DE3306049A1 - Device for drawing a single crystal out of a crucible - Google Patents
Device for drawing a single crystal out of a crucibleInfo
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
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Abstract
Description
8350283502
LEYBOLD-HERAEUS GmbH
Bonner Straße 504LEYBOLD-HERAEUS GmbH
Bonner Strasse 504
D-5000 Köln - 51D-5000 Cologne - 51
Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls aus einem Tiegel "Device for pulling a single crystal from a crucible "
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls aus einem Tiegel mittels mindestens eines aufwickelbaren Zugorgans, insbesondere mittels mindestens eines Seils, an dessen oberhalb des Tiegels angeordnetem Ende ein Keimkristallhalter befestigt ist und welches mit einer Hub-Antriebseinrichtung verbunden ist, die auf einer um die Kristallachse drehbaren Plattform angeordnet ist. The invention relates to a device for pulling a single crystal from a crucible by means of at least one windable pulling element, in particular by means of at least one rope, on its above the crucible End of a seed crystal holder is attached and which is connected to a lifting drive device which is arranged on a platform rotatable about the crystal axis.
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NAOHQER&6HT] NAOHQER & 6HT]
Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-OS 31 16 916 bekannt. Die Drehung der Plattform während des Ziehvorgangs dient dazu, dem Keimkristallhalter eine entsprechende Drehung mitzuteilen, so daß auch der bereits gezogene Teil des Kristalls gegenüber dem Tiegel eine kontinuierliche Rotation ausführt, deren Drehzahl größenordnungsmäßig bei 15 bis 20 min" liegt. Die bekannte Vorrichtung besitzt aber nur ein einziges Seil, das bis zu seinem tangentialen Auflaufen auf die Aufwickeltrommel senkrecht verläuft und zusammen mit dem Keimkristallhalter bzw. mit dem Kristall eine Art Pendel bildet. Während die Drehbewegung der Plattform zuverlässig auf den Kristall übertragen werden kann, verursacht die Pendelbewegung einige Probleme, zumal die freie Seillänge am Anfang des Ziehprozesses durchaus bei 3 m liegen kann, wobei dieser Wert in Zukunft noch gesteigert werden dürfte.Such a device is known from DE-OS 31 16 916. The rotation of the platform during the pulling process serves to give the seed crystal holder a corresponding To communicate rotation, so that the already drawn part of the crystal opposite the crucible a Performs continuous rotation, the speed of which is in the order of 15 to 20 min ". The known However, the device has only a single rope that runs up to its tangential run-up on the winding drum runs vertically and together with the seed crystal holder or forms a kind of pendulum with the crystal. Reliable during the rotation of the platform can be transferred to the crystal, the pendulum motion causes some problems, especially the one free rope length at the beginning of the pulling process can be 3 m, although this value is likely to be increased in the future.
Anstösse für eine Pendelbewegung unterliegen dem Zufall. Die Drehzahl von Seil und Kristall sowie die Seillänge entscheiden aber darüber, ob die Pendelbewegung gedämpft ist oder sich aufschaukelt. Es existiert eine sogenannte kritische Drehzahl w. bzw. eine kritische Seillänge L. , bei deren Überschreitung eine stabile Rotation nicht mehr möglich ist. Diese Größen haben folgende AbhängigkeitThe impetus for a pendulum movement is a matter of chance. The speed of the rope and crystal as well as the rope length but decide whether the pendulum movement is dampened or rocks. There is a so-called critical speed w. or a critical rope length L., if this is exceeded, stable rotation is no longer possible. These quantities have the following dependency
Lk ■ L k ■
wobei g = die Erdbeschleunigung ist.where g = the acceleration due to gravity.
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Der stabile Drehzahlbereich für die Kristallrotation ist bei der bekannten Ausführungsform bei einer Seillänge von etwa 2,5 m auf maximal etwa 15 bis 20 min"1 beschränkt. Höhere Drehzahlen von 30 min"1 und darüber sind vom Ziehprozeß her wünschenswert, konnten aber bisher nicht erreicht werden, da der Kristall aufgrund von Störungen durch die Konvektion der Schmelze ins Schwingen kommt, so daß eine Fortsetzung des Ziehprozesses unmöglich ist.The stable speed range for the crystal rotation in the known embodiment is limited to a maximum of about 15 to 20 min " 1 with a rope length of about 2.5 m. Higher speeds of 30 min" 1 and above are desirable for the drawing process, but have not been possible so far can be achieved, since the crystal comes to oscillate due to disturbances by the convection of the melt, so that a continuation of the pulling process is impossible.
