CS265483B1 - Způsob osového ustavování polovodičového monokrystalu a zařízení k jeho provédéní - Google Patents

Abstract

V průběhu letmé pásmové vysokofrekvenční tavby se začátek a konec monokrystalu upraví v jeho kuželovitých částech pomocí zvýšené rotace monokrystalu do tvaru rotačního tělesa. Pak se monokrystal upevní tlakem na jeho upravené části ve směru jeho rotační osy ze dvou protilehlých stran dvěma pružnými tělesy. Pružná tělesa opatřená vnitřní souosou dutinou shodného tvaru jako upravené konce monokrystalu uvádějí monokrystal do rotačního pohybu. Pružná tělesa jsou uložena v souosé dutině hnacího a unášeného tělesa.

Description

Vynález se týká způsobu osového ustavování polovodičového monokrysalu a zařízení pro jeho provádění, zejména monokrystalu křemíku vyrobeného metodou vysokofrekvenční letmé pásmové tavby.

Základem pro výrobu polovodičových součástek jsou většinou tenké kruhové desky, které se vyrábějí dělením z válcových polovodičových monokrystalů o přesném jmenovitém průměru, kterého nelze metodou vysokofrekvenční letmé pásmové tavby dosáhnout. Proto je třeba polovodičové monokrystaly do přesného válcového tvaru opracovat metodou rotačního obráběni broušením, před kterým je třeba v polovodičový monokrystal osově ustavit.

Podle známého způsobu osového ustavení polovodičového monokrystalu, připraveného metodou vysokofrekvenční letmé pásmové tavby, se nejprve dvěma řezy kolmými na jeho rotační osu odříznou obě kuželovitá zakončení. Pak se polovodičový monokrystal pomocí přípravku nebo indikátoru ustaví do rotační osy v obráběcím zařízení. Upevnění je dosaženo axiálním přítlakem pomocí pružných plošných podložek a upevňovací síla je vyvolána pouze třením mezi pružnými podložkami a čely obráběného polovodičového monokrystalu. Nejzávažnější nevýhodou tohoto způsobu je nutnost zdlouhavého ustavování do rotační osy, které se musí provádět na několika místech po délce polovodičového monokrystalu vzhledem k tomu, že zejména bezdislokační monokrystaly křemíku často v průběhu tavby mění tvar průřezu a značně se odchylují od ideálního válcového tvaru. Tuto skutečnost je pak nutno kompenzovat přídavkem na'průměru tažného polovodičového monokrystalu, což vede k materiálovým ztrátám. Dalši nevýhodou tohoto způsobu v případě obrábění delších a těžžích polovodičových monokrystalů, větších úběrů při obrábění a větších odporech nástroje je uvolňování monokrystalu při obrábění.

Uvedené nevýhody dosavadního způsobu odstraňuje způsob osového ustavování polovodičového monokrystalu, kde se v průběhu vysokofrekvenční letmé pásmové tavby začátek a konec polovodičového monokrystalu upraví v jeho kuželovitých částech o průměru menším než 2/3 maximálního průměru polovodičového monokrystalu pomoci jeho zvýšené osové rotace rychlostí 20 až 60 1/min do tvaru rotačního tělesa. Povrch rotačního tělesa svírá s rotační osou polovodičového monokrystalu úhel v rozmezí 15° až 45°. Pak se polovodičový monokrystal ustaví tlakem na jeho upravené části ve směru jeho rotační osy ze dvou protilehlých stran dvěma pružnými tělesy. Pružná tělesa jsou opatřena vnitřní souosou kuželovou plochou a současně uvádějí polovodičový monokrystal do rotačního pohybu.

U zařízení pro osové ustavování polovodičového monokrystalu je hnací a unášené těleso na straně obráběného polovodičového monokrystalu opatřeno souosou dutinou.

V souosé dutině je umístěno pružné těleso, opatřené dutinou se styčnými plochami tvaru souosého vnitřního kužele s vrcholovým úhlem 50°až 70°.

Výhodou způsobu a zařízení podle vynálezu je samočinné dosažení dokonalé souososti rotační osy polovodičového monokrystalu ustavené při letmé pásmové tavbě a osou rotace obráběcího zařízeni bez ohledu na případné odchylky od válcového tvaru polovodičového monokrystalu. Dále je dosaženo větší upínací síly potřebné při opracování polovodičového monokrystalu o větší délce a hmotnosti a zkrácení času potřebného pro jeho ustavení.

Na přiloženém výkresu je znázorněno zařízení pro ustavování polovodičového monokrystalu s upnutým obráběným polovodičovým monokrystalem v bokorysu a řezu.

