Устройство для автоматического регулирования диаметра кристалла

 

„„SU„, 776101

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

q(Sg С 30 В 9/00 G 05 Р 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО деРАм изоБРетений и ОткРытий (21) 2678878/23-26 (22) 24.07.78 (46) 15.05.85. Бюл. 9 18 (72) В.С.- Лейбович, В.А. Сухарев, В.М. Шушков, В.А. Федоров и О.Г. Иванов (53) 66.012-52 (088. 8) (56) 1. Патент Великобритании

М 1434527, кл. В 01 J 17/!8, 1976.

2 ° Журнал "Приборы и системы управления", Ф 5, 1975, с. 7-9. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАМЕТРА

КРИСТАЛЛА, выращиваемого из расплава, содержащее датчики длины и массы кристалла, регулятор диаметра кристалла с дифференциатором, включающим интегратор и усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет уменьшения помех, оно дополнительно содержит усили - тель-фильтр, соединенный последовательно с дифференциатором, снабженным аттенюатором, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — с входом усилителя. соответственно; пературы нагревателя и скорости вь1ращивания во времени соответственно.

Устройство автоматического регулирования кристалла работает следующим образом.

7761

Изобретение относится к технологии вь1ращивания кристаллов из расплйва и может быть, в частности, использовано для выращивания моно кристаллов полупроводниковых соединений, булей сапфира, рубина и дру гих.

Известно устройство для автоматического регулирования диаметра кристалла, выращиваемого из рас ша- 10 ва, содержащее датчики длины и массы кристалла, регулятор диаметра криСталла и регуляторы контуров стабипизации технологических параметров процесса выращивания P) . 1

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматического регулирования диаметра кристалла, выращиваемого из расплава, содержа- 20 щее датчики длийы и массы кристалла, регулятор диаметра кристалла с ана лого-дискретным дифференциатором, включающим интегратор и усилитель f2).

При использовании аналого-диск" ретного дифференциатора вследствие " запоминания входного сигнала на интеграторе и вычисления оценки производной в виде разности текущего и запомненного значений сйгйала воз" 3О никают помехи, соизмеримые по амплитуде с амплитудой полезного сиг" нала, что приводит к большим ошибкам регулированИя.

Цель изобретения — повышение точ- 3S ности регулирования за счет уменьшения помех.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено усилителем-фильтром, соединенным после- 40 довательно е дидференциатором, снаб женйым аттейюатором вход ЪоФорого соединен с выходом интегратора, а выход — с входом. усилителя .

На фиг. 1 изображена структурная 4S схема устройства для автоматического регулирования диаметра крис галла; на фиг. 2 — функциональная схема регулятора диаметра кристалла, на фиг. 3 — структурная схема дйф- % ференциатора с непрерывным преобразованйем сигнапов и усилйтелбй - : фильтром сигнала производной, Устройство для автоматического регулирования диаметра кристалла со- SS .держит регулятор 1 диаметра кристалла с аналоговым дифференциатором

2, включенййм последовательно с уси-

01 3 лителем-фильтра 3, задатчнки 4 н 5, \ операционный усилитель 6, блок программ 7, связанный через переменные сопротивления с выходными операционными. усилителями 8-10: С электроприводом перемещения кристалла кинематически связан датчик 11 длины, содержащий потенциометры 12 и 13.

Выходной сигнал потенциометра 13 включен встречно с сигналом датчика

14 массы. Аналоговый дифференциатор

2 (см. фиг. 3) состоит нз усилителя 15, вход которого через аттенюа,тор 16 связан с выходом интегратора 17.Выход усилителя 15 дифференцнатора 2 подключен к входу усилителя

18 следящей системы 3, которая используется в качестве усилителяфильтра сигнала производной. Второй вход усилителя через аттенюатор 19 подключен к выходу основного интегратора 20, Выход усилителя 18: непосредственно соединен с интегратором 20. Для уменьшения ошибки оценивания сигнала производной следящей система 3 содержит дополнительный интегратор 21 который подключен к входу основного интегратора 20..На фиг. 1 показаны также водоохлаждаемая камера 22, находящийся в ней кристалл 23, выращиваемый из тигля 24 с расплавом, нагреватель

25 с силовым блоком 26, электроприводы с регулятором 27 перемещения и регулятором 28 вращения кристалла, с регулятором 29 перемещения и регулятором 30 вращения тигля.

Введены следующие обозначения: „, д„, у,, р — скорости перемещения, вращения кристалла и тигля

t С вЂ” температура нагревателя;

К вЂ” 4 6 — сигнал небаланса, ® 1 — производная сигнала неÄ4. баланса, &= масса кристалла;

4 — - длина кристалла, Т(Н,У(1)- функции изменения тем3 7

После вакуумирования камеры 22 и расплавления металла, загруженного в тигель 24 с помощью нагревателя

25 и силового блока 26, включаются злектроприводы с регуляторами 27-30 и начинается процесс выращивания кристалла 23. После затравления— и разращивания конусной части кристалла оператор производит установку нулевых значений по длине кристалла Ь и сигнала небаланса KL-G что соответствует началу программы по длине кристалла и его массе. Затем оператор включает устройство автоматического регулирования диаметра: кристалла, и далее процесс поддержания необходимых технологических параметров по -скорости перемещения кристалла и тигля, температуре нагревателя ведется автоматически без вмешательства оператора.

Потенцнометр 13 (см. фиг. 2), задающий программу изменения массы кристалла, включен встречно с дат— чиком 14 его массы. Сигнал небаланса через задатчик 4 диаметра кристалла поступает на вход аналогового дифференциатора 2 регулятора 1 диаметра кристалла. На выходе усилителя 15 (см. фиг. 3) формируется производная сигнала небаланса содержащая аддитивную

4(КЬ-С2

76101 4 . помеху. На выходе интегратора 17 имеем сигнал небаланса KL 6-, отфильтрованный от помех, Для восстановления и усиления по5 лезного сигнала производной служит аналоговая следящая система 3.

На выходе интегратора 20 имеем восстановленную от помех производную сигнала небаланса.

1О С потенциометра 12 датчика 11 длины снимается напряжение, пропорциональное длине кристалла, и через задатчйк 5, необходимый для изменения параметров T(t2 н Ч() в зависимости от диаметра кристалла и массы загруженного материала в тигель| этот сигнал поступает на вход операционного усилителя 6, а с его выхода - на блок программ 7, позволяющий реализовать нелинейные программы по длине кристалла. На вход выходных операционных усилителей 8-10 по соответствующим каналам управления через переменные сопротивления, необходимые для подбора настроек по каждому параметру, поступают сигналы с дифференциатора и блока программ.

Автоматическое регулирование укаЗО занных выше технологических параметров обеспечивает поддержание бездисло— кационного роста кристалла с отклонением его диаметра на +1,5Х.

77б101

{Фй-&)

Редактор С. Титова Техред Ж.Кастелевич (»

Заказ 2853/4 .. Тираж 352

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор И. Эрдейи

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4