Способ автоматического управления процессом получения профилированных кристаллов из расплава

 

Изобретение относится к автоматизации процессов выращивания профилированных кристаллов из расплава способом Степанов с применением смачиваемых расплавом формообразователен, может быть использовано для выращивания кристаллов полупповлдн 1кового кремния, лейкосапфира ниобата и тантапата литмк и друп х материалов ъ позволяв повысить качество регулирования процесса выоащивания псофилирозанных чр сталлов, реагирование технологических переменных процесса кристаллизации в зависимости от змен енмя веса и сил поверхностного натчхен я оэстущего кристалла, которое определяю-- на основании измеречш силы, приложенной к формообразователю, заглубленному п расплав. Способ включает регулирование температуры нагревателя и скорости вытягивания кристалла в зависимости от изменения веса растущего кристалла и сил поверхностного натяжения, которые определяют путем измерения силы , припоженной к формообразователю, заглубленному в расплав

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

f5))5 С . 0 В 15/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4733081/26 (22) 26.05,89 (46) 23.12.91, Бюл, N. 47 (71) Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (72) В, Г.Атал)анен ко, K.А. Кузьминов, В.С.Лейбович, А.М,Митин, А.И,Середа, В,А.Сухарев, В,В,Талят-Келпш, В,А.Федоров, В.В.Аверьянов, Н.И,Дубинин и Б,Н.ЕвТОДИЙ (53) 66,012-52 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 469285, кл. С 30 B 15/30, 1972. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ Г РОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ИЗ

РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к автоматизации процессов выращивания профилированных кристаллов из расплава способом

Изобретение относится к автоматизации процессов выращивания профилированных кристаллов из расплава способом

Степанова с применением смачиваемых расплавом формосбразователей и может быть использовано для выращивания кристаллов полупроводникового кремния, лейкссапфира, ниобата и танталата лития и других материалов.

Профилированные кристаллы полупроводникового кремния применяют для изготовления фотспреобразователей солнечной знергии наземных и космических злектробатарей, Трубы из лейкосапфира являются

„,,5Li „„1700112 А1

Степа;ов; с применением смачиваемых расплавсм формссбразсвателей, может быть использовано для вь ращивания кристаллов пслупрсвпдн лксвсгс кремния, лейкссапфира, чиобата и,анталата лития и других материалов . Псзвсляег повысить KB чествс ре; улирования процесса высащивания и рофили рован н ых кристаллов, ре.улирсвание технологических перемен-. чь:х процесса кристаллизации в зависимо- . сти От изменения веса и сил поверхностногс наi. - .æåH; ÿ растущего кристалла, которое определяю- на основании измерения силы, и рилсже)-. ной к форм ооб разо вателю, заглубленнсму в расплав, Способ включает регулирование температ/ры нагревателя и скорости вытягивания кристалла в зависимости ст изменения веса растущего кристалла и сил поверхностного натяжения, которые Определяют путем измерения силы, приложенной к фсрмсссразсвателю, заглубл".иному в расплав.

Ь

k- компонентами лал;и накачки лазеров, натриевых ламп Bblcp) ÎÃñ давления и др.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ автсматическо о управления г:.рсцесссм выоащивания объемных криста,лов из расплава, включающий регулирование технологических переменных процесса кристаллизации в зависимости от изменения площади или периметра поперечного сечения растущего кристалла (1).

Недостатком известного способа является то, что усилие, ".риложенное к затравке растущего кристалла, передается на чувст1700112

5G

5о вительный элемент силоизмарительного устройства через шарнирную тягу; проходящую в канале полого штока.

Чувствительный элемент устанавливается на каретке технологической установки. Поэтому шарнирная тяга имеет сравнительно большую длину, При дефектах изготовления штока, деформации его от воздействия высоких температур и др, возникает трение тяги о внутреннюю поверхность штока, обусловливающее помехи в измерении усилия, приводящее к ухудшению качества регул и рован ия.

Этот способ автоматического управления неприменим в бесштоковых технологических установках, в которых используют вывод троса, к которому крепится затравка, из камеры выращивания через вакуумное уплотнение, Трение троса о вакуумное уплотнение искп1очает прецизионное измерен>ле сил, прлложенных к затравке растущего кристалла.

Кроме того, известный способ автоматического управления технически трудно осуществить в технологических установках, в которых при вытягивании кристалла трос наматывается на барабан лебедки, т,к. в этом случае для измерения сил приложенных к затравке растущего кристалла, необходимо взвешивать больш"-.ãðóçíóþ лебедку с барабаном.

Целью предпа. емого изобретения является улучшение качества регупированля процесса выращивания профилированных кристаллов, Поставленная цель достигается тем. что в способе автоматического управления процессом получения профилированны" кристаллов из расплава, включающем регулирование технологических переменных процесса кристаллизации, например, температуры нагревателя, скорости вытягивания кристалла и других в зависимости GT изменения площади или периметра ипи периметра поперечного сеченля растущего кристалла, указанное изменение площади или периметра поперечного сечения расту его кристалла определяют по силе, приложенной к формообразователю, заглубленному в расплав.

На чертеже представлена схема ycrpaAства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит профилированный кристалл 1 (на чертеже труба), который выращивают в герметичнол камере 2 иэ расплава, поступающего на рабочую поверхность формообразоватепя 3 по капиллярам

4 из тигля 5, резистивный нагреватель 6, трос 7, на нижнем конце которого закреп5

15 а

2>»

45 лен заправкодержатель 8, верхний конец троса закреплен на барабане 9 лебедки, который приводится во вращение приводом

10, тигель 5 перемещают вертикально вверх с помощью штока 11 и привода 12.

Система автоматического регулирования включает силоизмерительное устройство 13-15, регулятор 16 температуры, регулятор 17 привода вытягивания кристалла (барабан 9 лебедки), регулятор 18 привода перемещения тигля, корректирующий регулятор 19, датчик 20 скорости привода витя ги ванля к>эисталла. Силоизмерительное устройство содержит датчик 13, помещенный в герметичный корпус 14 и слстему тяг 15, соединяющих датчик 13 с формообразователем 3.

Способ автоматического управления процессом получен>ля профилированных кристаллов осуществляется следующим образом. Формообразователь 4 заглублен в расплав и подвешен с помощью тяг 15 к датчику 13 силоиэмеритепьного устройства.

Выход,цатчика 13 подключен к входу корректирующего устройства регулятора 19, Ко второму входу этого регулятора подключен выход датчика 20 скорости привода вытягивания кристалла, По скорости привода вытягивания кристалла в корректирующем регуляторе 19 формируется желаемая программа изменения во времени выталкивающей силы, действующей на формоооразователь 3, Лзменение выталкивающел силы во времени зависит от площадл и периметра поперечного сечения растущего кристалла. По разностл сигналов датчика 13 силоизмеритепьного устоойства и желаемой программы а корректирующем регуляторе 19 опрецепяется управление регулятором ":6, 17, 18 температуры нагревателя 6, привода 10 вытягивания кристалла и привода перемещения тигля 12.

За базовый обьект принято устройство согласно прототипу.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения профилированных кристаллов из расплава, включающий регулирование температуры нагревателя и скорости вытягивания кристалла в зависимости от изменения веса растущего кристалла и сил поверхностного натяжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования, изменение веса растуmего кристалла и сил поверхностного натяжения, определяют путем измерения силы, приложенной к формообразователю, эагпубленному в расплав, 1700112

Составитель Г. Кротков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Редактор А.Зробок

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4446 Тираж Подписное .

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5