JP2011169489A - Variable-temperature-gradient multi-zone type electric furnace - Google Patents
Variable-temperature-gradient multi-zone type electric furnace Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011169489A JP2011169489A JP2010032159A JP2010032159A JP2011169489A JP 2011169489 A JP2011169489 A JP 2011169489A JP 2010032159 A JP2010032159 A JP 2010032159A JP 2010032159 A JP2010032159 A JP 2010032159A JP 2011169489 A JP2011169489 A JP 2011169489A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- electric furnace
- heat insulating
- heating
- zone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シリコン太陽電池用の単結晶及び多結晶をはじめとする結晶を合成する電気炉に関する。 The present invention relates to an electric furnace for synthesizing crystals including single crystals and polycrystals for silicon solar cells.
従来の内熱型の結晶育成式縦型電気炉では、発熱体の位置は固定され、各ゾーンの設定温度を変えることにより、ある程度の温度分布を得ることができた。 In the conventional internal heating type crystal growth type vertical electric furnace, the position of the heating element is fixed, and a certain temperature distribution can be obtained by changing the set temperature of each zone.
しかしながら、従来の方法では限界があった。例えば、従来の内熱型の電気炉では、発熱体は、電気炉の内部に固定されていて、容易に発熱体間の位置を可変することができなかった。 However, the conventional method has a limit. For example, in a conventional internal heating type electric furnace, the heating element is fixed inside the electric furnace, and the position between the heating elements cannot be easily changed.
そこで、本発明は、今まで固定されていた第三ゾーンの発熱体の位置を外部から可変できる可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉を提供する。 Therefore, the present invention provides a variable temperature gradient type multi-zone electric furnace in which the position of the heating element of the third zone that has been fixed so far can be varied from the outside.
本発明は、上記の課題を解決するために、多数の発熱体を有する加熱部(加熱部と発熱体で構成される内部)を有する所謂内熱型の単結晶を合成する電気炉において発熱体が2個以上で構成される電気炉で、加熱源である発熱体の位置を外部から変えることにより、温度分布を変えることができる電気炉の構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a heating element in an electric furnace for synthesizing a so-called internal heating type single crystal having a heating part (inside the heating part and the heating element) having a large number of heating elements. Is an electric furnace composed of two or more, and the electric furnace has a configuration in which the temperature distribution can be changed by changing the position of a heating element as a heating source from the outside.
第三発熱体と第二発熱体の間の位置が可変であるため、ある程度の温度分布範囲を網羅することが出来る。 Since the position between the third heating element and the second heating element is variable, a certain temperature distribution range can be covered.
また、発熱体間の距離変更の速度を高速から低速にすることにより、各種材料を溶融したり、結晶を育成することが出来る。 Further, by changing the speed of changing the distance between the heating elements from high to low, various materials can be melted or crystals can be grown.
更に、応用例として、結晶育成中に発熱体を移動することで、より長い結晶の育成も可能となると考えられる。 Furthermore, as an application example, it is considered that a longer crystal can be grown by moving the heating element during crystal growth.
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、従来型電気炉の内部構成図である。まず、図1を使用して、従来式のマルチゾーン電気炉の中で3ゾーン式縦型電気炉の内部構造を説明します。 FIG. 1 is an internal configuration diagram of a conventional electric furnace. First, the internal structure of a three-zone vertical electric furnace will be explained using Fig. 1 among conventional multi-zone electric furnaces.
