Управление процессом выращивания монокристаллов германия на основе контактного метода измерения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, доктор технических наук Саханский, Сергей Павлович

• Саханский, Сергей Павлович
• доктор технических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор технических наук Саханский, Сергей Павлович

Введение

Глава 1. Управление процессом выращивания кристаллов по способу «Чохральского»

1.1. Оптические системы управления

1.2. Весовые системы управления

1.3. Системы управления на основе косвенных методов измерения

1.4. Выводы и постановка задачи

Глава 2. Управление процессом выращивания кристаллов на основе контактного метода измерения

2.1. Контактный метода измерения текущей площади кристалла

2.2. Управление выращиванием кристаллов на основе контактного метода измерения

2.3. Математическая модель измерения текущей площади кристалла

2.4. Выводы

Глава 3. Управление температурой нагревателя, скоростью выращивания кристалла, скоростью вращения кристалла и скоростью вращения тигля

3.1. Управление температурой нагревателя

3.2. Управление скоростью выращивания кристалла

3.3. Программный способ формирования режима выращивания монокристалла германия кристаллографического направления «100»

3.4. Управление скоростью вращения кристалла и скоростью вращения тигля

3.5. Выводы

Глава 4. Система автоматического управления процессом выращивания монокристаллов германия на основе контактного метода измерения

4.1. Принципы построения системы автоматического управления

4.2. Алгоритмы работы системы автоматического управления

4.3. Выводы

Глава 5. Анализ динамических свойств системы автоматического управления

5.1. Динамические свойства температурного контура

5.2. Динамические свойства контура скорости выращивания

5.3. Динамические свойства двухконтурной системы управления

5.4. Выводы

Глава 6. Техническая реализация систем автоматического управления

6.1. Конструктивное исполнение систем управления

6.2. Тестовая проверка системы управления

6.3. Графики работы системы управления 171 6. 4. Установка вытягивания кристаллов германия для крупногабаритной ИК-оптики

6.5. Моделирование параметров выращивания кристаллов германия для крупногабаритной ИК-оптики

6.6. Выводы 189 Заключение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление процессом выращивания монокристаллов германия на основе контактного метода измерения»

Металлургия полупроводников является в современном мире одной из наиболее быстро развивающихся отраслей промышленности. Основными полупроводниковыми материалами, обеспечивающими опережающие темпы роста электронной промышленности, являются кремний, германий и арсенид галлия. Метод «Чохральского» является основным методом выращивания монокристаллов кремния и германия, и в последние годы получил широкое распространение благодаря существенным преимуществам, а именно: а) отсутствия контакта между фронтом кристаллизации и контейнером; б) возможности получения монокристаллов заданной кристаллографической ориентации, с малыми отклонениями оси роста от этого направления; в) наличия высоких температурных градиентов в расплаве у фронта кристаллизации, обеспечивающих условия устойчивости гладкого фронта кристаллизации; г) возможности получения монокристаллов больших размеров.

Повышение требований к свойствам кристаллов, выращиваемых по способу «Чохральского», вызывает необходимость полного исключения воздействия оператора на процесс выращивания монокристаллов, за счет его полной автоматизации на базе ЭВМ. Если автоматизация поддержания таких параметров процесса выращивания монокристаллов, как скорости вытягивания и вращения затравки, скорости вращения тигля и температуры нагревателя осуществляется достаточно просто, то стабилизация заданной величины диаметра (площади) растущего кристалла является сложной задачей.

В металлургической промышленности получение высококачественных монокристаллов германия (кристаллографического направления «100», диаметром больше 100 мм, с дислокациями менее 1 ООО шт/см", без малоугловых границ) невозможно без обеспечения стабильного диаметра кристалла (с колебанием не более ± 0,5 %), что одновременно связано с обеспечением плоского фронта кристаллизации кристалла во время его роста и формированием минимальных напряжений в кристалле в процессе последующего охлаждения.

До сих пор в России и за рубежом не были созданы достаточно надежные системы регулирования диаметра выращиваемых слитков (САРД) по способу «Чохральского» для материалов с температурой плавления меньше 1 ООО °С, обладающих низкой светимостью яркостного ореола вокруг мениска расплава, что затрудняет простое использование наиболее распространенных оптических способов контроля и управления диаметром кристалла. К таким материалам, в частности, относится такой полупроводниковый материал, как германий, с температурой плавления 936 °С. Для германия сложным оказалось и применение весовых способов регулирования диаметра кристалла, в связи со сложностью точного взвешивания самого кристалла в процессе роста или взвешивания убывающего расплава в тигле. Методы вытягивания кристаллов из расплава берут начало от работ R. Nacen [184], J. Czochralski [187], и S. Kyrohulos [175]. Большой вклад в автоматизацию выращивания германия и кремния внесли работы ученых института ФГУП «Гиредмет» (г. Москва), а так же разработки и патенты ведущих фирм США International Business Machines, Nan Santo, Royal Radar Establishment. Программное управление заданием температуры с помощью электронных программаторов (по записанной и отработанной заранее программе температуры) приведено в отчете ФГУП «Гиредмет» по научно-исследовательской теме СКБРМ-1 [71], кривые записи температуры по программе воспроизводились с точностью 0,3 °С в функции времени, тем не менее, форма слитков германия, с заданным диаметром 25 мм имела колебания в пределах 20 %. Ввод упрощенной эмпирической зависимости для управления заданием температуры при выращивании прямого конуса, цилиндрической части и обратного конуса кристалла кремния приведено в работе И. Шендеровича [124]. В данной работе основное внимание уделялось вводу в систему управления отработанного задания температуры выращивания кристалла, при заданной заранее скорости вытягивания.

Целесообразно процесс управления выращиванием монокристаллов из тигля с расплавом рассматривать в виде задачи программного управления заданием температуры и скорости вытягивания кристалла, исходя из необходимой заданной формы и качества получаемой марки кристалла, с управлением заданной площадью кристалла при выращивании его цилиндрической части. Такая постановка задачи связана с тем, что форму прямого и обратного конуса кристалла с достаточной для практики точностью можно выдержать на основе управления скоростью вытягивания и температурой расплава по расчетной программе управления. Решение задачи на основе данной постановки подтверждена на практике при отработке технологии на микропроцессорных установках вытягивания монокристалла германия на предприятии ФГУП «Германий» (г. Красноярск).

