а которых располагается углеграфитовый войлок, который в случае пролива расплава кремния защищает от повреждения поддон камеры

263

печи. На верхнем торце бокового экрана располагают в случае необходимости плоский (или другой формы) потолочный экран (закрытая экранировка, см. рис. 123)..

В установках с резистивным нагревом используют два основных типа нагревателей различной модификации: с боковым и донно-боко-вым нагревом. Форма изотерм и потоков тепла в расплаве зависит от конструктивных особенностей нагревателя [4].

Нагреватели с донно-боковым нагревом, как правило, применяются при загрузке в тигель до 4-6 кг; при больших загрузках используются нагреватели с боковым нагревом. Постоянный или переменный электрический ток к нагревателю подают по водоохлаждаемым токоподводам, проходящим через поддон камеры.

Использование трехфазного переменного тока для питания нагревателя приводит к дополнительному сильному перемешиванию расплава, при котором резко увеличивается концентрация кислорода и возрастают разбросы УЭС в поперечных сечениях монокристаллов. Поэтому наибольшее распространение получили источники постоянного тока.

Приведем пример расчета элементов разрезного графитового нагревателя (рис. 124, а), питаемого постоянным током по схеме (рис. 124, б) [5].

1. Исходя из размеров подставки тигля, определяют внутренний диаметр нагревателя DBH (мм) и высоту его греющей части Wr.4 (м).

2. Определяют длину ветви нагревателя В по дуге внутреннего диаметра DBH (см. рис. 124, о).

3. Задаются числом греющих элементов и в ветви нагревателя, получающихся при фрезеровке (разрезании) исходной заготовки нагре264 вателя на четное число элементов. При этом необходимо учитывать, что для обеспечения достаточной прочности (механической) нагревателя толщина стенки его должна составлять > 5-6 мм.

4. Зная высоту греющей части нагревателя и число элементов в одной его ветви, определяют их суммарную длину L (м).

5. Зная установленную мощность питающего нагреватель трансформатора W (кВт) и рабочее напряжение U (В) на нагревателе, определяют его электрическое сопротивление: RH " V^kJCWk^, где к1 » 0,85 -коэффициент, учитывающий потери мощности в блоке тиристоров и выпрямителе; к2- коэффициент, учитывающий изменение напряжения на выходе из блока питания (fc2 = 0,85-5-0,9 при питании переменным током и fc2 - 1,1 - постоянным).

6. В соответствии с законом Кирхгофа для разветвленной цепи, состоящей из двух ветвей с одинаковым электрическим сопротивлением Д„ (см. рис. 124, б), сопротивление отдельной ветви связано с сопротивлением цепи нагревателя Яв соотношением: Дв - 2RH.

7. С учетом УЭС графита Р (Ом • м), которое для наиболее распространенных марок может быть принято в пределах 10-15 Ом • м, определяют площадь поперечного сечения греющего элемента, мм2: F » -pL/ffB.

8. Зная ширину одного греющего элемента Ь, определяют его толщину: a- F/fc Остальные размеры нагревателя [расстояние между центрами токоподводов Ц, высота токоподводящих ножек ft, геометрические размеры частей нагревателя, крепящихся к водоохлаждаемым токо-вводам (лапам), и др.1 определяются конструктивными особенностями теплового узла и рабочей камеры установки [5].

265

ся также радиальные градиенты в расплаве. Все вместе позволяет поддерживать скорость выращивания почти неизменной. Величина угла а (см. рис. 125, б) определяется диаметром тигля и кристалла. Использование таких подставок дает возможность с применением современных средств автоматизации выращивать монокристаллы, у которых отклонение от заданного диаметра не превышает ± 1,0 мм, а остатки кремния в тигле составляют < 3 % от массы загрузки.

На современных установках выращивают монокристаллы в потоке инертного газа при абсолютном давлении (0,27-4) • 103 Па. Инертный газ, чаще всего аргон или гелий, подается в камеру выращивания на поверхность расплава через газоподающую трубу, устанавливаемую коаксиально выращиваемому монокристаллу. Инертный газ захватывает частицы испаряющегося с поверхности расплава монооксида кремния и уносит их потоками, создаваемыми вакуумным агрегатом. Главное требование к подающей и отводящей газ системе - предотвратить оседание монооксида на деталях экранировки, так как в течение процесса выращивания возможно отслаивание частиц монооксида и попадание их в расплав. Попадая на фронт кристаллизации, такие частицы могут быть причиной образования дислокаций в растущем бездислокационном монокристалле, появления двойников и др.

В установках "Редмет-15" и Редмет-30" для создания вакуума используются форвакуумные насосы НВЗ-75,агрегаты АВР-150. Верхний - и нижний шток уплотняются при помощи манжетов.

Вакуумный агрегат, откачивающий воздух из плавильной камеры перед началом процесса или инертный газ с продуктами плавки (монооксид кремния) в течение процесса, должен в холостом режиме (без плавления) создавать в камере разрежение < 4 Па. Важным показателем нормальной работы вакуумного агрегата является проверяемая перед каждой плавкой стабильность вакуума, фиксируем