CS258949B1

CS258949B1 - Semiconductor material rod holder for high frequency flying band melting

Info

Publication number: CS258949B1
Application number: CS873416A
Authority: CS
Inventors: Dusan Mrazek; Stanislav Stencl
Original assignee: Dusan Mrazek; Stanislav Stencl
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1988-09-16
Also published as: CS341687A1

Abstract

Účelem je zvýšení únosnosti držáku, možnost upevnění polovodičové tyče o velké hmotnosti a délce, zvýšeni spolehlivosti jejího upevnění a úspora drahých kovů. Uvedeného účelu je dosaženo držákem složeným ze dvou navzájem otočných desek, jehož spodní deska je připevněna ke kulovému závěsu. V horní desce jsou vytvořeny ovládací drážky tvaru křivky. Ve spodní desce jsou proti ovládacím drážkám vytvořeny radiální drážky a do otvorů vzniklých průnikem drážek jsou vloženy upínací čepy na spodní straně opatřené závěsnou hlavičkou a na opačné zajištovacím prostředkem. Vzájemným pootočením desek dojde k radiálnímu posuvu upínacích čepů a tím k upevnění polovodičové tyče a jejímu vycentrování.The purpose is to increase the load-bearing capacity of the holder, the possibility of fixing a semiconductor rod of great weight and length, increase the reliability of its fixing and save precious metals. The stated purpose is achieved by a holder consisting of two mutually rotatable plates, the lower plate of which is fixed to a ball hinge. Curve-shaped control grooves are formed in the upper plate. Radial grooves are formed in the lower plate opposite the control grooves and clamping pins are inserted into the holes formed by the intersection of the grooves, provided with a hanging head on the lower side and a locking means on the opposite side. By rotating the plates mutually, the clamping pins will move radially and thus the semiconductor rod will be fixed and centered.

Description

Vynález se týká držáku tyče polovodičového materiálu, zejména křemíku, pro vysokofrekvenční letnou pásmovou tavbu v rotačně symetrickém uspořádání s kulovým závěsem k hornímu hřídeli pohybového mechanismu.The invention relates to a rod holder of a semiconductor material, in particular of silicon, for high-frequency summer band melting in a rotationally symmetrical arrangement with a ball hinge to the upper shaft of the movement mechanism.

Příprava polovodičových monokrystalů metodou vysokofrekvenční letmé pásmové tavby se provádí v pracovní komoře zařízení naplněné inertním plynem nebo ve vakuu. Pracqvní komora zařízení je v případě vertikálního rotačně symetrického uspořádání opatřena dvěma vertikálně uloženými na sobě nezávisle pohyblivými hřídeli. Na horním hřídeli je připevněn souose s induktorem uloženým uprostřed pracovní komory zařízení ingot výchozího materiálu, tj. polykrystalická tyč přibližně válcového tvaru, na dolním hřídeli je připevněn monokrystalický zárodek. Pásmová tavba je zahajována ve spodní části tyče polovodičového materiálu, odkud se při rotaci a posuvu obou hřídelí směrem dolů roztavené pásmo posouvá podél tyče polovodičového materiálu k jejímu hornímu konci, kde se v těsné blízkosti držáku tyče polovodičového materiálu pásmová tavba ukončí odtržením konce polovodičové tyče od kapalného pásma.The preparation of semiconductor single crystals by the method of high-frequency flying band melting is carried out in a working chamber of a device filled with an inert gas or in a vacuum. In the case of a vertical rotationally symmetrical arrangement, the working chamber of the device is provided with two vertically mounted, independently movable shafts. The ingot of the starting material, i.e. a polycrystalline rod of approximately cylindrical shape, is mounted coaxially to the upper shaft coaxially with the inductor disposed in the center of the working chamber of the device, ie a monocrystalline nucleus is attached to the lower shaft. The band melting is initiated at the bottom of the semiconductor material rod, from where the melted band moves along the semiconductor material rod to its upper end as the two shafts rotate and move downwards, where the band melting is terminated by tearing off the semiconductor rod end from liquid band.

