Устройство для выращивания монокристаллов из расплава

 

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 еытчгпвания кристалла с датчиком положек.-, крнсталлсдеожателя и регулируемым э. рпприводсм. 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:

сОюэ сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

isles С 30 В 15/30, 1.-5/24

ГОСУДАРСТВЕОНЫй КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« ь (Ю

ОГ р .)--t (21) 3937901/26 (22) 23,08.85 (4б) 23.01.92. Бюл. hk 3 (7;;1 Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова и Специальное конструкторское бюро Инс итута кристаллографии им

А.B.Шубникова (72) Э.Я.Станишевский, Б.К.Севастьянов, Ю.В.Семенков, И.Е.Лифшиц, А.П.Чиркин и

Я.В.Васильев (53) 621.315.592(088.8) (5б) Вильке К.Т. Выращивание кристаллов.

Л.: Недра. 1977, с.341.

Установка типа MSP1 или MSP2, Проспект фирмы Metals Research". !

54) УСТРЭЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

1.10НОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов, а более конкретно к устройствам для выращивания монокристаллов из расплава, и обеспечиваИзобретение относится к устройствам для выращивания монокристаллов иэ расплава преимущественно по методу Чохральского.

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,3 — устройство с датчиком массы кристалла, общий вид; на фиг.4 — разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 — вид Б на фиг,4.,„. Ж „„1707089 А

Вт /Bed«M 4еН><е ста5ил ь нссти C:opocT>l f1 el. мещения кристаллодержателя r«pil ° оростях вытягивания кристаллов пс р qла

0 1-10 мм /ч, Устройстго состоит из Ka ."p.i

С нагревателем и тиглел длтч .>. ".;.ссь л-,сталла или тигля с бл. Ко> рег>: < „.

МОЩНОСТИ НаГРЕВатЕЛЯ. М Ханпэь;а ВЬ«тГ,;вания кр OTaлла с датч >.oi ooло: е .; к Г >;

СталлОдЕОжа.Еля и рс.г,. >;::УЕ>1ым:2 приводом. Стлич,le aaKЛ«г«чазтся в тс .;, ч . датчик положенис крис-.з;.лс с„-..: .;я =«,полнен в виде д ух пндуктив" >: одна иэ которых закреплена нз напгавля;-щих корпуса меланизл,а ьытягl .:"" ия,;l,гая — - а каоетке. и б;.-.;. с г,;с-;.2 н 1, соедин е> но о з .е" .,с и;ч ьс,, . У,". ;>

HVe Вьода LiIOK2 Pac> ЕL>,e",O «. .,". i > кане. Сопряжен:,; по:;; .н" -; -,"--, .1 ндправлРющил н i..о,",н н, плс. мера соединена с механ,.змол -,,i-. ->.;,через упруг и зле>кент. 5 ил

Устройство содержи1 сто> ину 1, у тановленную на ней «.р,;с,a;,л;;за.,ио>iíy«o ламеру 2 с нагревателем 3 и иглем 4, датчик

5 массы тигля 4. механизм б вытягивания кристалла 7 с регулируел".blf4 з leKTpor,«o дом, включающ; 4 двигатель 8;1Gcto÷íí.-;o тока, например, ДК-1 с талоген=„"атсрсл. =, полупроеодникзг>ый грес,бразз зте ь 10 выполненный, напри..;ер, на базе гине йн" с преобразователя типа УПЛ-;, и блок 11 рс-гистрации, например, БИl -1И, да -,:<;o;;Cжения кристаллодержател„,";. выпс.",.-.::.-<««ы . в виде двух индуктивных л 1«чеек 12, =,..::2 -«з

KoTopàõ закреплена н2 KOo>1 ce с !- 2 г . -! ющими 13 механизма б вытягивания, à 2

1 07080 рая — ía его аретке ".4 Д-..u«t 5 массы

Т11гля 4 электрически соед;н:>. с н=гп".еат;:лем 3 через блок 15 регул>1рс.э -«= .10...и:.сти нагревателя, Кристаллиэацl :,, H-:!>3

I камера 2 соединена с механизмом 6 вь гяl иван«я кристалла через упругий элемент 16 выполненный, например, в В«ре ма .жеты из эластичного материага ил 1 с.1л фона и т.п.

