DE2113720A1

DE2113720A1 - Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen

Info

Publication number: DE2113720A1
Application number: DE19712113720
Authority: DE
Inventors: Hans Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1971-03-22
Publication date: 1972-09-28
Also published as: IT962055B; GB1373718A; CA970255A; CH538885A; NL7115341A; BE781067A; DK140822B; JPS5233042B1; FR2130453A1; DE2113720B2; US3757071A; DK140822C; FR2130453B1; DE2113720C3

Description

SIExMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, 21HRZ1971

Berlin und München · Witteisbacherplatz 2

71/1044

Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen eines vertikal orientierten Stabes aus Halbleitermaterial, insbesondere Silicium, mit einer den Stab koaxial umschließenden und parallel su seiner Achse verschiebbaren Heizvorrichtung zur Erzeugung der Schmelzzone, bei dem die in einer Fernsehkamera unter kontantgehaltenen Aufnahmebedingungen von der Schmelzzone in ihren verschiedenen Positionen im Stab sukzessive aufgenommenen Bilder nur Erzeugung von elektrischen Impulsen mit Informationen über den Querschnitt des jeweils aus der Schmelz?;one auskristallisierend en Stababschnittes dienen und diese Informationen zur Steuerung der Leistungszufuhr für die Heizvorrichtung und/oder des axialen Abstandes der die Schmelzzone tragenden festen Stabteile und/oder eines elektromagnetischen Stützfeldes im Sinne eir.er Regelung des Querschnitts des jeweils aur der Schmelzzone auskristallisierenden Materials auf oinen vorgegebenen Sollwert verwendet werden.

Ein solches Verfahren ist in der deutschen Patentschrift 1 231 761 beschrieben. "Die dort beschriebene T/etfiode iat dann geeignet, wenn der Querschnitt des aus der S'jhmelszone auskristallisierenden ?^Tateriels konstant bleiben soll. Wünscht man aber, da3 der Querschnitt des auskrintallisierenden Materials sich ändert-, so ist, wie gemäß der Erfindung erkannt wurde, die Überwachung mindestens eines weiterer, als Kriterium für die mechanische Stabilität der Schmelzzone dienenden Parameters erforderlich.

Dementsprechend wird ««maß der Erfindung vorgeschlagen, daß den von der l?ernsehkamera gelieferten Impulsen auch

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zur Kontrolle der Schmelzzone dienende Informationen über die Winkel zweier an das Schmelzzcnenprofil gelegter Tan genten mit der vertikalen Stabacbse entnommen werden und dabei die eine Tangente in den Anfangspunkt des Schmelzzonenprofils an der Kristallisationsgrenze und die andere Tangente in einem ausgezeichneten Punkt des Schmelzzonenprofils jenseits dessen Ausbauchung zu. legen.

Normalerweise stellt sich beim tiegellosen Zonenschmelzen der beschriebenen Art das in Pig. 1 gezeigte Profil der Schraelzzone ein, sofern die Durchmesser der beiden die Schmelze 3 tragenden festen Stabteile 1 und 2 sowie'der Durchmesser der Schmelzzone 3 miteinander übereinstimmende oder ungefähr übereinstimmende '.Yerte haben. Als äußere Kräfte wirken auf die Schmelzzone die Adhäsion des flüssigen Materials an den beiden festen Stabteilen 1 und 2 sowie die Schwerkraft. Als weitere äußere Kräfte kommen noch elektromagnetische Stützfelder bzw. eine Xraftein'virkung durch die Heizvorrichtung in Betracht. Diesen äußeren Kräften wirkt die Kohäsion in der Schmelze und damit die aus dieser resultierende Oberflächenspannung entgegen. Die Schwerkraft ruft in r,--T Schmelzzone 3 einen nach unten gerichteten Gradienten des hydrostatischen Drucks hervor. Sind dann die Adhäsionskräfte am oberen und am unteren Ende der Schmelzzone miteinander vergleichbar, so bedingt diese Druckverteilung eine Ausbauchung 3a im unteren Teil und eine Einschnürung 3b im oberen Teil der Schnelzzone 3. Dies gilt für den»Fall, daß die elektromagnetische Wirkung eines Stützfeldes bzw. einer induktiv betriebenen Heizvorrichtung merklich kleiner als die Wirkung der Schwerkraft auf die Schmelzzone ist.

In Fig. 1 sind drei Tangenten A, B und G an das Profil der Schmelzzone gelegt, Die Tangente A berührt das Schmelzsonenprofil in seinem unteren Anfangspunkt u und bildet toit der vertikalen St8.ba.ch.se X einen spitzen '.Yinkel cC . Die Tangente B berührt das Schmelzzonenprofil in dem oberen Anfangspunkt ν und bildet mit der vertikn.len Stabachse X den spitzen Win kel β . Die Tangente C berührt da3 SchraelKzonennrofil im

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Wendepunkt w zwischen der Ausbauchung 3a und der Einschnürung 3b. Sie bildet mit der Stabachse X den spitzen Winkel τ*·. Die spitzen Winkel** und ß sind nach oben, der

0 '

WinkeIj- ist nach unten geöffnet.

Das in Pig. 1 dargestellte Schmelzzonenprofil liegt normalerweise vor, wenn die geschmolzene Zone von unten nach oben durch den zonenzuschmelzenden Stab geführt wird und der Durchmesser des aus der Schmelzzone kristallisierenden Stabes, also dann des die Schmelzzone 3 tragenden Stabteils 1, von dem Durchmesser des umzuschmelzenden, also die Schmelzzone nach oben begrenzenden Stabteils 2, höchstens um 4-0 io verschieden ist. Dann ist der Betrag des Winkels d\ dafür maßgebend, ob der Durchmesser des aus der Schmelz— zone auskristallisierenden Stabes 1 zunimmt, konstant bleibt oder gar abnimmt. Für Silicium liegt ein kritischer Wert dieses Winkels bei 8°. Wird der Winkele/., auf einen größeren Wert als 8° eingestellt, dann nimmt der Durchmesser des aus der Schmelze auskristallisierenden Materials und zwar nach Maßgabe der Differenz des tatsächlichen Wertes vonc< von dem Wert 8° - zu, während bei einem Winkel dC unterhalb von 8 der Durchmesser des auskristallisierenden Materials in entsprechender Weise laufend kleiner wird.

