DE1198324B - Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen - Google Patents
Verfahren zum tiegelfreien ZonenschmelzenInfo
- Publication number
- DE1198324B DE1198324B DES87138A DES0087138A DE1198324B DE 1198324 B DE1198324 B DE 1198324B DE S87138 A DES87138 A DE S87138A DE S0087138 A DES0087138 A DE S0087138A DE 1198324 B DE1198324 B DE 1198324B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rod
- melting
- heating circuit
- zone
- frequency generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- 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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
- C30B13/30—Stabilisation or shape controlling of the molten zone, e.g. by concentrators, by electromagnetic fields; Controlling the section of the crystal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
BOIj
Deutsche Kl.: 12c-2
1198 324
S87138IVC/12C
6. September 1963
12. August 1965
S87138IVC/12C
6. September 1963
12. August 1965
Es ist bekannt beim tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial in einem an seinen Enden gehaltenen
stabförmigen Körper durch Heizwirkung eine Schmelzzone zu erzeugen, welche durch eine
Relativbewegung zwischen dem stabförmigen Körper und der Heizeinrichtung durch den Körper hindurchgeführt
wird. Es ist auch bereits bekannt, als Heizeinrichtung eine den stabförmigen Körper umschließende
Induktionsspule zu verwenden, welche mit einem parallelgeschalteten Kondensator einen Heizkreis
bildet, der an einen Ausgangskreis eines Hochfrequenzgenerators angekoppelt ist. Der Hochfrequenzgenerator
kann eine Frequenz von beispielsweise 3 bis 5 MHz haben.
Es ist auch bereits bekannt, beim tiegelfreien Zonenschmelzen mit induktiver Beheizung der
Schmelzzone den in den Heizkreis eingespeisten Strom als Maß für die Ankopplung und damit für
die Dicke des behandelten stabförmigen Körpers zu verwenden und auf diese Weise eine Regelung der
Dicke des behandelten Körpers vorzunehmen. Vorzugsweise wird der Abstand der beiden Stabhalterungen
voneinander in Abhängigkeit von Änderungen des in. den Heizkreis eingespeisten Stromes
gesteuert. Die Zuordnung ist eine solche, daß bei einer Verschlechterung der Ankopplung der
Schmelzzone an die Induktionsheizspule die Stabhalterungen einander genähert werden, so daß die
Schmelzzone, welche sich zwischen den beiden festen Stabteilen befindet, gestaucht und verdickt wird,
wodurch die Ankopplung wieder verbessert wird. Hiermit kann eine selbsttätige Regelung des Stabdurchmessers
aufgebaut werden, indem beispielsweise der in den Heizkreis eingespeiste Strom mit
einem Sollwert verglichen wird und bei Abweichungen von diesem Sollwert die Stabhalterungen
in Abhängigkeit von diesen Abweichungen bewegt werden.
Läßt man den Hochfrequenzgenerator auf einer derartigen Frequenz arbeiten, daß der Arbeitspunkt
bei flüssiger Schmelzzone auf der induktiven Flanke der Resonanzkurve des Heizkreises liegt, d. h. auf
dem mit zunehmender Induktivität steigenden Ast der Strom- bzw. Spanungskurve des Heizkreises
(s. beispielsweise deutsche Patentschrift 962006), so treten Schwierigkeiten bei größeren Stabdicken,
z. B. bei Siliciumstäben von über 20 mm Durchmesser, auf, indem gelegentlich der Regelungsmechanismus
außer Tritt fallen kann. Bei diesen größeren Stabdurchmessern kann es vorkommen, daß die Regelung
über den Resonanzpunkt der Resonanzkurve hinwegführt, wodurch die Regeleinrichtung in der
Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dr. rer. nat. Wolfgang Keller, Pretzfeld
verkehrten Richtung regelt und damit zu einem Zusammenbruch der Regelung führt.
Diese Schwierigkeiten werden bei einem Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines an semen
Enden gehaltenen stabförmigen Körpers, in dem mit Hilfe einer ihn. umschließenden Induktionsheizspule
eine Schmelzzone erzeugt wird, die durch den Körper hindurchgeführt wird, wobei ein aus der Induktionsheizspule und einer parallelgeschalteten Kapazität
gebildeter Heizkreis an den Ausgangskreis eines Hochfrequenzgenerators angekoppelt ist und wobei
der Abstand der Stabhalterungen voneinander in Abhängigkeit von Änderungen des in den Heizkreis eingespeisten
Stromes geregelt wird, vermieden, wenn erfindungsgemäß der Hochfrequenzgenerator bei
flüssiger Schmelzzone stets auf der kapazitiven Flanke der Resonanzkurve des Heizkreises arbeitet.