Držák tyče polovodičového materiálu zprostředkuje její upevněni k hornímu hřídeli a vystředení do rotační osy zařízení pro pásmovou tavbu. Vzhledem ke stále se zvětšujícím požadavkům na průměr, délku a hmotnost navážek polovodičového materiálu je držák tyče polovodičového materiálu značně namáhán mechanicky, přičemž musí odolávat i vysokým teplotám vyvolaným teplem odvedeným a vysálaným z kapalného pásma, nebo přímo vyvolaným absorpcí vysokofrekvenční energie do držáku v blízkosti induktoru.The rod holder of the semiconductor material mediates its attachment to the upper shaft and centering on the rotational axis of the band-melting device. Due to the ever-increasing requirements for the diameter, length and weight of the semiconductor material weights, the rod holder of the semiconductor material is subject to considerable mechanical stress, and must withstand high temperatures caused by heat dissipated and emitted from the liquid zone. .

Dosud je známo několik typů držáků tyče polovodičového materiálu, z nichž nej známější je tzv. pérový držák, jehož těleso je ze strany horního hřídele opatřeno upevňovacím kuželem se zápichem nebo kulovým závěsem a na straně polovodičové tyče je opatřeno růžicí pérových nástavců z pružného drátu nebo planžety. Pro výrobu pérových nástavců se obyčejně používá materiálů udržujících pružnost, jako je molybden a wolfram. Upevňovací síla tohoto typu držáku je vyvolána pružností pérových nástavců a třecí silou nástavců po povrchu tyče polovodičového materiálu.Several types of semiconductor rod holders are known so far, of which the most known is the so-called spring holder, whose body is provided with a groove with a groove or a spherical hinge on the upper shaft side and a rosette of flexible wire or foil springs on the semiconductor rod side. . Resilient materials such as molybdenum and tungsten are commonly used in the manufacture of spring extensions. The fastening force of this type of holder is caused by the elasticity of the spring extensions and the frictional force of the extensions over the surface of the rod of the semiconductor material.

Nevýhodou těchto známých typů držáků je postupné vyhřívání pružných nástavců a tím zmenšování upevňovací síly s nebezpečím uvolnění tavené polovodičové tyče, které způsobí ztrátu osového vystředění případně i pád tyče polovodičového materiálu s následnými materiálovými ztrátami.A disadvantage of these known types of holders is the gradual heating of the elastic extensions and thus reducing the fastening force with the risk of loosening the fused semiconductor rod, which causes a loss of the axial centering or even a drop of the semiconductor material rod with consequent material losses.

Dalším známým a dosud používaným typem držáku je tzv. vázací držák, jehož těleso většinou tvaru desky kolmé na rotační osu tyče polovodičového materiálu je ze strany horního hřídele opatřeno kulovým závěsem a na straně tyče polovodičového materiálu třemi rozpěrnými středícími šrouby, které se bodově dotýkají kolmého čela tyče polovodičového materiálu, přičemž upevňovací síla je vyvolána přivázáním tyče polovodičového materiálu opatřené kolmými zářezy k tělesu držáku pomoci molybdenových drátů. Rozvněž u tohoto typu držáku dochází často k uvolňování tavených tyčí polovodičového materiálu vlivem vyhřívání upevňovacích molybdenových drátů, zvláště u tyčí polovodičového materiálu velkých průměrů a hmotností.Another known and used type of holder is the so-called binding holder, whose body usually in the form of a plate perpendicular to the rotational axis of the semiconductor rod is provided with a spherical hinge on the upper shaft side and three spacing centering screws on the semiconductor rod side. a semiconductor material rod, wherein the fastening force is induced by tying the semiconductor material rod provided with perpendicular notches to the holder body by means of molybdenum wires. Also, in this type of holder, the molten bars of the semiconductor material are often released due to the heating of the molybdenum fastening wires, especially in the case of the semiconductor rods of large diameters and weights.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje držák t-yče polovodičového materiálu podle vynálezu, u kterého na základní desku 2 opatřenou nejméně třemi radiálními drážkami 2_ symetricky rozmístěnými okolo rotační osy o délce odpovídající rozsahu průměrů upevňovaných tyčí 2 polovodičového materiálu a centrážním osazením £ spojeným s kulovým závěsem 13 je otočně nasazena ovládací deska otvorem 7_ lícovaným na centrážní osazení 4_. Ovládací deska 5 je opatřena ovládacími drážkami J5 symetricky rozmístěnými okolo rotační osy, tvaru křivky s plynule se zvětšující vzdáleností od rotační osy o shodném počtu jako radiální drážky 2.The aforementioned disadvantages are overcome by the semiconductor material rod holder according to the invention, in which on a base plate 2 provided with at least three radial grooves 2 symmetrically distributed around a rotational axis of a length corresponding to the diameter range of the semiconductor material bars 2 to be centered. rotatably mounted the control plate through an opening 7 aligned with the centering shoulder 4. The control plate 5 is provided with control grooves 15 symmetrically distributed around a rotary axis, in the form of a curve with a continuously increasing distance from the rotary axis of the same number as the radial grooves 2.

