DE10248151A1

DE10248151A1 - Vorrichtung zum Schmelzen, Gießen und gerichtetem Erstarren von Silicium

Info

Publication number: DE10248151A1
Application number: DE2002148151
Authority: DE
Inventors: Günter Radel; Bernd Sitzmann; Erich Zuckerstätter; Hans-Joachim Pavel
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-13

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung (Schmelzen, Gießen, Erstarren) von Silicium sind eine Vielzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneter Kammern (5, ...) zur Aufnahme von mit Schmelze gefüllten Kokillen (10, ...) vorgesehen, wobei der Tiegel (13) zum Aufschmelzen des Siliciums in einer weiteren Kammer (4) angeordnet ist, die parallel zu den Kokillenkammern (5, ...) verfahrbar ist und deren verschließbare Öffnung (6) mit jeweils einer der verschließbaren Öffnungen (7, ...) der Kokillenkammern korrespondieren kann. Jede der Kokillen (10, ...) ist mit einem eigenen Bodenheizer (11) ausgestattet und kann mittels eines Schiebers (14) von der Kokillenkammer (5, ...) bis unter den Tiegel (13) bzw. in umgekehrter Richtung verschoben werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen, Gießen und gerichtetem Erstarren von Silicium, umfassend Kammern zur Aufnahme von mit Schmelze füllbaren Kokillen, wobei die Kokillen mit Heizern versehen sind und eine Vorrichtung für den Transport der Kokillen von den Kammern zu einem Schmelztiegel und zurück vorgesehen ist und der Schmelztiegel in einer verschließbaren Kammer kippbar gelagert ist, die mittels eines Vakuumpumpstands evakuierbar ist.
Vorrichtungen der bekannten Art weisen den Nachteil auf, daß die in die Kokille eingefüllte Schmelze nicht vom Boden her erstarrt, da die Kokille nur mit Seitenheizern versehen ist und diese auch nur auf die Schmelze einwirken, wenn die Kokille in der Kokillenkammer abgestellt ist. Ein weiterer Schwachpunkt vorbekannter Anlagen betrifft deren Kokillentransporteinrichtungen, die mit Tragarmen versehen sind, auf die die Kokillen aufgeschoben werden und die erfahrungsgemäß unter der Last der schweren Kokillen nachgeben, bzw. in Schwingung geraten und eine gerichtete Erstarrung der Schmelze stören.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders leistungsfähige und gleichzeitig preiswerte Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, eine Vielzahl von Kokillen von einem einzigen Tiegel aus zu versorgen und die sicher stellt, daß Erschütterungen der erstarrenden Schmelze infolge des Kokillentransports ausgeschlossen sind. Darüber hinaus soll die Beheizung der Kokille zu jedem Zeitpunkt gut kontrollierbar bleiben und insbesondere während des Kokillentransports nicht unterbrochen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Vorrichtung gelöst, ausgestattet mit einer Vielzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneter Kammern zur Aufnahme von jeweils einer mit Schmelze füllbaren Kokille und mit einer weiteren Kammer mit einem in ihr kippbar gelagerten Schmelztiegel, wobei die Schmelzkammer parallel zur Reihe der Kokillenkammern verfahrbar und an jede der Kokillenkammern andockbar ist und sich die Bodenflächen aller Kammern in gleicher Ebene erstrecken und die der Schmelzkammer zugewandten Wandteile der Kokillenkammern jeweils eine mittels Schieber verschließbare Öffnung aufweisen, die jeweils mit einer mittels Schieber verschließbaren Öffnung in der Schmelzkammerwand in Gegenüberstellung bringbar ist, wobei die Kokille aus der Kokillenkammer quer zum Fahrweg der mittels eines Vakuumpumpstands evakuierbaren Schmelzkammer bis in den Bereich unterhalb der Ausgießöffnung des Tiegels und zurück verfahrbar ist und mit einem Bodenheizer ausgestattet ist, der über ein Schleppkabel ständig mit einer Stromquelle verbunden ist.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung rein schematisch und im Schnitt dargestellt.
Auf der Bodenfläche 3 ist auf dem Sockel 2 die Schmelztiegelkammer 4 verfahrbar angeordnet und zwar derart, daß sie parallel zu den in einer Reihe nebeneinander angeordneten Kokillenkammern 5 bewegbar und derart positionierbar ist, daß die Öffnung 6 der Schmelztiegelkammer 4 jeweils unmittelbar vor einer Öffnung 7 einer der Kokillenkammern 5 steht. In der Zeichnung ist der Schienenfahrweg 19, 20 der Schmelztiegelkammer 4 lotrecht zur Zeichenebene dargestellt, wobei sich die einzelnen Kokillenkammern 5,... senkrecht zur Zeichenebene erstrecken. Eine auf dem Bodenteil 8 der Schmelztiegelkammer 4 angeordnete Vorrichtung 9 ermöglicht den Transport einer Kokille 10 mit ihrem Bodenheizer 11 quer zu den Schienen 19, 20 der Tiegelkammer 4 parallel der Ebene E in ihre Kokillenkammer 5 bzw. aus dieser heraus bis unter die Ausgießöffnung 12 des Tiegels 13 mittels eines hydraulisch angetriebenen Schiebers 14, wobei der Bodenheizer 11 ständig über das Kabel 21 an seiner Stromquelle angeschlossen bleibt. In der Kokillenkammer 5 sind ein ortsfester Deckelheizer 15 und Seitenheizer 16 vorgesehen, so daß eine gerichtete Erstarrung der in der Kokille 10 befindlichen Schmelze erfolgen kann. Sowohl die Kokillenkammern 5, als auch die Schmelztiegelkammer 4 weisen Schieber 17 bzw. 18 auf, mit deren Hilfe die Öffnungen 6 bzw. 7 nach dem Durchschleusen der Kokillen 10 mit ihren Bodenheizern 11 verschließbar sind.