Устройство может быть выполнено с датчиком 17 массы растущего кристалла (фи r.3).

Уплотнение 1Я ввода штока 191ристаллодержателя в кристаллиэационную камеру

2 размещено в стакане 20, закрепленном во

1ланце 21 корпуса 13 механизма 6 ьытя иван«Я кристалла с помощь о гайки 22 (ф Г.4).

Кар?тка 14 размЕщвна В ПлоСких на.ipa3r Bн3щ1х корпуса "3 меха".13мз 6 в тя11ван;1Я но«с1 aa- (; «> .) Инду>.тивные линеi1!!1 ) 2 ч> Г>.3 +)>0 1 Г>е!!1стг 3>, >1>1 .рс","аэователь 10 совT>>не>1ы с д:-!1!ВТ

-.eI1 Ь Г>Е)->,:,".«Р„ЕМ0. 0 3?0> TPOC>P«BCäa, УСГГ>эйство ра501?е1 ледуюи .1>л обра30 1.

Б по)лость Harpeвателя 3 ус анзвл«вэют

Tvlleль 4 с исходным еее.естзок1, вav,у> ..Ovзл;>>эационн> ю кэ, "1у 2 екл 0 ->,>ГОД=лов 0ХЛахКДЕн> Е il t -«Г В > 10C е

)а-о,г>-С .1Я BKrl>0uàIOT I e .?H!13>.1 r Bt 1 11> я Р,i„lar а7. Сэ,0 0 >л ч .-. H -> нa> с-,счет д;,и ь. кр.>с-а". а !л= ?-BIO на

Г,-Уа 1 1,?Г«.;-- °,,1e; ).= .. )t!.: >- к>> и!ЕТ. >" > ° 1 -. Pa т ГуРу. э 1 3 >!e > 3> . 3» 3 6 В>) т Я Г!1>>а>»1Я)

>1 н:-л эт ин, кт«еных г« -еек 12 датч«ка

-10->0.» .erl с к,.1C1aЛЛОДЕГ Ч ЗТ ЛЯ С Д«CKPETcì Рс д.-„e в 5 мкм Г>с>д3еТСЯ ч-реа бгок

11 реги".тоз,i1i1 в Teuerile все 0 Рpnqecca

° риста, л«эац«и в преобрээоеате,-ь 8 регу,;руем го злектропр«есда Задан>1ая ско00 >- выт Гивани крис>алла 0. е"печива=,.:Я при помощи преобра ова еля 10 ното-,>. и .:рзвнивает два сигнала — c«rrai aaäàния «сигнал тахогеHeðaòîðà 9. ,с;а - OB."ieHHoro на валу злектооде«гателя 8

"1„"и наличии paccornacnBaeèÿ скорость эле тродви> ателя 8 автс. - атичес> 11 коррек-. руеТся Погрешность поддержа «.я скоро:ти вытягивания Рри 3Тс>1 н превышает

0,5ф,.

Для поддержания постоя Hc Tea диаметра выращиваемого кристалла Bv>lþuàeTcÿ датчик 5 массы ти ля 4 с блоком 15 регулирования мощности нагревателя 3 (при схеме работы устройства с контроле>л массы растущего кристалла включается датчик 17 массы кристалла), При появлении с«гнала рассо>ласования датчиков 5 или 17 массы

55

30 кр«сталла «ли гигл>я с зада>>ной программой блок 15 регул 1"„ования мощности нагревателя изlãå < яет ре жим питания нагревателя

3, меняя Tå!1 са>лым температуру в рабочей зоне, чем достигается псддержание постоянства диаметра выращиваемого кристалла.