Do otvorů 15 tvořených průnikem radiálních drážek 2 ^s ovládacími drážkami jsou vloženy válcové upínací čepy suvně lícované na šířku radiálních drážek 2_ a ovládacích drážek b.In the holes 15 formed by the intersection of the radial grooves 2 ^{with the} control grooves, cylindrical clamping pins are inserted which are flush with the width of the radial grooves 2 and the control grooves b.

Upínací čepy 2 jsou na straně tyče 2 polovodičového materiálu ·pod základní deskou 2 opatřeny centrážním krčkem 9 se závěsnou hlavičkou 10 a na opačné straně zajišřovacím prostředkem 1?.The clamping pins 2 are provided on the side 2 of the semiconductor material rod 2 under the base plate 2 with a centering neck 9 with a hanging head 10 and on the opposite side with a securing means 10.

Držák tyče polovodičového materiálu podle vynálezu umožňuje rychlé a bezpečné zavěšení tyče polovodičového materiálu k hornímu hřídeli zařízení pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu. Rotační osa držáku se samočinně ustaví s dostatečnou přesností do rotační osy tyče polovodičového materiálu. Držák je v kontaktu s tyčí polovodičového materiálu pouze prostřednictvím upínacích čepů, což značně omezuje přenos tepla do držáku a horního hřídele zařízení pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu. Je možnost upevňovat tyče polovodičového materiálu o značné hmotnosti a dochází k úspoře kovů jako molybden a wolfram.The semiconductor material rod holder according to the invention allows fast and safe suspension of the semiconductor material rod to the upper shaft of the high-frequency flying band melting device. The rotary axis of the holder automatically aligns with sufficient accuracy to the rotary axis of the semiconductor material rod. The holder is in contact with the semiconductor material rod only by means of clamping pins, which greatly limits the heat transfer to the holder and upper shaft of the high-frequency flying melting device. It is possible to fasten semiconductor material rods of considerable weight and to save metals such as molybdenum and tungsten.

Na připojeném výkresu je na obr. 1 znázorněn držák tyče polovodičového materiálu podle vynálezu v řezu rotační osou v poloze zavěšení tyče polovodičového materiálu k hornímu hřídeli zařízení a na obr. 2 je znázorněn držák v půdorysu s vyznačenými radiálními a ovládacími drážkami.In the accompanying drawing, FIG. 1 shows a semiconductor material rod holder according to the invention in cross-section through a rotary axis in a position of the semiconductor material rod suspension to the upper shaft of the device, and FIG. 2 shows a plan view with radial and control grooves.

