DE2332968A1

DE2332968A1 - Vorrichtung zum tiegellosen zonenschmelzen eines halbleiterstabes

Info

Publication number: DE2332968A1
Application number: DE19732332968
Authority: DE
Inventors: Hans Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1973-06-28
Publication date: 1975-01-16
Also published as: BE807674R; DE2332968C3; JPS5038147A; JPS5321728B2; DE2332968B2; NL7314687A

Description

SIEMENS AKTIENGESEILSCHAPT 8 München 2 28.JUN. 1973

Berlin und München Wittelsbacherplatz

VPA 73/1122

Vorrichtung zum tiegellosen Zonenschmelzen eines Halhleiterstabes. (Zusatzanmeldung zu P 2247 651.5 (VPA 72/1175 ))■

In der Patentanmeldung P 2247 651.3 (VPA 72/1175 ist ein Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes beschrieben, bei dem die Schmelzzone mittels einer Fernsehkamera unter konstant gehaltenen Aufnahmebedingungen überwacht wird und aus den durch die Fernsehkamera von der Schmelzzone aufgenommenen Bildern über die optoelektronische Bildwandlung elektrische Impulse abgeleitet werden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß den von der Fernsehkamera gelieferten Impulsen Informationen über das Volumen der Schmelzzone, ausgezeichnete Winkel an der Schmelz-, der Erstarrungsfront und dem Wendepunkt im Verlauf des schmelzflüssigen Teiles der Schmelzzone und den Durchmesser des Halbleiterstabes an der Erstarrungsfront entnommen werden, daß diese Informationen zur Abstandsänderung der die Schmelzzone begrenzenden Stabenden und zur Änderung der zugeführten Energie benutzt werden, wobei die Abstandsänderung der die Schmelzzone begrenzenden Stabenden zur Erreichung eines vorgegebenen Durchmessers über eine zwischengeschalteten Volumenregelkreis vorgenommen wird, der dem eigentlichen Durchmesserregelkreis unterlagert ist, und das die Winkelabweichung der ausgezeichneten Winkel von deren Sollwert zur Korrektur der zugehörigen Energie benutzt werden

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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung der in jener Patentanmeldung offenbarten Apparatur zum tiegellosen Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes.

Demzufolge betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum tiegellosen Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes, insbesondere nach Patentanmeldung P 2247 651.3 (VPA 72/1175), bei welcher der vertikal orientierte und an seinen Enden von in Richtung der Stabachse gegeneinander verschiebbaren Stabhalterungen getragene Halbleiterstab von einer axial verschiebbaren und die Schmelzzone erzeugenden Induktionsheizspule koaxial umgeben ist, bei der ferner eine automatische Regelung der Energiezufuhr zur Induktionsheizspule als auch des Abstandes zwischen den beiden Stabhalterungen unter Verwendung einer elektronischen Kamera als Regelfühler derart vorgesehen ist, daß bei unverändert aufrechterhaltener Geometrie der Optik der elektronischen Kamera in Bezug auf die den Halbleiterstab durchwandernde Schmelzzone die zeilenweise Abtastung des auf den Bildwandler (Target) in der elektronischen Kamera projizierten Bildes der Schmelzzone senkrecht zu dem Bild der Achse des Halbleiterstabes verläuft.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein die Lage x^ der Kristallisationsfront überwachendes Organ einerseits die für die Regelung des Abstandes der beiden Stabhalterungen als Stellwert verwendeten Größen d*(x_fc) für den Durchmesser der Kristallisationsfront, andererseits die für die Regelung der Energiezufuhr zur Induktionsheizspule als Stellwert verwendeten Größen (t*^) für den Winkel Ot(X^) zwischen

