DE2240788A1

DE2240788A1 - Vorrichtung zum herstellen von kristallen nach dem czochralski-verfahren

Info

Publication number: DE2240788A1
Application number: DE2240788A
Authority: DE
Inventors: Roger Albert Castonguay; Bernard Cahill Hanley; Francis Joseph Mallahan; Joseph Francis Wenckus
Original assignee: Arthur D Little Inc
Current assignee: Arthur D Little Inc
Priority date: 1971-09-23
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1973-03-29
Also published as: FR2153247A1; US3865554A; JPS4839377A; GB1392749A; FR2153247B3

Description

PATENTANWALT

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TELEGRAMMEtWESPATENT β MÜNCHEN 19 POSTSCHECK, MÜNCHEN 101696 ■ MONTENSTRASseo/l H. AUFHAUMiI »».0. .. ϊίί?«Κ"·Υ," ,*ί„0*

ARTI-IUR D. LITTLE, Inc., Cambridge, Mass., V.St.A.

Vorrichtung zum Herstellen von Kristallen nach dem Czochralski-Verfahren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kristallziehen und insbesondere eine Vorrichtung, mit der Kristalle in grossem Massstab nach dem Czochralski-Verfahren unter einem

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steuerbaren Druck von 10 -Torr bis 135 at und bei Tempera- ι

türen bis zu 3000 ⁰C gezogen werden können. i

Bei einer Vorrichtung zum Ziehen vieler verschiedener Kristall-; typen nach dem Czochralski-Verfahren müssen viele verschiedene steuerbare Betriebszustände eingestellt werden können. Beispielsweise kann es beim Ziehen von Kristallen einer III-V j .intermetallischen Verbindung erforderlich sein, einen sehr ' hohen Druck um den Kristallziehbereich aufrechtzuerhalten, um die Verdampfung einer .flüchtigen Komponente ,zu steuern, wie etwa 'Arsen oder Phosphor bei der Herstellung eines intermetallischen Arsenids oder Phosphids. Bei anderen •Kristallziehverfahren kann es notwendig sein, ein mittleres bis hohes Vakuum aufzubauen. In allen Fällen muß jedoch die Arbeitszone innerhalb der Vorrichtung evakuierbar sein, damit 'die Zonenatmosphäre gesteuert werden kann, ob sie nun während des Kristallziehens unter Druck gesetzt oder evakuiert wird.

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Eine solche Vorrichtung sollte zum Ziehen von Kristallen aus Oxyden, Salzen, Metallen, elementaren und intermetallischen Verbindungs-Halbleitern verwendet werden können, einschließlich der Phosphide, Arsenide, Telluride, Selenide und Sulfide sowie irgendwelcher anderer anorganischer Elemente, Verbindungen oder Gemischen von diesen.

Wegen dem immer weitersteigenden Bedarf an Einkristallrohmateriai für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen, Licht emittieren den Dioden und dergleichen ist es notwendig, eine Kristallziehvorrichtung zu schaffen, die für die Herstellung von Kristallen in einem großen wirtschaftlichen Maßstab sicher, zuverlässig und leicht zu bedienen ist. Eines der am meisten verbreiteten Verfahren zum Ausbilden von Einkristallen ist die Senkrechtziehtechnik oder das Czochralski-Verfahren, bei dem ein Kristalltkeim mit der Oberfläche eines geschmolzenen Materials in Berührung gebracht wird, aus dem ein Kristall hergestellt werden soll, worauf er allmählich unter Drehung nach oben gezogen wird.

Tn der deutschen Patentanmeldung P 20 56 321.7 der Anmelderin ist J ein vielseitig verwendbarer Ofen für experimentelle Zwecke beschrieben, mit dem Kristalle entweder nach dem Czochralski-, dem Bridgman-Stockbarger- Verfahren oder nach der Fließzonentechnik gezogen werden können und intermetallische Verbindungen in einer gesteuerten Atmosphäre beispielsweise nach den in den deutschen Patentanmeldungen P 21 28 735 - ^ und P 22 37 862.7 beschriebenen -Verfahren sowie dotierte Kristalle gleichmHssiger Zusammensetzung ausgebildet werden können, wie sie zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung P 21 52 801.R beschrieben sind. Während der Kristallziehofen nach der Patentanmeldung P 20 56 321.7 als vielseitiges Forschungsgerät für einen weiten Bereich unterschiedlicher Betriebsbedingungen vorgesehen werden muß, ist dies zum Ziehen großer Kristalle nach einer einzelnen Technik auf wirtschaftlicher Basis nicht geeignet. Neben einem weiten Bereich von Betriebsdrücken und -temperaturen sollte ein Ofen zum Ziehen großer Kristalle auf wirtschaftlicher Basis _-,

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eine leichte Zugänglichkeit für den Einbau verschiedener Größen und Arten von Schmelztiegel^ und zum Entfernen großer Kristalle bieten sowie betriebssicher und vollständig fernsteuerbar sein. Die Vorrichtung zum Kristallziehen nach der Erfindung, die im folgenden als Ofen bezeichnet wird, erfüllt alle diese Anforderungen, wie die nachfolgende Figurenbeschreibung zeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kristallziehofen zu schaffen, in dem Kristalle nach dem Czochralski-Ver-

-5 fahren bei einem Druckbereich von 10 Torr bis 135 at und Temperaturen bis 3000 ⁰C wirtschaftlich hergestellt werden können. Die Arbeitszone soll schnell, leicht und sicher zu- gänglich sein,und die Vorrichtung soll das Ziehen eines Kristalls über einen weiten Größenbereich ermöglichen und in einem weiten Bereich die Verwendung verschiedener Schmelztiegelgrößen und Ausgestaltungen für die Zuführung des schmelzflüssigen, kristallbildenden Materials zulassen. Ferner soll die Vorrichtung während des Betriebs fernsteuerbar und auch von einer entfernten Stelle aus beobachtbar sein, es sollen Sicherungseinrichtungen eingebaut sein, die einen zuverlässigen Betrieb unter extrem hohem Vakuum oder Druck sowie hohen Temperaturen gewährleisten. Es soll weiterhin eine solche Vorrichtung vorgesehen werden, die eine schnelle Höheneinstellung des oberen oder Kristallziehstabes vor, während und nach dem Kristallziehen ermöglicht und eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung ! der Stellung des Kristallziehstabes aufweist. J

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht den Ofenaufbau im Betriebszustand, die Energieversorgung und das Bedienungspult zeigt.

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Fig* 2 ist eine Vorderansicht des Ofenaufbaus nach Fig. 1» wobei dargestellt ißt, wie das Hauptofengehäuse für den Zugang zur Arbeitszone angehoben und zur Seite geschwenkt werden kann.

Fig. 3i 4 und 5 zeigen eine Seitenansicht» eine Draufsicht

bzw. eine Stirnansicht des Antriebsmechanismus für den Kristallziehstab*

» 6 ist eine Draufsicht auf den Ofenaufbau. Fig. 7 ist eine Seitenansicht deä OfenaufbaUs.

Fig. θ und 9 zeigen Querschnitte durch den Aufbau zum Anheben und für die Halterung der Ofenkammer längs der Linien 8*ß bzw. 9-9 in Fig* f*

Fig.10 ist eine Seitenansicht der Schmelztiegelhalterung, des Vakuumsyetems, des Drucksteuersysteme und dee hydrau* Iisehen Systems des Aufbaus.

Fig.11 ist eine Vorderansicht des Ofensi

Fig.12 zeigt eine Einzelheit einer am Ofengehäuse angebrachten Warnvorrichtung, die ein öffnen des Ofens verhindert» wenn er unter Druck steht«

Fig.13 iit eine Vorderansicht der Schmelztiegelhalterung, des Vakuumsystems, des Drucksteuersysteme und daß hydraulischen Systems des Ofenaufbaus»

Fig. 14 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den QlIlIi der ein Fenster im Querschnitt und eine AUeführungeform des Schmelztiegelhalters darstellt.

Fig.15 ist ein senkrechter Schnitt durch din unteren Abschnitt des ofens, der eine ändere Außführungsforai der Sohtfieli-

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tiegelheizeinrichtung, des Schmelztiegelhalters sowie die Lagerung und Abdichtung für den Schmelztiegelhaltestab zeigt. ,

Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht der Antriebsvorrichtung für die Dreh- und Verschiebebewegung des Kristallziehstabes.

Fig. 17 zeigt einen Querschnitt mit Einzelheiten dieser Antriebsvorrichtung zusammen mit dem Kristallziehstab·

Fig. 18 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 17 längs der Linie 18-18 dieser Fig..

Fig. 19 zeigt eine Einzelheit des oberen Endes des oberen Stabes mit einer Einrichtung zum Einleiten und Abziehen eines Kühlfluids.

Fig. 20 ist eine schematische Darstellung der Strömungsbahn eines Kühlfluids um den Ofenaufbau*

Fig. 21 erläutert schematisch den Mechanismus für die kontinuierliche Anzeige der Stellung der lasttragenden Stäbe

Fig. 22 erläutert schematisch das Temperatursteuersystem.

Fig. 23 stellt schematisch den Mechanismus für die Wahl des langsamen oder schnellen Antriebs des Kristallziehkopfes sowie andere Steuerungen der Antriebsvorrichtung dar.