Важное значение в автоматизированных технологических системах обработки цифровой информации и управления имеет оценка погрешностей системы управления. Ряд авторов [18, 43, 70, 105, 151, 159, 161] выделяют следующие основные погрешности:

1. Погрешность, связанная с математической моделью измерительной и управляющей задачи, наиболее близко отражающей свойство реального объекта.

2. Погрешность выбранного метода решения, возникающая из-за замены в ходе решения теоретически возможной более точной модели, упрощенной моделью измерительной и управляющей задачи.

3. Погрешности, обусловленные неточностью применяемых для вычисления исходных данных, аппаратурные погрешности, погрешности разрядной сетки ЭВМ и так далее.

При выращивании монокристаллов германия погрешности по пунктам 1 и 2 по измерению диаметра кристалла можно считать как погрешность выбора модели измерения, адекватно отражающей свойство объекта. В работе Ю. Смирнова [103] подчеркнуто, что монокристаллические слитки кремния и германия в процессе роста в кристаллографических направлениях «111» и «100» имеют свойство к стабильному росту граней и формированию некруглой формы кристалла. Для германия, выращенного в направлении «111» и «100», при условии низких температурных градиентов (со скоростями вытягивания 0,1-0,2 мм/мин), форма кристалла в сечении будет приближаться к равнобедренному треугольнику и квадрату. Поэтому постановка корректной задачи по измерению диаметра кристалла германия, с точки зрения уменьшения указанных погрешностей является одной из важных. Если взять за основу применение оптической системы измерения внешнего диаметра кристалла германия, выращенного в направлении «111» и «100», в условиях низких температурных градиентов, то погрешность математической модели контроля диаметра кристалла оптическими системами может составлять до 30-50 % процентов от текущей площади кристалла. Это в свою очередь приводит при выращивании кристаллов с большой огранкой, к решению задачи стабилизации не внешнего меняющегося диаметра, а к задаче управления и стабилизации граней кристалла по всей длине, что трудно выполнить с технической точки зрения. Поэтому предложенный контактный метод измерения и управления текущей площадью выращиваемого кристалла германия [62, 63, 73-97] является наиболее приемлемым при решении задачи выращивания монокристаллов совершенной структуры в условиях низких температурных градиентов, для которых характерна значительная некруглая форма кристаллов. Опыт технической эксплуатации микропроцессорных системы управления выращиванием кристаллов германия, разработанных на основе контактного метода измерения (которые были внедрены в 1998 г. на семи установках на ФГУП «Германий» в г. Красноярске), показал необходимость решения нучио-технических задач, для разработки систем автоматического управления выращиванием монокристаллов германия в закрытой тепловой оснастке по следующим направлениям:

• по разработке математической модели датчика уровня расплава, позволяющей контролировать отклонение текущей площади кристалла от заданной, на основе широтно-импульсной модуляции сигнала датчика уровня;

• по разработке алгоритма управления температурой боковой поверхности нагревателя на всех участках выращивания кристалла;

• по разработке алгоритма управления скоростью выращивания на всех участках выращивания кристалла;

• по разработке методики анализа динамических свойств системы управления;

• по разработке общей методологии управления процессом выращивания монокристаллов германия в закрытой тепловой оснастке, на основе использования параметров процесса выращивания кристалла;

• по разработке структурной, функциональной и принципиальной схем микропроцессорной установки, а так же алгоритмов ее работы.

Целыо данной работы является:

Разработка методов управления процессом выращивания монокристаллов германия совершенной структуры в закрытой тепловой оснастке и создание на этой основе систем автоматического управления. Методы исследований.

В работе используется аппарат теории функций, теории автоматического управления, дифференциальных уравнений, моделирование на ЭВМ, а также экспериментальные исследования на промышленных установках по выращиванию монокристаллов германия. Научная новизна работы состоит в следующем:

• разработана методология управления процессом выращивания монокристаллов германия в закрытой тепловой оснастке, на основе контактного метода измерения текущей площади кристалла, с широтно-импульсной модуляцией сигнала датчика уровня расплава;

• разработана математическая модель контроля текущей площади кристалла, на основе широтно-импульсной модуляции сигнала датчика уровня расплава;

• разработан алгоритм управления температурой боковой поверхности нагревателя по длине кристалла;

• разработан алгоритм управления скоростью выращивания кристалла по длине кристалла;

• разработана методика динамического анализа многосвязной системы управления по температуре и скорости выращивания кристалла.

На защиту автором выносятся следующие основные положения:

• методология управления процессом выращивания монокристаллов германия в закрытой тепловой оснастке, на основе контактного метода измерения текущей площади кристалла, с широтно-импульсной модуляцией сигнала датчика уровня расплава;

• математическая модель контроля текущей площади кристалла, на основе широтно-импульсной модуляции сигнала датчика уровня расплава;

• алгоритм управления температурой боковой поверхности нагревателя по длине кристалла;

• алгоритм управления скоростью выращивания кристалла по длине кристалла;

• методика динамического анализа многосвязной системы управления по температуре и скорости выращивания кристалла.

Результаты работы обсуждались на научно-технических конференциях и семииарах:

- Научно-техническая конференция «Решетневские чтения» (май, 1996 г., Красноярск, СибГАУ);

4-я Всероссийская научно-техническая конференция «Перспективные материалы, технологии, конструкции» (28—29 мая 1997 г., Красноярск);

6-я Всероссийская научно-техническая конференция «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (25—27 мая 2000 г., Красноярск);

Научно-техническая конференция «Решетневские чтения» (11—14 ноября 2002 г., Красноярск, СибГАУ);

Региональная научная конференция «Наука. Техника. Инновации» (5-8 декабря 2002 г., Новосибирск);

9-я международная научно-техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии 21 века» (13—15 мая 2008 г., Воронеж);

4-я международная научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (10 июня 2008 г., Пенза).

