Пристрій для вирощування кристалів витягуванням з розплаву

Пристрій для вирощування кристалів витягуванням з розплаву, який включає затравкотримач, виконаний з можливістю вертикального переміщення і обертання навколо повздовжньої осі з розміщеним в його нижній частині затравочним кристалом і гнучким пристосуванням для кріплення верхньої частини затравкотримача коаксіально до вузла, відповідального за обертання та переміщення, який відрізняється тим, що гнучке пристосування виконано в вигляді карданного з'єднання Винахід відноситься до пристроїв для вирощування кристалів і може бути використаний в напівпровідниковому матеріалознавстві, зокрема при одержанні монокристалів витягуванням з розплаву за методом Чохральського Відомий пристрій для вирощування кристалів витягуванням з розплаву, що включає затравкотримач в вигляді стержня або трубки з розміщенним в його нижній частині затравочним кристалом, який СПІВВІСНО прикріплений до вертикально розміщеного вала, виконаного з можливістю зворотньо-поступального руху і обертання навколо повздовжньої ВІСІ [1] Недоліком такого пристрою являється маятниковий рух затравкотримача, який верхньою своєю частиною жорстко прикріплений до вала і саме в цьому МІСЦІ ПІД ДІЄЮ температури може розцентровуватись внаслідок різних коефіцієнтів термічного розширення матеріалів валу, затравкотримача та прижимної системи, а також передача йому вібрації від приводних двигунів Результатом цього є ексцентричний ріст кристала, та коливання фронту кристалізації відносно якогось середнього положення, що приводить до погіршення якості кристалу мачу передається за рахунок намотування верхньої частини ланцюга на приводний барабан з горизонтальною віссю обертання, а обертання - за рахунок приводної втулки з вертикальною віссю обертання, яка має фрикційне зчеплення із сферичними порожнинними елементами Така конструкція пристрою внаслідок вільного провисання дозволяє виключити маятниковий рух нижньої частини затравкотримача з затравочним кристалом відносно осі тигля і зменшує передачу йому вібрації від приводних двигунів Недоліком такого пристрою є складність конструкції та виготовлення, що зв'язано з гнучкістю системи і фрикційним зчепленням сферичних порожнинних елементів з приводною втулкою З'єднання сферичних елементів, що знаходяться між затравкотримачем і приводною втулкою повинно виключити прокручування сферичних елементів один відносно іншого, в той же час на ДІЛЬНИЦІ МІЖ приводною втулкою і приводним барабаном ці сферичні елементи повинні прокручуватись один Більш досконалим технічним рішенням для вирощування кристалів витягуванням з розплаву являється пристрій, що складається з затравкотримача, гнучкого пристосування для його кріплення до вузла, відповідального за обертання та переміщення, виконане в вигляді ланцюга з ряду сферичних порожнинних елементів, сполучених один з одним рухливо за допомогою жорстких з'єднувальних складових, який і обрали як прототип [2] Зворотньо-поступальний рух затравкотри ВІДНОСНО ІНШОГО Завданням винаходу є спрощення конструкції пристрою для вирощування кристалів витягуванням з розплаву Завдання досягається тим, що в пристрої для вирощування кристалів витягуванням з розплаву, який включає затравкотримач, виконаний з можливістю вертикального переміщення і обертання навколо повздовжньої ВІСІ З розміщеним в його нижній частині затравочним кристалом і гнучким пристосуванням для кріплення верхньої частини затравкотримача коаксіальне до вузла, відповідального за обертання та переміщення, відрізняєть ю 00 48542 ся тим, що гнучке пристосування виконано в вигляді карданного сполучення На фіг 1 представлена конструкція пристрою для вирощування кристалів витягуванням з розплаву Пристрій містить затравкотримач 1, коаксіально прикріплений через карданне сполучення 2 з вертикально розміщенним валом 3, виконаним з можливістю зворотньо-поступального руху і обертання навколо повздовжньої ВІСІ ВІСЬ обертання вала 3 співпадає з віссю тигля 5 В нижній частині затравкотримача закріплено затравочний кристал 4 Працює пристрій слідуючим чином В статичному положенні затравочний кристал 4 закріплений в нижній частині затравкотримача 1, приєднаного через карданне сполучення 2 верхньою частиною до вала 3, вісь обертання якого співпадає з віссю тигля 5 Після підбору ВІДПОВІДНИХ температурних умов затравлення, валу 3, а від нього і всьому вузлу придається обертальний і поступальний рух Вузол опускається до моменту контакту затравочного кристала 4 з розплавом, який розміщений у тиглі 5 Після оплавлення затравочного кристала 4, вузлу придається поступальний рух вгору із ростовою швидкістю, обертальний рух при цьому не припиняється Поскільки затравкотримач виконаний з можливістю вільного провисання за рахунок застосування гнучкого карданного сполучення, виключається маятниковий рух затравкотримача відносно ВІСІ тигля, що забезпечує центрування затравочного кристала Крім того, в процесі вирощування крис Фіг Л тала результуюча сила F (фіг 2), яка виникає при маятниковому русі внаслідок відхилення нижньої частини затравкотримача 1 з затравочним кристалом 4 від ВІСІ обертання і направлена до неї, діє на затравочний кристал і перетяжку, повністю зникає, що знижує імовірність падіння кристала 6 в результаті поломки Поскільки центр ваги такої системи розміщений набагато нижче гнучкого сполучення, вона стійка і СТІЙКІСТЬ її в процесі вирощування збільшується внаслідок збільшення маси кристала і переміщення центру ваги системи вниз Гнучке карданне сполучення зменшує також передачу вібрації на затравкотримач від приводних двигунів Таким чином, запропонований пристрій забезпечує ті ж переваги, що і прототип при значному спрощенні конструкції Важливою перевагою пристрою в порівнянні з прототипом є можливість його використання в серійних установках для вирощування кристалів з розплаву, поскільки практично в усіх цих установках пристосування для кріплення затравкотримача і надання йому зворотньопоступального та обертального руху виконано в вигляді вертикально розміщеного вала Намічається, використання запропонованого пристрою в Інституті електронної фізики НАН України при вирощуванні кристалів витягуванням з розплаву за методом Чохральського Література 1 Патент Японії №51 -47431, опубл 1976р 2 А С СССР № 264250, кл 12 17/18,1970 прототип 48542 ФІГ.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71