傳統真空系統存在的問題

　　傳統減壓拉晶工藝的直拉單晶爐真空系統見圖1。其工作原理是剛開始工作時，拉伸腔和爐膛之間的隔離閥是打開的，主滑閥真空泵8 通過主真空球閥1 將拉伸腔和爐膛內氣體抽出，要求爐膛內的極限真空度達到6.67Pa以下，主要是為了檢查爐膛的密封性是否符合拉晶工藝要求;正常拉晶時，氬氣通過質量流量控制器9，上部氬氣閥門4 通入拉伸腔至爐膛，被主滑閥真空泵8 通過主真空球閥1抽出，這時要求爐膛內真空度保持在(2.7~5.3)×103Pa。在拉晶過程中當根據特殊拉晶工藝要求需要打開拉伸腔時，為了保持爐膛內真空度，需要先打開下部氬氣閥門6，關閉上部氬氣閥門4，才能關上隔離閥，然后打開中部氬氣閥門5 向拉伸腔充氣至大氣壓后，才能關閉中部氬氣閥門5，打開拉伸腔;操作完畢后關上拉伸腔，就需要用副滑閥泵7通過副真空球閥2 將拉伸腔抽真空至與爐膛接近的真空度，才能關閉副真空球閥2 和副滑閥泵7，打開隔離閥，然后打開上部氬氣閥門4，關閉下部氬氣閥門6 ，回到正常拉晶狀態。

　　滑閥泵是用油來保持密封的機械真空泵的，由于它的滑閥環與泵腔有一定間隙，兩者不接觸，可抽含有微小塵埃的氣體。在單晶正常生長過程中，滑閥泵將會帶走由于高溫而產生出來的硅氧化物和雜質揮發物，這些雜質大部分會進入泵腔，與真空泵油混合在一起。由于硅單晶生長時間比較漫長，特別是大直徑的硅單晶生長時間更長，隨著時間的增加，真空泵油里的雜質也越積越多，從而使真空泵油的黏稠度也越來越大，導致真空泵負荷增大，抽速下降，嚴重的會造成真空泵不能正常工作。因此需要定期更換真空泵油，這樣做還可延長真空泵壽命。但頻繁的更換真空泵油，不但維護費用高而且在一個拉晶工藝過程中是無法實現的。特別是在拉重摻砷等劇毒摻雜元素的硅單晶時，有一部分砷等劇毒元素融入真空泵油中，使得真空泵的維護更加困難，含有砷等劇毒摻雜元素的真空泵油處理是件很棘手的事。