Содержание диссертации опубликовано в работах [62, 63, 73-97].

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Саханский, Сергей Павлович

6.6. Выводы

Приведены результаты испытания и внедрения в производство ФГУП «Германий» микропроцессорных систем автоматического управления выращиванием монокристаллов германия, на основе контактного метода измерения текущей площади вытягиваемого кристалла. Акты внедрения прилагаются. Приведено конструктивное исполнение систем управления, графики и способ тестирования системы управления без режима вытягивания, а так же графики работы установок. Использование установок в производстве монокристаллов германия, на ФГУП «Германий», подтверждают эффективность и правильность предложенных решений.

Система управления, внедренная на установке № 21, прошла промышленную отработку и внедрение при выращивании монокристаллов германия кристаллографического направления «100», диаметром 104 мм, в закрытой тепловой оснастке. Моделирование программы задания температуры и скорости выращивания на установке № 21 позволило без процесса предварительного вытягивания монокристалла задавать программы температуры и скорости по расчетной модели, что значительно сократило время получения готовой продукции и позволило выполнить крупный международный заказ.

Управление текущей площадью монокристалла, на основе широтно-импульсной модуляции сигнала датчика уровня расплава обеспечило стабилизацию текущей площади кристалла с точностью 0,5 %.

Разработана функциональная схема системы автоматического управления выращиванием монокристаллов германия для крупногабаритной ИК-оптики. Отличительными особенностями разработанной схемы является :

• введен дополнительный промежуточный тигель, с обеспечением автоматического режима его заполнения чистым расплавом;

• введен дополнительный радиационный датчик температуры поверхности расплава, обеспечивающий режим затравления и включения «автоматического режима» работы системы управления, что позволяет учесть большую инерционность установки, при загрузке германием весом 250 кг;

• для установки вытягивания германия, с внутренним диаметром тигля 700 мм и высотой загрузки расплавом 120 см, приведены смоделированные задания по управлению диаметром кристалла, скоростью выращивания кристалла и температурой нагревателя; • анализ приведенных моделей скорости выращивания и температуры показывает возможность получения крупногабаритных кристаллов германия диаметром 300-420 мм, с минимальной высотой оптической шайбы 100 мм из веса загрузки 250 кг;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе осуществлено решение важной научно-технической проблемы по разработке теоретических основ и созданию автоматизированной микропроцессорной системы управления выращиванием монокристаллов германия в закрытой тепловой оснастке на основе контактного метода измерения текущей площади кристалла. Данная разработка имеет существенное значение для экономики страны в области получения монокристаллов германия совершенной структуры, кристаллографического направления «100», диаметром более 100 мм, используемых в оборонной отрасли для производства микросхем и изделий инфракрасной оптики. Основные научные и практические результаты диссертационной работы:

1. Методология управления процессом выращивания монокристаллов германия в закрытой тепловой оснастке, на основе контактного метода измерения текущей площади кристалла с широтно-импульсной модуляцией сигнала датчика уровня расплава позволяет провести автоматический режим выращивания кристалла на всех стадиях роста с момента затравления и включения автоматического режима.

2. Использование разработанной математической модели контроля текущей площади кристалла, на основе широтно-импульсной модуляции сигнала датчика уровня расплава, позволяет вести процесс управления текущей площадью выращиваемого кристалла с погрешностью 0,5 %.

3. Разработанный алгоритм управления температурой боковой поверхности нагревателя позволяет применять его при выращивании различных марок монокристаллов германия.

4. Разработанный алгоритм управления скоростью выращивания кристалла, позволяет применять его при выращивании различных марок монокристаллов германия, обеспечивая при этом плоскую форму фронта кристаллизации кристалла.

5. Методика динамического анализа многосвязной системы управления позволяет определять пропорциональный коэффициент регулирования по скорости и интегральный коэффициент регулирования по температуре, которые обеспечивают минимум колебагелности в системе.

6. На основе разработанной методологии управления процессом выращивания монокристаллов германия в закрытой тепловой оснастке разработана функциональная, принципиальная схема, алгоритм работы, программное обеспечение и созданы оригинальные образцы систем управления выращиванием монокристаллов германия, которые были внедрены в действующее производство на ФГУП «Германий», г. Красноярск. Проведение t испытаний и результаты промышленной эксплуатации внедренных установок подтвердили эффективность принятых теоретических и практических решений.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Саханский, Сергей Павлович, 2009 год

1. Абе, Дзен. Вопросы, связанные с автоматическим регулированием температуры в плавильной печи германия с точностью до 0, 01 % Текст. / Дзен Абе // Хитати херон. 1958. - Т. 40. - № 8. - С. 915-921.

2. Автоматический контроль и регулирование температуры печей, для выращивания монокристаллов кремния. // Review Seint. lustrum. — 1956. — № 27. 656 с.

3. Асташкин, С. А. Автоматизированное выращивание кристаллов по методу Чохральского с контролем диаметра по массе Текст. / С. А. Асташкин, Е. Д. Булатов, В. В. Осико // Труды Физического института Академии наук СССР. — 1983. Т. 147. -С. 43-52.

4. А. с. №134402. «Бюлл. Изобр.». 1960. - № 24. - С. 40.

5. А. с. 599403 СССР, кл. С30 В15/26, 1980 / И. Л., Шендерович, Г. И. Шубскиий, М. А. Сиваков, 1980.

6. Бессекерский, В. Н. Проектирование следящих систем малой мощности Текст. / В. И. Бессекерский. — Судпромгиз, 1958. 300 с.

7. Бессекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования Текст. / В. А. Бессекерский, Е. П. Попов. М. : Наука, 1975. - 768 с.

8. Бессекерский, В. А. Цифровые автоматические системы Текст. / В. А. Бессекерский. М. : Наука, 1976. - 576 с.

9. Бесступенчатый контроль электрической мощности и температуры Текст. // Process control and automation. 1960. —№ 1. — 350 с.