電気炉100を構成する水冷チャンバー101は、外周面を胴体部チャンバー水冷ジャケット12で覆った筒状の胴体部チャンバー11と、前記胴体部チャンバー11の上面に上フランジ10を介して取り付けられる上蓋10及び前記胴体部チャンバー11の下面に下フランジ23とOリングを介して下蓋31がネジにより固定されている。
The
前記上フランジ10は、Oリング等のシール部材で絶縁且つシールされており、温度上昇を抑えるために上蓋水冷ジャケット9が装着されている。一方、前記下フランジ23は固定板22にネジ等の固定部材により固定される。尚、図示はしていないが、前記固定板22は、台や架台に固定される。
The
前記胴体部チャンバー11の外周面には、冷却口32に取り付けられており、水冷できるようになっている。尚、図面上では冷却口32は1つであるが、出入り口用として2個取り付けられている。
An outer peripheral surface of the
また、前記胴体部チャンバー11の内部壁面には第一上下断熱材53、16及び第二上下断熱材13、17が設置されており、前記第一、第二上断熱材53、13と第一、第二下断熱材16、17の間には断熱材分離板15が設置されている。前記断熱材13、53、16、17により、胴体部チャンバー11の温度上昇が抑えられる。
In addition, first upper and lower
前記上蓋1の下面中央には、ストッパー7で固定された第一発熱体用電極3を介して第一発熱体4が取り付けられており、前記第一発熱体4は第一発熱体用電極3により、外部から電気を流すことが出来る。
A
前記第一発熱体用電極3の内側には断熱材54を介して第一発熱体4の温度を制御するために熱センサーとして第一熱電対40が設置されており、前記第一発熱体用電極3の外周部分には断熱材固定板41により上面断熱材2が設置されている。
A
前記上面断熱材2と第二上断熱材13の間には第二発熱体用電極6が設置されており、更に前記第二発熱体用電極6の下端には第二発熱体14が取り付けられている。そのため、第二発熱体14には第二発熱体用電極6を介して外部から電気が流れる。
A second heating element electrode 6 is installed between the upper surface
前記第二発熱体用電極6は、Oリング等の絶縁シール部材8で上蓋1の内部と外部がシールされ、第二発熱体用電極6と上蓋1が絶縁されている。尚、第二発熱体用電極6と上蓋1はストッパー7で固定されている。
The second heating element electrode 6 is sealed inside and outside of the upper lid 1 by an insulating seal member 8 such as an O-ring, and the second heating element electrode 6 and the upper lid 1 are insulated. The second heating element electrode 6 and the upper lid 1 are fixed by a
前記第一発熱体用電極3と第二発熱体用電極6の間に位置する上面断熱材2には、前記第二発熱体14の温度を制御するための熱センサーとして第二熱電対5と、後に説明する第三発熱体18の温度を制御するための熱センサーとして第三熱電対42が設置されている。
The upper surface
第三発熱体18は、前記第二発熱体14の下方に設置されている発熱体で、第二発熱体14と第三発熱体18の間には空間が設けられている。この空間は更に前記断熱材分離板15の先端部分により分断され、第二発熱体14と第三発熱体18のそれぞれの発熱体から発生する熱が相互に干渉しにくいようになっている。
The
第三発熱体18の下端は、第三発熱体用電極19に連結されており、前記第三発熱体用電極19の下端は電極固定具25を介して下部電極固定板26に固定されている。更に下部電極固定板26は電極固定棒24を介して前記下蓋31に固定されている。
The lower end of the
前記第二発熱体用電極19は、Oリングや絶縁シール部材8で絶縁且つシールされており、また、第二発熱体用電極19の内側には上下断熱材20、21が設置されている。
The second
前記下蓋31の中央部には下方に向かって筒体が突出しており、この筒体には中央に孔が穿設されたシールフランジ28がクランプ27を介して取付けられている。また、下蓋31の中央上面には筒体の蓋付き炉芯管33が設置されている。
A cylindrical body projects downward from the center of the
前記シールフランジ28の孔には下ルツボ支持管29が挿通されており、下ルツボ支持管29とシールフランジ28はシール部材でシールされている。
A lower
前記下ルツボ支持管29の上端には上ルツボ支持管36が連結されており、更に上ルツボ支持管26の上端にはルツボ受け台35が取り付けられている。前記ルツボ受け台35にはルツボ34が載置される。また、前記上ルツボ支持管36の下部外周面には複数枚の熱反射板37が取り付けられている。
An upper
支持管29は、ルツボ支持台用受け台38で固定され、ルツボ支持管29は、ルツボ支持台用受け台38を介して取付板39に固定されている。
前記下ルツボ支持管29の下端はルツボ支持管用受け台38に固定されており、前記ルツボ支持管用受け台38は取付板39に固定されている。この取付板39の下面には移動板用測板30が連結されている。
