DE2253724C3

DE2253724C3 - Vorrichtung zur Überwachung der einen Halbleiterstab beim tiegellosen Zonenschmelzen durchwandernden Schmelzzone

Info

Publication number: DE2253724C3
Application number: DE19722253724
Authority: DE
Inventors: Hans Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-11-02
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1979-02-15
Also published as: BE801850A; JPS5779165U; JPS5918324Y2; DE2253724B2; DE2253724A1

Description

35

_ Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung der einen Halbleiterstab beim tiegellosen Zonenschmelzen durchwandernden Schmelzzone mit einer Fernsehkamera und einem Sichtgerät.

Vorrichtungen, mit deren Hilfe Objekte mittels einer Fernsehkamera und einem von dieser beaufschlagten Sichtgerät überwacht und gemessen werden, sind beispielsweise aus der DE-OS 19 41 547, aus der DE-AS 54 847, aus der DE-OS 14 23 606 und den US-Patentschriften 29 49 057 und 32 54 560 bekannt. Ferner ist der Einsatz einer solchen Vorrichtung beim tiegellosen Zonenschmelzen von Halbleiterstäben in der DE-OS 13 720 beschrieben.

Es ist nun, wie in der DE-OS 21 13 720 gezeigt wird, möglich, aufgrund der am Ausgang der Fernsehkamera erscheinenden elektrischen Signale Informationen über den Durchmesser der Schmelzzone, z. B. an der Rekristallisationsgrenze, zu gewinnen, die man z. B. als Istwerte für die Regelung des Durchmessers der Schmelzzone einsetzen kann. Insbesondere gilt dies, wenn das Bild des zonenzuschmelzenden Halbleiterstabes senkrecht zu den Abtestzeilen der Fensehkamera und des Sichtgerätes orientiert wird.

Wünscht man nun, daß der Durchmesser der Schmelzzone über das Sichtgerät ablesbar ist, so erscheint es vorteilhaft, in das Fernsehbild eine Meßvorrichtung einzublenden. Hierzu wird erfindungsgemäß die eingangs definierte und dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Vorrichtung zur Überwachung der einen Halbleiterstab beim tiegellosen Zonenschmelzen durchwandernden Schmelzzone ent-

45

50

55

60

65 sprechend dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 ausgestaltet

Diese Ausgestaltung bewirkt, daß auf dem Bildschirm des Sichtgerätes mit der in einem festgelegten Abbildungsverhältnis wiedergegebenen Projektion der den vertikal gehalterten Halbleiterstab durchwandernden Schmelzzone ein horizontaler Balken eingeblendet wird, der sich sowohl vertikal als auch horizontal beliebig verschieben läßt und horizontal in zwei Teile, insbesondere Hälften unterteilt ist, die sich wie die Meßschneiden einer Schublehre gegeneinander verschieben lassen, und daß der Abstand der beiden Meßschneiden elektronisch ausgewertet und angezeigt wird. Das Meßergebnis wird dabei z. B. digital erfaßt und erscheint als Ziffer entweder auf dem Bildschirm des Sichtgerätes eingeblendet in das Bild der Schmelzzone oder auf einer besonderen Anzeigeeinheit

Einzelheiten einer Vorrichtung gemäß der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Das über die Fernsehkamera 1 aufgenommene Bild der Schmelzzone 2 wird in einem festgelegten Abbildungsverhältnis auf dem Sichtgerät 3 wiedergegeben.

Über die Mischstufe 4 werden gleichzeitig in das Fernsehbild des Sichtgerätes 3 die Meßschneiden 5 eingeblendet, deren Abmessungen und Lage in der elektronischen Meßvorrichtung 21 festgelegt werden.

Über dte Auswertvorrichtung 6 erscheint der eingestellte Meßwert in digitaler Form in der Anzeigevorrichtung 7 und wird über den Zifferncodierer 8 und die Mischstufe 4 in das Fernsehbild des Sichtgerätes 3 eingeblendet

Zur Erzielung einer automatischen Überwachung und Regelung des tiegellosen Zonenschmelzen wird die Vorrichtung 9 für die automatische Objekterfassung mit der Fernsehkamera 1, der Auswertvorrichtung 6 der Schaltungsanordnung und der elektronischen Meßvorrichtung 21 verbunden. Außerdem ist der Ausgang der Auswertvorrichtung 6 mit dem Regelmechanismus 23 des Zonenschmelzvorganges, z. B. der Streck-Stauch-Regeleinrichtung für die beiden die Schmelzzone 2 zwischen sich tragenden festen Teile des Halbleiterstabes, verbunden.

Beim Betrieb wird die vertikale Lage der Meßschneiden 5 gemeinsam durch Vergleichen der Sägezahnspannung des Sägezahngenerators 13 für die Vertikallage der Meßschneiden 5, der mit einer Frequenz von 50 Hz, entsprechend dem Bildwechsel arbeitet, mit einer einstellbaren Gleichspannung, die im Handbetrieb über den Widerstand 12 eingegeben wird, in einer Komparatorschaltung 14 der elektrischen Meßvorrichtung 21 verglichen. Erreicht die Sägezahnspannung die einstellbare Gleichspannung, so schaltet der Ausgang des Komparators 14 um. Da der Sägezahngenerator mit den Bildwechselimpulsen der Fernsehanlage synchronisiert ist, ist auch die Zustandsänderung des Komparatorausganges synchron zum Bildwechsel. Es ist lediglich eine zeitliche Verschiebung vorhanden, die der eingestellten Gleichspannung entspricht. Die zeitliche Verschiebung bestimmt nun die vertikale Lage der Meßschneiden 5. Mit Hilfe eines nachgeschalteten Zeilenzählers 19 kann die Breite der Meßschneide bis zur Bildhöhe geändert werden. Je nach Wahl können dann die ausgewählten Zeilen heil oder dunkel über die Mischstufe 4 in den Bildschirm des Sichtgerätes getastet werden.

