CS270396B1 - Zařízení pro přípravu křemíkových monokrystalů metodou letmé zonální tavby ve vertikálním uspořádání - Google Patents

Abstract

Účelem řešení je dosažení požadované odchylky nebo koincidence krystalografického směru od osy rotace křemíkového monokrysta— llckého zárodku při přípravé křemíkových monokrystalů metodou letmé zonální tavby ve vertikálním uspořádání. Podstata řešení spočívá v tom, žs mezi kulovou podložkou (2) připevněnou k dolní hřídeli (l) zařízení a přítlačným menlskera (4) je v nastavitelné poloze upevněn kulový nosič (3) s držákem (é) monokrystalického zárodku. Kulové plochy vymezující kulovou podložku (2), kulový nosič (3) a přítlačný meniskus (4) mají společný střed vs vzdálenosti maximálně 2o mm od vrcholu křemíkového monokrystalického zárodku (7). Jejich spojeni £ je přitom provedeno 3 až 6 šrouby (s) přee otvory v kulovém nosiči (3), Jejichž průměr je alespoň o o,o5 násobek poloměru kulové plochy vymezující kulovou podložku (2) větší než průměr šroubů (δ).

Description

Vynález se týká zařízení pro přípravu křemíkových monokrystalů metodou letmé zonální tavby ve vertikálním uspořádání s nastavitelnou odchylkou krystalografického smíru od osy rotace.

Dosavadní zařízení pro přípravu křemíkových monokrystalů metodou letmé zonální tavby ve vertikálním uspořádání se skládají z «vakuované nebo Inertním plynem napuštěné komory, opatřené dvěma vertikálně uloženými hřídeli, které mají možnost nezávislého pohybu a rotace, Na horní hřídeli je zavěšen ingot polykryetalického křemíku a na dolní hřídeli je upevněn křemíkový monokrystalický zárodek, který má tvar Stihlého hranolu nebo válce, jehož geometrická osa splývá s požadovaným krystalografickým směrem. Uprostřed komory je uložen induktor připojený ke zdroji vf proudu, který pomocí indukovaných proudů v Ingotu polykryetalického křemíku vytváří taveninu, Zatuhávání tavenlny na křemíkovém monokrystalickém zárodku, které Je řízen· výkonem dodávaným do tavenlny a pohybem obou hřídel^ vede k narůstání křemíkového monokrystalu na křemíkovém monokrystalickém zárodku. Křemíkový monokrystal má přitom tvar válce, jehož osa splývá s osou rotace dolní hřídele zařízení a od krystalografického směru křemíkového monokrystalického zárodku se odchyluje o úhel, který svírá krystalografický směr křemíkového monokrystalického zárodku s osou rotace dolní hřídele zařízení, Součástí těchto zařízení bývají přípravky, které ve spojení s kelimátory umožňují nastavení koincldence obou těchto směrů, čímž vylučují nepřesnosti způsobené při výrobě křemíkových monekrystallckých zárodků a při jejich upevňování na dolní hřídel zařízení. V principu lze rozlišit konstrukce těchto přípravků založené na plasticky deformovatelném trnu nebo na třech Justovacích šroubech vymezujících rovinu kolmou ke krystalografickému směru. Tyto přípravky však nepředpokládají možnost nastavování odchylky krystalografického směru křemíkového monokrystalického zárodku od osy rotace dolní hřídele zařízení a požadovanou velikostí l orientací.

Uvedený nedostatek odstraňuje zařízení podle vynálezu, Jehož podstata spočívá v tom, že mezi kulovou podložkou připevněnou k dolní hřídeli zařízení a přítlačným maniakem Je v nastavitelné poloze upevněn kulový nosič s držákem křemíkového monokrystalického zárodku, přičemž kulové plochy vymezující kulovou podložku, kulový nosič a přítlačný moniokus mají společný střed vo vzdálenosti maximálně 2o mm od vrcholu křemíkového monokrystalického zárodku a jejich spojení jo provedeno 3 až 6 šrouby přes otvory v kulovém nosiči, jejichž průměr Je alespoň o o,o6náaobek poloměru kulové plochy vymezující kulovou podložku větší než průměr šroubů.

Uvolnění šroubů spojujících kulovou podložku, kulový nosič · přítlačný meniskus umožňuje pohyb kulového nosiče v míře dané velikostí otvorů v kulové podložce ve všech směrech, přičemž osa rotace dolní hřídele zařízení protíná horní plochu křemíkového monokrystalického zárodku při libovolném nastavení odchylky Jeho krystalografického směru od osy rotace dolní hřídele zařízeni, což umožňuje plynulé provedení spojení tavenlny a křemíkovým monokrystallckým zárodkem v každé zvolené poloze kulového nosiče.

