Устройство для выращивания монокристаллов из расплава Советский патент 1992 года по МПК C30B15/30 C30B15/24 

Изобретение относится к устройствам для выращивания монокристаллов из расплава преимущественно по методу Чохраль- ского.

Целью изобретения является увеличение стабильности скорости перемещения кристаллодержателя при скоростях вытягивания кристаллов порядка 0,1 - 10 мм/ч.

На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство с датчиком массы тигля, общий вид; на фиг.2 - механизм перемещения с датчиком положения кристаллодержателя; на фиг.З - устройство с датчиком массы кристалла, общий вид; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 - вид Б на фиг,4.

Устройство содержит станину 1, установленную на ней кристаллизационную камеру 2 с нагревателем 3 и тиглем 4, датчик 5 массы тигля 4. механизм 6 вытягивания кристалла 7 с регулируемым электроприводом, включающим двигатель 8 постоянного тока, например, ДК-1 с тахогечератсром 9. полупроводниковый преобразователь 10 выполненный,например, на ба;е линсйного преобразователя типа УПЛ- .. и блок 11 регистрации, например, БИН-1И, да1 ,,: голо- жения кристаллодержател;-. выпол,-.с;мнин. в виде двух индуктивных линеек 12. о,..;;« из которых закреплена на коопусе с напра ля- ющими 13 механизма 6 вытягивания, а е .о,-.i

S

о

Sv

io

оо

SO

i

t

i

H

рая - на его каретке 14 Дйгчи 5 мьссы тигля 4 электрически соединен с каг вате- лем 3 через блок 15 регулирование г.щц,мости нагревателя, Кристэллизацномнал камера 2 соединена с механизмом Ь вытягивания кристалла через упругий элемент 16 выполненный, например, в виде манжеты из эластичного материала или сил .фона и т.п.

Устройство может быть выполнено с датчиком 17 массы растущего кристалла

(фиг.З).

Уплотнение 18 ввода штока 19 кристал- лодержателя в кристаллизационную камеру 2 размещено в стакане 20, закрепленном во Фланце 21 корпуса 13 механизма 6 вытягивания кристалла с помощью гайки 22 (фиг.4).

Каретка 14 размещена в плоских Направляющих корпуса 13 механизма 6 Bt- тчивания кристалл (-- .) Инд ктизные линей и 12 чсгез 1 решстгчцни и преобразователь 10 соединены с двигателем & регулируемого электропривода.

Устройство работает следующим сбра- зсм.

В полость нагревателя 3 устанавливают тигель 4 с. исходным еешестзом. БЭУ л мигч - от крп: гэл -изэционнч ю камеру 2 вк. Есд-ное охлаждение и к-тгр в. -:зтсоВ- ениа включают механизм С et тяги .; - И Я КС ИСТ ЗЛЛЭ 7. С ЭЮГО моменте Н читается стечет длины Лл- -сго из ... ,-.е Г 1-кз 11 регис г-fv.. i- -| :н-- не л-н,,. .-г.- , ,д-- - . i TiJM г.:

ч.1 ре пег. С каретки ;4 п

.- корпуса 13 м 5н;-.змз 6 затягивания и нпл от инл/ ливных линеек 12 датчн.ка положение к нсталлодерч.ателя с дискретом по дл. в 5 мкм подается через блок 11 регистрации в течение процесса

ристзллизации в преобразователь 8 регулируемого электрсприесда Заданная скорое ть вытсгиваниа кристалла обеспечивает ся при помощи преобра овател« 10 кото- Dt.Hi сравнивает два сигнала - сигнат гадания и сигнал тахогенератора 9. ,стаиовленного на взпу электоодвигатегя 8. При наличии рассогласования скорость электродвигателя 8 автоматически корректируется Погрешность поддержания скорости вытягивания при этом не превышает ±0.5%.

Для поддержания постоянства диаметра выращиваемого кристалла включается датчик 5 массы тигля 4 с блоком 15 регулирования мощности нагревателя 3 (при схеме работы устройства с контролем массы растущего кристалла включается датчик 17 массы кристалла). При появлении сигнала рассогласования датчиков 5 или 17 массы

кристалла или тигля с заданной программой блок 15 регулирования мощности нагревателя изменяет режим питан/.я нагревателя 3, меняя тем самым температуру в рабочей

зоне, чем достигается поддержание постоянства диаметра выращиваемого кристалла.

