DE4218123C2 - Vorrichtung für die kontinuierliche Zuführung von Chargengut für einen Schmelztiegel und deren Verwendung - Google Patents
Vorrichtung für die kontinuierliche Zuführung von Chargengut für einen Schmelztiegel und deren VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die
kontinuierliche Zuführung von Chargengut für einen
Schmelztiegel beim Ziehen von Einkristallen in einem
Kessel mit verschließbarem Vorratsbehälter zur Aufnahme
von Chargengut, einem Schleusenventil und einem in den
Schmelztiegel einmündenden, mit dem Behälter verbun
denen Auslaufrohr, wobei das Chargengut für den
Schmelztiegel in einer Zwischenstufe geschmolzen und
dann in aufgeschmolzenem Zustand dem Schmelztiegel über
das Auslaufrohr zugeführt wird.
Ein Problem bei dem bekannten Verfahren ist die wün
schenswert gleichmäßige axiale Dotierung der Kristalle.
Für die Halbleiterindustrie sind jedoch Siliziumsub
strate wünschenswert, die insgesamt eine gleichblei
bende Qualität aufweisen. Bei der Herstellung der Kri
stalle mit der bekannten Vorrichtung tritt aufgrund des
Verteilungskoeffizienten (k≠1) eine unterschiedliche
Verteilung der Dotierstoffe im Kristall auf. Auf diese
Weise hergestellte Kristalle weisen entlang ihrer
Längsachse unterschiedliche Widerstandswerte auf, was
auf keinen Fall erwünscht ist. Aus diesem Grund wird
der Tiegel bei dem bisherigen Verfahren zum Ziehen von
Einkristallen oft nur bis zu 50% leergefahren und dann
wieder neues Granulat bzw. undotiertes Silizium nachge
füllt. Dabei wird der Prozeßablauf häufig unterbrochen,
so daß derartige Anlagen nicht wirtschaftlich arbeiten.
Deshalb ist man dazu übergegangen, neues Granulat wäh
rend des Arbeitsprozesses kontinuierlich zuzuführen.
Problematisch ist jedoch bei der bekannten Anordnung
die Granulatzufuhr und die dabei entstehende Staubent
wicklung sowie eine mögliche Störung des Temperatur
gleichgewichts der Schmelze durch das direkt zugeführte
Granulat.
Es ist bereits eine Vorrichtung zum Ziehen von Einkri
stallen aus einer in einem Tiegel befindlichen Schmelze
unter Vakuum mit einer Vakuumkammer der eingangs aufge
führten Art bekannt (DE 37 33 487 A1). Die Vorrichtung
besteht unter anderem aus einem Tiegel zur Aufnahme der
Schmelze, einer Heizvorrichtung mit einem Ziehelement
oberhalb der Schmelze sowie einer mit einer Öffnung
versehenen Abdeckvorrichtung. Der hierzu erforderliche
Heizkörper ist ringförmig ausgebildet. Das Granulat
wird in einem äußeren Teil eines ringförmig geteilten
Tiegels mittels einer separaten Heizung eingeschmolzen.
Mit dieser bekannten Vorrichtung müssen auf sehr engem
Raum verschiedene Arbeitsprozesse durchgeführt werden.
Zum einen muß die Bedingung für das Einschmelzen herge
stellt werden, und zum anderen muß der Kristall im in
neren Bereich störungsfrei, d. h. ohne Erschütterungen
und thermische Schocks, gezogen werden.