Die.\Kristallziehvorrichtung nach der Erfindung umfaßt einen druckdichten,' wassergekühlten Ofenaufbau mit einem Hauptofengehäuse und einem Ofenunterteil, einen oberen Kristallziehstab mit einer Antriebseinrichtung für eine Dreh- und Verschieb©bewegung, einen unteren Stab für-die lialiärung "'deV ^ mit--einer-"Antriebseinrichtung' für' ein© Dreh- "und

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wegung, eine Einrichtung zum Anheben und Verschwenken des Hauptofengehäuses für eine bequeme Zugänglichkeit der Arbeitszone und zum Entfernen großer Kristalle sowie eine betriebssichere Kontrolleinrichtung, welche ein Öffnen des Ofens verhindert, während er unter Druck steht. Die Antriebseinrichtung für die Verschiebebewegung des Kristallziehstabes kann abwechselnd so betrieben werden, daß sie zum Kristallziehen langsam oder zum schnellen Positionieren schnell läuft. Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um die Temperatur des Kristallziehbereiches zu überwachen, die Kristallhalterung auszuwechseln, den oberen Kristallziehstab im Ofen zu kühlen und dessen Stellung genau anzuzeigen. Das Hauptofengehäuse weist eine Beobachtungseinrichtung auf, die zum Anbringen einer Fernsehkamera für die Überwachung und Steuerung von einer entfernten Stelle aus sowie zum Anbringen einer Lichtquelle geeignet ist, wenn dies erforderlich sein sollte.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist zusammen mit der Energieversorgung und einem Steuerpult perspektivisch in Fig. 1 dargestellt. Sie umfaßt einen Hauptofenaufbau 10, eine Energieversorgungsanlage 11 und ein Bedienungspult 12, wobei der Ofen von der Energieversorgung und dem Bedienungspult durch eine geeignete Schutzvorrichtung, beispielsweise eine Wand 13» getrennt ist. Obgleich der Ofenaufbau so ausgelegt ist, daß er den Bedingungen des Abschnitts VIII der ASME Pressure Vessel Codes entspricht, ist es immer erwünscht, eine derartige Vorrichtung, die unter einem hohen Druck steht, entfernt vom Bedienungspersonal anzuordnen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung | kann - wie die nachfolgende Beschreibung zeigt - von einer entfernten Stelle aus gesteuert und überwacht werden.

Die allgemeine Umrißform des Ofenaufbaus ist in den Fig. 1 und dargestellt, wobei B¹Ig. V den Ofen geschlossen für die Inbetriebnahme und Fig. 2 offen zum Herausnehmen eines Kristalls zeigt. Der Ofenaufbau umfaßt ein Hauptofengefräüse15» ein Ofenunterteil 16, das mit dem Of engehäuse"" durch einen Verschlußring 17 druckdicht verbunden werden kann, eine, hydraulisch

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betätigbare Hut»einrichtung 18 zum Anheben des Öfengehäüses, eine Antriebseinrichtung 19 für den Kristallziehstab und eine Antriebseinrichtung 20 für den Schmelztiegelhalter. Das Hauptofengehäuse 15 weist zwei druckdichte Beobachtungsöffnungen 21 und 22 auf, Wob'ei eine Beobachtungsöffnung mit einer auf einem Träger 24 angeordneten Fernsehkamera 23 und die andere mit einej nicht dargestellten Lichtquelle versehen sein kann, die so angeordnet wird, daß die Arbeitszone im Ofen während ^ener Arbeitsabläufe beleuchtet wird, wenn die Arbeitszone nicht selbstleuchtend ist. Wenn eine Fernsehkamera wie in Fig. 1 dargestelH angeordnet wird, kann die Bedienungsperson den Kristallziehvorgang auf einem Fernsehschirm 25 am Bedienungspult 12 beobachten

Der Schmelztiegelaufbau 26 mit einer Heizeinrichtung 27, ist auf dem Ofenunterteil 16angeordnet* der wiederum in einem ringförmigen Öfenträger 28 eingesetzt ist. Der Strom zum Aufheizen des Kristallziehbereichs wird durch eine Leitung 30 zugeführt·. Der im Ofen herrschende Drück wird über einen Druck- oder Vakuummesser 31 überwacht, der mit der¹ Arbeitszone innerhalb des Ofengehäuses in Verbindung steht. Für die Fernüberwachung ist ein zweiter Druckmesser 32 am Bedienungspult 12 vorgesehen.

Der Kristallziehstab und der Stab für die Schmelztiegelhalteruni im Ofen sowie die zugeordneten Antriebseinrichtungen sind in den Fig. 1 und 2 sehr allgemein dargestellt und sie werden anhand der Fig. 16 bis 19 näher beschrieben. Dör Mechanismus für den Kristallziehstab ist allgemein mit 36 und der für den Schmelztiegelhaltestab mit 37 bezeichnet. Die Antriebseinrichtung 19 für den Kristallziehmechanismus 36 ist direkt auf dem Hauptofengehäuse angebracht und wird mit diesem durch die Hubeinrichtung 18 angehoben und verschwenkt. Dieser Ofenaufbau ist auf einer Tragplatte 40 angeordnet.,, die auf ei&em Rahmen M aufliegt, der durch Rollen 42 fahrbar ist. Der hydraulische Mechanismus 43 zum Betätigen der Hubeinrichtung für das Ofen-, gehäuse ist am Rahmen 41 unter der Tragplatte 40 angeordnet. Wie aus der Beschreibung der Fig. 10 und 13 hervorgeht, sind die Antriebseinrichtungen für den Schmelztiegeihaltestab und die Anschlüsse sowie Steuereinrichtungen, fürGas-

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Wasserleitungen 45 im unteren Abschnitt des Rahmens 41 angeordnet. Kühlschlangen, die allgemein mit 44 bezeichnet sind, und anhand der Fig. 20 näher beschrieben werden, sind für die Zirkulation eines Kühlfluids um den Ofenaufbau vorgesehen. Die verschiedenen anderen in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Bauelemente werden später näher beschrieben.

Die Fig. 3 bis 13 zeigen die äußeren Aufbauteile der Vorrichtung im einzelnen. Im folgenden werden für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet. Die Fig. 3» 4 und 5 zeigen eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Antriebsmechanismus für den Kristallziehstab. Die Fig. 6 ist eine Draufsicht auf den Ofen über der Tragplatte 40, die Fig. 7 und 10 zusammen stellen eine vollständige Seitenansicht des gesamten Ofens dar. Die Fig. 11 und 13 zusammen bilden eine vollständige Vorderansicht des ganzen Ofens. Die Fig. 8, 9 und 12 zeigen Einzelheiten der äußeren Bauteile.

Bei der Herstellung eines Kristalls nach dem Czochralski-Verfahren wird ein Kristallkeim an einem Kristallziehstab befestigt und mit der Oberfläche eines schmelzflüssigen Materials in Berührung gebracht, aus dem der Kristall hergestellt werden soll. Der Keim mit dem sich daran bildenden Kristall wird danach langsam nach oben gezogen, während er gedreht wird. Die Antriebseinrichtung 19 für den Kristallziehstab 36 (Fig. und 2) muß somit eine Dreh- und Verschiebebewegung an diesem Stab ermöglichen. Da die Geschwindigkeit, mit der der Stab in seiner Achsrichtung verschoben wird, sehr langsam ist (beispielsweise 0,6 bis 5 cm pro Stunde), wird zweckmäßigerweise eine Einrichtung vorgesehen, mit der der Kristallziehstab für die Grobeinstellung erheblich schneller verschoben werden kann. Der Ofen nach der Erfindung weist somit eine Einrichtung zum Verschieben des Ziehkopfes mit einer geringen variablen Geschwindigkeit zum Kristallziehen und einer hohen Einstellgeschwindigkeit zum Positionieren auf. Die Antriebseinrichtung für die beiden Arten von Verschiebebewegung und für die Drehbewegung ist im einzelnen in den Fig. 3 bis 6

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wiedergegeben. ,

Diese beiden Verschiebebewegungen werden durch einen einzelnen Gleichstrom-Nebenschlußmotor 51 mit variabler Drehzahl erreicht, Dieser Motor ist an einem Trägeraufbau für den Antrieb des Kristallziehstabes befestigt, der einen senkrechten Träger 52 umfaßt, der an einem rechtwinkeligen Träger 53 befestigt ist* Dieser rechtwinkelige Träger ist wiederum an einer Hauptträgerplatte 54 festgeschraubt, die an einem Antriebsgehäuse 55 befestigt ist, das auf der Oberseite des Hauptofengehäuses 15 angeordnet ist. Ein für die Drehbewegung vorgesehener Antriebsmotor 58 ist in der gleichen Weise starr an diesem Antriebsgehäuse 55 über eine Trägerplatte 59 befestigt (Fig. 4).

Den Verlauf des Antriebs für die Verschiebebewegung zum Kristall ziehen und Positionieren zeigt die Fig. 3, Der Antrieb für die langsame Kristallziehbewegung umfaßt den Motor 51, eine nicht dargestellte Welle innerhalb eines Schaftes (Gehäuse 65), eine Antriebseinheit mit einem an dem senkrechten Träger 52 befestigten Getriebekopf 66₁ eine Antriebseinheit 67, eine Welle 68, die über eine elektromagnetische Kupplung 69 mit einer Getriebewelle 70 eines Getriebes 71 in Eingriff steht, ein T-förmiges Getriebe 72 (d.h. einen rechtwinkeligen Antrieb), das über eine Halterung 73 (Fig. 4) an der Hauptträgerplatte 54 befestigt -ist, eine entsprechende Getriebewelle 74, eine Schlupfkupplung 75 und eine Antriebswelle 76 für den Kristallziehstab, die im einzelnen anhand der Fig. 16 bis 19 beschrieb ben wird. ■ .

Der antrieb für die schnelle Positionierungsbewegung.umfaßt den Motor 51, eine Motorwelle 80 mit einer Riemenscheibe 81 ₉ einen Riemen 82, ein Antriebsrad 83 auf -einer Welle'84? di®-~ ■'■■ in einem-Lagerblock. 85 gelagert" ist (der -an' der"- HaupfctriägQp-' ' "■ platte 54befestigt- ist) ,_eine_: Getriebewell© 86 übb mit-hohes» Drehzahl umlauf enden Zahnrades 87"-des T-förmigen Zahnrads©-"" triebes 72, dta,.mit der Welle.84 öureJa .9-i-ne Kupplung 88 verbunden ist,., das.f»föriaig^:@ die Getriebewelle 74_f die Sohlupfkupp3.«iag 7?.und :di©

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Antriebswelle 76 für den Kristallziehstab.

Bei der langsamen Kristallziehbewegung wird die elektromagnetische Kupplung 88 betätigt, so daß der Teil des Antriebs mit hoher Drehzahl leer läuft, der die Motorwelle 80, den Riemen 82, das Antriebsrad 83 und die Welle 84 umfaßt. Be^ der schnellen Positionierungsbewegung wird die elektromagnetische Kupplung entkuppelt. Die Steuereinrichtung für diese beiden Antriebe, die ein automatisches Abschaltsystem umfaßt, wird in Verbindung mit Fig. 23 näher beschrieben.

Wie aus den Fig. 4 und 6 hervorgeht, ist eine Welle 60 des Antriebsmotors 58 für die Drehbewegung über eine Kupplung 61 mit einer Welle 62 für den Antrieb des Kristallziehstabes verbunden, der anhand der Fig. 16 bis 19 näher erläutert wird.