Soll hingegen der Durchmesser des aus der Schmelzzone 5 wachsenden Stabes 1 konstant bleiben, so muß der Winkel dC auf einen Wert von 8° eingestellt werden. Da - wie aus Fig. 1 ersichtlich - die Schmelzzone 3 in ihrem unteren Teil eine Ausbauchung 3a hat, ist der spitze Winkel oC nach oben geöffnet. Ist außerdem Silicium das angewendete Halbleitermaterial, so hat der Winkele*, bei den üblichen Bedingungen (Schmelzzonenhöhe H 10 - 40 mm und induktive Beheizung der Schmelzzone) ungefähr den richtigen Betrag von 8°, so daß es mit Hilfe einer von unten nach oben durch den zonenzuschmelzenden Stab geführten Schmelzzone ohne Anwendung weiterer Hilfsmittel (z.B. eines durch eine besondere Stützspule erzeugten elektromagnetischen Stützfcldes) gelingt, einen zylindrischen Stab aus der Schmelszone wachsen zu lassen. Anders ist es, wenn die Schmelz-

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zone von oben nach unten durch den Stab geführt wird. Hierzu ist erforderlich, daß der Tangentenwinkel β den Betrag von 8° hat und nach unten geöffnet ist, um das Silicium aus der Schmelzzone mit gleichbleibendem Querschnitt auszukristallisieren. Dies erreicht man, indem man die Ausbauchung der Schmelszone 3a gegen die obere Grenze verschiebt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Man kann eine solche Verschiebung durch Anwendung entsprechender elektromagnetischer Stützfelder und/oder durch Stauchen der Schmelzzone (also durch entsprechende axiale Annäherung der Stabteile 1 und 2) erreichen. In diesem Fall kommt die Einschnürung der Schmelzzone zum Fortfall.

Die geschmolzene Zone 3 kann durch Abreißen und/oder durch Abtropfen zerstört werden. Die Gefahr eines Abtropfens wird nämlich umso größer, je stumpfer der Tangentenwinkel öl an der unteren Grenze der Schmelzzone wird. Es existiert also ein vom Material, von dem Querschnitt der Auflagefläche und dem oberen Querschnitt des Stabteils 2 abhängiger kritischer Wert für diesen Winkelet, der nicht überschritten werden darf. Andererseits ist die Tiefe der Einschnürung 3b und damit der Betrag des spitzen Winkels y der Wendetangente mit der X-Achse ein Kriterium für die Stabilität der Schmelzzone ψ gegen ein Abreißen, das naturgemäß an der engsten Stelle, also in der Einschnürung 3b, erfolgt. Man erkennt an Hand von Figur 1 unschwer, daß die Gefahr eines Abreißens umso größer ist, je stumpfer der - nach unter geöffnete Winkel y-wird. Als kritischer Wert kann im Falle von Silicium etwa 7 = 50 angenommen werden. Statt des Winkels Y könnte man an sich auch den Durchmesser an der engsten Stelle der Einschnürung der Schmelzzone als Kriterium verwenden. Diese Stelle ist jedoch im allgemeinen durch die Heizquelle I verdeckt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl mit einer von unten nach oben durch den Stab wandernden Schmelz-

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zone (Fig. 1) als auch mit einer von oben nach unten wandernden Schmelzzone (Pig. 2) vorgenommen werden. Im ersten Pail werden als Steuer und/oder Regelparameter entsprechend der Lehre der Erfindung neben dem Durchmesser d des jeweils auskristallisierenden Materials die .Tangentenwinkeldund -y (und/oderβ ), im zweiten Fall die Tangentenwinkel ß und d. verwendet. Im ersten Fall dienenoC und Ύ "bzw. ^S , im zweiten PaIIdL als Stabilitätsparameter, während cL im ersten Pail und β im zweiten Pail auch als Regelparameter für das Verhalten des Querschnitts des aus der Schmelzzone auskristallisierenden Materials verwendet wird.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit von unten nach oben wandernder Schaelzzone durchgeführt. Es sollen außerdem für die weitere, dem besseren Verständnis der Erfindung dienenden Betrachtungen rotationssymmetrische Verhältnisse mit der Stabachse X als Symmetrieachse angewendet werden. Dann hat die Schmelzzone die an Hand der Pigur 1 beschriebne Gestalt. Sie erzeugt in der Fernsehkamera auf einem bekannte spezielle elektrische Eigenschaften aufweisenden Abbildungsschirm (z.B. einem Vidicontarget) eine Abbildung der Schmelzzone und deren Umgebung. Das Bild wird dann durch einen mindestens einen elektrischen Stromkreis schließenden feinen Elektronenstrahl systematisch abgestastet. Da der Abbildungssohirm nach Maßgabe der jeweiligen Belichtung lokal unterschiedliche elektrische Widerstände bietet, wird der durch den Elektronenstrahl bedingte elektrische Strom unterschiedliche Stärken erhalten, je nach dem, ob er auf eine hellere oder dunklere Stelle des Bildes der Schmelzzone auf dem Abbildungsschirm der Fernsehkamera auftrifft.

Es wird nun beispielsweise angenommen, daß der in dem Elektronenstrahl fließende, durch das Bild der Schmelzzone 3 gesteuerte Strom umso stärker wird, je heller er die betreffende Stelle der Abbildung in der Fernsehkamera und damit auch in dem abgebildeten System ist.

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Dabei Ist zu bemerken, daß die Helligkeit der Schmelzzone 3 etwa konstant und merklich geringer als die Helligkeit an den Enden der sie tragenden Stabteile 1 und 2 ist. Ist, wie üblich, die Heisc[uelle eine - Vorwiegend flache horizontale - Induktionsspule I, so ist eine horizontale Teilzone der Schmelzzone 3 abgeblendet und erscheint in dem Bild in der Fernsehkamera als dunkle Fläche. Ähnliches gilt für die weitere Umgebung der geschmolzenen Zone, da man durch entsprechende PiIter in der Aufnahmeoptik der Fernsehkamera dafür sorgt, daß das Schmelzzonenbild sich möglichst kontrastreich gegenüber dem Bild seiner Umgebung bemerkbar macht.

^ Man wird ferner zweckmäßig dafür sorgen, daß die in der Fernsehkamera entworfenen Abbildungen der Schmelzzone 3 unter konstanten Bedingungen erfolgen. Dies wird man zweckmäßig erreichen, indem man Heizung und Schmelzzone ortsfest anordnet und den Stab durch die ringförmige Heizung - entsprechend der beabsichtigten Geschwindigkeit der Schmelzzone - axial hindurchschiebt. Die Optik der Kamera wird dabei zweckmäßig so ausgerichtet, daß ihre optische Achse senkrecht zur Stabachse Z und etwa gegen den Mittelpunkt der Schmelzzone gerichtet ist. Schließlich soll der Elektronenstrahl das Bild auf dem Abbildungsschirm der Fernsehkamera in einsinnig geführten, zuein-

* ander parallelen Zeilen abtasten, wobei die Zeilen durch entsprechende Orientierung der Kamera senkrecht zu der Abbildung X¹ der Achse X geführt werden sollen. Die Abstände zweier benachbarter Zeilen sollen (wie üblich) einen konstanten Wert-h, z.B. h = Gesamtbildhöhe : 625 aufweisen.

Unter diesen Voraussetzungen entsteht in der Fernsehkamera eine Abbildung der Sehmelzzone und ihrer Umgebung, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die Gestalt der Schmelzzone entspricht dabei den Verhältnissen nach Fig. 1. Das Bild der Schmelzzone ist mit 3'_f das des unteren Stabteils mit 1', das des oberen Stabteils mit 2' und das • Bild der Heizquelle 1 (Induktionsspule) mit I¹ bezeichnet.

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Dieses Bild wird nun zeilenweise vom Elektronenstrahl in der !Fernsehkamera abgetastet. Der Abstand zweier Abtastzeilen ist h. In Figur 3 sind 13 Zeilen eingezeichnet, obwohl natürlich die Zeilenzahl in der Praxis um ein Vielfaches größer ist. Die Zeilen sollen mit z^, Zp .... z^... bezeichnet werden. Man erkennt, daß die Zeilenindizes 1, 2, ....V direkt als unabhängige Koordinaten z.B. als ganzzahlige x-Werte - betrachtet und behandelt werden können.

Indem der Elektronenstrahl längs der einzelnen Zeilen Z-, , Zp ·· z_r... geführt wird, überstreicht er sowohl helle als auch dunkle Stellen des Bildes 3 der Schmelz-Zone 3. Dadurch werden, wie oben angedeutet, unterschiedliche elektrische ¥/iderstände für den durch den abtastenden Elektronenstrahl getragenen Strom bedingt. Da dieser Strom über einen äußeren Stromkreis über die elektrischen Anschlüsse der Fernsehkamera geschlossen ist, können diese Schwankungen technisch ausgewertet werden. Der die Fernsehkamera verlassende Arbeitsstrom enthält also iiapulsartige Schwankungen P₁,, wobei die einzelnen Impulse P.,, Pp... P_y... den Zeilen ζ- , Zp... Zy... - als auch gewissen, sukzessiv in gleichbleibendem. Abstand aufeinander folgenden Werten x_Y der axialen Koordinate der Schmelzzone 3 eindeutig zugeordnet sind. Jeder Abtastzyklus führt also zu einer solchen Folge von Impulsen P_v.

In der Figur 4 ist der qualitative Verlauf einiger dieser Impulse Ρ_γ, wie sie beim Abtasten des Bildes der Schmelzzone gemäß Fig. 3 auftreten, dargestellt, wobei der Impuls P. der unteren Grenze, der Impuls P^q der oberen Grenze der Schmelzzone entspricht. Diese Impulse P₄ und P..Q erhalten wegen der besonders hell leuchtenden festen Stabenden 1 und 2 entsprechend hohe Amplituden a_v. Die Länge des Impulses P_v soll mit p_Y bezeichnet werden. Die Länge p_v kann nun unmittelbar als Maß nicht nur für den Durchmesser des Schmelzzonen-

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bildes 3' bzw. des Bildes 1' und 2' der glühenden Stabteile 1 und 2 am Ort der betreffenden Zeile z_v sondern auch als Maß für den jeweiligen Durchmesser -v der Schmelzzone 3 bzw. der festen Stabteile an der der Zeile ζ _γ entsprechenden Koordinate x., aufgefaßt werden. Es interessiert der Durchmesser ö/ an der Kristallisationsfront, der pro Abtastzyklus aufgenommen wird. Der betreffende Sollwert ist von dem ermittelten Sollwert V^. ( /u = Kummer des Abtastzyklus) zu unterscheiden, ^r entspricht natürlich einem Impuls P^ des /U-ten Abtastzyklu3, nämlich Έ^ bzw. P₁^- . Man erkennt außerdem, daß die Abtastung des im Vergleich zu den Bildern 1', 2' der hellen Stabenden 1 und 2 merklich dunkleren Schmelzzonenbildes 3' zu einer entsprechend kleineren Amplitude a_y der zugehörigen Impulse P/^ (Impulse P,-, P₇) führen muß.

Von der Aufnahmeoptik der Fernsehkamera wird das Bild der Schmelzzone 3 während des gesamten Verfahrens laufend aufgenommen. Jedoch wird sich die Auswertung, also die Erzeugung der Impulse P₁/ auf zeitlich von einander getrennte Abtastzyklen, z.B. je Sekunde bis je eine Minute einen Zyklus, beschränken, weil erfindungsgemäß die Schmelzzone im Stabilitätsbereich sich entsprechend langsam verändert.

Pro Abtastzyklus können entsprechend der gewählten Zeilendichte für den abtastenden Elektronenstrahl beliebig viele Impulse P^* abgeleitet v/erden. Die Impulse P_r erscheinen auch in dem Strom am Ausgang der Fernsehkamera und werden entsprechend der Lehre der Erfindung ausgewertet.