Ferner ist eine Vorrichtung zur Herstellung hochreiner,
einkristalliner Halbleiterstäbe bekannt
(DE 41 06 589 A1), die aus einer Schmelze unter Schutz
gas hergestellt werden. Hierzu ist ein Vorratsbehälter
zur Aufnahme von Chargengut vorgesehen, der über eine
Verbindungsleitung mit einem Aufschmelzgefäß verbunden
ist, und das in dem Aufschmelzgefäß geschmolzene Gut
wird dann im geschmolzenen Zustand dem eigentlichen
Schmelztiegel zugeführt. Da das Zulaufrohr nicht be
heizt ist, besteht leicht die Möglichkeit, daß das
Schmelzgut zu früh auf eine zu niedrige Temperatur ab
gesenkt wird. Ferner wird es als sehr nachteilig ange
sehen, daß das Aufschmelzgefäß in keinem entsprechenden
Stütztiegel aufgefangen wird, so daß diese Anlage nicht
einwandfrei funktioniert. Als sehr nachteilig wird bei
dieser Vorrichtung sowie bei der Vorrichtung nach der
US-PS 4 762 687 angesehen, daß das Granulat von oben
her zugeführt wird, so daß durch die entstehende Staub
entwicklung sowie durch eine mögliche Störung des Tem
peraturgleichgewichts der Schmelze das Verfahren nach
teilig beeinflußt wird.
Die US-PS 4 762 687 wird nicht für Siliziumschmelze und
die dazugehörige Vorrichtung zum Ziehen von Silizium
aufweisenden Einkristallen verwendet. Es ist nur ein
beheizbarer Vorratsbehälter vorgesehen, der über Char
gengut von oben her beschickt wird, wobei dann die
Schmelze über ein am unteren Ende des Zwischenbehälters
vorgesehenes Auslaufrohr mit dem Haupttiegel in Verbin
dung steht. Diese Vorrichtung weist weder eine Über
laufeinrichtung noch Abschirmelemente für eine Über
laufeinrichtung auf. Ferner wird als besonders nachtei
lig angesehen, daß die Flüssigkeitsregelung bzw.
Höchststandsregelung in dem Aufschmelzgefäß lediglich
über den Flüssigkeitsspiegel erfolgt. Liegt der Flüs
sigkeitsspiegel höher, so fließt mehr Flüssigkeit ab,
und liegt der Flüssigkeitsspiegel niedriger, so fließt
weniger Flüssigkeit ab. Es handelt sich bei dieser An
ordnung um eine Zweipunktregelung. Daher ist sie für
Kristallziehverfahren nicht geeignet.
Demgemäß besteht die Erfindungsaufgabe darin, eine Vor
richtung zum Ziehen von Einkristallen zu schaffen, die
bei kontinuierlicher Beschickung unter Vermeidung von
Staubpartikelzufuhr thermisch entkoppelt und völlig
störungsfrei arbeiten kann.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß
das beheizbare Aufschmelzgefäß in einem Stütztiegel aufgenommen
ist, der aus Graphitwerkstoff besteht und eine abdeck
bare Überlaufeinrichtung aufweist, über die das
Schmelzgut von oben her in ein thermisch isoliertes
oder beheizbares Auslaufrohr eingeleitet wird. Hier
durch wird auf einfache Weise insbesondere für die
Züchtung von Einkristallen eine hohe Reinheit und Güte
geschaffen. Eine Störung des Kristallwachstums durch
Staubpartikel läßt sich mit der erfindungsgemäßen, kon
tinuierlich arbeitenden Vorrichtung vermeiden. Ebenso
können thermische Schocks ausgeschlossen werden. Durch
die vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann die Staubentwicklung innerhalb des
Tiegels weitgehend vermieden werden, da die Granulat
zufuhr außerhalb des Schmelztiegels der Ziehvorrichtung
erfolgt. Durch das vorhergehende Aufschmelzen des Char
genguts und durch die beheizbare bzw. isolierbare Zu
führleitung wird das Schmelzgut ohne Temperaturverluste
dem eigentlichen Schmelztiegel zugeführt, so daß die
Aufheizleistung im Bereich des Schmelztiegels vermin
dert werden kann. Durch den vorteilhaften Einsatz der
Überlaufeinrichtung wird auf einfache Weise sicherge
stellt, daß keine Verunreinigungen mehr zur Ziehvor
richtung gelangen. Dies wird auch dadurch unterstützt,
daß die Überlaufeinrichtung mit einer Abdeckeinrichtung
versehen ist, so daß keine Staubpartikel zur Ziehvor
richtung gelangen.
