DE1519871B2 - - Google Patents

Description

Die Spindeln 16 und 17 sind über Getriebe 19 und sind. Es ist auch vorteilhaft, in den Halteteilen 9 und

Kardanwellen 20 von mit Untersetzungsgetrieben 10 Gleitlager für die Wellen 13 und 14 vorzusehen.

22a versehenen Antriebsmotoren 22 in Umdrehung Die an den Schlitten? und8 angebrachten Motoren

versetzbar. 13 α und 14 α sind vorteilhaft speziell ausgewuchtete

Vor Beginn des Zonenschmelzprozesses wird ein 5 Elektromotoren, deren Wellen in Gleitlagern gelagert

z.B. in der Halterung 27 befestigter einkristalliner sind.

Impfling mit dem. zunächst nur in der Halterung 26 Zur Vermeidung einer Übertragung von Schwinbefestigten kristallinen Stab 28 mit Hilfe der gungen auf die Wellen 13 und 14 und damit auf die Schmelzspule 23 verschmolzen. Im Moment des Schmelzzone im Stab 28 werden die Kugelrollspin-Durchschmelzens werden die Wellen 13 und 14 in io dein 16 und 17 jeweils durch ein im unteren Teil des Umdrehung versetzt. Sodann werden die Schlitten? Ständers2 befindliches spielfreies Schneckengetriebe und 8 von oben nach unten bewegt, so daß die 19 angetrieben. Die Drehmomentübertragung auf die Schmelzzone im kristallinen Stab 28 von unten nach Schneckengetriebe 19 erfolgt vorteilhaft über Karoben gezogen wird, danwellen 20, deren Gelenke 21 elastische Kunst-

Damit die Schmelzflüssigkeit in der Schmelzzone 15 stoff scheiben als Mitnehmer aufweisen, so daß keine

des Stabes 28 frei von Schwingungen ist, hat es sich Stöße und Schwingungen von den Antriebsmotoren

als vorteilhaft erwiesen, die Wellen 13 und 14 über 22 auf die Zonenschmelzvorrichtung übertragen wer-

spielarme Schneckengetriebe 15 anzutreiben, die an den können. Die Antriebsmotoren 22, deren Dreh-

den Schlitten? und8 angebracht sind und die zwi- zahl gesteuert werden muß und von denen daher

sehen die Wellen 13 bzw. 14 und die Motoren 13 a 20 Schwingungen ausgehen können, sind vorteilhaft zu-

bzw. 14 α geschaltet sind. Besonders vorteilhaft ist sammen mit spielfreien Untersetzungsgetrieben 22 a

die Verwendung von spielfreien Schneckengetrieben, getrennt vom Hauptfundament 3 auf einem Hilfsfun-

bei denen die Schnecke mit einem konkaven Flan- dament 29 in der Maschinenhalle aufgebaut, um die

kenprofil versehen ist. Übertragung dieser Schwingungen auf das Hauptfun-

Die Spindeln 16 und 17, mit deren Hilfe die 25 dament 3 und damit auf die Zonenschmelzvorrich-Schlitten7 und 8 bewegt werden, sind vorteilhaft tung zu verhindern. Ebenfalls getrennt vom Hauptspielfreie Kugeirollspindeln, d. h. Spindeln, deren fundament 3 ist auf einem in den Figuren nicht dar-Gewinde oder einzelne Gewindegänge von Kugeln gestellten Hilfsfundament das Schalt- und Bediedurchlaufen sind, die am Ende ihres Umlaufes durch nungspult für die Vorrichtung angeordnet, so daß ein Umlenkstück wieder in die ursprüngliche Bahn 30 eine Anregung von Schwingungen in der Zonenzurückgeführt werden. Dieses Umlenkstück ist in die schmelzvorrichtung während des Ziehprozesses inam Schlitten 7 bzw. 8 befestigte Spindelmutter 16 α folge von Bedienungshandgriffen oder durch Steuerbzw. 17 a eingepaßt. Die Kugelrollspindeln sind vor- elemente mit beweglichen Teilen ausgeschlossen ist. teilhaft in schwingungsfreien Lagern 16 & und 17 b, Das Hauptfundament3 kann für den Fall, daß die vorzugsweise Gleitlagern, gelagert. Der Vorteil der 35 Vorrichtung gegen von außen kommende Schwin-Kugelrollspindeln ist in ihrer hohen Spielfreiheit und gungen abgeschirmt werden muß, vorteilhaft aus ihrer Leichtgängigkeit begründet, durch die eine einem an gedämpften Federn aufgehängten Betonruckfreie Bewegung der Schlitten 7 und 8 gewährlei- klotz bestehen.

