DE1519916C - Device for pulling single crystals from a melt in a crucible - Google Patents

Device for pulling single crystals from a melt in a crucible

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DE1519916C
DE1519916C DE19671519916 DE1519916A DE1519916C DE 1519916 C DE1519916 C DE 1519916C DE 19671519916 DE19671519916 DE 19671519916 DE 1519916 A DE1519916 A DE 1519916A DE 1519916 C DE1519916 C DE 1519916C
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Ichiro Yokohama Kato (Japan)
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

3 43 4

Der gasdichte Kessel 1 enthält auf seinem Boden aus, so daß sich ein ideales Wachstum des KristallsThe gas-tight vessel 1 contains on its bottom, so that there is an ideal growth of the crystal

einen Tiegel 2, der mit einer Mutterflüssigkeit für erzielen läßt.a crucible 2, which can be achieved with a mother liquor for.

das K ristall wachstum gefüllt ist. Der Kessel 1 ist auf Die Einstellung des Reibungswertes zwischen der nicht dargestellte Weise mit einer Fensteröffnung für Hülsenauskleidungsinnenwand und den Elementen das Einsetzen und Herausnehmen des Tiegels ver- 5 der Aufhängevorrichtung läßt sich durch Änderung sehen. Der Kessel kann durch eine ebenfalls nicht des Innendurchmessers der Hülsenauskleidung dadargestellte Pumpvorrichtung ausgepumpt und mit durch einstellen, daß auf die obere Stirnseite der einem nicht oxydierenden Gas, wie Stickstoff, Wasser- Auskleidung eine Druckkraft aufgebracht wird, die stoff od. dgl., gefüllt werden. Der Kessel weist ferner die Auskleidung in geringem Maße plastisch deformiert, an seiner oberen Wand eine Öffnung 3 oberhalb des 10 Bei der Ausbildung der Elemente der Aufhängevor-Tiegels 2 auf, in der eine hohle, um sich vertikal richtung nach F i g. 2 sind die Kugelelemente 12 drehbare Hülse 4 angeordnet ist. Die Hülse ist mit als Rohrkörper geformt, die durch Verbindungseiner Außennut Aa versehen, in der ein Riemen 5 zapfen 13 mit verdickten Kopfenden 13a in den Hohlläuft, der über das Getriebe 7. mit den Übertragungs- raum der Kugel 12 ragen und mit den Kugeln zuelementen8, 9, 10 und 11 von Motor 6 angetrieben 15 sammen eine Kette bilden.the crystal growth is filled. The boiler 1 is provided on the setting of the friction value between the manner not shown with a window opening for the bushing liner inner wall and the elements of the insertion and removal of the crucible comparable 5 of the suspension device can be seen through change. The boiler can be pumped out by a pumping device that is also not shown in the inner diameter of the sleeve liner and adjusted so that a pressure force is applied to the upper face of the non-oxidizing gas such as nitrogen, water lining, the substance or the like., Are filled . The boiler further comprises plastically deforming the liner to a limited extent, in a hollow in order to vertical direction g on its upper wall an opening 3 above the 10 In the formation of the elements of Aufhängevor crucible 2, according to F i. 2, the ball elements 12 rotatable sleeve 4 is arranged. The sleeve is shaped as a tubular body, which is provided by connecting an outer groove Aa in which a belt 5 peg 13 with thickened head ends 13a runs into the hollow, which protrudes over the gear 7 with the transmission space of the ball 12 and with the balls zuelemente8 , 9, 10 and 11 driven by motor 6 15 together form a chain.

