Способ контроля диаметра кристалла Советский патент 1982 года по МПК C30B15/22 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА КРИСТАЛЛА

Изобретение относится к выращиванию кристаллов из расплава по методу Чохральского и может быть использовано в электронной промышленности при производ стве слитков полупроводниковых монокрист 1ллнческих материалов. Известен способ контроля диаметра кристалла в процессе его вытягивания по методу Чохральского, аключепюший непре- рьшное взвешивание убывающего количест ва расплава в тигле и сравнение полученных результатов с данными, рассчитанными из условия постоянства диаметра растущего кристалла 1. Однако при таком способе контроля диаметра кристалла для повышения точности измерения веса расплава компенсируют первоначальный вес расплава и вес тигля с подставкой, что усложняет данны способ контроля. Кроме того, недостатком этого способа является и то, что из-за испарения вещества расплава результаты измерения веса расплава необходимо корректировать Известен также способ контроля диаметра кристалла в процессе его вытягивания по методу Чохральского, включающий непрерывное взвешивание кристалла и сравнение полученных результатов с данными, рассчитанными из условия постоянства диаметра растущего кристалла. Вес кристалла в данном случае пропорционален квадрату его диаметра и непрерывно увеличивается в процессе роста кристалла, причем вес кристалла за время процесса увеличивается в несколько десятков раз 2. Однако при контроле диаметра кристалла данным способом выращивают кристаллы с нестабильностью диаметра около + 0,5 мм. Такая величина нестабильности диаметра является значительной для HeKOTqpbix типов кристаллов, так как влияет на их совершенство. Уменьшить, величину нестабильности не позволяет молг статочная чувствительность изпостпо|-) способа контроля диаметра кристалл. Кроме того, п данном nooiArimr ii.

учитывать действие сил поверхностного натяжения и вес гидростатического столба респлава, что усложняет контроль.

Цель изобретения - упрощение и повышеиие чувствительности контроля диамет- 5 ра кристалла в процессе вытягивания его из сопла по методу Чохральского. Поставленная цель достигается тем, что контроль диаметра кристалла, вытяги- ваемого из расплава по методу ЧохральсКОГО путем измерения параметров процесса, осуществляют измеряя в процессе выращивания момент сопротивления на валу привода и по его изменению судят об изменении диаметра кристалла. Пример реализации предлагаемого способа изображен на чертеже. Кристалл 1 вращается с постоянной угловой скоростью ti/ и вытягивается с постоянной скоростью V из расплава 2, находящегося в цилиндрическом тигле 3. Вращающее усилие на щток 4, на котором закреплен кристалл, передается от двигателя 5 через датчик 6 крутящего момента. Датчик б измеряет момент сопротивления на валу 7 привода. По показаниям этого датчика 6-контролируют диа метр кристалла 1 в процессе вытягива- ния. Увеличение или уменьщение показаний датчика 6 свидетельствует соответственно об увеличении или уменьщении I диаметра кристалла 1. Расчеты показали, что в данном случа контролируемая величина (момент сопротивления на валу привода) пропорциональна четвертой степени диаметра растущего кристалла, в то время как при испольаовании весового метода контроля вес кристалла пропорционален второй степени его диаметра.

Таким образом, чувствительность предлагаемого способа контроля диаметра кристалла выше, чем чувствительность весового способа. Кроме того, момент сопротивления, действующий на вращающийся кристалл, в течение процесса роста в случае кристалла постоянного диаметра является величиной постоянной (в отличие от веса кристалла), что значительно упрощает контроль. Форм, ула изобретения Способ контроля диаметра кристалла, вытягиваемого из расплава по методу Чохральского путем измерения параметров процесса, отличающийся тем, что, с Целью упрощения и повыще- ния чувствительности, измеряют в процессе выращивания момент сопротивления на валу привода и по его изменению судят об изменении диаметра кристалла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе lA.J.Vatenttno, C.D.Brandle Diameter control of Czochratskl cjrowri crystalb.- Journal o CryaUl Growth r 1974, V. 26, №1, p. 1-5. 2. Патент ФРГ № 1245317, кл. 12, с. 2, опублик. 1967 (прототип).