AT526111B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Saphir-Einkristalls - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines künstlichen Saphir-Einkristalls (5). In einem Tiegel (1) mit einem Saphir-Impfkristall (2) und Al2O3-Rohmaterial wird diese aufgeschmolzen und es erfolgt ein zumindest oberflächliches Anschmelzen des Saphir-Impfkristalls (2) und ein Kristallwachstum an einer Grenzoberfläche (6) des wachsenden Saphir-Einkristalls (5) aufgrund eines Temperaturgradienten in der der Al2O3-Schmelze (3). Nach vollständiger Erstarrung der Al2O3-Schmelze (3) in dem Tiegel (1) und Abkühlung kann der Saphir-Einkristalls (5) entnommen werden. Zumindest an einer Stelle in dem Tiegel (1) wird eine Position der Grenzoberfläche (6) des wachsenden Saphir- Einkristalls (5) durch mechanische Tastung unterhalb der Oberfläche (4) des Al2O3-Rohmaterials sensorisch erfasst.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Saphir-Einkristalls, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
[0002] Verfahren zur Herstellung bzw. zum Züchten von Einkristallen sind sehr energie- und zeitaufwendige Prozesse, bei welchen ein Kristallwachstum eines Einkristalls mehrere Tage oder sogar Wochen dauern kann. Zur Züchtung von Saphir-Einkristallen kommen unter anderem Methoden zur Anwendung, bei welchen ein Saphir-Einkristall durch langsames Kristallit-Wachstum bzw. Verfestigung aus einer AlI203-Schmelze, meist auf einem vorgelegtem Impf- bzw. Keimkristall in einem Tiegel hergestellt wird.
[0003] Es umfasst typischerweise die Befüllung eines Tiegels mit einem Saphir-Impfkristall und AI203-Rohmaterial, das Aufschmelzen des AI203-Rohmaterials zu einer AI203-Schmelze und zumindest oberflächliches Anschmelzen des Saphir-Impfkristalls, dann Kristallwachstum an einer Grenzoberfläche des wachsenden Saphir-Einkristalls zur AI203-Schmelze durch Erzeugen eines Temperaturgradienten in der der AI203-Schmelze in dem Tiegel und Kristallisation der Schmelze an der Grenzoberfläche des wachsenden Saphir Einkristalls bis zur vollständigen Erstarrung der AI203-Schmelze in dem Tiegel, und schließlich die Abkühlung und Entnahme des Saphir-Einkristalls aus dem Tiegel.
[0004] Sowohl für die Optimierung des Kristallwachstums, als auch für die Optimierung des Energieeinsatzes, der Kosten und des Abfalls ist eine Ermittlung der Wachstumsrate des Kristalls von essentieller Wichtigkeit. Dies erlaubt die Evaluierung und Optimierung des Wachstumsvorganges und ein verbessertes Temperaturmanagement bei der Züchtung eines Saphir-Einkristalls aus einer AI203-Schmelze in einem Tiegel.
[0005] Die Temperatur an der Grenzoberfläche des wachsenden Saphir-Einkristalls kann aufgrund der sehr langsamen Kristallisation im Wesentlichen der Schmelztemperatur von Saphir entsprechen. Sie kann daher als gegeben angenommen werden. Im Prinzip kann des Weiteren die Lage bzw. die Höhe der AI203-Schmelzeoberfläche in dem Tiegel und aufgrund der bekannten Tiegelgeometrie und Füllmenge des Tiegels mit AI203-Rohmaterial als an sich bekannt zur Steuerung herangezogen werden. Ein langsames Wachstum des Saphir-Einkristalls kann durch zonenweise Abkühlung der AI203-Schmelze in dem Tiegel, zum Beispiel wie meistens üblich vertikal von unten nach oben, durchgeführt werden.
[0006] Die JP 2005/097050 A offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls, bei welcher die Oberfläche des Rohmaterials im Tiegel durch Absenken eines Messkristallstücks bis zum Kontakt mit der Oberfläche bestimmt wird. Eine Messeinrichtung für die Distanz der Absenkung ist oberhalb des Tiegels angeordnet, wobei der Messkristall an einem von einer Spule abrollbaren Draht aufgehängt ist. Uber einen Pulsgeber an der Spulenachse und eine Zählanordnung können die Absenkdistanz und damit auch die Höhe der Oberfläche des Rohmaterials der Schmelze bestimmt werden.