Stabilitätsberechnungen können aufgrund der vereinfachten Annahme durchgeführt werden, daß es sich um ein rotierendes Schwerependel der Länge L mit der Masse M handelt, das einerseits der Schwerkraft und andererseits der Fliehkraft unterworfen ist. Berechnungen führen zu einer Abhängigkeit der kritischen Drehzahl von der Pendellänge (freie Seillänge), die sich durch folgende Tabelle darstellen läßt:Stability calculations can be performed based on the simplified assumption that these are is a rotating gravity pendulum of length L with mass M, which is on the one hand the force of gravity and on the other hand is subject to centrifugal force. Calculations lead to a dependency of the critical Speed of the pendulum length (free rope length), which can be represented by the following table:
krit. Drehzahl W1,critical speed W 1 ,
(cm)(cm)
(min"1)(min " 1 )
5050
42,342.3
100100
29,929.9
150150
24,224.2
200200
21,1521.15
250250
18,918.9
300300
17,317.3
Wegen der Proportionalität von Flieh- und Rückstellkraft mit der Masse M bringt also auch eine Vergrößerung der Masse, beispielsweise durch einen schwereren Keimkristallhalter, keine Abhilfe. Bedingt durch die Verlagerung des Schwerpunktes durch den wachsenden Kristall verlängert sich sogar die effektive Pendellänge am Anfang des Ziehprozesses noch etwas, um sich dann mit dem länger werdenden Kristall wieder zu verkürzen, da etwa ab einem Gleichgewicht der MassenBecause of the proportionality of centrifugal and restoring force with the mass M also brings an increase in the mass, for example by one heavier seed crystal holder, no remedy. Conditional by shifting the center of gravity due to the growing crystal, the effective one is even lengthened Pendulum length at the beginning of the drawing process, only to come back together with the growing crystal shorten, since there is an equilibrium of the masses
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von Keimkristallhalter und Kristall der gemeinsame Schwerpunkt mit etwa halber Ziehgeschwindigkeit wieder nach oben wandert.of seed crystal holder and crystal the common The center of gravity moves up again at about half the pulling speed.
Die in der Tabelle genannten kritischen Drehzahlwerte haben die Bedeutung, daß unterhalb der kritischen Drehzahl bzw. der kritischen Pendellänge das Pendel bei kleinen Störungen wieder zur Mittellage zurückkehrt (stabiles Gleichgewicht). Oberhalb der kritischen Drehzahl bzw. der kritischen Pendellänge wird das Pendel jedoch noch weiter nach außen getrieben (instabiler Zustand). Die Endlage wird in dem Auslenkungsbereich erreicht, in dem die Rückstellkraft überproportional zur Auslenkung steigt. Eine solche Endlage ist jedoch für den Ziehprozeß untragbar.The critical speed values given in the table mean that below the critical speed or the critical pendulum length the pendulum returns to the central position in the event of small disturbances (stable equilibrium). The pendulum becomes above the critical speed or the critical pendulum length but driven even further outwards (unstable state). The end position is in the deflection range achieved in which the restoring force is disproportionately high to the deflection increases. However, such an end position is unacceptable for the drawing process.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Neigung der Kristallaufhängung zum Pendeln weitgehend unterdrückt wird. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Drehzahl des Kristalls gegenüber den bisher verwendeten Drehzahlen merklich gesteigert werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a device of the type described at the outset to improve that the tendency of the crystal suspension to swing is largely suppressed. The invention is in particular the object of improving the known device to the effect that the speed of the crystal can be increased noticeably compared to the previously used speeds.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß von den Ecken eines in der Plattform liegenden Dreiecks drei im wesentlichen gleich lange Zugorgane nach unten in Richtung auf den Keimkristallhalter geführt und an einer gemeinsamen VerbindungsstelleIn the device described at the outset, the object is achieved according to the invention in that that of the corners of a triangle lying in the platform three are essentially of equal length Pulling elements down in the direction of the seed crystal holder and at a common connection point