Hierdurch wird auch sichergestellt, daß nicht das kalte
Granulat direkt der Schmelze zugeführt wird, sondern
das bereits aufgeschmolzene Chargengut. Hierdurch kön
nen Störungen der Temperaturverteilung in der Kristal
lisierungszone vermieden werden. Der sich normalerweise
bildende Staub bleibt im Außenbereich und gelangt nicht
in den inneren Bereich des Schmelztiegels. Durch das
vorhergehende Aufschmelzen des Chargenguts kann auch
die bisher hohe Aufheizleistung im Bereich des Schmelz
tiegels vermindert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, daß das granulatartige Char
gengut aus einem Vorratsbehälter für Chargengut über
ein an diesem angeschlossenes Zuführrohr dem Auf
schmelzgefäß zugeführt wird. Durch das als Zwischenbe
hälter ausgebildete Aufschmelzgefäß wird nur so viel
Material der Schmelze zugeführt, wie für den augen
blicklichen Ziehvorgang benötigt wird.
Eine Ausführungsmöglichkeit ist gemäß einer Weiterbil
dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß das im Auf
schmelzgefäß aufgeschmolzene Chargengut dem Schmelztie
gel durch ein thermisch isoliertes oder beheizbares
Auslaufrohr aus Quarz zugeführt wird.
Vorteilhaft ist es ferner, daß das Aufschmelzgefäß aus
Quarz (SiO₂) und/oder Si gebildet ist.
Vorteilhaft ist es ferner, daß die Überlaufeinrichtung
eine Abdeckeinrichtung aufweist, so daß keine Staubpar
tikel zur Ziehvorrichtung gelangen.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß die Überlaufeinrich
tung das Aufschmelzgefäß in eine Ringkammer zur Auf
nahme des Chargenguts unterteilt, daß die Überlaufein
richtung, über die das geschmolzene Si geleitet wird,
konzentrisch im Aufschmelzgefäß angeordnet ist und daß
die Überlaufeinrichtung konzentrisch über einer Auslaß
öffnung der Überlaufeinrichtung angeordnet ist.
Vorteilhaft ist auch, daß das Aufschmelzgefäß über eine
Heizung beheizbar ist und daß das Aufschmelzgefäß über
eine Widerstands- oder eine Induktionsheizung beheizbar
ist.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß dem Aufschmelzgefäß
ein Inertgas zuführbar ist zur Abführung von Si oder
SiO-Staub.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil
dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß eine Hei
zung zwischen dem Stütztiegel und einer ringförmig an
geordneten, äußeren, aus Graphit gebildeten Isolierung
angeordnet und die Zuführung zum Schmelztiegel ther
misch isoliert ist.
Vorteilhaft ist es ferner, daß als Chargenmaterial Si
lizium verwendet und über das Auslaufrohr eingesetzt
wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in
den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert
und in den Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß
alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzel
merkmalen erfindungswesentlich sind. Es zeigt:
Fig. 1 die Teilansicht einer Vorrichtung zum
Ziehen von Einkristallen im Längs
schnitt,
Fig. 2 eine Darstellung des Schmelztiegels ge
mäß Fig. 1 in größerem Maßstab,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Schmelztiegels gemäß Figur 1,
Fig. 4 ein als Aufschmelzgefäß dienender, ge
kühlter Si-Block, auf dessen Oberfläche
mittels einer flachen Induktionsheiz
spule ein Schmelzsee mit Überlaufrinne
herausgeschmolzen wird,
Fig. 5 die Draufsicht gemäß Fig. 4.
