水环真空泵改进的真空系统

　　采用水环泵改进的真空系统

　　考虑到正常拉晶时炉膛内的真空度一般维持在(2.7~5.3)×103 Pa，双级的水环泵完全可以达到这个要求，因此改进的真空系统主泵采用水环泵;开始拉晶前要求炉膛内的极限真空度达到6.67Pa以下的任务将由副泵来完成，因此副泵仍采用滑阀泵。改进的真空系统见图2。其工作原理是在开始工作时，拉伸腔和炉膛之间的隔离阀是打开的，副滑阀真空泵7通过旁路真空球阀3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，检查炉膛的密封性符合拉晶工艺要求;然后开始正常拉晶，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，关闭旁路真空球阀3和副滑阀真空泵7，打开主水环泵8 通过主真空球阀1 抽气，这时可以保证炉膛内真空度保持在(2.7~5.3)×103Pa。当拉晶过程中需要打开拉伸腔时，操作和原来的真空系统一样，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。

　　这样改进后的真空系统，既可以使用水环泵作为主泵，也可当旁路真空球阀3 关闭的时候，使用滑阀泵作为主泵，满足不同拉晶工艺的需要。当使用水环泵作为主泵时，正常拉晶产生的硅氧化物和杂质挥发物都被抽到了水环泵里，溶于水环泵的水中，水环泵的水不断地循环更新，确保了水的清洁，使得水环泵能正常工作，不会因为拉晶时间太长，影响水环泵的工作性能，从而维持正常抽速，保证炉膛内的真空度稳定。排出的水经过处理还可以重复使用，这样不但维护方便而且费用低，特别是拉重掺砷等剧毒掺杂元素的硅单晶时，砷等剧毒掺杂元素融入水中后比较容易被分离收集，减少对环境影响。