Die von der Fernsehkamera gelieferten Impulse P_x. können auf verschiedene V/eisen im Sinne eines Regelvorganges ausgewertet werden. Dabei ist es das Ziel, diesen Impulsen P^ Informationen über den zu jeder Zeile z_v gehörenden Tangentenwinkel ^f zu entnehmen, dabei insbesondere die Werte der Tangentenwinkel an der Grenze der Schmelzzöne, also in den Punkten u, ν zu ermitteln, da

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diese besonders überwacht und gesteuert werden sollen. Ferner muß - falls vorhanden - der Wendepunkt w des Schmelzzonenprofils und der Wert des Tangentwinkels ψ^Μ für diesen Punkt ermittelt werden. Schließlich werden wie bekannt - auch Informationen über den Querschnitt bzw. Durchmesser at des in einem gegebenen Augenblick "des gegebenen Verfahrens auskristallisierenden Materials entnommen. Die erhaltenen Werte veranlassen dann die Einregelung des Schmelzzonenprofils auf - innerhalb der Stabilitätsgrenze der Schmelzzone liegende - vorprogrammierte Sollwerte.

Zu diesem Zweck wird man vorteilhaft die Impulse P^ sowohl hinsichtlich ihrer Amplitude a_v als auch hinsichtlich ihrer Länge p_v auswerten. Wie man aus Fig. erkennt, hat man bezüglich der Amplitude a_y der Impulse '£y zwei Gruppen zu unterscheiden;

a. die den besonders hell leuchtenden Stabenden 1

und 2 am Übergang zur Schmelzzone 3 entsprechenden Impulse mit besonders hoher Amplitude, die mit wachsendem Abstand von den der Schmelzzone zugeordneten Impulsen sukzessive kleiner werden.

b. Die der merklich dunkleren Sehmelzzone entsprechenden Impulse mit entsprechend schwächerer, aber über die gesamte Schmelzzone konstanter Amplitude.

c. Die den Dunkelstellen des abzutastenden Bildes, insbesondere auch am Ort des Bildes I' der die Schmelzzone erzeugenden Inkuktionsspule I, entsprechenden Abtastzeilen z_Y führen hingegen nicht zu Impulsen mit merklicher Amplitude.

Bei Jeder den. einzelnen Abtastzyklen entsprechenden Folge von Impulsen P^ sind zunächst die beiden den Übergängen von festem Material auf die Schmelzzone und gegebenenfalls umgekehrt entsprechenden Impulspaare zu ermitteln und auszusieben. Wird, wie bereits

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bemerkt, das Bild der Schmelzzone und. ihrer Umgebung in von unten nach oben gegeneinander verschobenen horizontalen Zeilen ζ_γ abgetastet, 30 hat man ~ der Helligkeitszunahme bei zunehmender Annäherung an das eigentliche Bild 3¹ der Schmelzzone 3 entsprechend - Impulse P_y ., mit sukzessive zunehmender Amplitude mit einer der Jeweiligen länge des Durchmessers d¹ des Bildes 1' des unteren Stateiles 1 entsprechender Dauer (= Länge P₁,). Die größte Amplitude a_m„„ erhält der letzte der dem Bild 1' zugeordneten Impulse, also der Impuls P^ mit der Länge ρ_ν ^Λ. (In Fig. 4 .der Impuls Pp.

Die folgenden der Impulse P_v sind dem eigentlichen Bild

ider Schmelzzone 3 zugeordnet. Der erste dieser Impulse, nämlich der Impuls P_y^ ist besonders hervorzuheben. Die Amplitude a_v ist im Vergleich zur Amplitude a_mov der letzten dem Stabteil 1 zugeordneten Impulse P*' deutlich kleiner. Die Amplituden haben aber für alle diese Impulse P_v erfahrungsgemäß praktisch denselben Wert« (Impulse Pg, P₇ in Fig. 4). Erreicht der Elektronenstrahl die Abtastzeilen z_Y , die dem Bild I¹ der Inkuktionsspule I zugeordnet sind, so verschwinden die Impulse P^* praktisch (Impuls Pq in Fig. 4) um erneut wieder aufzutauchen, sobald der Elektronenstrahl die Abtastzeilen z_v erreicht, die dem oberhalb des Bildes I^f befindlichen nicht abgeblendeten Teil des eigentlichen Schmelzzonenbildes 3' ψ entsprechen.

Dann erhalten die Impulse P^ wieder ihre alte, der Helligkeit des Schmelzzonenbildes entsprechenden Amplitude. Der letzte dieser Impulse, nämlich der Impuls P_y , entspricht der Stelle ν dee Schmelzzonenprofils. Er ist ebenfalls besonders hervorzuheben. Schließlich erreicht der abtastende Elektronenstrahl das Bild 2' des oberen die Schmelzzone begrenzenden und halternden Stabteils Die Impulse P_Y erhalten dann sofort wieder eine dem heller glühenden festen Material an den Stabenden entsprechende hohe Amplitude (Impuls P^ in Fig. 4), Jedoch nimmt mit wachsender Entfernung vom eigentlichen

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Bild 3¹ der Schmelzzone 3 die Amplitude der Impulse P^* rasch auf Null ab. Der erste der dem festen Stabteil 2 entsprechenden Impulse Py*¹ soll mit Py"" bezeichnet werden. Seine Amplitude ä_y = a_[|]aT iat ebenfalls maximal.

Man benötigt nun:

1. Die gerade noch bzw. schon dem festen Material an der Grenze zur Schmelzzone 3 zugeordneten Impulse P_v und P_Y. Ihre Längen p_vbzw. p_v sind nämlich dem Durchmesser dy des festen Materials an den betreffenden Stellen der festen Stabteile 1 bzw. 2 proportional.

2. Die ersten und die letzten der der Schmelzzone zugeordneten Impulse, vor allem aber die Impulse P./"" und P₁, ^. Schließlich muß man, wenn die Schmelzzone eine Einsehürung 3b hat, oberhalb der Ausbauchung 3a der Schmelzzone weitere Impulse P^ zur Ermittlung

y-

des Wertes des Winkels γ ableiten.