The
The lower end of the lower
前記ルツボ34を移動することにより、結晶を合成することができ、このルツボ34の移動するために前記移動板用測板30がある。
A crystal can be synthesized by moving the
シール金具部43は、前記第一熱電対40をシールするための部材であり、シール金具部44は、前記第二熱電対5及び第三熱電対42をシールするための部材である。
The
前記第三発熱体18の外側は、前述の第一及び第二下断熱材16、17が位置しており、この第一及び第二下断熱材16、17は前記第一及び第二上断熱材53、13と同様に胴体部チャンバー11の温度上昇を抑えている。
The first and second lower
図1では、各発熱体4,14,18は3個ともに固定されているので、温度分布を変えるときは、第二発熱体14、第三発熱体18の専用温度制御の設定温度を変えて、ある程度緩やかな温度分布を得ていたが、これには限界があった。そこで本発明では、第三発熱体18を移動できるようにして、より緩やかな温度分布を得ることが出来た。
In FIG. 1, since all three
次に図2を使用して、本発明の電気炉を説明することとする。図2は本発明である可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉の内部構成図、図3は可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉の第三発熱体を最下部に移動させた状態を示した内部構成図、図4は可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉の一部を拡大した簡略図である。 Next, the electric furnace of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an internal configuration diagram of the variable temperature gradient type multi-zone electric furnace according to the present invention, and FIG. 3 is an internal view showing a state where the third heating element of the variable temperature gradient type multi-zone electric furnace is moved to the lowermost part. FIG. 4 is a schematic diagram showing an enlarged part of a variable temperature gradient multi-zone electric furnace.
図2及び図3に示すように、本発明である可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉102は、前記電気炉100と類似しているが、以下の点が異なっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the variable temperature gradient multi-zone
まず、第三発熱体18の下部且つ第三発熱体用電極19の内側にあった断熱材は上断熱材20のみとなり、下断熱材21のあった場所が空洞となっている。尚、前記上断熱材20は第三発熱体用電極19に取り付けた固定板51により固定されているため、上断熱材20が下方にズレ落ちることはなく、上断熱材20の下方に空間がある状態が保たれている。
First, the heat insulating material located below the third
次に、電極固定用棒24が無くして下部電極固定板26を一回り小さくし、前記下部電極固定板26の下面に第三発熱体移動用台45が取り付けられた。これにより、第三発熱体18、第三発熱体用電極19及び下部電極固定板26は下蓋31から自由となり、上下に移動することが可能となった。
Next, the
図3及び図4に示すように、前記下部電極固定板26を下方に移動させることにより、第三発熱体18、第三発熱体用電極19も下方に移動し、更にこの移動に伴って第一、第二上断熱材53、13及び第一、第二下断熱材16、17も下方に移動した。このとき、前記第一、第二上断熱材53、13の上側に隙間が出来るが、温度分布には影響しない。一方、上断熱材20の下側にあった空間は、上断熱材20が下方に移動したことにより無くなっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, by moving the lower
図5は本発明である可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉を温度分布測定用に変えた状態を示した簡略図である。 FIG. 5 is a simplified diagram showing a state where the variable temperature gradient type multi-zone electric furnace according to the present invention is changed for temperature distribution measurement.
