УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА Российский патент 1997 года по МПК C30B15/00 C30B15/32 

Изобретение относится к оборудованию для получения полупроводниковых материалов и может быть использовано в установках для выращивания монокристаллов на затравку, например, кремния методом Чохральского.

Известно устройство для выращивания кристаллов на затравку, содержащее камеру роста, разделенную разъемом на верхнюю и нижнюю части, тигель, тепловой узел, затравкодержатель. В верхней части камеры роста установлена кассета для накопления выращенных кристаллов с вертикальной осью и вертикальными гнездами для размещения кристаллов. Гнезда снабжены фиксаторами в верхней части и опорами в нижней. Кассета имеет привод поворота. После выращивания каждый кристалл перегружается в гнездо на нижнюю опору и удерживается фиксатором, дальнейшим поворотом кассеты отделяется от затравки и после заполнения всех гнезд кассеты, извлекается из камеры 3.

Данное устройство для выращивания кристаллов принято за прототип.

Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет осуществить отделение затравки и перегрузку в кассету выращенных кристаллов только одной длины. Если за один цикл выращивания хотя бы один кристалл выращен меньшей длины, то он не может быть загружен в кассету.

Задачей изобретения является отделение от затравки и перегрузка в кассету выращенных кристаллов разной длины.

Сущностью изобретения является то, что в устройстве для выращивания кристаллов из расплава, содержащем камеру роста с тиглем и тепловым узлом, разделенную горизонтальным разъемом на верхнюю и нижнюю части, затравкодержатель, установленный с возможностью вертикального перемещения, установленную в верхней части камеры роста кассету для накопления выращенных кристаллов с вертикальной осью и вертикальными гнездами для размещения кристаллов, снабженную фиксаторами в верхней части и размещенными ниже фиксаторов опорами, и привод поворота кассеты, ось кассеты снабжена вертикальными направляющими, в которых установлены ползуны с закрепленными на них опорами с установленными над ними дополнительными фиксаторами, причем кассета снабжена приводом вертикального перемещения. Ось кассеты выполнена полой с вертикальными прорезями, в которых размещены выступы ползунов, выходящие в полость оси с образованием опорных поверхностей, в полости оси размещен толкатель, нижний конец которого выполнен с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью одного из ползунов, а верхний конец связан с приводом его вертикального перемещения, кроме того, толкатель и ось кассеты снабжены сцепным устройством.

Новым является то, что ось кассеты снабжена вертикальными направляющими, в которых установлены ползуны с закрепленными на них опорами с установленными над ними дополнительными фиксаторами, причем кассета снабжена приводом вертикального перемещения. При этом ось кассеты выполнена полой с вертикальными прорезями, в которых размещены выступы ползунов, выходящие в полость оси с образованием опорных поверхностей, в полости оси размещен толкатель, нижний конец которого выполнен с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью одного из ползунов, а верхний конец связан с приводом его вертикального перемещения, кроме того, толкатель и ось кассеты снабжены сцепным устройством.

За счет снабжения кассеты вертикальными направляющими, в которых установлены ползуны с закрепленными в них нижними опорами и дополнительными фиксаторами, и снабжения кассеты приводом вертикального перемещения обеспечивается возможность перемещения по направляющим ползунов, независимо настраивать по высоте каждое гнездо под выращенный кристалл и фиксировать его дополнительным фиксатором. После этого поворотом кассеты кристалл отделяется от затравки и оказывается перегруженным в гнездо кассеты.

За счет выполнения оси кассеты полой с вертикальными прорезями, выполняющими роль направляющих, в которых размещены выступы ползунов, выходящие в полость оси с образованием опорных поверхностей, размещения в полости оси толкателя, нижний конец которого выполнен с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью одного из ползунов: связи верхнего конца толкателя с приводом вертикального перемещения, обеспечивается возможность поворотом толкателя в нужное положение, привести его во взаимодействие с опорной поверхностью ползуна требуемого гнезда для настройки его на высоту по длине выращенного кристалла, используя привод вертикального перемещения.

Снабжение оси кассеты и толкателя сцепным устройством позволяет, используя один и тот же привод вертикального перемещения, производить выгрузку кассеты из камеры и настраивать каждое гнездо кассеты по высоте.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет производить отделение от затравки и перегрузку в кассету выращенных кристаллов разной длины за один цикл выращивания, настраивая каждое гнездо автономно по длине соответствующего кристалла.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг.2 вид на кассету с приводом поворота; на фиг.3 сечение А-А на фиг.1, исходное положение установки кассеты; на фиг.4 узел 1 на фиг.2; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.4, исходное положение; на фиг.6 сечение А-А на фиг.1, положение выращивания; на фиг.7 сечение Б-Б на фиг.4, положение выращивания; на фиг.8 сечение А-А на фиг.1, положение отделения кристалла.