Wie aus den Fig. 7 und 11 hervorgeht, ist die ganze, dem Kristallziehstab zugeordnete Antriebseinrichtung 19 auf der Oberseite des Hauptofengehäuses 15 starr angebracht. Wenn das Hauptofengehäuse angehoben und verschwenkt wird, so wird damit auch diese Antriebseinrichtung angehoben und verschwenkt. Der Mechanismus zum Bewegen des Ofengehäuses ist im einzelnen in den Fig. 7 bis 10 dargestellt. In einem obiren.Lager 97 . und einem unteren Lager 98 für schwere Beanspruchungen ist eine hydraulisch betätigte Hubwelle 96 axial beweglich.. Die Gehäuse für diese Lager sind vorzugsweise mit dem T^förmigen. .,. senkrechten Träger 99 aus einem Stück gegossen, wobei ein . ,, Ausschnitt 100 für die Freigabe am oberen Ende dieses Trägers entsprechend der Höhe vorgesehen ist, auf welche das Hauptofengehäuse angehoben werden muß, bevor es verschwenkt werden kann. Dieser senkrechte Lagerträger ist durch eine horizontale Platte 101 auf der Tragplatte 40 befestigt* Das Hauptofengehäuse ist an der Hubwelle 96 durch einen oberen Arm 102, der mit einem oberen zweiteiligen Ring 103 verschraubt ist, und durch einen unteren Arm 104 starr befestigt, der mit einem unteren zweiteiligen Ring. 105 mit einer rechtwinkeligen Verlängerung 106 verschraubt ist» Der untere Ring weist ein daran befestigtes Stück 107 mit einer Nut auf, das mit dem innenliegenden, senkrecht verlaufenden Rand 108 des senkrechten -11-

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Lagerträgers 99 über dessen Länge (Fig. 8) in Eingriff steht, bis es den Ausschnitt 100 erreicht, an dem dieser Eingriff unterbrochen wird. Wenn das Ofengehäuse zusammen mit der Antriebseinrichtung für den Kristallziehstab in die Lösestellung angehoben ist (Fig. 9), kann es verschwenkt werden, so daß die Arbeitszone, in der der Schmelztiegelaufbau 26 angeordnet ist, vollkommen freiliegt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung des.Hauptofengehäuses kann der Kristall 14 bequem herausgenommen werden. Ebenso können in einfacher Weise Schmelztiegel und Heizeinrichtungen ausgewechselt und irgendwelche andere Arbeitsvorgänge in der Arbeitszone des Ofens ausgeführt werden.

! Um jegliche Vibration des Ofens während des Kristallziehens zu j verhindern, ist ein senkrechter Tragarm 109 an der Hauptträgerplatte 54 befestigt und so angeordnet, daß er mit dem Oberteil der Hubwelle 96 in Eingriff steht, damit eine mechanische Verbindung vorhanden ist und die Antriebseinrichtung 19 und die Hubeinrichtung 18 stabilisiert werden.

Die Verschlußvorrichtung 17 der Ofenkammer zum Abdichten des Hauptofengehäuses 15 gegenüber dem Ofenunterteil 16 umfaßt zwei innen mit einer Ausnehmung versehene, halbkreisförmige Ringe 120 und 121 mit vergrößerten, nach außen vorstehenden und nach oben sich erstreckenden Enden, wie sie in Fig. 11 auf einer Seite der halbkreisförmigen Ringe 120 und 121 mit 122 und 123 bezeichnet sind. Auf den Innenflächen der Enden der Ringe sind Dichtungen 125 und 126 (Fig. 11) angeordnet, die eine einzelne Dichtungsanordnung bilden. Die mechanische Verspannung gegenüber dem Innendruck wird durch zwei lange Schraubenbolzen 130 und 131 erreicht, die durch zentrale Muffen geführt sind, von denen eine Muffe 132 in Fig. 11 dargestellt ist.

! Durch Lösen der Schraubenbolzen 130 und 131 können die halbkreisförmigen Ringe von den Flanschen des Ofenunterteils und des Gehäuses (Fig. 14) abgestreift werden, so daß das Haupt-

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ofengehäuse angehoben und verschwenkt v/erden kann. Um ein Unterbrechen der Druckdichtung zwischen dem Hauptofengehäuse 15 und dem Ofenunterteil 16 zu verhindern, bevor der Druck im Ofen abgebaut ist, ist eine allgemein mit 140 bezeichnete Warnvorrichtung vorgesehen. Diese in Fig. 12 im Querschnitt dargestellte Warnvorrichtung 140 umfaßt ein rechtwinkeliges Blechstück, dessen einer Schenkel 141 auf den oberen Flächen der verbreiterten Enden 122 und 123 des Dichtungsringes festgeschraubt ist, während dessen anderer Schenkel 142, der sich längs der Seite des Ofengehäuses 15 nach oben erstreckt, über eine mit einer öffnung versehene Schraube 143 geschoben ist, die in der Seite des Ofengehäuses eingeschraubt und um ihren Umfang abgedichtet ist, so daß sie mit dem Ofengehäuse eine fluiddichte Abdichtung bildet. Diese mit einer öffnung versehene Schraube ist an ihrem Ende mit einer Kappe 144 abgedichtet, die mehrere radiale Kanäle 145 und eine Dichtung 146 aufweist. Diese Kappe liegt an dem Schenkel 142 des Blechstückes an. Um die Dichtungsringe zu lösen, muß der Schenkel 141 dieses Blechstückes von den beiden vergrößerten Enden der halbkreisförmigen Ringe abgeschraubt werden, wodurch die Abdichtung der Dichtung 146 aufgehoben wird. Wenn im Innern des Ofens in diesem Zustand noch ein Druck vorhanden ist, so entweicht das unter hohem Druck stehende Gas durch die Öffnung in der Schraube 143 und einen oder mehrere der radialen Kanäle 145» so daß für die Bedienungsperson ein nicht Uberhörbares Warnsignal abgegeben wird.

Das Gas für den Druckaufbau und zum Reinigen der Arbeitezone im Ofen wird durch zwei Gaseinlaßleitungen 151 und 152 (Fig.11) eingeleitet. Der Gasstrom wird durch ein Ventil," z. B. das Ventil 153» gesteuert, das jeweils mit einer Einlaßleitung verbunden ist. Diese Leitungen sind in dem Gehäuse des Beobachtungsfensters so angeordnet, daß der Gasstrahl auf die Innenflächen der Fenster in den Beobachtungsöffnungen auftrifft, wie es in Verbindung mit Fig. 14 näher beschrieben wird.

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Eine der Beobachtungsöffnungen kann mit einer Fernsehkamera versehen sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist ein Kamerahalter 24 an der Beobachtungsöffnung 22 durch einen Träger 155 befestigt, der mit einem einstellbaren Ring 156 verbunden ist, der um die Beobachtungsöffnung aufgesetzt ist. Der Winkel der Kamera kann durch Verschieben einer Platte 157 durch Verdrehen einer Schraube 158 eingestellt werden. Durch eine Einlaßleitung 160 und eine Auslaßleitung 161 wird ein Kühlfluld durch die Kühlkanäle des Kristallziehstabes geleitet, wie es anhand der Fig. 19 beschrieben wird.

Obgleich der Schmelztiegel mit dem schmelzflüssigen Material, aus dem der Kristall gezogen wird, während des Kristallziehvorganges bewegt oder auch nicht bewegt werden kann, ist es erforderlich, den Schmelztiegelhaltestab über ein kurzes Stück, z. B, etwa 5 cm, bewegen zu können, damit die Halterung für verschieden große Schmelztiegel eingestellt werden kann. Der Schmelztiegelhaltestab kann während des Anordnens und des Kristallziehens gegebenenfalls auch gedreht werden. Die Antriebseinrichtung 20 für diesen Schmelztiegelhaltestab (Fig.10 und 13) umfaßt deshalb einen Antriebsmotor 165 für eine senkrechte Verschiebebewegung mit einer Welle 166 (vergleichbar dem Motor 51 und der Welle 76 der Antriebseinrichtung für den Kristallziehstab) und einen Antriebsmotor 167 für die Drehbewegung mit einer Welle 168 (vergleichbar dem Motor 5© und der Welle 62 der Antriebseinrichtung für den Kristallsiehsta"b) _α Diese Motoren sind an dem Gehäuse 169 des Schmelstiegelhalte« stabes über eine Platte 170 befestigt» wobei diesem ßehäus®- dl ikt unter dem Ofenunterteil 16 durch eine Halterung 1?1 aufgehängt ist, die an der Tragplatte 40 befestigt- ist«, DI© Temperatur auf der Unterseite des Schmelztiegels wird ein Thermoelement überwacht, dessen Drähte 171 aus 37 des Schmelztiegelhaltestabes herausgeführt siad₀

Die Hubwelle 96 des Of ens· erstreckt sich, durch öl© tragplatte 40, unter der sie mit dem Hauptantriebskolben 175 'eines Hydraulikzylinders 176 durch eine Verbindungswelle 177 und sfei

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Kreuzgelenke 178 und 179 verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 176 wird durch eine vom Motor 182 angetriebene Pumpe 181 über eine Leitung 180 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt, wobei die Pumpe und der Motor im Rahmen 41 angeordnet sind. Die nicht dargestellte Pumpensteuerung ist auf der Ofeneinheit angeordnet.

Die Drucksteuereinrichtung 187 zur Aufrechterhaltung des erwünschten Drucks (von 1O~⁵ Torr bis 135 at) ist unter der Tragplatte 40 angeordnet, wie es in den Fig. 10 und 13 dargestellt ist. Die Arbeitskammer im Ofen wird über eine Gasauslaßleitung 188 (die mit der in Fig. 14 dargestellten Gasauslaßöffnung in Verbindung steht), ein Ventil 189 und eine Vakuumleitung 190 evakuiert, die an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist. Das Ventil 189 ist mit einem von Hand betätigbaren Griff 191 versehen, durch den die Ofenkammer von dem Vakuumsystem abgetrennt werden kann und die Fernsteuerung über eine Gasleitung 192 ermöglicht wird, durch welche unter Druck stehendes Gas steuerbar aus dem Ofen über eine oder zwei Steuereinrichtungen und eine Leitung 193 (Fig. 10) abgezogen werden kann. Das Gas wird durch die Leitung 192 über ein von Hand steuerbares Ventil 199 am Bedienungspult 12 (Fig. 1) oder ein elektrisches Solenoidventil 195 abgezogen, dessen Schalter gleichfalls am Steuerpult angeordnet ist. Mit der Drucksteuereinrichtung 187 ist ein Druckbegrenzungsventil 194 verbunden, das so eingestellt ist, daß es bei einem vorbestimmten maximalen Druck öffnet. Das unter Druck stehende, durch die Leitungen 151 und 152 (Fig. 11) eingeleitete Gas wird von einer nicht dargestellten Versorgungseinrichtung geliefert, wobei der Gasstrom in den Ofen durch Ventile (z. B. das Ventil 153 in Fig. 11) den Leitungen 151 und 152 gesteuert wird.