1: Gesamtanlage
2: Sockel
3: Bodenfläche
4: Schmelztiegelkammer
5: Kokillenkammer
6: verschließbare Öffnung
7: Öffnung
8: Bodenteil
9: Vorrichtung
10: Kokille
11: Bodenheizer
12: Ausgießöffnung
13: Schmelztiegel
14: Bodenheizer
15: Deckelheizer
16: Seitenheizer
17: Schieber
18: Schieber
19: Schiene
20: Schiene
21: Kabel

Claims

Vorrichtung zum Schmelzen, Gießen und gerichtetem Erstarren von Silicium mit einer Vielzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneter Kammern (5,...) zur Aufnahme von jeweils einer mit Schmelze füllbaren Kokille (10) und mit einer weiteren Kammer (4) mit einem in ihr kippbar gelagerten Schmelztiegel (13), wobei die Schmelztiegelkammer (4) parallel zur Reihe der Kokillenkammern (5,...) verfahrbar und dabei an jede der Kokillenkammern (5,...) andockbar ist und sich die Bodenfläche aller Kammern (5 bzw. 4) in gleicher Ebene (E) erstreckt und die der Schmelztiegelkammer (4) zugewandten Stirnwände der Kokillenkammern (5,...) jeweils eine mittels Schieber (17,...) verschließbare Öffnung (7,...) aufweist, die jeweils mit einer mittels Schieber (18) verschließbaren Öffnung (6) in der Seitenwand der Schmelztiegelkammer (4) in Gegenüberstellung bringbar ist, wobei die Kokille (10) aus der Kokillenkammer (5) quer zum Fahrweg der mittels eines Vakuumpumpenstands evakuierbaren Schmelztiegelkammer bis in den Bereich unterhalb der Ausgießöffnung (12) des Tiegels (13) und zurück auf Schienen (19, 20) verfahrbar und mit einem Bodenheizer (14) ausgestattet ist, der ständig mit einer Stromquelle verbunden ist.