wird. Die Lagerung der Hülse 4 im oberen Teil des Entsprechend ist die Ausbildung des hohlen Zy-Kessels 1 muß in bekannter Weise gasdicht ausgeführt linderelementes 18 in Fi g. 4. Die Kugel- bzw. sein. Die Innenseite der Hülse ist mit einer Auskleidung Zylinderhohlkörper 12 bzw. 18 nach F i g. 3 und 4 Ab versehen, die einen hohen Reibungskoeffizienten weisen ferner eine zwischen den beiden Einsteck- und eine gute Wärmebeständigkeit aufweist. Besonders ao öffnungen für die Kopfenden 13a der Verbindungsgeeignet hierzu ist Polyfluoräthylen. Durch die Hülse 4 zapfen 13 angeordnete Zwischenwand 12a bzw. 18a werden die Elemente 15 der Totalaufhängung geführt, auf. Diese Zwischenwände stellen bei Durchgang der sie bestehen aus den Kugelelementen 12 und den Elemente durch die hohle Hülse 4 mit der Innen-Verbindungselementen 13. Am unteren Ende der Kette auskleidung 4a einen absolut gasdichten Verschluß hängt der Kristallkeim 14. 25 s'cner> da auch geringfügige Gasmengen, die durch diewill. The storage of the sleeve 4 in the upper part of the corresponding is the formation of the hollow Zy-boiler 1 must be made gas-tight in a known manner linder element 18 in Fi g. 4. The ball or be. The inside of the sleeve is lined with a hollow cylinder body 12 or 18 according to FIG. 3 and 4 Ab , which have a high coefficient of friction, furthermore an insertion resistance between the two and a good heat resistance. Especially ao openings for the head ends 13a of the connection suitable for this purpose is polyfluoroethylene. The elements 15 of the total suspension are guided through the intermediate wall 12a or 18a arranged through the sleeve 4 peg 13. These partitions make when they pass through they consist of the spherical elements 12 and the elements through the hollow sleeve 4 with the inner connecting elements 13. At the lower end of the chain lining 4a an absolutely gas-tight closure hangs the crystal nucleus 14. 25 s ' cner > there too minor amounts of gas caused by the

Der Außendurchmesser der Kugelelemente 12 ist Rechtecköffnungen der Kopfenden 13a hindurch-The outer diameter of the ball elements 12 is rectangular openings of the head ends 13a through

so bemessen, daß sie mit einem dichten Reibungspaß- treten, durch diese Zwischenwände aufgehalten werden,dimensioned so that they enter with a tight friction fit, are held up by these partition walls,

sitz durch die Innenzylinderwandung der Hülsenaus- Die Kugelelemente nach F i g. 5 bestehen aus zweiseat through the inner cylinder wall of the sleeve housing- The ball elements according to F i g. 5 consist of two

kleidüng Ab gleiten und einen gasdichten Abschluß Hohlkugeln 19 und 20 unterschiedlichen Durch- From kleidüng slide and a gas-tight seal hollow spheres 19 and 20, different flow

herstellen. Oberhalb des Kessels 1 ist eine Dreh- 30 messers mit einem zwischen diesen Kugeln vorge-produce. Above the boiler 1 there is a rotary knife with a 30 between these balls.

trommel 16 zum Aufwickeln der Aufhängevorrichtung sehenen Zylinderrohrstück 21. Sie bilden zusammenDrum 16 for winding the suspension device see cylinder tube section 21. They form together

angeordnet, die von dem Antriebsorgan 17 reversierbar mit dem Zylinderrohrstück einen in sich geschlossenenarranged, which is reversible by the drive member 17 with the cylinder tube piece a self-contained

angetrieben werden kann. Hohlkörper, wobei die größere Hohlkugel 19 an dercan be driven. Hollow body, the larger hollow ball 19 on the

Der Tiegel 2 besteht vorzugsweise aus Quarz und dem Rohrstück 21 gegenüberliegenden Seite eineThe crucible 2 is preferably made of quartz and the pipe section 21 opposite side

sitzt in einem äußeren Behälter 2a aus Preßkohlen- 35 öffnung aufweist, in die die kleinere Hohlkugel 20sits in an outer container 2a made of compressed carbon 35 has an opening into which the smaller hollow sphere 20

stoff. Dieser Kohlenstoff dient als Wärmeüber- des folgenden Kugelelementes einsteckbar ist. Diesematerial. This carbon serves as a heat source - the following spherical element can be inserted. This

tragungselement zur indirekten Erwärmung des Tie- Ausbildungsform der Elemente wird in der Weisesupport element for indirect heating of the tie- formation of the elements is in the way

gels 2 durch die Kohlenstoffelemente 2 b. Mit Hilfe hergestellt, daß im Inneren eines einseitig geschlossenengels 2 through the carbon elements 2 b. Made with the help of that inside a unilaterally closed

dieser Anordnung wird die in den Tiegel eingefüllte zylindrischen Hohlzapfens ein Explosivstoff eingebrachtIn this arrangement, an explosive substance is introduced into the cylindrical hollow pin filled into the crucible

Schmelze flüssig gehalten. 40 wird und der diesen Explosivstoff enthaltende Teil desMelt kept liquid. 40 and the part of the

