Пристрій для одержання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву та пристрій сигналізації протікання розплаву

1. Пристрій для одержання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву, що містить тигель для одержання розплавленого матеріалу, супорт тигля і індикатор протікання розплаву кремнію, електрично зв'язаний з блоком сигналізації, який відрізняється тим, що індикатор протікання розплаву кремнію додатково містить чотири датчики протікання кремнію, супорт тигля складається з чотирьох бокових плит і нижньої плити, що має C2 2 87525 1 3 З рівня техніки відомі пристрої для уловлювання розплаву кремнію, просоченого з тиглю, зокрема з патенту США №6605152 (кл. С30В36/00, опубл. 12.08.2003) [1] та патенту США №6348870 (кл. G08B21/00, опубл. 19.02.2002) [2], що використовуються при одержанні монокристілічного кремнію за методом Чохральського. Найбільш близьким є пристрій для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву, відомий з патенту США №6348870 [2], що містить тигель для одержання розплавленого матеріалу, супорт тиглю і індикатор протікання розплаву кремнію, електрично зв'язаний з блоком сигналізації. Супорт тиглю виконаний у вигляді чашоподібної опори та знімного піддону, на який встановлена чашоподібна опора. Чашоподібна опора виконана з двох ковшоподібних частин, з'єднаних знімним піддоном. Між дном чашоподібної опори і піддоном розташований індикатор протікання розплаву, виконаний у вигляді трьох шарів діелектрика, розділених двома струмопровідними шарами. Найбільш близьким є також відомий з патенту США №6348870 [2] пристрій сигналізації протікання розплаву, що включає індикатор протікання розплаву кремнію, електрично зв'язаний з блоком сигналізації. Індикатор протікання розплаву, виконаний у вигляді трьох шарів діелектрика, розділених двома струмопровідними шарами. Відомі пристрої для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву та сигналізації протікання розплаву використовуються при отриманні монокристалічного кремнію за методом Чохральського, в якому застосовується невелике (переважно, 125кг) та неповне завантажування тигля. Використання таких пристроїв при одержанні мультикристалічного кремнію неможливо через порушення процесу направленої кристалізації у донній частині розплаву і, значить, порушення росту мультикристалів. Крім того, завантаження при отриманні мультикристалічного злитку кремнію проводиться повне, що приводить до можливого випадіння кусочків кремнію з тиглю і фальшивого спрацьовування індикатора. Задачею винаходу є удосконалення пристрою для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву, в якому за рахунок запропонованої конструкції забезпечуються умови кристалізації мультикристалічного кремнію при ефективному виявленні протікання розплаву. Задачею винаходу є також удосконалення пристрою сигналізації протікання розплаву, в якому за рахунок запропонованого виконання елементів забезпечується можливість виявлення протікання розплаву при отриманні мультикристалічного кремнію методом направленої кристалізації. Поставлена задача вирішується запропонованим пристроєм для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву, що містить тигель для одержання розплавленого матеріалу, супорт тиглю і індикатор протікання розплаву кремнію, електрично зв'язаний з блоком сигналізації, в якому індикатор протікання розплаву кремнію містить чотири датчики протікання кремнію, супорт 87525 4 тиглю складається з чотирьох бокових плит і нижньої плити, що має чотири отвори. При цьому, з внутрішньої сторони кожної з чотирьох бокових плит в нижній частині виконана напрямна фаска, що з'єднана принаймні однією канавкою з одним з чотирьох отворів нижньої плити, в кожному з отворів розміщений напрямний стрижень, а кожний датчик протікання кремнію складається з двох електродів, один з яких виконаний чашоподібним і розміщений під напрямним стрижнем. Поставлена задача вирішується і запропонованим пристроєм сигналізації протікання розплаву, що включає індикатор протікання розплаву кремнію, електрично зв'язаний з блоком сигналізації, в якому індикатор протікання розплаву кремнію містить чотири датчики протікання кремнію, кожний з яких складається з двох електродів, один з яких виконаний чашоподібним з можливістю приймання стікаючого рідкого кремнію, а другий з електродів електрично зв'язаний з блоком сигналізації, що містить індикатори світла та звукові сигналізатори. Експериментально було встановлено, що конструктивне виконання пристрою для отримання кремнію з розплаву з виконанням напрямних елементів у вигляді фасок, виконаних у бокових плитах супорту, і стрижнів, розміщених в отворах