JP2010095441A - シリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝及びこれを用いたシリコン溶融精錬装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上部が開放され、シリコン原料が装入され、外側壁が誘導コイルによって取り囲まれる円筒形構造を有する黒鉛材質の坩堝であって、前記誘導コイルに流れる電流によって発生する電磁力が前記坩堝内部の中心方向に作用し、溶融されるシリコンが前記電磁力によって前記坩堝の内側壁に接触しないように、前記坩堝の外側壁と内側壁を貫通する鉛直方向の複数のスリットが形成されていることを特徴とするシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝を構成する。
【選択図】図3
Description
高さ90mm、内径60mm、外径80mmの黒鉛坩堝に、1mmのスリット幅を有する各スリットを対称形に12個(実施例1)及び24個(実施例2)形成し、このようなスリットは底にまで形成した。このとき、黒鉛としては、密度1.75以上の高密度黒鉛を使用した。このような坩堝の外部に直径8mmの水冷誘導コイルを、内径100mm、外径1200mmの大きさを有するように8回巻いた。このとき、水冷コイルの間隔は1〜2mmであった。このようなコイルに、6〜10?の周波数を有する交流電力を最大20kWまで印加した。
実施例1の場合、黒鉛坩堝に12個のスリットを形成した坩堝にシリコンを充填した後、同一の実験を行った。印加電力を増加させるほど坩堝の底付近の温度が最も先に上昇し、スリットの上部と底との間の温度差には略100℃の差があった。15kW以上の電力を供給すると、シリコンが溶融されはじめ、溶融されたシリコンが下部から上部に撹拌されることを確認できた。
実施例1、実施例2の場合と同一の大きさを有するが、スリットを有しない既存の黒鉛坩堝を用いてシリコン溶融実験を行い、このときに加えられた印加電力によるスリットの温度、坩堝の底の温度及びシリコンの温度を測定し、溶融挙動を確認した。印加電力が高くなるほど、黒鉛坩堝の温度も増加し、外側壁と底との間の温度差はほぼ示されなかった。
Claims (14)
- 。。上部が開放され、シリコン原料が装入され、外側壁が誘導コイルによって取り囲まれる円筒形構造を有する黒鉛材質の坩堝であって、
前記誘導コイルに流れる電流によって発生する電磁力が前記坩堝内部の中心方向に作用し、溶融されるシリコンが前記電磁力によって前記坩堝の内側壁に接触しないように、前記坩堝の外側壁と内側壁を貫通する鉛直方向の複数のスリットが形成されていることを特徴とするシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝。 - 前記複数のスリットは、
前記坩堝の上部から前記坩堝の内部底面にまで形成されており、一定の間隔を有することを特徴とする、請求項1に記載のシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝。 - 前記複数のスリットは、
少なくとも12個が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝。 - 前記複数のスリットは、
前記坩堝の内径が50mm以上である場合、少なくとも24個が形成されていることを特徴とする、請求項3に記載のシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝。 - 前記複数のスリットは、
0.3〜1.5mmのスリット幅をそれぞれ有することを特徴とする、請求項1に記載のシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝。 - 前記坩堝は、
内部底面がシリコンカーバイド(SIC)、シリコン窒化物(Si3N4)のうち少なくとも一つの物質でコーティングされていることを特徴とする、請求項1に記載のシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝。 - 前記シリコン原料は、
誘導加熱される前記坩堝によって間接溶融されて溶湯を形成し、形成された溶湯は、内部の電磁力によって前記坩堝の内側壁に接触しない状態で誘導溶融されることを特徴とする、請求項1に記載のシリコン電磁誘導溶融用黒鉛坩堝。 - 上部が開放されており、外側壁と内側壁を貫通する鉛直方向の複数のスリットが形成されている円筒形構造を有する黒鉛材質の坩堝と、
前記坩堝の外側壁を取り囲む誘導コイルとを含み、
前記坩堝の上部を通して装入されるシリコン原料は、誘導加熱される前記坩堝によって間接溶融されて溶湯を形成し、
前記誘導コイルに流れる電流によって発生する電磁力が前記坩堝内部の中心方向に作用し、前記形成された溶湯が前記電磁力によって前記坩堝の内側壁に接触しない状態で誘導溶融されることを特徴とするシリコン溶融精錬装置。 - 前記複数のスリットは、
前記坩堝の上部から前記坩堝の内部底面にまで形成されており、一定の間隔を有することを特徴とする、請求項8に記載のシリコン溶融精錬装置。 - 前記複数のスリットは、
少なくとも12個が形成されていることを特徴とする、請求項8に記載のシリコン溶融精錬装置。 - 前記複数のスリットは、
前記坩堝の内径が50mm以上である場合、少なくとも24個が形成されていることを特徴とする、請求項10に記載のシリコン溶融精錬装置。 - 前記複数のスリットは、
0.3〜1.5mmのスリット幅をそれぞれ有することを特徴とする、請求項8に記載のシリコン溶融精錬装置。 - 内部底面がシリコンカーバイド(SIC)、シリコン窒化物(Si3N4)のうち少なくとも一つの物質でコーティングされていることを特徴とする、請求項8に記載のシリコン溶融精錬装置。
- 前記シリコン原料は、
誘導加熱される前記坩堝によって間接溶融されて溶湯を形成し、形成された溶湯は、内部の電磁力によって前記坩堝の内側壁に接触しない状態で誘導溶融されることを特徴とする、請求項8に記載のシリコン溶融精錬装置。
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