-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von Einkristallen aus
einer Schmelze unter Vakuum oder unter Schutzgas mit einer Vorrichtung
mit einem Tiegel, der in einer Vakuumkammer angeordnet und durch
die Wärmestrahlung
von Heizelementen erhitzbar ist und bei der ein Ziehelement oberhalb
der im Tiegel befindlichen Schmelze vorgesehen ist, mit dem der
Einkristall von der Schmelzenoberfläche aus nach oben zu herausziehbar
ist und bei der eine Zuführung
vorgesehen ist, deren Einfüllöffnung oberhalb
des Tiegels endet und über
die das Chargiergut von einer Nachchargiervorrichtung aus mit einem
Förderer
in den Tiegel während des
Ziehvorgangs nachfüllbar
ist und mit Meßfühlern oder
-geräten,
die laufend die kennzeichnenden Größen des Kristall-Ziehprozesses
in einen Regler einspeisen, der den Förderer ansteuert.
-
Bekannt
ist bereits eine Anlage zum Ziehen von Kristallen aus einer Schmelze,
mit einer optischen Vorrichtung zur Überwachung und/oder Steuerung
des Durchmessers des anwachsenden Teiles des Kristalles (DE OS 2
149 093). Die optische Vorrichtung enthält dazu Photozellen, deren
Signale über
Verstärker
in einen PID-Regler eingegeben werden, der wiederum an einen Hochfrequenzgenerator
angeschlossen ist, der der Leistungsregelung dient, und der im übrigen den
Heizstrom für
die, den Schmelzentiegel umschließenden Heiz-Spule liefert.
Die Höhe
des Schmelzbad-Spiegels wird also bei dieser Vorrichtung bereits
als Regelgröße für den Heizstrom
verwendet.
-
Bekannt
sind weiterhin ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung
und Regelung von Kristallzüchtungsprozessen
(
DD 253 437 ), bei denen
die Temperaturverteilung, sowie deren Veränderungen in der Nähe der Erstarrungsfront
meßtechnisch
so erfaßt
werden, daß eine
entsprechende Korrektur nach dem Vergleich mit einer, für den jeweiligen
Kristallzüchtungsvorgang
typischen Temperaturverteilung erfolgen kann. Nach dieser Erfindung,
wird die von einem aus einer Schmelze wachsenden Kristall und die
von der Schmelze selbst emittierte Wärmestrahlung mittels einer
linear- oder flächenhaften
Photosensorenanordnung, die sich in einem optischen Abbildungssystem
befindet und aus mindestens zwei räumlich getrennten Einzelelementen besteht,
abgetastet, wobei Differenzsignale entstehen, deren Größe proportional
der Temperaturänderung
in dem begrenzten Bereich ist, womit Temperaturverteilungen ermittelt
werden, die mit der vorgegebenen Temperaturverteilung ständig in Übereinstimmung
gebracht werden.
-
Ein
Rechner ermöglicht
dabei die Korrektur des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Temperatur und
Größe des Signals,
so daß jedem
Signalwert eine reale Temperatur entspricht.
-
Es
sind auch ein Meßverfahren
und eine Meßordnung
für den
Durchmesser von Einkristallen beim Tiegelziehen bekannt (
DE 29 23 240 A1 ),
bei denen eine optische Erfassung des Helligkeitsprofils an der Übergangsstelle
Schmelze/Einkristall und eine Anzeige der räumlichen Lage des Helligkeitsprofils
im Verhältnis
zu einem Bezugspunkt auf einer Anzeigevorrichtung benutzt werden.
Die Bilder der Übergangsstelle
Schmelze/Einkristall bzw. deren Intensitätssignale werden einer Auswerteschaltung
für die
Durchmesserbestimmung aufgeschaltet bzw. beeinflussen über diese
die Ziehparameter, also beispielsweise quantitativ die Höhe des Schmelzenspiegels
im Tiegel, oder qualitativ den Einschmelzvorgang des Ausgangsmaterials,
welches in Granulat- oder Brockenform vorliegt.