Die*Stromzuführung 30 ist im Rahmen 41 angeordnet. Die Stromleitungen, von' denen eine bei 196 dargestellt ist, sind durch Iflolierringe 197 in dem Rohr 30 geführt und verlaufen nach oben durch Röhren 198, die durch die Tragplatte 40 und durch das Ofenunterteil 16 in die Ofenkammer geführt sind, wie es in

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! Fig. 14 dargestellt ist.

Die Fig. 14 zeigt den Ofen im Querschnitt und erläutert eine Ausführungsform der Schmelztiegelhalterung sowie die Verwendung' von Hochfrequenzspulen als Heizeinrichtung für den Schmelztiegel Das Hauptofengehäuse 15 besteht aus einem unteren Abschnitt 205 mit einem Flansch 206, einem mittleren Abschnitt 207 und einem oberen Abschnitt 208,der eine zentrale Öffnung 209 zur Aufnahme des Lagers für den Kristallziehstab und der in Verbindung mit Fig. 17 beschriebenen Abdichtung aufweist. Diese Abschnitte des Hauptofengehäuses sind miteinander verschweißt. Das Ofenunterteil 16 umfaßt ein flaches, schüsseiförmiges Teil 210 mit einem Flansch 211, der am Flansch 206 des unteren Abschnitts 205 des Hauptofengehäuses anliegt, sowie einen unteren Abschnitt 212 mit einer zentralen Öffnung 213 zur Aufnahme des j Lagers für den Schmelztiegelhaltestab und der Abdichtung, die ] identisch mit der anhand der Fig. 17 beschriebenen Abdichtung für den Kristallziehstab .ist. Zur Abdichtung zwischen den j Flanschen 206 und 211 ist im letzteren ein O-Ring 214 eingesetzt Die Fig. 14 zeigt den im Innern mit einer Ausnehmung versehenen Aufbau der beiden halbkreisförmigen Ringe 120 und 121 der Verschlußvorrichtung des Ofenr..

In dem Ofengehäuse ist eine Arbeitskammer 220 vorhanden, in der die Schmelztiegelanordnung 26 untergebracht ist. Der sich nach oben erstreckende Raum über der Schmelztiegelanordnung ermöglicht das Ziehen eines langen Kristalls 14, indem der Kristallziehstab 222 aus einer Schmelze 223 im Schmelztiegel 224 nach oben bewegt wird. Der Schmelztiegel 224 kann aus den verschieden sten bekannten Materialien in verschiedenen Formgebungen ausgebildet sein, einschließlich der in der Patentanmeldung P 21 52 801.8 beschriebenen. Der Schmelztiegel ist in einem Schmelztiegelhalteraufbau eingesetzt, der von einem Haltestab 225 getragen wird, dessen Konstruktion und Abdichtung anhand der Fig. 15 und 17 näher erläutert wird,wie auch die Lagerbuchse für diesen Stab. Der Schmelztiegelhalteraufbau, der austauschbar ist, umfaßt nach dem in Fig. 14 dargestellten Aus-

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führungsbeispiel eine austauschbare äußere Schutzumkleidung 230 aus Quarz, die in eiiiem Ring 231 zur Auflage auf dem oberen Rand der zentralen öffnung 213 eingesetzt ist, und einen Tragring 232, der den S^ab 225 umgibt und so gestaltet ist, daß er den nach unten ragenden Halsansatz 233 des Schmelztiegelhalters 234 trägt. Der Schmelzt!egelhaltestab 225 erstreckt sich in den Tragring 232, der innen mit einer Schulter versehen ist, an der der äußere obere Rand des Stabes 225 anliegt. Durch den Halsansatz 232 erstreckt sich in Achsrichtung eine Ausnehmung , 235, durch welche das Thermoelement 236 der Drähte 171 nahe der Unterseite des Schmelztiegels 224 angeordnet werden kann. Zwischen der Unterseite des SchmelztiegelhalterB 234 und dem Absatz des Quarzschildes 230 ist ein Strahlungsschild 237 angeordnet. Normalerweise besteht der Schmelztiegelhalter 234

aus Graphit, damitysowohl für die Halterung als auch für die Hochfrequenz aufnahme dienen kann. Wenn das schmelzflüssige Material 223 von solcher Art ist, daß es in einem Graphitbehälter aufbewahrt werden kann, so kann der Schmelztiegelhalter auch als Schmelztiegel dienen. Bornitrid ist "beispielsweise ein Material, aus dem der Schmelztiegeltragring 232 bestehen kann.

Der Schmelztiegel mit Inhalt wird durch eine Hochfrequenzspule 240 mit Leitungen 241 und 242 aufgeheizt. Jede dieser Leitungen endigt in der oberen Hälfte einer trennbaren ©leiftrischen Leitungsverbindung. Die Fig. 14 zeigt diese Verbindung 243 und die Hochfrequenzzuführung durch lediglich die Leitung 241_f für die Leitung 242 ist jedoch die gleiche Anordnung vorgesehen.

der

Die Leitung 241 endigt invoberen Hälfte 244 des Verbindungsstückes 243, dessen daran befestigte untere Hälft© 245 ermöglicht, die Leitung 241 schnell anzuschließen und zu lösen sowie die Hochfrequenzspule auszuwechseln. Die untere Hälfte 245 des Verbindungsstückes 243 ist mit der Hoohfraquenzleitung 196 verbunden, die von dem Rohr 198 (Fig. 13) umkleidet ist, das sich durch ein mit einer Teflon (Warenzeichen)-Dichtung vom Conaxtyp abgedichtetes Anschlußrohr 246 erstreckt, das in einer Öffnung 247 endigt, die im unteren Abschnitt 212 des

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OfenUnterteils gebohrt ist. Ιίΐ die Bohrung 247 ist eine Hülse 248 eingesetzt» die als Halterung für eine mit einein tent Rand "versehene Kappe 249 dient * die auf der Leitung 196 geschöben ist. Diese Anordnung ergibt einen Fluiddurchlaß zwischen der Bohrung 247 und der Arbeitskammer 220, der das Innere der Hülse 248, einen Ringraum 25Oy Öffnungen 251 in der Hülse 248 und einen weiteren Ringraum '252 umfaßt. Durch diesen Fluiddurchlaß kann dieser Hohlraum durch die Arbeitskammer belüftet werden und gleichzeitig wird dadurch eine Abdeckung gegenüber Wasser und Staub für das Anschlußrohr 246 vorgesehen* wenn der Innenraum des Ofenunterteils freiliegt. . _i

Die Gasauslaßleitung 188 (Fig. 10 und 13) steht mit der Arbeitszone 220 durch eine Pumpöffnüng in Verbindung, die durch ein weiteres abgedichtetes Anschlußrohr 255 gebildet wird, das in einer Bohrung 256 im unteren Abschnitt 212 eingesetzt ist» In diese Bohrung 256 ist eine Hülse 257 eingesetzt, die mit einer Kappe 258 abgedeckt ist, welche durch mehrere Ansätze 259 in einem Abstand von der Hülse 257 gehalten wird, ßo daß eine Fluidverbindung zwischen der Arbeitszone 220 und der Gasauslaßleitung 188 sowie eine Abdeckung gegenüber Staub über dieser Leitung vorhanden ist.

In Fig. 14 ist lediglich eine der BeobachtungsÖffnungen im Querschnitt dargestellt. Die andere Beobachtungsöffnung 21 ist identisch Mt der dargestellten Beobachtungsöffnung 22 ausgebildet. Die beiden Beobachtungsöffnungen sind so angeordnet, daß ein relativ großer Bereich des KristallsiehbereicJia in · "2r Arbeitszone 220 beobachtet werden kann«· Die Beobachtungs« öffeong besteht- aus einem Haupt gehäuse 2.65, 'dös' an .dem/-'mittleren Abschnitt 207 des Ofengehäuses angesciiweißt ist j und * aus * einem Fensterhaitering 266, der am Hauptgehäuse durch mehrere Sehrau~^: ben befestigt'ist, von denen eine bei 267 dargestellt ist«, Die Beobachtungsöffnung 268 wird durch diesen Haltering 266 begrenzt. Das Fenstergehäuse und der Haltering sind so gestaltet, daß zwischen diesen beiden Teilen eine kreisförmig©" Aussparung'-' vorhanden ist, in der ein Hartglasfenster-269' gehalten tfctrd.''■'.'"

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Abdichtung zwischen der Fensterfläche und dem Hauptgehäüse ilt ein O-Ring 270 eingesetzt* Der das Fenster 269 belastende itmtndruck wird durch eine elastomere Unterlegscheibe 271 am Hältering 266 aufgenommen» Zum Schutz des Hartglasfenetere und pit Beeinflussung des durch dieses übertragenen Bildes ist !Wischen dem Fenster 269 und dem Kristallziehbereich ein elnstel bares, Infrarot reflektierendes Fenster 272 eingesetzt, das daau dient, den axialen Temperaturgradienten am Fenster 269 zu verringern* Dieses Fenster 272 wird in einem Haltering 273 gehalten, der durch ein Gewinde im Hauptgehäuse 265 verdrehbar ist« In einem Rahmen 275 auf dem Haltering 266 ist ein Kreuzpolarisator 274 drehbar angebracht, dessen Zweck es ist, die intensität des durch das Fenster 269 übertragenen Bildes zu steuern.