Die so gebildete Vorrichtung erlaubt es, mit Hilfe Hohlzapfens, der an seinem offenen Ende in den der beiden Antriebe 6 und 17 Vertikal- und Dreh- Kugelkörper mit dem größeren Durchmesser ausläuft, bewegungen der Aufhängevorrichtung zu erzeugen, in den Kugelkörper des folgenden Elementes eingeohne daß die unvermeidlichen Vibrationen auf den steckt und anschließend durch Zünden des Explosions-Kristall 14 übertragen werden, weil die Verbindungs- 45 stoffes expandiert wird.The device thus formed allows, with the help of a hollow pin, which at its open end in the of the two drives 6 and 17 vertical and rotating spherical bodies with the larger diameter expire, to generate movements of the suspension device, incorporated into the spherical body of the following element that the inevitable vibrations stuck on the and then by igniting the explosion crystal 14 are transmitted because the connection 45 substance is expanded.

elemente diese Vibrationen vorher absorbieren. Die Die Elemente der Aufhängevorrichtung werdenelements absorb these vibrations beforehand. The elements of the hanger are

Aufhängekette hängt unterhalb der Hülse 4 senkrecht zweckmäßig aus einem Werkstoff hergestellt, der eineSuspension chain hangs vertically below the sleeve 4 expediently made of a material that has a

und führt nur exakte Drehungen um ihre vertikale Hitzebeständigkeit von mindestens 1100°C aufweist,and only performs exact rotations around its vertical heat resistance of at least 1100 ° C,

Mittellinie, und eine langsame Bewegung nach oben wie Edelstahl, Platin.Center line, and a slow upward movement like stainless steel, platinum.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

