УСТРОЙСТВО для ВЫРАЩИВАНИЯ MOHOKF«H«4?t«JlOB-•'.. J Советский патент 1967 года по МПК C30B15/30 

Известные устройства для выращивания монокристаллов разлагающихся полупроводниковых соединений с использованием в качестве рабочей камеры кварцевой ампулы не обеспечивают плавной регулировки скорости вращения и перемен1,ения затравки, так как вращение осуществляется либо электромеханическим приводом, либо электромагнитным при наличии скользяп их контактов, работающих при больщой силе тока в цепи. Кроме того, в известных устройствах употребляются графитовые подшипники скольжения, что является нежелательным, так как увеличивает количество графитовых деталей в рабочем объеме. Размещение щтока с затравкой непосредственно в тигле при загрузке аннарата не позволяет нроизводить точную центровку затравки.

В предложенном устройстве вращение тигля, а также регулирование перемещения затравки осуществляется неподвижными электромагнитами, состоящими из водоохлаждаемых трубок и вращаемых полюсных наконечников магнитного поля, а плавность вращения тигля с раснлавом - кварцевым игольчатым подщииником.

леиа из кварцевой трубы одного диаметра и имеет одно смотровое окно У. Внутри камеры соосно приварены пустотелые направляющие кварцевые щтоки 2 и 3. Нижний шток оканчивается шлифованным конусом, на котором с помощью конусного подпятника 4 установлен вращающийся шток 5 тигля 6. Направляющий шток 3 и подпятник 4 в сборе и представляют собой кварцевый 1гольчатый самоустанавливающийся подщипник, на котором с помощью внешнего магнита возвращается кварцевый шток тигля. Использование самоустанавливающегося кварцевого игольчатого подшипника исключает графитовые детали в

данном узле, обеспечивает минимальное трение при вращении, соосное размещение тигля и рабочей камеры и плавиое равномерное вращение тигля. Шток тигля представляет co6oi i кварцевую трубку, к нижней части которой приварены четыре окварцованных пермендюровых сердечника 7, а в верхней части на кварцевой площадке установлен тигель с загрузкой. Уста}ювка тигля по высоте обеспечивается регулировочными кварцевьши втулками 8, а его соосность с камерой - направляющей кварцевой 9.

мя ее сборки на фиксаторах. Они состоят из опорных кварцевых стержней 13, вваренных в стенку камеры, н захватов 14, нрнваренных к верхней части подвижного штока затравки. В начале процесса шток затравки снимается с фиксаторов с помощью электромагнитного привода пере.мендения и вращения затравки.

Электромагнитный механизм вращения и перемещения затравки и тигля (фиг. 2) состоит из стационарного электромагнита, представляющего собой об.мотку из водоохлаждаемых медных трубок 15, являющихся одновременно токонодводящей системой и холодильником. Трубки раз.меишны в корпусе маг нитопровода из магпитовоспрнн.мчивого материала. Вращение затравки и тигля осун,ествляется с помощью полюсных наконечпиков 16 (концентраторов магнитных силовых линий), вращающихся от специального механического привода 17. Электромагниты имеют систему плавного регулирования магнитного поля изменением силы тока в первичной обмотке питающего трансформатора. Плавная регулировка исключает толчки щтока затравки прн включении электромагнитного привода. Оба электромагнита питаются от одного источника тока.

Стенки кварцевой ка.меры нагреваются до заданной температуры съемными фоновыми печами 18 сопротивления. Опи состоят из металлического кожуха, внутри которого размещен нагревательный элемент, представляющий собой продольно расположенные двухканальные керамические стержни с нихромовой проволокой. Для теплоизоляции .между керамически.ми стержнями и металлическим кожухом помещается листовой асбест. Нихромовая проволока является также связующим каркасом керамических стержней.

Фоновые печи могут быть цельными и разъемны.ми по образующей металлического кожуха. Разъемные печи представляют собой два равноценных са.мостоятельных нагревателя, соединенных параллельно в цепях питания. Разъемная конструкция фоновых печей облегчает подготовку аппарата к работе и смену их в случае выхода из строя.

Тигель с загрузкой нагревается г осредство. индуктора, помещенного внутри теплоизоляционного кожуха и имеющего вертикальное и горизонта-тьное перемеи;ення, иозволяющие це1ггрировать ВЧ-индуктор относительно рабочей камеры. Теплоизоляционный кожух представляет собой металлический каркас, наверху и внизу которого имеются посадочные гпезда для фоновых нечей и направляющая

для смотровой фоновой печи. Полость кожуха футерована ненощамотом. Крепление кожуха к станине аппарата подвижное. Основное назначение кожуха - создание равномерного инерционного теплового поля внутри забочей

камеры, что достигается с ио.мощью тенлоизоляции и подогрева металлического каркаса

за счет частичного рассеивания магнитного

поля высокочастотного индуктора.

Применение теплоизоляционного кожуха

облегчает фиксацию рабочей ампу;1ы по вертикали.

Во время работы аппарат размещается в специальном металлическом шкафу с двойными стенками, между которыми циркулирует

воздух. Конструкция щкафа обеспечивает независимое присоединение к вытяжной вентиляции внутреннего пространства и межстеночной полости. Назначение шкафа - загцита обслуживающего нерсонала от теилового воздействия и попадапня в рабочее помещение паров вредных веществ нри аварии.

Предмет изобретения

Устройство для выращивания монокристаллов разлагаюншхся соединений вытягиванием из расплава в тигле, содержащее кварцевую камеру одного диаметра со смотровым окном, пустотелый кварцевый шток для вращепия и перемещения затравки, отличающееся тем, что, с целью вращения тигля и регулирования скоростей неремещения и вращения затравки и вращения тигля, оно снабжено неподвижными электромагнитами, состоящими из водоохлаждаемых, например медных, трубок и вращаемых полюсных наконечников, и кварцевым игольчатым подщипником для плавного вращения тигля с расплавом.

k/4 /3

-/2

ю

41

. //-8

- -3 -5

. 7 -9

Риг.1

Фиг. 2