[0007] Auch gemäß der JP H10-72293 A wird bei einer Vorrichtung zur Herstellung eines Siliziumeinkristalls ein Teststück an einem Draht von oberhalb des Tiegels in die Schmelze abgesenkt. Hier soll aber keine Höhe der Schmelze oder einer sonstigen Grenzfläche bestimmt werden, sondern der Schmelzverlust des Materials des Tiegels, indem das Teststück ein aus einer Seitenwand eines Testtiegels geschnittener Teil ist.
[0008] Die CN 102879052 A offenbart ein Detektionsverfahren zur automatischen Bestimmung der Fest-Flüssig-Grenzflächenposition eines Schmelzkristalls, wobei ein Messstab in die Schmelze eintaucht, bis ein Kontakt mit der Fest-Flüssig-Grenze erfolgt, und die Bewegung des Messtabes mit einem Verschiebungssensor registriert wird. Als Material für den Messstab eignet sich u.a. Wolfram. Das hier vorgestellte Verfahren dient der Kontrolle des Kristallwachstums und der Anpassung der Temperatur.
[0009] In der US 2013152850 A1 bzw. der TW 201326478 A ist ein System zum Überwachen und Steuern des Kristallwachstums, auch von Einkristallen, offenbart, wobei die Höhe der Fest-
Flüssig-Grenzfläche des im Tiegel angeordneten Kristallmaterials gemessen wird und sodann auf der Grundlage der gemessenen Höhen die Parameter des Kristallwachstumsverfahrens optimiert werden. Dabei wird eine Sonde abgesenkt, wobei mittels eines Kraftsensors ermittelt wird, wenn die Spitze mit der Fest-Flüssig-Grenzfläche in Kontakt gekommen ist.
[0010] Schließlich offenbart die EP 0301998 A1 eine Vorrichtung zum Einstellen der Ausgangsposition der Oberfläche einer Schmelze innerhalb eines Schmelztiegels eines Einkristallwachstums-Systems. Ein Keimkristall wird bis zum Kontakt mit der Schmelze von oberhalb des Tiegels abgesenkt und die Höhe über eine Impulserzeugungseinrichtung zum Ausgeben einer proportional zur Strecke der Absenkung erzeugten Impulsen ermittelt. Der Keimkristall hängt dabei an einem von einer Rolle abwickelbaren Draht über der Schmelze.
[0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die noch vorhandenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein steuerungstechnisch verhältnismäßig einfach umzusetzendes Temperaturmanagement in einem Tiegel während der Züchtung eines Saphir-Einkristalls in einem Tiegel bewerkstelligt werden kann, und mittels welchem gleichzeitig ein Saphir-Einkristall von hoher Qualität herstellbar ist.
[0012] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
[0013] Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Tiegel mit einem Saphir-Impfkristall und Al203-Rohmaterial, einer Heizeinrichtung zur Erwärmung des Tiegels und einer Steuerungsvorrichtung zur Temperaturkontrolle im Tiegel. Weiters weist diese Vorrichtung eine mit der Steuerungsvorrichtung und/oder der Heizeinrichtung steuerungstechnisch verbundene Abtastanordnung mit einem in das Innere des Tiegels absenkbaren Messstab für die Grenzoberfläche des wachsenden Saphir-Einkristalls auf.
[0014] Erfindungsgemäß ist dabei der Messstab am tiegelnahen Ende eines biegeschlaffen und dehnstarren Elementes angebracht, welches zur Absenkung des Messtabes von einer Spule abspulbar ist. Diese Konstruktionsart bietet den Vorteil eines großen nutzbaren Abtastbereichs bei gleichzeitig kleinem Bauvolumen. Durch die Möglichkeit der beliebigen Umlenkbarkeit des Drahtes, Seils, der Kette oder jedes anderen biegeschlaffen Elementes kann die Spule an jeder passenden Stelle der Vorrichtung außerhalb des Bereiches anderer notwendiger Baugruppen und in einem weniger heißen, sicheren Abschnitt der Vorrichtung positioniert sein. Alternativ könnte der Messstab auch am tiegelnahen Ende einer Schubkette angebracht sein.
