Способ регулирования мощности бестигельнойзонной плавки

Авторы патента:

C30B13/30 - стабилизация или управление формой расплавленной зоны, например с помощью концентраторов, с помощью электромагнитных полей; регулирование сечения кристалла

(ii) 430878

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистически1с

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 14.07.69 (21) 1344402/23-26 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.06.74. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 30.12.74 (51) M. Кл. В Olj 17/08

G 05d 27/02

Государствеиный иамитет

Оеаета Мииистрсв СССР па делам извбретеиив

II OTKPblTHll (53) УДК 669.621.785.545. .4 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Бындин, Г, С. Новиков и Д. Г. Ратников (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ БЕСТИГЕЛЬНОЙ

ЗОННОЙ ПЛАВКИ

Изобретение относится к металлургии кремния и других материалов, подвергающихся бестигельной зонной плавке.

Известны способы регулирования мощности бестигельной зонной плавки путем регулирования диаметра слитка.

Для получения монокристаллов с заданными структурными и электрофизическими свойствами необходимо в процессе бестигельной зонной плавки поддерживать не только задан- 1о ное поперечное сечение зоны, но и ее определенную высоту, а также положение фронта кристаллизации.

Цель изобретения вЂ” получение монокристаллов с улучшенными физическими свойст- 15 вами вЂ” достигается тем, что по предлагаемому способу стабилизируют положение фронта кристаллизации изменением мощности нагрева.

При использовании функциональной зависи- 20 мости между диаметром выращиваемого монокристалла и оптимальной высотой зоны можно автоматически изменять мощность нагревателя. оптимальную для выращиваемого в данный момент диаметра слитка. При этом 25 все другие параметры плавки (изменившееся напряжение сети, скорость прохода, расстояние от конца слитка и т. п.) на высоту зоны влиять не будут, зона будет оставаться оптимальной.

На чертеже представлена схема регулирования, с помощью которой реализуется предлагаемьш способ.

Схема состоит из датчика 1, например фотоэлектрического или телевизионного, блока

2 задатчика, блока 3 сравнения, исполнительного устройства 4 и генератора 5.

Граница между зоной 6, созданной при помощи нагревателя (индуктора) 7, и твердой частью 8 (выход фронта кристаллизации на поверхность) наблюдается при помощи датчика. В блоке сравнения сигнал с датчика сравнивается с эталонным сигналом и подается на исполнительное устройство 4, которое обеспечивает соотвегствующую регулировку генератора 5, изменяющую мощность нагревателя.

Предмет изобретения

Способ регулирования мощности бестигельной зонной плавки путем регулирования диаметра слитка, отличающийся тем, что, с целью получения монокристаллов с улучшенными физическими свойствами, стабилизируют положение фронта кристаллизации изменением мощности нагрева.

430878

Составитель В. Лейбович

Техред Г. Васильева

Корректоры: Н. Лебедева и Т. Гревцова

Редактор Г. Ивченкова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3469/1 Изд. Ко 99 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Способ регулирования мощности бестигельнойзонной плавки

Патент 327942 // 327942

Датчик для бесконтактного // 293633

Патент 279598 // 279598

Способ автоматического регулирования процесса бвстигельной зонной плавки // 276016

Устройство для регулироваииу. диаметра стержня в процессе бестигельной зонной плавки // 210844

Устройство для регулирования диаметра кристалла // 209412

Способ автоматического регулирования процесса бестигельной зонной плавки // 136888

Устройство для регулирования ширины расплавленной зоны в процессе зонной плавки полупроводниковых материалов // 134430

Способ выращивания кристаллов бестигельным методом и устройство для его реализации // 2426824

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава зонной плавкой при температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, находящегося в контакте с расплавленной зоной, форма которой управляется, а подпитка осуществляется с помощью механизма для перемещения загрузки

Устройство для зонной плавки // 1587082

Изобретение относится к технике очистки веществ и обеспечивает повышение эффективности очистки за счет стабилизации ширины зоны

Способ выращивания монокристаллов методом бестигельной зонной плавки и устройство для его осуществления // 2519410