An Hand von Ausführungsbeispielen, aus welchen weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
hervorgehen, soll das Verfahren näher beschrieben werden. In
F i g. 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt
werden kann;
F i g. 2 zeigt die Resonanzkurve des Heizkreises, während
Fig. 3 die Schmelzzone in einem stabförmigen Körper beim tiegelfreien Zonenschmelzen zeigt.
In F i g. 1 wird ein stabförmiger Körper 2 zwischen zwei Halterungen 3 und 4 gehalten. Eine Heizspule 5
umschließt den Stab und erzeugt eine Schmelzzone 6 durch induktive Beheizung. Der Heizspule 5 ist eine
Kapazität? parallel geschaltet, welche mit einer Induktionsheizspule
einen Heizkreis bildet. Dieser ist an die Ausgangsklemmen 8 eines Hochfrequenzgenerators
9 angeschlossen, welcher beispielsweise von einer Gleichstromquelle 10 gespeist wird. Für Rege-
509 630/258
lungszwecke ist der Anodenstrom des Hochfrequenzgenerators 9 hinausgeführt, welcher dem in den Heizkreis
eingespeisten Strom etwa proportional ist. Dieser Anodenstrom 1A durchfließt einen einstellbaren
Widerstand 11. Der Spannungsabfall an dem Widerstand U kann mit Hilfe eines Meßgerätes 12a gemessen
werden. Während der Spannungsabfall an dem Widerstand 11 den Istwert der Regeleinrichtung
darstellt, bildet eine Spannungsquelle 12 den Sollwert der Einrichtung. Eirf Relais 13 dient zur Betätigung
eines Umschalters 14, mit dessen Hilfe ein Motor 15 an eine Gleichstromquelle 16 angeschaltet werden
kann. Durch Umschalten des Umschalters 14 wird die Drehriehtang des Motors 15 umgekehrt. Der Motor
15 treibt beispielsweise über ein Untersetzungsgetriebe ein Zahnrad 18 an, welches auf eine Zahnstange
17 einwirkt, die mit der Halterung 3 verbunden ist. Die Halterung 4 wird in Richtung der Stabachse
festgehalten. Sie kann in bekannter Weise um ihre eigene Achse in Drehung versetzt werden.
Arbeitet der Hochfrequenzgenerator 9 auf der induktiven Flanke des Heizkreises 5,7, z. B. im Punkt I
der Resonanzkurve gemäß Fig. 2, so findet bei einer Abweichung des Stabdurchmessers von seinem Sollwert folgende Regelung statt: Infolge der Abweichung
vom Sollwert ändert sich die Ankopplung der Schmelzzone 6 an die Heizspule 5, wodurch der in
den Heizkreis eingespeiste Strom und damit der Anodenstrom des Hochfrequenzgenerators verändert
wird. Damit ändert sich der Spannungsabfall in dem Widerstand 11, wodurch das Relais 13 bei richtiger
Polung in der gewünschten Richtung anzieht und damit
für eine Bewegung des Motors 15, des Zahnrades 16, der Zahnstange 17 und der Halterung 3 in der gewünschten
Richtung sorgt. Hierdurch wird die Abweichung von dem Sollwert wieder ausgeglichen, und
das aus der Schmelzzone auskristallisierende Halbleitermaterial zeigt eine verringerte Abweichung vom
Sollwert bzw- überhaupt keine Abweichung mehr.
Es hat sich nun herausgestellt, daß insbesondere bei der Verwendung einer sogenannten Flachspule,
wie sie z.B. in Fig.3 dargestellt ist, das Aufschmelzen
des behandelten Körpers nicht kontinuierlich, sondern stoßweise erfolgt. Es sei beispielsweise
angenommen, daß die Flachspale Sa in Fig. 3
nach oben wandert, wodurch in etwa die in Fig.3
dargestellte räumliche Zuordnung zwischen den festen Stabteilen Za und 2b, der Schmelzzone 6a
und der Heizspule 5 α besteht. Das behandelte Material schmilzt also an der Oberseite der Schmelzzone
6 a und kristallisiert an der Unterseite wieder aus. Hierbei kommt es vor, daß eine langsam ins
Glühen gekommene »Insel« des Stabteiles Za plötzlich in den flüssigen Zustand kommt und hierbei nach
unten in den Bauch der Schmelzzone 6 a läuft. Hierdurch wird schlagartig die Ankopplung der Heizspule
5a an die Schmelzzone 6 a schlechter, da sich auch die Heizspule im oberen Bereich der Schmelzzone
und damit am Hals derselben befindet. Dieser Hals wird durch das plötzliche Aufschmelzen eines
Teiles des festen Halbleitermaterials plötzlich eingeschnürt und verschlechtert hierdurch die Ankopplung.