[0015] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist weiter in einfacher und bewährter Weise vorgesehen, dass eine Drehaufnehmeranordnung mit der Spule verbunden oder benachbart dazu angeordnet ist, und dass eine Auswerteeinheit die Umdrehungsinformation der Spule in eine Höheninformation des Messstabes und vorzugsweise auch in eine Information über das Kristallwachstum umwandelt.
[0016] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab aus einem gegenüber der AI203- Schmelze passiven Material besteht, sodass eine lange Betriebsdauer gewährleistet werden kann. Vorzugsweise wird ein Messstab aus Wolfram und/oder Iridium eingesetzt.
[0017] Das Verfahren umfasst die Schritte, dass zumindest an einer Stelle in dem Tiegel eine Position der Grenzoberfläche des wachsenden Saphir-Einkristalls durch mechanische Tastung unterhalb der Oberfläche des AI203-Rohmaterials sensorisch erfasst wird.
[0018] Die erfindungsgemässe Variante des Verfahrens sieht die Anordnung einer Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Absätze mit einer mechanischen Tastanordnung mit einem in die AI203-Schmelze absenkbaren metallischen Messstab vor. Dieser mechanisch stabile Taster kann die Oberfläche der Schmelz des Al203-Rohmaterials durchdringen und für die Messung bis an die Grenzoberfläche des wachsenden Saphir-Einkristalls abgesenkt werden.
[0019] Durch die damit gegebene Möglichkeit der Bestimmung des Abstands zwischen der
AIl203-Schmelzeoberfläche und der Grenzoberfläche des wachsenden Saphir-Einkristalls kann eine verbesserte bzw. präzisere Temperatursteuerung in dem Tiegel während des Wachstums des Saphir-Einkristalls erzielt werden. Die Lage bzw. Höhe der AI203-Schmelzeoberfläche in dem Tiegel kann zum Beispiel mechanisch oder aber auch mittels optischer bzw. bilderfassender Methoden erfasst werden, während die Lage bzw. Höhe der Grenzoberfläche des wachsenden Saphir-Einkristalls über die mechanische Tastung erfasst wird. Bevorzugt wird dabei in der Tastanordnung ein Messstab aus einem gegenüber der Al,‚Os-Schmelze passiven Material, vorzugsweise Wolfram und/oder Iridium eingesetzt, um eine lange Gebrauchsdauer und ungestörten Betrieb der Tastanordnung zu gewährleisten.
[0020] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
[0021] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
[0022] Fig. 1 einen Tiegel mit wachsendem Saphir-Einkristall und AI203-Schmelze während des Kristallwachstums, schematisch und in Schnittansicht;
[0023] Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Tiegels entsprechend Fig. 1 mit einer Tastanordnung mit in seiner Längsrichtung verschiebbarem Messstab; und
[0024] Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Tiegels entsprechend Fig. 1 mit einer Tastanordnung mit einem von einer Rolle absenkbaren Messstab.
[0025] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
[0026] Bei der Erfindung wird, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, als Basismaterial ein AI203-Rohmaterial zusammen mit einem Saphir-Impfkristall 2 in einen Tiegel 1 gefüllt und in einem Ofen (nicht dargestellt) aufgeschmolzen. Danach wird die AI203-Schmelze 3 kontrolliert von unten abgekühlt und es bildet sich im Tiegel 1 von unten nach oben ein Einkristall. Am Ende des Prozesses liegt eine Stange aus dem einkristallinen Material vor, die aus dem Tiegel 1 entnommen wird. Während des Kristallwachstums bewegt sich die Grenzoberfläche 6 des wachsenden Saphir-Einkristalls 5 nach oben und der Bereich der AI203-Schmelze 3, d.h. der Abstand AL zwischen der AI203-Schmelzeoberfläche 4 und der Grenzoberfläche 6 des wachsenden SaphirEinkristalls 5, wird immer dünner.