Na výkresu je znázorněn příklad zařízení podle vynálezu. Na dolní hřídeli χ zařízení Je připevněna kulová podložka 2, jejíž kulová plocha má poloměr loo mm a jejíž průměr Je 8o mm. K ni je pomocí přítlačného maniaku 4, Jehož dolní kulová plocha má poloměr 97 mm, přitlačován kulový nosič 3, Jehož dolní kulová plocha má poloměr loo mm a horní , kulová plocha má poloměr 97 mm. Na kulový noaič 3 Jo přišroubován držák 6, ke kterému Je molybdenovým drátem připevněn monokrystallcký zárodek £ čtvercového průřezu 4x4 mm opírající se dolní plochou o držák 6 ve vzdálenosti 4o mm od kulové plochy kulové podložky 4. Délka křemíkového monokrystalického zárodku 7 Je 6o - 2o mm, takže Jeho vrchol Je vzdálen maximálně 2o mm od středu kulových ploch, které vymezují kulovou podložku 2, kulový nosič £ a přítlačný meniskus 4,. Nastavení kulového nosiče 3 vůči kulové podložce 2 Je provedeno pomocí 3 šroubů £ symetricky uložených na roztečné kružnici o průměru 7o mm. Otvory v kulovém nosiči 3, kterými procházejí šrouby 5 os průměrem 6 mm, mají průměr 11 mm, což umožňuje vychýlení křemíkového monokrystalického zárodku 7 vůči ose rotace dolní hřídele χ až o 1,5° v libovolném aměru. Pokud Je splněna podmínka na vzdálenost vrcholu křemíkového monokrystalického zárodku 7 od středu kulových ploch vymezujících kulovou podložku 2, kulový nosič 3 a přítlačný meniskus 4,

CS 27o396 Bl tzn. pokud je jeho dálka 4o až 80 mm, opisuje vrchol křemíkového monokrystalického zárodku 7 při rotaci dolní hřídele 2 kružnicí o poloměru maximálně o 0,5 mm větším, než Je poloměr kružnic· jemu opsané, co* při Jsho průřezu 4x4 mm Js zanedbatelná výchylka nebránící plynulému provedení spojení lavenlny s křemíkovým monokryetallckým zárodkem v libovolná poloze kulového nosič· 3 a zahájení růstu křemíkového monokrystalu řízeným zatuháváním tavenlny. Geometrická osa křemíkového monokrystalu Js pak vychýlena od krystalografického směru o stojnou hodnotu jako Js výchylka krystalografického směru křemíkového monokrystalického zárodku χ ^od osy Jeho rotace, .

Možnost naklánět křemíkový m on okry statický zárodek χ ^do věech směrů umožňuj· vyloučit vychýlení Jeho krystalografického směru od osy rotacs, ktoré Je způsobeno nepřesností uložení dolní hřídele 1, nepřesností vznikající přímým spojením držáku 6; s dolní hřídelí 2· nepřesností uložení křemíkového monokrystalického zárodku X v držáku £ a odchylkou geometrická osy monokrystalického zárodku X od krystalografického směru, s tolerancí lepší než lo , což zajišťuj· symetrický růst křemíkového monokrystalu.

Možnost naklánět křemíkový monokrystalický zárodek χ do libovolného směru od krystalografického směru při současně eliminaci všech mechanických nepřesností umožňuje provádět výzkum vlivu odchylky krystalografického směru křemíkového monokrystalického zárodku χ od osy Jeho rotace na stabilitu tavby a vlastnosti křemíkových monokrystalů při zvoleném induktoru a podmínkách růetu monokrystalu.

Vynálezu lze využít při výzkumu a výrobě křemíkových monokrystalů metodou l«tmě zonální tavby vs vertikálním uspořádání, jejichž geometrická osa má definovanou odchylku od krystalografického směru křemíkového monokrystalického zárodku, popř. s krystalografickým směrem splývá.

Claims (3)

1. Zařízení pro přípravu křemíkových monokrystalů metodou letmé zonální tavby ve vertikálním uspořádání s nastavitelnou odchylkou krystalografického směru od osy rotacs, vyznačeně tím, že mezi kulovou podložkou (2) připevněnou k dolní hřídeli (1) zařízení a přítlačným meniskem (4) Js v nastavitelně poloze upevněn kulový nosič (3) s držákem (ó) křemíkového monokrystalického zárodku (7),

2.

Zařízení pro přípravu křemíkových monokrystalů metodou letmá zonální tavby ve vertikálním uspořádání s nastavitelnou odchylkou krystalografického směru od osy rotace podte bodu 1, vyznačené tím, že kulové plochy vymezující kulovou podložku (2), kulový nosič (3) a přítlačný meniskus (4) mají společný střed ve vzdálenosti maximálně 2o mm od vrcholu křemíkového monokrystalického zárodku (?).

3.

Zařízení pro přípravu křemíkových monokrystalů metodou letmé zonální tavby ve vertikálním uspořádání s nastavitelnou odchylkou krystalografického směru od osy rotace podle bodu 1 a 2, vyznačené tím, že kulová podložka (2), kulový nosič (3) a přítlačný meniskus (4) jsou spojeny 3 až 6 šrouby (5) přes otvory v kulovém nosiči (3), Jejichž průměr je alespoň o o,o5násobek poloměru kulové plochy vymezující kulovou podložku (2) větší než průměr šroubů (5).