Устройство для вытягивания кристаллов из расплавов

Устройство для вытягивания кристаллов из расплавов, включающее герметичную камеру, внутри которой размещены тигель для расплава, теплоизоляция и нагреватель, соединенный с системой электропитания через токоподводы, жестко установленные в поддоне камеры, размещенном на гидродомкратах, отличающееся тем, что, с целью обеспечения безопасности обслуживания, устройство снабжено поплавковым клапаном, соединенным с гидродомкратом, и емкостями с электропроводящей жидкостью, жестко соединенными с токоподводами, при этом в емкостях установлены пальцы, соединенные с системой электропитания.

Изобретение относится к технике вытягивания кристаллов из расплава, преимущественно кремния, методом Чохральского.
Изобретение может быть использовано в электронной и полупроводниковой промышленности.
Цель изобретения обеспечение безопасности обслуживания устройства.
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1.
Устройство содержит герметичную камеру 1, снабженную водоохлаждаемым поддоном 2. В камере расположен тигель 3 для расплава, нагреватель 4 и теплоизоляция 5.
Поддон 2 закрыт чашей 6 тепловой защиты и установлен на цилиндрах 7 гидродомкратов, плунжеры 8 которых закреплены на платформе 9 и связаны с маслонапорной станцией 10, снабженной трехходовым краном 11. Полости 12 домкратов связаны с клапаном 13, который имеет корпус 14, поплавок 15 и уплотнитель 16. Токоподводы 17 установлены в поддоне 2 и имеют емкости 18 с электропроводной жидкостью (например, сплав галлия). В емкостях 18 расположены пальцы 19, связанные с системой электропитания нагревателя 4.
Устройство работает следующим образом.
Тигель 3 загружают поликристаллическим кремнием, перемещают платформу 9 с установленными на ней поддоном 2, нагревателем 4 и тиглем 3 под корпус печи. Включив маслонапорную станцию 10, с помощью крана 11 подают масло через плунжеры 8 в полости 12.
Заполнив полости 12, масло вытесняет воздух поднимается в поплавковый клапан 13 и заполняет его корпус 14. Поплавок 15 всплывает и с помощью уплотнения 16 герметично закрывает выход масла.
Поддон 2, перемещаясь вверх, соприкасается с фланцем корпуса камеры 1 и герметично уплотняет прокладку. Пальцы 19 входят в электропроводную жидкость, находящуюся в емкостях 18, обеспечивая электрический контакт цепи питания нагревателя 4. Затем выключают маслонапорную станцию 10, поворачивают кран 11 в положение, запирающее масло в полостях 12.
Далее вакуумируют камеру и поддон 2 поджимается к корпусу камеры 1 усилием атмосферного давления, затем поворачивают кран 11 в положение, позволяющее слить масло из полостей 12 в бак маслонапорной станции 10. При этом через поплавковый клапан 13 начинает поступать воздух, заполняя полости 12.
Подав электрическое напряжение на нагреватель 4, расплавляют загруженный в тигель 3 материал, вводят затравку в контакт с расплавом и ведут процесс выращивания монокристалла методом Чохральского. В случае нарушения герметичности кварцевого тигля (растрескивание) расплав попадает на поддон 2 камеры и, протекает через неплотности чаши 6 на металлический водоохлаждаемый поддон, прожигает его. Взаимодействие расплава с охлаждающей водой приводит к интенсивному парообразованию и росту давления в камере.
При этом поддон резко перемещается вниз, выпускает пар и предотвращает взрыв камеры и возможные травмы обслуживающего персонала.
Воздух, находящийся в полостях 12, амортизирует удар, вызываемый резким отбрасыванием поддона вниз.
При перемещении поддона вместе с ним перемещаются емкости 18, при этом пальцы 19 выводятся из электропроводной жидкости.
Таким образом, аварийное отключение нагревателя от питающей его цепи происходит автоматически. Выброс паров и горячих газов осуществляется через образующийся зазор между поддоном 2 и нижним фланцем корпуса камеры 1, т.е. в зоне, где отсутствует обслуживающий персонал.
Устройство позволяет обеспечить полную безопасность обслуживающего персонала в аварийных ситуациях, связанных с разгерметизацией тигля. При попадании расплава на водоохлаждаемый поддон, его прожоге и интенсивном парообразовании поддон отбрасывается вниз, выпуская пар и горячие газы, плавно тормозится воздушными амортизаторами в гидроколоннах, что предотвращает взрывное разрушение камеры печи.
Устройство особенно актуально в настоящее время, когда в связи с производством монокристаллов кремния диаметром 150 мм и более масса расплава в тигле возросла до 60 100 кг и вопросы безопасного обслуживания такого оборудования стали непременным требованием промышленности.
Устройство для вытягивания кристаллов из расплавов, включающее герметичную камеру, внутри которой размещены тигель для расплава, теплоизоляция и нагреватель, соединенный с системой электропитания через токоподводы, жестко установленные в поддоне камеры, размещенном на гидродомкратах, отличающееся тем, что, с целью обеспечения безопасности обслуживания, устройство снабжено поплавковым клапаном, соединенным с гидродомкратом, и емкостями с электропроводящей жидкостью, жестко соединенными с токоподводами, при этом в емкостях установлены пальцы, соединенные с системой электропитания.