CS266616B1

CS266616B1 - Low impedance inductor feeder for high frequency melting

Info

Publication number: CS266616B1
Application number: CS88717A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Ing Stencl; Dusan Prom Chem Mrazek
Original assignee: Stanislav Ing Stencl; Mrazek Dusan
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS71788A1

Abstract

Očelem je umožněno dokonalého utěsnění přívodu vys&kofrekvenční energie do pracovní komory zařízení proti vakuu a snížení ztrát v' napáječi při přenosu vysokofrekvenční energie. Účelu je dosaženo tím, že ploché přívody jsou v tělese průchodky do pracovní komory tvořeny nejméně dvěma rovnoběžnými průchozími válcovými vodiči hermeticky utěsněnými v průchodce. Největší vnější vzdálenost válcových vodičů v místě napojení na ploché přívody je shodná s šířkou vnitřních činných ploch plochých přívodů.Eyes are perfectly sealed supply of high frequency energy to working chamber of the device against vacuum a reducing the power loss in the power supply during high frequency transmission energy. The purpose is achieved in that the flat leads are in the bushing body into the working chamber at least two parallel cylindrical through conductors hermetically sealed in the bushing. Largest outer distance of cylindrical conductors at the connection point to the flat leads is equal to the width of the inner active surfaces flat leads.

Description

Vynález se týká nízkoimpedančního napáječe induktoru pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu vysoce čistých materiálů, zejména polovodičového křemíku.The invention relates to a low-impedance inductor feeder for high-frequency flying band melting of high-purity materials, in particular semiconductor silicon.

Při vysokofrekvenční letmé pásmové tavbě ingotů vysoce čistých materiálů se používá k přenosu vysokofrekvenční energie do ingotu induktoru ve formě cívky obepínající tavený ingot. Tato cívka je připojena ke zdroji vysokofrekvenční energie - vysokofrekvenčnímu generátoru prostřednictvím napáječe. Napáječ je tvořen dvojicí vodičů dokonale izolovaných od kostry zařízení i vzájemně mezi sebou a v tělese průchodky do pracovní komory utěsněných proti vysokému vakuu nebo vysoce čistému ochrannému prostředí. Tvarem vodičů napáječe a celkovou konstrukcí lze ovlivnit poměr ohmické a indukční složky impedance, čímž jsou určeny elektrické ztráty v napáječi a tím i účinnost využití výkonu vysokofrekvenčního generátoru.In high frequency flyband melting of ingots of high purity materials, it is used to transfer high frequency energy to the inductor ingot in the form of a coil surrounding the molten ingot. This coil is connected to a source of high-frequency energy - a high-frequency generator via a power supply. The power supply consists of a pair of conductors perfectly insulated from the device frame and from each other and in the body of the bushing into the working chamber sealed against high vacuum or high-purity protective environment. The shape of the power supply wires and the overall construction can influence the ratio of the ohmic and inductive components of the impedance, which determines the electrical losses in the power supply and thus the efficiency of using the power of the high-frequency generator.

Pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu se používají dva základní typy nízkoimpedančních hapáječů induktorů. ,Two basic types of low-impedance inductor heaters are used for high-frequency flying band melting. ,

První typ je asymetrický koaxiální napáječ tvořený dvojicí vodičů, kde vnitřní válcový vodič je uložen ve vnějším vodiči tvaru dutého válce. Vzhledem k souososti činných ploch obou vodičů je jejich vzájemná vzdálenost konstantní. Tímto typem napáječe je dosahováno nejnižšího konstrukčního průřezu při dané proudové hustotě. Druhým používaným typem nízkoimpedančního napáječe je symetrický napáječ tvořený dvojicí paralelních plochých vodičů o konstantní vzdálenosti vnitřních činných ploch.The first type is an asymmetric coaxial feeder formed by a pair of conductors, where the inner cylindrical conductor is housed in an outer conductor in the shape of a hollow cylinder. Due to the coaxiality of the active surfaces of both conductors, their mutual distance is constant. This type of power supply achieves the lowest design cross-section at a given current density. The second type of low-impedance power supply used is a symmetrical power supply consisting of a pair of parallel flat conductors with a constant distance of internal active surfaces.

Nevýhodou asymetrického koaxiálního typu napáječe je poměrně složitá konstrukce a komplikované připojení k induktoru a symetrickému zdroji vysokofrekvenční energie, které vždy vede k prodloužení dráhy vysokofrekvenčních proudů a tím k větším elektrickým ztrátám. .The disadvantage of the asymmetric coaxial type of power supply is the relatively complex construction and complicated connection to the inductor and symmetrical source of high-frequency energy, which always leads to a prolongation of the path of high-frequency currents and thus to greater electrical losses. .