Das führt über eine VeiscMechierung des Gegenfeldes
der Schmelzzone zu dem Feld der Heizspule zu einem sofortigen Stromanstieg in der Heizspule,
und diese sorgt momentan für eine weitere Ver-
schlechterung der Ankopplung, da die magnetischen
Kräfte der Heizspule zu einem weiteren Wegdrückendes flüssigen Materials im Bereich des Halses der
Schmelzzone sorgen. Hiermit verschlechtert sich die Ankopplung weiter, es findet eine weitere Vergröße-
rung des in den Heizkreis gespeisten Stromes statt, wobei es, wie zuvor angegeben, vorkommen kann,
daß der Arbeitspunkt über den Resonanzpunkt der Resonanzkurve hinübergeht. Hierdurch fällt die Regelung
außer Tritt, wodurch für gewöhnlich die
Schmelzzone fest wird und das Zonenschmelzen unterbrochen wird.
Wird nua erfktdungsgemäß eine derartige Abstimmung
des Hochfrequenzgenerators und des Heizkreises vorgenommen, daß der Hochfrequenzgenera-
ao tor auf der kapazitiven Flanke der Resonanzkurve des Heizkreises arbeitet, also beispielsweise im
Punktell, so kann- dieses gefährliche Aufschaukelet
der Regeleinrichtung nicht mehr vorkommen. Selbstverständlich muß in diesem Fall die Regelautomatik
umgepolt werden.
In Fig. 2 ist die Spannung On am Heizkreis bzw.
der Anodenstrom J4 des Hochfrequenzgenerators über der Generatorfrequenz aufgetragen, und zwar
beides im linearen Maßstab.
Vorteilhaft wird die Regelautomatik so ausgebildet, daß eine Regelung sowohl auf der induktiven als
auch auf der kapazitiven Flanke, d.h. in den Arbeitspunkten; I und II möglich ist. In diesem Fall
kann der Durchlauf der Schmelzzone durch den Halbleiterstab nach oben erfolgen, wobei auf der
kapazitiven Flanke gearbeitet wird, während beim Äbwärtsfahren einer Glühzone durch den Halbleiterstab
auf der induktiven Flanke gearbeitet wird. Durch die Anwendung von das Feld der Induktionsheizspule
verändernden .Zusatzeinrichtungen wie Stützspulen bzw. Kurzschlußringen tritt eine Störung
der normalen Form der Schmelzzone ein. Das erfindungsgemäße Verfahren wird deshalb vorteilhaft
ohne derartige Mittel, nur mit Anwendung einer Flachspule, wie in Fig. 3 dargestellt, durchgeführt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines an seinen Enden gehaltenen stabformigen Körpers, in dem mit Hilfe einer ihn umschließenden Induktionsheizspule eine Schmelzzone erzeugt wird, die durch den Körper hindurchgeführt wird, wobei ein aus der Induktionsheizspule und einer parallelgeschalteten Kapazität gebildeterHeizkreis an den Ausgangskreis eines Hochfrequenzgenerators angekoppelt ist und wobei der Abstand der Stabhalterungen voneinander in Abhängigkeit von Änderungen des in den Heizkreis eingespeisten Stromes geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzgenerator bei flüssiger Schmelzzone stets auf der kapazitiven Flanke der Resonanzkurve des Heizkreises arbeitet.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen509 630/258 8.65 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES87138A DE1198324B (de) | 1963-09-06 | 1963-09-06 | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen |
CH500964A CH408873A (de) | 1963-09-06 | 1964-04-17 | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabförmigen Körpers |
GB36406/64A GB1047070A (en) | 1963-09-06 | 1964-09-04 | A process for zone-by-zone melting a rod of material |
US394834A US3271551A (en) | 1963-09-06 | 1964-09-08 | Method for crucible free zone melting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES87138A DE1198324B (de) | 1963-09-06 | 1963-09-06 | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1198324B true DE1198324B (de) | 1965-08-12 |
Family
ID=7513523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES87138A Pending DE1198324B (de) | 1963-09-06 | 1963-09-06 | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3271551A (de) |
CH (1) | CH408873A (de) |
DE (1) | DE1198324B (de) |