Da die Impulse P und P_v sich von den zeitlich zwischen ihnen liegenden, zur Schmelzzone 3 gehörenden Impulsen P^ durch ihre besonders hohe Amplitude a_„„ unterscheiden, wird man zunächst aus den einzelnen je Abtastzyklus erhaltenen Sequenzen von Impulsen P_v diejenigen heraussieben, deren Amplitude den 7/ert a aufweist. Man wird also eine entsprechende V/eiche vorsehen, die die gewünschte Auswahl trifft. (Sie unterteilt jede Impulsfolge in örei Teilgruppen, von denen die erste und die letzte den festen glühenden Stabenden 1 und 2, die mittlere - gegebenenfalls durch ein impulsloses Intervall unterteilt - der geschmolzenen Zone zugeordnet ist). Auf jeden Fall lassen sieh die Impulse P_y und P_v aufgrund ihrer besonders großen Amplitude leicht aus der Reihe der üblichen Impulse aussieben. Ihre zeitliche Dauer (Impulslänge pj^ und ρ/*) kann als Maß für die Größe der Durchmesser der festen Stabteile 1 und 2 an der Phasengrenze bzw. der ihnen entsprechenden Abbildungen 1' und 2' gewertet werden. Da im vorliegenden Beispiel die

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länge ρ_ν des Impulses P als Maß für den Durchmesser des auskristallisierenden Materials gilt, wird p_v für das folgende als Regelgröße verwendet.

Differenz/ ' ₀ _ DI c/r/.vi sahen den "beiden Impulsen Pv und P_v v/erden "besonders überwacht, da sie zur Üiberwachung und Steuerung der geschmolzenen Zone herangezogen werden. Nichts desto weniger können die im Folgenden zu "beschreibenden rechnerischen Prozesse sukzessive bei allen Impulsen P_Y pro Abtastzyklus vorgenommen werden.

Gemäß der Erfindung werden nun zwischen den Längen p_y sukzessiver aufeinander folgender Impulse P_y jeder Impulssequenz die Sequenz von Differenzen erster Ordnung

gebildet·. Unterscheiden sich die jeweils benachbarten Impulse P_y bezüglich ihrer Längen p_Y, so erhält die Differenz einen endlichen Wert, im Palle der Gleichheit dieser Längen wird die Differenz Δ_ν gleich Null. Der IndeXy., der zunächst nur der Zählung der einzelnen Zeilen z_v und der aus ihnen abgeleiteten Impulse P_y vorgesehen ist, durchläuft die Folge der ganzen Zahlen 1, 2, 3...n, wobei die erste Zeile und' damit der Index "1" dem unteren Rand des Bildes auf dem Abbildungstarget der Pernsehaufnahmeröhre und "n" dem oberen Rand dieses Bildes zugeordnet ist. Da aber zwischen zwei benachbarten Zeilen ζ_γ und Zy^ jedesmal der gleiche Abstand h liegt, kann man die Längen ρ - ebenso wie die Impulse P_y selbst den Werten

= h, lh, 3h,

der axialen Bildkoordinatet zu ordnen. Andererseits sind aber die ^ nichts anderes als eine ähnliche Abbildung der axialen Koordinaten χ für die verschiedenen Stellen der Schmelzzone 3 und deren Umgebung. Man ist also berechtigt, die Impulslängen p^ als verschiedene Werte einer Punktion

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2Π3720

aufzufassen, wobei die Punktion ρ als stetig differenzierbar vorausgesetzt werden darf. Ihre erste Ableitung nach ist durch

definiert. Sie nimmt für die Werte 5_K= Jl , 2h, ...n^die Werte p_v = P₁, P₂*... 1%. an. Nach dem Mittelwertsatz der Differentialrechnung hängt nun der Wert der ersten Ableitung mit der zugehörigen Differenz erster Ordnung aufgrund der Beziehung

an der Stelle yk<5w'⁺w^zusaminen. Nun ist aber infolge der geometrischen Ähnlichkeit der in der "Fernsehkamera erhaltenen Abbildung zur Wirklichkeit die Identität

gegeben, wobei /v den Durchmesser der Schmelzzone an der der Zeile z^ korrespondierenden Stelle entspricht. Polglich hat man für den Winkelnder Tangente an das Schmelzzonenprofil mit der X-Achse (Stabachse) die iait guter Näherung geltende Beziehung

Aus der Differenz der Längen der ersten beiden Impulse

— /Λ ·&Μ

nach dem Impuls P_x , also dem Impuls P^ und dem unmittel bar darauffolgenden Impulse P^f, erhält man den Wert des Tangens des Winkels Q- .

Aus der_Differenz der beiden letzten Impulse vor dem Impuls Pw, also dem Impuls Py und dem ihn unmittelbar vorausgegangenen Impuls Έ_ν._ή erhält man den Tangens des Winkels ß. Es ist also

• ι τ ·

tan

Dem Profilverlauf einer Schmelzzone 3 entsprechend Pig. zufolge nimnit der Wert von tan</ , beginnend vom Wert tand

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2 H 3720 -u-

allmählich at, erreicht den Wert O (Ausbauchung 3a), wechselt das Vorzeichen, durchluäuft ein Minimum (entsprechend dem Wendepunkt w) nimmt dann wieder allmählich zu, überschreitet den Wert 0 (entsprechend der Einschnürung 3b) und erreicht schließlich den Wert tan ß (entsprechend der oberen Grenze der Schmelzzone 3). Es ist infolge dessen möglich, aus den Differenzen erster Ordnung und zwar aus

μ.

deren Minimum den ?fert von tan 7 zu ermitteln und zwar

6
gilt

tanj/- (tan

min.

[λ.
/Die Werte von tancp lassen isch also für jede Bildseile

k und damit auch für die korrespondierenden χ -Sterte der wirklichen Schmelszone und ihrer Umgebung durch eine enxsprechende Rechenapparatur leicht eriaitteln. Zu öiesein Zweck gelangen die von der Fernsehkamera abgegebenen Impulse P>T zunächst in einem Meßwertumformer. Dort gibt jeder der Impulse P^ Anlaß zur Entstehung einer Folge von gleiohdimensionierten äquidistanten Schaltimpulsen, deren jeweilige Anzahl ein Maß für die zugehörige Länge p,, des betreffenden Impulses V₁/ ist. Damit wird also eine den einzelnen Impulsen P_v entsprechende binäre Codierung erzeugt, die ihrerseits in ein digitales Rechenwerk eingespeist wird* in welchem, die besagten Rechenoperationen zur Ermittlung des Durchmessers «v des aus der Schraelzzone

»JA, auskristallisierenden Materials und des tan<ί· unter Kervorhebung von tan.jL, tan V- und/oder tanß durchgeführt werden. Außerdem erfolgt ein Vergleicn mxt den einprogrammierten Sollwerten unter Bestimmung der Abv/eichung der mit Hilfe der Pernsehkamera festgestellten Istwerten für die genannten Größen. Schließlich wird durch diese Abweichungen eine Einregelung der Schmelzzone entsprechend der Lehre der Erfindung vorgenommen.

