Введение к работе
Актуальность работы. Существенное повышение
эксплуатационных характеристик ростового оборудования для
выращивания монокристаллического кремния достигается за счет
рационального решения вопросов нахождения оптимальных
соотношений между возрастающими требованиями к
производительности оборудования и качеству выпускаемой продукций, которые во многом зависят от используемых в ростовых установках механических модулей. Современная установка для выращивания монокристаллов полупроводников методом Чохральского должна обеспечить: поддержание в камере остаточного давления менее 1,33* 10"1 Па; отсутствие загрязнений расплава и выращиваемого монокристалла; высокую точность поддержания выбранных скоростей перемещения элементов установки (точность подъема тигля и затравки + 0,5%; скорость вращения штоков + 0,5%); отсутствие вибраций; возможность изменения основных параметров процесса.
Возрастают объемы мирового производства
монокристаллического кремния. Поставлены задачи по модернизации
технологического оборудования на российских предприятиях-
производителях монокристаллического кремния: ФГУП «ГХК»
(г.Красноярск), ОАО «Красцветмет» (г.Красноярск), ОАО «ПХМЗ»
(г.Подольск), ОАО «ЭЛМА» (г.Зеленоград). Реализация
Государственной программы «Кремний России» по выращиванию особо
чистого монокристаллического кремния диаметром слитка до 300 мм по
своим параметрам соответствующего международным стандартам SEMI
и ASTM и конкурентоспособного на мировом рынке требует создания
экологичных и виброустойчивых механических модулей
высокопроизводительного оборудования для выращивания
монокристаллического кремния. Поэтому задача, поставленная в диссертации, является своевременной и актуальной.
Цель работы. Создание экологичных и виброустойчивых механических модулей высокопроизводительного оборудования для выращивания монокристаллического кремния и внедрение их в производственную практику.
Задачи исследования. Для реализации поставленной цели исследований необходимо выполнить следующий цикл обзорно-аналитических, теоретических, экспериментальных и патентно-лицензионных исследований:
НОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 6ИБЛИОТЕКА ——-
-
Провести обзорно-аналитические исследования механических модулей высокопроизводительного оборудования для выращивания монокристаллического кремния.
-
Создать научные основы построения волновых модулей для ростового оборудования.
-
Разработать методику оценки погрешности позиционирования ведомого звена волновой зубчатой и резьбовой передач.
-
Разработать модели формирования привносимой дефектности от модулей перемещения в технологическом агрегате ростового оборудования.
-
Рассмотреть рациональные схемы виброзащитных модулей и разработать математическую модель виброзащитного модуля ростового оборудования на шесть степеней свободы.
Методы исследования. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования, которые базируются на научных основах теории механизмов и машин, аналитической и дифференциальной геометрии, теории оптимизации конструкций, динамики твердого тела с использованием аналитических и численных методов решения, молекулярно-механической теории трения.
При проведении экспериментальных исследований применялись методики прямых и косвенных измерений методом тензометрии, с последующей обработкой результатов методами теории вероятностей и математической статистики. Теоретические исследования и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием ЭВМ.
Научная новизна.
1. Предложена математическая модель формирования
погрешностей в волновых модулях ростового оборудования.
2. Предложены математические модели трения и износа в
условиях вибраций и выявлены взаимосвязи трения и износа с
газовыделением из узлов трения.
-
Разработаны модели формирования привносимой дефектности от модулей перемещения в технологическом агрегате ростового оборудования.
-
Разработана математическая модель виброзащитного модуля ростового оборудования на шесть степеней подвижности.
5. Созданы научные основы построения экологичных и
виброустойчивых механических модулей высокопроизводительного
оборудования для выращивания монокристаллического кремния.
Практическая значимость.
1. Разработаны методики оценки точности позиционирования
ведомого звена волновой резьбовой и зубчатой передачи.
2. Предложены методики расчета элементов модулей
перемещения на привносимый уровень загрязнений в технологический
агрегат.
-
Разработана методика определения собственных частот и коэффициентов демпфирования виброзащитных модулей на шесть степеней свободы.
-
Предложены технические решения высокоэкологичных и виброустойчивых механических модулей высокопроизводительного оборудования для выращивания монокристаллического кремния.
5. Разработана методология проектирования надежных,
экологически чистых и виброустойчивых механических модулей
ростового оборудования.
Достоверность результатов. Достоверность проведенных теоретических исследований обеспечивается строгим математическим обоснованием предлагаемых методов и подходов, сравнением с теоретическими и экспериментальными данными, известными в литературе и полученными автором, а также государственной патентно-лицензионной экспертизой разработанных технических решений перспективных механических модулей ростового оборудования для выращивания монокристаллического кремния.
Реализация и внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты работы внедрены на ОАО «КРАСЦВЕТМЕТ» и ФГУП «ГХК» при запуске в эксплуатацию ростовых установок «Кедр». А также используются в учебном процессе Московского государственного института электроники и математики (Технического университета), Сибирского государственного аэрокосмического университета (Сиб ГАУ) при чтении лекций и проведении семинарских занятий по специальности «Электронное машиностроение», в практике системного конструирования для производства материалов и приборов электронной техники в НИИ СУВПТ.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Математическая модель формирования погрешностей в волновых модулях ростового оборудования.
-
Модель формирования привносимой дефектности от модулей перемещения в технологическом агрегате ростового оборудования.
-
Математическая модель виброзащитного модуля ростового оборудования на шесть степеней подвижности.
-
Научные основы построения экологически чистых и виброустойчивых механических модулей высокопроизводительного оборудования для выращивания монокристаллического кремния.
-
Методики оценки точности позиционирования механических модулей ростового оборудования.
-
Методика расчета элементов модулей перемещения на привносимый уровень загрязнений в технологический агрегат.
-
Методология проектирования надежных, экологически чистых и виброустойчивых механических модулей ростового оборудования.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах, в том числе на международной конференции «Проблемы обеспечения качества изделий в машиностроении», Красноярск, 1994, на научном семинаре кафедры «Конструирование машин и электронное машиностроение» Сибирской аэрокосмической академии, Красноярск 1999, на научно-техническом семинаре НИИ СУВПТ в 2000, 2002, 2004 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, поданы две заявки на изобретения.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 247 источников и приложения... Общий объем работы составляет228стр. машинописного текста, из которых основная часть составляет 212 стр. и приложение .16 стр., куда входит акт внедрения результатов работы.
