DE1719512B2

DE1719512B2 - DEVICE FOR CRUCIBLE-FREE ZONE MELTING OF A CRYSTALLINE ROD, IN PARTICULAR SEMICONDUCTOR ROD

Info

Publication number: DE1719512B2
Application number: DE1968S0113744
Authority: DE
Inventors: Reimer Dipl.-Phys. Dr.; Haus Joachim; 8553 Ebermannstadt; Keller Wolfgang Dr. 8551 Pretzfeld Emexs
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-01-16
Filing date: 1968-01-16
Publication date: 1976-07-15
Also published as: DE1719512A1

Description

Das Zusatzpatent 15 19 902 betrifft eine Vorrichtung fum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes, mit einer Vakuumkammer, mit Halterungen, in denen das zu behandelnde stabförmige Materia¹ lotrecht gehaltert ist lind mit einer in der Vakuumkammer in lotrechter Richtung verschiebbar angebrachten und von außen bewegten elektrischen Heizeinrichtung, wobei in einer Seitenwand der Vakuumkammer ein lotrecht verlaufender Schlitz angebracht ist, der durch eine in lotrechter Richtung verschiebbare Platte bedeckt ist, an der eine durch den Schlitz geführte Halterung der Heizeinrichtung befestigt ist, wobei zwischen der Platte und der Seitenwand der Vakuumkammer eine den lotrechten Schlitz vollständig umschließende, elastisch verformbare Dichtungsleiste angebracht und gegen Verschieben gesichert ist.The additional patent 15 19 902 relates to a device for crucible-free zone melting of a crystalline rod, in particular a semiconductor rod, with a vacuum chamber, with holders in which the rod-shaped material ¹ to be treated is held vertically and with a vertically displaceable in the vacuum chamber and from the outside Moved electric heating device, wherein in a side wall of the vacuum chamber a vertically running slot is attached, which is covered by a vertically displaceable plate, to which a holder of the heating device guided through the slot is attached, wherein between the plate and the side wall of the vacuum chamber an elastically deformable sealing strip that completely encloses the vertical slot is attached and secured against displacement.

Die Dichtungsleisten können einen C-förmigen Querschnitt haben und werden durch ein unter Druck »tehendes Medium gegen die Gleitfläche der Platte gepreßt. Als Druckmedium wird im allgemeinen öl mit einem Überdruck von 3-10 atü verwendet. Beim Verschieben der Platte bildet sich auf der Plattenoberffläche ein relativ dicker Ölfilm aus, der verdampft und damit das Hochvakuum in der Zonenschmelzkammer verschlechtert.The sealing strips can have a C-shaped cross-section and are pressurized »Standing medium pressed against the sliding surface of the plate. Oil is generally used as the pressure medium an overpressure of 3-10 atmospheres is used. When the plate is moved, it forms on the surface of the plate a relatively thick oil film, which evaporates and with it the high vacuum in the zone melting chamber worsened.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abdichtung zwischen Platte und Zonenschmelzkammer zu schaffen, bei der eine Dampfbildung, insbesondere eine Bildung von Kohlenwasserstoffdampf, völlig vermieden wird.The object of the present invention is to provide a seal between the plate and the zone melting chamber to create in which a vapor formation, in particular a formation of hydrocarbon vapor, completely is avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gleitfläche der Platte aus Polytetrafluoräthylen und die Dichtungsleiste aus einem Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen oder aus Polyurethan bestehen.According to the invention this object is achieved in that the sliding surface of the plate is made of polytetrafluoroethylene and the sealing strip made of a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene or of Consist of polyurethane.