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f 83502 f 83502
- /T - / T
miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird eine stabile Dreipunktaufhängung erreicht, so daß die freie Seillänge jedenfalls nicht an der Ausbildung eines Pendels teilnimmt.are connected to each other. In this way a stable three-point suspension is achieved, so that the free Rope length does not participate in the formation of a pendulum.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, die gemeinsame Verbindungsstelle für die drei Zugorgane soweit wie möglich nach unten .zu verlagern. Es ist infolgedessen besonders zweckmäßig, den Keimkristallhalter selbst als gemeinsame Befestigungsstelle für die drei Zugorgane (Seile) auszubilden. Aufgrund dieser Maßnahme bildet allenfalls noch der unterhalb des Keimkristallhalters liegende Kristall ein Pendel. Für dieses allein liegt die kritische Drehzahl jedoch so hoch, daß sie im praktischen Ziehbetrieb nicht mehr erreicht wird.It is particularly advantageous to use the common connection point for the three pulling elements as far as possible to move down. It is therefore particularly useful to use the seed crystal holder itself as a common fastening point for the three pulling organs (Ropes) to train. As a result of this measure, the one below the seed crystal holder may still form lying crystal a pendulum. For this alone, however, the critical speed is so high that it is no longer achieved in practical pulling operation.
Da derartige Vorrichtungen einen außerordentlich festen Stand haben, sind die Anregungskräfte für eine Pendelbewegung ohnehin sehr gering; sie rühren, wie bereits gesagt, überwiegend von Konvektionsbewegungen der Schmelze im Tiegel her. Praktische Versuche haben daher gezeigt, daß die Seitenlänge des in der Plattform liegenden Dreiecks verhältnismäßig gering sein kann. Bereits für den Fall, daß die Ecken des Dreiecks in radialer Richtung 5 cm von der Drehachse des Kristalls entfernt sind, errechnet sich für eine Masse Hn = 5 kg eine notwendige Kraft von mindestens 0,1 kp, um überhaupt eine Auslenkung zu ermöglichen. Derartige Kräfte treten aber im Normalbetrieb nicht auf. Solange entsprechende Stör- oder Anregungskräfte unterhalbSince such devices are extremely solid Stand, the excitation forces for a pendulum movement are very low anyway; they stir, as already said, mainly from convection movements of the melt in the crucible. Practical experiments have therefore shown that the side length of the triangle lying in the platform can be relatively small. Already in the event that the corners of the triangle in the radial direction 5 cm from the axis of rotation of the crystal are removed is calculated for a mass Hn = 5 kg a necessary force of at least 0.1 kp to allow a deflection at all. Such However, forces do not occur in normal operation. As long as the corresponding disturbance or excitation forces are below
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eines entsprechenden Schwellenwertes liegen, können sie den Schwerpunkt nicht mehr aas der Mittellage herausbewegen. Eine solche Anfangs-Stabilität bringt ein stabiles Gleichgewicht auch oberhalb der kritischen Werte für die Pendellänge bzw. Drehzahl mit sich. Weiterhin verursacht bei der erfindungsgemäßen Lösung eine Vergrößerung der Anfangsmasse MQ (Keimkristallhalter) eine Erhöhung.der Stabilität. Dies ist, wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, bei der Ein-Seil-Aufhängung nicht möglich.of a corresponding threshold value, they can no longer move the center of gravity out of the central position. Such an initial stability results in a stable equilibrium even above the critical values for the pendulum length or speed. Furthermore, in the case of the solution according to the invention, an increase in the initial mass M Q (seed crystal holder) increases the stability. As already explained above, this is not possible with the one-rope suspension.
Für die Zentrierung des Keimkristallhalters in der Vorrichtung, deren tragender Mantel durch eine Vakuumkammer gebildet wird, ist es besonders vorteilhaft, innerhalb mindestens eines Zugorgans eine Längenjustiereinrichtung anzuordnen.For centering the seed crystal holder in the device, whose supporting jacket is formed by a vacuum chamber, it is particularly advantageous inside to arrange a length adjustment device at least one pulling element.