Das Gas zum Ausspülen des Ofens oder für den Druckaufbau in' diesem wird durch eine Gasleitung 151 (Fig. 11) eingeleitet, die so angeordnet ist, daß das einströmende Gas auf der Oberfläche des Infrarot reflektierenden Fensters 272 auftrifft. Hierdurch kann dieses Fenster gereinigt werden, wenn es erforderlich sein sollte.

Die Fig. 15 zeigt, wie ein kleinerer Schmelztiegel durch Verlängerung, des Halsansatzes 233 des Schmelztiegelhalters 234 und durch eine entsprechende Formgebung des Halters eingesetzt werden kann. Wenn eine Hochfrequenzheizung verwendet wird, kann eine entsprechend ausgelegte Spule mit Leitungsdrähten in einfacher Weise anstelle der größeren Spule 240 der Fig. 14 eingesetzt werden, indem ein Verbindungsstück mit der unteren Hälfte 245 des Verbindungsstückes verbunden wird. Es ist offensichtlich daß der Schmelztiegelaufbau verschiedene Ausgestaltungen haben und in einem weiten Bereich verschieden groß sein kann·

Bs kann unter bestimmten Umständen erwünscht sein, anstelle einer Hochfrequenzheizung eine Widerstandsheizung asu verwenden. Die Fig. 15 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform einer Widerstandsheizung. Das Heizelement ist ein Graphitwiderstand 27f»

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der aus zwei halt»zylindrischen, dünnwandigen Abschnitten 277 besteht, die durch zwei schmale Schlitze voneinander getrennt sind (ein Schlitz ist bei 278 dargestellt), sowie einem dickwandigen oberen Ring 279 mit einem geringen Widerstand und zwei unteren dickwandigen Ringhälften 280. Das Graphitheizelement ist mittels Schraubenbolzen 281 über die Ringhälften an einer wassergekühlten Unterlage aus Kupfer festgeschraubt, die aus zwei halbkreisförmigen Abschnitten 282 besteht, die durch den verlängerten Schlitz 278 voneinander getrennt sind. Mit dem Stromkreis ist das Heizelement durch getrennte Anschlüsse verbunden, die eine elektrische Verbindung mit den beiden Abschnitten der Kupferunterlage herstellen. In Fig. 15 ist lediglich ein Anschluß 283 dargestellt, der dem Abschnitt der Kupferunterlage auf der linken Seite zugeordnet ist. Ein identischer Anschluß ist für den anderen Abschnitt der Unterlage vorgesehen. Sowohl der elektrische Strom wie auch das Kühlwasser wird durch ein Ansehlußrohr 246 eingeleitet. In der gleichen Weise ist ein nicht dargestelltes Ansehlußrohr mit der anderen Hälfte des Graphitheizelementes verbunden, das für den anderen elektrischen Anschluß und zum Abziehen des Kühl· wassers vorgesehen ist.

Die Kupferunterlage liegt über mehrere elektrisch isolierende" Distanzhalter 284 auf einem Tragring 285 auf, der.durch eine nicht dargestellte Einrichtung im Ofenunterteil gehalten wird. Eine Umkleidung 286 aus Quarz umgibt die Heizanordnung, wobei sie in einen Ring eingesetzt ist, der in den Abschnitten der Kupferunterlage ausgespart ist. Ein dünnes Molybdänblech 287, das zur Ausbildung mehrerer beabstandeter, zylindrischer Strahlungschilde mit nicht dargestellten Distanzhaltern um das Heizelement angeordnet ist, ist durch mehrere langgestreckte S-förmige Haken 288, die am Rand der Quarzumkleidung 286 befestigt sind, in dem Ringraum 289 aufgehängt, der zwischen der Quarzumkleidung und dem Heizelement ausgebildet ist.

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Die Fig. 15 zeigt ferner die Lagerung und Abdichtung des Schmelztiegelhaltestabes 225, die Antriebseinrichtung 37 für diesen und das Stabgehäuse. Die Lagerung und Abdichtung 292 ist identisch mit der für den Kristallziehstab, die in Verbindung mit Fig. 17 näher beschrieben wird. Ebenso sind die Antriebseinrichtung 37, das Stabgehäuse 293 und die Klemmvorrichtung 294 für den Stab identisch mit der für den Kristallziehstab vorgesehenen Anordnung, außer daß der Verschiebeweg des Schmelztiegelhaltestabes geringer ist als der des Kristallziehstabes. Der Unterteil des Ofens wird durch ein in einem Ringkanal 295 zirkulierendes, Kühlfluid, z. B. Wasser, gekühlt, das durch eine Einlaßleitung zugeführt und durch eine Auslaßleitung abgezogen wird, wie es in Fig. 20 dargestellt ist.

Die Fig. 16 bis 18 zeigen im einzelnen den Mechanismus, durch den der Kristallziehstab 222 gedreht und verschoben wird, sowie die Verbindung dieses Mechanismus mit der Welle 76 (Fig. 3). Der in diesen Figuren dargestellte Mechanismus ist im wesentlichen der gleiche wie der in der US-Patentschrift 3 552 931 beschriebene.

Die Fig. 16 zeigt die Hauptelemente für die Dreh- und Verschieb^- bewegung des Kristallziehstabes 222 und die Verbindung mit den Wellen 76 und 62 (Fig. 4). Die Welle 76, die sich von dem in Fig. 4 dargestellten senkrechten Antriebsmechanismus erstreckt, ist durch eine Kupplung 301 und ein Verbindungsstück 302 mit einer Getriebeschnecke 300 verbunden, die mit der Antriebseinrichtung für die Verschiebebewegung in Eingriff steht, die allgemein mit 303 bezeichnet ist. Diese Antriebseinrichtung umfaßt fine senkrecht angeordnete Gewindespindel 304, die in einer Klemmvorrichtung 305 für eine Zugbewegung des Stabes endigt, die im einzelnen in Fig. 19 dargestellt ist. Diese senkrecht angeordnete Gewindespindel dreht sich nicht selbst, sondern wird lediglich in Achsrichtung verschoben. Es muß deshalb für die Drehbewegung ein umlaufendes Stirnzahnrad 307 vorgesehen werden, dan an der unteren Zugstange durch einen Klemmring befestigt ißt, dor nuf dem Kristallziehstab 222 angebracht ist,j

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wobei öS durch deii ÄhtrieiDsibtör" 58* Über dl i Welle; &£ ähiei;rl§- ben wird; die in einem Zahnrad 31Ö eiiäigt^ ääi mit eliiel iafinräd 3ΪΊ auf eiiier Weile 312 in Min|riff ätehtp Sn α^ί* eine fiitzeiwSlle 313 befestigt ist* ·

Hie Vorrichtung für die Betätigung des Stabes wird änhärid Fig. 17* 18 und 19 im einzelnen beschrieben; Durch die* in Fig.1* därgeöteiite klemmvorrichtung 305 wird der kriställziehätäb 222 mit der Gewindespindel 314 verbünden; so daß der Stab 222 innerhalb dieser Gewindespindel 314 gedreht werden käüh; die sich nicht selbst dreht, die aber den Stab 222 verschiebt. Diese Klemmvorrichtung 305 umfaßt ein Axiallager 31^, das in einem Lagergehäuse 316 durch einen Federring 317 gehalten ist. Aiii oberen Ende der Gewindespindel 314 ist eine Büchse¹ 3>18 vorgesehen. Der Stab und die Kiemravbrrichtühg können sich" in dieser Büchse 318 sowie in der Gewindespindel frei drehen; die lediglich in Achsrichtung verschoben wird.

Der Kristallziehstäb 222 wird durch den in Fig. 17 allgemein mit 303 bezeichneten Mechanismus verschoben. Die Gewinde-' spindel dreht sich hierbei nicht. Eine mit einem Gewinde versehene Mutter 319, die mit der senkrecht angeordneten Gewindespindel 314 in Eingriff steht, dreht sich in einer Buchse 320, wobei sie durch die Verbindung über einen Bund 321 mit einem Zahnrad 322 angetrieben wird, das mit dem Schneckenrad 300 in Eingriff steht. Dieser ^Aufbau ist zwischen einemOberen Druckring 323 und einem unteren Druckring 324 angeordnet, dßv durch eine Druckplatte 325 in seiner Stellung gehalten wird. Wde Fig. 18 zeigt, wird diese Druckplatte 325 durch Ansatzschrauben 326 an dem Gußteil gehalten, welches das Gehäuse .327 bildet, das den Antriebsmechanismus umgibt. Durch diese Anordnung werden Zugbeanspruchungen^ am Kristallziehstab 222 über die Schrauben 326 auf das Gehäuse übertragen, "

Wie Fig..17 zeigt, ist das untere Ende der Gewindespindel 314 in einer nicht drehbaren Platte 328. befestigt,-die mit einem Arm 329 in Verbindung steht, der mit einer Haltestange"330 In Eingriff steht. Am unteren Ende der Gewindespindel ist' ©in©

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331 vorgesehen, in dar sich der Stab 222 drehen kann ätirtizähürad 3Ö7 für die Drehbewegung des Stabes ist auf

durch einen Klemmring 308 _t einen Stift 332 und ein Axiallager 333 befestigt, das durch ölhen Federring 334 gehalliti^ird.

Schneckenradtrieb 335 für die Vers chi ebebew^glitii is4; im' rächriitt in Fig. 18 dargestellt. Das Schneckenrad 3ÖÖ ist iüf einör Welle 336 befestigt, die im HauptgehäUse Ott durch Sin vorderes Wellenlager 337 mit einer Mt eineni FlärilcÜ Veräöiiehen Buchse 338 und ein weiteres Weilenlager 339* tdäs ati dir kÜckplätte 340 des Gehäuses befestigt ist) fflit eitler ijÜchse 341 gehalten ist. Die Welle 336 weist für di# lh der Welle 76 (Fig. 16) einen Ansatz 302 auf*' wötiii das fSiienlager 339 mit einem Gewindeabschnitt 342! verSeheli auf dem eine Überwurfmutter 301 (Fig. 16) zur ferbiiidürig Biit döiö Weilenlager aufgeschraubt werden kann.

