或【↓】按钮调节SP值,以调节加热器温度。
十三.等径
控制好晶体直径,提高产量、成品率。
4.1随着晶体的提升,晶体生长转为垂直生长,
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