Die Plattform, die im übertragenen Sinne auch als Bezugsplattform für die Rotationsbewegung des Kristalls angesehen werden kann, wird üblicherweise als Rotationskörper ausgebildet. Es ist dabei möglich, die Zugergane einzeln durch entsprechende Bohrungen oder Schlitze in der Plattform hindurchzuführen. Im Hinblick auf eine Montage ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn die Plattform als Kreisringscheibe ausgebildet ist und eine öffnung aufweist, deren Durchmesser gleich groß oder größer ist als der durch die Ecken des Dreiecks verlaufende Kreis.The platform, which in the figurative sense also serves as a reference platform for the rotational movement of the crystal can be viewed, is usually designed as a body of revolution. It is possible to use the Zugergane individually through corresponding holes or slots in the platform. With a view to assembly however, it is particularly advantageous if the platform is designed as a circular ring disk and has an opening has, the diameter of which is equal to or greater than the circle running through the corners of the triangle.
Eine besonders einfache Vorrichtung ist gemäß der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß auf derA particularly simple device is characterized according to the further invention that on the
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Plattform eine angetriebene waagrechte Welle mit einer darauf längsverschiebbaren Aufwickeltrommel angeordnet ist3 auf die die drei Zugorgane aufwickelbar sind, von denen mindestens eines über eine Umlenkrolle seitlich ausgelenkt wird. Ganz besonders zweckmäßig ist hierbei die Mantelfläche der Aufwickeltrommel mit drei schraubenlinienförmigen Nuten entsprechender Steigung für die Aufnahme und Führung der . drei Zugorgane versehen. Zwei dieser Zugorgane können von der Aufwickeltrommel geradlinig in Richtung auf die gemeinsame Verbindungsstelle verlaufen, während das dritte Zugorgan über eine Umlenkrolle derart seitlich ausgelenkt wird, daß die Mittelpunkte der Zugorgane an der Durchdringungsstelle durch die Plattform an den Ecken eines Dreiecks liegen. Ganz besonders zweckmäßig kann hierbei die Umlenkrolle in waagrechter Richtung verstellbar angeordnet sein, so daß eine Justierung des KeimkristaTlhalters im Sinne einer Zentrierung innerhalb der Vorrichtung möglich ist. Im vorstehend beschriebenen Fall genügt eine einzige Aufwickeltrommel. Es ist jedoch möglich, für das Aufwickeln und für die Führung der Zugorgane zwei oder drei getrennte Aufwickeltrommeln vorzusehen, die synchron angetrieben werden müssen.Platform is a driven horizontal shaft with a longitudinally displaceable winding drum 3 on which the three pulling members can be wound, at least one of which is deflected laterally via a pulley. The outer surface of the winding drum with three helical grooves of a corresponding pitch for receiving and guiding the is particularly useful here. provided three pulling organs. Two of these pulling elements can run straight from the winding drum towards the common connection point, while the third pulling element is deflected laterally via a pulley so that the centers of the pulling elements at the point of penetration through the platform are at the corners of a triangle. In this case, the deflecting roller can be arranged to be adjustable in the horizontal direction, so that the germ crystal holder can be adjusted in the sense of a centering within the device. In the case described above, a single winding drum is sufficient. However, it is possible to provide two or three separate winding drums for winding and for guiding the pulling elements, which have to be driven synchronously.
Eine wiederum besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Plattform auf deren Umfang verteilt drei Aufwickeltrommeln angeordnet sind, die in Bezug auf ihre Aufwickel geschwindigkeit synchron angetrieben sind. In einem solchenAnother particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that on the platform distributed on the circumference of three winding drums are arranged, the speed in relation to their winding are driven synchronously. In such a
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Falle kann sogar auf die Längsverschiebbarkeit der Aufwickeltrommeln auf der angetriebenen waagrechten Welle verzichtet werden, weil nämlich die Wanderung des Zugorgans auf der Aufwickeltrommel beim Auf- oder Abwickeln auf allen drei Aufwickeltrommeln gleichsinnig erfolgt, so daß diese Wanderung sich allenfalls zur Umfangsgeschwindigkeit an dem betreffenden Durchmesser der Plattform addiert. Die axiale Wanderungsgeschwindigkeit der Zugorgane auf den Trommeln ist jedoch klein im Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Plattform.The case can even affect the longitudinal displacement of the take-up drums be dispensed with on the driven horizontal shaft, because namely the migration of the pulling organ on the winding drum when winding or unwinding on all three winding drums in the same direction takes place, so that this migration is at most related to the circumferential speed at the relevant diameter the deck added. However, the axial speed of migration of the pulling elements on the drums is small in relation to the peripheral speed or rotational speed the platform.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.Two embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2.