При возникновении колебания давле= ния в системе водяного охлаждения двустенная водоохлаждаемая кристаллизационная камера 2 изменяет в такт изменению давления воды свои геометрические размеры (в том числе и по высоте). Изменение вертикальных размеров каплеры может достигать до 0.8 мм.

Упругий элемент 16, помещенный межлу кр«сталлизационной кзмерой 2 и фланцем 21 механизма 6 вытяг вания кристалла, B0cr,рини"-,acT -a себя кслеб ние размеров нр.!сТа.",л 1эац>10«ной ка;леры. препятствуя п=,=иэд 1леско>л неэапроГраммир)сэанному

«эн>е 1ени, -оло;. BH«I кр 1с Taллодержателя Го.-, >00.. 11ю к т>1гла. Те 1са;ль м стаб«:l.". i" Суется C> ОрОс ь еытяГ«вания кр. сталla «пг .-шается cTB ilribHCcTt. рабо и CI CTe;„!bI ° ) ССЕОГО KOH > 0 II» и Ci СТЕМЫ

;. > .:,. ;,: =«rl, i руе..1 . 3r bòpог>>ч>е>ода е;=.,". ilaa,эс»ым po,, ccoi4 >,311стаг;„,13ац,1.1;,Еоеа«; а от вак r-, >иOe уПлотнЕч«Е

>8 Яв.>.;а ш10ка 1.9 ь к: --= и ационную

КЗ>л=оу 2 ДЛЯ 3ТС-0 Стк;;УЧИ1аaiOT ГайКУ 22, :b! I ).Bai,T era, 2>, V, 00))-CTBЯI;V3T r! 0)?к > . Э у >О . Е Л !Ieр>одлie

-"; < Р ), а 1 g l (I 0 T Н . r «È 0 . :.3нг: . 1 д; "..!Te ;,HO cuecll.--«влет эсеы,er,1.= cтa6. лbíоcTи и:-реl» е цен«я кр, с1ал" ep»:aTp "я. 13 бр -,eíi;å ri03-:OëÿåT Р=лу-ilT= плае0е ":eРк1=:ЦЕ Ve КРИСтаЛЛОДЕ=»:атЕЛЯ ПРИ скоростЯx 0,1 10 >л)>ч с поГÄ BLUнсст!-ю под держания снорости вытягивз>.ия не более

0,5 r ; уna «306реТр ия

1. Ус>войс>во для в !pal>; .aH«ÿ монскриста лов иэ расплава, пре>1мущественчо

РO методу Чохральского, содержащее стаН«Ну, уст;.ч-;.:-..- - ub!e Ha ней vp«cTaar иэационную каме„у с нагревателем и тиглем. датчики магсы кристалла или тигля с блоком регулиоования л щност: наГрэеателя и мех?Hi»3 вытяГивания кристал)1а с дат»икОм

ПОЛожЕ>1«Я х РИСтаЛЛОДЕРжатЕЛЯ И Peryn«Руемым электропр,1водом, включающий корпус с направляющ11ми, шток кристаллодерk!àTåëÿ, каретку и уплотнение ввода штока в кристаллиэац«онную камеру. о т л и ч а ющ е е с я тем, что. с целью увеличения стабильности скорости перемещения кристаллодержателя при ".êîðîñòÿõ вь>тягивания кристаллов порядка 0,1-10 лмlч, 1707089

10 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 разьем«ого соединения стаканом, в котором размещено уплотнение ввода штока и сопряженные поверхности каретки и направляющих выполнены плоскими.

5 2. Устройство по п.1, отл ича ю щеес я тем, что кристаллизационная камера соединена с фланцем механизма вытягивания кристалла через упругий элемент.

1707089

СниВ

170 ОЗЭ

А-А

1707089

@or 5

Составитель Г,Золотова

Техред М,Моргентал Корректор Н. Король

Редактор И.Дербак

Заказ 242 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород. ул.Гагарина, 101