10. Бронштейн, И. К. Весовая система автоматического регулирования диаметра монокристаллов выращиваемых методом Чохральского Текст. / И. К. Бронштейн, В. Л. Лебедев, В. Н. Зуев // Научные труды Гиредмета. М. : 1980. -Т. 95.-С. 85-90.

11. Бронштейн, И. К. Формирование задания в весовой системе автоматического поддержания диаметра монокристаллов, выращиваемых методом Чохральского Текст. / И. К. Бронштейн, В. Л. Лебедев, И. Л. Любимов // Научные труды Гиредмет. М. : 1983. - С. 73-81.

12. Бронштейн, И. К. Стабилизация тепловых режимов при выращивании полупроводниковых материалов Текст. / И. К. Бронштейн, В. Л. Лебедев, В. И. Зуев // Научные труды Гиредмета. М. : Отдел научно-технической информации подотрасли, 1976.-Т. 78.-С. 1 16-122.

13. Бурчас, С. Ф. Система автоматического управления диаметром выращиваемого кристалла Текст. / С. Ф. Бурчас, В. М. Кривошеин, П. Е. Стадник // Приборы и техника эксперимента. 1983. - № 6. - С. 203.

14. Бурьян, В. И. Основы теории измерений Текст. / В. И. Бурьян, В. И. Глаголев, В. В. Матвеев. М. : Атомиздат, 1977. - 200 с.

15. Варшавский, О. Г. Автоматизация некоторых процессов полупроводниковых материалов Текст. / О. Г. Варшавский, Б. И. Синчук, И. JT. Шендерович // Основы металлургии. М: Изд-во «Металлургия», 1973. - Т. 6.

16. Вишневецкий, J1. М. Электроприводы в АСУ ТП Текст. / Л. М. Вишневецкий [и др.] // Электроприводы в АСУ ТП. М. : Энергоатомиздат, 1983. - 144 с.

17. Выращивание кристаллов кремния // Design News. 1960. - Февраль. - С. 13.

18. Гинзбуруг, В. М. Переменные параметры в технологических объектах цветной металлургии Текст. / В. М. Гинзбуруг // Цветметинформация. — М. : 1968.-С. 8-17.

19. Гинзбуруг, В. М. Влияние изменения параметров системы автоматического регулирования на качество регулирования Текст. / В. М. Гинзбуруг // Цветметинформация.-М. : 1968.-С. 18-33.

20. Динамика вентильного электропривода постоянного тока / под ред. А. Д. Поздеева. М. : «Энергия», 1975. - 224 с.

21. Денисенко, В. ПИД-регуляторы : вопросы реализации Текст. / В. Денисенко // Современные технологии автоматизации. — 2008. № 1. - С. 86-99.

22. ЖТФ.- 1959.-Т. 29.-С. 381-393.

23. ЖТФ,- 1959.-Т. 29.-С. 394-405.

24. Зейнаков, Д. А. Применение тепловых труб при выращивании монокристаллов Текст. / Д. А. Зейнаков // Науч. труды Гиредмета. М.: 1988. - С. 172.

25. Иванов В. А, Алгоритмы оптимального управления процессом получения монокристаллов кремния с помощью ЭВМ / В. А. Иванов, М. Р. Шапировский, Я. Ш. Гринберг // Научные труды Гиредмета. М. : Изд-во Металлургия, 1975. -Т. 82.-С. 184-195.

26. Известия АН СССР (Сер. «физика»). 1969. - Т. 33. - № 12. - С. 1980-1988.

27. Известия АН СССР (Сер. «физика»).- 1971. Т. 35. -№ 3. - С. 469-472.

28. Известия АН СССР (Сер. «физика»), 1972.-Т. 36.-№3.-С. 514-518.

29. Известия АН СССР (Сер. «физика»).- 1972. Т. 36. -№ 3. - С. 519-521.

30. Известия АН СССР (Серия «Физика»). 1969. - Т. 33. - № 12. - С. 1946-1953.

31. Известия АН СССР (Серия «Физика»). 1976. - Т. 40. - № 7. - С. 1456-1461.

32. Известия АН СССР (Серия «Физика»). 1913. - 819 с.

33. Изерман, Р. Цифровые системы управления Текст. : перевод с англ. / Р. Изерман М. : Мир, 1984. - 541 с.

34. Краус, М. Измерительные информационные системы Текст. / М. Краус, Э. Вошни. М. : Мир, 1975. - 312 с.

35. Круг, Е. К. Электрические регуляторы промышленной автоматики Текст. / Е. К. Круг, О. М. Минина // Госэнергоиздат. 1962. - 125 с.

36. Лебедев, В. JI. Исследование динамических характеристик основных параметров, воздействующих на рост кристалла методом Чохральского Текст. / В. J1. Лебедев, И. Д. Раскин // Научные труды Гиредмета. М. : - 1981. — Т. 105. - С. 57-61.

37. Лейбович, В. С. Автоматическое управление диаметром кристаллов в методе Чохральского Текст. / В. С. Лейбович // Процессы роста полупроводниковых кристаллов и пленок. Новосибирск, 1981. - С. 108-121.

38. Лейбович, В. С. Структура и динамические характеристики САР радиуса полупроводниковых кристаллов, выращиваемых способом Чохральского Текст. / В. С. Лейбович, X. М. Макеев, В. М. Шушков // Цветные металлы. -1982. -№ 8.-С. 56-58.

39. Лоусон У. Д. Процессы роста и выращивание монокристаллов / У. Д. Лоусон, С. Нильсен, Д. Т. Херл ; под. ред. Н. Н. Шефталя ; перевод с англ. ; М. : изд-во иностр. лит., 1963.-401 с.

40. Любашин, М. Д. Особенности роста кристаллов германия Текст. / М. Д. Любашин // Научные труды Гиредмета. М. : Отдел научно-технической информации подотрасли, 1977. — Т. 72. — С. 70.

41. Маслов, В. Н. Выращивание профильных полупроводниковых кристаллов |Текст. / В. Н. Маслов М. : Металлургия, 1977. - 328 с.

42. Мацуаура, Агати. Техника выращивания монокристаллов кремния Текст. / Агати, Мацуаура // Денки сикенсе ихо. 1958. - Т. 22. - № 12, С. 940-947.

43. Материалы первого совещания по получению монокристаллов способом Степанова и перспективы их применения в приборостроении (13-15 апреля, 1967 г.) Текст. Л. : ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 1968.-212 с.

44. Нашельский, А. Я. Производство полупроводниковых материалов Текст. /

45. A. Я. Нашельский. М. : Металлургия, 1987. -334 с.

46. Научные труды Гиредмета. М.: Металлургия, 1969. - Т. 27. - 223 с.

47. Научные труды Гиредмета. М.: Металлургия, 1975. - Т. 65. - С. 56-60.

48. Основы автоматического регулирования Текст. / под. ред. В. В. Солодовникова. -М : Машгиз. 1959.-Т. 3.-567 с.

49. Основы автоматического управления Текст. / под. ред. В. В. Солодовникова. -М. : Машгиз, Т. 3. - 1963. - 569 с.

50. Патент США, кл. 250-222R (BOl D9/00) № 3740563 / Е. Reichard Thomas ; заявл 25.06.71 ; опубл 19.06.73.

51. Патент США, кл. 250-217 (HOI J39/12 G01 п 21/26) Pesanrer Ralph G., Patzner Eugene J., Poponiak Michael R. ; заявл. 1.03.66 ; опубл 3.02.70. № 3493770

52. Пат. № 2337169 Федеративная Республика Германии, МКИ В01 J17/18 Текст. 1974.

53. Пат. 2128250 Российская Федерация, МПК СЗО В15/20, 15/22, 15/26. Способ управления процессом выращивания монокристаллов германия из расплава и устройство для его осуществления Текст. / С. П. Саханский, О. И. Подкопаев,

54. B. Ф. Петрик-заявлено 16.01.97, опубл. 27.03.99, Бюл. № 9.

55. Пелевин, О. В. Получение полупроводников (обзор литературы за 19701977 г.) Текст. / О. В. Пелевин // Металлургия цветных и редких металлов : сборник. М., 1978. - Т. 11. - 103 с. - (Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР).

56. Певзнер, В. В. Прецизионные регуляторы температуры Текст. / В. В. Певзнер. JI. : Энергия, 1973. - Т. 11. - 192 с.

57. Подлесныи, Н. И. Элементы систем автоматического управления и контроля Текст. / Н. И. Подлесный, В. Г. Рубанов. Минск : Вища школа, 1975. - 272 с.

58. Полуавтоматическая печь для выращивания полупроводниковых кристаллов Текст. // Missiles and Rockets. 1960. - 29 февр. - С. 62-63.

59. Полищук, Я, А. Автоматическое регулирование электропечей сопротивления Текст. / Я. А. Полищук. М. : Электрометрия, 1972. — Вып. 117.

60. Прецизионный контроль и выращивание монокристаллов германия Текст. // Electronics. 1956. - October. - P. 274-275.

61. Пфанцгаль, И. Теория измерений Текст. / И. Пфанцгаль. —М.: Мир, 1976. — 248 с.

62. Разработка прибора прецизионного регулирования температуры с использованием светопровода Текст. : отчет Гиредмег по научно-исследовательской теме СКБРМ-1. М. : Москва ; 1962. - 257 с.

63. Рогач, В. Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования Текст. / В. Я. Рогач. — JI. : Энергия, 1973. 440 с.

64. Международного Сибир. авиац.-космич. салона «САКС-2002» (11-14 ноября, 2002 г, Красноярск); Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2002. - С. 68-71.

65. Саханский, С. П. Управление скоростью вытягивания при контактном методе выращивания монокристаллов Текст. / С. П. Саханский // Автоматизация и современные технологии. 2008. - № 9. — С. 3-7. — 1SNN 0869-4931.

66. Саханский, С. П. Управление скоростью вытягивания на установке выращивания монокристаллов германия Текст. / С. П. Саханский // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2008. - № 4. - С7— 11.

67. Саханский, С. П. Погрешность контактного метода измерения текущей площади выращиваемого монокристалла германия Текст. / С. П. Саханский // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2009. — № 2. — С. 43-46.

68. Саханский, С. П. Измерение площади монокристалла в системе автоматического управления выращиванием германия Текст. / С. П. Саханский // Мехатроника. Автоматизация. Управление. 2008. - № 8. - С. 44-48.

69. Саханский, С. П. Особенности определения формы фронта кристаллизации при выращивании монокристаллов германия Текст. / С. П. Саханский // Мехатроника. Автоматизация. Управление. 2008. - № 9. -С. 45-47.

70. Саханский, С. П. Установка выращивания монокристаллов германия на основе контактного метода измерения Текст. / С. П. Саханский // Вестник

71. Самарского государственного университета им. акад. С. П. Королева ; Самарский гос. аэрокосмич.ун-т. Самара, 2008. - Вып. 2. - С. 100 - 105.

72. Саханский, С. П. Контактный метод управления выращиванием монокристаллов германия по способу «Чохральского» Текст. : дис. канд. техн. наук : 05. 13. 06. : защищена 22.05.03 : утв. 10.10.03. Сергей Павлович Саханский 2003. - 124 с.

73. Саханский, С. II. Управление процессом выращивания монокристаллов германия Текст.: моногр. / С. П. Саханский ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. -Красноярск, 2008. 104 с. - ISBN 978-5-86433-366-2.

74. Саханский, С. П. Управление температурой нагревателя на установке выращивания монокристаллов германия Текст. / С. П. Саханский // Мехатроника. Автоматизация. Управление. — 2008. — № 1. С. 42 - 46.

75. Солодовников, В. В. Теория автоматического управления техническими системами Текст. / В. В Солодовников. М.: Изд-во МГТУ, 1993. - 492 с.

76. Семенюк, Э. П. Температура как объект измерительной и управляющей информации в условиях современной научно-технической революции. Текст. / Э. П. Семенюк // Приборы и системы управления. 1971. - № 10.

77. Система управления на магнитных усилителях для печей, используемых для получения полупроводниковых монокристаллов Текст. // In strums and Control Sys. 1960. - 33, 4. - № 4. - C. 623.

78. Смирнов, Б. В. Пути и проблемы развития АСУ в производстве полупроводниковых материалов Текст. / Б. В. Смирнов, В. М. Юшкин // Цветные металлы. 1984. - № 3. - С. 62-64.

79. Смирнов, Ю. М. Некоторые особенности выращивания монокристаллов германия в промышленных условиях Текст. / Ю. М. Смирнов, Э. С. Фалькевич // Научные труды Гиредмета. — М. : отдел научно-технической информации подотрасли, 1974.-Т. 51.-С. 131-136.

80. Смирнов, Ю. М. Влияние температурного режима на форму фронта кристаллизации Текст. / Ю. М. Смирнов, В. А. Кузнецов // Научные труды Гиредмета. М. : Отдел научно-технической информации подотрасли, 1974. Т. 51. -С. 136-139.

81. Смирнов Ю. М. Влияние отклонения оси затравки от направления 111. на однородность монокристаллов германия [Текст] / Ю. М. Смирнов // Научные труды Гиредмета. М. : Отдел научно-технической информации подотрасли, 1974.-Т. 51.-С. 139-143.

82. Справочник по средствам автоматики Текст. / под ред. В. Э. Низе, И. В. Антика. М. : Энергоатомиздат, 1983. -449 с.

83. Степанов, А. В. Будущее металлообработки Текст. / А. В. Степанов. — Л. : Лениздат, 1963,- 131 с.

84. Терморегулятор прецизионный программный РИФ-101 Текст. // Техническое описание и инструкция по эксплуатации. АЭЖ 87779-003.00.00 ТО. 1978 г.-30 с.

85. Теория следящих систем. Текст. / под ред. X. Джеймса, Н. Никольса, Р. Филипса. М. : Изд. иностр. лит., 1951. - 320 с.

86. Тимман, В. Л. Выращивание кристаллов постоянного диаметра методом контроля уровня расплава Текст. / В. Л. Тимман, С. Ф. Бурчас // Кристаллография. 1981. - Т. 26. - № 4. - С. 892-894.

87. Установка для получения металлов высокой частоты Текст. / Проспект фирмы «Кокусай». Япония : [б. и.], 1960.

88. Управление печью для вытягивания кристаллов Текст. // lnstrum. Pract. — 1960 14. -№ l.-C. 53.

89. Фукунда, Ц. Технология выращивания монокристаллов GaP с управлением с помощью ЭВМ Текст. / Ц. Фукунда, И. Ватанабе, М. Накамура // Дэнси дайре, Electronic. Parts and Materials, Japan, 1981. vol 20. - № 5. - P. 78-84, 1 17.

90. Шашков, ТО. М. Выращивание монокристаллов методом вытягивания Текст. / Ю. М. Шашков. М. : Металлургия, 1982. - 310 с.

91. Шелкин, 10. Ф. Физика и химия обработки материалов Текст. / Ю. Ф. Шелкин. 1971. - № 3. - С. 29-33.

92. Шендерович, И. JI. Микропроцессорные АСУТП получения полупроводниковых материалов Текст. / И. JI. Шендерович // Цветные металлы. 1984.-№4.-С. 52-55.

93. Щелкин Ю. В. Расчет температурного поля расплава и кристалла при нелинейных граничных условиях Текст. / Ю. В. Щелкин, В. А. Смирнов, И. В. Саршинова // Научные труды Гиредмета. 1974. - Т. 55. - С. 29-42.

94. Щелкин, Ю. В. К вопросу постановки задач расчета температурного поля в процессе выращивания из расплава Текст. / Ю. В. Щелкин, В. А. Смирнов // Научные труды Гиредмета. 1974. - М. : - Т. 55. - С. 42-54.

95. Юревич, Е. И. Теория автоматического управления Текст. JT. : Энергия, 1975.-413 с.

96. Юферов, Ф. М. Электрические микромашины автоматических устройств 'Текст. / Ф. М. Юферов. М. : Высш. Шк. 1976.

97. An Overview of Silicon Crystal Growing Processes. Solid State Technology.//. Appl. Phys.- 1976.- Vol. 47.-№ 10.-P. 4384-4393.

98. Bystrova, E. N. Prediction of the melt/crystal interface geometry in liquid encapsulated Czochralski growth of Si bulk crystals / E. N. Bystrova, V. V. Kalaev // Crystal Growth 2004. - Vol. 266. - P. 34^0.

99. Bystrova, E. N. Prediction of the melt/crystal interface geometry in liquid encapsulated Czochralski growth of TnP bulk crystals / E. N. Bystrova, V. V. Kalaev, О. V. Smirnova // Crystal Growth 2003. - Vol. 250/1-2. - P. 189-294.

100. Bardsley, W. Callium Arsenide and Related Componds / W. Bardsley, G. W. Green, С. H. Holliday. London-Bristal, 1975. - P. 355-361.

101. Brissot J. J. Electrochem. Technol / J. J. Brissot, H. Raynoud. 1963. -Vol. l.-P. 301.

102. Birck, M. Advances in the automation of the Czocnralski process for silicon crystals / M. Birck // Semicond. Int. Buton, 1982. - P. 25-28.

103. Birck, H. Vollautomatiache Kristallrien-Anlage mil Rein-Digitale mese and Automatisierungstechn / H. Birck. : Berlin : INTERKAMA-Kongr, 1983. P. 367-376.

104. Blumberg, H. A. Czochralski crystal puller automated by the weighing metod / H. A. Blumberg, P. Reiche, W. A Watringer // Crystal Research and Technology. — 1981.-Vol. 10. -№ 11.-P. 1323-1338.

105. Blumberg, H. A. Czochralski crystal puller automated by the weghing technigue Elektrohic resourrce. / H. Blumberg, F. A. Reiche // Eur. Meet. Cryst. Growth. — Prague, Aug, 2.3-28, 1982. -Usti nad Labem. P. 51-52.

106. Brown, M. Computer system tracks crystals to upgrade cuality control / M. Brown, J. Powera // Chemical Processing. USA, 1983. - Vol. 46 .- № 9. -P. 100-101.

107. Circuits Manuf. 1973. - 13. - № 4. - P. 19.

108. Crystal Growth. 1974. - 21. - №2. - P. 310-312.

109. Crystal Growth. 1972. - 16. -№ 3. - P. 277-279.

110. Crystal Growth. 1974. - Vol. 24-25, P. 369-373.

111. Crystal Growth.- 1974.-Vol. 13/4.-P. 106-112.

112. Crystal Growth. 1974. - Vol. 13/4. - P. 657-662.

113. Crystal Growth. 1974. - 24/25. - P. 374-375.

114. Crystal Growth. 1974. - 24/25. - P. 369-373.

115. Cryst. Hurle. 1979. - Vol. 42. - P.473^182.

116. Davis E.T. Precision temperature regulator for growing silicon monocrystals February / E. T. Davis, W. B. Alben, F. H. Wyeth // Electronics. 1957 February. -P. 164-167.

117. Dornberger, E. Silicon crystals for future requirements of 300 mm wafers / E. Dornberger, J.Virbulis, B. Hanna, R. Hoelzl, E. Daub // Crystal Growth. 2001. -Vol. 229/1-P. 1 1-16.

118. Ellis, B. Dasic concepts of measurement / B. Ellis. Cambridqe : Cambridqe University Press, 1966. - 248 p.152. «Electrochem! soc.». 1979.-Vol. 126.-№2.-P. 284-287.153. «Electrochem. soc.». 1974.-Vol. 121.-№6. -P. 822-826.

119. Emerson, W. Application of diathermic heating in the technology of manufacture of crystals on Czochralski method / W. Emerson // Semicoductor products. -1961, october P. 25-31.

120. Evstratov, I. Yu. Modeling analysis of unsteady three-dimensional turbulent melt flow during Czochralski growth of Si crystals / I. Yu. Evstratov, V. V. Kalaev, A. I. Zhmakin // Crystal Growth. 2001. - Vol. 230. - P. 22-29.

121. Evstratov, I. Yu. Numerical study of 3D unsteady melt convection during industrial-scale CZ Si-crystal growth / I. Yu. Evstratov, V. V. Kalaev, A. 1. Zhmakin // Crystal Growth. 2002. - Vol. 237/239. - P. 1757-1761.

122. Finkelstein, E Grundqedanken zum Messen. Messen-steuern-reqeln / E. Finkelstein. 1973. - Bd. 16. - № 6. - P. 201-205.

123. Garther, K. J. Ein Fernsehmebsystem rur Erfassung vov Wackstrumsparametern bei der Kristallruchtung aus der Schmel / K. J. Garther. 1981. - 76 p. (Ber. Kernforkschungsanlage, Julich, № 1730).

124. Gorich, P. Zu Problem der Mess-technik und Messdatenverar beitinq fur Automatiseirunq-Messen-steuerin / P. Gorich, W. Skarus. 1973. - Bd. 16. -№ 6.- P. 194-206.

125. Gentile, P. Germanium growth on nanopatterned surface studied by STM / P.Gentile, J.Eymery, F.Leroy // Crystal Growth. 2005. - Vol. 275/1-2. - P. el609-e 1613.

126. Horner, 1. Measuring equipment and monitoring systems used in smelting industry / I. Horner // The Conadian Mining and Mtallurgical Bulletin. 159, 52. -№ 571.

127. Journal of Colloid and Interface Sci., 1969. Vol. 30. -№3. - P. 323-333.

128. Juhasz, Paitz J. Continuous Czochralski growth (CCC) of LiTa03 single rystals / Paitz J. Juhasz // 6-я Межд. конф. по росту кристаллов. 1980. - Т. 3. - С. 131—132.

129. Kalaev, V. V. Prediction of bulk defects in CZ Si crystals using 3D unsteady calculations of melt convection / V. V. Kalaev, D. P. Lukanin, V. A. Zabelin // Materials Science in Semiconductor Processing. 2003. - Vol. 5/4-5. - P. 369-373.

130. Kalaev, V. V. Modeling of impurity transport and point defect formation during CZ Si crystal growth / V. V. Kalaev, V. A. Zabelin, Yu. N. Makarov // Solid State Phenomena. 2002. - Vol. 82/84. - P. 41 -46.

131. Kalaev, V. V. Calculation of bulk defects in CZ Si growth: impact of melt turbulent fluctuations / V. V. Kalaev, D. P. Lukanin, V. A. Zabelin // Crystal Growth. 2003. - Vol. 250/1-2. - P. 203-208.

132. Kalaev, V. V. Gas flow effect on global heat transport and melt convection in Czochralski silicon growth / V. V. Kalaev, I. Yu. Evstratov, Yu. N. Makarov // Crystal Growth. 2003. - Vol. 249/1-2. - P. 87-99.

133. Kumaragurubaran, S. Growth of paratellurite crystals: effect of axial temperaturte gradient on the quality of the crystals / S. Kumaragurubaran, C. Subramanian // Crystal Growth. 2000. - Vol. 211/1-4. - P. 276-280.

134. Karl, I. Possibilities of the automatization of crystal growing on the base of temperature field measuring Elektrohic resourrce. / I. Karl, D.Tanzez // Eu. Meet. Cryst. Growth. Prague ; Aug, 23-28, 1982. - Usti nad Labem. - P. 54-57.

135. Kenneth, E. Domey. Computer Controlled Growth of Single-Crystal Ingots. IBM / E. Kenneth. 1971.

136. Kyropoulos, S., Chem., 154. 308. - (1926).

137. Lucien N. Crystal growth with applied current / N. Lucien, Brush and Bruce, T. Murray // Crystal Growth. 2003. - Vol. 250/1-2. - P. 170-173.

