CS239071B1

CS239071B1 - Zonal apparatus for processing highly pure material, especially silicon

Info

Publication number: CS239071B1
Application number: CS842583A
Authority: CS
Inventors: Jan Petrzelka
Original assignee: Jan Petrzelka
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS258384A1

Abstract

Účelem je sníženi rozměrnosti a hmotnosti dosud používaných zonálních aparatur. Tohoto účelu je dosaženo zonální aparaturou, sestávající z pracovní komory, přilehlých manipulačních komor s proměnnou pracovní délkou dvou pohyblivých suportů s mechanismem rotace, držáků ingotu a nosné aparatury, kde pracovní komora, horní i spodní suport manipulačních měchových komor jsou posuvně uloženy na společném vedení, přičemž dráhy posuvu pracovní komory a suportů se vzájemně překrývají. Souběžně s vedením suportu a pracovní komory je umístěn posuvový šroub společný pro pracovní komory i suporty, na kterém jsou uloženy matice poháněné motory, které jsou v suportech a pracovní komoře otočně a axiálně bez vůle uloženy. Mechanické vedení suportů je duté a múze být propojeno se suporty na koncíchjnšchových komor tak, avy tvořilo alespoň část cirkulačního okruhu použité inertní atmosféry.The purpose is to reduce the size and weight of the zone apparatuses used so far. This purpose is achieved by a zone apparatus consisting of a working chamber, adjacent manipulation chambers with a variable working length, two movable supports with a rotation mechanism, ingot holders and a supporting apparatus, where the working chamber, the upper and lower supports of the manipulation bellows chambers are slidably mounted on a common guide, while the travel paths of the working chamber and the supports overlap each other. Parallel to the guide of the support and the working chamber, a feed screw common to the working chambers and supports is placed, on which nuts driven by motors are mounted, which are rotatably and axially mounted in the supports and the working chamber without play. The mechanical guide of the supports is hollow and can be connected to the supports at the ends of the chambers in such a way that it forms at least part of the circulation circuit of the inert atmosphere used.

Description

Vynález se týká zonální aparatury pro zpracováni vysoce čistého materiálu, zejména křemíku» která sestává z pracovní ko· mory, dvou přilehlých manipulačních komor s proměnnou pracovní délkou,pohyblivých suportů a mechanismů rotace*BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zone apparatus for processing high purity material, in particular silicon, which comprises a working chamber, two adjacent variable-length manipulation chambers, movable slides and rotation mechanisms.

Dosud známé zonální aparatury pro zpracování vysoce čistého materiálu, zvláětě křemíku ve tvaru ingotů, vysokofrekvenční pásmovou tavbou se s ohledem na náročnost tohoto procesu vyz· načují značnou stavební výškou a hmotností· Příčinou těchto negativních vlastností je skutečnost, že celá tato aparatura musí být bu2 vakuována, nebo musí obsahovat definovanou inertní atmosféru , přičemž její délka je několikanásobkem délky výsled* ného tavbou připraveného monokrystalu· Značná výška a hmotnost těchto aparatur nutných ku příkladu pro zpracování ingotů dlouhých 1500 mm dosahuje hodnot osmi až deseti metrů a hmotnost několika tun· Takového aparatury vyžadují stavební úpravy provozních prostor se všemi negativními ekonomickými dopady·The hitherto known zone apparatuses for the processing of high purity material, in particular ingot-shaped silicon, by high-frequency band melting, due to the complexity of the process, are characterized by considerable construction height and weight. The cause of these negative properties is that the apparatus must be vacuum or have a defined inert atmosphere, the length of which is several times the length resulting from the melt-prepared single crystal. The considerable height and weight of these apparatuses necessary for processing 1500 mm long ingots reaches values of eight to ten meters and a weight of several tons. construction of operational premises with all negative economic impacts ·

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny řešení podle vynále_ zu, který řeší zonální aparaturu sestávající z pracovní komory, přilehlých manipulačních komor s proměnnou pracovní délkou dvou pohyblivých suportů s emchani^mem rotace, držáků ingotu a nosné aparatury, kde pracovní komora , horní i spodní suport manipu* lační ch měchových komor jsou posuvné uloženy na společném vedení,The above-mentioned drawbacks are eliminated by the solution according to the invention, which solves the zonal apparatus consisting of the working chamber, adjacent manipulation chambers with variable working length of two movable supports with rotation rotation, ingot holders and support apparatus, where the working chamber, upper and lower support * the bellows are slidingly mounted on a common guide,