In der Zeichnung ist mit 1 eine Vorrichtung zum Ziehen
von Einkristallen bezeichnet, die im wesentlichen aus
einer durch den Kessel 4 gebildeten Vakuumkammer 52 so
wie den zum Aufschmelzen des Grundmaterials und zum
Herausziehen des Kristalls erforderlichen eingebauten
Vorrichtungen besteht. Der Kessel 4 weist ein auf der
Kesselbodenplatte 3 gelagertes Stützrohr 5 mit einer
dieses umschließenden Wärmedämmung 6 auf. Ferner ent
hält der Kessel 4 eine vom Stützrohr 5 gehaltene ring
förmige Wanne 7 mit in dieser gelagerten Graphitfilz
platten 8, zwei an der Kesselbodenplatte 3 gehaltene
Stromzuführungen 9, 9a für einen oberhalb der Wanne 7
gehaltenen Bodenheizer 10 sowie zwei weitere in der
Kesselbodenplatte 3 gehaltene Stromzuführungen 11, 11a,
mit denen jeweils Spannbacken 12, 12a verschraubt sind.
Die Spannbacken 12, 12a tragen einen Stirn- oder Zylin
derheizer 13. Außerdem enthält der Vakuumkessel 4 ein
sich auf der Wanne 7 abstützendes Strahlschutzrohr 15
mit seitlicher Wärmedämmung 16, eine vom Strahlschutz
rohr 15 getragene Abdeckplatte 17 mit einer oberen,
stirnseitigen Wärmedämmung 18 und Durchführungen 19, 20
mit Schutzgläsern 21, 22, ein Zuführrohr 23 für das
Chargengut bzw. das Granulat 37, einen durch die Ab
deckplatte 17 hindurchgeführten Einfülltrichter 24 mit
einem daran angeschlossenen Zuführrohr 23 und eine
drehbare, auf- und abwärts bewegbare Tiegelwelle 48 zur
Halterung eines Tiegeltragbolzens 26 und des Schmelz
tiegels 14.
Das in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Char
gengut-Vorratsbehälter aufgenommene Chargengut bzw.
Granulat 37 wird über das Zuführrohr 23 in den Tie
gel 25 des Aufschmelzgefäßes geleitet und mittels der
separaten Heizung 40′ bzw. eines Stirn- oder Zylinder
heizers 40 eingeschmolzen.
Der von den beiden Stromzuführungen 9, 9a gehaltene Bo
denheizer 10 besteht aus zwei einander gegenüberliegen
den, seitlichen Heizerfüßen 31 (vgl. hierzu Fig. 1)
und zwei ausgeformten Heizschlangen 34. Die Heizschlangen
34 bilden zusammen im Zentrum des Bodenheizers 10
eine Öffnung, durch die sich der Tiegeltragbolzen 26
erstreckt, der mit seinem oberen Ende mit dem Schmelz
tiegel 14 fest verbunden ist und über den der Schmelz
tiegel 14 sich sowohl auf- und abwärts bewegt als auch
in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
Der in der Fig. 1 dargestellte Heizer 13 ist mit
kreisringförmigen, radial verlaufenden, in der Zeich
nung dargestellten Schlitzen gemäß der Darstellung und
der Beschreibung in der DE 37 33 487 A1 versehen und
aus einem ringförmigen, flachen Teil und einer hohl
zylindrischen Seitenwand gebildet. Das hohlzylindrische
Teil weist sich nach unten erstreckende Heizerfüße 40
(lediglich ein Heizerfuß ist in Fig. 1 dargestellt)
auf, die jeweils in Ausnehmungen 41 eingreifen, die in
den von den Stromzuführungen 11, 11a gehaltenen beiden
Spannbacken 12, 12a vorgesehen sind. Um einen sicheren
Stromübergang des Stirnheizers 13 in die Ausnehmun
gen 41 der Spannbacken 12, 12a zu gewährleisten, sind
zusätzliche Keile 42, 42a in die trapezförmigen Ausneh
mungen 41 eingetrieben. (Weitere Einzelheiten der Vor
richtung ergeben sich aus der DE 37 33 487 A1.)