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der Vertikalen und dem Schmelzzonenprofil im Schnittpunkt mit der Kristallisationsgrenze aus einer Datenverarbeitungsanlage anfordert und die von der Datenverarbeitungsanlage gelieferten Stellwerte d*(x, ) in der Eingangsstufe eines ersten Kaskadenregelkreises und die Stellwerte Oi*(x, ) in der Eingangsstufe eines zweiten Kaskadenregelkreises mit den zugehörigen und von der elektronischen Kamera über einen Auswertungsrechner gelieferten Istwerten einen Vergleich unter Entstehung eines der jeweiligen Regelabweichung proportionalen Signals als Eingangssignal für die zweite Stufe des betreffenden Kaskadenregelkreises erfahren, daß ferner in den zweiten - eine PI-Charakteristik aufweisenden - Regelstufen der beiden Kaskadenregelkreise ein Vergleich der durch Integration abgeänderten Signale aus der Eingangsstufe mit von je einem Regelfühler gelieferten Istwerten einer neuen Regelgröße erfolgt, dessen Ergebnis über je eine mit Rückkopplung versehene dritte Regelstufe unmittelbar auf die die betreffende Regelstrecke an den Stabhalterungen bzw. der Beheizung der Schmelzzone wirkenden Stellglieder arbeitet.

Die Erfindung wird anhand der Figur näher beschrieben, in der ein, der erfindungsgemäßen Anordnung entsprechendes Blockschaltbild dargestellt ist.

Der zu behandelnde Halbleiterstab 1 wird in üblicher Weise in einer - in der Figur nicht dargestellten Zonenschmelzapparatur in vertikaler Lage von Halterungen 1a, 1b an seinen Enden gehaltert und von einer die Schmelzzone erzeugenden Induktionsheizspule 12 koaxial umgeben. Durch

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eine in Achsenrichtung des Halbleiterstabes 1 erfolgende Relativbewegung zwischen Induktionsheizspule 12 und Halbleiterstab 1 wird die Schmelzzone 2 sukzessive durch den Halbleiterstab 1 geführt. Mindestens eine der Halterungen des Halbleiterstabes 1, z.B. die untere Halterung 1a, ist in Richtung des Doppelpfeiles relativ zu der zweiten Halterung verschiebbar ausgestaltet, so daß bei Vorhandensein einer den gesamten Querschnitt des Halbleiterstabes 1 erfassenden Schmelzzone 2 die beiden von der Schmelzzone 2 getrennten Stabteile einander genähert oder voneinander entfernt werden können. Dies resultiert im Rahmen der Stabilitätsgrenzen in einer Stauchung bzw. einer Streckung der Schmelzzone 2, so daß der diese Bewegung steuernde Mechanismus üblicherweise als "Streck-Stauchmechanismus" bezeichnet wird. Hier sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, so daß von deren Darstellung in der Zeichnung und in der Beschreibung abgesehen werden kann. Der Antrieb des Streck-Stauchmechanismus wird von einem Motor geliefert, der von dem Ausgang des ersten Kaskadenregelkreises gesteuert wird.

Die Induktionsheizspule 12 ist in üblicher Weise durch einen parallel geschalteten Kondensator 12a zu einem Hochfrequenzschwingkreis mit fester Abstimmung ergänzt. Dieser Hochfrequenzschwingkreis ist an einen Hochfrequenzgenerator 18 über eine Koppelinduktivität 19 lose angekoppelt. Die Frequenz der von diesem Generator 18 gelieferten elektrischen Schwingungen ist in einem die Resonanzfrequenz des aus der Induktionsheizspule 12 und dem Kondensator 12a gebildeten Schwingkreises enthaltenden Frequenzbereich stetig veränderbar, so daß durch Betätigung der Abstimmung

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des HP-Generators 18 die auf die Induktionsheizspule 12 übertragene Energie verändert werden kann. Zu bemerken ist, daß auch andere der bekannten Möglichkeiten der Einstellung der Energiezufuhr zu der Induktionsheizspule 12, z.B. durch Verwendung eines Schwingkreiskondensators 12a mit veränderbarer Kapazität und/ oder durch Anwendung einer variablen Ankopplung 19 an den HF-Generator 18 angewendet werden kann.