stet und daher eine Ausbildung von Schwingungen in Die im Rezipienten 41 feststehend angeordnete

der Schmelzzone des kristallinen Stabes 28 verhin- 40 Heizspule 23 kann z. B. mit hochfrequentem Wech-

dertwird. selstrom einer Frequenz im Bereich zwischen 1 und

Damit sich die Schlitten 7 und 8 möglichst schwin- 5 Megaherz aus einem HF-Generator gespeist wergungsfrei bewegen, ist es vorteilhaft, als Schlittenfüh- den. Der Gefahr, daß Schwingungen in der Schmelzrungen besonders spielfreie und leichtgängige Mittel zone des kristallinen Stabes 28 durch mit niederfrezu verwenden. Hierzu besonders geeignet sind vorge- 45 quentem Wechselstrom modulierten HF-Heizstrom spannte Kugelführungen 18, die sich durch hohe angefacht werden, kann man unter anderem durch Spielfreiheit und Leichtgängigkeit auszeichnen und Verwendung eines HF-Heizstromes, dessen Welligdaher die Ausbildung von Schwingungen in der keit wesentlich unter l°/o liegt, vorbeugen. Das läßt Schmelzzone des kristallinen Stabes 28 verhindern. sich, falls der zur Speisung des HF-Generators erfor-Wie in den F i g. 3 und 4 erkennbar ist, bestehen 50 derliche Gleichstrom durch Gleichrichten von Wechdiese vorgespannten Kugelführungen 18 je aus zwei selstrom gewonnen wird, durch besondere Sorgfalt mit einer Schiene 6 ausgebildeten, vorgespannten Ku- bei der Glättung dieses Gleichstromes erreichen,
gelführungskanälen 18 α, die oben und unten über Es ist auch von Vorteil, wenn sich im Ständer 2 halbkreisförmige Kugelführungskanäle in nicht vor- ein Hohlraum 4 befindet, der mit körnigem Material gespannte Kugelführungskanäle 18b münden. In 55 hohen spezifischen Gewichts, z.B. trockenem Sand, diesen Kanälen befinden sich Kugeln, die beim Be- gefüllt ist, so daß die Entstehung von Schwingungen wegen der Schlitten auf einer geschlossenen Bahn des Ständers 2 verhindert bzw. Schwingungen des umlaufen. Ständers 2 gedämpft werden. '

Zur Fernhaltung von Einflüssen von der Schmelz- Zur Dämpfung eventuell in den Schlitten 7 und 8 zone im Stab, die Schwingungen der Schmelzflüssig- 60 sowie im Ständer 2 noch auftretender niederfrequen-

keit hervorrufen, ist es weiterhin vorteilhaft, die ter Schwingungen ist es vorteilhaft, zusätzliche

Welle 13 und entsprechend auch die Welle 14 in schwingungsfähige Hilfsmassensysteme 24 und 25 an

Gleitlagern 11 und 12 zu lagern, die im Schlitten 7 den Schlitten 7 und 8 sowie insbesondere am oberen

und entsprechend auch im Schlitten 8 angebracht Teil des Ständers 2 vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Patentansprüche· Literaturstellen »Elektrie«, Heft 5 (1962), S. 135 bis

^F ' 137 oder Wilke: »Methoden der Kristallzüchtung«

1. Vorrichtung zum tiegellosen Zonenschmel- (1963), S. 372 beschrieben.

zen eines vertikal in einem Behandlungsgefäß ge- Im Interesse der Kristallgüte des auf Grund des halterten Stabes aus Halbleitermaterial mit einer 5 tiegellosen Zonenschmelzen behandelten Halbleiterortsfesten, den Stab konzentrisch umgebenden materials ist es wünschenswert, wenn während des und die geschmolzene Zone erzeugenden Heiz- Zonenschmelzens plötzliche Beschleunigungen des vorrichtung, bei der die beiden Halterungen für Halbleiterstabes vermieden werden, obwohl andererdie Enden des zu behandelnden Stabes sich verti- seits eine mit geringeren Beschleunigungen verbunkal nach oben bzw. nach unten durch die Wand io dene Vibration der Schmelzzone im Interesse der des Behandlungsgefäßes nach außen erstrecken gleichmäßigen Durchmischung des geschmolzenen und dabei so ausgebildet sind, daß eine axiale Materials vorteilhaft sein kann. Die Erfindung befaßt Verschiebung dieser Halterungen über Antriebs- sich mit der Aufgabe, die eingangs definierte Vorelemente und damit verbundene Antriebsmotoren richtung zum tiegellosen Zonenschmelzen in diesem möglich ist, dadurch gekennzeichnet, 15 Sinne zu verbessern.

daß die Antriebselemente zur axialen Verschie- Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß die

bung der Halterungen (26, 27) durch zwei Kugel- Antriebselemente zur axialen Verschiebung der HaI-

rollspindelantriebemit zwei vertikal verschiebba- terungen durch zwei Kugelrollspindelantriebe mit

ren Förderschlitten (7, 8) gebildet sind, von de- zwei vertikal verschiebbaren Förderschlitten gebildet

nen der eine oberhalb, der andere unterhalb des 20 sind, von denen der eine oberhalb, der andere unter-

Behandlungsgefäßes (41) angeordnet und mit je halb des Behandlungsgefäßes angeordnet und mit je

einer der Halterungen (26, 27) über durch An- einer der Halterungen über durch Antriebsmotoren ^.·.._.