Zur Vermeidung des Staubanfalls wird das Chargen
gut bzw. Granulat 37 über das Zuführrohr 23 einem
Staubfänger bzw. einer dach- oder pyramidenförmigen Ab
deckeinrichtung 38 gemäß den Ausführungsbeispielen 1, 2
und 3 und dann einer Zwischenstufe bzw. einem aus Quarz
gebildeten Aufschmelzgefäß 25 gemäß Fig. 1 bis 3 oder
einem Tiegel 25 gemäß Fig. 4 zugeführt. Gemäß Fig. 3
ist das Aufschmelzgerät konzentrisch zum Zuführrohr 23
und der Überlaufeinrichtung 47′ ausgerichtet. Das
Zuführrohr 23 ist gemäß Fig. 3 ferner konzen
trisch über einer Auslaßöffnung 39 der Überlaufeinrich
tung 47′ angeordnet.
Es ist auch möglich, gemäß Fig. 1 und 2 das Zuführ
rohr 23 exzentrisch zu der Überlaufeinrichtung 47′ aus
zurichten.
Das Aufschmelzgefäß 25 befindet sich erfindungsgemäß
zwischen dem in der Zeichnung nicht dargestellten Auf
nahmebehälter für das Granulat 37 und dem Einfülltrich
ter 24, über den das Schmelzgut dem Schmelztiegel 14
zugeführt wird. Der Einfülltrichter 24 bzw. das zuge
hörige Rohr kann mit einem Isoliermantel 53 versehen
sein und ist
in einem Stütztiegel 51
angeordnet.
Das Aufschmelzgefäß 25 wird gemäß Fig. 1 bis 3 über
eine Heizung 40′ beheizt, die zwischen dem Aufschmelz
gefäß 25 bzw. einem das Aufschmelzgefäß 25 aufnehmenden
Stütztiegel 51 und einer Isolierung 50 vorge
sehen ist. Die Heizung 40′ kann auch gemäß Fig. 4 als
Induktionsheizung 40′′ ausgebildet sein.
Durch Verwendung des Aufschmelzgefäßes 25 erhält man
eine Entkopplung zwischen dem eigentlichen Schmelzvor
gang des Granulats, der Heizungsvorrichtung 13 und der
Ziehvorrichtung 43.
Das Aufschmelzgefäß 25 weist gemäß Fig. 1 bis 3 eine
aus einem Ablaufrohr gebildete Überlaufeinrichtung 47′
auf, die das Aufschmelzgefäß 25 beispielsweise gemäß
Fig. 3 in eine Ringkammer 36′ zur Aufnahme des Char
genguts 37 unterteilt.
Das Aufschmelzgefäß 25 kann aus Quarz (SiO₂) gebildet
und gemäß Fig. 1 in dem Stütztiegel 51 aufgenommen
sein.
Nach dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist es
gemäß Fig. 3 auch möglich, die Überlaufeinrichtung 47′
entweder konzentrisch oder gemäß Fig. 1 und 2 seitlich
im Aufschmelzgefäß 25 vorzusehen und mittels eines
Staubfängers bzw. einer Abdeckeinrichtung 38 abzuschir
men.
Das Aufschmelzgefäß 25 ist zwischen einer in der Zeich
nung nicht dargestellten Beschickungsvorrichtung gemäß
der DE-OS 37 37 051, Fig. 1 bis 3 und Spalte 3 und 4
der DE-OS, für das Chargengut 37 und einem Schmelztie
gel 14 bzw. einer Ziehvorrichtung 43 vorgesehen.
Das Aufschmelzgefäß 25 läßt sich über eine Heizung 40′,
insbesondere eine Widerstands- bzw. eine Induktionshei
zung 40′′ gemäß Fig. 5, beheizen.
In vorteilhafter Weise ist die zusätzliche Heizung 13
zur Aufheizung des Schmelztiegels 14 zwischen dem
Stütztiegel 29 und einer ringförmig angeordneten, äuße
ren, aus Graphit gebildeten Isolierung oder Wärmedäm
mung 16 angeordnet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4
und 5 kann dem Aufschmelzgefäß 25 eine Kühleinrich
tung 45 derart zugeordnet sein, daß die Schmelze in
einem gekühlten Siliziumbett bzw. Siliziumblock 46 auf
geschmolzen wird.