Eine derartige Trockendichtung weist den Vorteil auf, daß keine Dämpfe gebildet werden, die durch den Schlitz in die Zonenschmelzkammer gelangen. Dies ist insbesondere bei Hochvakuumkammern günstig, weil damit das erforderliche Vakuum nicht beeinflußt wird. Außerdem ist auch der von öldichtungen bekannte Nachteil beseitigt, äaß Kohlenwasserstoffdampf in die Zonenschmelzkammer eindringt und elementarer Kohlenstoff in den Halbleiterstab eingelagert wird. Die Einlagerung von Kohlenstoff ist insbesondere bei der Behandlung von Silicium störend.Such a dry seal has the advantage that no vapors are formed by the Slot into the zone melting chamber. This is particularly advantageous in high vacuum chambers because so that the required vacuum is not affected. It is also known from oil seals Disadvantage eliminated, ate hydrocarbon vapor in the Zone melting chamber penetrates and elemental carbon is stored in the semiconductor rod. the Inclusion of carbon is particularly troublesome when treating silicon.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutertFurther details and advantages of the invention are based on an exemplary embodiment with reference to FIG Drawing explained in more detail

F i g. 1 zeigt in der Ansicht eine Zonenschmelzkammer mit einer Heizeinrichtung, die in einer Platte in Richtung der Stabaclae verschiebbar istF i g. 1 shows a view of a zone melting chamber with a heating device which is arranged in a plate in FIG Direction of the Stabaclae is displaceable

F i g. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung Einzelheiten der Schieberführung.F i g. 2 shows a perspective view of details of the slide guide.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Schieberführung nach F i g- 2.Fig. 3 shows a section through the slide guide according to F i g- 2.

In Fig. 1 ist eine Zonenschmelzkammer, die eine Vakuum-, Schutzgas- oder Überdruckkammer darstellen kann, mit 1 bezeichnet. An der einen vertikalen Kammerwand 2 ist eine Plattenführung 3 befestigt. Eine in Richtung der Stabachse eines zeichnerisch nicht dargesteiken Halbleiterstabes verstellbare Platte 4 ist in einem Lagerbett 5 und seitlichen Backen 6 und 7 geführt Als Antrieb für die Platte 4 ist eine durch einen Motor 8 betätigte Kugelrollspindel 9 vorgesehen. Als Heizeinrichtung ist eine mit der Platte 4 verschiebbare induktive Heizspule 10 und eine weitere, auch senkrecht zur Stabachse verstellbare Heizspule 11 vorgesehen.In Fig. 1 is a zone melting chamber, which represent a vacuum, inert gas or overpressure chamber can, denoted by 1. A plate guide 3 is attached to one vertical chamber wall 2. One plate 4 adjustable in the direction of the rod axis of a semiconductor rod (not shown in the drawing) is shown in FIG a bed 5 and side jaws 6 and 7 out. As a drive for the plate 4 is a Motor 8 actuated ball screw 9 is provided. As a heating device, one with the plate 4 is displaceable inductive heating coil 10 and a further heating coil 11, which can also be adjusted perpendicular to the rod axis, are provided.

In Fig.2 sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen.In FIG. 2, the same parts are given the same reference numerals as in FIG. 1 provided.

Die Kugelrollspindel 9 ermöglicht es, die Platte 4 möglichst erschütterungsfrei in den RollenlagernThe ball screw 9 makes it possible to place the plate 4 in the roller bearings with as little vibration as possible

13 -15, die an den Backen 6 und 7 sowie am Lagerbett 5 befestigt sind, verschieben zu können. Der Schlitz 16 im Lagerbett 5 ist von zwei elastisch verformbaren Dichtungsleisten 17,18 umgeben. Die Führungseinrichtung 12 für die - verschiebbare Halterung 20 der Heizspule 11 ist auf Führungsstäben 21,22 verschiebbar. Die Halterung der als Schmelzspule dienenden Heizspule 10 ist mit 23 bezeichnet.13 -15, on the jaws 6 and 7 as well as on the bed 5 are attached to be able to move. The slot 16 in the bed 5 is elastically deformable by two Surrounding sealing strips 17,18. The guide device 12 for the - displaceable holder 20 of the heating coil 11 can be displaced on guide rods 21, 22. The holder of the heating coil 10 serving as a melting coil is denoted by 23.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, sind die an den Backen 6 und 7 befestigten oberen und seitlichen Rollenlager 13,As shown in FIG. 3 shows the upper and side roller bearings 13 attached to the jaws 6 and 7,

