Устройство для выращивания монокристаллов из расплава

 

Использование: в области выращивания монокристаллов, преимущественно методом направленной кристаллизации. Сущность изобретения: устройство содержит камеру роста, размещенный в ней один или несколько нагреватель -образной формы, контейнер с держателем и привод перемещения контейнера с ходовым винтом и гайкой. Держатель контейнера закреплен на гайке привода и размещен в прорези нагревателя. Дополнительный контейнер (контейнеры) устанавливается вдоль направления движения контейнера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов из расплава, преимущественно методом направленной кристаллизации.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство для выращивания монокристаллов из расплава, содержащее камеру роста, в которой установлен нагреватель, контейнер с держателем и привод перемещения контейнера, включающий ходовой винт и ходовую гайку. Нагреватель выполнен в виде верхних и нижних полувитков, полностью охватывающих контейнер с держателем, установленным на направляющих роликах, закрепленных относительно нагревателя и расположенных в горячей зоне.

Недостаток известного устройства наличие роликов в направлении перемещения контейнера, расположенных в горячей зоне, которое приводит к снижению равномерности перемещения контейнера вследствие прихватывания роликов к направляющим, что резко снижает качество выращиваемых кристаллов.

Цель изобретения повышение качества выращиваемых кристаллов.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для выращивания монокристаллов из расплава, содержащем кристаллизационную камеру, в корпусе которой установлен нагреватель, контейнер с держателем и привод перемещения контейнера, включающий ходовой винт и ходовую гайку, нагреватель имеет Ω -образную форму, а держатель контейнера закреплен на ходовой гайке и размещен в прорези нагревателя. Другим отличием устройства является то, что оно дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним нагревателем, имеющем Ω-образную форму и установленным вдоль направления движения контейнера.

На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство содержит кристаллизационную камеру, корпус которой состоит из двух частей: нижней стационарной 1 и верхней съемной 2. В нижней части 2 корпуса камеры установлен нагреватель 3, помещенный в экранную теплоизоляцию 4. Пластинчатый держатель 5 несет на себе контейнер 6 с шихтой.

Держатель 5 закреплен через керамическую тепловую и электрическую развязку 7 и пальцы 8 на ходовой гайке 9, перемещаемой ходовым винтом 10. Ограничение от вращения ходовой гайки 9 относительно оси винта 10, а следовательно, и контейнера 6 производится направляющими планками 11, закрепленными на две нижней части корпуса 1 рабочей камеры. Привод вращения ходового винта 10 осуществляется от двигателя 12 через червячную пару 13 и 14.

Предлагаемая схема кристаллизационной камеры позволяет также использовать несколько нагревателей Ω -образной формы, устанавливаемых вдоль направления движения контейнера. В этом случае кроме выращивания кристаллов методом горизонтальной направленной кристаллизации могут быть реализованы варианты многозонной очистки кристаллов и выращивание кристаллов с последующим отжигом.

Устройство работает следующим образом.

Верхняя съемная часть 2 корпуса кристаллизационной камеры поднимается при помощи подъемника (не показан). Снимаются крышки экранной теплоизоляции 4, и контейнер 6 с шихтой устанавливается на держатель 5, который предварительно должен быть помещен в исходное положение (на фиг. 1 крайнее левое) установки контейнера 6 на держателе 5. Крышки экранной теплоизоляции 4 возвращаются на место, и съемная часть 2 корпуса кристаллизационной камеры опускается подъемником на стационарную часть 1 корпуса камеры и крепится к последней специальными замками (не показаны).

После герметизации корпуса кристаллизационной камеры осуществляется откачка вакуума либо напуск газа (в зависимости от технологического процесса).

Включается питание нагревателя 3, и после выхода тепловой зоны кристаллизационной камеры на заданный режим включается двигатель 12 привода перемещения контейнера 6. Вращающий момент от двигателя 12 через червячную пару 13 и 14 передается на ходовой винт 10, который, вращаясь, перемещает ходовую гайку 9.

Ходовая гайка 9 при помощи пальцев 8 и развязки 7 перемещает держатель 5, несущий на себе контейнер 6 с шихтой, который, перемещаясь вдоль оси кристаллизационной камеры, вводится в зону нагревателя 3 и шихта расплавляется. Планки 11 направляют пальцы 8 и препятствуют боковому перемещению контейнера 6.

Дальнейшее перемещение контейнера 6 с расплавленной шихтой вдоль оси кристаллизационной камеры на рабочей скорости приводит к выводу контейнера 6 из рабочей зоны нагревателя 3, и в результате постепенного снижения температуры расплава при выходе контейнера 6 из нагревателя 3 происходит кристаллизация монокристалла. Выращенный монокристалл остывает в приемной части экранной теплоизоляции 4.

После полного остывания до комнатной температуры выращенный монокристалл вместе с контейнером извлекается из кристаллизационной камеры при помощи подъема счетной части 2 корпуса кристаллизационной камеры.

Изобретение обеспечило повышение качества выращиваемых кристаллов. Как показали испытания, использование изобретения приводит к улучшению качества монокристаллов за счет повышения равномерности перемещения контейнера, благодаря отсутствию в горячей зоне роликов, на которых в прототипе осуществлялось перемещение держателя контейнера.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА, содержащее камеру роста, размещенные в ней нагреватель и контейнер с держателем и привод перемещения контейнера, включающий ходовой винт с гайкой, отличающееся тем, что нагреватель имеет Ω -образную форму, а держатель контейнера закреплен на гайке привода перемещения контейнера и размещен в прорези нагревателя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено по меньшей мере одним нагревателем, имеющим W -образную форму и установленным вдоль направления движения контейнера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3