Als Aufschmelzgefäß 25 für das zugeführte Siliziumgra
nulat dient hierbei ein gekühlter Siliziumblock 45, auf
dessen Oberfläche mittels einer flachen Induktionsheiz
spule 40′′ ein Schmelzsee herausgeschmolzen wird. Hier
bei kann die räumliche Verteilung der Aufschmelzenergie
durch eine entsprechende Formgebung der Induktions
spule 40′′ so eingestellt werden, daß am Rande des Si
liziumblocks eine Überlaufrinne 47 herausgeschmolzen
wird.
Alle Ausführungsformen haben die gleiche Aufgabe, näm
lich das Chargengut außerhalb des Schmelztiegels 14 in
einer Zwischenstufe zu verflüssigen und dann stetig der
Ziehvorrichtung 43 bzw. dem Schmelztiegel 14 in flüssi
gem Zustand zuzuführen. Dadurch wird verhindert, daß
das kalte Granulat 37 direkt in die Schmelze fällt, da
durch Staub hochwirbelt und den Einkristall verunrei
nigt.
Gemäß Fig. 1 tropft das geschmolzene Granulat über die
Überlaufeinrichtung 47′ der Zwischenstufe bzw. das Auf
schmelzgefäß 25 ab und wird dann der Schmelze der Zieh
vorrichtung 43 zugeführt.
Um den Staub abzuführen, wird ferner beim Einfüllvor
gang des Granulats 37 ein Argon-Gasstrom 49 zugegeben,
der in die Vakuumkammer eingeschleust wird (vgl. hierzu
Fig. 1). Durch die beiden Maßnahmen a) der Zwischen
stufenverflüssigung und b) der Spülung durch einen Ar
gon-Gasstrom kann in vorteilhafter Weise der Staub vom
inneren Bereich der Ziehvorrichtung 43 ferngehalten
werden. Da das Granulat 37 bereits in der Zwischenstufe
verflüssigt wird, kann auch die bisherige Aufheizlei
stung im Bereich der Schmelze reduziert werden.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen
3 Kesselbodenplatte
4 Kessel
5 Stützrohr
6 Wärmedämmung
7 ringförmige Wanne
8 Graphitfilzplatte
9, 9a Stromzuführung
10 Bodenheizer
11, 11a Stromzuführung
12, 12a Spannbacken
13 Heizung, Stirn- oder Zylinderheizer
14 Schmelztiegel
15 Strahlschutzrohr
16 Wärmedämmung
17 Abdeckplatte Schmelztiegel
18 Wärmedämmung
19 Durchführung
20 Durchführung
21 Schutzglas
22 Schutzglas
23 Zuführrohr
24 Einfülltrichter
25 Aufschmelzgefäß
26 Tiegeltragbolzen
29 Stütztiegel
30 Heizschlange
31 Heizerfuß
32 Heizerfuß
33 Heizschlange
34 Heizschlange
35 Auslaufrohr
36 Ringkammer, Kammer
37 Chargengut=Granulat
38 Abdeckeinrichtung
39 Auslaßöffnung
40 Heizung für 14
40′ Heizung für 25
40′′ Induktionsheizspule
41 Ausnehmung
42, 42a Keil
43 Ziehvorrichtung
45 Kühleinrichtung
46 Siliziumblock
47, 47′ Überlaufeinrichtung, Siliziumblock
48 Tiegelwelle
49 Argon-Gasstrom
50 Isolierung
51 Stütztiegel
52 Vakuumkammer
53 Isoliermantel
3 Kesselbodenplatte
4 Kessel
5 Stützrohr
6 Wärmedämmung
7 ringförmige Wanne
8 Graphitfilzplatte
9, 9a Stromzuführung
10 Bodenheizer
11, 11a Stromzuführung
12, 12a Spannbacken
13 Heizung, Stirn- oder Zylinderheizer
14 Schmelztiegel
15 Strahlschutzrohr
16 Wärmedämmung
17 Abdeckplatte Schmelztiegel
18 Wärmedämmung
19 Durchführung
20 Durchführung
21 Schutzglas
22 Schutzglas
23 Zuführrohr
24 Einfülltrichter
25 Aufschmelzgefäß
26 Tiegeltragbolzen
29 Stütztiegel
30 Heizschlange
31 Heizerfuß
32 Heizerfuß
33 Heizschlange
34 Heizschlange
35 Auslaufrohr
36 Ringkammer, Kammer