-
Diese
bekannten Auswerteschaltungen befriedigen in der Praxis jedoch nicht,
da der Ziehprozeß sich insgesamt
außerordentlich
komplex darstellt und auch von einer Reihe von Effekten bzw. Erfahrungswerten abhängt, die
von den herkömmlichen
Regelschaltungen nicht richtig oder nicht schnell genug verarbeitet
werden können,
da sie nicht numerischen Gleichungen oder klassisch mathematischer
Logik entsprechen, bzw. oftmals auf mehrdeutigen Meßwerten
aufbauen.
-
Verfahren
zum Ziehen von Einkristallen sind auch aus der
EP 0 170 856 A1 sowie aus
der
EP 0 499 220 A1 bekannt,
bei denen Elemente der Fuzzy-Logik genutzt werden.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zu schaffen,
bei dem der Förderer der
Nachchargiervorrichtung so gesteuert wird, daß die Temperatur des Schmelzenbads
und der Schmelzenstand in engsten Grenzen konstant gehalten werden,
so daß der
Kristall vollständig
gleichmäßig und
homogen aus der Schmelze wächst.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren gelöst,
bei dem die mit Hilfe der Meßfühler oder
Meßgeräte ermittelte
Schmelzenbadhöhe
und die ermittelte Schmelzentemperatur als Eingangssignale laufend
dem Regler zugeführt
werden, dem ein Fuzzy-Prozessor implementiert ist, der entlang einer
empirisch ermittelte Größen berücksichtigenden
Regelstruktur das Stellsignal für
den Förderer
so ausgibt, daß die
Temperatur der Schmelze und der Schmelzbadhöhe möglichst konstant gehalten werden.
-
Einzelheiten
und weitere Merkmale ergeben sich aus dem anhängenden Patentanspruch.
-
Die
Erfindung läßt die verschiedensten
Ausführungsmöglichkeiten
zu; eine davon ist in den anhängenden
Zeichnungen näher
dargestellt und zwar zeigen:
-
1 das
Blockschaltbild einer Nachchargiereinrichtung mit einer als Fuzzy-Control
ausgebildeten Regelschaltung,
-
2 die
Darstellung eines für
die Regelschaltung gemäß 1 typischen
Kennfeldes,
-
3 eine
nicht beanspruchte Kristallziehanlage im Längsschnitt, bei der die Regelschaltung
gemäß 1 zum
Einsatz gelangt und bei der die beiden Parameter Schmelzbadhöhe und Schmelzbadtemperatur über eine
Lager-Meßeinrichtung
bzw. ein Pyrometer bestimmt werden.
-
Die
Kristallziehvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem auf der
doppelwandigen Kesselbodenplatte 3 des Vorrichtungsgestells
aufgesetzten, ebenfalls doppelwandigen Kessel 4, der eine
Vakuumkammer 52 bildet, einem im Kessel 4 angeordneten,
auf der Kesselbodenplatte 3 gelagerten Stützrohr 5 mit
einer dieses umschließenden
Wärmedämmung 6,
einer vom Stützrohr 5 gehaltenen,
ringförmigen
Wanne 7, mit in dieser gelagerten Graphitfilzplatten 8,
zwei an der Kesselbodenplatte 3 gehaltenen Stromzuführungen 9,
für einen oberhalb
der Wanne 7 gehaltenen Bodenheizer 10, zwei weiteren,
in der Kesselbodenplatte 3 gehaltenen Stromzuführungen 11,
mit denen jeweils Spannbacken 12 verschraubt sind, die
ihrerseits einen Stirn- oder Zylinderheizer 13 tragen,
einem Schmelztiegel 14, einem sich auf der Wanne 7 abstützenden
Strahlschutzrohr 15 mit seitlicher Wärmedämmung 16, einer vom
Strahlschutzrohr 15 getragenen Abdeckplatte 17 mit
einer oberen stirnseitigen Wärmedämmung 18 und
einer Durchführung 19,
mit einem Schutzglas 21, einer Hülse 20, einem Zuführrohr 23 für das Chargengut,
einem durch die Abdeckplatte 17, 17a, 18 hindurchgeführten Einfülltrichter 24 und
der drehbaren und Tiegelwelle 25 zur Halterung des Tiegeltragbolzens 26.