Von den beiden Impulsen mit maximaler Amplitude a , also den Impulse P,,' und Py/, muß nur der zur Kristaj.lisationsfront gehörige diese Impulse festgehalten werden. Wandert die geschmolzene Zone von unten nach oben durch das

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umzuschmelzende Material, so ist dementsprechend der Impuls P^ "besonders hervorzuheben. Beispielsweise läßt sich dies mit Hilfe einer Amplitudenspitzenwertsehaltung ermöglichen.

Außerdem werden sämtliche der den P₁, entsprechenden codierten Impulse in das Rechenwerk eingespeist und zur Ermittlung der tan tf_Y-Werte herangezogen. Dieses Rechenwerk ist einerseits einem Sollwertgeber also einem Steuerwerk mit vorgegebener Programmierung untergeordnet.

Für die Erstellung des Programms für die Sollwerte von v· tanoc, tan/a bzw. tan/ist ebenfalls entweder eine !Folge ' diskreter Werte v^,, tanck , tan v_fjt und/oder tanß^ { Ai = 1, 2, 3j...m) oder eine kontinuierliche stetige Punktion für diese Parameter vorzugeben. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die den Abtastzeilen z_y des Fernsehbildes zugeordneten Koordinatenwerte t_v des Bildes in der Fernsehkamera bzw. die ihnen entsprechenden axialen Koordinaten x_y der wirklichen Schmelzzone nicht für die Programmierung geeignet sind. Hier benötigt man eine neue axiale Koordinate, die den verschiedenen Positionen der Schmelzzone in dem zonenzuschmelzend en Stab entspricht.

Wie bereits erwähnt genügt es, wenn das von der Optik der Fernsehkamera entworfene Bild aev Schaielzzone und ihrer Umgebung nicht ständig sondern beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen, z.B. nur einmal in der Sekunde bzw. Minute oder noch weniger vom Elektronenstrahl abgetastet wird. Man hat dann eine Anzahl sukzessiver aufeinanderfolgender Abtastzyklen, denen man ihrer Reihenfolge entsprechend die Nummern ax = 1, 2, 3»··. m geben kann. Für jeden dieser Abtastzyklen ax = 1, 2, 3j... m werden nun die entsprechenden Sollwerte "S^ , tan<^_A, tan V^ und/oder tanSyU vorprogrammiert, wobei selbstverständlicn

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diese Werte in Einklang mit der mechanischen Stabilität der Schmelzzone stehen müssen. Treffen dann die Impulse Py des /U-ten Abtastzyklus im Rechenwerk ein, dann werden auch von den gespeicherten Programmwerten die entsprechenden Sollwerte ^, tano^,, tanJV und/oder tanß^ dem Rechenwerk zur Verfugung gestellt und in diesem mit den von den Impulsen P^ gelieferten Istwerten verglichen {λ} - 1, 2, 3>... m= Nummer des Abtastzyklus; ν = 1, 2, 3, ..c. η = Nummer der Abtastzeile ζ / und des dieser Abtastzeile im /U-ten Abtastzyklus entsprechenden Impuls ^*)

Es ist klar, .daß man über die Wandergeschwindigkeit der Kristallisationsfront der Schmelzzone bzw. über den Längenzuwachs des aus der Schmelzzone auskristallisierenden

d pm
Materials "'Index/U auch die Bedeutung einer longitudinal en Koordinate geben kann. Es ist deshalb auch möglich, den Ablauf der einzelnen Sollwerte $. , tanct^, tanV^, tanß^ über den Abstand der Halterung für den aus der Schmelzzone wachsenden Stabteil von der Heizquelle zu regeln.

Ist im /U-ten Abtastzyklus bei von unten nach oben 'wandernder Schmelzzone P^ der letzte Impuls, der noch eindeutig dem Stabteil 1 entspricht, und sind Py+/j- , P/, ^- die unmittelbar darauffolgenden (nunmehr dem geschmolzenen Mantel zugeordneten) Impulse, - ist nach obigen

tan οι. =

Dieser Wert ist mit dem Sollwert tanoi-^, zu vergleichen. Der mit Hilfe der Amplitudenspitzenwertmeßschaltung je Impulssequenz herausgesiebte Impuls P^ mit der Amplitudf a_m„_v (kann als konstant betrachtet werden) dient dann zugleich als Signal, um die beiden unmittelbar auf ihn

folgenden Impulse und dem sich aus ihnen umgebenden Wert μ

von tand. zu ermitteln und besonders hervorzuheben und ebenfalls mit den entsprechenden programmierten Sollwerten tan cLjU zu vergleichen.

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Der nächste, besonders hervorzuhebende Wert für tanjv ist bei Verwendung einer Schmelzzone mit Einschnürung

μ. gegeben. Für diesen Fall muß tan V festgehalten und mit dem entsprechenden Sollwert tan Vu. verglichen werden. Der Istwert tan V^r ergibt sich als Minimalwert aller tanj£- Werte des /U-ten Abtastzyklus. Mit einem digitalen Rechenwerk ist dieser Wert ohne Schwierigkeiten zu ermitteln.

Schließlich müssen bei Verfahren, bei denen der Winkel ß als Kriterium herangezogen wird, die Impulse Py und der tan £ festgehalten und gesteuert werden. Der Wert von tan p^ergibt sich, wie oben beschrieben, aus den dem Impuls P/* zeitlich unmittelbar vorangehenden Impulsen ^_V___A und Pk-z » bzw. deren zugeordneten Längen /b^^ , p£_z . In Verbindung mit einer zum Nachweis des Amplitudenspitzenwertes dienenden, an sich bekannten Meßschaltung, läßt sich ohne weiteres eine Vorrichtung kombinieren, welche den unmittelbar vorausgegangenen tan^-Wert, also tanA¹^, zu ermitteln und auszuwerten gestattet.