V případě symetrického plochého napáječe je nevýhodou obtížné utěsnění proti vakuu nebo vysoce čistému ochrannému prostředí v tělese průchodky napáječe do pracovní komory zařízení pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu.In the case of a symmetrical flat feeder, the disadvantage is that it is difficult to seal against a vacuum or a highly clean protective environment in the body of the feeder bushing into the working chamber of the high-frequency fly-melt device.

Tyto nevýhody odstraňuje nízkoimpedanční napáječ induktoru podle vynálezu, kde v tělese průchodky do pracovní komory jsou ploché přívody vysokofrekvenční energie tvořeny nejméně dvěma rovnoběžnými průchozími válcovými vodiči hermeticky utěsněnými v otvorech izolační vložky průchodky. Největší vnější vzdálenost válcových vodičů je v místě napojení válcových vodičů na ploché přívody shodná s šířkou vnitřních činných ploch plochých přívodů.These disadvantages are eliminated by the low-impedance inductor supply according to the invention, where in the bushing body to the working chamber the flat high-frequency energy leads are formed by at least two parallel cylindrical conductors hermetically sealed in the openings of the bushing insulating insert. The largest outer distance of the cylindrical conductors is identical with the width of the inner active surfaces of the flat conductors at the point of connection of the cylindrical conductors to the flat leads.

Výhodou nízkoimpedančního napáječe induktoru podle vynálezu je umožnění dokonalého hermetického utěsnění proti vakuu, případně definovanému vysoce čistému vnitřnímu prostředí pracovní komory dostupnými moderními prostředky, s možností osového posuvu válcových vodičů v otvorech izolační vložky průchodky pro nastavení osové polohy induktoru. Vhodnou volbou počtu a délky válcových vodičů lze docílit minimální zhuštění a prodloužení drah vysokofrekvenčních proudů. Tím se omezí ohmická složka impedance v oblasti průchodky a elektrické ztráty v napáječi při přenosu vysokofrekvenční energie od vysokofrekvenčního generátoru do induktoru na minimum. .The advantage of the low-impedance inductor feeder according to the invention is to allow a perfect hermetic seal against vacuum, or a defined highly clean internal environment of the working chamber by available modern means, with the possibility of axial displacement of cylindrical conductors in openings of insulating insert. By a suitable choice of the number and length of cylindrical conductors, it is possible to achieve a minimum compaction and extension of the paths of high-frequency currents. This reduces the ohmic component of the impedance in the area of the bushing and the electrical loss in the power supply when transmitting high-frequency energy from the high-frequency generator to the inductor to a minimum. .

Na připojeném výkresu je na obr. 1 znázorněn v axonometrickém pohledu v částečném řezu svislou rovinou souměrnosti napáječ, u kterého jsou ploché přívody v tělese průchodky tvořeny trojicemi válcových vodičů. Na obr. 2 je v bokorysu v částečném osovém řezu znázorněn napáječ, kde válcové vodiče na straně pracovní komory jsou opatřeny samostatnými přírubami pro upevnění jednotlivých cívek induktoru.In the attached drawing, FIG. 1 shows a perspective view in partial section through a vertical plane of symmetry of a power supply in which the flat leads in the bushing body are formed by three cylindrical conductors. Fig. 2 is a side view in partial axial section of the power supply, where the cylindrical conductors on the side of the working chamber are provided with separate flanges for fixing the individual inductor coils.

Příklad provedeníExemplary embodiment

Nízkoimpedanční napáječ induktoru podle obr. 1 je tvořen symetrickou dvojicí plochých přívodů 2 ^a 12, přivrácených k sobě ve vzdálenosti 3 až 4 mm plochými stranami tvořícími vnitřní činné plochy .5 napáječe. V tělese průchodky jsou ploché přívody 2 a 12 tvořeny trojicemi průběžných rovnoběžných válcových vodičů 3 a 13 o průměru 17 mm. Válcové vodičeThe low-impedance inductor feeder according to Fig. 1 is formed by a symmetrical pair of flat leads 2 ^and 12, facing each other at a distance of 3 to 4 mm by flat sides forming the inner active surfaces 5 of the feeder. In the body of the bushing, the flat leads 2 and 12 are formed by triplets of continuous parallel cylindrical conductors 3 and 13 with a diameter of 17 mm. Cylindrical conductors