Устройство содержит камеру роста 1 с тиглем 2 и тепловым узлом (не показан), разделенную горизонтальной перегородкой 3 с центральным отверстием 4 на нижнюю 5 и верхнюю 6 части, затравкодержатель 7, средство накопления выращенных кристаллов кассета 8 с осью 9 и гнездами 10. Каждое гнездо имеет фиксатор 11 в верхней части, опору 12 с дополнительным фиксатором 13 в нижней части, опора 12 закреплена на ползуне 14, установленном в прорези 15 полой оси 9, выполняющей роль направляющей. Ползун 14 имеет опорные поверхности 16. Имеется привод вертикального перемещения 17, с которым связан толкатель 18, установленный в полости оси 9. Кассета 8 снабжена приводом поворота 19, верхней опорой 20. Толкатель 18 и ось кассеты 9 связаны сцепным устройством, состоящим из зуба 21 в нижней части толкателя 18 и нижнего фиксатора 22 с пазом. Имеется привод перемещения затравки 23.

Устройство работает следующим образом.

Перед выращиванием кристалла в затравкодержатель 7 в верхней части камеры 6 устанавливают затравку, кассету 8 устанавливают в верхнюю часть камеры 6 приводом 17 до сцепления с приводом поворота 19 и фиксируют верхней опорой 20. Толкатель 18 в нижнем положении фиксируется зубом 21 сцепного устройства, входящим в паз нижнего фиксатора 22, фиксируя исходное положение кассеты. Приводом поворота 19 кассета 8 поворачивается в положение выращивания первого кристалла, при этом опорная поверхность 16 одного из ползунов устанавливается напротив зуба 21 толкателя 18. Производится затравливание и выращивание первого кристалла. Выращенный кристалл приводом 23 поднимается в верхнее положение. Приводом 17 поднимается толкатель 18, который зубом 21 подвигает ползун и связанное с ним гнездо 10 до уровня нижнего торца кристалла, после чего механизм поворота 19 поворачивает кассету 8, располагая опору 12 под кристаллом, при этом фиксаторы 11 и 13 захватывают и удерживают кристалл, при дальнейшем повороте происходит разрушение шейки, связывающей затравку с кристаллом и кристалл фиксируется в гнезде 10.

Таким образом, каждое гнездо 10 настраивается по длине соответствующего выращенного кристалла. Механизмом поворота 19 кассета 8 устанавливается в исходное положение, приводом 17 толкатель 18 с гнездом 10 и кристаллом опускается в нижнее положение, при этом зуб 21 сцепного устройства выходит из зацепления с опорной поверхностью ползуна 16 и опять входит в паз нижнего фиксатора 22, механизмом поворота 19 кассета 8 поворачивается в положение выращивания следующего кристалла и цикл выращивания повторяется.

После заполнения всех гнезд 10 кассеты 8 и охлаждения верхняя часть камеры 6 отстыковывается, отводится в сторону и при помощи привода 17, кассета 8 с кристаллами опускается на транспортировочную тележку.

Изобретение относится к оборудованию для получения полупроводниковых материалов и может быть использовано в установках для выращивания монокристаллов на затравку, например, кремния методом Чохральского. Устройство содержит камеру роста 1 с тиглем 2, разделенную горизонтальной перегородкой 3 с центральным отверстием 4 на нижнюю 5 и верхнюю 6 части, затравкодержатель 7, кассету 8 с гнездами 10. Каждое гнездо имеет фиксатор в верхней части и опору с фиксатором в нижней. Опора закреплена на ползуне, установленном в прорези 15 полой оси, внутри которой остановлен толкатель. Имеется привод поворота кассеты и привод вертикального перемещения. Такое выполнение устройства позволяет каждое гнездо 10 кассеты 8 настраивать по длине выращенного монокристалла и выгружать одновременно после заполнения всех гнезд кассету из камеры с монокристаллами различной длины. 2 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для выращивания кристаллов из расплава, содержащее камеру роста с тиглем и тепловым узлом, разделенную горизонтальным разъемом на верхнюю и нижнюю части, затравкодержатель, установленный с возможностью вертикального перемещения, установленную в верхней части камеры роста кассету для накопления выращенных кристаллов, снабженную фиксаторами в верхней части и размещенными ниже фиксаторов опорами, и привод поворота кассеты, отличающееся тем, что ось кассеты снабжена вертикальными направляющими, в которых установлены ползуны с закрепленными на них опорами с установленными над ними дополнительными фиксаторами, причем кассета снабжена приводом вертикального перемещения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось кассеты выполнена полой с вертикальными прорезями, в которых размещены выступы ползунов, выходящие в полость оси с образованием опорных поверхностей, в полости оси размещен толкатель, нижний конец которого выполнен с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью одного из ползунов, а верхний конец связан с приводом его вертикального перемещения. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что толкатель и ось кассеты снабжены сцепным устройством.