[0027] Während des Prozesses soll kontinuierlich überprüft werden, wie tief die Schmelze 3 aktuell ist, um in Abhängigkeit davon die Temperatur des Ofens zu steuern, um ein optimales Kristallwachstum zu erzielen. Die Höhe der AI203-Schmelzeoberfläche 6 in dem Tiegel 1 kann im Prinzip aufgrund der bekannten Tiegelgeometrie und Füllmenge des Tiegels mit AI203-Rohmaterial als an sich bekannt zur Temperatursteuerung herangezogen werden. Die Lage bzw. Höhe der AI203-Schmelzeoberfläche 4 in dem Tiegel 1 kann aber auch zum Beispiel mechanisch oder aber auch mittels optischer bzw. bilderfassender Methoden erfasst werden.
[0028] Die Lage bzw. Höhe der Grenzoberfläche 6 des wachsenden Saphir-Einkristalls 5 kann zum Beispiel an einer beliebigen Stelle im Tiegel 1 mechanisch mittels einem in die AI203Schmelze 3 unter deren Oberfläche 4 absenkbaren Messstab 7 erfasst werden, welcher Messstab 7 die Schmelzeoberfläche 4 durchstößt und anschließend weiter abgesenkt wird, bis er an der Grenzoberfläche 6 des wachsenden Saphir-Einkristalls 5 anliegt. Dazu ist der Tiegel an seiner Oberseite offen oder hat zumindest in einem (nicht dargestellten) Deckel eine Öffnung für den Messstab 7. Mit zunehmendem Wachstum des Kristalls 5 wird der Messstab nach oben verschoben, und diese Verschiebung kann gemessen werden.
[0029] Ein solcher Messstab 7 kann natürlich wie der Tiegel 1 ebenfalls aus einem hochtempe-
raturfesten Material bestehen, zum Beispiel aus demselben Material wie der Tiegel 1 selbst. Vorteilhafterweise besteht der Messstab aus einem gegenüber der Al203-Schmelze 3 passiven Material, Insbesondere aus Wolfram und/oder Iridium.
[0030] Fig. 2 zeigt eine erste grundlegende Ausführungsform, wie der Messstab 7 zur Ermittlung der Lage bzw. Höhe der Grenzoberfläche 6 des wachsenden Saphir-Einkristalls 5 genutzt werden kann. Beispielsweise an einer Wand 8 des Ofens, in welchem sich der Tiegel 1 befindet, kann eine Abtastanordnung 9 mit einer Haltevorrichtung 10 für den Messstab 7 angebracht sein, welche vorzugsweise mit der Steuerungsvorrichtung und/oder der Heizeinrichtung steuerungstechnisch verbunden ist. Der Messstab 7 erstreckt sich entlang der Höhe der Haltevorrichtung 10 und weist eine Länge auf, dass er an zumindest zwei Stellen in oder an der Haltevorrichtung 10 in seiner Längsrichtung und im Wesentlichen vertikal verschiebbar gelagert ist. Die Länge des Messstabes 7 ist auch derart zu bemessen, dass er bei größtmöglicher Absenkung bis zum Boden des Tiegels 1 noch an zumindest zwei Stellen der Haltevorrichtung 10 gelagert ist, was mit einer großen Ausdehnung der gesamten Abtastanordnung 9, deren Teil der Messstab 7 ist, einhergeht. Uber herkömmliche Sensoren der Abtastanordnung wird die Verschiebung des Messstabes 7 während der Absenkung in die Schmelze 3 bis zum Anstoßen an die Grenzfläche 6 des Saphir-Einkristalls 5 gemessen und vorzugsweise noch in der Abtastanordnung oder auch in einer separaten Auswerteeinheit in eine Höheninformation umgewandelt. Bevorzugt ist dazu ein Softwaremodul in der Abtastanordnung 9 oder auch in der Steuereinheit integriert, welche diese Umsetzung vornimmt.