Wie bereits in der Anmeldung P 2247 651.3 angegeben, wird auch im vorliegenden Fall als Regelfühler eine die Schmelzzone 2 überwachende elektronische Kamera 20 (z.B. eine handelsübliche Fernsehaufnahmekamera, die mit einem Fernsehwiedergabegerät gekoppelt sein kann, um eine visuelle Kontrolle des Fernsehbildes der Schmelzzone 2 zu ermöglichen) verwendet. Man sorgt für geeignete Orientierung der elektronischen Kamera 20 in Bezug auf die Schmelzzone 2 und für die Konstanthaltung der Aufnahmebedingungen derart, daß jeder der von der Kamera 20 pro Abtastzyklus gelieferten Impulse eine definierte Aussage über je einen bestimmten Durchmesser des von der Kamera 20 aufgenommenen Bildes enthält. Das ist genau dann der Fall, wenn die Abtastzeilen auf dem Target der Kamera 20 senkrecht zu dem Bild der Achse des Halbleiterstabes 1 orientiert sind und wenn die auf die Schmelzzone 2 gerichtete optische Achse der Aufnahmeoptik ihre Länge und Neigung zur Stabachse unverändert beibehält. Dies bedeutet, daß die Kamera 20 bei nicht ortsfester Schmelzzone 2 unter Beibehaltung ihrer Orientierung zu sich selbst mit der Geschwindigkeit der Kristallisationsfront verschoben werden muß.

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Da sich der der Kristallisationsfront im Fernsehbild entsprechende Impuls der pro Abtastzyklus gelieferten Impulsfolge als Grenzimpuls von besonders hoher Amplitude auszeichnet, ist durch eine in der der Kamera nachgeschalteten Auswerte-Rechenanlage 3 eingebaute Filteranlage ohne weiteres möglich, diesen Impuls p_k aus den einzelnen Impulsfolgen auszusieben und den seiner Länge proportionalen Wert von d(x, ) zu bestimmen. Der hierzu erforderliche Proportionalitätsfaktor wird durch die Eichung der Anordnung erhalten. Für die Bestimmung des Randwinkels CL(x^) benötigt man noch den Durchmesser d(x_k+\), der derjenigen der Kristallisationsgrenze benachbarten Abtastzeile in der elektronischen Kamera 20 zugeordnet ist, die von der Kristallisationsgrenze aus gesehen bereits dem Bild des flüssigen Materials zuzuordnen ist. Dann wird

Oi (x_k) = arctg d(x_k) - d(x +λ)

2X

wobei Xder dem Abstand zweier benachbarter Abtastzeilen entsprechende Abstand im Maßstab der wirklichen Schmelzzone ist. Es wird darauf hingewiesen, daß man statt des Winkels o6(x_k) auch eine trigonometrische Funktion dieses Winkels, vorzugsweise tgöC(x_k)_/als Regelgröße verwenden kann, weil eine eineindeutige Relation zwischen dem Winkel °^(x_k) und seinen trigonometrischen Funktionen besteht.

In einer geeigneten optoelektronischen oder mechanooptischen Überwachungsvorrichtung 21 wird der Ort x, der Kristallisationsfront der Schmelzzone 2 überwacht und der der Ortskoordinate x_k (= vorzugsweise Abstand zwischen Kristallisationsfront der Schmelzzone 2 und dem Keimkristall) in dem Beobachtungsmoment entsprechende Zahlenwerte an eine als Rechner aufgebautete Datenverarbeitungsanlage 11 gegeben. Da dann das von

, , 409883/0693

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der Überwachungsvorrichtung 21 gelieferte Signal ein Maß für den Wert von x, darstellt, ist die Datenverarbeitungsanlage 11 mit einem Gerät ausgerüstet, welches aus dem Signal die Länge von x_fc als Zahlenwert entnimmt und mit diesem Zahlenwert den zugehörigen Stellwert von dCx^) bzw.d(x_k), also die Werte d*(x_k) und uC*(x_fc) ausrechnet.