Es zeigen:Show it:
aufgebrochen) einer vollständigen Vorrichtung mit einer einzigen Aufwickeltrommel und sämtlichen Antriebselementen undbroken) a complete device with a single take-up drum and all Drive elements and
modifizierten Vorrichtung mit drei synchron angetriebenen Aufwiekel trommeln.modified device with three synchronously driven wind-up drums.
Figur 1 zeigt in sehr vereinfachter Darstellung, d.h. unter Weglassung von Chargieröffnungen, Beobachtungsund Regeleinrichtungen eine Vakuumkammer 1, die imFigure 1 shows in a very simplified representation, i.e. with the omission of charging openings, observation and Control devices a vacuum chamber 1, which in
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wesentlichen als zylindrischer Kessel mit senkrechter Achse ausgeführt ist. Die Vakuumkammer besitzt auf ihrer Oberseite einen koaxialen zylindrischen Kragen 2, infdem eine nicht gezeigte Drehlagerung für eine drehbare Plattform 3 angeordnet ist. Die Drehlagerung ist dabei so ausgebildet, daß eine freie öffnung 3a nach unten vorhanden ist. Die Plattform 3 ist als Kreisringscheibe ausgebildet, konzentrisch zum Kragen 2 angeordnet und an ihrer Unterseite mit einer gleichfalls nicht gezeigten Riemenscheibe versehen, über die ein Keilriemen 4 geführt ist. Eine außerhalb der Plattform liegende weitere Riemenscheibe 5 ist auf der Abtriebswelle 6 eines Drehantriebs 7 gelagert, der aus einem Motor 8 und einem Untersetzungsgetriebe 9 besteht. Deressentially as a cylindrical kettle with vertical Axis is executed. The vacuum chamber has a coaxial cylindrical collar 2 on its upper side, infdem a pivot bearing, not shown, for a rotatable Platform 3 is arranged. The pivot bearing is designed so that a free opening 3a after is present below. The platform 3 is designed as a circular ring disk, arranged concentrically to the collar 2 and provided on its underside with a pulley, also not shown, over which a V-belt 4 is guided. Another belt pulley 5 located outside the platform is on the output shaft 6 of a rotary drive 7, which consists of a motor 8 and a reduction gear 9. Of the
Das Untersetzungsgetriebe 9 ist über einen Tragwinkel auf der Oberseite der Vakuumkammer 1 befestigt. Auf die angegebene Weise kann die Plattform 3 eine Drehbewegung um eine vertikale Achse ausführen, die mit der gemeinsamen Achse der Vakuumkammer 1 und des Kragens 2 identisch ist.The reduction gear 9 is attached to the top of the vacuum chamber 1 via a support bracket. On the indicated manner, the platform 3 can perform a rotary movement about a vertical axis that is common to the Axis of the vacuum chamber 1 and the collar 2 is identical.