まず、蓋付き炉芯管33からルツボ34、上下ルツボ支持管36、29を取り去り、シールフランジ28を測定専用のシールフランジ52に交換する。前記シールフランジ52の中央上面にアルミナ管固定金具49を取付け、更に前記アルミナ管固定金具49にアルミナ管46を取り付ける。
First, the
前記アルミナ管46の内部にはアルミナ保護管47があり、このアルミナ保護管47に絶縁管付き熱電対48が挿入されている。前記アルミナ保護管47は、シール金具部43でシールフランジ52にシール固定されている。
An alumina
前記アルミナ保護管47の下端は保護管固定金具50に連結されており、更に、保護管固定金具50は下部に移動板用測板30を備えた取付板39に固定されている。前記移動板用測板30を移動することにより、アルミナ管46内部のアルミナ保護管47と熱電対48が移動されて、任意の位置で温度を計測することが出来る。
The lower end of the alumina
前記アルミナ管46は、蓋付き炉芯管33内部に固定されているので、熱電対48は、対流の影響を受けない。
Since the
図6は本発明である可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉で計測した温度分布を示した図であり、第三発熱体18が最上部(図2)と最下部(図3)に移動したときの温度分布である。
FIG. 6 is a view showing a temperature distribution measured by the variable temperature gradient multi-zone electric furnace according to the present invention, and the
図6に示すように、従来型電気炉100と本発明の可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉102を比較すると、第三発熱体18を最上部に位置した場合と従来型電気炉1の温度分布は同様の結果であった。
As shown in FIG. 6, when comparing the conventional
第三発熱体18が最上部にあるときは、従来の電気炉1と同じ分布になっているので、あえて従来の電気炉1での温度分布は掲示していない。
When the
本発明により、ある程度の温度分布範囲を網羅できる可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉102が構築された。
According to the present invention, a variable temperature gradient type multi-zone
第三発熱体18の移動機構の速度を高速から低速にすることにより、各種材料を溶融したり、結晶を育成することが出来、また、他にも新たな応用が考えられる。
By changing the speed of the moving mechanism of the
本発明は、発熱体(4,14,18)が3個の時の説明をしているが、発熱体が2個の炉にも応用が出来る。 Although the present invention has been described when there are three heating elements (4, 14, 18), the present invention can be applied to a furnace having two heating elements.
又、発熱体が4個以上の場合には、移動したい部分の発熱体の電極を同時に、あるいは個別に移動できるようにすることにより、同様の効果を得ることが可能となる。 When the number of heating elements is four or more, it is possible to obtain the same effect by enabling the electrodes of the heating elements of the portion to be moved to be moved simultaneously or individually.
ユニークな応用例としては、結晶育成中に発熱体を移動することにより、より長い結晶の育成も可能となるであろう。 A unique application would be to allow longer crystals to grow by moving the heating element during crystal growth.
本発明である可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉は、シリコン太陽電池用の単結晶及び多結晶を合成する電気炉と半導体結晶を合成する分野に応用できる。 The variable temperature gradient multi-zone electric furnace according to the present invention can be applied to the field of synthesizing electric furnaces and semiconductor crystals for synthesizing single crystals and polycrystals for silicon solar cells.
1 上蓋
2 上面断熱材
3 第一発熱体用電極
4 第一発熱体
5 第二熱電対
6 第二発熱体用電極
7 ストッパー
8 絶縁シール部材
9 上蓋水冷ジャケット
10 上フランジ
11 胴体部チャンバー
12 胴体部チャンバー水冷ジャケット
13 第二断熱材
14 第二発熱体
15 断熱材分離板
16 第一下断熱材
17 第二下断熱材
18 第三発熱体
19 第二発熱体用電極
20 上断熱材
21 下断熱材
22 固定板
23 下フランジ
24 電極固定用棒
25 電極固定具
26 下部電極固定板
27 クランプ
28 シールフランジ
29 下ルツボ支持管
30 移動板用測板
31 下蓋
32 冷却口
33 蓋付き炉芯管
34 ルツボ
35 ルツボ受け台
36 上ルツボ支持管
37 熱反射板
38 ルツボ支持管用受け台
39 取付板
40 第一熱電対
41 断熱材固定板
42 第三熱電対
43 シール金具部
44 シール金具部
45 第三発熱体移動用台
46 アルミナ管
47 アルミナ保護管
48 絶縁管付き熱電対
49 アルミナ管固定金具
50 保護管固定金具
51 固定台
52 シールフランジ
53 第一上断熱材
54 断熱材
100 電気炉
101 水冷チャンバー
102 可変温度勾配式マルチゾーン型電気炉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper cover 2 Upper surface heat insulating material 3 1st heating element electrode 4 1st heating element 5 2nd thermocouple 6 2nd heating element electrode 7 Stopper 8 Insulation seal member 9 Upper cover water cooling jacket 10 Upper flange 11 Body part chamber 12 Body part Chamber water cooling jacket 13 Second heat insulating material 14 Second heat generating member 15 Heat insulating material separating plate 16 First lower heat insulating material 17 Second lower heat insulating material 18 Third heat generating member 19 Second heat generating member electrode 20 Upper heat insulating material 21 Lower heat insulating material 22 Fixing plate 23 Lower flange 24 Electrode fixing rod 25 Electrode fixing tool 26 Lower electrode fixing plate 27 Clamp 28 Seal flange 29 Lower crucible support