Способ контроля процесса выращивания монокристаллов методом Чохральского Советский патент 1983 года по МПК C30B15/00 

/ . 1 Изобретение относи-гся к технологии получения монокристаллов, выращиваемых методом Чохральского, и может быть использовано дня контроля диамет ра кристаллов в процессе их(роста при индукционном способе нагрева тигля в установках, оснашенных взвешивакшим устройством. Известен способ автоматического ко троля диаметра монокристаллов, вырапшваемых методом Чохральского, в koтором сигнал текущего веса растущего кристалла, либо тигля с расплавом, срав нивают с сигналом текущего веса кристалла заданной формы, а полученную раз ность используют для контроля диаметра растущего кристалла Cl . Недостаток способа применительно к выращиванию кристаллов из расплава, полученного с помощью индукционного нагрева, заключается в низкой точности (не лучше 5-J%), контроля диаметра так как в нем не учнтьгаается влияние поля индуктора, которое оказывает сияовое воздействие на тигель с расплавом, искажая показания взвешивающего устройства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля процесса выращивания монокристаллов методом Чохральского путем индукционного нагрева тигля, заключающийся в измерении сигнала, пропорционального весу кристалла или тигля с расплавом, и сравнения результата нзмерения с сигналом, пропорциональным весу кристалла заданной формы Недостаток этого способа заключается в том, что с помощью коррекции по сигналу тока индуктора не удается в достаточной степени уменьщить влияние силового поля индуктора на показания взвешивающего устройства. Это связано с тем, что по мере вытягивания кристалла из расплава меняется количество расплава в тигле, следовательно, меняется геометрическое соотношение объекта, помещенного в поле индуктора, относительно его витков. Если еще учесть что в связи с из(«генениями технологии приходится менять толщину стенок, высэту и диаметр тигля, величину загрузки и размещение тигля относительно индуктора, то ясно, что правильный подбор степени коррекюми на основе измерения сигнала тока индуктора с учетом перечисленных факторов представляет собой сложную задачу.

Цепь изобретения - повышение точности измерения диаметра кристалла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля процесса выращивания монокристаллов методом Чохральского путем индукционного нагрева, заключающему в измерении сигнала, пропорционального весу кристалла или тигля с расплавом, и сравнении результата измерения с сигналом, пропорциональным в.есу кристалла заданной формы, . дополнительно измеряют сигналы, пропорциональные весу кристалла или тигля с расплавом, измеренные в периоды прерывания тока индуктора, и-сигнала, пропорциональные весу кристалла, измеренные в промежутках между прерываниями тока индуктора, сравнивают их и по результату сравнения корректируют разйрсть сигналов, пропорциональных весу кристалла, йпи тигля с расплавом и весу кристалла заданной формы.

На чертеже изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит кристалл 1, вытягиваемый из расплава 2, образованного путем разогрева шихты индуктором 3, динамометрический датчик 4, измеряющий текущий вес тигля с расплавом, сумматоры 5-7 зада.тчик 8 текущего веса кристалла заданной формы, интеграторы 9 и 10, прерыватели 11-13.

Устройство работает следукацим образом.

При выращивании кристалла 1 из расплава 2 непрерывно измеряют вес . тигля с расплавом 2 динамометрическим датчиком 4, сигнал которого совместно с сигналом задатчика 8 веса кристалла заданной формы подают для сравнения на соответствукицие входы сумматора 7. Кроме того, сигнал с выхода динамометрического датчика 4 подают на входы сумматоров 5 и 6, а сигналы с выходом интеграторов 9 и 10 подают на другие входы сумматора 7. Периодически через 60 с осушествляётся отключение на 1 с тока индуктора 3 с помощью прерывател

11, при этом интегратор 10, переходит в режим запоминания сигнала, измеренного перед отключением тока индуктора.

Одновременно с отключением тока индуктора 3 включают прерыватель 12, сумматор 5 и интегратор 9 образовывают повторитель, ВЬЕХОДНОЙ сигнал которого соответствует сигналу на выходе динамометрического датчика 4. В моменты включения тока индуктора (прерыватели 11 и 13 замыкаются, а прерыватель 12 размьжается) интегратор 9 переводится в режим запоминания сигнала, измеренного перед включением тока индуктора, а сумматор 6 и интегратор 10 составляют повторитель сигнала с выхода динамометрического датчика 4. Так как при отключении тока индуктора сигнал на выходе динамометрического датчика 4 не содержит помехи от силового воздействия поля индуктора 3, а при включении тока индуктора сигнал на выходе динамометрического датчика 4 содержит также и помеху от силового действия поля индуктора 3, то разность сигналов с выходов интеграторов 9 и 10 характеризует поправку на действие этой помехи, которую используют для коррекции сигнала сравнения датчика 4 и задатчика 8 с помощью сумматора 7.

При кратковременном отключении тока индуктора на 1-2 с с периодом 60 с показания взвешивающего устройства не содержат составляющей, .связанной с воздействием поля индуктора.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить точность измерения диаметра в 1,5 раза.

изобретения

Формула

Способ контроля процесса выращиваШ1Я монокристаллов методом Чохральского путем индукционного нагрева тигля, заключающийся в измерении сигнала, пропорционального весу кристалла или тигля с расплавом, и сравнения результата измерения с сигналом, пропорциональным весу кристалла заданной формы, о тличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения диаметра кристалла, дополнительно измеряют сигналы, пропорциональные весу кристалла или тигля с расплавом, измеренные в периоды прерывания тока индуктора, и сигналы, пропорадональные

весу кристатша, измеренные в промежутках между прерываниями тока индуктора, сравнивают их и по результату сравнения корректируют разность сигнапов, пропороиональных весу кристалла или тигля с расплавом и весу кристалла заданной формы«

Источники информашга, принятые во внимание при жсперткзе

1.Патент .} S1-264OO, кл. В, 01 J 17/18, 1976.

2.Патент Великобритании

М 1465191, кл. В О1 У 17/18, 1977.