Bei der Herstellung versetzungsfreier Siliciumstäbe ist es bekanntlich üblich, am Ende eines Siliciumstabes ent- " sprechender Reinheit eine geschmolzene Zone zu erzeugen. Diese wird dann mit einem Keim in Kontakt gebracht, mit dessen Hilfe dann ein sogenannter "Flaschenhals" aus der Schmelzzone gezogen wird. Anschließend an diesen "Flaschenhals" beginnt ein konischer Teil des aus der Schmelzzone kristallisierenden Materials, bis schließlich der Durchmesser des aus der Schmelzzone. kristallisierenden Materials und der mittlere Teil der Schmelzzone dem Durchmesser des aufzuschmelzenden Stabteils äquivalent sind. Dieses Verfahren läßt sich sowohl mit einer von oben nach unten wandernden Schmelzzone (Podestmethode) als auch mit einer von unten nach·oben wandernden Schmelzzone durchführen, wobei dann die Schmelzzone bei der Herstellung des konischen Teils eine der Figur 1 entsprechende Gestalt (vergl. Fig. ?) aufweist.

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Bei einem solchen Verfahren lassen sieh vier Arbeitsphasen unterscheiden, die für eine einwandfreie Programmierung beherrschbar sein müssen:

1. Herstellung des zylindrischen Teils des aus der geschmolzenen Zone auskristallisierenden Materials,

2. Herstellung des onischen Teils als Übergang zwischen Impfling und zylindrischem Stabteil des aus der geschmolzenen Zone auskristallisierenden Materials,

3. Herstellung des Piaschenhalses bei der Herstellung versetzungsfreier Stäbe,

4. Anpassung der Anfangsbedingungen nach dem Zusammenschmelzen des Keims mit der geschmolzenen Zone.

Pur die Aufstellung eines Programms sind fest vorgegeben bzw. vorgebbar:

1. Der Stabdurchmesser als Punktion der axialen Koordinate x,

2. die Geschwindigkeit der Sehmelzzone als Punktion der koaxialen Koordinate x.

3. die Drehung des Stabes um seine vertikale Achse X,

4. die horizontale Lage der Heizquelle, insbesondere Induktionsspule,

5. eine Exzentrizität des Stabes zur Spule.

Einige Größen sind Betriebsparameter, die voreingestellt bzw. bekannt sein müssen, z.B.

1. Spulen- bzw. Sekundärkreisgeometrie (bei induktiver Ankopplung der die geschmolzene Zone erzeugenden Induktionsspule),

2. Kopplung des die Energie für die Induktionsspule liefernden Stromgenerators.

Während der Durchführung des Zonenschmelzverfahrens und damit des Programmablaufs sind dann Korrekturen hinsichtlich folgender Größen vorzunehmen:

1. Axialer Abstand der die geschmolzene Zone tragenden ■ Stabteile,

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2. Frequenz des die geschmolzene Zone beheizenden Wechselstroms . (Generatorfrequenz),

3. Schmelzenergie,

4. Lage der Heizspule relativ zum zonenzuschmelzenden Stab "bzw. zu der erzeugten Schmelzzone.

Diese vier Größen sind nicht unabhängig voneinander. Eine Korrektur nach Punkt 4 ist wahrscheinlich nur zur Erstellung eindeutiger Anfangsbedingungen erforderlich.

Möglicherweise sind Probleme zu erwarten beim Auftreten von Beulen der aus der Schmelzzone erwachsenden Halbleiterstäbe, sowie beim Auftreten von ringartigen Wulsten, insbesondere bei der Erzeugung des konusartigeri Übergangs beim Anschmelzen eines kleinen Keimkristalls an einen dicken zonenzuschmelzenden Stab.

Für den zylindrischen Stabteil gilt: Für eine Änderung des Durchmessers ist eine Änderung des Volumens der Schmelzzone erforderlich. Die der Schmelzzone zugeführte Leistung kann dabei, falls es sich nicht um zu große Änderungen handelt, und damit die Beheizung der Schmelszone konstant bleiben. Eine Änderung des Volumens der geschmolzenen Zone ist auch durch eine Änderung der Frequenz des die Heizung der Schmelzaone bewirkenden elektrischen Stroms möglich. Besteht die Möglichkeit einer absoluten Durchmessermessung, so empfiehlt es sich, das Volumen der Schmelzzone über einen unterlagerten Regelkreis zu korrigieren, bis der Durchmesser der Schmelzzone stimmt.

Wie bereits ausführlich dargestellt, können in allen Fällen die zur Regelung bzw. programmierten Steuerung des Prozesses erforderlichen Informationen nur dem Profil der geschmolzenen Zone selbst entnommen werden. Dabei kann es beim Vorliegen von nicht rotationssymmetrisehen Verhältnissen notwendig sein, zwei Fernsehkameras mit senkrecht zueinander orientierter Optik vorzusehen. Die gemäß der Erfindung zu überwachenden bzw. zu kontrollieren-

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V- u M- μ.

den Winkeloi und ν bzw.ot und ß sind als Informationsquellen - wie oben dargestellt - durchaus brauchbar. Zur Einregelung ihrer Werte kann aus der Erfahrung - wenigstens hinsichtlich des Zonenschmelzens von SiIiciumstaben folgendes festgestellt werden:

1. Me Winkel^ und /b hängen bei induktiver Beheizung der Schmelzzone (Mg. 1 und 5) erfahrungsgemäß in besonderem Maße vom axialen Abstand der die geschmolzene Zone tragenden festen Stabteile, der Winkel γ von der Beheizung der Schmelzzone ab. Ähnliches gilt für den Abstand s des unteren Randes der geschmolzenen Zone von der Induktionsspule. Diese Betrachtungen gelten aber nur so lange, als keine besonderen Stützfelder im Spiel sind. Es empfiehlt sich deshalb, zum Zwecke der Steuerung vonV und ß die Abstände der beiden Stabteile 1 und 2, zum Zwecke der Steuerung von öl und ,6 die Beheizung der Schmelzzone zu regeln.