239 071 přičemž dráhy posuvu pracovní komory a suportů ee vzájemně překrývají· Souběžně s vedením suportů a pracovní komory je umístěn posuvový ěroub společný pro pracovní komory 1 suporty, na kterém jsou uloženy matice poháněné motory* které jsou v euporteeh a pracovní komoře otočně a axiálně bez vůle uloženy· Mechanické vedení suportů je duté a může být propojeno se suporty na koncích měchových komor* tak aby tvořilo alespoň část cirkulačního okruhu použité Inertní atmosféry·239 071 where the travel paths of the working chamber and the slide ee overlap each other · A feed bolt common to the working chambers 1 of the slide supports is located in parallel with the slide and working chamber guide, on which the motor driven nuts * are rotatable and axially free The mechanical support of the supports is hollow and can be connected to the supports at the ends of the bladder chambers * so as to form at least a part of the circulation circuit of the inert atmosphere used ·

Vytvořením zonální aparatury podle vynálezu se dosáhne enormního zkrácení stavební výšky této aparatury tím* že dráhy posuvu pracovní komory a suportů se překrývají * takže pro zpracování ingotu o délce 1500 mm je zapotřebí stavehní výšky aparatury pouze cea 2500 mm· V důsledku jednoduché lehké konstrukce * která v tomto případě zaručuje věechny potřebné parametry* se pro tento případ sníží hmotnost celého zařízení na oca 150 kg· Z uvedeného je zřejmé, že touto konstrukcí dojde ke snížení nákladů nejen na vlastní zonální aparaturu* ale i k podstatnému snížení nákladů potřehných na stavební úpravy provozu·The zonal apparatus according to the invention achieves an enormous reduction in the construction height of the apparatus by overlapping the displacement paths of the working chamber and the supports so that only 1500 mm of ingot height is required for processing the 1500 mm ingot. in this case it guarantees all necessary parameters * in this case the weight of the whole device is reduced to 150 kg · It is obvious that this construction will not only reduce the cost of the actual zone equipment * but also significantly reduce the costs necessary for construction work

Ha přiložených výkresech jsou znázorněny dva příklady zonálních aparatur podle vynálezu, a to na obr· 1 zonální aparatura s pevnou pracovní komorou a na obr* 2 zonální aparatura , kde pracovní komora se pohybuje stejně jako suporty manipulačních komor·In the accompanying drawings, two examples of zone devices according to the invention are shown, in Fig. 1 a zone device with a fixed working chamber and in Fig. 2 a zone device where the working chamber moves in the same way as the supports of the handling chambers.

Ha obr· 1 je znázorněna zonální aparatura * kde pracovní komora i je opatřena na protilehlých etěnáoh měchovými komorami χ sestavenými případně z jednotlivých sekcí* které jsou svými protilehlými konci upevněny na suporteoh £, £ pohybujících ee na společném mechanickém vedení · Rovnoběžně s tímto vedením 10 je umístěn posuvový ěroub 11 _r po kterém se pohybují otočné matice χχ · X& suportů £ » 5 poháněné pohybovými motory 3,6 * 17· Uvnitř manipulačních komor χ a 2 jsou na suporteoh 1*1 uloženy držáky ingotu (i , % včetně mechanismu rotaoe jg * 9.FIG. 1 shows a zone device * wherein the working chamber 1 is provided on opposite bellows bellows chambers χ optionally formed from individual sections * which, at their opposite ends, are fastened to a suporteoh 6 moving ee on a common mechanical guide. a feed screw 11 _r is placed over which the rotary nuts χχ · X & slides »» 5 move 5 * driven by motion motors 3,6 * 17 · Inside the manipulation chambers χ and 2 are ingot holders (i,% including rotaoe mechanism) jg * 9.

HjaObr· 2 je znázorněna zonální aparatura* kde pracovní komora nepohyblivě uložena na společném mechanickém vedení 10 * přičemž matice 12 poháněná pohybovým motorem 15 zajišťuje její axiální pohyb podél posuvového šroubu 11.2 shows a zone apparatus * wherein the working chamber is immovably mounted on a common mechanical guide 10 * wherein the nut 12 driven by the motion motor 15 ensures its axial movement along the feed screw 11.