1 2 ρ nr-fhi" 6604 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen 1 atentansprucne. in Ost_Berlin5 USA.-Patentschrift 2 889 240 und 3 210023 sowie französische Patentschrift 1 391 531)1 2 ρ nr-fhi "6604 of the Office for Inventions and Patents 1 atentansprucne. In Ost_Berlin5 USA.-Patent 2 889 240 and 3 210023 as well as French patent 1 391 531) 1. Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen bestehen entweder aus einem, über eine Umlenkrolle aus einer in einem Tiegel befindlichen Schmelze, 5 geführten Faden oder Seil hängenden Kristallkeimbestehend aus einer Aufhängung für einen Keim- träger oder aus einer gleichzeitig den Träger bildenkristall, die vertikal beweglich und drehbar ober- den vertikalen Hubstange, die ebenfalls an einem halb des Tiegels angeordnet und mit Antriebs- Hubseil hängt oder direkt von Reibrädern gehalten elementen gekuppelt ist, dadurch gekenn- wird, die als Antrieb für die Auf- und Abbewegung zeichnet, daß als Keimkristallaufhängung in io des Kristallkeimträgers dienen. Bei den bekannten einer Reihe miteinander durch Verbindungselemente Vorrichtungen sind teilweise auch Drehantriebe zur (13) verbundene Kugel- oder Zylinderelemente Erzeugung einer intermittierten Drehbewegung des (12 bzw. 18), als Antrieb zur Vertikalbewegung Trägers um die Hängeachse vorgesehen, die unmitteleine drehbare Trommel (16), auf welcher die EIe- bar auf die Tragstange wirken. Die Übertragung der mente aufwickelbar sind, und als Antrieb zur 15 Drehbewegung um die Hängeachse bereitet einmal Drehung eine einen Teil der Elemente um- konstruktive Schwierigkeiten, weil die Tragstange, schließende Hohlhülse (4), die um eine vertikale auf die die Drehbewegung aufgebracht wird, gleich-Achse so drehbar ist, daß der Aufhängung durch zeitig eine Auf- und Abbewegung ausführt, und erdie Reibung zwischen der Hülseninnenwand und fordert in bezug auf die Antriebsübertragung besonden Elementen ein Drehmoment erteilt wird, ange- 20 dere Vorkehrungen, die das Auftreten von Stoßen, ordnet sind. insbesondere bei der Drehrichtungsumkehr, da solche1. Device for pulling single crystals consist either of one, via a pulley consisting of a melt located in a crucible, 5 guided thread or rope hanging from a crystal nucleus from a suspension for a germ carrier or from a crystal simultaneously forming the carrier, the vertically movable and rotatable above the vertical lifting rod, which is also on a half of the crucible and hangs with a drive hoist rope or held directly by friction wheels elements is coupled, which is identified as the drive for the up and down movement draws that serve as seed crystal suspension in io of the crystal seed carrier. With the known a number with each other by connecting elements devices are partly also rotary actuators for (13) connected spherical or cylindrical elements generating an intermittent rotary movement of the (12 or 18), provided as a drive for the vertical movement of the carrier around the hanging axis, the immediate rotatable drum (16) on which the EIe- bar act on the support rod. The transfer of the elements can be wound up, and as a drive for the 15 rotational movement around the hanging axis prepares once Rotation a part of the elements restructuring difficulties, because the support rod, closing hollow sleeve (4), which is equal to a vertical axis on which the rotary movement is applied is rotatable so that the suspension performs an up and down movement through timely, and erdie Friction between the inner wall of the sleeve and demands special with respect to the drive transmission Elements are given a torque, other 20 other precautions to prevent the occurrence of impact, are arranged. especially when reversing the direction of rotation, as such 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Stöße das Abbrechen des wachsenden Kristalls herkennzeichnet, daß der Tiegel (2) innerhalb eines vorrufen können. Ferner macht auch die Abdichtung gasdichten Kessels (1) und die Hülse (4) am der Trägerstange gegenüber einem jetzt häufig ange-Oberteil des Kessels angeordnet ist und die 35 wendeten, geschlossenen Tiegel, in dem sich die Kugel-, bzw. Zylinderelemente von der Hülse Schmelze befindet, wegen der Auf- und Abbewegung gasdicht umschlossen sind. der Stange und dem gleichzeitig erteilten Dreh-2. Device according to claim 1, characterized in that the shocks break off the growing crystal, that the crucible (2) can call within a. It also makes the seal gas-tight boiler (1) and the sleeve (4) on the support rod opposite a now frequently attached upper part of the boiler is arranged and the 35 turned, closed crucible in which the Ball or cylinder elements from the sleeve melt, because of the up and down movement are enclosed gas-tight. the bar and the simultaneously issued turning 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- moment um die Hängeachse Schwierigkeiten, da die kennzeichnet, daß die hohle Hülse (4) eine wärme- Stange auf Grund dieser auf sie aufgebrachten unterbeständige Auskleidung mit hohem Reibungs- 30 schiedlichen Kräfte dazu neigt, um die Durchgangskoeffizienten aufweist. stelle durch die Dichtung zu pendeln.3. Apparatus according to claim 2, characterized GE moment about the hanging axis difficulties because the indicates that the hollow sleeve (4) a heat rod, because of this under-resistant lining with high friction 30, which is applied to it, tends to reduce the passage coefficients having. place to swing through the seal. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, Nach der Erfindung lassen sich diese Nachteile dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel- bzw. und Schwierigkeiten dadurch vermeiden, daß für die Zylinderelemente (12 bzw. 18) als Hohlkörper aus- Aufhängung des Kristallkeimträgers in einer Reihe gebildet sind, in die als Verbindungselemente 35 miteinander durch Verbindungselemente verbundene dienende Zapfen (13) mit verdickten Kopfenden Kugel- und Zylinderelemente verwendet werden, (13a) eingesteckt sind. . deren grundsätzliche Ausbildung als Dreh- oder Zug-4. Device according to claims 1 to 3, According to the invention, these disadvantages characterized in that the ball and avoid difficulties in that for the Cylinder elements (12 or 18) as hollow bodies from suspension of the crystal seed carrier in a row are formed, in which as connecting elements 35 connected to one another by connecting elements serving pins (13) with thickened head ends, spherical and cylindrical elements are used, (13a) are inserted. . whose basic training as a turning or pulling 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- · antriebselemente in vielfältigsten Ausbildungsformen kennzeichnet, daß die Hohlkörper (12 bzw. 18) bekannt ist, so z. B. mit Kugelgelenken aus den deuteine zwischen den beiden Einstecköffnungen für 40 sehen Patentschriften 50162 und 736 447 und als die Kopfenden (13a) der Verbindungszapfen (13) biegsame Welle mit Zylinderelementen aus dein deutangeordnete Zwischenwand (12a bzw. 18a) auf- sehen Patentschriften 90 864 und 94 557. Eine solche weisen. Kette mit kugel- bzw. zylinderförmigen Elementen5. Device according to claim 4, characterized in that drive elements come in a wide variety of forms indicates that the hollow body (12 or 18) is known, so for. B. with ball joints from the deuteine between the two insertion openings for 40 see patents 50162 and 736 447 and as the head ends (13a) of the connecting pin (13) flexible shaft with cylinder elements from your German arranged Intermediate wall (12a or 18a) see patent specifications 90 864 and 94 557. One such point. Chain with spherical or cylindrical elements 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, soll für die erforderliche vertikale Auf- und Abdadurch gekennzeichnet, daß Verbindungs- und 45 bewegung in an sich bekannter Weise auf eine dreh-Kugelelemente aus zwei Hohlkugeln (19 und 29) bare Trommel auf- bzw. abgewickelt werden und als unterschiedlichen Durchmessers bestehen, die mit Antrieb zur Drehung um die Hängeachse eine einen einem Zylinderrohrstück (21) fest verbunden sind Teil der Kugel- bzw. Zylinderelemente umschließende und einen in sich geschlossenen Hohlkörper bilden, hohle Hülse verwendet werden, die um eine vertikale wobei die größere Hohlkugel (19) an der dem 50 Achse so drehbar ist, daß den Elementen durch Rei-Rohrstück (21) gegenüberliegenden Seite eine off- bung zwischen Hülseninnenwand und Elementaußennung aufweist, in die die kleinere Hohlkugel (20) wand ein Drehmoment erteilt wird.6. Device according to claims 1 to 3, is intended for the required vertical up and down through characterized in that connection and 45 movement in a manner known per se on a rotating ball elements from two hollow balls (19 and 29) face drum are wound or unwound and as exist of different diameters, the one with a drive for rotation about the hanging axis a cylinder tube piece (21) are firmly connected to part of the spherical or cylinder elements enclosing and form a self-contained hollow body, hollow sleeve can be used around a vertical wherein the larger hollow ball (19) is rotatable on the axis 50 so that the elements through Rei-Rohrstück (21) on the opposite side an opening between the inner wall of the sleeve and the outer element has, in which the smaller hollow ball (20) wall a torque is given. des folgenden Elementes einsteckbar ist. Der Tiegel kann dabei — wie die Erfindung weiterof the following element can be inserted. The crucible can continue - like the invention 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, vorsieht — innerhalb eines gasdichten Kessels und die dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurch- 55 Hülse am Oberteil des Kessels angeordnet sein. Die messer der Auskleidung (4a) der Hülse (4) durch Kugel- bzw. Zylinderelemente sind von der Hülse Aufbringen einer Druckkraft auf den oberen gasdicht umschlossen. Die hohle Hülse weist dabei7. Device according to claims 2 and 3, provides - within a gas-tight boiler and the characterized in that the inner sleeve can be arranged on the upper part of the boiler. the Knife of the lining (4a) of the sleeve (4) by spherical or cylinder elements are from the sleeve Applying a compressive force to the upper enclosed gas-tight. The hollow sleeve has • Rand der Auskleidung veränderbar ist. zweckmäßig eine wärmebeständige Auskleidung mit• Edge of the lining is changeable. expediently with a heat-resistant lining hohem Reibungskoeffizient auf.high coefficient of friction. 6o Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung 6o The invention is based on the in the drawing dargestellten Ausführnngsbeispiele näher erläutert.illustrated exemplary embodiments explained in more detail. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen Die Zeichnung zeigt inThe invention relates to a device for drawing von Einkristallen aus einer in einem Tiegel befind- F i g. 1 die Vorrichtung in schematischer Darliehen Schmcl/c. Die Vorrichtung bestellt dabei aus stellung im Vertikalschnitt,of single crystals from a crucible. 1 the device in schematic loan Schmcl / c. The device orders from position in vertical section, einer Aufhängung für einen Keimkristall, die vertikal 65 F j g. 2 eine Aufhängevorrichtung in vergrößertem beweglich und drehbar oberhalb des Tiegels angeordnet Maßstab (Schnitt) und ina suspension for a seed crystal, vertically 65 Figs. 2 shows an enlarged view of a suspension device movably and rotatably arranged above the crucible scale (section) and in und mit Antriebselemente)! gekuppelt ist. F i g. 3 bis 5 andere Ausführungsformen derand with drive elements)! is coupled. F i g. 3 to 5 other embodiments of the Bekannte Vorrichtungen dieser Art (Patentschrift Aufhängevorrichtung gemäß F i g. 2.Known devices of this type (patent specification suspension device according to FIG. 2.
DE19671519916 1966-01-26 1967-01-26 Device for pulling single crystals from a melt in a crucible Expired DE1519916C (en)

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DE1519916B1 DE1519916B1 (en) 1970-10-01
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3306049A1 (en) * 1983-02-22 1984-08-23 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Device for drawing a single crystal out of a crucible

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3306049A1 (en) * 1983-02-22 1984-08-23 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Device for drawing a single crystal out of a crucible

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