Патент ссср 279598

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИГРАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Заз;поимое от авт. свидетельства _#_e—

Заявлено 19 Ylll. 1968 (№ 1263839/22-1) 1

2 + и Ф

Кл. 12, 17, 08 с присоединением заявки №вЂ”

Комитет по делам изобретений и открытий арн Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 26.7111.1970. Бюллетень ¹ 27

МПК В 011 17(08

УДК 669.046:621.365я$

ЭСЕСОЮЭЙАЯ

GATE, ", ЖЧ т.А"., Дата опуоликования описания 25.I.1971

Авто,ры изобретения Н. В. Дегтярик, А. М. Киселев, И. И. Лежебоков, С. С. Наройчяк, А. А. Николаев, М. О. Осовский, П. Я. Селиванов и В. К. Шкляревский

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ДИАМЕТРА РАСТУЩЕГО КРИСТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ

БЕСТИГЕЛЬНОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКИ

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к процессу получения полупроводниковых материалов на установках бестигельной зонной плавки.

Известно устройство для автоматического регулирования диаметра растущего кристалла в процессе бсстигельной зонной плавки, состоящее из оптической системы с фотоприемником контроля диаметра кристалла, измерительного прибора и регулятора. Однако такое устройство не дает достаточно точного измерения диаметра кристалла.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности регулирования процессов выращивания полупроводниковых кристаллов.

Это достигается тем, ITo оптическая система снабжена приводом слежения за фронтом кристаллизации. Привод слежения включает фотоприсмник фронта кристаллизации, расположенный на проекционном экране, электронный усилитель и реверсивный двигатель, вал которого сочленен с двумя зеркалами, ось которых перпендикулярна линии плоскостей зеркал.

Для устранения влияния загрязнения смотрового стекла на точность регулирования на проекционном экране дополнительно установлен корректирующий фотоприемник, визированный на разогретую часть кристалла и включенный противоположно фотоприемнику контроля диаметра растущего кристалла.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из расплавленной зоны 1,. части слитка 2, фронта кристаллизации 8,. смотрового стекла 4, зеркала 5, линз 6, зеркал

7, индуктора 8, проекционного экрана 9, фотоприемника контроля 10, фотоприемника 11 фронта кристаллизации, корректирующего фотоприемника 12, измерительного прибора 18, регулятора 14, двигателя 15 сжатия-растяжения, задатчика 16, электронного усилителя 17, реверсивного двигателя 18 и кпнематичсской системы 19.

Устройство работает. следуюшим образом.

15 Расплавленная зона 1 создается на небольшом участке слитка 2 токами высокой частоты, протекающими по индуктору 8. Сжатие-растяжение зоны осуществляется двигателем 15 через кипематичсскую систему 19. Посредством оп20 тической системы, состоящей пз лпнз 6, зеркал

5 и 7, через смотровое стекло 4 на проекционном экране 9 с фотоприемниками 10, 11 и 12 проецируется перевернутое двойное изображение части слитка 2 вблизи фронта крпсталли25 зацип 8. На фотоприемник 10 проецируются оба края профиля зоны 1, Изменение профиля зоны регистрируется измерительным прибором

18 с задатчиком 16. Выходной сигнал прибора

18 поступает в регулятор 14, который управля30 ет двигателем 15 сжатия-растяжения зоны до

279598

Со" rа пrr r Лтросп )ов

Tc:rt)ñä 3, и. Таранеяко Корр.. к ) оо В. и. )Ко,)удава

Редактор T. Фа))сева

3:;,,ràç 0810 1 :)рвгк 480 По,ап:."..ое

?1НИИПИ Ком:ггета r;a .,e,.:à)r т)аобрете п)0 я открыт;;;": rrt);; Ссве-.е Ча)п)астров СССР.

Москва, Ж-35, Рат гавкая па5., и. !/5

С)ог)асткая тппогра;р).я Кс .-ромского упр.".ппc:Iяя по пеаагя компенсации входного сигнала. На фотоприем-ник 11 проецируется фронт кристаллизации 8.

При изменении положения фронта кристаллизации изменяется освещенность фотоприемника 11. Сигнал с.фотоприемника поступает на вход усилителя 17 с реверсивным двигателем

18 на выходе. Реверсивный двигатель изменяст угол наклона зеркал 7 в вертикальной плоскости до компенсации рассогласования, т. е. возвращает проекцию фронта кристаллизации в первоначальное положение.

Фотоприемник 12 применяется для уменьшения влияния загрязнения смотрового стекла в схемах контроля диаметра слитка и системы слежения. При изменении освещенности, что имееТЯесто Щ и загрязнении стекла, изменяется си -àл, который снимается с фотоприемника 12 и поступает, как корректирующий, в схе-а1у регулирования диаметра.

Предмет изобретения,1, Устройство для автоматического регулирования диаметра растущего кристалла в процессе бестигельной зонной плавки, состоящее из оптической системы с фотоприемником контроля диаметра, измерительного прибора и ре5 гулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, оптическая система снабжена приводом слежения за фронтом кристаллизации, причем привод слежения включает фотоприемник фронта криI0 сталлизации, расположенный на проекционном экране, электронный усилитель и реверсивный двигатель, вал которого сочленен с двумя зеркалами, ось вращения которых перпендикулярна линии пересечения плоскостей зеркал.

I5 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. то, с целью устранения влияния загрязнения смотрового стекла на точность регулирования, на проекционном экране дополнительно установлен корректирующий фотоприемник, визн20 рованный на разогретую часть кристалла v. включенный противоположно фотоприемнику контроля диаметра растущего кристалла.

Патент ссср 279598 Патент ссср 279598 

 

Похожие патенты:

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

 // 327942

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

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.

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.
Наверх