CS 266 616 Bl a 13 procházejí otvory izolační vložky 4 průchodky 1, ve kterých jsou utěsněny pryžovými 0 kroužky. Ploché přívody 2 a 12 v místě 10 napojení válcových vodičů 3 a 13 jsou upraveny do přechodového tvaru o výhodném zaobleném průřezu, jehož delší rozměr je shodný s největší vnější vzdáleností krajních válcových vodiči! 2 ^a Í3, přičemž průměr jeho kruhové části je shodný s průměrem válcových vodičů 2 a 13. Na vnější straně pracovní komory jsou ploché přívody 2 a 12 připojeny ke zdroji vysokofrekvenční energie a ke zdroji chladicí kapaliny. Uvnitř pracovní komory je připojen induktor 2 sloužící k přenosu vysokofrekvenční energie do taveného ingotu.CS 266 616 B1 and 13 pass through the openings of the insulating insert 4 of the bushing 1, in which they are sealed with rubber rings. The flat leads 2 and 12 at the connection point 10 of the cylindrical conductors 3 and 13 are arranged in a transitional shape with an advantageous rounded cross section, the longer dimension of which is identical with the largest outer distance of the outermost cylindrical conductors! 2 ^and 13, the diameter of its circular part being identical to the diameter of the cylindrical conductors 2 and 13. On the outside of the working chamber, the flat leads 2 and 12 are connected to a source of high-frequency energy and to a source of coolant. An inductor 2 is connected inside the working chamber to transmit high frequency energy to the molten ingot.

Nízkoimpedanční napáječ na obr. 2 má jednotlivé válcové vodiče 2 ^a 22 na straně pracovní komory opatřeny chladicími kanálky 11 a samostatnými přírubami 2 a 16, sloužícími k připojení jednotlivých cívek 2 a 2 induktoru 2 a zajištění jejich chlazení.The low-impedance power supply in Fig. 2 has individual cylindrical conductors 2 ^and 22 on the working chamber side provided with cooling channels 11 and separate flanges 2 and 16, serving to connect the individual coils 2 and 2 of the inductor 2 and ensure their cooling.

Tím, že ploché přívody 2 a 12 procházejí tělesem průchodky 2 ěo pracovní komory ve formě rovnoběžných válcových vodičů 2 ^a 13 je umožněno hermetické utěsnění proti vakuu, případně definovanému vysoce čistému prostředí pracovní komory dostupnými prostředky. Vhodnou volbou počtu a délky válcových vodičů 2 a 13 lze docílit minimálního zhuštění a prodloužení drah vysokofrekvenčních proudů, čímž se omezí ohmická složka impedance v oblasti průchodky a elektrické ztráty v napáječi při přenosu vysokofrekvenční energie na zanedbatelnou míru.The fact that the flat inlets 2 and 12 pass through the body of the working chamber bushing 2 in the form of parallel cylindrical conductors 2 ^and 13 allows a hermetic seal against vacuum or a defined high-purity working chamber environment by available means. By a suitable choice of the number and length of the cylindrical conductors 2 and 13, a minimum densification and extension of the high-frequency current paths can be achieved, thereby reducing the ohmic component of the impedance in the bushing area and electrical loss in the power supply to negligible power transmission.

Nízkoimpedančního napáječe induktoru podle vynálezu je možno použít ve všech zařízeních pro vysokofrekvenční letmou pásovou tavbu k napájení induktorů ve tvaru jednozávitové nebo vícezávitové cívky v paralelním zapojení. Je zejména vhodný pro účinný přenos velkých výkonů potřebných pro zpracování křemíkových polovodičových monokrystalů velkých průměrů.The low-impedance inductor feeder according to the invention can be used in all high-frequency fly-melt devices to supply inductors in the form of a single-threaded or multi-threaded coil in parallel. It is particularly suitable for the efficient transmission of high power required for the processing of large diameter silicon semiconductor single crystals.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A low-impedance inductor feeder for high-frequency flying band melting consisting of a symmetrical pair of flat high-frequency energy leads facing each other with a flat side, the gap filled with insulator being substantially smaller than the width of their internal active surfaces, characterized in the flat leads (2, 12) of high-frequency energy are formed by at least two parallel continuous cylindrical conductors (3, 13) hermetically sealed in the openings of the insulating insert (4) of the bushing (1), the largest outer distance of which is connected to the flat leads (2, 12) high-frequency energy identical to the width of the inner active surfaces (5) of the flat supply (2, 12) of high-frequency energy.

2. A low-impedance inductor power supply according to claim 1, characterized in that the flat high-frequency energy leads (2, 12) have a cross-section at the connection point (10) with an area defined by two parallels and two circles, whose longer dimension is equal to the largest outer distance conductors (3, 13), its width and diameter of the circular parts being identical to the diameter of the cylindrical conductors (3, 13).

3. Low-impedance inductor feeder according to items 1 and 2, characterized in that the individual cylindrical conductors are provided on the working chamber side with separate flanges (6, 16) for connecting the individual coils (7, 8) of the inductor (9).