-
Der
von den beiden Stromzuführungen 9 gehaltene
Bodenheizer 10 besteht aus zwei einander gegenüberliegend
angeordneten Heizerfüßen 31 und
den zwei mit diesen verbundenen, jeweils mäanderförmig ausgeformten Heizschlangen 33 (von
denen nur die eine dargestellt ist). Die Heizschlangen 33 bilden
zusammen im Zentrum des Bodenheizers 10 eine Öffnung 35,
durch die sich der Tiegeltragbolzen 26 hindurcherstreckt, der
mit seinem oberen Ende mit dem Stütztiegel 14 fest verbunden
ist und über
den der Tiegeleinsatz 28 mit seinem Stütztiegel 14 in eine
Drehbewegung versetzt werden kann. Der Stirnheizer 13 ist
aus einem kreisringförmigen,
mit radial verlaufenden Schlitzen 36 versehenen ringförmigen,
flachen Teil 38 und einem hohlzylindrischen Seitenteil 39 gebildet.
Das hohlzylindrische Teil 39 ist an zwei einander gegenüberliegenden
Partien mit sich nach unten zu erstreckenden Heizerfüßen 40 versehen,
die jeweils in Ausnehmungen 41 eingreifen, die in den von
den Stromzuführungen 11 gehaltenen
beiden Spannbacken 12 vorgesehen sind. Um einen sicheren
Stromübergang
des Stirnheizers 13 in den beiden Ausnehmungen 41 der
Spannbacken 12 zu gewährleisten,
sind zusätzliche
Keile 42 in die trapezförmigen
Ausnehmungen 41 eingetrieben.
-
Das
Strahlschutzrohr 15 weist vier rechteckige Aussparungen 43, 43a,...
auf, die – gleichmäßig auf dem
Umfang des Strahlschutzrohrs 15 verteilt – an dessen
unterem Rand angeordnet sind. Durch diese Aussparungen 43, 43a,
... sind zum einen die Spannbacken 12 und zum anderen die
Heizerfüße 31 des
Bodenheizers 10 hindurchgeführt. Weiterhin ist das Strahlschutzrohr 15 mit
einer schräg
verlaufenden Bohrung 45 versehen, die mit dem Schutzglas 21 der
Abdeckplatte 17, 17a und dem Schutzglas 46 des
in der Wand des Kessels 4 befestigten Stutzens 47 fluchtet.
Weitere Öffnungen
in der Seitenwand des Strahlschutzrohres 15 gestatten einen
unbehinderten Gasdurchtritt vom oberen Abschnitt des Innenraums
des Kessels 4 in den unteren Abschnitt. Der Kessel 4 ist
im übrigen
im Bereich seiner Deckelpartie 4a mit einem Kragen 48 versehen, der
den Durchtritt des Ziehelements 49 gestattet. Weiterhin
sind in der Deckelpartie 4a des Kessels 4 ein
zweiter Stutzen 50 mit einem Schauglas 51, ein
dritter Stutzen 63 mit einer Optik 64 und einer
Lichtquelle 65, ein vierter Stutzen 66 mit einer
Optik 67 und einem Sensor 68 und ein fünfter Stutzen 82 mit
einer Optik 83 und einem Signalgeber 80 vorgesehen.
-
An
die zwei Stromzuführungen 9 ist
der Bodenheizer 10, der mäanderförmig geschlitzt ist, über Graphitmuttern 27 angeschraubt.
Der Bodenheizer 10 hat die Aufgabe, den Tiegel 14, 28 bzw.
die Schmelze von der unteren Stirnseite her zu beheizen. An zwei
zusätzlichen
Stromzuführungen 11 ist
ein zweiter Heizkörper 13,
der als Topfheizer ausgeführt
ist, über
Spannbacken 12 befestigt. Die obere Stirnheizung verbessert
das Aufschmelzen des zugeführten
Chargengutes. Der Stirnheizer 13 kann im Falle einer Siliziumschmelze
mit SiC beschichtet bzw. abgedeckt sein, um zu vermeiden, daß Graphitteilchen
in die Schmelze fallen und Kohlenstoff-Verunreinigungen ergeben.
Die strichliert eingezeichnete Linie zeigt einen Argon-Gasstrom, der über den Kragen 48,
durch die zentrale Öffnung 53, über die
Schmelze hinweg bzw. um den Tiegel 14 herum, durch die Öffnungen 48 hindurch
nach unten zu geleitet und über
den Rohrstutzen 60 abgezogen werden kann.