Beispielsweise kann hier für die Berechnung von d*(x_Jc) die Formel

d*(x, ) = r + R - (R-r ) cos ^xk^ je ο ο -pr

Verwendung finden, die auch als Grundlage für die zugehörigen Werte Ä*(xj_£.) unter Berücksichtigung der Volumenänderung angewendet wird, (r = Radius des Keimstristalls, R = Radius des dickeren Normalstabs, Ai und sind Konstante). Die Koordinatenüberwachung kann aber auch so arbeiten, daß jedesmal, wenn die Kristallisationsfront eine Strecke s, z.B. s = o,5 um, zurückgelegt hat, ein Signal erscheint, mit dessen Hilfe, die nach einem Programm ermittelten Werte von d*(x, ) undo^x^) aus der - in diesem Falle als Speicher aufgebauten - Datenverarbeitungsanlage 11 abgerufen werden. Dabei ist es möglich den Signalen bei einer Vorwärtsbewegung der Kristallisationsfront einen anderen Charakter als bei einer Rückwärtsbewegung mitzugeben, so daß bei einer Rückbewegung bereits abgerufene Werte für eine erneute Abrufung bereit gemacht werden können.

Eine dem jeweiligen Wert von d*(x_lc) proportionale elektrische Spannung geht von der Datenverarbeitungsanlage 11 über die Leitung 10 a an den einen Eingang

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der ersten Stufe des ersten Kaskadenreglers 10, der für den Abstand der beiden Stabhalterungen 1 a und 1 b verantwortlich ist. Zur selben Zeit geht von dem der Auswertung der Impulse der elektronischen Kamera 20 dienenden Auswerte-Rechner 3 eine dem Istwert von ^.(χ^) proportionale Spannung an den zweiten Eingang dieser Stufe über die Leitung 10b. Die Eingangsstufe dieses Kaskadenregelkreises ist durch einen Regelverstärker 10 gegeben, an dessen Ausgang eine der Regelabweichung von d(xj) proportionale Spannung erscheint. Diese wird in die zweite Regelstufe dieses Kaskadenregelkreises gegeben. Sie gelangt zunächst in den Integrator 5» einem Verstärkerelement, welches die Aufgabe hat, das Zeitintegral der Regelabweichung von CL(X^.) so zu bilden, daß 1.) dieses sein Vorzeichen mit der Regelabweichung ändert, daß 2.) das Zeitintegral einen konstanten Wert erhält, sobald die Regelabweichung von d(x, ) verschwindet und daß außerdem 3.) das Zeitintegral unter der Vorraussetzung 2.) so normiert ist, daß es dem noch zu beschreibenden Istwert gleich wird, sobald d*(x_fc) konstant bleiben soll.

Das von der Integrationsstufe 5 gelieferte Signal geht an den einen Eingang des Regelverstärkers 4 über die Leitung 4b. An den zweiten Eingang des Regelverstärkers wird als Istwert eine ebenfalls eine durch Integration erhaltene Größe über die Leitung 4a angeliefert, die für den geometrischen Zustand der Schmelzzone 2 verbindlich ist.Zweckmäßig verwendet man hier das Integral über die Quadratsumme aller durch die elektronische Kamera 21 ermittelten Durchmesserwerte. In der Praxis bedeutet das, daß man alle Impulse, soweit sie sich auf

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das Bild der eigentlichen Schmelzzone 2 in der Kamera beziehen, durch Multiplikation mit dem oben erwähnten Proportionalistätsfaktor in die entsprechenden Durchmesserwerte d(z ) umwandelt, und dann von dem Rechner 3 die Summe

S =

ausrechnen und in eine dem erhaltenen Wert von S proportionale elektrische Spannung umwandeln läßt. Die Summierung bei der Bildung von S geht über alle Impulse P_v, soweit die korrelierten Bildabtastzeilen z_K zu dem Bild der eigentlichen Schmelzzone 2 gehören. Der bereits erwähnte Stellwert für den Regelverstärker 4, der von dem Integrator 5 geliefert wird, ist dann so zu normieren, daß er gleich S wird, sobald das Programm für d*(x, ) einen Ziehbereich konstanter Stabdurchmesser vorschreibt.