Dör Antrieb für die Drehbewegung ist gleichfalls in Fig. 18 wiedergegeben. Er ist allgemein mit 343 bezeichnet. An einer Welle 344 in einem Wellenlager 345, das in der Rückplatte des Gehäuses 327 befestigt ist, ist ein Kegelzahnrad 310 angebracht. Zur Lagerung der Welle 344 ist eine mit einem vorderen Flansch versehene Lagerbuchse 346 und eine mit einem hinteren Flansch versehene Lagerbuchse 347 vorgesehen. Am Ende der Welle ist ein geeignetes Verbindungsstück 348 angebracht, das zur Verbindung der Welle 344 mit der Welle 62 (Fig. 16) dient, die mit dem Antriebsmotor 58 (Fig. 4) verbunden ist. Das Gehäuse weist neben der Rückplatte 340 eine abnehmbare Vorderseite auf, die das Gehäuse abschließt.

Der Mechanismus 55 für den Kristallziehstab nach Fig. 17 ist auf dem oberen Abschnitt 208 des Hauptofengehäuses mittels mehrerer Schrauben befestigt, die in Gewindebohrungen eingesetzt sind, von denen eine bei 351 in Fig. 14 dargestellt ist.

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, Die Fig. 17 zeigt ferner im einzelnen die druckdichte Abdichtung um den Stab ?22 während der Dreh- und Verschiebebewegung. Ein :, allgemein mit 352 bezeichnetes Lagergehäuse, das in eine Bohrung ; 209 im oberen--Ofenteil eingesetzt ist, umfaßt ein Anschlußstück 353, in dem eine Lagerbuchse 354 für die notwendige Ausrichtung des Stabes 222 angeordnet ist, während er sich im Gehäuse nach oben erstreckt. Das Anschlußstück 353 ist mit dem oberen Abschnitt 208 des Ofengehäuses (Fig. -14) verbunden. Zu diesem Zweck ist eine Ringnut 355 zur Aufnahme eines O-Ringes 356 vorgesehen.

Das Anschlußstück 353 enthält eine allgemein mit 357 bezeichnete Stopfbüchse, die ein Teil 358, einen auf dem Stab 222 anliegenden O-Ring 359, einen O-Ring 360, der den Stopfbüchsenkörper gegenüber dem'Anschlußstück 357 abdichtet, einen Filzabstreifring 361 und einen Abstreifring 362 aus Metall umfaßt. Die Stopfbüchse ist in das Anschlußstück 353 eingeschraubt, während die Abstreifringe durch einen Federring 363 gehalten werden. Der Stopfbüchsenkörper endigt in einem hexagonalen Teil 364. Wenn die Zugkopfanordnung am Hauptofengehäuse 15 angebracht wird, erhält man durch die O-Ringe 356 und 360 einen fluiddichten Abschluß der Ofenkammer 220. Der 0-Ring 359 gewährleistet den fluiddichten Zustand innerhalb des Ofens, während j der Kristallziehstab gedreht und verschoben wird.. Die Stopf- ; büchse ist. so ausgelegt, daß sie dem Druck der Reibungskräfte standhält und zum Reinigen oder Ersetzen der O-Ringe leicht und schnell ausgebaut werden kann.

j Die Ritzelwelle 313 und die Welle 312 werden im Gehäuse durch

', eine mit einem Flansch versehene Lagerbuchse 365 gehalten, die in einem Abschnitt 366 des Gehäuseoberteils eingesetzt ist. Für die axiale Einstellung der Ritzelwelle zur "Ausbildung eines geeigneten Lagerspiels ist eine Einstellschraube 3^⁷ mit Feingewinde und eine Feststellschraube 368 vorgesehen. Zum Verlegen der notwendigen elektrischen Leitungen für Mikrosch.r jler 369 für die Begrenzung des Verschiebeweges ist im Gehäuse eine ■ nicht dargestellte Verbindungsöffnung vorgesehen. :

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Die Mikroschalter 369 werden durch den nicht verdrehbaren Arm 330 betätigt. Der obere Abschnitt des Kristallziehstabes 222 erstreckt sich in eine Staubabdeckung 370, die durch einen Ring 371 auf dem Gehäuse 327 befestigt ist.

Die Abdichtung und Lagerung 290 (Fig. 15) des Schmelztiegelhaltestabes 225 ist identisch mit der Stopfbüchse 252 am Kristallziehstab 222. In Fig. 15 sind für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie auch bei den Antriebeeinrichtungen für den Kristallziehstab und den Schmelztiegelhaltestab.

Der Kristallziehstab 222 ist so ausgebildet, daß er gekühlt werden kann, und er weist deshalb eine Einrichtung zum Einleiten und Abziehen eines Kühlfluids, z. B. Wasser, auf. Die Fig. 19 zeigt den obersten Abschnitt des Kristallziehstabes 222 sowie die Einrichtung für dessen Kühlung. Die am Hauptwellengehäuse 327 befestigte Staubabdeckung 370 ist mit einer Metallkappe 372 abgeschlossen, die auf deren Oberseite eingesetzt ist und ein Gehäuse für den Kristallziehstab 222 bildet« Zum Kühlen des Stabes 222 muß das Kühlfluid durch den Stab nach unten und wieder zurück zum Auslaß geleitet werden. Für diesen Zweck ist ein Stopfbüchsenkörper 375 vorgesehen, der den oberen Abschnitt des Stabes umgibt und durch dinen obören O-Ring 376, eine Schweißnaht 377 und einen unteren Ü-Ring 378 abgedichtet ist. Der Stopfbüchsenkörper 375 ist an der Gewindtspindel 314 über einen Ansatz 379 an dieser befestigt. Der Stab selbst besteht aus einem äußeren Rohrstück 360 und einem inneren Rohrstück 381, wobei das letztere innen einen Kühlkanal 382 bildet. Das äußere Rohrstück 380 und das innere Rohrstück 381 begrenzen zwischen sich einen äußeren ringförmigen Kühlkanal 383, der am Ende des inneren Rohrstüokes 381 durch einen Stöpsel 384 abgeschlossen ist. Über diesen Stöpsel 384 1st im äußeren Rohrstück 380 eine Einlaßkammer 385 vorhanden, die mit einer oberen Ringnut 386 über eine Reihe von Öffnungen 387 in Verbindung steht. Dieser Ringkanal 386 ist mit einer Einlaßleitung 388 verbunden, die über eine Kupplung an eine

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Wasserleitung ΊβΟ (Fig. 11) angeschlossen ist, die mit einer Schnellkupplung 393 versehen ist. Ära unteren Ende des gekühlten Stabes 222 ist ein kompakter Stöpsel 394 angeordnet, der die' beiden Kühlkanäle 382 und 383 verschließt. Die Verbindung zwischen diesen beiden Kanälen wird durch öffnungen 395 hergestellt.

Während des Betriebs wird Wasser oder ein anderes Kühlmittel durch die Leitung 16O eingeleitet, worauf es über die Kammer 385 in den innenliegenden, Kanal im' inneren Rohrstück 381 strömt. Am Ende des Stabes tritt das Kühlwasser durch die . Öffnungen 395 in den äußeren Kühlkanal 383 ein und strömt über die Öffnungen 390, den Ringkanal 391 und die Leitung 392 in die Auslaßleitung 161. Während der Stab 222 auf und ab bewegt wird, bewegen sich die Einlaß- -und Auslaßleitungen 388 und 392 in einer langgestreckten Öffnung 396 in der Staubabdeckung 375. .

Wie in Fig. 1 angegeben, ist ein Kühlsystem 44 für das Ofengehäuse und die Beobachtungsöffnungen vorgesehen. Dieses Kühlsystem weist für den Umlauf eines Kühlmittels wie Wasser eine Kühlschlange auf, die schematisch in Fig. 20 dargestellt ist. Diese Kühlschlange ist so verlegt, daß sie mit den Außenwänden der Ofenbauteile in Wärmeaustausch steht. Dem mittleren Ofenabschnitt 207 ist eine Wicklung 400 zugeordnet,, der Beobachtungsöffnung 21 eine Wicklung 401, der Beobachtungsöffnung 22 eine Wicklung 402, dem unteren Ofenabschnitt 203 eine Wicklung 403 und dem Öfenunterteil 16 eine Wicklung 404. · Wie die Fig. 20 zeigt, bestehen diese Wicklungen aus zwei Fluidleitungen, die parallel verlegt sind, wie es durch ausgezogene und gestrichelte Linien angedeutet ist. Diese sind durch eine Schleife 405 miteinander verbunden, die zwei ventilgesteuerte Anschlüsse 406 und 407 aufweist. Das Kühlmittel kann auf einer Seite der parallelen Wicklungen eingeleitet werden, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Leitung, die bei 408 angeschlossen ist, und auf der anderen Seite der Wicklung wieder abgezogen werden, beispielsweise durch eine nicht dar-

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gestellte, bei 409 angeschlossene Leitung. Abwechselnd kann auch ein Teil oder das ganze Kühlmittel durch eine Leitung abgezogen werden, die bei 406 angeschlossen ist, wobei frisches oder zusätzliches Kühlmittel durch eine bei 407 angeschlossene Leitung zugeführt werden kann. Hierdurch erhält man eine Flexibilität in der Art und Weise, in der der Ofenaufbau gekühlt werden kann. Wie die Fig. 15 zeigt, wird die Unterseite des Ofens gleichfalls durch ein in dem Ringkanal 295 zirkulierendes Kühlmittel gekühlt, das durch eine Leitung 296 eingeleitet und durch eine Leitung 297 abgezogen wird, wobei zwischen diesen Leitungen und dem Kanal 295 bei 298 eine Verbindung vorhanden ist. Eine identische Kühlanordnung iat für die Oberseite des Ofengehäuses vorgesehen.

