DE19610894A1

DE19610894A1 - Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen aus einer in einem Tiegel befindlichen Schmelze

Info

Publication number: DE19610894A1
Application number: DE1996110894
Authority: DE
Inventors: Johann Scholler
Original assignee: Leybold AG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Current assignee: Crystal Growing Systems GmbH
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1997-09-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen aus einer in einem Tiegel be findlichen Schmelze unter Vakuum oder unter Schutzgas bei vermindertem Druck, wobei der Tiegel in einer Vakuumkammer angeordnet und durch die Wärmestrahlung eines Heizelements erhitzbar ist und wobei eine mit einer Antriebsspindel zusammen wirkende Ziehwelle oberhalb der Schmelze vorgese hen ist, mit dem der Kristall von der Schmel zenoberfläche aus nach oben zu in eine Schleusen kammer herausziehbar ist, sowie mit einer Entkopp lungsvorrichtung, die zwischen dem Kristall und dem Ziehelement angeordnet ist und die Trennung des Kristalls von dem Ziehelement gestattet.

Üblicherweise wird der in der Schleusenkammer am Impfling hängende Kristall von einem besonderen Handlingsystems durch die an der Schleusenkammer vorgesehene seitliche Öffnung gegriffen, dann vom Impfling abgetrennt und schließlich mit Hilfe des Handlingsystems aus der von einer Klappe ver schließbaren Öffnung seitlich aus der Schleusen kammer herausgefahren.

Dies bekannte Verfahren hat eine Reihe von Nach teilen, die alle aus der besonderen Empfindlich keit des Kristalls gegenüber Stößen und Erschütte rungen resultieren. Darüberhinaus besteht die Ge fahr, daß der Kristall nicht richtig vom Handling system erfaßt wird, weil er in der Schleusenkammer hängend nicht frei zugänglich ist.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen nach dem Ziehprozeß und nach dem Belüften der Schleu senkammer diese zusammen mit der sperrigen und schweren Ziehwelle und mit dem Wellenantrieb am Gestell der Vorrichtung verschwenkt wird, so daß der Kristall auf einem unter die Schleusenkammer gefahrenen Transportwagen abgesenkt werden bzw. von diesem übernommen werden kann. Derartige Vor richtungen haben jedoch den ganz entscheidenden Nachteil, daß bei der Größe einer Ziehvorrichtung und dem Gewicht ihrer Einzelteile die für den Ziehprozeß erforderliche Stellung der einzelnen Teile zueinander im Dauerbetrieb nicht gewährlei stet werden kann, insbesondere ist es erfahrungs gemäß kaum möglich die empfindliche und hochpräzi se Ziehwelle mitsamt ihrem Antrieb immer wieder winkelgenau in ihre Arbeitsposition oberhalb der Schmelze zu manövrieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung des eingangs genannten Typs so auszubilden, daß der fertige Kristall si cher und stoßfrei aus der Schleusenkammer entnehm bar ist und zwar ohne daß empfindliche Teile der Vorrichtung aus ihrer Arbeitsposition entfernt wenden müssen.

Darüber hinaus soll die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß sie vom Operator-Flur aus leicht bedien bar ist, ohne daß zusätzlich aufwendige hydrauli sche oder elektromotorische Antriebe erforderlich sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufga be dadurch gelöst, daß die Antriebsspindel eine Kupplung aufweist, über die eine erste Riemen scheibe eines offenen Zugmittelgetriebes mit der Antriebsspindel drehfest verbindbar ist, wobei die erste Riemenscheibe mit einer zweiten Riemenschei be zusammenwirkt, die das Schwenklager des Schleu senkammerhalters auf- und/oder abbewegt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher gekennzeichnet und beschrieben.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den an hängenden Zeichnungen schematisch dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer Vorrichtung in perspektiver Ansicht, wobei nur ih re wesentlichen Teile, und diese auch stark schematisiert, darge stellt sind und

Fig. 2 die Entkopplungsvorrichtung im Teilschnitt und in der Seitenan sicht.

