Способ контроля процесса выращивания монокристаллов методом чохральского

 

l

В. Л, Лебедев, И. Л..Любимов, И. К. Бронштейн и В.. Н. Казимиров 4 : 1 осударственный ордена Октябрьской Революции научно- " """ -", " исследовательский и проектный институт редком4щллиМйсй@- .."-:. промышленнос ти Гиредмет" (72) Авторы изобретения (7 l ) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ВЫРАШИВАНИЯ

МОНОКРИСТАЛЛОВ М ЕТОДОМ ЧОХРАЛЬСКОГО

"Изобретение относится к технологии получения монокристаллов, выращиваемых методом Чохральского, и может быть использовано для контроля диаметр ра кристаллов в процессе их роста при индукционном спосебе нагрева тигля В

- установках, оснащенных взвешивающим устройством.

Известен способ автоматического контроля диаметра монокристаллов, выра- . . о щиваемых методом - Чохральского, в koтором сигнал текущего веса растущего кристалла, либо тигля с расплавом,-сравнивают с сигналом текущего веса кристалла-заданной формы, а полученную разность используют для контроля диаметра растущего кристалла $1) .

Недостаток способа применительно к выращиванию кристаллов из расплава, полученного с помощью индукционногонагрева, заключается в низкой точности (ие лучп;е 5-7%), контроля диаметра, так как в нем не учитывается влияние поля индуктора, которое оказывает си2 аовое воздействие на тигель с расплавом, искажая показания взвешивающего ус тройс тва.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля процесса выращивания монокристаллов методом Чохральского путем индукционного нагрева тигля, заключающийся в измерении сигнала, пропорционального весу кристалла или тигля с расплавом, и сравнения результата измерения с сигналом, пропорциональным весу кристалла заданной формы 21 .

Недостаток этого способа заключается в том, что с помощью коррекции по сигналу тока индуктора не удается в достаточной степени уменьшить влияние силового поля индуктора на показании взвешивающего устройства. Это связано с тем, что по мере вытягивания кристалла из расплава меняется количество

l расплава в тигле, следовательно; меняется геометрическое соотношение объекта, помещенного в поле индуктора, от»

9985 носительно его витков. Если еще учесть, I что в связи с изменениями технологии приходится менять .толщину стенок, высоту и диаметр тигля, величину загрузки и размещение тигля относительно индук- . тора, то ясно, что правильный подбор степени коррекции на основе измерения сигнала тока индуктора с учетом перечисленных факторов представляет собой сложную задачу, 1Ф

Бель изобретения - повьпцение точнос- ти измерения диаметра кристалла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля процесса выращивания монокристаллов методом

Чохральского путем индукционного нагрева, заключающему в измерении сигнала, пропорционального весу кристалла или тигля с расплавом, и сравнении результата измерения с сигналом, пропорциональным весу кристалла заданной формы, дополнительно измеряют сигналы, пропорциональные весу кристалла или тигля с расплавом, измеренные в периоды прерывания тока индукторе, и. сигнала, О пропорциональные весу кристалла, измеренные в промежутках между прерываниями тока индуктора, сравнивают их и по результату сравнения корректируют разность сигналов, пропорциональных .весу кристалла Йли тигля с расплавом и весу кристалла заданной формы.

На чертеже изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит кристалл 1, вытягиваемый из расплава 2, образованного путем разогрева шихты индуктором

3, динамометрический датчик 4, измеряющий текущий вес тигля с расплавом, сумматоры 5-71 задатчик 8 текущего

46 веса кристалла заданной формы, интеграторы 9 и 10, прерыватели 11-13.

Устройство работает следукицим образом.

При выращивании кристалла 1 иэ расплава 2 непрерывно измеряют вес тигля с расплавом 2 динамометрическим датчиком 4, сигнал которого совместно с сигналом задатчика 8веса кристалла заданной формы подают для сравнения на соответствующие входы сумматора 7..

Кроме того, сигнал с выхода динамометрического датчика 4 подают на входы сумматоров 5 и 6, а сигналы с выходом интеграторов 9 и 10 подают на другие И входы сумматора 7, Периодически через

60 с осуществляется отключение не 1 с тока индуктора 3 с помощью прерывателя

99 4

11, при этом интегратор 10 переходит в режим запоминания сигнала, измеренного перед отключением тока индуктора.

Одновременно с отключением тока индухтора 3 включают прерыватель 12, сумматор 5 и интегратор 9 образовывают повторитель, выходной сигнал которого соответствует сигналу на выходе динамометрического датчике 4. B моменты включения тока индуктора (прерыватели 11 и 13 замыкаются, а прерыватель 12 размыкается) интегратор 9 переводится в режим запоминания сигнала, измеренного перед включением тока индукторе, а сумматор 6 и интегратор 10 составляют повторитель сигнала с выхода динамометрического датчика

4. Так как при отключении тока индуктора сигнал на выходе динамометрического датчика 4 не содержит помехи от силового воздействия поля индуктора 3, а при включении тока индуктора сигнал на выходе динемометрического датчика

4 содержит также и помеху от силового действия поля индуктора 3, то разность сигналов с выходов интеграторов

9 и 10 характеризует поправку на действие этой помехи, которую используют для коррекции сигнала сравнения датчика 4 и задатчика 8 с помощью сумматора 7.

При кратковременном отключении тока индуктора на 1-2 с с периодом 60 с, о показания взвешивающего устройства не содержат составляющей, .связанной с " воздействием поля индуктора, Применение пуедлагаемого способа позволяет повысить точность измерения диаметра в 1,5 раза.

Формула изобретения

Способ контроля процесса выращивания м онок рис талл ов м е тодом Чохральского путем индукционного нагрева тигля, заключающийся в измерении сигна- ла, пропорционального весу кристалла или тигля с расплавом, и сравнения результата измерения с сигналом, пропорциональным весу кристалла заданной формы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения диаметра кристалла, дополнительно измеряют сигналы, пропорциональные весу кристалла или тигля с расплавом, измеренные в периоды прерывания тока индуктора, и сигнелы, пропорциональные

988899 весу кристалла, измеренные в промежут- ках между прерываниями тока индуктора, сравнивают их н по результату сравнения корректируют разность сигналов, пропорпиональных весу кристалла или тигля с расплавом и весу кристалла заданной формы.

Источники информ&Пину принятые во внимание при експертизе

1. Патент Японии М 51-284ОО, кл. B,01 Х 17/18, 1976, 2. Патент Великобритании

1465191, Ka. B 01Х 17!18, 1977.

ВНИИПИ Заказ 1087/49 Ти раж 368 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 5