GB (1) | GB1047070A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2628048A1 (de) * | 1976-06-23 | 1977-12-29 | Siemens Ag | Verfahren zum tiegelfreien zonenschmelzen eines halbleiterkristallstabes |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3515836A (en) * | 1968-06-24 | 1970-06-02 | Business Assets Corp | Elevator means for a heat scanner device |
DE2434136A1 (de) * | 1974-07-16 | 1976-01-29 | Siemens Ag | Vorrichtung zum tiegelfreien zonenschmelzen von halbleitermaterialstaeben |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE962006C (de) * | 1954-07-01 | 1957-04-18 | Siemens Ag | Verfahren zum induktiven Schmelzen, insbesondere Zonenziehen, von Halbleitern mittels einer Hochfrequenzspule |
DE1153908B (de) * | 1958-04-22 | 1963-09-05 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum tiegellosen Zonenschmelzen mit Abstandsaenderung der Stabenden |
-
1963
- 1963-09-06 DE DES87138A patent/DE1198324B/de active Pending
-
1964
- 1964-04-17 CH CH500964A patent/CH408873A/de unknown
- 1964-09-04 GB GB36406/64A patent/GB1047070A/en not_active Expired
- 1964-09-08 US US394834A patent/US3271551A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2628048A1 (de) * | 1976-06-23 | 1977-12-29 | Siemens Ag | Verfahren zum tiegelfreien zonenschmelzen eines halbleiterkristallstabes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH408873A (de) | 1966-03-15 |
US3271551A (en) | 1966-09-06 |
GB1047070A (en) | 1966-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2759083A1 (de) | Profilstahlbearbeitungsanlage | |
DE1565192A1 (de) | Steueranordnung fuer Lichtbogenschweissvorrichtungen | |
EP0033962B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von längsnahtgeschweissten, gerundeten Zargen | |
DE3546130A1 (de) | Verfahren zur steuerung der bearbeitung in einer elektroerosionsmaschine mit einer drahtelektrode | |
DE3133246C2 (de) | Elektrische Steuerungsvorrichtung für die anschlaglose Wegbegrenzung an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Honmaschinen | |
EP0072901A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zum gleichmässigen induktiven Erwärmen länglicher Werkstücke | |
DE1198324B (de) | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen | |
DE1215109B (de) | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial | |
EP0132575B1 (de) | Einrichtung zum Lichtbogenschweissen, insbesondere UP-Lichtbogenschweissen, mit einer oder mehreren abschmelzenden Elektroden | |
WO1999045157A1 (de) | Vorrichtung zum härten zylindrischer lagerstellen einer welle | |
DE1224273B (de) | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen | |
DE3510003A1 (de) | Naehmaschine | |
DE2220519C3 (de) | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleiterstäben | |
DE2050766C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen | |
DE2327085C3 (de) | Vorrichtung zum Dotieren beim tiegelfreien Zonenschmelzen | |
DE1212051B (de) | Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen von Staeben aus Silicium | |
DE808865C (de) | Hochfrequenzofen mit einem C-Klasse Elektronenroehrenoszillator | |
DE2000044A1 (de) | Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen | |
DE2016448A1 (de) | Verfahren zur Regelung des Elektrolysestroms bei elektrolytischen Prozessen | |
DE1259854B (de) | Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen eines an seinen Enden gehalterten Stabes aus Halbleitermaterial | |
DE1477466B2 (de) | Zufuehreinrichtung zum zufuehren eines stangenartigen werkstueckes in eine drehmaschine | |
DE1014682B (de) | Selbsttaetige Lichtbogenschweissmaschine mit nicht abschmelzender Elektrode und mit Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Zusatzdrahtes, der Stromstaerke und der Schweissgeschwindigkeit in Abhaengigkeit voneinander | |
DE3213734A1 (de) | Schweissgeraet mit fuehrungsvorrichtung fuer schweissbrenner | |
DE3225731C2 (de) | Einrichtung zur Einstellung der Lichtbogenlänge beim Metall-Lichtbogenschweißen mit einer nicht abschmelzenden Elektrode | |
DE1565192C3 (de) | Lichtbogenschweißgerät mit Lichtbogenlängenregelung |