DE2853415A1 - Crucibleless zone melting device - with crystal rod support by discs rolling on inclined grooves in support arms around rod - Google Patents
Crucibleless zone melting device - with crystal rod support by discs rolling on inclined grooves in support arms around rodInfo
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- 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
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Abstract
Description
Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines anDevice for crucible-free zone melting of a
seinem unteren Ende mit einem angeschmolzenen Keimkristall versehenen Halbleiterkristallstabes.its lower end is provided with a fused seed crystal Semiconductor crystal rod.
Die Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines an seinem unteren Ende mit einem angeschmolzenen und in einer mit der unteren Drehwelle verbundenen Halterung befestigten Keimkristall versehenen und senkrecht gehalterten Halbleiterkristallstabes, bei der der untere Teil des Stabes abstützbar ist.The patent application relates to a device for crucible-free zone melting one at its lower end with a fused one and in one with the lower one Rotary shaft connected bracket attached seed crystal provided and perpendicular held semiconductor crystal rod, in which the lower part of the rod can be supported is.
Aus der DE-OS 25 48 050 ist unter anderem eine Abstützeinrichtung bekannt, bei der ein mit der Keimkristallhalterung starr verbundener Rahmen vorgesehen ist, an welchem mindestens drei Drehgelenke angebracht sind, an denen Schwenkarme befestigt sind. An den Drehgelenken sind Züge befestigt, deren Betätigung bewirkt, daß die Arme auf den Stabkonus fallen und dadurch den für den Abstützvorgang erforderlichen Kontakt zur Halterung herstellen. Dabei bestehen die Schwenkarme aus Leichtmetall und sind S-förmig gebogen, so daß an dem mit dem Stabkonus in Kontakt kommenden Ende eine ausreichende Auflagefläche. gebildet ist.From DE-OS 25 48 050, among other things, a support device known, in which a frame rigidly connected to the seed crystal holder is provided is, on which at least three swivel joints are attached, on which swivel arms are attached. Cables are attached to the swivel joints, the actuation of which causes that the arms fall on the rod cone and thereby the necessary for the support process Establish contact with the bracket. The swivel arms are made of light metal and are bent in an S-shape so that at the end that comes into contact with the rod cone a sufficient support surface. is formed.
Aus der DE-OS 25 29 366 ist eine Abstützvorrichtung bekannt, die aus einem auf der unteren Drehwelle einer Zonenziehanlage aufsitzenden Gewindebolzen mit an seinem, zur Aufnahme eines Keimkristalls aufgebohrten, oberen Ende angebrachten zwei oder mehreren aufklappbaren Schwenkarmen und einem in vertikaler Richtung verstellbaren, den Gewindebolzen koaxial umschließenden Ring besteht. Bei dieser Vorrichtung werden ungleichmäßig aufgewachsene Stäbe dadurch gehaltert, daß am oberen Schwenkarmende befindliche Justierschrauben dem ungleichmäßigen Stabkonus entsprechend nachgedreht werden. Ein solches Nachdrehen ist ohne Unterbrechung des Zonenziehprozesses aber nicht durchführbar.From DE-OS 25 29 366 a support device is known from a threaded bolt seated on the lower rotating shaft of a zone drawing system with attached to its upper end drilled out to accommodate a seed crystal two or more hinged swivel arms and one adjustable in the vertical direction, the threaded bolt is coaxially enclosing ring. With this device are unevenly grown rods held in that at the upper end of the swing arm The adjusting screws located there are retightened according to the uneven rod cone will. Such re-turning is without interrupting the zone drawing process, however not feasible.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht in einer Verbesserung der eingangs beschriebenen Vorrichtungen derart, daß sowohl eine radiale als auch eine axiale Abstützung bei sehr dicken und langen Siliciumeinkri stall stäben ermöglicht wird, wobei der Stabkonus auch ungleichmäßig geformt sein kann.The object on which the present invention is based exists in an improvement of the devices described above such that both a radial as well as an axial support for very thick and long silicon incisions stall rods is made possible, the rod cone also being irregularly shaped can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Abstützung mindestens zwei, vorzugsweise parallel zum Stab angeordnete Stützarme vorgesehen sind, die axial zur Drehwelle verschiebbar sind und die zum Stab hin abfallende Pührungsrinnen aufweisen, in welchen sich zur radialen Abstützung bewegbare Abstandsstücke befinden und daß die Stützarme an ihrer dem Stab zugewandten Seite mit Auflageflächen versehen sind, auf denen zur axialen Abstützung ein Stützring aufliegt.This object is achieved according to the invention in that for support at least two support arms, preferably arranged parallel to the rod, are provided which are axially displaceable to the rotating shaft and which sloping towards the rod Have guide channels, in which are movable spacers for radial support are located and that the support arms on their side facing the rod with bearing surfaces are provided on which a support ring rests for axial support.