При возникновении колебания давления в системе водяного охлаждения дву0 стенная водоохлаждаемая кристаллизационная камера 2 изменяет в такт изменению давления воды свои геометрические размеры (в том числе и по высоте). Изменение вертикальных размеров камеры может до5 стигать до 0.8 мм.

Упругий элемент 16, помещенный меж-, лу кристаллизационной камерой 2 и фланцем 21 механизма б вытягивания кристалла, воспринимает чз себя колебание размеров

0 кристаллизационной камеры, препятствуя периодическому незапрогрэммированному игменени,: положения кр.кталлодержате- ля по с нсль , -ыю к тиглю. Тем самым стэби- п: . и р у е т с я скорость вытягивания

5 кристалла и пс лишается стабильность работы системы :- :соэого контроля и системы

ум :.::.-рм-.1.- оегу, ируег.ч.| с электропривода.

Перед повторным процессом i-ристалг.изэци., ;ерс5ир аот взк/умное уплотнение

0 :В ввода штока 1Э ь кри;- -лиззционную кэм-iDV 2 Для этс О ст ручиБйют гайку 22. ы г.-.вают cT3vjH 20 и ооиестепиют про- О..1.. .- з Пср.юдиче- с к; - о , - . о. а и о л о т н е н и и от

5 (. 1 лсг-слпител ко соеспе-иБает .. стабильности перемещения кристзг.лсдрржэтеля.

Изобретение позволяет пслу-ить плавное перемещение кристаллодес.+:ателя при

0 скоростях 0,1-10 мм /ч с погрешностью поддержания скорости вытягивания не более 0.5%

О о р м у л а изобретения

1. Ус10ойство для выращ.-:чния моно5 кристаллов из расплава, преимущественно по методу Чохрзльского, содержащее станину. .-;-- чые нэ ней кристаллизационную камеру с нагревателем и тиглем, датчики массы кристалла или тигля с блоком

0 регулирования мощности нагрзеателч и механизм вытягивания кристалла с датчиком положения кристаллодержателя и регулируемым электроприводом, включающий корпус с направляющими, шток кристаллодер5 жателя, каретку и уплотнение ввода штока в кристаллизационную камеру, отличающееся тем, что. с целью увеличения стабильности скорости перемещения кри- сталлодержателя при скоростях вытягивания кристаллов порядка 0,1-10 мм/ч,

датчик положения кристаллодержателя выполнен из двух индуктивных линеек, одна из которых закреплена на направляющих корпуса механизма вытягивания, а другая - на каретке, и блока регистрации, соединенного с регулируемым электроприводом, корпус механизма вытягивания снабжен фланцем с укрепленным в нем посредством

разьек ного соединения стаканом, в котором размещено уплотнение ввода штока и сопряженные поверхности каретки и направляющих выполнены плоскими.

2. Устройство поп.1.отличающве- с я тем, что кристаллизационная камера соединена с фланцем механизма вытягивания кристалла через упругий элемент.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов, а более конкретно к устройствам для выращивания монокристаллов из расплава,и обеспечивает увеличение стабильности скорости перемещения кристаллодержателя при, стях вытягивания кристаллов порядка 0.1-Ю ММ /Ч. УСТРОЙСТВО СОСТОИТ ИЗ K5VOpb с нагревателем и тиглем, датчикз с ссь; кристалла или тигля с блоком регулирорячиз мощности нагревателя, механизма еытчгп- вания кристалла с датчиком положек.-, крн- сталлсдеожателя и регулируемым э. рп- приводсм. Отличие заключается р т;м, что ДЭТЧИК ПОЛОженИР КрИСТалЛСДерА Лй Ebiполнен в виде двух пндуктив. -их rvi-e- -. одна из которых закреплена на направляющих корпуса механизма ьытягирзчия. а лгл гая - на каретке, и б г сa p irnc-рн i: .i, соединенного t т осприьс д.-., Vr.c i -- ние ввода штока рэамещечс ь cve -n-cf г т , кане. Сопряженные г:с р .н:::-н т.--,, .- и направляющих выполи-:.и плсс .м.-,1 а :л мера соединена с механизмом вы: я г и г.-.г. ,. через упругий элемент. 5 ил с:

в

9°«г 9.

bodfHot ei/ia 9cHut

ФигЗ

tt

Фиг1

Фиг. 5.

Вид 5