Wie Fig. 1 rein schematisch zeigt, besteht die Ziehvorrichtung aus einem vierbeinigen Grundge stell 6 auf das ein dreibeiniges Obergestell 2 aufgesetzt ist, der auf dem Grundgestell ruhenden Vakuumkammer 3 mit dem in dieser befindlichen Tie gel und Heizung, dem von unten her in die Vakuum kammer hineinragenden Tiegeltragbolzen 4, der Schleusenkammer 5 mit Kammerdeckel 26, der von oben her in die Schleusenkammer 5 eintauchenden Ziehwelle 22 mit der Antriebsspindel 27 sowie den Schwenkarm 28 mit Schwenklager 36 für die Schleu senkammer 5.

Der Kristall 8 befindet sich nach abgeschlossenem Ziehvorgang in der Schleusenkammer 5 und hängt dort am Impflinghalter 12. Nach dem Ziehvorgang wird die vom Motor 38 über die Antriebsspindel 27 angetriebene Ziehwelle 22 mit Drehbewegungen ange hoben und hält in einem bestimmten Drehwinkel an. Anschließend wird die Vorrichtung bzw. die Schleu senkammer 5 geflutet.

Durch Anheben der Schleusenkammer 5 bzw. des obe ren Deckels 15 mit Hilfe der Schwenk- und Hubwelle 33 setzt sich der Impflinghalter 12 mit angehäng tem Kristall 8 auf einer Sperre oder einer Ent kopplungsvorrichtung 7 am oberen Deckel 15 ab. Durch kontinuierlichen weiteren Schleusenhub löst sich der Impflinghalter 12 von der Ziehwelle 22, wobei ein pilzförmiges Kopfteil von einem Kuppel ring der Sperre oder Entkopplungsvorrichtung 7 ab hebt bzw. freikommt.

Danach wird die Schleusenkammer 5 mit Kristall 8 und dem Impflingshalter 12 um einen Winkel von ca. 90° (Pfeilrichtung A gemäß Fig. 1) um die Welle 33 am Schwenkarm 34, 34′ hängend geschwenkt bis die Schleusenkammer 5 vom Operator-Flur 30 aus gut zugänglich ist.

Um genügend Freiraum zwischen Kristall 8 und Ope rator-Flur 30 zu bekommen, wird die komplette Schleusenkammer 5 nochmals um ca. 30 mm angehoben.

Anschließend wird ein fahrbarer Hubwagen 31 unter die Schleuse 5 gefahren und ein Korb 32 nach oben gefahren, bis der Kristall 8 aufsitzt bzw. die Schleusenkammer 5 gegenüber dem Kristall 8 abge senkt ist. Danach wird die Schleusenkammer 5 ge öffnet und der Kristall 8 abgeschnitten.

Am Hubwagen 31 wird der Kristall 8 abgesenkt und anschließend weggefahren.

Nach dem Anheben und Schließen der Schleusenkammer 5 wird diese wieder in die Ziehposition zurückge schwenkt und nach dem umgekehrten restlichen Spielablauf ist die Vorrichtung wieder startbe reit.

Das Heben und Senken der Schleusenkammer 5 erfolgt mit Hilfe des Motors 38, der mit der Antriebsspin del 27 zusammenwirkt und diese während des Zieh vorgangs dreht. Die Ziehwelle 22 ist in einem Wel lenkopf 37 gelagert, der seinerseits am Führungs balken 39 gehalten und geführt wird.

Der Wellenkopf 37 weist eine Ziehmutter 40 auf, die auf der Antriebsspindel 27 läuft und den Wel lenkopf 37 mit Ziehwelle 22 je nach Drehrichtung auf- und abbewegt.

Der Führungsbalken 39 ist ortsfest von einem der Beine 40 des Obergestells 2 gehalten, wobei das Bein 40 die Schwenk- und Hubwelle 33 hält, die ih rerseits über die Hülse 41 und dem an dieser befe stigten Schleusenkammerhalter 34, 34′ mit der Schleusenkammer 5 verbunden ist.