Die Abstandsstücke und der Stützring ermöglichen in vorteilhafter Weise auch bei ungleichmäßig aufgewachsenem Stabkonus oder unrundem Halbleiterstab eine feste und sichere Abstützung.The spacers and the support ring allow in more advantageous Even if the rod cone or non-round semiconductor rod has grown unevenly a firm and secure support.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Stützarme im gleichen Winkelabstand an einem die Drehwelle koaxial umgebenden Rohrstück befestigt sind und daß zur axialen Bewegung der Stützarme ein Schraubmechanismus vorgesehen ist.It is within the scope of the invention that the support arms are at the same angular distance are attached to a tubular piece coaxially surrounding the rotary shaft and that for the axial Movement of the support arms a screw mechanism is provided.
In einer Ausführung der Erfindung ist der Keimkristallhalter federnd auf dem oberen Ende der Drehwelle gelagert.In one embodiment of the invention, the seed crystal holder is resilient mounted on the upper end of the rotating shaft.
In einer weiteren Variation der Erfindung sind am oberen Ende der Fffhrungsrininen zur Aufnahme der Abstandsstücke Mulden angebracht.In a further variation of the invention are at the top of the Guide liners to accommodate the spacers, recesses attached.
Vorteilhafterweise sind die in den Pürungsrinnen befindlichen Abstandsstücke rohr-, scheiben-, walzen-oder kugelförmig und bestehen aus Quarz, Keramik, Silicium oder einem Leichtmetall, insbesondere Titan oder Aluminium.The spacers located in the grooves are advantageous Tubular, disk, roller or spherical and consist of quartz, ceramic, silicon or a light metal, in particular titanium or aluminum.
Vorzugsweise werden zur Abstützung drei Stützarme vorgesehen und diese aus Keramik, Silicium oder einem Leichtmetall, insbesondere Titan oder Aluminium hergestellt.Preferably three support arms are provided for support and these made of ceramic, silicon or a light metal, in particular titanium or aluminum manufactured.
Der Stützring besteht vorteilhafterweise aus Keramik, Silicium oder einem Leichtmetall, insbesondere Titan oder Aluminium.The support ring is advantageously made of ceramic, silicon or a light metal, in particular titanium or aluminum.
Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß anschließend an den Durchlauf der Schmelzzone durch den von der Stützeinrichtung kontaktierten Teil des Stabes das die Drehwelle konzentrisch umgebende Rohrstück nach oben bewegt wird, bis die Innenseite des auf den Auflageflächen der Stützarme aufliegenden Stützringes zur axialen Abstützung an den Stabkonus gedrückt ist, und daß sodann die Abstandsstücke in die zum Stab hin abfallende Führungsrinne gebracht werden und sich in dieser zur radialen Abstützung bis an den Rand des Stabes bewegen.To operate the device according to the invention it is provided that following the passage of the melting zone through the support device contacted Part of the rod that concentrically surrounds the rotating shaft Pipe section is moved upwards until the inside of the on the bearing surfaces of the Support arms on top of the support ring pressed against the rod cone for axial support is, and that then the spacers in the sloping guide channel towards the rod are brought and in this for radial support up to the edge of the rod move.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Stützarme durch einen Schraubmechanismus axial verschoben werden.It is within the scope of the invention that the support arms by a screw mechanism be moved axially.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt eine Abstützvorrichtung während der Abstützphase schematisch im Schnittbild.The invention is illustrated below with reference to one in the figure Embodiment explained in more detail. The figure shows a support device during the support phase schematically in the sectional view.