[0031] Um eine geringere vertikale Bauhöhe zu erreichen, sieht die in Fig. 3 schematisch dargestellte Abtastanordnung 9 eine andere Aufhängung für den Messstab 7 vor. Hier ist der Messstab 7 an seinem tiegelfernen Ende 7a am tiegelnahen Ende 11a eines biegeschlaffen und dehnstarren Elementes 11 angebracht. Das Element 11 kann beispielsweise ein Draht, ein Seil, eine Kette oder dergleichen sein, und ist in jedem Fall zur Absenkung in die Schmelze 3 bzw. zum Herausziehen aus der Schmelze 3 auf einer vorzugsweise um eine horizontal liegende Achse drehbare Spule 12 abspulbar aufgenommen. Trotz des sehr großen nutzbaren Abtastbereiches ergibt sich durch die Aufspulung auch besonders langer Elemente 11 in vertikaler Richtung nur ein geringer Platzbedarf im Bereich der Durchführung des Elementes 11 durch die Abdeckung 8 bzw. Wand des Ofens. Überdies kann über Umlenkungsanordnungen wie etwa Rollen, Gleitbögen oder dergleichen, die Spule 12 entfernt von der Stelle der Durchführung des Elementes 11 zum Tiegel 1 positioniert sein, um Platz für andere Baugruppen zur Verfügung zu stellen und die Spule 12 an einer weniger heißen, sicheren Stelle der Vorrichtung zur Herstellung eines künstlichen SaphirEinkristalls anbringen zu können. Bevorzugt wird bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung eine Drehaufnehmeranordnung 13 mit der Spule verbunden oder benachbart dazu angeordnet, deren Signale in herkömmlicher Art und Weise in einer Auswerteeinheit vorzugsweise softwarebasiert von einer Umdrehungsinformation der Spule 12 in eine Höheninformation des Messstabes 7 und vorzugsweise auch in eine Information über das Kristallwachstum umgewandelt werden.
[0032] Als weitere Alternative zu einem starren, sehr langen Messstab 7 wäre auch eine Schubkette denkbar, die zumindest in eine Richtung quer zu ihrer Längserstreckung abbiegbar ist, und die nicht nur dehnstarr sondern auch druckstarr ist und somit sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte übertragen kann. Auch eine derartige Schubkette könnte von einer Spule 12 oder einer sonstigen herkömmlichen Vorratsanordnung zugeführt werden. Die Informationen über die Längsbewegung der Schubkette, welche dann wieder vorzugsweise softwarebasiert in Höheninformation der Grenzfläche 6 des Saphir-Einkristalls 5 im Tiegel 1 umgesetzt wird, könnte auch hier von einem Drehaufnehmer 13 der Spule 12 oder einem Sensor für die Bewegung eines linearen Abschnitts der Schubkette stammen.
[0033] In beiden Fällen wird vorzugweise auch eine direkte Aussage über das Kristallwachstum getroffen und werden die Steuerungsvorrichtung und/oder die Heizeinrichtung entsprechend einem vorgebbaren Algorithmus optimiert angesteuert.
[0034] Zusätzlich kann bei dem Verfahren vor allem in steuerungstechnischer Hinsicht auch noch von Vorteil sein, wenn während des Kristallwachstums eine Temperatur der Al203-Schmelze-
oberfläche 4 sensorisch erfasst bzw. überwacht wird. Dies kann zum Beispiel mittels eines nicht näher dargestellten Pyrometers durchgeführt werden. Es ist aber auch eine Temperaturmessung mittels eines Hochtemperatur-Fühlers, etwa mittels eines geeigneten Thermoelements durch Heranführen an oder auch geringfügiges Eintauchen in die AI203-Schmelze 3 denkbar.
[0035] Grundsätzlich ist es auch möglich, die Temperatur während des Kristallwachstums an der Grenzoberfläche 6 des wachsenden Saphir-Einkristalls 5 zu messen und der Temperatursteuerung zugrunde zu legen. Eine Messung kann zum Beispiel durch Heranführen bzw. von isolierten bzw. ummantelten Hochtemperaturfühlern an die Grenzoberfläche bzw. Kontaktieren der Grenzoberfläche mit solchen Fühlern erfolgen. Zum Heranführen kann vorteilhafterweise der Messstab 7 zum Erfassen der Position bzw. Höhe der Grenzoberfläche 6 des wachsenden Saphir-Einkristalls 5 hohl ausgeführt sein und den Temperaturfühler beinhalten bzw. kann dieser Fühler durch den hohlen Messstab 7 an die Grenzoberfläche 6 herangeführt werden.