Příklad provedeníExemplary embodiment

Základní deska 1_ kruhového tvaru je opatřena třemi radiálními drážkami 2_ svírající mezi sebou úhel 120° a centrážním osazením £, ke kterému je připevněn kulový závěs 13, zavěšený k hornímu hřídeli 11 zařízení pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu. Délka radiálních drážek 2 je zvolena podle rozsahu průměrů upevňovaných tyčí 2 polovodičového materiálu. Otvorem J7 otočně lícovaným na centrážní osazení _4 je na základní desku 1. nasunuta ovládací deska 2, opatřená třemi spirálovými ovládacími drážkami 6_, umístěnými symetricky vzhledem k rotační ose. Do otvorů JLJ5, tvořených průnikem radiálních drážek 2 a ovládacích drážek ji jsou vloženy tři válcové upínací čepy j). Tyto upínací čepy 2 jsou na straně tyče 2 polovodičového materiálu pod základní deskou 2 opatřeny centrážním krčkem 2 a závěsnou hlavičkou 10 a na straně ovládací desky 5 zajištovaoí matici 12. Pod zajišfovací maticí 12 je vložena pojistná podložka 14 se čtyřhrannou dírou lícovanou na čtyřhran upínacího čepu 2·The circular plate 7 is provided with three radial grooves 2 forming an angle of 120 ° therebetween and a centering shoulder 6, to which a spherical hinge 13 is attached, hinged to the upper shaft 11 of the high-frequency flying band melting apparatus. The length of the radial grooves 2 is selected according to the diameter range of the fasteners 2 of the semiconductor material. A control plate 2, provided with three helical control grooves 6, symmetrical to the rotary axis, is slid onto the base plate 1 through an opening 17 rotatably aligned with the centering shoulder 4. Three cylindrical clamping pins j) are inserted into the holes 17 formed by the intersection of the radial grooves 2 and the control grooves. These clamping pins 2 are provided with a centering neck 2 and a hanger head 10 on the side of the semiconductor material rod 2 under the base plate 2 and a locking nut 12 on the side of the control plate 5. A locking washer 14 with a rectangular hole aligned to the square of the clamping pin 2 ·

Tyč 2 polovodičového materiálu přibližně válcového tvaru zaříznutá kolr’o k rotační ose musí být opatřena obvodovým zavěšovacím zářezem. K upevnění tyče 2 polovodičového materiálu dojde otáčením ovládací desky ji kolem centrážního osazení £ základní desky 2· Při vzájemném pootáčení desek se upínací čepy ji radiálně posouvají směrem k rotační ose držáku, * * až závěsné hlavičky 10 zapadnou do zavěšovacího zářezu tyče 2 polovodičového materiálu a centrážní krčky 9 dosednou na její válcovou plochu. Potom se upínací čepy 2 zajistí utažením zajištovacích matic 12.A rod of semiconductor material of approximately cylindrical shape provided colr'o to the rotary axis must be provided with a peripheral suspension notch. The semiconductor material rod 2 is secured by rotating the control plate around the central plate shoulder of the base plate 2. As the plates rotate relative to each other, the clamping pins move radially toward the rotational axis of the holder, until the hinge heads 10 engage the suspension notch of the semiconductor material rod. the centering necks 9 abut on its cylindrical surface. Then the clamping pins 2 are secured by tightening the lock nuts 12.

Držák tyče polovodičového materiálu podle vynálezu lze použít ve všech zařízeních pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu k bezpečnému upevnění polovodičových tyčí, zejména o velké hmotnosti a délce.The semiconductor rod holder according to the invention can be used in all high-frequency flying band melting devices to securely fasten semiconductor rods, especially of heavy weight and length.

Claims

Semiconductor material rod holder for high-frequency flying band melting in rotationally symmetrical configuration with a spherical suspension to the upper shaft of the movement mechanism, characterized in that on a base plate (1) provided with at least three radial grooves (2) symmetrically spaced about by means of a rod (3) of semiconductor material and a centering shoulder (4) connected to the ball hinge (13), the control plate (5) is rotatably mounted through an opening (7) aligned with the centering shoulder (4). increasing the distance from the rotary axis symmetrically spaced around the rotary axis of the same number as the radial grooves (2), wherein the holes (15) formed by the intersection of the radial grooves (2) with the control grooves (6) are inserted cylindrical clamping pins (8) radial width grooves (2) and control grooves (6), wherein the cylindrical clamping pins (8) are provided on the rod side (3) of the semiconductor material below the base plate (1) with a centering neck (9) with a hanger head (10) and by means (12).