-
Im
Zentrum der Heizeinrichtung befindet sich der Graphittiegel 14 der
in den Tiegel 28, der aus einem nicht mit der Schmelze
reagierenden Werkstoff gebildet ist, eingesetzt ist.
-
Um
eine Badberuhigung beim Chargieren während des Ziehvorgangs zu gewährleisten,
ist ein zusätzlicher
Ring 29, der ebenfalls aus einem nicht mit der Schmelze
reagierenden Werkstoff gebildet ist, in den Tiegel 28 eingesetzt.
In den Ring 29 befinden sich am unteren Ende Ausbrüche 30,
durch die das aufgeschmolzene Chargengut in die Mitte des Tiegeleinsatzes 28 fließen kann.
-
Um
beide Heizer 10, 13 herum ist eine Wärmedämmung 8, 16, 18 angebracht,
die aus in der Wanne 7 gelagerten Graphitfilzplatten 8,
einer seitlichen Wärmedämmung 16,
die als Zylinder ausgebildet und auf das Strahlschutzrohr 15 aufgeschoben
ist, und einer oberen stirnseitigen, kreisringförmigen Wärmedämmung 18 besteht.
Die oberen Abdeckplatten 17, 17a stützen sich – zusammen
mit der Wärmedämmung 18 – an der
zylindrischen Innenfläche
des Kessels 4 ab.
-
Am
Deckelteil 4a des Kessels 4, neben dem Kragen 48 für die Durchführung des
Ziehelements 49, ist ein Führungsrohr 32 befestigt,
in dem eine Stange 34 längsverschieblich
gelagert ist, deren oberes Ende als Schraubenspindel 37 ausgebildet
ist, die mit einer Antriebswelle 57 im Eingriff steht,
die wiederum von einer Motor-Getriebeeinheit 54 antreibbar
ist. Das tiegelseitige (untere) Ende der Stange 34 ist
mit einem Spannfutter 58 versehen, in das ein Dünnstab 56 aus
einem hochdotiertem Werkstoff, mit dem Durchbruch 22 der Durchführung 20 und
dem Schlitz 36 fluchtend, eingespannt ist.
-
Um
die Zusammensetzung der Schmelze konstant halten zu können, ist
der hochdotierte Dünnstab 56 mit
Hilfe der Motor-Getriebeeinheit 54 lotrecht nach unten
zu in die Schmelze absenkbar bzw. nach oben zu aus dieser herausfahrbar.
Beim Eintauchen des Dünnstabs 56 in
das Schmelzbad wird das eingetauchte Ende des Dünnstabs 56 abgeschmolzen,
wodurch die Zusammensetzung der Schmelze reguliert bzw. konstant
gehalten werden kann.
-
Der
Füllstand
der Schmelze im Tiegeleinsatz
28 wird von einer Vorrichtung überwacht,
die aus einem Signalgeber
65 (einer Laserlichtquelle) besteht,
der auf den Stutzen
63 mit Optik
64 aufgesetzt
ist und dessen Meßstrahl
(Laserstrahl) auf die Schmelzenoberfläche
55 gerichtet ist.
Die Reflexion des Meßstrahls
(des Laserstrahls) wird dann von dem Impulsnehmer
68 (Laserlichtempfänger), der
auf den Stutzen
66 aufgesetzt ist, empfangen und im elektrischen
Schaltkreis oder Regler
74 ausgewertet (eine Vorrichtung
zum Überwachen des
Füllstands
eines Schmelzenbads ist näher
beschrieben in der
DE
39 04 858 A1 ). Ebenso werden die Signale des Pyrometers
80 der
vom Stutzen
82 mit Optik
83 gehalten ist über die
Signalleitung zur Auswertung in den Regler
74 eingegeben.
Die Vorrichtung kann nun Signale erzeugen, die dem momentanen Schmelzenstand
und der momentanen Schmelzentemperatur entsprechen und diese an
einen Granulatförderer
oder eine Rüttelvorrichtung
im unteren Behälter
76 weiterleiten.