Auf der Plattform 3 und mit dieser drehbar sind zwei Lagerböcke 11 und 12 angeordnet, in denen eine waagrechte Welle 13 gelagert ist. Auf dieser ist wiederum längsverschiebbar eine Aufwickeltrommel 14 angeordnet, die jedoch gegenüber der Welle 13 unverdrehbar ist, d.h. von dieser zwangsweise mitgenommen wird. Auf dem Mantel der Aufwickeltrommel 14 befinden sich drei schrauben-1inienförmige Nuten, die nur angedeutet sind, und in denenOn the platform 3 and rotatable with this are two Bearing blocks 11 and 12 arranged in which a horizontal shaft 13 is mounted. This is in turn longitudinally displaceable a take-up drum 14 is arranged, but is not rotatable with respect to the shaft 13, i. is forcibly taken away by this. On the jacket of the winding drum 14 there are three helical lines Grooves that are only hinted at and in which
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drei aufwickelbare Zugorgane 15,. 16 und. 17 geführt sind. Die oberen Enden dieser Aufwickelorgane sind mit der Aufwickeltrommel 14 fest verbunden. Die Aufwickeltrommel 14 ist dabei um ein solches Maß auf der Welle 13 axial verschiebbar, daß diejenigen Stellen, an denen die Zugorgane tangential auf die Aufwickeltrommel auflaufen stets die gleiche relative Lage in Bezug auf die Plattform 3 besitzen. Dies kann durch entsprechende Führungselemente, die in die schrauben-1inienförmigen Nuten eingreifen und an der Plattform selbst befestigt sind, leicht erreicht werden.three windable tension members 15 ,. 16 and. 17 are performed. The upper ends of these winding members are firmly connected to the winding drum 14. The take-up drum 14 is axially displaceable on the shaft 13 by such an amount that those points at which the traction elements run tangentially onto the winding drum always have the same relative position in relation to platform 3 own. This can be done by means of corresponding guide elements, which are in the helical-1inien-shaped Engaging grooves and being attached to the platform itself can be easily accessed.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind die beiden Zugorgane 15 und 16 von der Stelle an, an der sie die Aufwickeltrommel in tangentialer Richtung verlassen, unter einem sehr spitzen Winkel nach unten geführt, bis sie an einer gemeinsamen Verbindungsstelle 18 aufeinandertreffen. Dies ist unmittelbar oberhalb eines Keimkristallhalters. 19 der Fall. Das dritte Zugorgan 17 wird nach dem Verlassen der Aufwickeltrommel 14 zunächst in horizontaler Richtung zu einer Umlenkrolle 20 geführt, die mittels eines Lagers 21 an einer Winkelstütze 22 befestigt ist, die ihrerseits über ein Langloch mit der Plattform 3 verschraubt ist, so daß durch eine entsprechende Verstellung der Umlenkrolle 20 gegenüber der Aufwickeltrommel 14 eine Längenjustierung der Zugorgane untereinander erfolgen kann. Es ist natürlich möglich, eines oder mehrere der Zugorgane mit einer Längenjustiereinrichtung 38 zu versehen, die in der Weise ausgeführt sein kann, wie dies von Nachstellvor-As can be seen from Figure 1, the two pulling members 15 and 16 are from the point at which they the winding drum leave in the tangential direction, guided downwards at a very acute angle until they meet at a common connection point 18. This is just above a seed crystal holder. 19 the case. The third tension member 17 is after leaving the winding drum 14 first guided in the horizontal direction to a pulley 20, which by means of a bearing 21 on an angle bracket 22 is attached, which in turn is screwed via an elongated hole to the platform 3, so that through a corresponding adjustment of the deflection roller 20 relative to the winding drum 14 a length adjustment of the Pull organs can take place with each other. It is of course possible to use one or more of the pulling elements with one To provide length adjustment device 38, which can be designed in the manner as this is done by adjustment
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- ys - - ys -
richtungen für Bowdenzüge her bekannt ist.directions for Bowden cables is known.
Durch entsprechende Einstellung der Seillängen untereinander ist es möglich, die gemeinsame Verbindungsstelle 18 exakt mit der Drehachse der Plattform 3 zur Deckung zu bringen, so daß jede Exzentrizität des Keimkristallhalters. 19 ausgeschaltet ist.By adjusting the rope lengths accordingly it is possible to align the common connection point 18 exactly with the axis of rotation of the platform 3 to coincide, so that any eccentricity of the seed crystal holder. 19 is turned off.
In den Keimkristallhaltern 19 ist ein sogenannter Keimkristall oder "Impfling" eingespannt, von dem ausgehend der Kristall 23 über einen Dünnhals 24 und eine Schulter 25 gezogen wird. Das Ziehen erfolgt au.s einer Schmelze 26, die sich in einem Tiegel 27 befindet, der von einer Heizspule 28 umgeben ist. Während des Ziehens führt der Kristall 23 nach Maßgabe der Rotation der Plattform 3 eine Drehung um seine Längsachse aus.In the seed crystal holder 19 is a so-called Seed crystal or "seedling" clamped, starting from the crystal 23 via a thin neck 24 and a Shoulder 25 is pulled. The drawing takes place from a melt 26, which is located in a crucible 27, which is surrounded by a heating coil 28. During the pulling, the crystal 23 guides according to the rotation the platform 3 from a rotation about its longitudinal axis.