triebsmotoren (13 a, 14 α) drehbare Wellen (13, drehbare Wellen fest verbunden ist, und daß die An- (:; ft

14) fest verbunden ist, und daß die Antriebs- triebsspindeln für die Kugelrollspindelantriebe sowie

spindeln (16, 17) für die Kugelrollspindelantriebe 25 die Wellen der Antriebsmotoren und die drehbaren

sowie die Wellen der Antriebsmotoren (13 α, 14 a) Wellen in Gleitlagern gehaltert sind,

und die drehbaren Wellen (13, 14) in Gleitlagern Die Erfindung und ihre weiteren Ausgestaltungen

gehaltert sind. werden an Hand der Zeichnung näher erläutert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- F i g. 1 zeigt die Seitenansicht einer Vorrichtung kennzeichnet, daß zum Betrieb der Antriebsspin- 30 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahdeln (16, 17) dienende Antriebsmotoren (22) auf rens;

je eine Kardanwelle (20) und diese über ein spiel- F i g. 2 zeigt die Vorderansicht dieser Vorrichtung;

freies Schneckengetriebe (19) auf je eine An- F i g. 3 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen

triebsspindel (16,17) einwirken. Teil der Vorrichtung nach F i g. 1 und F i g. 2 und

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 F i g. 4 einen Vertikalschnitt durch diesen Teil,
kennzeichnet, daß zwischen den Antriebsmotoren Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung (22) für die Kugelrollspindelantriebe und den besteht aus einem Ständer 2 aus einem Material mit Kardanwellen (20) je ein Untersetzungsgetriebe großem spezifischem Gewicht, z. B. Stahl. Die Höhe (22 d) angeordnet ist. dieses Ständers 2 beträgt beispielsweise 4 m. Er ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 40 auf einem auf dem Boden der Werkhalle angebrachkennzeichnet, daß die Kardanwellen (20) aus je ten Hauptfundament 3 aus Beton angeordnet. Am einem starren Wellenteil bestehen, der an seinen Ständer 2 sind zwei vertikale Schienen 6 aus gehärtebeiden Enden je über aus elastischen Kunststoff- tem Stahl angeordnet, an denen zwei Schlitten 7 scheiben bestehende Gelenke (21) mit dem Un- und 8 in vertikaler Richtung beweglich angebracht /TTi tersetzungsgetriebe (22 a) bzw. dem Schnecken- 45 sind. F i g. 3 zeigt im wesentlichen einen Horizontal- ^* getriebe (19) verbunden ist. schnitt durch den Schlitten 7, Fig. 4 einen Vertikal-

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, schnitt durch diesen Schlitten. Der Schlitten 8 ist in dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebs- der gleichen Weise aufgebaut wie der Schlitten 7.

. spindeln (16, 17) bewegenden Antriebsmotoren Ein evakuierter oder mit Schutzgas gefüllter Rezi-

(22) auf einem Hilfsfundament abseits von dem 5° pient 41 ist an den Halteteilen 9 und 10 befestigt, die

die eigentliche Zonenschmelzanordnung tragen- sich an der Vorderseite des Ständers 2 befinden. Die

den Hauptfundament angeordnet sind. Schlitten 7 und 8 sind mit vertikalen Wellen 13 und

14 versehen, die auch in den Halteteilen 9 und 10 ge-

- ' ~ lagert sind und die, in gasdichten Dichtungen gela-

55 gert, in den Rezipienten 41 reichen, der mit einem

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum tie- Schauglas versehen sein kann. An den Enden der gellosen Zonenschmelzen eines vertikal in einem Be- Wellen 13 und 14 im Rezipienten 41 sind Halterunhandlungsgefäß gehalterten Stabes aus Halbleiterma- gen 26 und 27 für einen kristallinen Stab 28 anterial mit einer ortsfesten, den Stab konzentrisch um- geordnet, der aus Halbleitermaterial z.B. Silicium gebenden und die geschmolzene Zone erzeugenden 60 bestehen kann und der einem tiegelfreien Zonen-Heizvorrichtung, bei der die beiden Halterungen für schmelzprozeß unterworfen werden soll. Außerdem die Enden des zu behandelnden Stabes sich vertikal ist im Rezipienten 41 eine feststehende den kristallinach oben bzw. nach unten durch die Wand des Be- nen Stab 28 umschließende und mit hochfrequentem handlungsgefäßes nach außen erstrecken und dabei Wechselstrom gespeiste Schmelzspule 23 eingebaut, so ausgebildet sind, daß eine axiale Verschiebung 65 Die Wellen 13 und 14 sind durch an den Schlitdieser Halterungen über Antriebselemente und damit ten 7 und 8 befindliche Motoren 13 a und 14 a anverbundene Antriebsmotoren möglich ist. treibbar. Die Schlitten 7 und 8 sind mit Hilfe der Solche Vorrichtungen sind beispielsweise in den Spindeln 16 und 17 in vertikaler Richtung bewegbar.