-
Das
Nachchargieren des Schmelzenguts erfolgt über das Zuführrohr 23 und den
Einfülltrichter 24 von der
Nachchar giervorrichtung 72 her in der Weise, daß der Schmelzenzustand
bzw. die Badhöhe
möglichst
konstant gehalten werden. Um diese Konstanz zu erreichen, wird die
in der Zeichnung rein schematisch dargestellte Nachchargiervorrichtung 72 in
Abhängigkeit
der von den Meßfühlern- oder
Meßgeräten 63 bis 68 und 80, 82, 83 abgegebenen
Eingangssignale über
ein von einem Regler 74 verarbeitbares Programm elektrisch zu
einem Ausgangssignal verarbeitet. Die Nachchargiervorrichtung selbst
besteht aus einem oberen Behälter 75,
in dem sich das Chargiergut in Granulatform befindet, einem unteren
Behälter 76 mit
einer Rüttelvorrichtung
oder einem Förderer, über den
das Chargiergut in das Zuführrohr 23 eingeleitet
wird, und einem in ein beide Behälter 75, 76 miteinander
verbindenden Rohrstück
eingeschaltetes Schleusenventil 71 mit der zugehörigen Betätigungsvorrichtung 76.
(Eine Nachchargiervorrichtung des in Frage stehenden Typs ist in
allen Einzelheiten im Europäischen
Patent 0 314 858 näher
beschrieben).
-
Der
Regler 74 berücksichtigt
nun nicht nur die von den beiden Sensoren 68 und 80 ermittelten
Parameter, Badtemperatur und Badhöhe, sondern auch Elemente die
Intuition und empirische Kenntnisse mit einschließen. Während die
bisher verwendeten Regler neu abgeglichen werden mußten, wenn
sich während
des Betriebs der Arbeitspunkt verschob, ermöglicht der Regler 74 ein "Feed-forward" – Verfahren und übernimmt in
diesem Sinne die Aufgaben eines erfahrenen Bedieners der Anlage.
Bei dem Programmregler 74 handelt es sich um einen Fuzzy-Controller
der die menschliche Erfahrungen bzw. das Feed-forward-Konzept einschließt und so
einerseits die Qualität
des Kristalls verbessert und andererseits die erfahrene Bediener-Person überflüssig macht.
-
Die
herausragenden Bedingungen für
eine maximale Qualität
des Kristalls sind:
-
- – Eine
absolut gleichmäßige Ziehgeschwindigkeit
des Kristalls,
- – eine
absolut konstante Schmelzenbadtemperatur und
- – eine
absolut gleichmäßige Schmelzenbadhöhe.
-
Diese
Bedingungen lassen sich im wesentlichen nur erreichen, wenn die
Nachchargiervorrichtung 72 immer nur so viel Granulat aus
dem oberen Behälter 75 nachchargiert,
wie der aufwachsende Kristall dem Schmelzenbad 55 gerade
eben entzogen hat. Eine praktische Schwierigkeit besteht nur darin,
daß das
jeweils nachchargierte Granulat die Bad-Temperatur beeinflußt, d.h.
die Badtemperatur nach dem Chargieren absenkt und es eine bestimmte
Zeit dauert, bis sich die Soll-Temperatur wieder eingestellt hat.
Das in 2 dargestellte Kennfeld entlang dem der Regler 74 arbeitet,
ist so aufgebaut, daß in
allerkleinsten Schritten nur jeweils so viel Granulat nachchargiert
wird, daß es
zu keiner für
den Ziehprozeß nachteiligen
wesentlichen Temperatur-Absenkung kommen kann. Auf der x-Achse sind
in diesem Falle die Badhöhe,
auf der y-Achse die Badtemperatur und auf der z-Achse die Förderrate
bildlich dargestellt. Da die Förderrate
möglichst
konstant gehalten werden soll, ist ein Regler, der die Betätigungseinrichtung 70 des
Schleusenventils 71 nur in großen Schritten mit "ganz auf" bzw. "ganz zu" ansteuert, ungeeignet,
da dies zu einem sich "aufschaukelnden" Prozeß führen würde, d.h.
zu einem Prozeß der
starken "Schwingungen" unterworfen sein
würde,
so daß der
Kristall ungleichmäßig wachsen
würde.
Wie das Kennfeld nach 2 nun zeigt, würde sich
ausgehend von einem "Idealzustand" (der sich etwa im
Zentrum des Kennfelds befindet) bei einem Temperatur-Anstieg eine
Förderraten-Erhöhung ergeben
und ebenso auch, wenn die Badhöhe
abnimmt; dagegen wird die Förderrate
abnehmen, wenn die Temperatur sinkt und wenn die Badhöhe steigt.
