JP2009198155A - 結晶成長炉システム - Google Patents

Abstract

【課題】隔離室、炉上側本体及び制御室を備える結晶成長炉システムを提供する。
【解決手段】結晶成長炉システムは、隔離室、炉上側本体、及び制御室を含み、隔離室と制御室は互いに隔離して並べられる。ドアは、制御室から隔離室を隔離するか制御室と隔離室を連通するように、制御室と隔離室の間に設けられる。隔離室は特に、上板、炉下側本体及び昇降装置を含み、昇降装置は、密閉結晶成長炉を形成するように、炉下側本体を上方向に移動させて炉上側本体を閉鎖する、あるいは下方向に移動させて炉上側本体から離す。隔離室と制御室は互いに隔離して配置されるため、ノイズ、高温及び塵汚染を隔離室から分離することができ、制御室で作業する人員の安全と衛生が確保される。更に、炉上側本体が隔離室の外に配置され工場を冷却するため巨大な空調装置を必要とせずに、熱を大気に直接放散させることができるので、エネルギー節減と安全性の両面の利点を備える。
【選択図】なし

Description

本発明は結晶成長炉、特に、結晶成長炉システムに関する。

図１を参照すると、従来の結晶成長炉システムを示す概略図であって、複数の結晶成長炉９１および制御室９２は、封止された工場９内に一緒に配置される。炉９１が作動すると、高温が生じて、各炉９１の内壁と外壁間の空間に純水を供給する必要がある。ただし、大量の純水は、水を純化するための清浄機９６を必要とする。さらに、冷却装置９７および冷却塔９４が、タンク９５に収容される純水を冷却するのに採用される。さらに、工場９内で作業する人員に合わせて炉９１を制御するため、炉９１によって生成される熱を冷却し、工場内の温度を下げるのに巨大な空調装置９３が必要とされる。その結果、結晶成長炉の作動中に消費される電気エネルギーは言うまでもなく、冷却設備を設置し保持するコストは相当高い。

さらに、結晶成長炉９１は全部工場内に配置されるため、作業員は、作動中に生じるノイズとグラファイト粒子から生成される汚染に長期間さらされ、健康に悪影響を及ぼされる。公共事故が発生した場合、たとえば、結晶成長炉９１が爆発した場合、工場内には隔離または遮断する設備がないため、このような事故で工場と人員は多大な損害を受ける。

本発明は、隔離室、炉上側本体、および制御室を備える結晶成長炉システムを提供することである。

本発明によると、隔離室は上板および側壁を含み、上板には開口部が設けられる。隔離室には炉下側本体と昇降装置が配置され、炉下側本体には上側開口部が設けられ、昇降装置は上側開口部が上板の開口部に近づくように上方向へ、あるいは上板開口部から離れるように下方向へ炉下側本体を選択的に移動させるために設けられる。
炉上側本体は、隔離室の上板の上方に配置され、上板の開口部に一致する下側開口部が設けられる。

制御室は隔離室の側壁に隣接して配置され、ドアが側壁に設けられる。ドアは、閉鎖されるときに隔離室から制御室を隔離し、あるいは開放されるときに隔離室と制御室を連通させるように選択的に開閉される。

本発明によると、結晶成長炉は隔離室内に配置されるため、隔離室と制御室は互いに分離されている。そのため、ノイズ、高温、および塵汚染が隔離室から隔てられるので、制御室で作業する人員に安全性と衛生を確保することができる。さらに、炉上側本体は隔離室の外に配置されるため、熱を直接大気に発散させることができる。炉から生じる高温は制御室内の人員に影響を及ぼさない。したがって、工場を冷却するために巨大な空調装置を準備する必要がなく、空調装置と電気代に関連する費用を大幅に低減できる。さらに、結晶成長炉はそれぞれ間に間隔を置いて相互に隔離されている。したがって、たとえ特定の炉で公共事故が発生しても、他の炉に影響が及ばない。明らかに、本発明に係る結晶成長炉システムは、エネルギー節減と安全性の両方の利点を備える。

さらに、補強リングが、隔離室の上板の開口部の外周周りに設けられる。上板は、上板全体の構造を強化するようにコンクリートスラリーの注入後に硬化される補強コンクリート枠を含む。隔離室は、空気清浄機が設けられる別の側壁も含むことができる。結晶成長が終了し、炉下側本体が開放されると、熱と塵は炉から隔離室に放出される。このとき、空気清浄機がオンにされる。隔離室内の空気が清浄にされて、温度が低下すると、結晶塊を排出し、シリコン材料の次のバッチを搭載するためにドアが開放される。そのため、制御室は汚染されない。空気清浄機は隔離室内の空気をろ過して排出し、隔離室へ外部の空気をろ過して引き込む役割を果たす。

隔離室に配置される昇降装置は、少なくとも１つのホブサドル送りねじ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｃｒｅｗ）、少なくとも１つのナット、少なくとも１つの共通リンク、および駆動源を含む。少なくとも１つのナットは対応して少なくとも１つのホブサドル送りねじに係合する。駆動源は、ホブサドル送りねじを回転させ、炉下側本体を移動させるように少なくとも１つの共通リンクを回転させる。

