Устройство для бестигельной зонной плавки

Устройство для бестигельной зонной плавки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТИГЕЛЬНОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКИ, содержащее герметичную камеру, установленный в ней индуктор , нижние держатели исходных заготовок, имеющие привод врацения и привод вертикального перемещения, и верхний держатель, отличающее с я тем, что, с целью повы- , тения производительности за счет одновременной плавки двух и более заготовок , устройство дополнитель11о снабжено верхними держателяьш по числу заготовок, имеющими привод вращения и привод вертикального перемещения , все держатели снабжены корректирующш«1 индивидуальными при-, водами вертикального перемещения, а индуктор выполнен в виде последовательно соединенных витков по числу заготовок.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

НЕ П»

М5» С 30 В 13 32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3327467/23-26 (22) 13.05.81 (46 ) 23.01. 84. Бюл. 9 3 (72) Д.Г.Ратников, В.С.Ласков, М,В.Спиридонов, В.И.Добровольская, В.И.Кирьянов и К.H..Неймарк (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский к технологический институт токов высокой частоты им. В.П.Вологдина и Запорожский титано-магниевый ком» бинат .(53) 621. 315.592(088.8) (56) 1. Ратников Д.Г. Бестигельная зоннал плавка, М., "Металлургия", <976, с. 182-194.

2. Патент Англии В 1152280, кл. В 1 В, 1969.

3. Патент Англии 9 1074488, кл. В 1 S, 1967. (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ БЕСТИГЕЛЬНОИ

ЗОННОЙ ПЛАВКИ, содержащее герметичную камеру, установленный в ней кндуктор, нижние держатели исходных заготовок, имеющие привод вр щения и привод вертикального перемещения, и верхний держатель, .о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности за счет одновременной плавки двух и более заготовок, устройство дополнительно снабжено верхними держателяьж по числу заготовок, имеющими привод вращения и привод вертикального перемещения, все держатели снабжены корректирующими кндивидуальньвв прк-, водами вертикального перемещения, Е а индуктор выполнен в виде последовательно соединенных витков по числу заготовок.

1068551

Изобретение относится к металлургии полупроводников, а именно к оборудованию для выращивания монокристаллов кремния методом бестигельной зонной плавки.

В настоящее время процесс.бести- 5 гельцой эонной планки осуществляется индивидуально.

Известно устройство для бестигельной зонной плавки, содержацее герметичную камеру и расположенные в ней 10 нагреватели, в частности индукционный индуктор1, охватывающий переплавляемый стержень, верхний держатель, крепящий верхнюю часть слитка, нижний держатель, крепящий нижнюю 15 часть слитка, держатели имеют приводы вертикального перемещения и вращения вокруг вертикальной оси I.1).

Недостатком такого устройства является низкая производительность из-за того, что слитки загружаются и плавятся поштучно.

Известно также устройство для бестигельной зонной плавки, содержащее станину укрепленные на ней гер- 25 .метичные камеры, индукторы, установленные в каждой из камер, верхние и нижние держатели слитка, имеюцие приводы вертикального перемещения и вращения . Данное устройство позволяет. переплавить сразу 4 слитка 62.2.

Недостатками;и устройства являются высокие металлоемкость и знерноемкость. Кроме того устройство имеет большие габариты.

Наиболее близким к изобретению 35 является устройства для бестигельной зоннай плавки, содержащее герметичную камеру, установленный в ней иидуктор нижние держатели исходных заготовок, имеющие привод вращения и привод вер-40 тикальиаго перемещения, и верхний держатель.

Выращивание в извеотном устройстве осуществляется из одного толстого стержня, закрейленного в верхнем дер-45 жателе, нескольких тонких кристаллов, каздого на свою затравку, закрепленную s своем нижнем держателе.

Рабочий ход осуществляется за счет . вертикальнога перемещен я индуктора и верхнего держателя. После выращивания одного кристалла поворотом специального средства:производится отвод выращенного кристалла, перемещение вниз индуктора и верхнего держа» теля и подвод нод индуктор очередной 55 затравки E 3 1.