239 071239 071

Příklad konkrétního provedení zonální aparatury podle vynálezu j_{e z}řejmý z obr* 1 , kde pevná pracovní komora během procesu je pevně uložena , přičemž zpracovávaný ingot prochází z horní manipulační komory 2 induktorem umístěným v pracovní komoře 1 do spodní manipulační komory 2 prostřednictvím posuvu horního a spodního suportu 2 a 2 · Při této operaci se horní manipulační komora 2 tvořená elastickým měchem zkracuje a analogická manipulační komora 2 ^se prodlužuje. Potřebné zkracování a zvětšení průměru takto zpravávaného ingotu,- se děje pomocí změny rychlosti nebo směru posuvu jednoho ae obou suportů 2 ^a 2·Specific examples zonal apparatus according to the invention j _ez řejmý of Fig * 1 wherein the fixed working chamber during the process is fixed, wherein the process ingot passes from the upper handling chamber two inductors placed in the working chamber 1 into the handling chamber 2 by means of displacement of the upper and lower • In this operation, the upper handling chamber 2 formed by the elastic bellows is shortened and the analogous handling chamber 2 ^is extended. The required shortening and increasing of the diameter of the ingot so treated, - is effected by changing the speed or the direction of travel of one and both slides 2 ^and 2 ·

Dalším příkladem provedení podle vynálezu je provedení znázorněné na obr. 2 , kde aparatura pracuje tak, že v průběhu procesu je hlavním pohybem posuv pracovní komory* Suporty £ , 2 manipulačních komor 2 a J se uvádějí do axiálního pohybu pouze v případě potřeby změny délky a průměru zpracovávaného ingotu. Chlazení celého systému je přímé, to znamená radiací poměrně velikých ploch manipulačních komor, přičemž je možno využit konstrukční provedení zonální aparatury podle vynálezu k cirkulaci vnitřní inertní atraosfe'ry dutým společným vedením 10 , pracovní komorou 1 , manipulačními komorami a 2» přičemž je možno do tohoto okruhu ještě zařadit tepelný výměník, případně čistící zařízení spojené s možností doplnění,resp.změny této inertní atmosféry.Another embodiment according to the invention is the embodiment shown in Fig. 2, wherein the apparatus operates such that the main movement during the process is the displacement of the working chamber. The slides 8, 2 of the handling chambers 2 and J are moved axially only when length changes are required. diameter of the ingot being processed. Cooling of the entire system is direct, i.e. by the radiation of relatively large surfaces of the handling chambers, using the zonal apparatus of the invention to circulate the internal inert atmosphere through the hollow common conduit 10, the working chamber 1, the handling chambers and 2. This circuit also includes a heat exchanger or cleaning device connected with the possibility of adding or changing this inert atmosphere.

Zonální aparatury pro zpracování vysoce čistého materiálu, zejména křemíku, lze použít všude tam, kde provozní prostory nedovolují umístění rozměrově a hmotnostně náročných běžně vyráběných zonálních aparatur.Zonal apparatuses for the processing of high purity material, especially silicon, can be used wherever operating spaces do not allow the placement of dimensionally and weight intensive commonly manufactured zonal apparatuses.

Claims

A zone apparatus for processing high purity material, in particular silicon, consisting of a working chamber, adjacent manipulating chambers of variable working length, two movable slides with a mechanism for rotating the ingot holders and a supporting apparatus, characterized in that the working chamber (1) and the upper chamber the lower slides (4 and 5) of the handling bellows chambers (2 and 3) are displaceably supported on a common guide (10), the travel paths of the working chamber (1) and the slides (4 and 5) overlapping.

2. Zonal apparatus according to claim 1, characterized in that a fixed displacement bolt (11) common to the displacement of the working chamber (1) and the supports (4 and 5) by means of drive motors (16 and 17) and rotary motors is arranged parallel to the guide (10). nuts / 13 and 14 /> stored in slides / 4 and 5 / ·

Zonal apparatus according to claim 1, characterized in that the common guide (10) is provided with a feed screw common for the displacement of the working chamber (1) and the supports (4 and 5).

Zonal apparatus according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the hollow common conduit (10), the handling chamber (2, 3) and the working chamber (1) form at least part of the circulation circuit of the inert atmosphere.