Установка бестигельной зонной плавки с индукционным нагревом

 

Из ранее применяемых таких установок предпочтение отдавалось аппаратам, в которых очищаемый стержень находился внутри кварце­вой трубы, а расплавленная зона создавалась перемещающимся вверх и вниз индуктором, охватывающим кварцевую трубу снаружи. В случае применения высоких температур, при которых кварц размягчается и деформируется, наруж­ная поверхность кварцевой трубы охлаждалась непрерывной струей сжатого воздуха, поступавшего из кольцевой трубы, перемещавшейся синхронно с индуктором, или омывалась стекающей по наружной стен­ке водой.

На рис. 6 показана одна из отечественных конструкций — «Зона-1». Эта установка предназначена для получения калиброванных монокристаллических слитков кремния методом бестигельной зонной плавки. Установка автоматизирована.

 

  Техническая характеристика установки для очистки и выращивания монокристаллов кремния приведена ниже:

 

Размеры слитка, мм:

диаметр......................................                   32

длина......................................                    600

Напрев зоны....................................            Индукционный

Частота, МГц..........................                       5,28

Мощность колебательного контура, кВА 16

Мощность, потребляемая из сети, кВЛ       40
      Статическая точность регулирования

мощности, %'......................                         ±0,2

Скорость перемещения зоны, мм/мин:

рабочая..................................                         0,5—10

холостого хода......................                         72—360

Скорость вращения слитка, об/мнн..           До 50
    Рабочая среда в камере:

вакуум, мм рт. ст........                     (1-—5) • 10 ⁶

избыточное давление инертного газа,

ат.............................................                       0,2

Расход охлаждающей воды, м³/ч...           0,6

 

Рис. -6. Установка «Зона-1»

 

Установка состоит из печного агрегата, пульта управления и высо­кочастотного генератора. Печной агрегат (рис. -7) состоит из станины 1, на которой крепятся все основные узлы печного блока, ниж­няя и верхняя каретки 2, 3, привод перемещения штоков 4, привод регу­лирования зоны 5, камера 6, вакуумная система 7, регуляторы диаметра слитка 8, 9 и система охлаждения.

Массивная литая станина состоит из трех частей: основания, нижне­го и верхнего корпусов. Нижний и верхний корпусы имеют направляю­щие типа «ласточкин хвост», по которым перемещаются верхняя и нижняя каретки, несущие соответственно верхний и нижний штоки. В станине расположены механизмы перемещения нижней каретки, механизм перемещения верхней и нижней кареток, а также ряд предаточных механизмов.

 Механизм перемещения нижней каретки состоит из ходового винта, установленного в двух подшипниках, и гайки плавающего типа. Корпус гайки соединен с подушкой, к которой крепится нижняя каретка.

Механизм перемещения верхнего штока состоит из ходового винта, гайки, колонки и двух подшипниковых узлов. Гайка своим шпоночным выступом входит в паз колон­ки, соединенной в верхней час­ти с приводом регулирования ширины зоны. Внутри колонки размещен ходовой винт. Ко­лонка и ходовой винт установ­лены в подшипниковых узлах. При вращении колонки вместе с ней вращается гайка ходово­го винта; этим создается диф­ференциальное движение верх­ней каретки, т.е. ускоренное или замедленное перемещение верхнего штока, необходимое для регулирования ширины расплавленной зоны.

Колонка соединена с кони­ческой шестерней, находящей­ся в зацеплении с шестерней коробки передач ручного меха­низма регулирования ширины расплавленной зоны.

Верхняя и нижняя каретки штоков конструктивно выпол­нены одинаково. Каждая из них состоит из литого корпуса, в котором крепится электро­двигатель, червячный редуктор и переходной вал со штоком. Шток вставляется в цилиндри­ческую расточку шпинделя и закрепляется зажимной цан­гой. Вращение штоку сообща­ется электродвигателем через ременную и червячную переда­чи. Шток — водоохлаждаемый. Привод перемещения каре­ток штоков служит для верхне­го и нижнего штоков; этим обеспечивается синхронность их движения. Привод состоит из электродвигателя, редукто­ра и электромагнита, закреп­ленных на общей плите. Рабо­чее и ускоренное перемещение кареток штоков осуществляет­ся от электродвигателя через электромагнит зубчатой полу­муфты, расположенной внутри редуктора.

    Привод регулирования ширины зоны состоит из электродвигателя, редуктора и электромагнита, закрепленных на общей плите. В нижней части редуктора имеется муфта, переключаемая электромагнитом, что позволяет работать в автоматическом цикле. При отключении привода редуктор может работать от ручного механизма.

 

 

 

 

Рис. –7 Печной агрегат установки «Зона-1»

 

При отключении привода редуктор может работать от ручного механизма. Привод крепится к верхней части станины так, что выходной вал редуктора через муфту может быть соединен с колонкой механизма каретки перемещения верх­него штока.

Рабочая камера состоит из корпуса и прямоугольной двери, корпус и дверь камеры снабжены рубашками для водяного охлаждения. Герме­тичность двери обеспечивается прокладкой из вакуумной резины и ше­стью зажимами. Сверху и снизу камеры сносно крепятся стаканы с ва­куумными уплотнениями штоков. Вакуумные уплотнения снабжены при­нудительной системой смазки. К задней части камеры крепится высоко­частотный ввод со съемным индуктором. На камере укреплены устрой­ства датчика, предназначенного для работы в схеме контроля и автома­тического регулирования диаметра кристалла.

Сбоку камеры имеется фланец для присоединения к вакуумной си­стеме. Дверь камеры снабжена смотровым окном со светофильтром. В камере имеются устройства для подвода газа и лигатуры, при легиро­вании ее компонентами из газовой фазы и устройства для крепления датчиков вакуума. На корпусе камеры крепится блокировочное устрой­ство, фиксирующее закрытое положение двери.

Вакуумная система состоит из вакуумного затвора, отсекающего паромасляный диффузионный насос от камеры; сорбционной ловушки, предназначенной для получения «чистого» вакуума; диффузионного на­соса и системы вентилей. Ловушка представляет собой металлический корпус, внутри которого расположены сменные поглотительные элемен­ты. По мере необходимости поглотительные элементы ловушки могут быть подвергнуты регенерации без демонтажа. Вакуумную систему мож­но присоединить к централизованной форвакуумной системе. Кроме то­го, она может работать от отдельного форвакуумного насоса.

Система водяного охлаждения установки обеспечивает охлаждение высокочастотного лампового генератора, печного блока и узлов ва­куумной системы.

 

123	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: