CS200411B1 - Device for monocrystal drawing on seed crystal from melt - Google Patents
Device for monocrystal drawing on seed crystal from melt Download PDFInfo
- Publication number
- CS200411B1 CS200411B1 CS406778A CS406778A CS200411B1 CS 200411 B1 CS200411 B1 CS 200411B1 CS 406778 A CS406778 A CS 406778A CS 406778 A CS406778 A CS 406778A CS 200411 B1 CS200411 B1 CS 200411B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- crucible
- gear
- ring
- drive
- sealed chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Vynález se týká vytváření monokrystalu pěstováním z taveniny a zejména vytahování monokrystalu na očkovacím krystalu z taveniny.The invention relates to the formation of a single crystal by melt cultivation, and in particular to the single crystal drawing on a seed crystal from the melt.
Nejvýhodněji může být použito vynálezu při vytváření z taveniny orientovaných monokrystalů velkého průměru, například optických a scintilačních monokrystalů ( chlorid sodný, chlorid draselný, bromid draselný, fluorid lithný, jodid sodný, jodid cesiový a další ) , polovodičových monokrystalů ( germanium, křemík, tuhé roztoky teluridů oínu a olova ) .Most preferably, the invention may be used to form melt-oriented single-diameter single crystal, for example, optical and scintillation single crystals (sodium chloride, potassium chloride, potassium bromide, lithium fluoride, sodium iodide, cesium iodide and others), semiconductor single crystals (germanium, silicon, solid solutions) oin and lead tellurides).
Známá zařízení pro vytahování monokrystalů na očkovacím krystalu z taveniny postupem Čoohralského mají: utěsněnou komoru s vodou chlazenými stěnami. Uvnitř komory, v její spodní části je uložen kelímek, jehož svislá osa se zpravidla shoduje se svislou osou komory. Kolem kelímku je rozmístěn ohřívák, obklopený tepelnou izolací.V horní části komory je umístěna svislá tyč, jejíž osa se shoduje s osou kelímku. Tyč je utěsněné vyvedena přes víko komory a je pohyblivá ve směru osy. Spodní čelní konec tyče nese držák očkovacího krystalu a horní čelní konec je spřažený s ústrojím pro její otáčení a s ústrojím pro její osový posun.Known devices for extracting single crystals on a seed crystal from the melt by the Coohralsky process have: a sealed chamber with water-cooled walls. Inside the chamber, at the bottom of the chamber is a crucible whose vertical axis generally coincides with the vertical axis of the chamber. A heater is placed around the crucible, surrounded by thermal insulation. In the upper part of the chamber there is a vertical rod whose axis coincides with the axis of the crucible. The rod is sealed out through the chamber lid and is movable in the direction of the axis. The lower end of the rod carries the seed crystal holder and the upper end is coupled to the rotation device and the axial displacement device.
Vytahování monokrystalu probíhá tímto způsobem.The single crystal extraction takes place in this manner.
kelímku se roztaví základní materiál a spouští se do něho otáčející se tyč s očkovací krystalem až do jeho styku s taveninou. Po částečném natavení spodního čela očkovacího krystalu se teplota taveniny sníží natolik, aby se očkovací krystal dále nenatavoval. íotom se otáčející tyč s očkovacím krystalem pomalu vytahuje a přitom na očkovacím krystalu roste monokrystal, jehož průměr se udává přiměřeným řízením teploty taveniny.The crucible melts the base material and loweres the spinning rod with seed crystal until it contacts the melt. After partially melting the bottom face of the seed crystal, the temperature of the melt is lowered so that the seed crystal does not melt further. the spinning rod with the seed crystal is slowly pulled out, and a single crystal is added to the seed crystal, the diameter of which is given by an adequate control of the melt temperature.
200 411200 411
Vyrobení monokrystalů ee stanovenými vlastnostmi a s dokonalou krystalickou strukturou vyžaduje splnění řady složitých podmínek, jako je zajištění stability a osové souměrnosti tepelného pole v narůstajícím monokrystalu a v obklopující jej tavenině, udržení stanoveného tvaru Sela krystalizace, zajištění intensivního míchání taveniny k omývár.x Sela krastalizace, zajištění stálé rychlosti růstu a stálého průměru narůstajícího monokrystalu.The production of single crystals ee with specified properties and with a perfect crystalline structure requires a number of complex conditions, such as ensuring stability and axial symmetry of the heat field in the growing single crystal and in its surrounding melt, maintaining the specified shape of Sela crystallization, ensuring intensive mixing of the melt to the washers. ensuring a constant growth rate and a constant diameter of the growing single crystal.
Ačkoliv popsaná zařízení pro vytahováni monokrystalů postupem Čechraljkéhe umožňují, ve srovnání s jinými známými zařízeními pro vytahování monokrystalu z taveniny, získat velmi jakostní monokrystaly, s hodně dokonalou strukturou, přesnou krystalografickou orientaoí , stejnorodým rozmístěním legujících příměsí apod., spočívá jejioh nedostatky v porušení osové souměrnosti tepelného pole taveniny, která zaplňuje kelímek, a v omezených možnostech mícháni taveniny otáčejícím se narůstajícím monokrystalem. Nesouměrnost tepelného pole v kelímku může vést k tuhnuti taveniny ha jeho stěnách) přitom se zmenšuje hladina tavenl:v;> f coučasně se zmenšuje průměr monokrystalu, který je možno vyrobit v tomto kelímku. Kromě toho nesouměrnost tepelného pole taveniny způsobuje nežádoucí periodické kolísání rychlosti růstu monokrystalu, která násobí dobu jeho otáčeni. V souvislosti s možným odchýlením těžiště narůstajícího monokrystalu od jeho esy otáčení nemůže být zvolena rychlost otáčení tyče držáku očkovacího krystalu natolik velká, což rovněž vede k omezení možnosti míchání tavě niny otáčejícím se narůstajícím monokrystalem.Although the described single crystal extraction devices by the Čechraljkéhe process make it possible, in comparison with other known single crystal extraction devices, to obtain very high quality single crystals, with a very perfect structure, precise crystallographic orientation, homogeneous distribution of alloying impurities etc. the thermal field of the melt that fills the crucible, and in limited possibilities of mixing the melt with a rotating, growing single crystal. The asymmetry of the heat field in the crucible can lead to the solidification of the melt on its walls, thereby decreasing the level of the melt: at the same time the diameter of the single crystal that can be produced in the crucible decreases. In addition, the asymmetric heat field asymmetric causes undesirable periodic fluctuations in the growth rate of the single crystal, which multiplies its rotation time. Due to the possible deviation of the center of gravity of the growing single crystal from its ace of rotation, the rate of rotation of the seed crystal holder bar cannot be chosen so high, which also limits the possibility of melt mixing by the rotating increasing single crystal.
Rovněž je známo zařízení ( USA patent č. 3,865.554 ) , které má v utěsněné komoře souose a ní umístěnou tyč držáku očkovacího krystalu a kelímek, uložený na podstavci pevně spojeném se svislou tyčí, utěsněné vyvedenou dnem komory v její ose a spřeženou s ústrojím pro její otáčení, rozmístěným pod dnem komory. Kolem kelímku a podstavce je rozmístěn ohřívák , obklopený tepelnou izolací.Also known is a device (U.S. Pat. No. 3,865,554) having a sealed chamber coaxialized with a seed crystal holder bar and a crucible mounted on a pedestal rigidly connected to a vertical bar, sealed through the bottom of the chamber along its axis and coupled to its device. rotation, located below the bottom of the chamber. A heater is placed around the crucible and the base, surrounded by thermal insulation.
Vytahování monokrystalu se v těchto zařízeních provádí za současného otáčení jak tyče držáku očkovacího krystalu, tak i kelímku s taveninou, přičemž je možné otáčet je v opačných smyslech.The extraction of the single crystal is carried out in these devices with simultaneous rotation of both the seed crystal holder rod and the melt crucible, which can be rotated in opposite senses.
Takováto zařízení zajišťují osovou souměrnost tepelného pole taveniny v kelímku a intea· sivní míohání taveniny narůstajícím monokrystalem.Such devices ensure the axial symmetry of the thermal field of the melt in the crucible and the intense mixing of the melt with the increasing single crystal.
Avšak vzhledem-k intensivnímu odvádění tepla tyčí je teplota středová části dna kelímku vždycky nižší než na obvodu. To může způsobit škodlivé tuhnutí taveniny na dně kelímku, tj. narušení normálních podmínek vytahování monokrystalu, obzvláště vylučováním bublin plynů na dně kelímku, stoupajících vrstvou taveniny k čelu krystalizace a potom vrůstajících do monokrystalu. Tato vada se zvláší silně projevuje při vytahování velkýoh monokrystalů, protože k zajištění stability kelímku a taveninou při jejich velkýoh hmotnostech musí být průměr tyče dostatečně velký.However, due to the intense heat dissipation of the rods, the temperature of the center portion of the crucible bottom is always lower than on the perimeter. This can cause harmful solidification of the melt at the bottom of the crucible, i.e., disruption of normal single crystal withdrawal conditions, in particular by eliminating gas bubbles at the bottom of the crucible rising through the melt layer to the crystallization face and then growing into the single crystal. This defect is particularly pronounced when extracting large monocrystals because the diameter of the rod must be sufficiently large to ensure crucible and melt stability at their large weights.
Kromě toho podstavec kelímku cloní povrch dna kelímku před ohřívákem. To vede k omezení možnosti vytvoření stanoveného tepelného pole v tavenině u dna kelímku.In addition, the crucible base shields the crucible bottom surface from the heater. This leads to a limitation of the possibility of creating a determined thermal field in the melt at the bottom of the crucible.
Celkově obě tyto vady podstatně omezují možnosti řízení tvaru čela krystalizace, zejména nelze v popsaných zařízeních vytvořit rovinné čelo krystalizace, prakticky nevyhnutelné k výrobě dokonalých monokrystalů. Podstatnou vadou tohoto zařízení je znečistění taveniny materiálem kelímku v důsledku nutného přehřátí taveniny, vyvolaného tím, že kelímek je spojen s tyčí odvádějící teplo. Kromě toho popsaná zařízení jsou málo bezpečná, protože horní část tyče, podstavce kelímku a samotný podstavec jsou v bezprostřední blízkosti ohřívače, což způsobuje jejich silnou korozi, boroení a nakonec vypadnutí zařízení ze stroje.Overall, both of these defects substantially limit the possibility of controlling the shape of the crystallization face, in particular, it is not possible to create a plane crystallization face in the described devices practically inevitable for the production of perfect single crystals. An essential defect of this device is the contamination of the melt by the crucible material due to the necessary overheating of the melt caused by the crucible being connected to the heat dissipating rod. In addition, the devices described are poorly safe because the top of the rod, the crucible pedestal and the pedestal itself are in the immediate vicinity of the heater, causing severe corrosion, breakdown and eventually falling out of the machine.
Základním úkolem vynálezu je vytvořit zařízení pro vytahování monokrystalu na očkovacím krystalu z taveniny s takovou konstrukcí upevnění kelímku a jeho uvedení do otáčení při vytahování monokrystalu, která by zajistila při souměrnosti tepelného pole v poměru k jeho ose nerušený přívod tepla z ohřívače k celému povrchu kelímku, bez přehřátí stěn kelímku, a zabránila klesání teploty od obvodu ke středu dna kelímku a též vytvořila podmínky k vytvoření jakéhokoliv předem stanoveného tepelného pole v tavenině a zabránila nežádoucímu rozpuštění materiálu kelímku v tavenině.It is a primary object of the present invention to provide a single crystal extraction device on a melt seed crystal with a crucible mounting structure and rotation thereof to extract a single crystal that would provide undisturbed heat delivery from the heater to the entire crucible surface. without overheating the crucible walls, and prevented the temperature from dropping from the periphery to the center of the crucible bottom, and also created conditions to create any predetermined heat field in the melt and prevent unwanted dissolution of the crucible material in the melt.
Tento úkol řeěí zařízení pro vytahování monokrystalu na očkovacím krystalu z taveniny , která má v utěsněné komoře umístěný kelímek, kinematicky spřažený s pohonem jeho otáčení , ohřívák s tepelnou isolaoí obklopující kelímek a souose s kelímkem uloženou tyč, který nese držák očkovacího krystalu a je spojená s pohonem jejího otáčení a posunu ve svislé rovině,/ podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kinematický řetěz spojení kelímku s pohonem jeho otáčení obsahuje nosný prstenec, na kterém je uložen kelímek.This task is accomplished by a single crystal extraction device on a seed crystal from a melt having a crucible located in a sealed chamber, kinematically coupled to drive rotation thereof, a thermal isolation heater surrounding the crucible and coaxial with a crucible carrying a seed crystal holder and connected drive according to the invention, wherein the kinematic chain of the crucible connection with the drive of its rotation comprises a support ring on which the crucible is mounted.
Upevnění kelímku na otáčejícím se nosném prstenci vylučuje možnost jeho stínění před ohřívákem jakýmikoliv prvky konstrukce, umožňuje nerušený přívod tepla k celému povrohu kelímku a vytváření v tavenině, obsažené v kelímku, libovolného předem stanoveného tepelného pole při dodržení jeho osové souměrnosti. Tím umožňuje řízení podle vynálezu, účinně upravovat tvar čela krystalizace při intensivním míchání taveniny, tj. vytvářet monokrystaly v širokém měřítku technologických podmínek. Kromě toho upevnění kelímku na otáčejícím se nosném prstenci umožňuje zabránit znečistění taveniny materiálem kelímku.The mounting of the crucible on the rotating support ring avoids the possibility of shielding it from the heater with any structural elements, allowing undisturbed heat delivery to the entire crucible surface and forming in the crucible any desired predetermined thermal field while maintaining its axial symmetry. This allows the control according to the invention to efficiently modify the shape of the crystallization face with intensive melt mixing, i.e. to form single crystals in a wide range of process conditions. In addition, fastening the crucible to the rotating support ring makes it possible to prevent contamination of the melt with crucible material.
Současně zařízení podle vynálezu podstatně zvyšuje bezpečnost práce zařízení tím, že je bráněno škodlivému tuhnutí taveniny na dně kelímku.At the same time, the device according to the invention substantially increases the safety of operation of the device by preventing harmful solidification of the melt at the bottom of the crucible.
Podle vynálezu je důležité, aby kinematický řetěz spojení kelímku s pohonem jeho otáčení obsahoval v utěsněné komoře dvoustupňový reduktor, přiěemž hnací ozubené kolo jeho prvního stupně je pevně usazeno na výstupním hřídeli se svým pohonem otáčení, uspořádaným vně utěsněné komory, a aby hnací ozubené kolo druhého stupně dvoustupňového reduktoru zabíralo do nosného prstence.According to the invention, it is important that the kinematic chain connection of the crucible to its rotation drive comprises a two-stage reducer in the sealed chamber, wherein the first gear drive gear is firmly seated on the output shaft with its rotation drive disposed outside the sealed chamber; stage of the two-stage reducer engaged in the carrier ring.
To zjednodušuje konstrukci ústrojí a umožňuje použít jej ve známých zařízeních pro vytahování monokrystalů postupem Čochralského, která mají svislou tyč utěsněné zavedenou dnem utěsněné komory v její ose a odstranit znečistění taveniny materiálem kelímku.This simplifies the design of the device and makes it possible to use it in known single crystal extraction devices by the Cochralsky process, which have a vertical rod sealed through the bottom of the sealed chamber at its axis and eliminate contamination of the melt with crucible material.
Podle vynálezu je účelné, aby nosný prstenec byl vytvořen ve tvaru věncového ozubeného kola. To zjednodušuje konstrukci ústrojí a zvyšuje jeho pracovní spolehlivost.According to the invention, it is expedient for the support ring to be in the form of a ring gear. This simplifies the design of the device and increases its operational reliability.
Je rovněž podle vynálezu výhodné, aby kinematický řetěz spojení kelímku s pohonem jeho otáčení obsahoval v utěsněné komoře umístěné ložisko, okolo kterého je umístěna tepelně izoláce a jehož pevný kroužek je uchycen ve dnu utěsněné komory souose s tyčí držáku očkovacího krystalu, a reduktor, jehož hnací ozubené kolo je pevně usazeno na výstupním hřídeli pohonu otáčení uspořádaného vně utěsněné komory, a aby hnaný článek byí vytvořen ve tvaru ozubeného věnce, uloženého na pohyblivém kroužku ložiska a spřaženého s nosným prstencem.It is also advantageous according to the invention that the kinematic chain of the crucible connection with its rotation drive comprises a bearing located in the sealed chamber, around which the thermal insulation is placed and whose fixed ring is mounted coaxially with the seed crystal rod in the bottom of the sealed chamber; the gear is fixedly mounted on the output shaft of the rotary drive disposed outside the sealed chamber, and that the driven link is in the form of a gear ring mounted on the movable bearing ring and coupled to the support ring.
To zajiětuje opojeni osy otáčeni kelímku o oeou otáčení narůstajícího monokrystalu a tím umožňuje vytahovat monokrystal o průměru blízkém průměru kelímku·This ensures that the crucible axis of rotation of the crucible is counteracted by the rotation of the increasing single crystal, thereby allowing the single crystal to be extracted with a diameter close to the crucible diameter.
Technologicky je výhodné, je-li nosný prstenec uložen na válcovém stojanu, který je spodním čelem uchyoen na ozubeném věnci souose s ním tak, že obklopuje ohřívák s tepelnou izolací.Technologically, it is advantageous if the support ring is mounted on a cylindrical stand, which is lowered on the toothed ring by its lower face so that it surrounds the heater with thermal insulation.
Toto uspořádaní zajiětuje osovou souměrnost tepelného pole v utěsněné komoře a zvyšuje výrobní spolehlivost zařízení v důsledku rozmístění reduktoru a ložiska ve vzdálené zóně utěsněné komory, v blízkosti jejioh ochlazovaných stěn.This arrangement ensures the axial symmetry of the heat field in the sealed chamber and increases the manufacturing reliability of the device due to the location of the reducer and bearing in the distal zone of the sealed chamber, near its cooled walls.
Dále je podle vynálezu užitečné, aby nosný prstenec byl uložeb na váloovém stojanu a možností jeho přemístění ve vodorovné rovině vzhledem k oso tyče držáku očkovacího krystalu.Further, according to the invention, it is useful that the support ring is mounted on the roll stand and is able to be displaced in a horizontal plane with respect to the axis of the seed crystal holder rod.
Toto opatření umožňuje snadné spojení osy kelímku s osou otáčení nejen před začátkem práoe zařízení, ale podle nutnosti i bezprostředně v průběhu vytváření monokrystalu.This measure makes it easy to connect the crucible axis to the rotation axis not only before the washing machine starts, but also immediately during the formation of the single crystal, if necessary.
Též je důležité, aby nosný prstenec byl vytvořen ze dvou soustředných tenkostěnných obručí, navzájem spojených paprsky rozmístěnými rovnoměrně po obvodu a tangenciálně k initřní obruči.It is also important that the support ring is formed from two concentric thin-walled hoops connected to one another by spokes distributed uniformly around the circumference and tangential to the initial hoop.
To zabraňuje boroení nosného prstence přítomností radiálního spádu teploty, protože tepelné deformace budou obraoet pouze vnitřní a vnější obruč jednu ke druhé bez porušení rovinné souměrnosti. Kromě toho takovéto vytvoření nosného prstence omezuje na minimum radiální odvádění tepla z upevněného na něm kelímku, což usnadňuje vytváření potřebného tepelného pele v tavenině.This avoids the boring of the support ring by the presence of a radial temperature gradient, since the thermal deformations will only deflect the inner and outer rims one against the other without breaking the plane symmetry. In addition, such a configuration of the carrier ring minimizes radial heat dissipation from the crucible mounted thereon, which facilitates the formation of the required heat melt in the melt.
Dále je zařízení podle vynálezu podrobně popsáno na konkrétních příkladech jeho provedení a odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr.l schematicky zobrazuje celkový pohled na zařízení pro vytahování monokrystalu na očkovacím krystalu z taveniny podle vynálezu, a to v podélném řezu, na obr.2 je totéž a jiným vytvořením pohonu otáčení kelímku podle vynálezu, a to v podélném řezu, a na obr. 3 je znázorněn půdorys nosného prstanoe podle vynálezu.The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 schematically shows a longitudinal sectional view of a single crystal drawing device on a melt seed crystal according to the invention; FIG. is the same and another embodiment of the crucible rotation drive of the invention in longitudinal section, and FIG. 3 shows a plan view of a carrier ring according to the invention.
Navrhuje se teto zařízení pro vytahování monokrystalu na očkovacím krystalu z taveniny. Jako taveninu, ze které se vytahuje monokrystal, lze v daném případě použít polovodičový křemík nebo tuhý roztok teluridů olova a cínu.Zařízení znázorněné na obr.l má utěsněnou komoru 1 s víkem 2 . V utěsněné komoře 1 je umístěn kelílem J, kinematicky spřažený a pohe nem jeho otáčení, dále ohřívák £ s tepelnou izolací který obklopuje kelímek 2·It is proposed to provide a single crystal withdrawal device on a seed crystal from a melt. In the present case, a semiconductor silicon or a solid solution of lead and tin tellurides can be used as the melt from which the single crystal is drawn. The apparatus shown in FIG. 1 has a sealed chamber 1 with a lid 2. In the sealed chamber 1 there is placed a kelel J, kinematically coupled and driven by its rotation, further a heater with thermal insulation which surrounds the crucible 2.
Tepelnou izolací £ je grafitový blok, který so skládá z pěti válcovitých zástěn 5a. jedné svrchní zástěny 5b a jedné spodní zástěny 5o. umístěné na dnu utěsněné komory 1, Brvní dvě válcové zástěny §a k ohříváku £ mají štěrbinu pro umístění v nich prvků kinematického převodu. Celá tepelná izolaoe 5. je uložena na spodní zástěně 5o · ,The thermal insulation 6 is a graphite block consisting of five cylindrical screens 5a. one upper screen 5b and one lower screen 5o. The two cylindrical screens 6a to the heater 6 have a slot for accommodating the kinematic transmission elements therein. The entire thermal insulation 5 is placed on the bottom screen 5o ·,
V utěsněné komoře 1 je rovněž souose s kelímkem 2 uložena tyč 6, utěsněně zavedená do utěsněné komory 1 víkem 2, která nese držák 2 očkovacího krystalu 8 . Tyě 6 je spojena a pohonem pro její otáčení a posun ve svislé rovině, který není znázorněn na výkrese.In the sealed chamber 1 is also coaxial with the crucible 2 a rod 6, sealed into the sealed chamber 1 by a lid 2, which carries the seed crystal holder 2. The rod 6 is coupled to a drive for rotating and moving it in a vertical plane (not shown in the drawing).
Jako materiál kelímku je v tomto případě použit kysličník křemičitý, nitrid boru,nitrid křemíku apod.The crucible material used in this case is silica, boron nitride, silicon nitride, and the like.
Materiálem držáku X očkovacího krystalu 8 je grafit.The material of the seed crystal holder X is graphite.
··
Podle vynálezu kinematický řetěz spojení kelímku £ ® pohonem jeho otáčení obsahuje nosný prstenec 9, na kterém je zavěšen kelímek 2 Pro společné jejich otáčení v průběhu vytahování monokrystalu.According to the invention the kinematic chain link crucible £ ® drive it in rotation comprises a support ring 9, which is hinged to the cup 2 F or joint rotation thereof in the course of pulling the single crystal.
Kelímek 2 3® zavěšen na nosném prstenci £ pomocí držáku IQ, který je ve tvaru kelímku 2 a má v horni části nákružky 11, jimiž se držák 10 opírá o nosný prstenec 5, «The crucible 22 is suspended from the support ring 5 by means of a crucible holder 10 having a collar 11 at the top of which the support 10 rests on the support ring 5, «.
Ohřívák £ je upevněn na přívodech 12 proudu, které jsou utěsněné zavedeny do utěsněné komory 1 jejím dnem 11 a v něm jsou upevněny.The heater 4 is mounted on the power inlets 12, which are sealed into the sealed chamber 1 by its bottom 11 and are fixed therein.
Kinematický řetěz spojení kelímku 2 a pohonem jeho otáčení podle vynálezu má v utěsněné komoře X umístěný dvoustupňový reduktor, přičemž hnací ozubené kol® 14 prvního stupně dvoustupňového reduktoru je pevně usazeno na výstupním hřídeli 15 se svým pohonem otáčení, na výkrese neznázorněným, uspořádaným vně utěsněné komory 1 .The kinematic chain of the crucible 2 and its rotation drive according to the invention has a two-stage gearbox located in the sealed chamber X, wherein the first gear drive gear 14 of the two-stage gearbox is seated firmly on the output shaft 15 with its rotation drive, not shown in the drawing. 1.
Hnací ozubené kolo 14 prvního stupně nabírá do hnacího ozubeného kola 16 druhého stupně dvoustupňového reduktoru přes vložené ©zubené kolo 17 a hnané ozubené kol© 18 * Hnací ozubené kolo 16 zabírá do nosného prstence £ a přivádí jej tak do otáčení. Přitom nosný prstenec £ představuje věncové ozubené kolo, vytvořené s krbovými drážkami 19, 20 přiměřeně na horní a dolní ploše.The first gear drive gear 14 receives the second gear drive gear 16 of the two-stage reducer via the intermediate gear 17 and the driven gear 18. The drive gear 16 engages the support ring 6 and thus causes it to rotate. The support ring 6 represents a ring gear formed with the fireplace grooves 19, 20 correspondingly on the upper and lower surfaces.
Kruhová drážka 19 je urěena pr® uložení nákružků 11 držáku 10 kelímku 2 8 The annular groove 19 is provided for receiving the collars 11 of the crucible holder 10 8
V utěsněné komoře 1 je válcový podstaven 21, na který se umístí nosný prstenec 9.Válcový podstavec 21 je spodním čelem pevně upevněn v prstencovém vybrání 22, vytvořeném ve spodní zástěně 5c a horním čelem zasahuje do kruhové drážky 20 v nosném prstenci £ . Přitom nosný prstenec £ je uložen na válcovém podstavci 21 s možností skluzu po jeho horním čele.In the sealed chamber 1, a cylindrical base 21 is placed on which the support ring 9 is placed. The cylindrical base 21 is fixedly fixed in the annular recess 22 formed in the lower screen 5c by the lower face and extends through the upper face into the annular groove 20 in the support ring. The support ring 6 is mounted on a cylindrical base 21 with the possibility of sliding along its upper face.
Na obr.2 je Znázorněno zařízení pro vytahování alkaliekeh&logenních monokrystalů, například chloridu draselného, na očkovacím krystalu 8 z taveniny 36 . Zařízení, odborně jako předchozí, má utěsněnou komoru 1 s víkem 2 . V utěsněné komoře Γ je umístěn kelímek £ kinematicky spojený s pohonem jeho otáčení, ohřívák £ s tepelnou izolací £, který obklopuje kelímek £ a souose s kelímkem 3 uloženou tyč 6 držáku £ očkovacího krystalu 8 .FIG. 2 shows an apparatus for extracting alkali metal single crystals, for example potassium chloride, on a seed crystal 8 from the melt 36. The device, as in the prior art, has a sealed chamber 1 with a lid 2. In the sealed chamber 4 there is placed a crucible 4 kinematically connected to the drive of its rotation, a heat-insulating heater 4, which surrounds the crucible 4 and coaxial with the crucible 3 a rod 6 of the seed crystal holder 8.
Podle vynálezu kinematický řetěz spojení kelímku £ s jeho pohonem otáčení obsahuje nosný prstenec 23. umístěný v utěsněné komoře 1. a určený k uložení na něm kelímku £ za účelem jejich společného otáčení v průběhu vytahování monokrystalu 37 s taveniny.According to the invention, the kinematic chain of connection of the crucible 6 to its rotary drive comprises a support ring 23 disposed in a sealed chamber 1 and intended to receive the crucible 6 to rotate them together during extraction of the single crystal 37 from the melt.
Kelímek £ je upevněn na nosném prstene! 23 pomooí háků 24. které jsou v horní části kelímku £ . Na úrovni nosného prstence 23 je přes boční stěnu 25 utěsněné komory 1 utěsněné zaveden trkač 26, určený k seřizování polohy kelímku £ v utěsněné komoře 1 .The crucible is mounted on the carrier ring! 23 by means of the hooks 24 which are at the top of the crucible. At the level of the carrier ring 23, a throat 26 is provided over the side wall 25 of the sealed chamber 1 for sealing the position of the crucible 6 in the sealed chamber 1.
Kinematický řetěz spojení kelímku £ s pohonem jeho otáčení, kromě noesného prstence 23. obsahuje rovněž v utěsněné komoře 1 umístěné ložisko a reduktor, jehož hnací ozubené kel© je pevně usazeno na utěsněné do utěsněné komory 1 jejím dnem 13 zavedeném výstupním hřídeli 28 pohonu otáčení, který není znázorněn na výkresu a je umístěn vně utěsněné komory 1.The kinematic chain of the crucible connection to the rotation drive thereof, in addition to the carrying ring 23, also comprises a bearing and a reducer in the sealed chamber 1, the drive gear of which is rigidly seated on the sealed chamber 1 by its bottom 13 introduced by the output shaft 28. which is not shown in the drawing and is located outside the sealed chamber 1.
Ložisko má pohyblivý kroužek 2£ a pevný kroužek £0, upevněný ve dnu 13 utěsněné komory 1 souose s tyčí 6 držáku 7 očkovacího krystalu 8 . Hnaný článek reduktoru je vytvořen ve tvaru ozubeného věnce 31. usazeného na pohyblivý kroužek 29 ložiska a spřaženého s nosným prstencem 23 pro jeho přivedení do otáčení společně s kelímkem £ .The bearing has a movable ring 40 and a fixed ring 40 fixed in the bottom 13 of the sealed chamber 1 coaxial with the rod 6 of the seed crystal holder 7. The driven reducer member is in the form of a ring gear 31 seated on a movable bearing ring 29 and coupled to a support ring 23 to bring it into rotation together with the crucible 6.
Nosný prstenec 23 je uložen na válcovém stojanu 32. který je spodním čelem upevněn na ozubeném věnci JOL souose s ním tak, že obklopuje ohřívák £ s teleplnou izolací 2 ·The support ring 23 is mounted on a cylindrical stand 32, which is mounted on its bottom face on the ring gear 14 coaxially with it so that it surrounds the heater with heat insulation.
ΛΛ
Nosný prstenec 23 je uložen na válcovém stojanu 32 a je posouvátelný ve vodorovné rovině vzhledem k ose tyče 6 držáku 2 očkovaoího krystalu 8 a je vytvořen ze dvou soustředných tenkostěnnýoh obručí, a to z vnitřní tenkostěnné obruěe 33 a vnější tenkostěnné obruče 34 ( obr. 3 ) , mezi sebou spojených paprsky 35. rovnoměrně uspořádanými po obvodu a tangen oiálně k vnitřní tenkostěnné obruči 33 .The support ring 23 is mounted on a cylindrical stand 32 and is movable in a horizontal plane relative to the axis of the rod 6 of the seed crystal holder 8 and is formed of two concentric thin-walled hoops, an inner thin-walled hoop 33 and an outer thin-walled hoop 34 (Fig. 3). ), interconnected by spokes 35 uniformly arranged circumferentially and tangentially to the inner thin-walled rim 33.
Zařízení pro vytahování monokrystalu podle vynálezu, znázorněné na obr. 1 , pracuje taktot Na začátku výroby se držák 10 kelímku 2 uloží na nosný prstenec 2 a do něho se umístí kelímek 2 Be základním materiálem, načež se zapojí pohon otáčení kelímku 2· Přitom se otáčivý pohyb kelímku 2 předává přes hnací ozubené kolo 16 druhého stupně dvoustupňového reduktoru a hnané ozubené kolo 18, vložené ozubené kolo 17 a hnací ozubené kolo 14 prvního stupně dvoustupňového reduktoru od výstupního hřídele 15 s jeho pohonem otáčení.So držáku 2 s® upevní očkovací krystal 8 a zapojí se pohon otáčení tyče 6 . Potom se v utěsněné komoře 1 vytvoří potřebné pracovní prostředí, tj. vakuum nebo protitlak inertního plynu, zapojí se ohřívák £ a taví se základní materiál. Očkovací krystal 8 se po spuštění do taveniny 36 otaví a pomalu se zvedá, přičemž se zapojí pohon svislého posunu tyče 6 držáku 2 očkovacího krystalu 8 ·Apparatus for pulling a single crystal according to the invention shown in FIG. 1 operates taktot the beginning of production, the holder 10 of the crucible 2 placed on a support ring 2, and into it was placed in the crucible 2 Be base material and then engages the drive rotation of the crucible 2 · In this case, the rotary movement of the crucible 2 passes through the drive gear 16 of the second two-stage reduction gear and a driven gear 18, idler gear 17 and a driving gear 14 of the first stage two-stage reduction gear from the output shaft 15 with its drive otáčení.So ® holder 2 with attached seed crystal 8 and the rod rotation drive 6 is engaged. Thereafter, the required working environment, i.e. vacuum or back pressure of the inert gas, is created in the sealed chamber 1, the heater 4 is connected and the base material melted. The seed crystal 8 melts after being lowered into the melt 36 and is slowly lifted, engaging the vertical displacement drive rod 6 of the seed crystal holder 2.
Nakonec se, za řízení příslušným způsobem nahřívací teploty a vytahovací rychlosti, zís kává monokrystal 37 stanoveného průměru.Finally, by controlling the heating temperature and the extraction speed accordingly, a single crystal 37 of a determined diameter is obtained.
Pracovní spolehlivosti kinematické části zařízení při výrobních teplotách, umístěné v utěsněné komoře 1 , se dosahuje tím, že je vytvořena z mechanicky pevného, za tepla stálého materiálu, tj. z grafitu polovodičové čistoty. Vytvoření tepelné izolace a dvoustupňového redultoru z grafitu zajišťuje vysokou sterilnost postupu krystalizace.The working reliability of the kinematic part of the device at the manufacturing temperatures, located in the sealed chamber 1, is achieved by being made of a mechanically strong, thermally stable material, i.e., graphite of semiconductor purity. The formation of thermal insulation and a two-stage graphite reductor ensures high sterility of the crystallization process.
Zařízení podle vynálezu znázorněné na obr. 2 a 3 pracuje taktoí Před začátkem práoe se kelímek 2 uloží na nosný prstenec 23. do kelímku 2 se nasadí základní materiál, například chlorid draselný, a zapojí se pohon otáčení kelímku 2 * Fřitom se točivý moment od výstupního hřídele 28 přenáší na kelímek 2 přes pře® hnací ozubené kolo 27. ozubený věnec 31. vál cový stojan 32 a nosný prsteneo 23 . Potom se trkačem 26 ústředí kelímek 2 společně s nosným prstencem 23 tak, aby se osa kelímku 2 hryla s osou jeho otáčení a s osou tyče 6 držáku 2 očkovacíh o krystalu 8 · V držáku 2 ®· upevní očkovací krystal 8 a zapojí se pohon otáčení tyče 6 . Sále se zapojí ohřívák £ a taví se základní materiál. Očkovací krystal 8 se poiralu spouští do styku s taveninou 36 · Po částečném natavení očkovacího krystalu 8 a ustavení rovnováhy mezi ním a taveninou 36. kteřá odpovídá nepřítomnosti jak tavení tak i krystalizace ha očkovacím krystalu 8, se zapojí pohon svislého posunu, resp. zdvihu tyče 6 držáku 2 očkovacího krystalu 8 · Za dalšího příslušného řízení rychlosti vytahování a tepl ty ohříváku £ narůstá na očkovacím krystalu 8 monokrystal 37 potřebného rozměru.The apparatus according to the invention shown in FIGS. 2 and 3 operates as follows: Before starting the work, the crucible 2 is placed on the support ring 23. The crucible 2 is loaded with a base material such as potassium chloride and the crucible rotation drive is engaged. of the shafts 28 transmits to the crucible 2 via the drive gear 27 the toothed ring 31 of the cylindrical stand 32 and the support ring 23. The crucible 2, together with the support ring 23, is then moved through the head 26 through the central hub so that the axis of the crucible 2 coincides with the axis of rotation thereof and the axis of the rod 6 of the crystal inoculation bracket 8. 6. A heater 4 is connected to the heater and the base material melts. The seed crystal 8 is initiated in contact with the melt 36. After partially melting the seed crystal 8 and equilibrating it with the melt 36, which corresponds to the absence of both the melting and crystallization h of the seed crystal 8, a vertical displacement drive is connected. The stroke of the rod 6 of the seed crystal holder 2. With further appropriate control of the withdrawal speed and the heater temperature, the single crystal 37 of the required size increases on the seed crystal 8.
Jak vyplývá ze shora uvedeného podrobného popisu příkladů provedení zařízení podle vynálezu, umožňuje vynález odstranit přehřátí taveniny a tak zabránit znečistění taveniny materiálem kelímku, například při vytahování monokrystalů křemíku nebo teluridů oínu a olova v ** z křemenného kelímku. Kromě toho vynález umožňuje rozložit jakýkoliv stanovený měrný výkon ohřevu po celém povrchu kelímků a tak získat potřebné tepelné pole v tavenině. Současně mož nost otáčení kelímku jakoukoliv potřebnou rychlostí v opačném směru, než je směr otáčení narůstajícího monokrystalu, dává možnost učelrř i ptvovat tvar čela krystalizace a stupeň míchání taveniny.As can be seen from the above detailed description of the embodiments of the invention, the invention allows to eliminate overheating of the melt and thus prevent contamination of the melt by the crucible material, for example by pulling single silicon or oin and lead tellurides in quartz crucible. In addition, the invention makes it possible to distribute any determined specific heating power over the entire surface of the crucibles and thereby obtain the required thermal field in the melt. At the same time, the possibility of rotating the crucible at any desired velocity in the opposite direction to the direction of rotation of the growing single crystal gives the possibility to study the shape of the crystal face and the degree of melt mixing.
Zařízení podle vynálezu podstatně zvyšuje jakost vytvářených monokrystalů.The device according to the invention substantially increases the quality of the single crystals produced.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS406778A CS200411B1 (en) | 1978-06-20 | 1978-06-20 | Device for monocrystal drawing on seed crystal from melt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS406778A CS200411B1 (en) | 1978-06-20 | 1978-06-20 | Device for monocrystal drawing on seed crystal from melt |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS200411B1 true CS200411B1 (en) | 1980-09-15 |
Family
ID=5382581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS406778A CS200411B1 (en) | 1978-06-20 | 1978-06-20 | Device for monocrystal drawing on seed crystal from melt |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS200411B1 (en) |
-
1978
- 1978-06-20 CS CS406778A patent/CS200411B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4203951A (en) | Apparatus for growing single crystals from melt with additional feeding of comminuted charge | |
| US4330361A (en) | Process for the manufacture of high-purity monocrystals | |
| US4235848A (en) | Apparatus for pulling single crystal from melt on a seed | |
| US5196173A (en) | Apparatus for process for growing crystals of semiconductor materials | |
| US4936949A (en) | Czochraski process for growing crystals using double wall crucible | |
| US4650540A (en) | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements | |
| JP6614380B1 (en) | Single crystal production equipment | |
| GB1322582A (en) | Pressure- and temperature-controlled crystal growing apparatus | |
| US7195671B2 (en) | Thermal shield | |
| CS200411B1 (en) | Device for monocrystal drawing on seed crystal from melt | |
| US4784715A (en) | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements | |
| JPS59213697A (en) | Pulling device for single crystal semiconductor | |
| JPH09175889A (en) | Single crystal pull-up apparatus | |
| JP2819979B2 (en) | Single crystal pulling device | |
| JPH0315550Y2 (en) | ||
| JPH0474789A (en) | Method for pulling up semiconductor single crystal | |
| US20070240634A1 (en) | Crystal growing apparatus having a crucible for enhancing the transfer of thermal energy | |
| JP2816633B2 (en) | Single crystal pulling apparatus and pulling method | |
| JP2002060296A (en) | Crucible for single crystal production, single crystal production apparatus and single crystal production method using the same | |
| JPH101390A (en) | Device for producing single crystal | |
| NL7806998A (en) | Single crystal drawing appts. - using a crucible which is rotated in a heater within a sealed chamber | |
| JP2004292288A (en) | Method for melting raw material for silicon single crystal | |
| JPH09278584A (en) | Method for controlling single crystal pulling apparatus | |
| JPH0761891A (en) | Semiconductor single crystal production unit | |
| JPH0511074B2 (en) |