14 mittels Tellerfedern 24,25 federnd gelagert, während die am Lagerbett 5 befindlichen Rollenlager 15 starr befestigt sind. Die Platte 4 ist an ihrer Gleitfläche mit einer Schicht 26 aus Polytetrafluoräthylen versehen.14 resiliently mounted by means of disc springs 24.25, while the roller bearings 15 located on the bed 5 are rigidly attached. The plate 4 is on its sliding surface with a layer 26 made of polytetrafluoroethylene.

Die Dichtungsleisten 17, 18 bestehen aus einem Copolymeren aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen oder aus Polyurethan.The sealing strips 17, 18 consist of a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene or made of polyurethane.

Für den Regelfall, daß die Platte 4 aus Stahl besteht, ist es günstig, dessen Oberfläche aufzurauhen und die Polytetrafluoräthylenschicht durch Aufsintern herzustellen. Je nach der Oberflächenbeschaffenheit der Platte 4 sind bereits Schichtdicken zwischen 10 und 50 μ ausreichend.For the rule that the plate 4 is made of steel, it is advantageous to roughen the surface and the Produce polytetrafluoroethylene layer by sintering. Depending on the surface properties of the Plate 4 are already layer thicknesses between 10 and 50 μ sufficient.

Wie sich gezeigt hat, ist es für manche Anwendungsfälle, insbesondere bei einem Verschiebeweg der Platte 4 unter einem Meter, günstig, die Platte 4 selbst aus dem gleitfähigen Material herzustellen. Zur Versteifung kann eine Einlage, vorzugsweise aus Stahl, vorgesehen sein. Desgleichen können die Laufflächen mit Stahlbändern bewehrt sein.As has been shown, this is the case for some applications, in particular with a displacement path of the plate 4 under a meter, cheap to make the plate 4 itself from the slippery material. Can be used for stiffening an insert, preferably made of steel, can be provided. Likewise, the treads with steel belts be reinforced.

Um eine sichere Abdichtung zwischen der Platte 4 und der Zonenschmelzkammer 1 zu erreichen, ist es günstig, bei Verwendung von zwei oder mehr Dichtungsleisten 17, 18, den oder die Räume zwischenIn order to achieve a secure seal between the plate 4 and the zone melting chamber 1, it is favorable when using two or more sealing strips 17, 18, the space or spaces between

Je einzelnen Dichtungsleisten an eine Vorvakuumpumpe anzuschließen. Hierbei kann bei einem Vakuum von etwa M)-⁶ Torr in der Zonenschmelz kammer das Vorvakuum etwa 10-' Torr betragen EMe Verschiebegeschwindigkeit der Platte 4 liegt im allgemeinen zwischen 0-30 mm/min.To be connected to a backing pump for each individual sealing strip. About 10- 'Torr ⁶ Torr in the zone melting chamber, the foreline be EMe shifting speed of the plate 4 is generally between 0-30 mm / min - in this case, in a vacuum of about M).

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claim:

Device for crucible-free zone melting of a crystalline rod, in particular a semiconductor rod, with a vacuum chamber, with holders in which the rod-shaped material to be treated is held vertically and displaceable with a in the vacuum chamber in the vertical direction attached and moved from the outside electric heating device, in a side wall the vacuum chamber, a perpendicular slot is attached through a perpendicular Direction slidable plate is covered on a guided through the slot holder of the Heater is attached, between the plate and the side wall of the vacuum chamber a the vertical slot completely enclosing, elastically deformable sealing strip attached and is secured against shifting, according to additional patent 1519902, characterized in that that the sliding surface of the plate made of polytetrafluoroethylene and the sealing strip made of a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene or made of polyurethane.