Während des Betriebs des Ofens ist es für die Bedienungsperson sehr erwünscht, zu Jeder Zeit die genaue Stellung des Kristallziehstabes zu kennen. Wie die Fig. 21 zeigt, 1st zu diesem Zweck eine kontlnuerliche Anzeige der Stellung des Stabes 222 vorgesehen. Diese Anzeigevorrichtung ist in die senkrechte Antriebseinrichtung nach Fig. 16 eingebaut. In den Flg. 16 und 21 sind für die gleichen Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Das Schneckenrad 300 ist durch eine Welle 410 verlängert, an deren Ende und längs einer Seite von dieser ein Magnet 411 angebracht ist. Die Welle 410 mit dem Magnet läuft in einem Schaltersystem 412 mit einem magnetischen' Zungenschalter 413 um, der auf einer Seite der Welle angeordnet ist. Dieser Zungenschalter ist an die mittlere Klemme eines Abschnitts 414 eines Scheibenschalters (mit einem weiteren Abschnitt 415) und an einen reversiblen elektromagnetischen Zähler 416 angeschlossen, der die durch den Stab 222 von seiner untersten Stellung aus zurückgelegte Strecke in Zehntelmillimeter wiedergibt. Der reversible Zähler 416, die Steuereinrichtung 417 für den Gleichstrommotor und der Scheibenschalter 414/415 sind so geschaltet, daß die Umdrehungen der Welle 410 während der Aufwärtsbewegung des Kristallziehstabes 222 summiert und die Umdrehungen der Welle 410 während der Abwärtsbewegung des Stabes subtrahiert und aufgezeichnet werden. Damit gibt

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der Zähler immer die genaue Stellung des Stabes wieder, unabhängig davon, in welcher Richtung er sich bewegt. Diese genaue Stellungsanzeige wird durch das Übersetzungsverhältnis des Schneckenrades und der Gewindesteigung ermöglicht, wobei der Stab 222 um 2,5 cm verschoben wird, wahrend die Welle 410 hundert Umdrehungen ausführt.

Die Empfindlichkeit dieser Anzeigeeinrichtung kann durch Erhöhen der Anzahl der Magnete auf der Welle 410 auch vergrößert werden, wie sie auch für andere Maßsysteme ausgelegt werden kann,'

Beim Kristallziehen ist eine genaue Temperatursteuerung der kristallbildenden Schmelze in dem Schmelztiegel 224 (Fig. 14) notwendig. Diese Temperatursteuerung erfolgt automatisch durch die in Fig. 22 schematisch dargestellte Einrichtung* Ein Lichtrohr 420 ist zwischen der Hochfrequenzspule aus nächster Nähe der Oberfläche des Schmelztiegelhalters 233 aus Graphit (Fig. 14) und einem Strahlungspyrometer 421 angeordnet, das an eine proportionale Temperatursteuereinrichtung 422, beispielsweise ein Leeds and Northrup HAZAR Aufzeichnungsgerät oder e.in CAT Elektrosteuergerät, angeschlossen ist_s welche die aufgenommenen Gleichstromsignale verarbeitet und sie über einen magnetischen Verstärker 423 als verstärktes Signal an einen magnetischen Verstärker 424 mit Kern weitergibt, der die Stärke des Stroms steuert, der zu der Stromversorgung 425 für die Induktionsheizung fließt. Damit wird durch Einstellen der Temperatur st euer einrichtung 422 auf die erwünschte Temperatur die an die Hochfrequenzspule 240 gelieferte Stromstärke gesteuert und die Temperatur auf der erwünschten Höhe gehalten. Ferner kann ein Pyrometer 426 an das Thermoelement 236 angeschlossen werden, so daß für die Bedienungsperson eine direkte Temperaturanzeige vorhanden ist.

Die Fig. 23 erläutert schematisch den Mechanismus, der die Geschwindigkeit und Richtung der Dreh- und Verschiebebewegungen des Kristallziehstabes 222 sowie des Schmelztiegelhaltestabes 2;

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steuert. Bei der Beschreibung der Fig. 23 wird auf die Fig. 3 bis 5 Bezug genommen, welche die verschiedenen Antriebe zeigen. In Fig. 23 sind für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in diesen Figuren verwendet. Die Steuereinrichtung 417 für den Gleichstrommotor dient zur Steuerung der Richtung und Geschwindigkeit, mitvider Kristallziehstab 222 bewegt wird. Die Steuereinrichtung 430 für den Gleichstrommotor dagegen dient zur Steuerung der Richtung und Geschwindigkeit, mit der der Schmelztiegelhaltestab 225 bewegt wird. In gleicher Weise ist eine Steuereinrichtung 431 für einen Gleichstrommotor dem Antriebsmotor 58 für die Drehbewegung des Kristallziehstabes und eine Steuereinrichtung 432 dem Antriebsmotor 167 für die Drehbewegung des Schmelztiegelhaltestabes zugeordnet. Die den Verschiebeweg begrenzenden Mikroschalter 369 sind in der dargestellten Art und Weise an die Motorsteuerung angeschlossen. Ein einzelnes Gleichstromnetzgerät 433 für die Kupplungen 1st an die Kupplung 69 für geringe Drehzahl und an die Kupplung für hohe Drehzahl über einen einpoligen Trennumschalter 434 angeschlossen, dessen Betätigungseinrichtung 435 am Bedienungspult 12 angeordnet ist. Die am Bedienungspult 12 angebrachten Steuereinrichtungen sind nicht alle im einzelnen angegeben, da sie in bekannter Weise ausgebildet werden können.

Mit dem Ofenaufbau nach der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit der Kristalle nach dem Czochralski-Verfahren in großem Massstab wirtschaftlich hergestellt werden können. Wegen der möglichen weiten Druck- und Temperaturbereiche können Kristalle aus verschiedensten Materialien einschließlich Arseniden und Phosphiden gezogen werden, deren Verwendung normalerweise ernste Schwierigkeiten aufgrund deren hoher Flüchtigkeit mit sich bringt.

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Claims

Pat entansprüehe

Druck- und temperaturgesteuerte Vorrichtung* insbesondere zum Kristallziehen nach dem Czochralski-Verfahren/ gekennzeichnet

a) durch einen druckdichten Ofen (10) mit einer Arbeitszone (220), der ein Hauptofengehäuse (15) und ein über aneinanderliegende Plansche abdichtbares Ofenunterteil (16) aufweist, . .

b) durch eine mit diesen Flanschen in Eingriff stehende Abdichtung (120, 121),

c) durch einen Kristallziehstab (222), der sich durch eine druckdichte Buchse (352) im Oberteil des Hauptofengehäuses in die Arbeitszone erstreckt und in dieser sowohl drehbar wie auch verschiebbar ist,

d) durch eine, außerhalb des druckdichten Ofens am Hauptgehäuse angebrachte Antriebseinrichtung (19) für die Verschiebeund Drehbewegung des Kristallziehstabes, wobei die Antriebseinrichtung für die Verschiebebewegung wahlweise auf eine langsame Kristallziehbewegung oder eine schnelle Positionierungsbewegung einstellbar ist,

e) durch eine Hubeinrichtung (18) für das Hauptofengehäuse (15), durch welche dieses vom Ofenunterteil abhebbar und bei Erreichen einer vorbestimmten Höhe"verschwenkbar ist,

£) durch einen Schmelztiegelhaltestab (225), der sich durch eine druckdichte Buchse (292) auf der Unterseite des Ofenunterteils in die Arbeitszone erstreckt und in dieser .sowohl drehbar wie auch verschiebbar ist,

g) durch eine außerhalb des druckdichten Ofens angeordnete Antriebseinrichtung (167, 175) für eine Dreh- und Verschiebebewegung dieses Schmelztiegelhaltestabes,

h) durch eine Anzeigeeinrichtung (410, 416), die mit der Antriebseinrichtung (300) für die Verschiebebewegung des Kristallziehstabes verbunden ist und kontinuerlich dessen Stellung in der Arbeitszone genau anzeigt,

i). durch einen von dem Schmelztiegelhaltestab (225) getra-

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gene Schmelztiegelhalterung (232, 234),

j) durch eine Heizeinrichtung (240) zum Aufheizen dee Inhalts eines in dieser Halterung angeordneten Schmelztiegels (224) und

k) durch eine Beobachtungseinrichtung (21, 22) zur visuellen überwachung der Arbeitszone.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenabdichtung zwei halbkreisförmige, im Innern mit einei Ausnehmung versehene Teile (120, 121) sowie eine Schraubvorrichtung (130, 131) zum Verspannen der aneinanderliegenden Flansche (206, 211) umfaßt.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckdichte Ofen eine außen angeordnete Kühleinrichtung (44) in der Form einer Kühlschlange für die Zirkulation eines Kühlmittels aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckdichte Ofen mit einem sich selbst zurückstellenden Druckminderventil (194) und einem solenoidbetätigten Brück* minderventil versehen ist.

5» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dürckdichte Ofen mit einer akustischen Druck-Warnein-

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richtung (140) versehen ist, welche durch die Ofenabdlchtuiig (120, 121) betätigbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallziehstab (222) Fluidkanäle (382, 385} für iie Zirkulation eines Kühlmittels aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß der Schmelztiegelhalt es tab (225) einen Durclilaß für die Leitungsdrähte eines Thermoelementes (236) aufweist, dme sich in den Schmelztiegelhalter erstreckt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß j die Antriebseinrichtung für die Verschiebebewegung des . Γ Kristallziehstabes (222) versehen ist mit

(1) einer senkrecht angeordneten Gewindespindel (314), in der dieser Stab verdrehbar ist,

(2) einem Schneckenrad (300) für die Betätigung dieser Gewindespindel,

(3) einer mit diesem Schneckenrad.verbundenen Antriebswelle (76),

(4) einem Antriebsmotor,

(5) einer Antriebseinrichtung für den Langsamlauf für die langsame Kristallziehbewegung, die mit diesem Antriebsmotor in Eingriff steht und Wellen (68, 70), ein Getriebe (71) und eine Kupplung (69) umfaßt, durch welche dieser Antrieb für den* Langsamlauf betätigbar ist,

j (6) und einer Antriebseinrichtung für die schnelle Positionierungsbewegung, die mit diesem Antriebsmotor

(51) verbunden ist und einen Riemen (82), Riernenschei-

j ben mit Wellen und eine Kupplung (88) umfaßt, durch

welche der Antrieb für die schnelle Verschiebebewegung

j betätigbar und die Kupplung (69) für den Langsamlauf

J entkuppelbar ist.

; 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ^; die Anzeigeeinrichtung für die Stellung des'Stabes (222) versehen ist mit

(1) einer Welle (410) in Verlängerung des Schneckenrades (300),

: (2) einem längs der Seite dieser Welle angebrachten Magnet ; (411), _:

(3) einem durch diesen Magnet betätigbaren magnetischen · Zungenschalter (413),

(4) einem reversiblen elektromagnetischen Zähler (416)

(5) und einem Schalter (414, 4'i.v), der diesen Zungenschalter' und den Zähler verbindet υ.ιΓ den Zähler so bet." I-j gt, daß!