Die Abstützvorrichtung gemäß der Figur befindet sich in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Zonenschmelzapparatur. In an sich bekannter Weise ist ein Siliciumstab 3 mit konusförmigem Ubergang zur flaschenhalsförmigen Verengung 2 an einen Siliciumkeimkristall 1 bzw. an einen Siliciumimpfling angeschmolzen. Der Keimkristall 1 ist in einer Halterung 5 befestigt, die mit der unteren Drehwelle 6 der Zonenschmelzapparatur verbunden ist. Während des Zonenschmelzens rotieren sowohl der Siliciumstab 3 als auch der Keimkristall 1 wie mit dem Drehpfeil 16 angedeutet um ihre Achse 20. Wenn die Schmelzzone sich von der Anschmelzstelle zwischen Eeimkristall 1 und Stab 3 entfernt und das auf der Verengung 2 sitzende Stabgewicht wächst, besteht die Gefahr, daß das an die flaschenhalsförmige Verengung 2 angewachsene Ende des Stabes 3 zu schwingen beginnt und eine mechanische Instabilität zeigt.The support device according to the figure is located in one of the Drawing zone melting apparatus not shown. In a manner known per se is a silicon rod 3 with a conical transition to the bottle neck-shaped constriction 2 fused to a silicon seed crystal 1 or to a silicon seed. The seed crystal 1 is fixed in a holder 5 which is connected to the lower rotating shaft 6 of the zone melting apparatus is connected. Rotate during zone melting both the silicon rod 3 and the seed crystal 1 as indicated by the rotary arrow 16 around its axis 20. When the melting zone extends from the melting point between single crystal 1 and rod 3 removed and the rod weight sitting on the constriction 2 increases the risk that the grown to the bottle neck-shaped constriction 2 end of the Rod 3 begins to vibrate and shows mechanical instability.
Dies wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ver- hindert. Sie besteht im wesentlichen aus Stützarmen 10, die an einem den oberen Teil der Drehwelle 6 konzentrisch umgebenden und axial zur Drehwelle 6 verschiebbaren Rohrstück 9 befestigt sind. Im Ausfuhrungsbeispiel der Figur sind nur zwei Stützarme 10 dargestellt, es ist jedoch vorteilhaft, eine größere Anzahl von Stützarmen 10, wie z. B. drei, vorzusehen. Die Stützarme 10 sind vorzugsweise parallel zum Stab 3 und im gleichen Winkelabstand voneinander angeordnet. Sie weisen in ihrem oberen Teil zum Stab 3 hin abfallende Fuhrungsrinnen 13 auf, die beispielsweise bogenförmig oder als schiefe Ebenen ausgeführt und in die Stützarme 10 eingefräst sein können. Am oberen Ende der Führungsrinnen 13 sind Milden 14 angebracht, die zur Aufnahme von Abstands stücken wie z. B. Siliciumscheiben 15 dienen.This is ensured by the device according to the invention hinders. It consists essentially of support arms 10, which are attached to the upper part of the Rotary shaft 6 concentrically surrounding and axially displaceable to the rotary shaft 6 pipe section 9 are attached. In the exemplary embodiment of the figure, only two support arms 10 are shown, however, it is advantageous to use a larger number of support arms 10, such as. B. three, to be provided. The support arms 10 are preferably parallel to the rod 3 and in the same Angular distance from each other arranged. In their upper part they point to rod 3 downwardly sloping guide channels 13, for example, arcuate or oblique Executed levels and can be milled into the support arms 10. At the upper end the guide troughs 13 are Milds 14 attached, the pieces to accommodate spacing such as B. silicon wafers 15 are used.