Изобретение относится к металлургии, а именно - к выращиванию монокристаллов методом бестигельной зонной плавки с электронно-лучевым нагревом. Способ включает затравление кристалла из расплавленной зоны, выдержку в течение заданного времени и вытягивание монокристалла на затравку из расплавленной зоны в градиенте температуры, в процессе которого осуществляют контроль величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, при этом величину диаметра фронта кристаллизации выбирают с заданной поправкой, учитывающей допустимое отклонение диаметра выращиваемого монокристалла от заданного, и поддерживают эту величину постоянной в течение всего процесса выращивания путем регулирования величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, в частности, за счет изменения скорости перемещения верхнего штока ростовой камеры. Способ осуществляют в устройстве, включающем ростовую камеру 3 с нижним и верхним штоками, видеокамеру 1, установленную в смотровом окне 2 ростовой камеры 3, выход видеокамеры через блок обработки сигнала 4 подключен к формирователю управляющего сигнала 5, выход которого соединен с входом блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6, подключенного к приводу 7 перемещения штоков, устройство снабжено стробоскопом 8, установленным перед смотровым окном 2 ростовой камеры 3, и синхронизатором 9, соединенным с входами синхронизации стробоскопа 8 и видеокамеры 1, а блок обработки сигнала 4 содержит процессор 10 с подключенными к нему модулями выделения кадра изображения 11, выделения контура изображения 12, вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13 и вычисления диаметра фронта кристаллизации 14, при этом процессор 10 соединен с синхронизатором 9, а выход видеокамеры 1 подключен к входу модуля выделения кадра изображения 11, который через модуль выделения контура изображения 12 подключен к входам модуля вычисления диаметра фронта кристаллизации 14 и модуля вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13, выходы которых соединены, соответственно, с первым 15 и вторым 16 усредняющими фильтрами, формирователь управляющего сигнала 5 выполнен в виде двухкаскадного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, при этом входы первого каскада 17 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий фактический фронт кристаллизации монокристалла, соединены, соответственно, с выходом первого усредняющего фильтра 15 и модулем задания величины поправки 18, входы второго каскада 19 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий диаметр центральной симметричной части расплавленной зоны, соединены, соответственно, с выходом первого каскада 17 регулятора и выходом второго усредняющего фильтра 16, а выход второго каскада 19 регулятора подключен к входу блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6. Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения и регулирования диаметра монокристалла в процессе выращивания и повышении стабильности работы устройства, что позволяет выращивать кристаллы с минимально допустимым отклонением диаметра по всей длине слитка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Способ выращивания монокристаллических дисков из тугоплавких металлов и устройство для его осуществления // 2553905

Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов и может быть использовано при выращивании монокристаллических дисков из тугоплавких металлов и сплавов на их основе методом бестигельной зонной плавки (БЗП) с электронно-лучевым нагревом. Способ включает формирование расплавленной зоны 12 между поликристаллической заготовкой 5 и боковой поверхностью горизонтально расположенного цилиндрического затравочного кристалла 6, выдержку расплавленной зоны в течение времени, необходимого для стабилизации тепловых условий роста монокристаллического диска, наплавление расплава на боковую поверхность затравочного кристалла в процессе перемещения затравочного кристалла в вертикальном направлении роста монокристалла и вращения затравочного кристалла в направлении наступления фронта кристаллизации, при этом в процессе роста автоматически измеряют текущий диаметр монокристаллического диска, по результатам измерений которого задают скорости перемещения и вращения заготовки 5 и затравочного кристалла 6, перемещение затравочного кристалла в процессе роста осуществляют непрерывно в течение всего процесса роста монокристаллического диска. Способ осуществляют в устройстве, включающем ростовую камеру 1 с верхним 3 и нижним 2 штоками для перемещения, соответственно, поликристаллической заготовки 5 и затравочного кристалла 6, дополнительный привод 4 для наплавления жидкого металла из расплавленной зоны на боковую поверхность затравочного кристалла 6, установленного на валу 7 дополнительного привода 4. Устройство дополнительно снабжено связанной с нижним 2 и верхним 3 штоками, а также с дополнительным приводом 4 системой автоматического управления вращением и перемещением затравочного кристалла и поликристаллической заготовки, при этом нижний шток 2 механически связан с дополнительным приводом 4, преобразующим ось вращения нижнего штока 2 из вертикального положения в горизонтальное. Технический результат - обеспечение стабильности роста монокристаллического диска большого диаметра (150 мм и более) и увеличение выхода годной продукции путем стабилизации состояния расплавленной зоны в процессе роста. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.