tube 30 Moving plate measuring plate 31 Lower lid 32 Cooling port 33 Furnace core tube 34 with crucible 35 crucible cradle 36 upper crucible support tube 37 heat reflecting plate 38 crucible support tube pedestal 39 mounting plate 40 first thermocouple 41 heat insulating material fixing plate 42 third thermocouple 43 Seal metal part 44 Seal metal part 45 Third heating element moving base 46 Alumina pipe 47 Alumina protective pipe 48 Thermocouple with insulating pipe 49 Alumina pipe fixing metal 50 Protection pipe fixing metal 51 Fixing base 52 Seal flange 53 First upper heat insulation Material 54 Heat insulation material 100 Electric furnace 101 Water-cooled chamber 102 Variable temperature gradient type multi-zone electric furnace
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010032159A JP2011169489A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Variable-temperature-gradient multi-zone type electric furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010032159A JP2011169489A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Variable-temperature-gradient multi-zone type electric furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011169489A true JP2011169489A (en) | 2011-09-01 |
Family
ID=44683799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010032159A Pending JP2011169489A (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Variable-temperature-gradient multi-zone type electric furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011169489A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014126312A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Kyocera Corp | Heater |
-
2010
- 2010-02-17 JP JP2010032159A patent/JP2011169489A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014126312A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Kyocera Corp | Heater |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20140039031A (en) | Heater assembly for crystal growth apparatus | |
TWI652379B (en) | Technique for controlling temperature uniformity in crystal growth devices | |
ES2279402T5 (en) | CRISOL FOR A MANUFACTURING DEVICE OF A CRYSTAL MATERIAL BLOCK AND MANUFACTURING PROCEDURE. | |
JPWO2014013698A1 (en) | SiC single crystal manufacturing apparatus and SiC single crystal manufacturing method | |
TWI568899B (en) | Heating a furnace for the growth of semiconductor material | |
CN102192797B (en) | Smelting temperature measuring device for directional solidification | |
US20210381123A1 (en) | Systems for preparing crystals | |
KR101885210B1 (en) | Heating unit and Apparatus for growing a ingot including the unit | |
KR101028116B1 (en) | growth apparatus for multiple silicon carbide single crystal | |
US3860736A (en) | Crystal furnace | |
KR101623641B1 (en) | Ingot growing apparatus having the same | |
JP2011169489A (en) | Variable-temperature-gradient multi-zone type electric furnace | |
US20210140064A1 (en) | Semiconductor crystal growth apparatus | |
CN104611764B (en) | A kind of micro- downward lifting crystal growing furnace | |
CN207376143U (en) | A kind of accurate control temperature device for growing single-crystal silicon carbide | |
KR102431713B1 (en) | A semiconductor crystal growth apparatus | |
JP2016200254A (en) | Heat insulation structure | |
US6574264B2 (en) | Apparatus for growing a silicon ingot | |
JP2004323247A5 (en) | ||
CN102912416A (en) | Novel polycrystalline furnace heating device | |
JPH07277869A (en) | Apparatus and process for producing single crystal | |
CN202119557U (en) | Melting temperature measuring device used by directional solidification | |
CN206244920U (en) | A kind of centralising device of silicon carbide monocrystal growth room | |
KR20210001300A (en) | Manufacturing apparatus for siliconcarbide single crystal | |
KR20120119365A (en) | Apparatus for fabricating ingot |