DE2534752C3

DE2534752C3 -

Info

Publication number: DE2534752C3
Application number: DE19752534752
Authority: DE
Inventors: Hans 8031 Groebenzell Stut; Maria 8000 Muenchen Traxinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1975-08-04
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DK249676A; DE2534752B2; DE2534752A1; JPS5220306A

Description

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Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleitermaterialstabes bei der der Stab lotrecht zwischen zwei Halterungen in einem Rezipienten angeordnet ist, mit einer, den Stab ringförmig umschließenden Induktionsheizspule und einer Fernsehkamera zur optischen Überwachung der Erstarrungsfront der Schmelzzone.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 12 31 671 _Μ zu entnehmen. Bei dieser Vorrichtung wird zur Steuerung des Durchmessers der Erstarrungsfront der Schmelzzone eine Fernsehkamera ve-: wendet, in welcher das Bild der Umgebung de. Erstarrungsfront mit einem Elektronenstrahl zeilenweise abgt astet wird und zwischen der Fernsehkamera und einer an sich bekannten Einrichtung, die zur Durchmesser-Sollwertsregelung eine Streck-Stauch-Bewegung der Stabenden hervorruft, ein Regelkreis geschaltet ist. Ober den die Streck-Stauch-Bewegung, abhängig von dem Ergebnis der Abtastung, herbeigeführt wird.

Für die normale Beobachtung und Messung von geometrischen Formen an der Schmelzzone ist es angebracht, die Blickrichtung und die Höhe der Kamera so zu wählen, daß die Erstarrungsfront oder die 4S Phasengrenze genau senkrecht beobachtet wird. Dabei soll sie sich etwas unterhalb der Bildmitte befinden. Während des Anschmelzvorgangs von Keimkristall und Haibleiterstab und auch noch im konischen Stabteil (nach dem Anschmelzen) wird die Phasengrenze durch so die die Schmelzzone erzeugende HF-Induktionsheizspule abgedeckt Es muß dann ein anderer Blickwinkel gewählt werden, auch wenn die Beobachtungsbedingungen nicht mehr optimal sind. Die Abbildungsbedingungen wie Schärfe und Maßstab dürfen sich jedoch nicht ändern.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

ohne Lageveränderung der Fernsehkamera eine Änderung der Betrachtungsrichtung auf die Erstarrungsfront der Schmelzzone zu ermöglichen.

Die vorliegende Patentanmeldung löst diese Aufgabe Hadurch, daß zwischen Fernsehkamera und zu beobachtender Erstarrungsfront der Schmelzzone zwei fest justierte Spiegel und ein Schwenkspiegel so angeordnet sind, daß die Strahlen gleich sind. Dadurch, daß bei Änderung der Blickrichtung der Objektabstand *.ur K amera konstant bleibt, wird gewährleistet, daß sich die Abbildungsbedingungen nicht ändern und der Automatisierungsvorgang nicht gestört wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Schwenkspiegel durch einen Elektromagneten betätigbar i$t

Zur näheren Erläuterung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels soll nunmehr auf die in der Zeichnung befindliche Figur Bezug genommen werden.

In der Figur bezeichnet 1 den Halbleiterkristallstab aus Silicium, der nach dem Zonenschmelzverfahren behandelt werden soll. Durch eine einwindige Induktionsheizspule 2 wird in ihm eine Schmelzzone 3 erzeugt, welche während -des Zonenschmelzen von unten nach oben über den Siliciumstab hinweggeführt wird (s. Pfeil 4). Die Erstarrungsfront 13 der Schmelzzone 3 liegt deshalb an der unteren Grenze der Zone. Mittels der Fernsehkamera 5 wird ein Abbild der Übergangsstelle von der Schmelzzone 3 zum unteren Teil 6 des Halbleiterstabes auf das Fotozellensystem der Kamera übernommen. Weitere Einzelheiten der Bildabtastung und der daraus erfolgenden Steuerung des Zonenschmelzvorgangs sind in der eingangs erwähnten DE-PS 12 31 671 genau beschrieben. Auf diese Vorgänge soll hier nicht näher eingegangen werden, vielmehr soll die Betätigung des Spiegelsystems beschrieben werden.

Wie aus der Figur zu ersehen ist, wird der von der unteren Grenze 13 der Schmelzzone 3 ausgehende Strahl [104] an einen fest justierten Spiegel 7 reflektiert [26] und auf den Spiegel 8 geworfen, wo er nach der Reflexion [45] auf die Fernsehkamera trifft Der durch die geänderte Blickrichtung entstandene Strahl [100] (gestrichelt gezeichnet) wird auf den fest justierten Spiegel 9 geworfen und trifft ebenfalls nach Reflexion [30] auf den Spiegel 8. Der Spiegel 8 muß um einen solchen Betrag geschwenkt werden, daß er die Blickrichtung der Kamera trifft. Die Lageänderung des Spiegels 8 ist strichpunktiert dargestellt und wird durch einen Elektromagneten 10 bewirkt Der Spiegel 9 muß so justiert sein, daß der Abstand Objekt—Kamera konstant bleibt.

Die an den Strahlen in eckigen Klammern eingezeichneten Bezugszeichen sind gleichzeitig ein MaB für die entsprechenden Abstände. Wie sich daraus leicht berechnen läßt, sind die Abstände der beiden Blickrichtungen gleich (104 + 26 + 45== 175 und 100+30+45-175).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleitermaterialstabes, bei der der Stab

lotrecht zwischen zwei Halterungen in einem

Rezipienten angeordnet ist, mit einer, den Stab

ringförmig umschließenden Induktionsheizspule und einer Fernsehkamera zur optischen Überwachung der Erstarrungsfront der Schmelzzone, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Fernsehkamera und zu beobachtender Erstarrungsfront der Schmelzzone zwei fest justierte Spiegel (7; 9) und ein Schwenkspiegel (8) so angeordnet sind, daß die Strahlen (104; 26;45) und(100;30; 45) gleich sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schwenkspiegel (8) durch einen Elektromagneten (10) betätigbar ist