DE2853414C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum tiegelfreien Zonen­ schmelzen eines an seinem unteren Ende mit einem angeschmolze­ nen und in einer mit der unteren Drehwelle verbundenen Halte­ rung befestigten Keimkristall versehenen und senkrecht gehalter­ ten Halbleiterkristallstabes, mit mindestens zwei zur Abstüt­ zung des unteren Stabteiles vorgesehenen Schwenkarmen, die auf der unteren Drehwelle im gleichen Winkelabstand befestigt und in Richtung zum Stab klappbar gelagert sind, sowie mit einem die nach oben geklappten Schwenkarme umfassenden Haltering, der in axialer Richtung beweglich ist.

Eine solche Vorrichtung ist z. B. in der DE-OS 25 29 366 beschrieben worden. Bei dieser Vorrichtung werden ungleichmäßig aufgewachsene Stäbe dadurch gehaltert, daß am oberen Schwenkarm­ ende befindliche Justierschrauben dem ungleichmäßigen Stabkonus entsprechend nachgedreht werden. Ein solches Nachdrehen ist je­ doch ohne Unterbrechung des Zonenschmelzens nicht durchführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnte Vorrich­ tung derart zu verbessern, daß der Halbleiterkristallstab auch ohne Unterbrechung des Zonenschmelzens sicher und stabil abge­ stützt werden kann. Dies soll insbesondere auch dann möglich sein, wenn der Stabkonus ungleichmäßig geformt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der obere Teil des Schwenkarmes als in einem Drehgelenk gelagerte Abstützgabel ausgebildet ist und daß der Haltering horizontal beweglich ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbin­ dung mit der Figur näher erläutert.

Diese Figur zeigt ein Schnittbild der Vorrichtung während der Abstützphase.

Die Abstützvorrichtung gemäß der Figur befindet sich in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Zonenschmelzapparatur. In an sich bekannter Weise ist ein Siliciumstab 3 mit konusförmigem Übergang zur flaschenhalsförmigen Verengung 2 an einen Silizium­ keimkristall 1 bzw. Siliziumimpfling angeschmolzen. Der Keimkristall 1 ist in einer Halterung 5 befestigt, die mit der unteren Drehwelle 6 der Zonenschmelzappa­ ratur verbunden ist. Während des Zonenschmelzens ro­ tieren sowohl der Siliciumstab 3 als auch der Keim­ kristall 1 wie mit dem Drehpfeil 16 angedeutet um ihre Achse 23. Wenn die Schmelzzone sich von der Anschmelz­ stelle zwischen Keimkristall 1 und Stab 3 entfernt und das auf der Verengung 2 sitzende Stabgewicht wächst, besteht die Gefahr, daß das an die flaschenhalsförmige Verengung 2 angewachsene Ende des Stabes 3 zu schwin­ gen beginnt und eine mechanische Instabilität zeigt.

Dies wird durch die in der Fig. 1 abgebildete Vor­ richtung verhindert. Sie besteht aus symmetrisch am oberen Ende der Drehwelle 6 angebrachten, aus Lager­ böcken 7 und spielfreien Achsen 8 zusammengesetzten Drehgelenken, an welchen als Stützarme ausgebildete Schwenkarme 9 befestigt sind. Die Schwenkarme 9 tragen am oberen Ende Abstützgabeln 11, die in spielfreien Achsen 10 drehbar gelagert sind. Die eigentliche Ab­ stützung des Stabes 3 erfolgt durch die Zinken 12 der Abstützgabeln 11. Der unterhalb der Drehachse 10 be­ findliche Teil 19 der Abstützgabeln 11 ist schwerer als der sich oberhalb der Drehachse 10 befindliche Teil ausgeführt, so daß während des Hochklappens der Schwenkarme 9 die Zinken 12 in etwa eine parallele Stellung zum Stab 3 einnehmen. Auf diese Weise ist ge­ währleistet, daß beim weiteren Hochklappen der Schwenk­ arme 9 die Zinken 12 zuerst den Stab 3 berühren.

Am oberen Ende der Drehwelle 6 befindet sich ein Schraubmechanismus, z. B. eine Mutter 15, auf der eine verschiebbare Hülse 14, die die Drehwelle 6 konzentrisch umgibt, aufsitzt. Auf der Hülse 14 liegt der Haltering 13 derart auf, daß er horizontal bewegbar ist.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet nun wie folgt: Zu Beginn des Zonenziehvorgangs ist die Mutter 15 nach unten geschraubt, so daß die Schwenkarme 9 waagerecht nach außen geklappt auf dem Haltering 13 aufliegen. Wenn aufgrund des wachsenden Stabgewichtes eine Abstützung nötig wird, wird die verschiebbare Hülse 14 mittels der Mutter 15 nach oben geschoben. Dadurch werden die Stützarme 9 über den sie horizontal umfassenden Halte­ ring 13 nach oben geklappt. Die Abstützgabeln 11 stellen sich, da ihr unterer Teil schwerer als der obere ist, dabei so ein, daß ihre beiden Zinken 12 dem Stab 3 zuge­ wandt und zu ihm in etwa parallel sind. Die Zinken kontaktieren schließlich den Stab 3 sowohl im als auch über dem Konusbereich des Stabes, wodurch sowohl eine radiale als auch eine axiale Abstützung eintritt.

Beim Auftreten von Wachstumbeulen 4 bzw. unrunden Stä­ ben 3 sitzt der Haltering 13, da er auf der Hülse 14 horizontal bewegbar aufliegt, leicht exzentrisch und sorgt so für einen gleichmäßigen Andruck der Zinken 12 an den Stab 3. Die Höhe des Anpreßdruckes der Zinken 12 an den Stab 3 läßt sich über die Mutter 15 beliebig einstellen.

Die Höhenverstellung der verschiebbaren Hülse 14 läßt sich in der Weise ausführen, daß die Mutter 15 durch in der Figur nicht dargestellte Mittel arretiert wird, sich dadurch nicht mehr mit der Drehwelle 5 mitdreht und sich so auf der Drehwelle 6 nach oben schraubt. Damit die verschiebbare Hülse nicht zusammen mit der Mutter 15 arretiert wird, kann es vorteilhaft sein, zur Ver­ minderung der Reibung an ihrem unteren Ende Wälz- oder Kugellager einzurichten.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines an seinem unteren Ende mit einem angeschmolzenen und in einer mit der unteren Drehwelle verbundenen Halterung be­ festigten Keimkristall versehenen und senkrecht gehalter­ ten Halbleiterkristallstabes, mit mindestens zwei zur Ab­ stützung des unteren Stabteiles vorgesehenen Schwenkar­ men, die auf der unteren Drehwelle im gleichen Winkelab­ stand befestigt und in Richtung zum Stab klappbar gela­ gert sind, sowie mit einem die nach oben geklappten Schwenkarme umfassenden Haltering, der in axialer Rich­ tung beweglich ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der obere Teil des Schwenkarmes (9) als in einem Drehgelenk (10) gelagerte Abstützgabel (11) ausgebildet ist und daß der Haltering horizontal beweglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstützgabel (11) zweizinkig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (10) oberhalb des Schwerpunktes der Abstützgabel (11) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß drei Schwenkarme (9) vorgesehen sind.