Die Problematik des Auftretens unrunder Stäbe, die insbesondere beim Herstellen versetzungsfreier Stäbe gegeben ist, läßt sich beispielsweise dadurch umgehen, daß man die Abtastung nach Ermittlung der Lage der "Beule" synchron mit der Rotation des zonenzuschmelzenden Stabes, insbesondere des aus der geschmolzenen Zone auskristallisierenden Stabteils, vornimmt, derart, daß immer der kleinste Durchmesser als Meß- und Regelgröße betrachtet wird. Ebenso ist zu vermuten, daß das Auftreten wulstartiger Ringe bei entsprechender Programmierung der horizontalen SpulenlagG weitgehend vermieden werden kann.

Es erscheint, wie bereits erwähnt, zweckmäßig, die Informationsverarbeitung digital aufzubauen, zumal die Fernsehkamera die Durchmesser durch Auszählen der Schmelzzonenbreite und damit in digitaler Form liefert. Ebenso ist die Generatorfrequenz am zweckmäßigsten durch Zählung zu ermitteln. Schließlich kann auch die der Schmelzzone bwz. der Heizvorrichtung zugeführte Energie mit einem -Digitalvoltmetor einfach in dieser Form dargestellt werden.

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Hinsichtlich, des Aufbaus von Regelkreisen für eine einparametrige Steuerung und Regelung, insbesondere nach dem Durchmesser des aus der Sehmelzzone auskristallisierenden Materials, kann auf die deutschen Patentschriften 1 209 551 und 1 231 671 verwiesen werden. Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine Steuerung und Regelung mindestens nach drei Parametern handelt, muß die Anordnung dementsprechend weiter ausgelegt werden.

8 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

211372 Patentansprüche

1. -Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen eines vertikal orientierten Stabes aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, mit einer den Stab koaxial umschließenden und parallel zu seiner Achse verschiebbaren Heizvorrichtung zur Erzeugung der Sehmelzzone, bei dem die in einer Fernsehkamera unter konstantgehaltenen Aufnahmebedingungen von der Sehmelzzone in ihren verschiedenen Positionen im Stab sukzessive aufgenommenen Bilder- zur Erzeugung von elektrischen Impulsen mit Informationen über den Querschnitt des jeweils aus der Schmelzzone auskristallisierenden Stababschnittes dienen und diese Informationen zur Steuerung der Leistungszufuhr für die Heizvorrichtung und/oder des axialen Abstandes der die ι Schmelzzone tragenden festen Stabteile und/oder eines : elektromagnetischen Stützfeldes im Sinne einer Begelung des Querschnitts des jeweils aus der.Schmelzsone auskristallisierenden Materials auf einen vorgegebenen Sollwert verwendet werden, dadurch gekennzeichnet., daß den von der Fernsehkamera gelieferten Impulsen auch zur Kontrolle der Schmelzzone dienende Informationen über die Winkel zweier an das Schmelzzonenprofil gelegter !Tangenten mit der vertikalen Stabaehse entnommen werden und dabei die eine Tangente in den Anfangspunkt des Schmelzzonenprofils an der Kristallisationsgrense und die andere Tangente in einem ausgezeichneten Punkt des Schmelzzonenprofils jenseits dessen Ausbauchung zu legen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer von oben nach unten durch den zonenzuschmelzenden Stab geführten Schmelzzone neben dem Durchmesser des aus der Sehmelzzone kristallisierenden Materials der Winkel ß der an der Schmelzzonenprofil an der Kristallisationsfront gelegten Tangente mit der vertikalen Stabachse und der WinkelQ*- der an der Aufschinelzfront an

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das Schmelzzonenprofil gelegten Tangente mit der vertikalen Stabachse laufend überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer von unten nach oben durch den zonenzusehmelzenden Stab geführten Schmelzzone der Winkel^ der an der Kristallisationsfront an der Schmelzzonenprofil gelegten Tangente mit der vertikalen Stabachse und der Winkel Ϋ der im Wendepunkt an das Schmelzzonenprofil gelegten Tangente mit der vertikalen Stabachse und/oder der Winkel ß der an der Aufschmelzfront an das Schmelzzonenprofil gelegten Tangente mit der vertikalen Stabachse überwacht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera derart in Bezug auf die geschmolzene Zone und deren Umgebung orientiert wird, daß die Zeilenführung des das von der Fernsehkamera aufgenommene Bild abtastenden Elektronenstrahls senkrecht zum Bild der Stabachse gerichtet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Fernsehkamera aufgenommene Bild vom Elektronenstrahl in - in regelmäßigen Zeitabständen aufeinanderfolgenden Abtastzyklen - vom Elektronenstrahl abgestastet und zur Erzeugung einer der Anzahl der vorgesehenen Abtaststeilen (z ) entsprechenden Impulsen (P ) verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils sukzessive aufeinanderfolgende Impulse P„ des /U-ten Abtastzyklus miteinander zur Bestimmung der Werte der Tangensfunktion für die Winkel ijv der in dem dem betreffenden Impuls P^ jeweils zugeordneten Punkt des Schmelzzonenprofils gelegte Tangente mit der vertikalen Stabachse verwendet werden.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der m insgesamt vorgesehenen Abtastzyklen je ein Sollwert bezüglich des Stabdurchmessers ν der Tangensfunktionen der Winkel

ö(-. /?> und/oder y vorgeschrieben wird, daß während . · des Schmelzzonenverfahrens und während des ,u-ten Abtastzyklus die dem /U-ten Abtastzyklus zugeordneten Sollwerte mit den aus den von der Fernsehkamera gelieferten Impulsen ~£_Ϋ abgeleiteten Istwerten v"^ , tano|^, tanß^, tanj> verglichen und nach Maßgabe der jeweils festgestellten Differenz an eine Angleichung des Istwertes an den Sollwert dieser Parameter erzwungen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer induktiv beheizten von unten nach oben durch den zonenzu-

■/ schmelzenden Stab geführten Schmelzzone - insbesondere unter Verwendung einer ebenen Tellerspule als Induktionsspule - die Winkele*- bzw. ß der an die

j G-renzen des Schmelzaonenprofils mit dem festen Material gelegten Tangenten mit der vertikalen Stabachse durch Betätigung des Abstandes zwischen den beiden festen, die geschmolzene Zone tragenden Stabteilen und der Winkel der Wendetangente an das Schmelzzonenprofil mit der vertikalen Stabachse durch Betätigung der Energiezufuhr zur Induktionsspule geregelt und/oder gesteuert wird.

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