Устройство для выращивания кристаллов Советский патент 1990 года по МПК C30B15/20 

.Изобретение относится к области получения кристаллов полупроводниковых материалов и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промьшшенности.

Целью изобретения является обеспечение контроля за ростом кристалла из-под слоя флюса в глубоком тигле.

На фиг. 1 показано устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - световод многократного отражения; на фиг. 3 - световод с двумя отражательными гранями.

Устройство содержит камеру 1 рос- та высокого давления, внутри которой установлен нагреватель 2с системой

коаксиально расположенных тепловых экранов 3, глубокий кварцевый тигель 4, высота которог о по меньшей мере равна диаметру. Снаружи камеры 1 роста коаксиально тиглю 4 установлен- электромагнит 5. Устройство включает также средство контроля за ростом кристаллов 6 из-под слоя 7 флюса, которое содержит световод 8, выполнен- .ный в виде прямой призмы из кварца, передающую телевизионную камеру 9 с оптической системой, содержащей . ледовательно установленные тепловой фильтр 10, поляризационные фильтры 11 и объектив 12, а также телевизионный приемник 13. Световод 8 размещен

О)

О. 4;i.

00 о: Ы

внутри камеры 1 роста между боковыми экранами 3 вертикально и прикреплен к етенке 1.камеры посредством обоймы 14 так, что выходная грань 15 призмы световода 8 расположена на одном уровне со смотровым оком 16. Входная гран 17 через выполненные в нагревателе 2 экранах 3 отверстия 18 визирована на боковую поверхность тигля 4 под уг- . лом 5-45 к зФовню расплава 19. Па . выходную грань 15 световода 8 визирована ось оптической системы и телевизионной камеры 9, которые установле-. ны с возможностью перемещения относи- тельно смотрового ока 16. Величину. угла визирования входной грани 17 по отношению к уровню расплава 19 выби- рают в зависимости от конкретных размеров устройства, при этом нижний предел угла определен по радиусу кривизны.

Предусмотрено два варианта вьшол- нения кварцевого световода. В первом варианте (фиг. 2) световод вьтолнен в виде призмы многократного отражения прямоугольного сечения с двумя параллельными отражательными гранями 20 и 21, к одной из которых под углом, равным выбранному-углу визирования (с(.), расположена входная грань 17, а под углом rt к ней выполнена нижняя отражательная грань 22,при этом угол

Р

oi+e

где Об - угол визирования входной грани световода к уровню расплава, град, g - угол многократного отражения.

град.. . Угол многократного отражения устанавливается исходя из условий

.,,

где Cm полного внутреннего от- ражения материала, использованного - для изготовления световода, и необходимости получения на отражательных параллельных гранях призмы, длину которой определяет расстояние от смот- рового ока до уровня расплава в тигле, четного числа отражений. Верхняя отражательная грань 23 вьшолнена под углом.

. (90% е,)

fl .

Второй вариант выполнения световода (фиг..З) отличается от первого

тем, что призма только две отражательные грани: нижнюю 24, выполненную под углом р к входной грани

(90% е()

0

5 Q

5

0

45 50

55

где ot - угол визирования входной грани световода к уровню расплава, град,

и верхнюю отражательную грань 25, выполненную под углом Х 45 к боковой грани.

Для расширения поля зрения входная грань 17 призмы (в обоих вариантах выполнения световода) имеет форму вогнутой сферической поверхности. Устройство работает следующим образом.

В процессе выращивания пучок рас- ходярщхся -лучей от нагретого кристалла 6 проходит через флюс 7 и стенку кварцевого тигля 4 и попадает на вог- нутзлю сферическую поверхность входной грани 17 световода 8, визированного на фронт кристаллизации, отражается от задней отражательной грани 22 и многократно отражаясь под углом от боковых граней 20 и 21 выходит из световода, проходит через смотровое око 16 камеры 1 роста и передается в оптическую систему телевизионной камеры 9. Изображение кристалла на фронте кристаллизации формируется объективом 12 телевизионной камеры 9 в плоскости светочувствительного элемента видикона, где происходит преобразование светового излучения в электрический сигнал, ко.торый передается на телевизионный приемник 13.

В зависимости от параметров выбранного объектива 12, черно-белое или цветное изображение на экране телевизионного приемника 13 может быть получено с различной кратностью увеличения. Регулировка масштаба изображения производится перемещением телевизионной камеры 9 вдоль оптической оси и соответствующей фокусировкой объектива 12. Регулировка яркости и контрастности изображения производится регулировочными элементами, вьгоеденными на лицевую панель телевизионного приемника 13. Согласование светотехнических характеристик видикона передающей телевизионной камеры 9 и нагретого кристалла осущесФвля- ется с помощью поляризационных 11 и теплового 10 фильтров оптической системы.

Дистанционное включение телевизионной камеры 9 и формирование видеосигнала от передающей камеры на входе телевизионного приемника 13 может осуществляться с помощью пульта уп- равления (не показан), подключенного к передающей камере 9 и телевизионному приёмнику 13.

Техническим преимуществом предлагаемого устройства является возможность наблюдения за ростом кристалла на фронте кристаллизации вне зависимости от размеров тигля, в частности когда глубина его значительно превышает диаметр. Кроме того, наблюдение вдоль фронта кристаллизации позволяет получать изображение кристалла без оптических искажений.

Ф

орйула изобретени

1. Устройство для выращивания кристаллов, включающее камеру роста, коаксиально установленные внутри нее кварцевый тигель для расплава и нагреватель с тепловыми экранами, и средства контроля за ростом кристалла, содержащие световод, размещенный внутри камеры, выходная грань которого через смотровое око, расположенное в верхней части камеры, и оптическую систему сопряжено с объективом телевизионной камеры, отличающес целью обеспечения

е с я тем, что,

контроля за ростом кристалла из-под слоя флюса в глубоком тигле, световод выполнен в виде вертикально уста1604867

0

новленной прямой призмы, входная грань которой визирована на боковую поверхность тигля под утлом к уровню расплава, а в экранах и нагревателе выполнены отверстия.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что световод выполнен в виде прямой призмы прямоугольного сечения с двумя параллельными боковыми гранями с четным числом отражений, входная грань выполнена к одной из боковых граней под углом, равным углу визирования к .уровню расплава, верхняя отражательная грань выполнена под углом

U 90+ g О 2

а нижняя - под углом

-1

к боковым граням световода,

где об - угол визирования к уровню

расплава;

- угол отражения. 3. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем,

что

световод

выполнен в виде прямой призмы прямоугольного сечеЙия, входная грань выполнена под углом od , верхн яя отражательная грань - под углом 45, а

нижняя - под углом tp -- к бокоым граням световода.

аг.2

аг.З

Изобретение относится к технике выращивания искусственных кристаллов и обеспечивает контроль за ростом кристалла из-под слоя флюса в глубоком тигле. Устройство содержит камеру роста с коаксиально установленными тиглем, нагревателем и тепловыми экранами. Средство контроля за ростом кристалла содержит световод, выполненный в форме вертикально установленной внутри камеры прямой призмы. Входная грань призмы визирована на боковую поверхность тигля под углом к уровню расплава. Выходная грань через смотровое окно и оптическую систему сопряжена с объективом телевизионной камеры. Приведены соотношения углов входной, выходной и отражательных граней призмы. Устройство обеспечивает наблюдение вдоль фронта кристаллизации без оптических искажений. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.