Das von dem Regelverstärker 4 gelieferte Ausgangssignal geht an die von dem rückgekoppelten Regelverstärker 7 gebildete· dritte Regelstufe der den ersten Regelkreis bildenden Kaskade. Zum Zwecke der Rückkopplung ist die Welle des von der dritten Regelstufe betriebenen Antriebsmotors 8 des Streckstauchmechanismus mit einem Tachometergenerator 8a fest gekoppelt, und die von diesem gelieferte Spannung an den freien zweiten Eingang des Regelverstärkers 7 gelegt. Man erhält auf diese Weise stabile Drehzahlen des Motors 8 und einen definierten Einsatz des Streck-Stauchmechanismus.

An den Eingang des zweiten Kaskadenregelkreises der erfindungsgemäßen Anordnung ist als Stellwert die bereits erwähnte Stellgröße c(*(x_k) über die leitung 6b

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und der zugehörige Istwert über die Leitung 6a in Form zu den tatsächlichen Werten proportioneilen Spannungen gelegt. Die erste Stufe dieses zweiten Kaskadenregelkreises ist durch den Regelverstärker gegeben, der ein der Regelabweichung von£X(x_k.) proportionales Signal erzeugt. Dieses geht an die zweite Stufe der Regelkaskade. Diese wird durch einen Stellmotor 13, einem an eine nicht dargestellte Gleichspannungsquelle angeschlossenen Potentiometer 14 und einem Regelverstärker 15 gebildet. Der PI-Regelcharakter dieser Stufe ist durch den Stellmotor 13 gegeben, der den Abgriff des Potentiometers 14 und damit die als Stellwert über das Potentiometer 14 gelieferte Gleichspannung verändert. Der Istwert wird von dem den Kondensator 12a und die Induktionsheizspule enthaltenden 'Schwingkreis geliefert. Er soll ein Maß für die dem Schwingkreis und damit der Induktionsheizspule 12 zugeführte Energie sein.

Die am Kondensator 12a liegende hochfrequente Wechselspannung liefert nach Gleichrichtung und ggf. Glättung durch die Anlage 24 eine Spannung ü_, welche an dem Voltmeter 22 abgelesen werden kann und die ein Maß für die vom Schwingkreis aufgenommene Energie bildet. Sie wird über die Leitung 15 b an den einen Eingang des Regelverstärkers 15 gelegt. An den anderen Eingang liegt die vom Potentiometer 14 gelieferte Spannung als Stellwert.

Der Motor 13 gerät in Aktion, sobald eine Regelabweichung von oC(x_k) auftritt. Ist diese gleich Null, so soll am Verstärker 15 Gleichgewicht zwischen dem vom Potentiometer

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gelieferten Stellwert und dem von der Anlage 24 gelieferten Spannungswert U als Istwert gegeben sein, was durch entsprechende Einstellung des Potentiometerabgriffs leicht zu erreichen ist. Ändert sich die die Energiezufuhr vom Generator 18 bzw. die Kopplung zwischen Schmelzzone 2 und Induktionsheizspule 12, so ändert sich Spannung ü_ und außerdem auch der Istwert von cL (x_fc). Es treten dann die Regelstufen 6 und 15 in Aktion solange, bis wieder Gleichgewicht an 15 herrscht und die Regelabweichung vono((xjj verschwunden ist.

Der Ausgang der zweiten Regelstufe 15 des zweiten Kaskadenregelkreises geht wiederum an eine rückgekoppelte dritte Regelstufe mit dem Regelverstärker 16, deren Ausgang auf den die Einstellung des Generators beeinflussenden Stellmotor 17 arbeitet. Die Rückkopplung ist durch den Widerstand 23 gegeben, der den Ausgang des Regelverstärkers 16 an den noch freien zweiten Eingang des Regelverstärkers 16 legt. Hier hat man im Gegensatz zu den Rückkopplungsverhältnissen des ersten Kaskadenregelkreises keine Tachometergeneratorrückkopplung sondern eine AnkerSpannungsrückführung, die in diesem Falle ausreicht.

