Patent RU-2184803-C2 (RU)
Title: Способ управления процессом выращивания монокристаллов из расплава и устройство для его осуществления
Inventor: SAKHANSKIJ S P
IPC: C30B15/22
Filed: 1999-11-12
Granted: 2002-07-10
Abstract: Изобретение может быть использовано в полупроводниковом производстве для получения монокристаллических слитков германия. Сущность изобретения: устройство (фиг. 1) представляет собой микропроцессорную систему управления по выращиванию монокристаллических слитков германия по методу "Чохральского", на базе микроЭВМ 7, под управлением которой (в камере 12) производится выращивание монокристаллического слитка 13 (диаметром d) со скоростями вытягивания V 3  и вращения ω 3  кристалла, при этом расплавленный металл 14, находящийся в тигле 15 (с внутренним диаметром D), вращается с угловой скоростью ω 1  и одновременно поднимается вверх со скоростью V т  (по мере убывания расплава в тигле). Слиток 13 (диаметром d) вытягивается из дополнительного промежуточного тигля 20 (с отверстием подпитки d п ), что кроме обеспечения необходимой чистоты расплава в промежуточном тигле и равномерности легирования выращиваемого слитка, позволяет расположить датчик уровня 3 в более перегретой зоне расплава и использовать для автоматического подогрева нижней части датчика дополнительный нагреватель 19, питаемый от источника 18, с заданием минимального тока подогрева I ∂  от ЭВМ, что позволяет гарантировать температуру нижней, контактируемой с расплавом части датчика, выше возможной температуры его кристаллизации и обеспечить отсутствие намерзания расплава на датчик в процессе работы. В данной микропроцессорной системе управления определяется уточненный разностный сигнал управления Y, как функция отклонения текущей площади от заданной, на основе замеренных с датчиков отсчета непосредственных перемещений кристалла и тигля, за время цикла оценки сигнала управления, при условии поддержания постоянства уровня расплава в тигле, за счет того, что в периоды разомкнутого состояния датчика уровня расплава, скорость подъема тигля вверх устанавливается большей на величину опережения (N), чем это необходимо для условия постоянства уровня расплава (при заданном d з  диаметре кристалла, внутреннем диаметре тигля D и текущей скорости вытягивания кристалла V з ), а в периоды замкнутого состояния датчика, скорость снижается на величину снижения (в М раз), по сравнению со скоростью в разомкнутом состоянии датчика, сохраняя при этом условия стабилизации уровня расплава. Далее уточненный разностный сигнал управления Y используется в системе регулирования для уменьшения разбаланса площади растущего кристалла, по каналам Т з - температура боковой точки нагревателя, V з  - скорость вытягивания, ω 3  - скорость вращения кристалла, ω т  - скорость вращения тигля (с соответствующими законами регулирования), что обеспечивает стабилизацию площади или диаметра (при круглой форме) растущего кристалла в процессе всего технологического цикла выращивания кристалла, без использования оптических и других способов для стабилизации уровня расплава и определения текущего диаметра слитка. Изобретение позволяет, одновременно со стабилизацией площади растущего кристалла (диаметра), при любых текущих значениях всех четырех каналов управления (Т з , V з , ω 3 ,ω т ), вводить по ним также систематические (по графику) изменения в процессе роста, а так же помещать весь кристалл в закрытый цилиндрический экран или закрытую тепловую оснастку (практически без визуального просмотра слитка). 2 с.п. ф-лы, 1 ил.