Однако известное устройство, хотя и позволяет в результате одной загрузки вырастить несколько кристаллов, ие увеличивает производительности, 6О так,как ие обеспечивает одиовремейного выращйваиия нескольких кристал. лов, каждый следующий кристалл выращивается после окончания выращивания предыдущего. . 65

Целью изобретения является повышение производительности эа счет одновременной плавки двух и более заготовок.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для бестигельной эонной плавки, содержащее герметичную камеру, установленный в ней индуктор, нижние держатели исходных заготовок, имеющие привод вращения вертикального перемецения, и верхний держатель, дополнительно снабжено верхними держателями по числу загото-. вок, имеющими привод вращения и привод вертикального перемещения, все держатели снабжены корректирующими индивидуальными приводами вертикального перемещения, а индуктор выполней в виде последовательно соедйненных витков по числу заготовок.

На фиг. 1 представлено устройство, разрез; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1.

Устройство представляет собой герметичную камеру 1, в которой располагаются три заготовки 2 кремния, индуктор 3. Слитки удерживаются тремя верхними 4 и тремя нижними

5 держателями со своими штоками.

Верхние держатели 4 смонтированы на верхней каретке б, а нижние — на нижней каретке 7. Верхние держатели 4 снабжены общим приводом 8 вертикапьного перемецения, перемецакщим верхнюю -каретку б по направляющим

9, а нижние - общим приводом 10 вертикального перемещения, перемещающим нижнюю каретку 7 по своим иаправляихфим. Для осуществления spargeния держателей 4 и 5 верхние держатели имеют общий привод 11 вращения, а нижние — общий привод 12 вращения.

Передача вращения на держатели осуществляется при помощи шлицеваго соединения. Для коррекции размеров зоны расплавления, необходимой из-; за разбросав геометрических размеров подвергающихся эонной плавке слитков, каждый держатель 4 и 5 снабжен дополнйтельно индивидуальным корректирующим приводом 13. Индивидуальные корректирующие приводы 13 могут быть выполнены электромеханическими t как в приведенном примере, гидравлическими, пневматическими или ручными.

Индуктор 3 состоит иэ витков 14, охватывающих заготовку 2. Источником питания индуктора 3 служит ВЧ генератор 15.

Устройство работает следующим образом.

Нроплавленная зона У слитка создается индуктором 3. Зона передвигается вдоль слитка относительно индуктора 3 с помощью вертикального перемещения верхних 4 и нижних 5 держателей.

1068551

Фж. 2

Составитель й. Домбровская

Техред Л. йи кеа Koppem îð О. Билак

Редактор В.Иванова

Заказ 11422/25 Тираж 358 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Для равномерного проплавления верхней и равномерной кристаллизации нижней частей слитка 2 обе части вращаются приводами вращения верхних

11 и нижних держателей .12.

В начальной стадии процесса при разращивании кристалла от диаметра затравки до заданного в случае разброса геометрических размеров подвергающихся эонной плавке .слитков используются соответственно индиви- lo дуальные корректирующие приводы 12 верхних 4 и нижних 5 держателей.Эти приводы изменяют высоту и форму расплавленной эоны на каждом из слитков индивидуально. 15

Несмотря на то, что предлагаемое устройство приводит к усложнению кинематической схемы, схема конструкции становится проще: трудоемкие в иэготовлении направлякщие делаются 2р общими дпя группы штоков.

Иидуктор для нагрева слитков выполнен в виде последовательно соединенных витков, охватывающих каждый из переплавляемюх слитков. Параллель- иое включение витков иидуктора нерационально, так как наблюдается перераспределение мощности в витках индуктора вследствие необходимой оаз4-4 ницы в геометрии слитков и формы их эон, а также увеличение мощности потребляемой генератором, в два и более раз.

Предлагаемое ус=ройство для бестнгельной зонной плавки двух или бо- лее слитков. в одной герметичной камере, используя один индуктор, общие направляющие и общие приводы вращения и вертикального перемещения соответственно для верхних и для нижних держателей, значительно увеличивает производительность оборудования для бестнгельной эонной плавки при минимальном усложнении конструкции устройства.

На макете предлагаемого устройства в вакууме и среде очищенного аргона было выращено одновременно три кристалла кремния диаметром 27-28 мм.

Было проведено беэ перегрузки семикратное повторение рабочего хода (зонная очистка, а также одновременное выращивание трех бездислокационных монокристаллов) . Таким образом, доказана возможность выращивания на предлагаемом устройстве качественных монокристаллов и воэможность проведения многопроходной эонной плавни с целью очистки материала.