37 Chargengut=Granulat
38 Abdeckeinrichtung
39 Auslaßöffnung
40 Heizung für 14
40′ Heizung für 25
40′′ Induktionsheizspule
41 Ausnehmung
42, 42a Keil
43 Ziehvorrichtung
45 Kühleinrichtung
46 Siliziumblock
47, 47′ Überlaufeinrichtung, Siliziumblock
48 Tiegelwelle
49 Argon-Gasstrom
50 Isolierung
51 Stütztiegel
52 Vakuumkammer
53 Isoliermantel
Claims (12)
1. Vorrichtung für die kontinuierliche Zuführung von
Chargengut (37) für einen Schmelztiegel (14) beim
Ziehen von Einkristallen in einem Kessel (4) mit
verschließbarem Vorratsbehälter zur Aufnahme von
Chargengut, einem Schleusenventil und einem in
den Schmelztiegel (14) einmündenden, mit dem Be
hälter verbundenen Auslaufrohr, wobei das Char
gengut (37) für den Schmelztiegel (14) in einer
Zwischenstufe (Aufschmelzgefäß 25) geschmolzen
und dann in aufgeschmolzenem Zustand dem Schmelz
tiegel (14) über das Auslaufrohr (35) zugeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Hei
zung (13, 40′, 40′′) aufweisende Aufschmelzge
fäß (25) in einem Stütz
tiegel (51) aufgenommen ist, der aus Graphitwerk
stoff besteht und eine abdeckbare Überlaufein
richtung (47′) aufweist, über die das Schmelzgut
von oben her in ein thermisch isoliertes (53)
oder beheizbares Auslaufrohr (35) eingeleitet
wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das granulatartige Chargengut (37) aus
einem Vorratsbehälter für Chargengut über ein an
diesem angeschlossenes Zuführrohr (23) dem Auf
schmelzgefäß zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das im Aufschmelzgefäß (25)
aufgeschmolzene Chargengut dem Schmelztiegel (14)
durch ein thermisch isoliertes oder beheizbares
Auslaufrohr (35) aus Quarz zugeführt wird.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufschmelzgefäß (25) aus
Quarz (SiO₂) und/oder Si gebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Überlaufeinrichtung (47′) eine Abdeckeinrich
tung (38) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Überlaufeinrichtung (47′) das Aufschmelz
gefäß (25) in eine Ringkammer (36) zur Aufnahme
des Chargenguts (37) unterteilt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Überlaufeinrichtung (47′) konzentrisch im
Aufschmelzgefäß (25) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß
das Zuführrohr (23 konzentrisch über
einer Auslaßöffnung (39) der Überlaufeinrich
tung (47′) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufschmelzgefäß (25) über eine Widerstands- oder
eine Induktionsheizung (40′′) beheizbar ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Aufschmelzgefäß (25) ein Inertgas zuführbar
ist zur Abführung von Si oder SiO-Staub.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizung (13, 40′, 40′′) zwischen dem Stütz
tiegel (29) oder Schmelztiegel (14) und einer
ringförmig angeordneten, äußeren, aus Graphit ge
bildeten Isolierung (16 bzw. 50) angeordnet ist.
12. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder meh
reren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Chargenmaterial Silizium
verwendet wird.
Priority Applications (2)
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