Der horizontale Abstand der beiden Meßschneiden 5 voneinander wird in ähnlicher Weise festgelegt. Hierbei werden die Impulse eines Sägezahngenerators 15, der

mit einer Frequenz entsprechend der Zeilenfrequenz arbeitet (z. B. 15625 Hz) mit zwei einstellbaren Gleichspannungen, die in Handbetrieb über die Widerstände 10 und 11 eingestellt werden, je in einer Komparatorschaltung 16 und 17 getrennt verglichen. Da der Sägezahngenerator ebenfalls mit den Zeilen-Synchronimpulsen der Fernsehanlage synchronisiert ist, ist auch die Zustandsänderung der Komparatorausgänge synchron zum Zeilenbeginn. Es ist lediglich eine zeitliche Verschiebung vorhanden, die den eingestellten Gleichspannungen entspricht, wodurch der horizontale Abstand der Meßschneiden 5 voneinander bestimmt ist

Die Zustandsänderungen an den Ausgängen der Komparatoren verursachen weiterhin die Freigabe von Zählimpulsen über eine Meßimpuls-Freigabeschaltung 22 für die Dauer der Zustandsänderung nur eines Komparatorausganges, die dem horizontalen Abstand der beiden Meßschneiden 5 entspricht In der weiteren, an sich bekannten Schaltungsanordnung der Auswertvorrichtung 6 werden die Impulse ausgewertet und einer Ziffernanzeige zugeführt bzw. über einen Zifferncodierer 8 und die Mischstufe 4 in den Bildschirm des Sichtgerätes eingeblendet Durch die Verknüpfung der automatischen Objekterfassung 9 und die Regelung des Zonenschmelzvorganges mittels der die Meßschneiden 5 erzeugenden Vorrichtungsteile lassen sich neben der Ausmessung des Durchmessers der Schmelzzone 2 von Hand durch Einstellung der Meßschneiden 5 in die Position des zu messenden Schmelzzonendurchmessers und durch Heranführen der Meßschneiden 5 an die Konturen des Schmelzzonenbilries sowohl eine ausgewählte Meßstelle automatisch einstellen, als auch die Meßwerte automatisch über den Bildschirm oder eine getrennte Anzeigeeinheit angeben. Hierzu wird die Handeinstellung der Horizontal- und Vertikallage der Meßschneiden (Widerstände 10 bis 12) mit dem Schalter 18 abgeschaltet, und die Steuerung der Lage der Meßschneiden 5 durch die ausgewählte und durch die automatische Objekterfassung 9 ausgewertete Stelle im Fernsehbild des Sichtgerätes bzw. der Abbildung der Schmelzzone 2 auf dem Vidicon der Fernsehkamera 1 übernommen.

Mit Hilfe der Verknüpfung der Regelautomatik mit der im vorstehenden beschriebenen Meßeinrichtung ist es auf einfache Weise möglich, die Regelautomatik auf ihre ordnungsgemäße Funktion optisch zu überwachen.

Weiterhin läßt sich bei halbautomatischer Betriebsart (Schalter 20 geschlossen) die Vertikallage der Meßschneiden 5 über den Widerstand 12 von Hand einstellen und eine automatische Ausmessung der Schmelzzone an beliebiger, von Hand einstellbarer Stelle vornehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überwachung der einen HaJbleiterstab beim tiegellosen Zonenschmelzen durchwandernden Schmelzzone mit einer Fernsehkamera und einem Sichtgerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Meßeinrichtung (21) mit zwei Sägezahngeneratoren (13,15), drei Komparatorschaltungen (14, 16, 17) und einer Freigabeschaltung (22) vorgesehen ist, wobei an der Komparatorschaltung (14) eine im Handbetrieb über den Widerstand (12) einstellbare Gleichspannung und der Ausgang des Sägezahngenerato-s (13), an den Komparatorschaltungen (16, 17) zwei im Handbetrieb über die Widerstände (10) und (11) einstellbare Gleichspannungen und der Ausgang des Sägezahngenerators (15) liegen und die Ausgänge der Komparatorschaltung (14) und der Komparatorschaltungen (16, 17) an die Freigabeschaltung (22) gelegt sind, deren Ausgang an einer, zwischen die Fernsehkamera (1) und das Sichtgerät (3) geschalteten Mischstufe (4) liegt, und wobei der Sägezahngenerator (13) mit einer dem Bildwechsel entsprechenden Frequenz und der Sägezahngenerator (15) mit einer Zeilenfrequenz der Fernsehkamera (1) entsprechenden Frequenz arbeiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Komparatorschaltung (14) ein Zeilenzähler (19) nachgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Freigabeschaltung (22) und der Mischstufe (4) ein Zifferncodierer(8) geschaltet ist