[0036] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
[0037] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Tiegel 2 Saphir-Impfkristall 3 Al;Os-Schmelze 4 Al;Os-Schmelzeoberfläche 5 Saphir-Einkristall 6 Grenzoberfläche 7 Messstab 7a tiegelfernes Ende 8 Wand 9 Abtastanordnung 10 Haltevorrichtung 11 Element 11a tiegelnahes Ende 12 Spule
13 Drehnehmeranordnung
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Herstellung eines künstlichen Saphir-Einkristalls (5), umfassend einen Tiegel (1) mit einem Saphir-Impfkristall (2) und Al;‚Os-Rohmaterial, einer Heizeinrichtung zur Erwärmung des Tiegels (1) und einer Steuerungsvorrichtung zur Temperaturkontrolle im Tiegel (1), sowie eine mit der Steuerungsvorrichtung und/oder der Heizeinrichtung steuerungstechnisch verbundene Abtastanordnung (9) mit einem in das Innere des Tiegels (1) unter die Oberfläche (4) der AI203-Schmelze (3) absenkbaren Messstab (7) für die Grenzoberfläche (6) des wachsenden Saphir-Einkristalls (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (7) am tiegelnahen Ende (11a) eines biegeschlaffen und dehnstarren Elementes (11) angebracht ist, welches zur Absenkung des Messtabes (7) von einer Spule (12) abspulbar ist.
2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehaufnehmeranordnung (13) mit der Spule (12) verbunden oder benachbart dazu angeordnet ist, und dass eine Auswerteeinheit die Umdrehungsinformation der Spule (12) in eine Höheninformation des Messstabes (7) und vorzugsweise auch in eine Information über das Kristallwachstum umwandelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (7) am tiegelnahen Ende einer Schubkette angebracht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (7) aus einem gegenüber der Al,‚O3-Schmelze (3) passiven Material, vorzugsweise Wolfram und/oder Iridium, besteht.
5. Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Saphir-Einkristalls (5), umfassend die Schritte
- Befüllung eines Tiegels (1) mit einem Saphir-Impfkristall (2) und AI203-Rohmaterial,
- Aufschmelzen des AIl203-Rohmaterials zu einer AI203-Schmelze (3) und zumindest oberflächliches Anschmelzen des Saphir-Impfkristalls (2),
- Kristallwachstum an einer Grenzoberfläche (6) des wachsenden Saphir-Einkristalls (5) zur AI203-Schmelze (3) durch Erzeugen eines Temperaturgradienten in der der AIl203Schmelze (3) in dem Tiegel (1) und Kristallisation der Schmelze an der Grenzoberfläche des wachsenden Saphir Einkristalls (5) bis zur vollständigen Erstarrung der AIl203Schmelze (3) in dem Tiegel, und
- Abkühlung und Entnahme des Saphir-Einkristalls (5) aus dem Tiegel (1),
- wobei zumindest an einer Stelle in dem Tiegel (1) eine Position der Grenzoberfläche (6) des wachsenden Saphir-Einkristalls (5) durch mechanische Tastung unterhalb der Oberfläche (4) des AI203-Rohmaterials sensorisch erfasst wird,
gekennzeichnet durch,
die Anordnung einer Vorrichtung (7, 11, 12, 13) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 mit
einer mechanischen Tastanordnung mit einem in die Al;»Os-Schmelze (3) absenkbaren me-
tallischen Messstab (7) sowie Durchdringen der Schmelzeoberfläche (4) und Absenken des
Messstabes (7) bis zum Kontakt mit der Grenzoberfläche (6).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tastanordnung ein Messstab (7) aus einem gegenüber der Al‚Os-Schmelze (3) passiven Material, vorzugsweise Wolfram und/oder Iridium eingesetzt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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