Zusammenfassend soll die in der Fig. dargestellte Anordnung in ihrer Wirkungsweise nochmals kurz beschrieben werden.

In der elektronischen Kamera (Fernsehkamera) 20, mit welcher ein Bild der Schmelzzone 2 aufgenommen wird, erfolgt eine elektronische Abtastung dieses Bildes,

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wie dies beispielsweise in der Anmeldung P 2113 720.2 (VPA 71/1044) beschrieben ist. Man erhält pro Abtastzyklus eine Folge diskreter elektrischer Impulse (Rechteckimpulse), die den einzelnen Bildabtastzeilen zugeordnet sind. Diese Impulse werden auf eine elektronische Auswertevorrichtung 3 gegeben, in der die zur Ermittlung des Durchmessers d(x, ) (Istwert) der Kristallisationsfront der Schmelzzone, des Randwinkels d. (x_v) und der zur Beaufschlagung des

Regelverstärkers 4 benötigten Summe S =^(d(z_/ )) erforderlichen Rechenoperationen mit den" genannten Impulsen als Ausgangsgrößen geleistet werden. Dabei ist die Länge der Impulse P/ (Zeitdauer) die entscheidende Größe; die Amplituden (Impulshöhen) dienen lediglich dazu, um die verschiedenen Impulse, insbesondere den der Kristallisationsfront und damit dem Durchmesser d(x_fc) zugehörenden Impuls P^ und den oben erwähnten, dem Durchmesser d(xj + X) entsprechenden Nachbarimpuls aussuchen zu können.

Außerdem werden ggf. die in der Auswerte vorrichtung 3 ermittelten "Is'twerte" zur Kontrolle des Programms auch in die Datenverarbeitungsanlage 11 eingegeben, was durch die Verbindungsleitung 3a angedeutet ist.

Von der Datenverarbeitungsanlage 11 werden die für die Eingangsstufen der beiden Kaskadenregelkreise erforderlichen Stellwerte d*(x_k) und cC^x^) zur Verfügung gestellt, die nach Maßgabe des Orts x_fc der Kristallisationsfront der Schmelzzone 2 abgerufen werden. Die Regelabweichung wird in dem ersten Kaskadenregelkreis, der der Regelung des Abstandes der beiden Halterungen 1a undi b des zonenzuschmelzenden Halbleiterstabes 1 dient,

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durch Zeitintegration zu einer Stellgröße aufgebaut, die die Bewegung des Stellmotors 8 nur dann zum Verschwinden bringt, wenn der Durchmesser des aus der Schmelzzone 2 wachsenden Stabes konstant bleiben soll und keine Regelabweichung vorhanden ist. Der zugehörige Istwert ist die dem Volumen der Schmelzzone 2 (bzw. einem beobachtbaren Anteil dieses Volumens, der an die Kristallisationsfront angrenzen soll) proportionale Summe

S =

In ähnlicher Weise erfolgt die Beeinflussung der Energiezufuhr zu der Induktionsheizspule 12 durch den zweiten Kaskadenregelkreis der erfindungsgemäßen Anordnung. Er steuert die an dessen Eingangsverstärker gelegte Regelabweichung des Rand winke 1 s 0C(X₁.) einen zweiten Regelkreis über einen dem Integrator in der Integrationswirkung ähnlichen Stellmotor 13, wobei als Regelgröße für die zweite Stufe dieser Kaskade die Energieversorgung der Induktionsheizspule 12 verwendet ist. Während als Regelfühler für die Ermittlung der Summe S die elektronische Kamera 20 verwendet wird, hat man hier einen anderen Regelfühler, nämlich die gleichrichtende und spannungsglättende Anlage 26. Auch hier hat man eine rückgekoppelte Ausgangsstufe 16, die durch den Motor 17 auf die Regelstrecke, also in diesem Fall die Frequenz des Generators 18, einwirkt. Auch hier wird die Drehzahl des Stellmotors 17 infolge der durch den Widerstand gegebenen Rückkopplung etwa proportional der Regelabweichung der Energie.

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Das Programm für die Stellwerte d*(x_fc) wird auf jeden Fall so gewählt, daß es mit der Stabilität der Schmelzzone 2 im Einklang ist

1 Figur
Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum tiegellosen Zonenschmelzen eines »3

Halbleiterstabes, insbesondere nach Patentanmeldung P 22 47 bei welcher der vertikal orientierte und· an seinen Enden von in Richtung der Stabachse gegeneinander verschiebbaren Stabhalterungen getragene Halbleiterstab von einer axial verschiebbaren und die Schmelzzone erzeugenden Induktionsheizspule koaxial umgeben ist, bei der ferner eine automatische Regelung der Energiezufuhr zur Induktionsheizspule als auch des Abstandes zwischen den beiden Stabhalterungen unter Verwendung einer elektronischen Kamera als Regelfühler derart vorgesehen ist, daß bei unverändert aufrechterhaltener Geometrie der Anordnung der Optik der elektronischen Kamera in Bezug auf die den Halbleiterstab durchwandernde Schmelzzone die zeilenweise Abtastung des auf das Target in der elektronischen Kamera projizierten Bildes der Schmelzzone senkrecht zu dem Bild der Achse des Halbleiterstabes verläuft, dadurch gekennzeichnet , daß daß ein die Lage x_k der Kristallisationsfront der Schmelzzone (2) überwachendes Organ einerseits die für die Regelung des Abstandes der beiden Stabhalterungen als Stellwert verwendete Größe dCx^) des DurchmessBrs der Kristallisationsfront, andererseits die für die Regelung der Energiezufuhr zur