Umdrehungen dieser Welle öle o::akte lineare Algier; ,'jung ~ \

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aufgezeichnet werden, die dem Abstand des Stabendes von einem festen Bezugspunkt entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung für das Hauptofengehäuse eine an diesem befestigte, hydraulisch betätigbare Hubwelle (96) und eine Einrichtung (100, 108) umfaßt, die eine Verdrehung dieser Welle bis Erreichen einer vorbestimmten Höhe verhindert..

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiegelhalterung einen Schmelztiegelhalter, der an seinem unteren Ende in einem Halsansatz zur Befestigung über einen Ring am Schmelztiegelhaltestab endigt, und eine äußere Schutzvorrichtung umfaßt, welche den Schmelztiegelhalter umgibt, wobei der Schmelztiegelhalter und diese äußere Schutzumkleidung einfach auswechselbar sind und damit eine Einrichtung zur Halterung von Schmelztiegeln verschiedener Größen und Ausgestaltungen vorhanden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Hochfrequenzspule umfaßt, die die Schmelztiegelhalterung umgibt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzspule mit einer Einrichtung für die Temperaturüberwachung und -steuerung verbunden ist, die versehen ist mit ,

(1) einem Lichtrohr (420),

(2) einem Strahlungspyrometer (421), das mit diesem Lichtrohr verbunden ist und Gleichstromspannungssignale erzeugt, die proportional dem empfangenen Licht sind,

(3) einer Stromversorgungseinrichtung der Induktionsheizung für diese Hochfrequenzspule,

(4) einem magnetischen Verstärker (424) mit Kern zur Steuerung für die Stromzufuhr zu dieser Stromversorgungseinrichtung) (425) und

(5) einer Einrichtung zur Verarbeitung der Spannungssignale,

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j welche diese verstärkt und auf diesen magnetischen Ver- j stärker (424) überträgt, so daß dieser mit der Steuerung der Stromzufuhr die durch die Hochfrequenzspule hervor- ; gerufene Temperatur steuert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Widerstandsheizung aufweist, die die Schmelztiegelhalterung umgibt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsheizeinrichtung ein Widerstandsheizelement aus Graphit, eine Kupferunterlage, eine Einrichtung für die Zirkulation eines Kühlmittels in dieser Kupferunterlage und eine Einrichtung zur Halterung dieser Heizeinrichtung umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung Leitungen aufweist, die in einer Verbindungseinrichtung endigen, die mit einer Verbindungseinrichtung im Ofenunterteil verbindbar ist, so daß diese Heizeinrichtung in Anpassung an verschiedene Schmelztiegelgrößen leicht auswechselbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungseinrichtung zwei Beobachtungsöffnungen aufweist, von denen wenigstens eine für die Anordnung einer Fern sehkamera ausgebildet ist, wobei jede Beobachtungsöffnung ein Hartglasfenster aufweist, das in einem.Gehäuse durch ein Infrarot reflektierendes Fenster geschützt ist und außen mit einem drehbar angebrachten Kreuzpolarisator zur Steuerung der Intensität des durch diese Fenster übertragenen Bildes versehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine durch ein Ventiljsteuerbare Gaseinlaßleitung durch das Gehäuse dieser Beobachtungsöffnungen erstreckt . und so angeordnet ist, daß das einströmende Gas zur Reinigung der Fenster auf diesen auftrifft.

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19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fernsehkamera angrenzend an eines der Fenster diesem BeobachtungsÖffnungen angeordnet und eine Empfangseinrichtung an einer von diesem druckdichten Gehäuse entfernten Stelle vorgesehen ist.

20. Druck- und temperatürgesteuerte Vorrichtung zum Kristallziehen nach dem Czochralski-Verfahren, nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet

a) durch einen druckdichten Ofen mit einer Arbeitszone, der ein Hauptofengehäuse und ein über aneinanderliegende Flansche abdichtbares Ofenunterteil aufweist,

b) durch eine mit diesen Flanschen in Eingriff stehende Ofenabdichtung mit zwei halbkreisförmigen, innen mit einer Ausnehmung versehenen Teilen und einer Schraubeinrichtung für deren Verspannung bei aneinanderliegenden Flanschen,

c) durch einen Kristallziehstab, der sich durch eine druckdichte Buchse im Oberteil des Hauptofengehäuses in die Arbeitszone erstreckt und in dieser sowohl verdrehbar wie auch verschiebbar ist, ;

d) durch eine außerhalb des druckdichten Ofens auf diesem angeordriete Antriebaeinrichtung für die Dreh- und Verschiebebewegung des Kristallziehstabes, wobei die An?- triebseinrichtung für die Verschiebebewegung wahlweise auf eine langsame Kristallziehbewegung oder eine schnelle Positionierungsbewegung einstellbar ist und. versehen ist mit einer

(1) senkrecht angeordneten Gewindespindel, in der dieser Stab verdrehbar ist,

(2) einem Schneckenrad für die Betätigung dieser Gewindespindel,

(3) einer mit diesem Schneckenrad verbundenen Welle, !■

(4) einem Antriebsmotor, j

(5) einer langsam laufenden Antriebseinrichtung für die langsame Kristallziehbewegung, die mit diesem Antriebsmotor in Eingriff steht und Wellen, ein Getriebe und eine Kupplung umfaßt, durch welche der langsam lau-

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fende Antrieb'"betätigter ist und

(6) einem schnell laufenden Antrieb für.die schnelle j Positionierungsbewegung, der mit diesem Antriebs- ■ j motor in Eingriff steht und einen Riemen, Riemenscheiben mit Wellen und eine Kupplung umfaßt, durch die der schnell laufende Antrieb betätigbar und die Kupplung des langsam laufenden Antriebs entkuppelbar ist,

e) durch eine Hubeinrichtung für das Hauptofengehäuse, durch welche dieses vom Ofenunterteil abhebbar und bei Erreichen einer vorbestimmten Höhe verschwenkbar ist, wobei diese Hubeinrichtung eine am Hauptofengehäuse befestigte, hydraulisch betätigbare Hubwelle und eine Einrichtung umfaßt, die eine Verdrehung dieser Welle bis Erreichen einer vorbestimmten Höhe verhindert,

f) durch einen Schmelztiegelhältestab, der sich durch eine druckdichte Buchse in der Unterseite des Ofenunterteils in die Arbeitszone erstreckt und in dieser sowohl drehbar wie auch verschiebbar ist,

g) durch eine außerhalb des druckdichten Ofens angeordnete Antriebseinrichtung für die Dreh- und Verschiebebewegung des Schmelztiegelhaltestabes,

h) durch eine Anzeigeeinrichtung für die Stellung des Kristallziehstabes, die mit der Antriebseinrichtung für !. dessen Verschiebebewegung verbunden ist und kontinuierlich, die genaue Stellung des Kristallziehstabes in der Arbeitszone anzeigt, wobei diese Anzeigeeinrichtung versehen ist mit

(1) einer Welle in Verlängerung des Schneckenrades der Antriebseinrichtung für die Verschiebebewegung,

(2) einem längs der Seite dieser Welle angebrachten ; Magnet,

(j5) einem durch diesen Magnet betätigbaren magnetischen ; Zungenschalter,
(4) einem reversiblen elektromagnetischen Zähler und

(5) einem Schalter, der diesen Zungenschalter und den ^: Zähler verbindet, wobei dieser Schalter den Zähler so betätigt -, daß Umdrehungen dieser Welle als exakte

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lineare Abmessungen aufgezeichnet werden, die dem Abstand des Stabendes von einem festen Bezugspunkt entsprechen,
i) durch eine Schmelztiegelhalterung auf dem Schmelztiegelhaltestab,

j) durch eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des Inhalts eines in dieser Schmelztiegelhalterung 'angeordneten Schmelztiegels und

k) durch eine Beobachtungseinrichtung für die visuelle Überwachung der Arbeitszone.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztiegelhalterung einen Schmelztiegelhalter aufweist, der an seinem unteren Ende in einem Halsansatz zur Befestigung über ein Ringteil am Schmelztiegelhaltestab endigt, sowie eine äußere den Schmelztiegelhalter umgebende Schutzumkleidung, wobei der Schmelztiegelhalter und diese äußere Schutzumkleidung leicht auswechselbar sind, so daß

eine Einrichtung zur Halterung verschieden großer und in verschiedener Weise ausgestalteter Schmelztiegel vorhanden . ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß \ die Heizeinrichtung Leitungen aufweist, die in einer Ver- , bindungseinrichtung endigen, die mit einer Verbindungsein- ^! richtung im Ofenunterteil lösbar in Eingriff steht, so daß die Heizeinrichtung für verschieden große Schmelztiegel , leicht auswechselbar ist. , ' '

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß . die Beobachtungseinrichtung zwei Beobachtungsöffnungen ! aufweist, von denen wenigstens eine für die Anbringung ' einer Fernsehkamera ausgebildet ist, wobei ^ede Beobachtungsöffnung ein Hartglasfenster aufweist, das in einem Gehäuse durch ein Infrarot reflektierendes Fenster geschützt und außen mit einem verdrehbar angebrachten Kreuzpolarisator i zur Steuerung der Intensität des durch diese Fenster übertragenen Bildes versehen ist. '.

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;24. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß j eine durch ein Ventil steuerbare Gaseinlaßleitung durch das ι Gehäuse dieser BeobachtungsÖffnungen geführt und so ange-I ordnet ist, daß der eintretende Gasstrahl zur Reinigung des j Fensters auf diesem auftrifft.

25. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzendan ein Fenster der Beobachtungsöffnungen eine Fernsehkamera angeordnet und eine Empfangseinrichtung an einer von dem druckdichten Gehäuse entfernten Stelle vorgesehen ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der druckdichte Ofen außen eine Kühleinrichtung in Form

i von Kühlschlangen für die Zirkulation eines Kühlmittels I aufweist.

127. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß j der druckdichte Ofen mit einer akustischen Druck-tfarnein-¹ richtung versehen ist, -die durch die Ofenabdichtung betätig-

I bar ist.

j 28. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß· i der Kristallziehstab Fluidkanäle zur Zirkulation eines i Kühlmittels aufweist.

I29. Vorrichtung nach Anspruch 20,-dadurch gekennzeichnet, daß ; die Heizeinrichtung eine Hochfrequenzspule umfaßt, deren I Leitungen die Schmelztiegelhalterung umgeben.

■30. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung ein Widerstandsheizeleriient umfaßt.

Γ·· ι»; ti/ *