Czochralski-Prozeß bekannt ist, sind jedoch Stand der ■ Technik, so. daß sich ein weiteres Eingehen hierauf erübrigt. Czochralski process is known, are however state of the art ■ Technology, like that. that there is no need to go into this further.
Mit der Welle 13 ist ein Schneckenrad 29 fest verbunden, das durch eine Schnecke 30 in Richtung des PfeilesA worm wheel 29 is firmly connected to the shaft 13, this by a screw 30 in the direction of the arrow
angetrieben wird. Zu diesem Zweck ist die Schnecke 30 auf einer Welle 31 befestigt? die an ihrem unteren Ende mittels eines Lagers 32 in der Plattform 3 und mit ihrem oberen Ende in einem Untersetzungsgetriebe 25- gelagert ist, das seinerseits durch einen Motor 34 angetrieben wird. Durch den Motor 34, der gleichfalls drehzahlgeregelt ist und gegebenenfalls auch Umschalteinrichtungen aufweist, wird eine Hub-Antriebseinrichtung 35 gebildet, durch die alle drei Zugorgane 15, 16is driven. For this purpose, the worm 30 is mounted on a shaft 31? the one at her lower End by means of a bearing 32 in the platform 3 and with its upper end in a reduction gear 25- is mounted, which in turn is driven by a motor 34. By the motor 34, which also is speed-controlled and optionally also has switching devices, is a lifting drive device 35 formed through which all three pulling members 15, 16
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und 17 gleichzeitig auf die Aufwickeltrommel 14 aufgewickelt oder von dieser abgewickelt werden können, so daß sich die gemeinsame Verbindungsstelle 18 stets entlang der senkrechten Drehachse der Plattform 3 bewegt. Auf die angegebene Weise rotiert die Hub-Antriebseinrichtung 35 zwangsläufig mit der Plattform 3, die nach oben hin durch eine nur gestrichelt dargestellte Abdeckhaube 36 überdeckt ist. Auf dieser Abdeckhaube 36 ist auch in nicht dargestellter Weise das Untersetzungsgetriebe 33 befestigt, so daß die Welle 31 eindeutig gelagert ist.and 17 wound onto the winding drum 14 at the same time or can be handled by this, so that the common connection point 18 is always moved along the vertical axis of rotation of the platform 3. The lifting drive device rotates in the specified manner 35 inevitably with the platform 3, which is only shown in dashed lines towards the top Cover 36 is covered. On this cover 36, the reduction gear is also in a manner not shown 33 attached so that the shaft 31 is clearly supported.
Figur 2 zeigt in der Draufsicht auf einer kreisringförmigen Plattform 3 in äquidistanter Verteilung auf den Umfang drei Hub-Antriebseinrichtungen 35a, 35b und 35c, die sämtlich den gleichen Aufbau besitzen und aus einer Welle 13, einer Aufwickeltrommel 14, einem Schneckenrad 29 und einer angetriebenen Schnecke 30 bestehen. Die in den Lagerböcken 11 und 12 gelagerte Welle verläuft dabei in etwa senkrecht zu einer Ebene, die radial zur Drehachse der Plattform 3 ausgerichtet ist und etwa durch den Schwerpunkt der Aufwickeltrommel 14 verläuft. Die drei Zugorgane 15, 16 und 17 sind auch hier auf die gemeinsame Verbindungsstelle 18 unmittelbar oberhalb des Keimkristallhalters ausgerichtet, so daß sich die gewünschte Dreipunktaufhängung des Kristalls ergibt. Die Aufwickeltrommeln 14 haben gleiche Durchmesser, und zum Zwecke eines synchronen Antriebs sind die Schnecken 30 miteinander zwangsläufig gekuppelt, und zwar zweckmäßig durch eineFIG. 2 shows a plan view of a circular platform 3 in an equidistant distribution the scope of three stroke drive devices 35a, 35b and 35c, all of which have the same structure and a shaft 13, a winding drum 14, a worm wheel 29 and a driven worm 30 exist. The shaft mounted in the bearing blocks 11 and 12 runs approximately perpendicular to a Plane that is aligned radially to the axis of rotation of the platform 3 and approximately through the center of gravity of the winding drum 14 runs. The three tension members 15, 16 and 17 are also here on the common connection point 18 immediately above the seed crystal holder aligned so that the desired three-point suspension of the crystal results. The take-up drums 14 have the same diameter, and for the purpose of a synchronous drive, the worms 30 are with one another necessarily coupled, and expediently by a
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umlaufende Kette 37, die in Figur 2 strichpunktiert dargestellt ist. Es genügt hierbei, eine der Schnecken 30 in einer Weise anzutreiben, wie dies analog in Figur 1 dargestellt ist.revolving chain 37, shown in phantom in FIG is. It is sufficient here to drive one of the worms 30 in a manner similar to that in FIG. 1 is shown.
