传统真空系统存在的问题

　　传统减压拉晶工艺的直拉单晶炉真空系统见图1。其工作原理是刚开始工作时，拉伸腔和炉膛之间的隔离阀是打开的，主滑阀真空泵8 通过主真空球阀1 将拉伸腔和炉膛内气体抽出，要求炉膛内的极限真空度达到6.67Pa以下，主要是为了检查炉膛的密封性是否符合拉晶工艺要求;正常拉晶时，氩气通过质量流量控制器9，上部氩气阀门4 通入拉伸腔至炉膛，被主滑阀真空泵8 通过主真空球阀1抽出，这时要求炉膛内真空度保持在(2.7~5.3)×103Pa。在拉晶过程中当根据特殊拉晶工艺要求需要打开拉伸腔时，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，才能关上隔离阀，然后打开中部氩气阀门5 向拉伸腔充气至大气压后，才能关闭中部氩气阀门5，打开拉伸腔;操作完毕后关上拉伸腔，就需要用副滑阀泵7通过副真空球阀2 将拉伸腔抽真空至与炉膛接近的真空度，才能关闭副真空球阀2 和副滑阀泵7，打开隔离阀，然后打开上部氩气阀门4，关闭下部氩气阀门6 ，回到正常拉晶状态。

　　滑阀泵是用油来保持密封的机械真空泵的，由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，滑阀泵将会带走由于高温而产生出来的硅氧化物和杂质挥发物，这些杂质大部分会进入泵腔，与真空泵油混合在一起。由于硅单晶生长时间比较漫长，特别是大直径的硅单晶生长时间更长，随着时间的增加，真空泵油里的杂质也越积越多，从而使真空泵油的黏稠度也越来越大，导致真空泵负荷增大，抽速下降，严重的会造成真空泵不能正常工作。因此需要定期更换真空泵油，这样做还可延长真空泵寿命。但频繁的更换真空泵油，不但维护费用高而且在一个拉晶工艺过程中是无法实现的。特别是在拉重掺砷等剧毒掺杂元素的硅单晶时，有一部分砷等剧毒元素融入真空泵油中，使得真空泵的维护更加困难，含有砷等剧毒掺杂元素的真空泵油处理是件很棘手的事。