Устройство для выращивания монокристаллов

 

Изобретение относится к области получения полупроводников. Устройство для выращивания монокристаллов методом Чохральского содержит плавильную камеру, тигель, нагреватель, затравкодержатель на гибкой подвеске и узел гашения колебаний, причем узел гашения колебаний выполнен в виде двуплечего рычага, на одном плече которого выполнена прорезь, на другом помещен груз, и установленного в верхней части камеры с возможностью поворота на оси перпендикулярной оси выращивания и с совмещением прорези с осью гибкой подвески. Кроме того, узел гашения колебаний снабжен узлом фиксации, причем фиксатор выполнен в виде подпружиненного изогнутого рычага. 1 н. и 1 з.п. ф-лы. 1 пр. , 4 ил.

Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов и может быть использовано в оборудовании для выращивания монокристаллов, например, кремния методом Чохральского.

Известно устройство для выращивания монокристаллов кремния по заявке ФРГ N 3414290, кл. С 30 В 15/30, 1984 г. которое содержит плавильную камеру, тигель, нагреватель, затравкодержатель и привод его вращения и перемещения. Затравка подвешена на гибкой подвеске, которая наматывается на барабан.

Недостатком известного устройства является возможность раскачивания затравки в процессе затравливания и выращивания монокристалла, которое может вызвать срыв затравливания, неоднородность выращенного монокристалла.

Этот недостаток устранен в устройстве для выращивания монокристалла по заявке Франции N 2541315, кл. С 30 В 15/30, 1984, которое содержит плавильную камеру, тигель, нагреватель, затравкодержатель и привод его перемещения и вращения. Для предотвращения раскачивания затравка подвешена на трех вытягивающих гибких элементах, которые наматываются каждая на свой барабан.

Устройство по заявке Франции N 2541315, кл. С 30 В 15/30, 1984 г. принято за прототип.

Недостатком известного устройства является сложность приводной станции, которая должна обеспечивать синхронное наматывание гибкой подвески на все барабаны одновременно, иначе возможен перекос и, как следствие, некачественная структура выращенного монокристалла.

В предложенном устройстве эти недостатки устранены. Выполнение узла гашения колебаний в виде двуплечего рычага, на одном плече которого выполнена прорезь, установленного с возможностью поворота на оси перпендикулярной оси выращивания, с совмещением прорези с осью гибкой подвески, позволяет за счет стенок прорези гасить колебания троса. Размещение груза на одном из плеч рычага позволяет, при достижении определенного положения, откинуть рычаг в нерабочее положение. Снабжение узла гашения колебаний узлом фиксации, состоящим из фиксатора и упора, позволяет более надежно гасить колебания во всех направлениях.

Таким образом за счет перечисленных признаков обеспечивается качественное выращивание монокристаллов в ростовых установках с гибкой связью затравкодержателя с приводной станцией, при относительной простоте устройства гашения колебаний.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен узел гашения колебаний; на фиг. 2 вид сверху; на фиг. 3 варианты выполнения механизма возвращения рычага в исходное положение; на фиг. 4 узел фиксации узла гашения колебаний.

Устройство для выращивания монокристаллов методом Чохральского состоит из верхней камеры 1, нижней камеры 2, тигля 3, затравкодержателя 4, троса 5, узла гашения колебаний 6, фиксатора узла гашения колебаний 7. Узел гашения колебаний содержит рычаг 8 с плечами 9 и 10, плечо 9 имеет прорезь 12, на плече 10 размещен груз 11, рычаг 8 установлен на опоре на оси 13 в верхней камере 1. Узел имеет механизм возвращения рычага в исходное положение. Фиксатор 7 состоит из рычага 15 с изогнутым концом, пружины 17, тяги 18. Рычаг 15 установлен на оси 16 на плече 9 и шарнирно связан с тягой 18, закрепленной на кронштейне 19 на оси 20.

Устройство работает следующим образом. Загружают тигель 3, подвешивают затравку в затравкодержатель 4, узел гашения колебаний 6 устанавливают в исходное положение, при этом трос 5 проходит через прорезь 12 рычага 8. Расплавляют шихту, производят затравливание кристалла, опуская затравку с затравкодержателем 4, при этом колебания троса от его раскачивания гасятся стенками прорези 12. Производят вытягивание монокристалла, при этом трос 5 с затравкодеражтелем 4 перемещается в направлении стрелки Г, при выращивании части кристалла при достижении определенного положения по высоте, затравкодержатель 4 упирается в плечо 9 рычага 8 и поворачивает его вокруг оси 13. При достижении угла поворота α рычаг 8 занимает положение при котором момент противовеса 11 достигает величины большей, чем момент от массы плеча 9 и рычаг поворачивается до упора 14, выходя из зацепления с тросом 5. При дальнейшем подъеме затравкодержателя с кристаллом вероятность раскачивания сводится к минимуму, так как длина троса уменьшается, масса подвижных элементов возрастает, демпфирование за счет вязкости расплава происходит по всему диаметру кристалла. Возвращение рычага 8 в исходное положение может выполняться вручную после открытия верхней камеры, а в случае применения в установке полунепрерывного выращивания, без разгерметизации верхней камеры, возвращение рычага осуществляется механизмом 14, который может быть выполнен в виде клина, рычага, перемещаемых через герметичный ввод внешним приводом по стрелке В. Для фиксирования положения троса от отклонения во всех направлениях предусмотрен узел фиксации. Тяга 18, закрепленная в кронштейне 19 на оси 20, параллельно оси 13, удерживают рычаг 15 от поворота его пружиной 17 вокруг оси 16. При отклонении рычага 8 упор 18, взаимодействуя с рычагом 15 позволяет пружине 17 повернуть рычаг 15 по стрелке Д, тем самым изогнутая часть рычага 15 занимает относительно прорези 12 плеча 9 положение соответствующее текущему положению троса 5 относительно прорези 12.

Формула изобретения

1. Устройство для выращивания монокристаллов методом Чохральского, содержащее плавильную камеру, тигель, нагреватель, затравкодержатель на гибкой подвеске и узел гашения колебаний, отличающееся тем, что узел гашения колебаний выполнен в виде двуплечего рычага, на одном плече которого выполнена прорезь, на другом помещен груз, и установленного в верхней части камеры с возможностью поворота на оси, перпендикулярной оси выращивания, и с совмещением прорези с осью гибкой подвески.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел гашения колебаний дополнительно снабжен узлом фиксации, состоящим из фиксатора и упора, причем фиксатор выполнен в виде подпружиненного изогнутого рычага, установленного на плече с прорезью с возможностью поворота на оси, перпендикулярной плоскости этого плеча, так, что изогнутая часть установлена с возможностью взаимодействия с гибкой подвеской, а другая его часть шарнирно связана с упором, при этом упор выполнен в виде тяги, закрепленной на оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4