Parallel der Hülse 41 ist eine Spindel 42 am Bein 40 gelagert, die über eine Riemen- bzw. Zahnschei be 43 und einen Zahnriemen 45 mit der Antriebs spindel 27 in Wirkverbindung steht. Die Zahnschei be 45 ist über eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung 46 mit der Antriebsspindel 27 verbindbar. Wird nun über die Kupplung 46 eine drehfeste Ver bindung zum Riementrieb 43, 44, 45 hergestellt, dann dreht sich die Spindel 42 synchron mit der Antriebsspindel 27 und die Hülse 41 wird entspre chend dem Drehsinn der beiden Spindeln 27 und 42 auf- oder abbewegt.

Bezugszeichenliste

2 Obergestell
3 Vakuumkammer
4 Tiegeltragbolzen
5 Ziehkammer, Schleusenkammer
6 Grundgestell
7 Entkopplungsvorrichtung
8 Kristall
12 Halter, Kristallhalter
15 Drehplatte
22 Ziehelement, Ziehwelle
24, 24′ Halter
26 Vakuumkammerdeckel
27 Antriebsspindel
28 Schwenkarm
30 Operator-Flur
31 Hubwagen
32 Korb
33 Welle, Schwenklager
34, 34′ Schleusenkammerhalter
35, 35′ Welle, Bolzen
36 Hub- und Schwenklager
37 Wellenkopf
38 Motor
39 Führungsbalken
40 Bein des Obergestells
41 Hülse
42 Spindel
43 Zahnscheibe
44 Zahnriemen
45 Zahnscheibe
46 Kupplung
47 Ziehmutter
48 Spindelmutter

Claims

1. Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen aus ei ner in einem Tiegel befindlichen Schmelze unter Vakuum oder unter Schutzgas bei vermindertem Druck, wobei der Tiegel in einer Vakuumkammer (3) angeordnet und durch die Wärmestrahlung ei nes Heizelements erhitzbar ist und wobei eine mit einer Antriebsspindel (27) wirkende Ziehwel le (22) oberhalb der Schmelze vorgesehen ist, mit dem der Kristall (8) von der Schmelzenober fläche aus nach oben zu in eine gegenüber dem Grundgestell (6) seitlich schwenkbare Schleusen kammer (5) herausziehbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Antriebsspindel (27) eine Kupplung (46) aufweist, über die die erste Rie menscheibe (45) eines Zugmittelgetriebes mit der Spindel (27) drehfest verbindbar ist, wobei die erste Riemenscheibe (45) mit einer zweiten Riemenscheibe (43) zusammenwirkt, die das Schwenklager (33, 41, 42) des Schleusenkammer halters (34, 34′) über eine weitere Spindel (42) auf- und/oder abbewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ziehwelle (22), die Antriebs spindel (27), die Schwenkwelle (33) und die Spindel (42) des Schwenklagers (36) lotrecht an geordnet und parallel zueinander an einem Bein (40) des Obergestells (2) gehalten sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (22) und die seitlich zu dieser versetzt angeordnete Spindel (42) des Hub- und Schwenklagers (36) über einen offenen Riementrieb, ein formschlüs siges Kettengetriebe oder ein Zahnradgetriebe miteinander in Wirkverbindung stehen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (38) für die Dreh bewegung der Antriebsspindel (27) mit dem einen Ende der Antriebsspindel (27) gekuppelt und an einem Führungsbalken (39) des Beins (40) des Obergestells (2) gehalten ist und die Kupplung (46) zwischen Getriebe (43, 44, 45) und An triebsspindel (27) mit dem anderen Ende der An triebsspindel (27) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle des Motors (38) für die Drehbewegung der Antriebsspindel (27) mit dem einen Ende der Antriebsspindel (27) drehfest verbunden und das Motorgehäuse ortsfest am Führungsbalken (39) gehalten ist, wobei die Kupplung zwischen der Spindel (42) des Hub- und Schwenklagers (36) zwischen der Zahnscheibe (43) und der Spindel (42) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die um eine lotrechte Achse schwenkbare und ver schiebbare Hülse (41) mit Schleusenkammerhaltern (34, 34′) mit der Spindel (42) über eine Spin delmutter (47) gekoppelt ist.