138. Lukanin, D. P. Advances in the simulation of heat transfer and prediction of the melt-crystal interface shape in silicon CZ growth / D. P. Lukanin, V. V. Kalaev, Yu. N. Makarov // Crystal Growth 2004. - Vol. 266/1-3. - P. 20-27.

139. Lukanin, D. P. Parallel Simulation of Czochralski crystal growth / D. Lukanin, V. Kalaev, A. Zhmakin // Lecture Notes in Computer Science 2004. — Vol. 3019.-P. 469-474.

140. Laser, Focus. 1973.-9.-№ 4.-P. 15-16.

141. Libsch, J. F. Temperature adjustment at induction heating / J. F. Libsch // Metal Progr. 1960.-3, 77. — № 3. - P. 94-98.

142. Maruyama Takahiro. Multinuclear layer-by-layer growth on Ge(ll 1) by LPE) / Takahiro Maruyama, Matsuda Keiji, Naritsuka Shigeya // Crystal Growth. 2005. -Vol. 275/1 -2. - P. e2155-e2160.

143. Nacken, R., Neues, Jb. Miner / Nacken R. 2. - P. 133 (1915).

144. Natalya, N. Statistical analysis of dynamics of elementary processes on the surface of the growing crystal (by the AFM data) / N. Piskunova, V. Rakin // Crystal Growth.-2005.-Vol. 275/1-2.-P. el661-el664.

145. Pheifer, D. E. Microprocessor-controlled crystal growt / D. E. Pheifer, T. L. Johnson // Proc. Joint Automat. Charlottesille, Va, 1981. - June, 17-19. -Vol. 1.

146. Phys. Chern., 92. P. 219. - (1917).

147. Proc. hist. Radio Engrs.-N. Y. -40, P. 1338 (1952).

148. Phys. Rev. 78, 647 (1950).

149. Proc. Inst. Radio Engrs. N. Y. - 40, 906 (1952).

150. Schmidt, F. Phantom controlled automatic Czochralski growth appparatuss / F. Schmidt, R. Voszka // Crystal Research and Technology. 1981. - Vol. 10. - № 11. -P. 127-128.

151. Sci Instrum. 24. 652. - (1953).

152. Smirnova, О. V. 3D Computations of Melt Convection and Crystallization Front Geometry during VCz GaAs Growth / О. V. Smimova, V. V. Kalaev, Yu. N. Makarov, // Crystal Growth. 2004. - Vol. 266. - P. 67-7320.

153. Shiraishi, Y. Growth of silicon crystal with a diameter of 400 mm and weight of 400 kg / Y. Shiraishi, K. Takano, J. Matsubara, T. lida // Crystal Growth. 2001. -Vol. 229/1.-P. 17-21.

154. Smirnova, О. V. Simulation of Heat Transfer and Melt Flow in Czochralski Growth of Sil-xGex Crystals / О. V. Smirnova, V. V. Kalaev, Yu. N. Makarov // Crystal Growth. 2004. - Vol. 266. - P. 74-80.

155. Smirnova, О. V. 3D unsteady numerical analysis of conjugate heat transport and turbulent/laminar Hows in LEC growth of GaAs crystals / О. V. Smirnova, V. V. Kalaev // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. - Vol. 47. -P. 363-371.

156. Vclhofi; W. «Ber. Kernforschungsanlage Julich» / W. Velhoff. 1975. -№conf 18,1-58.9.

157. Vullmer, J. Total radiation pyrometer with beam waveguide / J. Vullmer, G. Rein, J. Duke. // Ont., Soc., America. 1959. - 49. - № 1. - P. 75-77.

158. Watanabe, M. Japanese Journal of Applied Physics / M. Watanabe et al.. -1983. Vol. 22, suppl. 1. - P. 427-^430.

159. Wilkes, B. Pulling 5 kg of germanium monocrystals, report at London conference in May, 1959 / B. Sc. Wilkes. London, 1959 r.

160. Woodside, N. Y. Temperature control at induction heating with high-frequency current / N. Y. Woodside // Review Pablished by Lepel High Freguency Laboratories inc. 1960.-Т. 1. -№ 3.

161. Yakovlev, E. V. Modeling analysis of CZ growth of GaAs bulk crystals using 3D unsteady melt flow simulations / E. V. Yakovlev, О. V. Smirnova, E. N. Bystrova // Crystal Growth. -2003. Vol. 250/1-2. - P. 195-202.

162. Yakovlev, E. V. Global heat and mass transfer in vapor pressure controlled Czochralski growth of GaAs crystals / E. V. Yakovlev, V. V. Kalaev, 1. Yu. Evstratov // Crystal Growth 2003. - Vol. 252/1-3 -P. 26-36.

163. Zabelin, V. A. Modeling of point defect formation in silicon monocrystals / V. A. Zabelin, V. V. Kalaev // Crystal Research and Technology. 2003. -Vol. 38/6.-P. 506-514.

164. Ввод исходных данных: GH, CI, d0, d\, D,1. Ь x2, xii Kim1., Li,

165. Wro,X}, {W0,X}, {WUX}, {W2,X}, {W3,X}, {V0,X}, {VUX},{V2,X},1. Г0,*}, {Тот,Х\,

166. Pu Pi, Рз, Л, Ps, Рб, УКУ, УКТ, YKWZ, ZWOZVR,1. РиРьРъРь

167. Dh D2, D3, D4i D5, D6, D7, Ds, D9, Dio, Djj, D12, D13, D14, Dis, Die,А

168. Прием импульсов затравки, вычисление перемещения Хнзц затравки.1. Подсчет импульсовтигля, вычисление перемещения1. Хнтц тигля.1. Вычисление:

169. Ку = В'А, *рж • Z)/rf,.2/(Аз-рт) Вычисление времени цикла: Tn = XHrn-Ky-AJ[B-V31, Вычисление:

170. Т ip" Уц /{Хтц £.) Х= "Аз.В10 1. V rJd=v0- x\VQ-V.и

171. TJx) (X у л\ ~~ зн1 с V {j-\)) + Dj-Ax J12

172. Подпрограмма управления подъемом тигляЕ