An der zum Stab 3 gewandten Seite der Stützarme 10 sind Auflageflächen 11 befestigt, auf denen ein Stützring 12 horizontal aufliegt.On the side of the support arms 10 facing the rod 3 there are bearing surfaces 11 attached, on which a support ring 12 rests horizontally.
Am oberen Ende der Drehwelle 6 befindet sind ein Schraubmechanismus, z. B. eine mutter 7, auf der eine Beilagscheibe 8, die die Drehwelle 6 konzentrisch umgibt, aufsitzt. Die Scheibe 8 kann auch als Axialnadel- oder Rollenlager ausgebildet werden. Auf der Beilagscheibe 8 liegt das Rohrstück 9 auf.At the upper end of the rotating shaft 6 is a screw mechanism, z. B. a nut 7 on which a washer 8, which the rotary shaft 6 concentrically surrounds, sits on. The disk 8 can also be designed as an axial needle or roller bearing will. The pipe section 9 rests on the washer 8.
Der Keimkristallhalter 5 ist in einer Bohrung am oberen Ende der Drehwelle 6 federnd gehaltert. Die Abfederung wird z. B. durch Tellerfedern 17 bewirkt.The seed crystal holder 5 is in a bore at the upper end of the rotating shaft 6 spring mounted. The cushioning is z. B. caused by disk springs 17.
Die Vorrichtung arbeitet nun wie folgt: Zu Beginn des Zonenziehvorgangs ist die die axiale Lage der Stützarme 10 bestimmende Mutter 7 nach unten geschraubt. Die Siliciumscheiben 15 befinden sich in den Mulden 14 am oberen Ende der Führungsrinnen 13 und der Stützring 12 liegt auf dem oberen Ende der Drehachse 6 auf oder befindet sich unterhalb des Stabkonus am oberen Ende der Keimkristallhalterung 5. Wenn aufgrund des wachsenden Stabgewichts eine Abstützung nötig wird, werden die Stützarme 10 und mit ihnen der Stützring 12 mittels der Mutter 7 nach oben geschoben, bis der Stützring 12, der, da er auf den Auflageflächen 11 nur aufliegt, horizontal verschiebbar ist, sich auf den gut rotationssymmetrischen Konusanfang des Stabes 3 zentriert und so den Stab axial abstützt.The device now works as follows: At the beginning of the zone drawing process the nut 7, which determines the axial position of the support arms 10, is screwed downwards. The silicon wafers 15 are located in the troughs 14 on upper The end of the guide channels 13 and the support ring 12 lie on the upper end of the axis of rotation 6 on or is located below the rod cone at the upper end of the seed crystal holder 5. If support is required due to the growing weight of the rod, will the support arms 10 and with them the support ring 12 pushed up by means of the nut 7, until the support ring 12, which, since it only rests on the bearing surfaces 11, is horizontal is displaceable, on the well rotationally symmetrical cone beginning of the rod 3 is centered and thus supports the rod axially.
Mittels einer in der Figur nicht näher dargestellten Betätigungsvorrichtung 18 für die Siliciumscheiben 15, z.By means of an actuating device not shown in detail in the figure 18 for the silicon wafers 15, e.g.
B. mittels eines von außerhalb der Zonenschmelzapparatur gehandhabten Armes, der in Richtung Drehachse 20 schwenkt, werden die Siliciumscheiben 15 auf den zum Stab 3 hin abfallenden Teil der Führungsrinnen 13 gebracht, rollen in Pfeilrichtung 19 an den Stabrand und bewirken so die radiale Abstützung (Scheibe 15 gestrichelt dargestellt).B. handled by means of an outside of the zone melting apparatus Arm, which pivots in the direction of the axis of rotation 20, the silicon wafers 15 are on brought the part of the guide channels 13 that slopes down towards the rod 3, rolling in the direction of the arrow 19 to the edge of the rod and thus effect the radial support (disk 15 dashed shown).