нижньої плити супорту, та виконання індикатора з чотирьох датчиків протікання кремнію, встановлених під напрямними стрижнями, дозволило створити умови теплообміну, необхідні для направленої кристалізації мультикристалічного кремнію при можливості виявлення протікання розплаву. Винахід пояснюється але не обмежується малюнками, на яких зображено: Фіг.1 - пристрій для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву (розріз) з пристроєм сигналізації протікання розплаву; Фіг.2 - пристрій сигналізації протікання розплаву (схема). Пристрій для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву містить тигель 1 для одержання розплавленого матеріалу, що має квадрат у перерізі, супорт тиглю 2, індикатор протікання розплаву кремнію 3, показаний на Фіг.2, електрично зв'язаний з блоком сигналізації 4. Супорт тиглю 2, як і тигель 1, має квадрат у перерізі і складається з чотирьох бокових плит, дві з яких 5 і 6, показані на Фіг.1, та нижньої плити 7. Індикатор протікання розплаву кремнію 3 (Фіг.2) містить чотири датчики протікання кремнію 8, 9, 10 і 11, кожний з яких містить по два електроди: 12 і 13; 14 і 15; 16 і 17; 18 і 19. Один електрод кожного з датчиків (12, 14, 16 і 18) є чашоподібними. Електроди 13, 15, 17 і 19 через вакуумні електричні вводи (на малюнках не показано) встановлені у днищі камери електропечі і електрично зв'язані з блоком сигналізації 4 так, що кожний з датчиків 8, 9, 10 і 11 утворюють з блоком сигналізації 4 відповідне електричне коло. З внутрішньої сторони кожної бокової плити супорту тиглю 2 виконана напрямна фаска 20, як показано на Фіг.1. В нижній плиті 7 супорта тиглю 2 виконані чотири отвори, два з яких 21 і 22, показані на Фіг.1. В кожному отворі розташований напрямний стрижень. На Фіг.1 показані стрижні 23 і 24, розміщені відповідно в отво 5 87525 рах 21 і 22. Кожний з отворів з'єднаний принаймні однією канавкою з напрямною фаскою бокової плити. На Фіг.1 отвір 22 з'єднаний канавкою 25 з напрямною фаскою 20. Кожний з чашоподібних електродів 12, 14, 16 і 18 розміщений під відповідним напрямним стрижнем, виконаний з можливістю приймання стікаючого з напрямного стрижню рідкого кремнію і гальванічно з'єднаний з масою електропечі. На Фіг.1 показано чашоподібні електроди 12 і 14, що розміщені під напрямними стрижнями 23 і 24. Блок сигналізації має індикатори світла, наприклад, використовуються три світлових індикатори (світлодіоди): жовтий, зелений, червоний, - і звуковий сигналізатор (на малюнках не показано). Пристрій для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву працює таким чином. У тигель 1 поміщають завантаження, до складу якого входить полікристалічний кремній та оборотна сировина з процесів одержання мультита/або монокристалічного кремнію і проводиться плавлення з наступною спрямованою кристалізацією шляхом відведення тепла. При нормальному стані тиглю 1 і відсутності протікання чи просочування розплавленого кремнію до чашоподібних електродів 12, 14, 16 і 18 нічого не потрапляє і електричне коло кожного з датчиків 8, 9, 10 і 11 розімкнуте. У цьому випадку електричний опір кожного з кола кожного датчика 8, 9, 10 і 11 становить більше 500Ом, індикатори Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 світла блоку сигналізації 4 мають жовтий колір, звуковий сигналізатор вимкнутий. При попаданні до чашоподібного датчика завантаження електричний опір кола принаймні одного з датчиків 8, 9, 10, 11 може знаходиться в межах від 500 до 50Ом. В цьому випадку відповідний індикатор світла блоку сигналізації 4 має зелений колір. Звуковий сигналізатор вимкнутий. При порушенні цілісності тиглю 1 відбувається протікання рідкого кремнію, який завдяки напрямним фаскам (наприклад, 20) попадає по канавкам (25) у відповідні отвори (22) на стрижень (24). Далі розплав кремнію попадає на чашоподібний електрод (14) відповідного датчика (9). Рідкий кремній заповнює зазор чашоподібного електроду (14), опір датчика (9) падає. При опорі менше ніж 50Ом відповідний індикатор світла блоку сигналізації 4 стає червоним, спрацьовує звуковий сигналізатор. Якщо принаймні один з чотирьох датчиків показує, що опір у колі менше, ніж 50Ом, додатково проводять перевірку стану електричного кола за допомогою мультиметра і, при спрацьовуванні принаймні ще одного з чотирьох датчиків, приймають заходи по припиненню протікання розплаву кремнію. Таким чином, запропонований пристрій для отримання кремнію з розплаву з індикацією протікання розплаву та сигналізації протікання розплаву забезпечує умови кристалізації мультикристалічного кремнію при ефективному виявленні протікання розплаву. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601