Für die Zugorgane. 15,.16 und 17 können Gliederketten, Kugelketten oder - bevorzugt, Drahtseile verwendet werden. Während beim Stand der Technik jedoch ein einziges Seil verwendet wird, das entsprechend torsionssteif ausgebildet werden muß und infolgedessen auch dem Aufwickeln gegenüber ein erhebliches Biegemoment aufweist, brauchen die Zugorgane bei der erfindungsgemäßen Mehrfachanordnung praktisch keine Drehmomente zu übertragen, so daß die Seile dünner und damit auch · biegeelastischer ausgeführt werden können, so daß das Aufwickeln wesentlich erleichtert wird. Infolgedessen können nicht nur einfachere Seile, sondern auch Aufwickeltrommeln mit geringerem Durchmesser und wesentlich geringerer Länge verwendet werden, so daß sich die gesamte Anordnung trotz der Anordnung von drei Zug-For the pulling organs. 15, 16 and 17 can link chains, Ball chains or - preferably, wire ropes are used. While in the prior art, however, one only rope is used, which must be made correspondingly torsionally rigid and consequently also has a considerable bending moment compared to the winding, need the pulling elements in the inventive Multiple arrangement practically no torque to be transmitted, so that the ropes are thinner and thus also · Can be made flexible, so that the winding is made much easier. Consequently can not only simpler ropes, but also take-up drums with a smaller diameter and significantly shorter length can be used, so that the entire arrangement is in spite of the arrangement of three train
Das in der Anmeldung beschriebene Dreieck ist natürlich eine Hilfskonstruktion für die Beschreibung der geometrischen Lage der Zugorgane. Dieses in der Plattform liegende Dreieck definiert durch seine Ecken drei Punkte, durch die die Längsachsen der Zugorgane zwischen der Verbindungsstelle und den Aufwickeltrommeln verlaufen, so daß die beschriebene Dreipunktaufhängung gegeben ist. Das Dreieck kann natürlich ein ungleich-The triangle described in the application is of course an auxiliary construction for the description of the geometric Position of the pulling organs. This triangle lying in the platform defines three by its corners Points through which the longitudinal axes of the tension members run between the connection point and the take-up drums, so that the three-point hitch described is given. The triangle can of course have an unequal
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seitiges Dreieck sein; es ist jedoch im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Kräfteverteilung anzustreben, dieses Dreieck als gleichseitiges Dreieck zu betrachten. Das betreffende Dreieck hat in Umfangsrichtung auch keineswegs eine starre Lage gegenüber der Plattform 3. Wenn beispielsweise, ausgehend von einer Anordnung gemäß Figur 2, die Zugorgane (Seile) auf- oder abgewickelt werden, dann vollführt das betreffende Dreieck relativ zur Plattform 3 eine langsame Drehbewegung, deren Winkelgeschwindigkeit jedoch gegenüber der Winkelgeschwindigkeit der Plattform 3 beim Betrieb vernachlässigbar ist.be sided triangle; however, it is in view of strive for as even a distribution of forces as possible, to consider this triangle as an equilateral triangle. The triangle in question has in the circumferential direction also by no means a rigid position with respect to the platform 3. If, for example, starting from a Arrangement according to Figure 2, the pulling elements (ropes) are wound up or unwound, then carries out the relevant Triangle relative to platform 3 a slow rotary movement, but its angular speed opposite the angular speed of the platform 3 during operation is negligible.
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1983
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1984
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Patent Citations (1)
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