DE1719512C3 - Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes - Google Patents

Description

Das Zusatzpatent 15 19 902 betrifft eine Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes, mit einer Vakuumkammer, mit Halterungen, in denen das zu behandelnde stabförmige Material lotrecht gehaltert ist und 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.

Die Dichtungsleisten können einen C-förmigen Querschnitt haben und werden durch ein unter Druck stehendes 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 Plattenoberfläche ein relativ dicker Ölfilm aus, der verdampft und damit das Hochvakuum in der Zonenschmelzkammer »erschlechtert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abdichtung zwischen Plaste und Zonenschmelzkammer lu schaffen, bei der eine Dampfbildung, insbesondere •ine Bildung von Kohlenwasserstoffdampf, völlig vermieden wird.

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.

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, daß Kohlenwasserstoffdampf in die Zonenschmelzkammer eindringt und elementarer Kohlenstoff in den Halbleiterstab eingelagert wird. Die Einlagerung von Kohlenstoff ist insbesondere bei der Behandlung von Silicium siörend.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in der Ansicht eine Zonenschmelzkammer mit einer Heizeinrichtung, die in einer Platte in Richtung der Stabachse verschiebbar ist.

F i g. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung Einzelheiten der Schieberführung.

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch die Schieberführung nach 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 dargestellten 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 & 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.2 sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i s. 1 versehen.

Die Kugelrollspindel 9 ermöglicht es, die Platte 4 möglichst erschütterungsfrei in den Rollenlagern

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.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, sind die an den Backen 6 und 7 befestigten oberen und seitlichen Rollenlager 13,

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.

Die Dichtungsleisten 17, 18 bestehen aus einem Copolymeren aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen oder aus Polyurethan.

Für den Regelfall, daß die Platte 4 aus Stahl besteht, ist es günstig, dessen Oberfläche aufzurauhen und d.^:e Polytetrafluoräthylenschicht durch Aufsintern herzustellen. Je nach der Oberflächenbeschaffenheit der Platte 4 sind bereits Schichtdicken zwischen 10 und 50 μ ausreichend

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.

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 zwischen

den einzelnen Dichtungsleisten an eine Vorvakuumpumpe anzuschließen. Hierbei kann bei einem Vakuum von etwa 10-⁶ Torr in der Zonenschmelzkammer das Vorvakuum etwa 10-' Torr betragen. Die Verschiebegeschwindigkeit der Platte 4 liegt im allgemeinen zwischen 0 — 30 mm/min.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristE !linen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes. mit einer Vakuumkammer, mit Halterungen, in denen das zu behandelnde stabförmige Material lotrecht gehaltert ist und mit einer in der Vakuumkammer in lotrechter Richtung verschiebbar angebrachten und von außen bewegten elektrisehen 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, nach Zusatzpatent 15 19 902, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche der Platte aus Polytetrafluoräthylen und die Dichtungsleiste aus einem Copoiymeren aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen oder aus Polyurethan bestehen.