さらに、加熱室が結晶成長炉内に配置され、加熱室は上隔壁、複数の側隔壁、および下隔壁を含む。複数の側隔壁が上隔壁の周囲に並べられて上隔壁の下で組み立てられ、その後、ともに炉上側本体に固定される。下隔壁は炉下側本体に固定される。加熱室は少なくとも１つのヒータを収容する。加熱室は、内側断熱層と外側保温層とを含む２層構造を有する。

本発明によると、炉上側本体は、好ましくは、大気に直接熱を放散する噴霧冷却アセンブリを指す上側炉壁冷却アセンブリを含む。炉下側本体は、好ましくは、噴霧冷却アセンブリを指す下側炉壁冷却アセンブリを含む。そのため、冷却装置、冷却塔、および清浄機を設置する必要がなく、設備および保守の費用を節減できる。

本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、添付の図面と組み合わせて解釈したとき以下の詳細な説明からより明白になるであろう。

図２および３を参照すると、本発明に係る結晶成長炉システムを示す概略図と、結晶成長炉システムの一部を示す断面図であって、結晶成長炉システムは隔離室１、炉上側本体２１、および制御室３を備える。

隔離室１は上板１１および側壁１２を含み、上板１１には開口部１１１が設けられ、上板１１全体の構造を強化するようにコンクリートスラリーの注入後に硬化される補強コンクリート枠１１３を含み、補強リング１１２は開口部１１１の外周に設けられ、補強リング１１２は補強コンクリート枠１１３に溶接される。

隔離室１は、炉下側本体２２および昇降装置１４とともに配置され、炉下側本体２２には上側開口部２２１が設けられ、昇降装置１４は、上側開口部２２１が上板１１の開口部１１１に近づくように炉下側本体２２を上方向に、あるいは開口部１１１から離れるように下方向に選択的に移動させるために設けられる。

炉上側本体２１は、隔離室１の上板１１の上方に配置され、上板１１の開口部１１１に一致する下側開口部２１１が設けられる。炉下側本体２２が昇降装置１４によって上昇させられると、上側開口部２２１は、炉上側本体２１を炉内部空間が形成される結晶成長炉に組み立てるように、開口部１１１の下に近づけることができる。

制御室３は、隔離室１の側壁１２に隣接して配置され、ドア１２１が側壁１２に設けられる。ドア１２１は、閉鎖されるときに制御室３を隔離室１から隔離し、開放されるときに制御室３と隔離室１を連通するように選択的に開閉される。

結晶成長炉２は隔離室１内に配置されるため、隔離室１と制御室３は互いに隔離される。その結果、ノイズ、高温、および塵汚染を隔離室１から隔離することができるため、制御室３内で作業する人員の安全と衛生が確保される。さらに、炉上側本体２１が隔離室１の外に配置されるため、熱を大気に直接放散させることができる。炉２によって生じる高温は、制御室３内の人員に影響を及ぼさない。したがって、工場を冷却させるための巨大な空調装置を準備する必要がなく、空調装置または電気代にかかる費用を大幅に節減することができる。

図２に示されるように、結晶成長炉２はそれぞれ間隔を置いて配置され、互いに側壁１５によって隔離される。したがって、たとえ特定の炉２で公共事故が発生しても、他の炉２は影響を受けない。明らかに、本発明に係る結晶成長炉システムは、エネルギー節減と安全性の両面の利点を備える。さらに図２および３を参照すると、隔離室１は、空気清浄機１３１が設けられる別の側壁１３を含む。結晶成長が終了し、炉下側本体２２が開放されると、熱と塵が炉２から隔離室１に放出される。このとき、空気清浄機１３１はオンにされる。隔離室１内の空気が清浄にされ、温度が下がるまで、結晶塊を排出し、シリコン材料の次のバッチを搭載するためにドア１２１が開放される。そのため、制御室３は汚染されない。空気清浄機１３１は、隔離室１の空気をろ過して排出し、隔離室１へ外部の空気をろ過して引き込む役割を果たす。

図３を参照すると、加熱室４が結晶成長炉２内に配置されて、加熱室４は上隔壁４１、４つの側隔壁４２、および下隔壁４３を含む。４つの側隔壁４２は上隔壁４１の周囲に並べられて、上隔壁の下で組み立てられ、その後、ともに炉上側本体２１に固定される。下隔壁４３は炉下側本体２２に固定される。その結果、下隔壁４３は炉下側本体２２と一緒に上方向に移動し、対応する４つの側隔壁４２の底部で封止することができる。加熱室４は、るつぼ４６内の結晶材料を加熱するために少なくとも１つのヒータ４０を収容する。加熱室４は、内側断熱層４４と外側保温層４５を含む２層構造を有する。