Auch wenn der Kontakt der Siliciumscheiben 15 mit dem Stab 3 in dessen Konusbereich erfolgt, ist die Abstützung selbst bei unregelmäßig aufgewachsenem Stabkonus mit Wachstumsbeulen 4 oder bei unrundem Stab 3 stabil. Es ist aber ebenfalls möglich, die Abstützvorrichtung so auszulegen, daß die Siliciumscheiben 15 den Stab 3 oberhalb seines Konusbereiches kontaktieren.Even if the contact of the silicon wafers 15 with the rod 3 in its Conical area takes place, the support is even with irregularly grown Rod cone with growth bumps 4 or, with non-round rod 3, stable. But it is also possible to design the support device so that the silicon wafers 15 the rod 3 above its cone area.
Bei steigendem Gewicht des Stabes 3 werden die Tellerfedern 17 zusammengepreßt und der Konus des Stabes 3 drückt sich stärker in den Stützring 12, so daß die flaschenhalsförmige Verengung 2 axial entlastet wird.As the weight of the rod 3 increases, the disc springs 17 are compressed and the cone of the rod 3 presses more strongly into the support ring 12, so that the bottle neck-shaped Constriction 2 is relieved axially.
Die Höhenverstellung der Stützarme 10 läßt sich in der Weise ausführen, daß die Mutter 7 durch in der Figur nicht dargestellte Mittel arretiert wird, sich dadurch nicht mehr mit der Drehwelle 6 mitdreht und sich so auf der Drehwelle 6 nach oben schraubt. Damit das Rohrstück 9 und mit ihm die Schwenkarme 10 nicht zusammen mit der Mutter 7 arretiert werden, ist zur Verminderung der Reibung die Beilagscheibe 8 vorgesehen. Zu diesem Zwecke ist es aber auch möglich, am unteren Ende des Rohrstücks 9 Wälz- oder Kugellager einzurichten.The height adjustment of the support arms 10 can be carried out in the manner that the nut 7 is locked by means not shown in the figure, itself through this no longer rotates with the rotating shaft 6 and so on the rotating shaft 6 screws upwards. So that the pipe section 9 and with it the swivel arms 10 are not locked together with the nut 7, is to reduce friction the washer 8 is provided. For this purpose, however, it is also possible at the bottom Set up 9 roller or ball bearings at the end of the pipe section.
1 Figur 12 Patentansprüche1 Figure 12 claims
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782853415 DE2853415A1 (en) | 1978-12-11 | 1978-12-11 | Crucibleless zone melting device - with crystal rod support by discs rolling on inclined grooves in support arms around rod |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782853415 DE2853415A1 (en) | 1978-12-11 | 1978-12-11 | Crucibleless zone melting device - with crystal rod support by discs rolling on inclined grooves in support arms around rod |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2853415A1 true DE2853415A1 (en) | 1980-06-19 |
DE2853415C2 DE2853415C2 (en) | 1988-08-25 |
Family
ID=6056839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782853415 Granted DE2853415A1 (en) | 1978-12-11 | 1978-12-11 | Crucibleless zone melting device - with crystal rod support by discs rolling on inclined grooves in support arms around rod |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2853415A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3322629A1 (en) * | 1983-06-23 | 1985-01-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Floating-zone melting apparatus |
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Citations (1)
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-
1978
- 1978-12-11 DE DE19782853415 patent/DE2853415A1/en active Granted
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US4886647A (en) * | 1987-04-27 | 1989-12-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Supporting apparatus for semiconductor crystal rod |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2853415C2 (en) | 1988-08-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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