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Induktionsheizspule (12) als Stellwert verwendete Größe c6(x_k) des Winkels zwischen der Vertikalen und dem Schmelzzonenprofil im Schnittpunkt mit der Kristallisationsgrenze aus einer Datenverarbeitungsanlage (11) anfordert und die von der Datenverarbeitungsanlage (11) gelieferten Stellwerte für d(x_k) in der Eingangsstufe (10) eines ersten Kaskadenregelkreises ( 10, 5, 4-, 7, 8, 8a ) und die von der Datenverarbeitungsanlage (11) gelieferten Stellwerte füroc(x. ) in der Eingangsstufe (6) eines zweiten Kaskadenregelkreises ( 6, 13, 15» 16, 14, 10 ) mit den von der elektronischen Kamera (20) über einen auswertenden Rechner (3) gelieferten zugehörigen Istwerten einen Vergleich unter Entstehung eines der jeweiligen Regelabweichung proportionalen Signals als Eingangssignal für die zweite Stufe des betreffenden Kaskadenregelkreises erfahren, daß ferner in den zweiten - eine Pl-Charakteristisch aufweisenden - Regelstufen der beiden Kaskadenregelkreise ein Vergleich der durch Integration abgeänderten Signale aus der Eingangsstufe mit von je einem Regelfühler ( 20, 24 ) gelieferten Istwerten einer neuen Regelgröße erfolgt, dessen Ergebnis über je eine mit Rückkopplung versehene dritte Regelstufe (7, 16) unmittelbar auf die der beiden Stabhalterungen (1a, 1a) beziehungsweise die Energieversorgung der Induktionsheizspule beeinflussende Stellglieder einwirkt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Datenverarbeitungsanlage (11) als Rechenanlage ausgebildet ist, welche zu den von dem Überwachungsorgan (21) gelieferten Werten von x, die zugehörigen Stellwerte d*(x, ) undct*(x_k) ausrechnet und an die Eingangsstufen (10, 6) je eines der beiden Kaskadenregelkreise legt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die •Datenverarbeitungsanlage (11) als Datenspeicher ausgebildet ist, welcher aufgrund der von dem Überwachungsorgan (21) beim Passieren von vorgegebenen x,-Werten durch die Kristallisationsfront der Schmelzzone (2) gegebenen diskreten Signalen sukzessive die eingespeicherten Stellwertepaare d*(x^) Jan die , Eingangsstufen (10;6) je eines der beiden Kaskadenregelkreise legt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» > dadurch gekennzeichnet, daß die ein der Regelabweichung des Durchmessers d(x_k) der Kristallisationsfront proportionales Signal liefernde Eingangsstufe (10) des ersten Kaskadenregelkreises auf eine PI-Regelcharakteristik aufweisende zweite Regelstufe arbeitet, die aus einem Integrator (5) mit nachgeschaltetem Regelverstärker (4) besteht.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der freie zweite Eingang des der zweiten Regelstufe zugehörigen Regelverstärkers (4) über eine Leitung (4a) mit einer die Summe S der Quadrate der aus den von der elektronischen Kamera (20) Impulse pro Abtastzyklus gelieferten und dem Bild der eigentlichen Schmelzzone (2) zugeordneten Durchmesser d (¹ZJ lief ernden Anlage in der von der elektronischen Kamera (20) gesteuerten und die Impulse auswertenen Rechenanlage (3) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang des Regelverstärkers (4) der zweiten Regelstufe des ersten Kaskadenregelkreises über eine dritte Regelstufe mit einem Regelverstärker (7) auf den die Anlage zur Veränderung des Abstandes der beiden Stabhalterungen (1a, 1b) betreibenden Stellmotors (8) arbeitet, daß ' außerdem die Welle dieses Stellmotors (8) mit einem Tachometergenerator (8a) mechanisch fest gekuppelt ist und daß die von dem Tachometergenerator erzeugte Spannung an den zweiten Eingang des Regelverstärkers (7) der dritten Stufe des ersten Kaskadenregelkreises rückgekoppelt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ein der Regelabweichung des Winkels Od (x_k proportionales Signal liefernde Eingangsstufe (6) des zweiten Kaskadenregelkreises auf einen den

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Abgriff eines an einer HilfsSpannungsquelle liegenden Potentiometers (14) betätigenden Stellmotors (13) arbeitet, daß die von dem Potentiometer (14) gelieferte Spannung als Stellwert für einen der zweiten Regelstufe des zweiten Kaskadenregelkreises angehörenden Regelverstärker (15) dient, während der zugehörige Istwert von dem die Induktionsheizspule (12) beinhaltenden Energieversorgungskreis, insbesondere von einem der Induktonsheizspule (12) parallelgeschalteten Schwingkreiskondensator (1.2a) zur Verfugung gestellt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die an der Induktionsheizspule (12) bzw. einem dieser parallelgeschalteten Schwingkreiskondensator liegende Spannung über eine-insbesondere glättend wirkende-Gleichrichteranlage (24) dem zweiten Eingang des Regelverstärkers (15) in der zweiten Regelstufe des zweiten Kaskadenregelkreises zugeführt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Regelverstärker (15) der zweiten Regelstufe des zweiten Kaskadenregelkreises über die mit einem Widerstand (23) rückgekoppelte und von einem weiteren .Regelverstärker (16) gebildete dritte Regelstufe des zweiten Kaskadenregelkreises auf den die Hochfrequenzenergie für die Induktionsheizspule (12) liefernden, verstellbaren Generator (18) arbeitet.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß daß der die Versorgungsenergie für die Induktionsheizspule (12) liefernde Hochfrequenzgenerator (18) lose an den die Induktionsheizspule enthaltenden Schwingkreis angekoppelt und daß die Frequenz der von dem Hochfrequenzgenerator (18) gelieferten elektrischen Schwingungen in einem die Resonanzfrequenz des Schwingkreises enthaltenen Frequenzbereiches stetig veränderbar ist.

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