図３に示されるように、炉上側本体２１は、好ましくは、大気に直接熱を放散するための噴霧冷却アセンブリ５１を指す上側炉壁冷却アセンブリ５を含む。炉下側本体２２は、好ましくは、噴霧冷却アセンブリ６１を指す下側炉壁冷却アセンブリ６を含む。その結果、冷却装置、冷却塔、および清浄機を設置する必要がなく、設備と保守の費用を節減することができる。

さらに、図４を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る、上板１１の開口部から離れる炉下側本体２２を示す概略図であって、昇降装置１４は３つのホブサドル送りねじ１４１、３つのナット１４２、共通リンク１４３、および駆動源１４４を含む。３つのナット１４２はそれぞれ炉下側本体２２に溶接され、３つのホブサドル送りねじ１４１と係合する。駆動源１４４はホブサドル送りねじ１４１を回転させるように共通リンク１４３を回転させるので、ナット１４２は炉下側本体２２とともに下方向に移動して、上板１１の開口部１１１から離れることができる。

図５に示されるように、駆動源１４４はホブサドル送りねじ１４１を回転させるように共通リンク１４３を回転させるので、ナット１４２は炉下側本体２２とともに上方向に移動して、上板１１の開口部１１１に接近することができる。

次に図６および７を参照すると、本発明の第２および第３の実施形態に係る結晶成長炉システムを示す概略図であって、本発明の第２または第３の実施形態を設計する際の概念は、隔離室７、７１、および制御室８、８１を有する第１の実施形態の概念と類似する。ただし、第２の実施形態では、図６に示されるように、隔離室７は制御室８の２つの側面で対照的に配置され、第３の実施形態では、図７に示されるように、隔離室７１が制御室８１の周りに配置される。当然ながら、３つの実施形態に記載される結晶成長炉はすべて、エネルギー節減、清浄性、および安全性という目的を達成することができる。

本発明は好適な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を逸脱せずに他の多くの変更や変形も可能であると了解すべきである。

従来の結晶成長炉を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉システムを示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る結晶成長炉システムの一部を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る、上板の開口部から離れる炉下側本体を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る、上板の開口部に近づく炉下側本体を示す透視図である。 本発明の第２の実施形態に係る結晶成長炉システムを示す概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る結晶成長炉システムを示す概略図である。

Claims (12)

1. 上板および側壁を含む隔離室であって、前記上板に開口部が設けられ、前記隔離室が炉下側本体および昇降装置とともに配置され、前記炉下側本体に上側開口部が設けられ、前記上側開口部が前記上板の前記開口部に近づくように前記炉下側本体を上方向に、あるいは前記上板の前記開口部から離れるように下方向に選択的に移動させるために前記昇降装置が設けられる前記隔離室と、前記隔離室の前記上板の上方に配置され、前記上板の前記開口部に一致する下側開口部が設けられる炉上側本体と、前記隔離室の側壁に隣接して配置される制御室であって、ドアが前記側壁に設けられ、閉鎖されたときに前記隔離室と前記制御室を隔離し、開放されたときに前記制御室と前記隔離室を連通させるようにドアが選択的に開閉される前記制御室を備える結晶成長炉システム。
2. 補強リングが、前記隔離室の前記上板の前記開口部の外周の周りに設けられる請求項１に記載の結晶成長炉システム。
3. 前記隔離室の前記上板が補強コンクリート枠を含む請求項１に記載の結晶成長炉システム。
4. 前記隔離室内の空気が空気清浄機を通じて清浄にされるように、前記隔離室に空気清浄機が設けられる別の側壁をさらに備える請求項１に記載の結晶成長炉システム。
5. 前記隔離室に配置される前記昇降装置は、少なくとも１つのホブサドル送りねじ、少なくとも１つのナット、少なくとも１つの共通リンク、および駆動源を含み、前記少なくとも１つのナットは対応する前記少なくとも１つのホブサドル送りねじと係合し、前記駆動源は、前記少なくとも１つのホブサドル送りねじを回転させ、前記炉下側本体を移動させるように少なくとも１つの共通リンクを回転させる請求項１に記載の結晶成長炉システム。
6. 上隔壁、複数の側隔壁、および下隔壁を含む加熱室をさらに含み、前記複数の側隔壁は前記上隔壁の周囲に並べられ、その下で組み立てられてから、前記炉上側本体に共に固定され、前記下隔壁は前記炉下側本体に固定される請求項１に記載の結晶成長炉システム。
7. 前記加熱室は少なくとも１つのヒータを収容する請求項６に記載の結晶成長炉システム。
8. 前記加熱室は、内側断熱層および外側保温層を含む２層構造を有する請求項６に記載の結晶成長炉システム。
9. 前記炉上側本体は上側炉壁冷却アセンブリを含む請求項１に記載の結晶成長炉システム。
10. 前記上側炉壁冷却アセンブリは噴霧冷却アセンブリを指す請求項９に記載の結晶成長炉システム。
11. 前記炉下側本体は下側炉壁冷却アセンブリを含む請求項１に記載の結晶成長炉システム。
12. 前記下側炉壁冷却アセンブリは噴霧冷却アセンブリを指す請求項１１に記載の結晶成長炉システム。

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