Устройство для выращивания монокристаллов кремния

 

Изобретение относится к получению полупроводниковых монокристаллов. Устройство для выращивания монокристаллов кремния из расплава на затравку содержит камеру, размещенные в ней затравкодержатель с затравкой, узел отрыва выращенных кристаллов и узел их хранения, причем узел отрыва кристаллов выполнен в виде кулачка с выступами, число которых равно числу выращиваемых монокристаллов, привода его вращения и двуплечего рычага, одно из плеч которого снабжено направляющим элементом и упором, причем кулачок и рычаг установлены на осях параллельных оси выращивания с возможностью поворота около затравки так, что один из выступов кулачка имеет возможность взаимодействовать с плечом рычага, а другой его выступ и упор плеча - с шейкой кристалла. 6 ил.

Изобретение относится к получению монокристаллов полупроводниковых материалов и оборудования для осуществления этого процесса и может быть использовано при получении монокристаллов кремния методом Чохральского.

Известно устройство для выращивания монокристаллов кремния, содержащее камеру, затравкодержатель с приводом его вращения и перемещения, устройство смены затравок, устройство для хранения выращенных монокристаллов. Устройство смены затравок выполнено в виде рычагов-манипуляторов, которыми снимается выращенный кристалл, перемещается к стенке и перевешивается на устройство для его хранения, производится установка новой затравки в затравкодержатель, с центровкой ее каждый раз относительно оси выращивания.

Недостатком известного устройства является сложность механизма смены затравок, который не гарантирует точности установки каждой последующей затравки относительно оси выращивания в закрытой камере, что приводит к выращиванию нескольких монокристаллов в одном технологическом цикле с различным отклонением от заданной кристаллографической ориентации, снижая качество продукции.

Целью изобретения является повышение качества продукции путем получения монокристаллов в одном технологическом цикле с воспроизведением заданной кристаллографической ориентации.

Это достигается за счет того, что узел отрыва кристалла выполнен в виде кулачка с выступами, число которых равно числу выращенных монокристаллов, привода его вращения и двуплечего рычага, одно из плеч рычага снабжено направляющими элементами и упором, рычаг и кулачок установлены на осях параллельных оси выращивания с возможностью поворота в зоне размещения затравки, один из выступов кулачка взаимодействует с плечом рычага, другой выступ кулачка и упор плеча рычага взаимодействует с шейкой монокристалла.

Выполнение, в отличии от известного устройства, узла отрыва кристалла в виде кулачка с выступами и рычага, установленных с возможностью поворота на осях, параллельных оси выращивания с возможностью поворота около затравки, позволяет при их взаимодействии разрушить шейку кристалла в месте соединения с затравкой после окончания выращивания. Это позволяет, используя одну и ту же затравку, установка и центрирование которой производится один раз на весь технологический цикл при открытой камере, каждый последующий кристалл выращивать на одинаково ориентированной затравке.

Таким образом каждый выращенный в одном цикле монокристалл выращивается с заданной кристаллографической ориентацией.

На фиг. 1 изображен узел отрыва кристаллов; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1 (зона размещения рычага и кулачка, положение выращивания); на фиг. 3 то же, (положение отделения кристалла); на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 2.

Устройство выращивания монокристаллов содержит камеру 1, узел хранения выращенных монокристаллов в виде кассеты 2, имеющей ось 3, опоры под кристалл 4, хомуты 5, узел отрыва кристаллов, состоящий из кулачка 6 с выступами, число которых равно числу выращиваемых монокристаллов, двуплечего рычага 7, имеющего плечи 8, 9, устанавливаемые на осях 3 и 10, плечо 8 рычага имеет упор 11 и направляющую часть 12, механизм смены затравок имеет привод 13.

Устройство работает следующим образом. После выращивания монокристалла и отрыва его от поверхности тигля приводом 9 поворачивают кассету 2 и кулачок 6, при этом выступ 14 кулачка, взаимодействуя с плечом 9 рычага 7, поворачивает его относительно оси 10, а так как размеры плеч рычага выбраны таким образом, что выступ 15 и упор 11 плеча одновременно взаимодействует с шейкой кристалла, то она разрушается. Кристалл, опускаясь в отверстие опоры 4, одновременно фиксируется хомутом 5 от падения. Кассету 2 поворачивают в положение выращивания, при этом выступ 15 проходит по направляющему элементу 12 плеча 8 и, взаимодействуя с ним, возвращает рычаг 7 в исходное положение и, опуская ту же затравку, производят затравливание последующего монокристалла по месту излома шейки предыдущего кристалла.

Поскольку выращивание каждого последующего монокристалла в одном технологическом цикле производится на одну и ту же отцентрованную затравку, то каждый следующий кристалл, выращенный в одном цикле, выращивается с заданной кристаллографической ориентацией.

Технический и экономический эффект в повышении качества годной продукции путем получения монокристаллов в одном технологическом цикле с воспроизведением заданной кристаллографической ориентации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ из расплава на затравку, содержащее камеру, размещенные в ней затравкодержатель с затравкой, узел отрыва выращенных кристаллов и узел их хранения, отличающееся тем, что узел отрыва кристаллов выполнен в виде кулачка с выступами, число которых равно числу выращиваемых монокристаллов, привода его вращения и двуплечего рычага, одно из плеч которого снабжено направляющим элементом и упором, причем кулачок и рычаг установлены на осях, параллельных оси вращения, с возможностью поворота около затравки так, что один из выступов кулачка имеет возможность взаимодействовать с плечом рычага, а другой его выступ и упор плеча рычага - с шейкой кристалла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6