Příklad přovedení

V průběhu letmé pásmové tavby se začátek a konec polovodičového monokrystalu 2 ° průměru 66 mm odpovídajícím jmenovitému průměru 2 1/2 upraví v jeho kuželovitých částech do 2/3 průměru (44 mm) plynulou regulací poměru rychlosti posuvu rostoucího monokrystalu 2 k rychlosti posuvu taveného ingotu v rozmezí 4 až 1 při současné kontrole bezpečné výšky roztaveného pásma odpovídající regulací výkonu vf generátoru. Osová rotace rostoucího monokrystalu 2 ^se přitom udržuje na zvýšené hodnotě 30 až 50 1/min oproti rychlosti rotace 6 1/min použité při růstu monokrystalu 2 finálního průměru 66 mm. Obě upravené ěástí jsou tvaru rotaěního tělesa, jehož povrch svírá s rotační osou monokrystalu alespoň v jednom místě úhel 30°.

Po této úpravě se polovodičový monokrystal 2 vloží upravenými Částmi mezi pružné těleso 5 a pružné těleso 15. Pružná tělesa 5 a 15 jsou vyrobena z tvrdé pryže a opatřena dutinou ve tvaru souosého kužele s vrcholovým úhlem 60° se styčnými plochami 6 a 22· Pružná tělesa 5 a 22 jsou uložena ve válcové dutině hnacího tělesa 2 ^a unášeného tělesa 2· Hnací těleso 2 a unášené těleso 2 jsou opatřena středícími prvky T_ a 17 tvořenými kuželem Morse číslo 3.

Vrcholový úhel 60° je optimální z hlediska výhodného rozložení axiálních a radiálních upínacích sil i z hlediska bezproblémového růstu polovodičového monokrystalu 2 ^v oblasti rozšiřování a zužování. Pro případ dosažení jiných vrcholových úhlů upravených částí monokrystalu 3 a pro jiné finální průměry jsou vhodné k dispozici hnací tělesa 2 ^a unášená tělesa 2 různých rozměrů s různými odpovídajícími vrcholovými úhly pružných těles 5, 15.

Středící prvky ]_ a 17 slouží pro vystředění hnacího tělesa 2 ^a unášeného tělesa 2 do osy zařízení 2 a současně pro přenos rotačního pohybu. Tím, že pružná tělesa 5 a 15 mají styčné plochy ve tvaru souosého kužele se shodným úhlem jako úhel upravených částí polovodičového monokrystalu 2» vložených do pružných těles 2 ^a 22» 3^e axiálním tlakem ve směru rotační osy polovodičového monokrystalu 2 dosaženo dokonalého upevnění a souososti jeho rotační osy s osou zařízení 2·

Po ustavení a upevnění polovodičového monokrystalu 2 následuje po spuštění pohonu hnacího tělesa 2 nastavení úběru nástroje 2 ^a axiálního posuvu zařízení 2 obrábění válcové plochy polovodičového monokrystalu 3.

Na uvedeném zařízení lze obrábět i polovodičové monokrystaly složené z více dílů, které jsou opatřeny samostatnými upravenými částmi ve tvaru souosého kužele. Tyto upravené části mohou být vyrobeny i z jiného materiálu.

Claims (2)

1. Způsob osového ustavování polovodičového monokrystalu při opracování jeho válcové plochy, zejména monokrystalu křemíku vyrobeného metodou vysokofrekvenční letmé pásmové tavby, vyznačený tím, že v průběhu vysokofrekvenční letmé pásmové tavby se začátek a konec polovodičového monokrystalu upraví v jeho kuželovitých částech o průměru menším než 2/3 maximálního průměru polovodičového monokrystalu pomocí jeho zvýšené osové rotace rychlostí 20 až 60 1/min do tvaru rotačního tělesa, jehož povrch svírá s rotační osou polovodičového monokrystalu úhel v rozmezí 15° až 45°, načež se polovodičový monokrystal ustaví tlakem na jeho upravené části ve směru jeho rotační osy ze dvou protilehlých stran dvěma pružnými tělesy opatřenými vnitřní souosou kuželovou plochou, které současně polovodičový monokrystal uvádějí do rotačního pohybu.

2. Zařízení pro osové ustavováni polovodičového monokrystalu podle bodu 1, vyznačené tím, že hnací těleso (1) a unášené těleso (2) jsou na straně obráběného polovodičového monokrystalu (3) opatřeny souosou dutinou (4), (14), ve které je umístěno pružné těleso (5), (15), opatřené dutinou se styčnými plochami (6), (16J tvaru souosého vnitřního kužele s vrcholovým úhlem 50° až 70°.