187886. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés alapanyag-utánadagolás irányítására egykristály növesztéseknél
1 187 886 2 tora és vezérlő szerve van. Az alsó komparátor referencia bemenete az alsó referencia forrás kimenetére, jelbemenete pedig analóg vezetéken keresztül a felső komparátor jelbemenetével van összekötve, kimenete pedig a vezérlő szerv egyik bemenetére van kötve. A felső komparátor referencia bemenete a felső referencia forrás kimenetére, kimenete pedig a vezérlő szerv másik bemenetére van csatlakoztatva. A vezérlő szerv kimenete az első és második vezérlővezetékre van kötve. Célszerű, ha a vezérlő szerv sztatikus memóriaáramkör. Célszerű továbbá, ha az első és második vezérlővezeték galvanikusan össze van kötve. Célszerű továbbá még az is, ha a jeiformáló és visszacsatoló szervnek láncbakapcsolt differenciáló szerve, vezérelt kapcsolója, tartószerve és jelformáló szerve van. A differenciáló szerv bemenete az analóg vezetéken keresztül a mérőátalakító kimenetére van kötve. A vezérelt kapcsoló vezérlő bemenete első vezérlővezetéken át a vezérlő egység kimenetére van csatlakoztatva. A jelformáló szerv kimenete a különbségképző szerv bemenetére van kötve. A találmány szerinti berendezés tehát olyan ismert berendezés továbbfejlesztése, melynek láncbakapcsolt beavatkozó szerve, adagoló berendezése, irányított berendezése (kristálynövesztő), mérőátalakítója és folyamatillesztője, valamint forgatássebesség szabályozó köre, húzássebesség szabályozó köre, teljesítményszabályozó köre, számítógépe és hagyományos perifériái vannak. Az irányított berendezés bemenetei a forgatássebesség-, a húzássebesség-, és a teljesítményszabályozó körök kimenetére, kimenetei pedig folyamat vezetékkötegen keresztül a folyamat illesztő bemeneteire vannak csatlakoztatva. A folyamatperifériák kimenetei a forgatássebesség-, a húzássebesség-, és a teljesítményszabályozó körök ki/bemenetei pedig központi vezetékkötegen keresztül a számítógép és a hagyományos perifériák ki/bemeneteivel vannak összekötve. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a berendezés beavatkozó szervének a bemenete a folyamatillesztő kimenetére van kötve. A találmány értelmében célszerű, ha a folyamatillesztőnek számlálója, óragenerátora van. A számláló egyik bemenete a folyamatillesztő egyik kimenetére, másik bemenete az óragenerátor kimenetére, kimenetei pedig a folyamatillesztő bemeneteire vannak kötve. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, amelyen az ismert eljárás és berendezés, valamint eljárás és berendezés néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra az ismert eljárás folyamatábrája; a 2. ábra a találmány szerinti eljárás folyamatábrája; a 3. ábra a találmány szerinti eljárás alapján működő berendezés idődiagramja; a 4. ábra a 3. ábra szerinti idődiagram egy kinagyított részlete; az 5. ábra az ismert berendezés egy kiviteli alakja; a 6. ábra a találmány szerinti berendezés példakénti kiviteli alakja; a 7. ábra a találmány szerinti vezérlő egység példakénti alakja; a 8. ábra az ismert berendezés egy további kiviteli alakja; a 9. ábra a találmány szerinti berendezés egy további példakénti kiviteli alakja; a 10 ábra a találmány szerinti berendezés egy újabb példakénti kiviteli alakja. Az 1. ábra folyamatábrája alapján az ismert eljárás a következő: A növesztendő kristály alapanyagát tégelyben megolvasztjuk, majd az olvadáspontot minimálisan meghaladó értéken a hőmérsékletet stabilizáljuk. A forgásba hozott, megfelelő orientációjú kristálymagot az olvadékfelszínnel érintkezésbe hozzuk. Ez a magbemártás A dinamikus egyensúly beállása után a kristálymagot húzni kezdjük. Az olvadék hőmérsékletét a betáplált hőteljesítmény módosításával úgy változtatjuk, hogy a magra új kristály nőjön. Mivel a növekedő kristály tömeggyarapodása a tégelyben lévő anyag tömegének rovására történik, a tégelysúly mérése alapján a növekedő kristály átmérőjéről kapunk információt. Ennek alapján a szükséges hőteljesítményt időről-időre úgy kell meghatározni, hogy a kristály átmérője a magkristály méretéről fokozatosan növekedjék a növesztési körülmények által megszabott maximális átmérőig, majd állandó átmérővel nőjön tovább a növesztés végéig. A kívánt kristálygeometriát az alaktényezővel adjuk meg. A húzás megindítása után az adagolást is megkezdjük. A tégelybe adagolt anyag menynyiségének mért értéke és az alaktényező alapján szabályozzuk az utánadagolás sebességét. A találmány szerinti eljárást a 2. ábra folyamatábráján követhetjük. A kristálynövesztés első fázisai, azaz az alapanyag megolvasztása, az olvadék hőmérsékletének stabilizálása, a magforgatás indítása, a magbemártás és a húzás indítása a hagyományos módon történik. Mindaddig, amíg a tégely súlya a kritikus érték alá nem csökken, az átmérőszabályozás az alaktényező figyelembevétele mellett, az aktuális hőteljesítmény meghatározása után, a hő teljesítmény változtatása útján teljesül. Ha a tégely súlycsökkenése során eléri az alsó kritikus értéket, az adagolás, azaz a tégely töltése indul, a hőteljesítmény pedig az adagolás kezdete előtti utolsó értéken stabilizálódik. Az adagolás mindaddig folytatódik, míg a tégely súlya a felső kritikus értéket eléri. Ekkor a töltés abbamarad, az új hőteljesítmény meghatározása után a szükséges teljesítményváltoztatás lejátszódik. Az átmérőszabályozási kör ellenőrző jeleként célszemen a differenciált súlyjelet, azaz a tégely időegységre eső súlyváltozását használjuk. A 3. ábrán a találmány szerinti eljárás alapján működő berendezés lényeges jellemzőinek idődiagramja látható. A betáplált hő teljesítmény, a szabályozókor ml módosított jellemzőjének változása biztosítja a kívánt kristályalak elérését, miközben az alaktényezővel arányos, az átmérőszabályozó hurokban al alapjel a maghoz tartozó értékről a végleges átmérőhöz, tartozó értékre módosul. A tégely G súlya a Ga alsó-, és Gf felső kritikus érték közötti tartományban mozog. Az utánadagolót vezérlő v jel a logikai nulla és logikai egy állapotot veszi fel aszerint, hogy utánadagolásra van-e szükség. A vezérlő v jelet követi a p anyagáram, amelynek a nullaállapot az adagolás szünetelését, a logikai egy állapotot pedig az adagolás jelenti. A 4. ábra a 3. ábra egy T hosszúságú intervallumának kinagyítása. T intervallum a teljes növesztés időtartamánál« csak kicsiny — néhány tized ezreléknyi — része. T intervallum két részre, TI és T2-re bontható. TI időszakban a G súlyjel a Gf-ről ideális esetben lineárisan csökken Ga értékre (az ábrán szaggatott vonal*5' 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