Der verwendete Regler 74 ist mit einem Fuzzy-Tech-Baustein 3/86 DX-Prozessor
der Fa. Inform Aachen ausgestattet (für solche Anwendungen sind eine
Vielzahl von Fuzzy-Prozessoren auf dem Markt verfügbar (z.B.
des Typs Togai FC 110/3 oder des Typs Omron EP-3000/4). Als Temperaturmesser 80 findet
ein Zweifarbenpyrometer (der Fa. Ircon) und als Strahlenquelle 65 ein
Laser (der Fa. Ibel) Verwendung. Wie 3 zeigt,
gehen die Meßdaten
der Sensoren 80 und 68 über die Signalleitungen 77, 78 und 81 in
den Regler 74 ein, wobei die Ansteuerung des Rüttlers bzw.
Förderers 76 über die
Signalleitung 79 erfolgt. Wie 1 zeigt
besteht der Regler 74 aus einem Datenbus 90 über den – in an
sich bekannter Weise – die
Analog-Digital Wandler 85, 86, der Mikoprozessor 87 und
der Fuzzy-Baustein
vernetzt sind. Der AD-Ausgangs-Wandler 85 steuert das Stellglied 89 an,
das wiederum den Förderer
steuert, der das Granulat über
das Förderrohr 23 in
den ringförmigen
Außenbereich
des Schmelzenbads rieseln läßt.
-
Langjährige Prozeßbeobachtungen
haben gezeigt, daß eine
Prozeßstabilität nur erreicht
werden kann, wenn alle Regelkreise einer Kristallvorrichtung zu
einer hierarchischen Regelstruktur in mehreren Ebenen verknüpft werden.
-
Im
wesentlichen sind dies die folgenden Regelweisen:
| Heizerleistung | – Spannung
der Stromversorgung |
| Heizertemperatur | – Heizerleistung |
| Schmelzbadtemperatur | – Heizertemperatur |
| Wachstumsgeschwindigkeit | – Heizertemperatur |
| mittlere
Ziehgeschwindigkeit | – Heizertemperatur |
| Kristalldurchmesser | – Ziehgeschwindigkeit |
| Schmelzbadhöhe | – Granulat-Förderer |
-
Die
vorstehend beschriebene Vorrichtung betrifft nur den zuletzt genannten
Regelkreis, wobei jedoch sinngemäß auch für alle anderen
Regelkreise gilt, daß deutlich
Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Parametern bestehen, so
daß die
entsprechenden Eingangsignale über
einen Fuzzy-Prozessor
verarbeitet werden können.
-
Bei
dem oben beschriebenen Regelkreis (Schmelzbadhöhe-Förderer)
besteht folgende Kausalkette zum Kristallwachstum:
- a) Während
des Ziehprozesses erfolgt eine kleine, aber meßbare Absenkung des Schmelzspiegels.
- b) Damit entsteht eine Sollwert-Istwert-Differenz der Badhöhe (L) und
es erfolgt eine Reaktion des Schmelzbadhöhenreglers durch eine entsprechende
Stellgrößenänderung
(Ansteuerung des Förderers
F).
- c) Die Badhöhen-Differenz
wird durch eine erhöhte
Förderrate
des Förderers
ausgeglichen (was auch der gewünschten
Funktion des Höhen-Regelkreises
entspricht).
- d) Zusätzlich
tritt jedoch eine unerwünschte
Beeinflussung des Temperatur-Gleichgewichts auf: Die erhöhte Förderrate
von unaufgeschmolzenem Granulat bewirkt eine Abkühlung der Außenschmelze
in der Heizzone, was sich dann
- e) aufgrund der thermischen Kopplung der Heizzonen auch auf
die innere Heizzone auswirken kann und hier u. Umständen ein
verstärktes
Kristallwachstum aufgrund der etwas kühleren Schmelzbadtemperatur verursacht.
- f) Dies führt
zu einer Druchmesser-Vergrößerung des
wachsenden Kristalls, welche von der Durchmesser-Regelung durch Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit
wieder ausgeglichen wird.
- g) Die mittlere Ziehgeschwindigkeitserhöhung aufgrund der kühleren Schmelzbadtemperatur
in der inneren Heizzone wird mittelfristig durch eine Anhebung der
Heizerleistung wieder ausgeglichen. Bei ungünstigen Prozeßbedingungen
oder ungeeigneter Reglerabstimmung innerhalb des Gesamtsystems kann
nun das ganze System in unerwünschte
Schwingungen geraten.
Erfindungsgemäß ist deshalb eine Verknüpfung von
Höhen-Regelung
und Temperatur-Regelung vorgesehen, welche nach dem Prinzip einer
Fuzzy-Regelstruktur arbeitet. Die Reaktion der auf die beschriebene Weise
gekoppelten Regelkreise verlaufen weich und flexibel. Sowohl das
langsame "Wegdriften" einzelner Parameter,
als auch das Aufschaukeln zu schwer kontrollierbaren Schwingungen
werden auf die beschriebene Weise vermieden.
-
- 3
- Kesselbodenplatte
- 4,
4'
- Kessel
- 5
- Stützrohr
- 6
- Wärmedämmung
- 7
- Schmelzgut-Auffangwanne
- 8
- Graphitfilzplatten
- 9
- Stromzuführung
- 10
- Bodenheizer;
-
- ringförmiger,
flacher erster
-
- Heizkörper
- 11
- Stromzuführung
- 12
- Spannbacke
- 13
- Stirnheizer,
Zylinderheizer,
-
- zweiter
Heizkörper
- 14
- Stütztiegel
- 15
- Strahlschutzrohr
- 16
- Wärmedämmung
- 17,
17a
- Abdeckplatte
- 18
- Wärmedämmung
- 19
- Durchführung
- 20
- Hülse
- 21
- Schutzglas
- 22
- Durchbruch
- 23
- Zuführrohr
- 24
- Einfülltrichter
- 25
- Tiegelwelle
- 26
- Tiegeltragbolzen
- 27
- Graphitmutter
- 28
- Tiegeleinsatz
- 29
- Ring
- 30
- Ausbruch
- 31
- Heizerfuß
- 32
- Führungsrohr
- 33
- Heizschlange
- 34
- Stange
- 35
- öffnung
- 36
- Schlitz
- 37
- Schraubenspindel
- 38
- ringförmiges,
flaches Heizelement
- 39
- hohlzylindrischer
Heizer, Seitenteil
- 40
- Heizerfuß
- 41
- Ausnehmung
- 42
- Keil
- 43,
43a
- Aussparung
- 45
- Schrägbohrung
- 46
- Schauglas
- 47
- Stutzen
- 48
- Kragen
- 49
- Ziehelement
- 50
- Stutzen
- 51
- Schauglas
- 52
- Vakuumkammer
- 53
- zentrale Öffnung
- 54
- Motor-Getriebeeinheit
- 55
- Oberfläche der
Schmelze
- 56
- Si-Stab
(hochdotiert)
- 57
- Antriebswelle
- 58
- Spannfutter
- 59
- ringförmiger,
flacher zweiter Heizkörper
- 60
- Rohrstutzen
- 61
- Einkristall
- 62
- Zuführeinrichtung;
Wind- oder Hubwerk
- 63
- Stutzen
- 64
- Schauglas
- 65
- Signalgeber,
Laserlichtquelle
- 66
- Stutzen
- 67
- Optik
- 68
- Signalgeber,
Laserlichtempfänger
- 69
- Ventilkappe
- 70
- Betätigungseinrichtung
- 71
- Schleusenventil
- 72
- Nachchargiervorrichtung
- 73
- Tiegelrand
- 74
- elektrischer
Schaltkreis, Programmregler
- 75
- oberer
Behälter
- 76
- unterer
Behälter
mit regelbarem
-
- Granulatförderer bzw.
einem Rüttler
- 77
- elektrische
Signalleitung
- 78
- elektrische
Signalleitung
- 79
- elektrische
Signalleitung
- 80
- Pyrometer,
Signalgeber
- 81
- elektrische
Signalleitung
- 82
- Stutzen
- 83
- Optik
- 84
- Fuzzy-Prozessor
- 85
- AD-Wandler
- 86
- AD-Wandler
- 87
- Mikro-Prozessor
- 88
- Speicher
- 89
- Stellglied
- 90
- Datenbus