JP2013060352A - Crucible furnace - Google Patents

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Takayuki Shimamune
孝之 島宗
Kenji Kato
健治 加藤
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CS GIJUTSU KENKYUSHO KK
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CS GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crucible furnace for using a metal crucible at high temperatures not lower than 1,000°C, in which atmosphere in the vicinity of the crucible during the time of the high temperature is controlled, the temperature control in the crucible can be made precise, and the life of the crucible is made long.SOLUTION: The crucible furnace for processing a compound in the metal crucible 4 at the high temperatures not lower than 1,000°C is characterized in that the first sleeve 1 comprising a detachable heat resistant thin dense ceramics is placed around the metal crucible 4, and the second sleeve 2 comprising an insulation material and a heating device 3 is placed outside of the first sleeve 1.

Description

本発明は、結晶引き上げなどに使用する、主として白金族金属などの金属坩堝を使い、結晶溶融を行うための坩堝炉の構造体に関する。The present invention relates to a structure of a crucible furnace for performing crystal melting using a metal crucible such as a platinum group metal mainly used for crystal pulling.

電子デバイスの発展によって、半導体部材や、電子回路部材として単結晶、特に化合物単結晶を使用する機会が増加している。特に最近では携帯電話の表面波フィルターに使用される、タンタル酸リチウムや、LEDの基盤となるサファイヤ単結晶など融点が非常に高い化合物単結晶の要望が拡大している。これらの単結晶の製造では、セラミックス坩堝はその反応の可能性から使えないケースが多く、耐熱性の金属、特に安定な白金族金属である、白金やイリジウムが広く使われるようになってきた。With the development of electronic devices, the opportunity to use single crystals, particularly compound single crystals, as semiconductor members and electronic circuit members is increasing. In particular, there has recently been an increasing demand for compound single crystals having a very high melting point, such as lithium tantalate and sapphire single crystals used as the base of LEDs, which are used in surface wave filters for mobile phones. In the production of these single crystals, ceramic crucibles cannot be used in many cases because of their reaction potential, and heat-resistant metals, particularly stable platinum group metals such as platinum and iridium, have been widely used.

これらに使用される白金やイリジウムの白金族金属は、耐熱性が大きく、また化合物との反応が殆ど起こらないために長期間にわたり有効に使用できるという特徴のあること、また取扱が比較的容易であるという点から広く使われるに至っている。
しかしながら白金族金属自身安定であるといっても雰囲気によっては短寿命になることが知られている。例えば還元雰囲気に置かれた白金は粒成長が著しくなり粒界からの割れが非常に起こりやすくなるし、またイリジウムの場合は、酸化雰囲気では1000℃付近で部分酸化が起こり揮発性の酸化物となって揮散しやすくなるという問題があった。これらを避けるために坩堝周辺の雰囲気を制御する必要がある。例えば白金については雰囲気を酸化性とすればよいし、イリジウムについては雰囲気中の酸素を減らす、或いは弱還元性にすると共に、わずかに圧力を上げることによってその酸化揮散を防ぐことが出来る。
The platinum group metals such as platinum and iridium used in these materials have high heat resistance, and are characterized by being able to be used effectively over a long period of time because they hardly react with the compound, and are relatively easy to handle. It has been widely used because it is.
However, it is known that even if the platinum group metal itself is stable, the life may be shortened depending on the atmosphere. For example, platinum placed in a reducing atmosphere has significant grain growth and cracks from grain boundaries are very likely to occur. In the case of iridium, partial oxidation occurs in the oxidizing atmosphere at around 1000 ° C. There was a problem of becoming easy to volatilize. In order to avoid these, it is necessary to control the atmosphere around the crucible. For example, for platinum, the atmosphere may be oxidizing, and for iridium, the oxygen in the atmosphere is reduced or weakly reduced, and its volatile oxidation can be prevented by slightly raising the pressure.

ところが1000℃以上で使用される坩堝炉ではその加熱方法によって異なるが、抵抗加熱の場合ではヒーター自身からの熱放射を坩堝が直接受けないようにすること、またある程度の熱容量を与えて温度保持の安定化を図る必要がある。通常はこのためにスリーブと呼ばれる耐火物を坩堝の周りに設置している。このスリーブは、それ自身の破壊が起こりにくくすること、保温性能の向上のために多孔質のセラミックスを使用する。また、高周波炉の様な坩堝自身を発熱させる場合は、加温された熱の逃げを防ぐためにやはり多孔質の耐熱セラミックス製のスリーブ(断熱材・保温材)を入れるようにしている。このような耐熱の断熱材(通常は多孔質である。)はこれらの目的のために数センチメートル以上の厚みを有しており、温度が高くなるほど厚みが大きくなるのが普通である。更に抵抗加熱の場合にはヒーターの外側もこのような断熱材で取り囲まれており、多孔質部分の体積は極めて大きくなる。このような状態での雰囲気制御はこのスリーブを含めて行わなければ成らず大きな体積にわたると共に、坩堝部分のみの雰囲気を集中的に制御することは困難であった。特に抵抗加熱の場合では坩堝部分とヒーター部分が多孔質の断熱材・保温材を介して繋がってしまうためにヒーターと坩堝部分の必要な雰囲気が異なる場合には、特別な方策が必要となる場合があった。また雰囲気ガスなどの量が増加するなどの可能性があった。更に、周囲の雰囲気への悪影響も考えられた。However, in a crucible furnace used at 1000 ° C. or higher, the heating method varies depending on the heating method. In the case of resistance heating, the crucible is not directly subjected to heat radiation from the heater itself, and a certain amount of heat capacity is given to maintain the temperature. Stabilization is necessary. For this purpose, a refractory called a sleeve is usually installed around the crucible. This sleeve uses porous ceramics to make it less likely to break itself and to improve heat retention performance. In addition, when a crucible such as a high-frequency furnace itself is heated, a porous heat-resistant ceramic sleeve (heat insulating material / heat insulating material) is also inserted in order to prevent escape of heated heat. Such heat-resistant heat insulating materials (usually porous) have a thickness of several centimeters or more for these purposes, and the thickness usually increases as the temperature increases. Furthermore, in the case of resistance heating, the outside of the heater is also surrounded by such a heat insulating material, and the volume of the porous portion becomes extremely large. Atmosphere control in such a state must be performed including this sleeve, and it takes a large volume, and it is difficult to control the atmosphere only in the crucible portion intensively. Especially in the case of resistance heating, when the required atmosphere of the heater and the crucible part is different because the crucible part and the heater part are connected via a porous heat insulating material / heat insulation material, special measures are required. was there. In addition, there is a possibility that the amount of atmospheric gas or the like increases. Furthermore, adverse effects on the surrounding atmosphere were also considered.

このような問題に対する直接の対応技術に関しては殆ど知られていないが、炉部分の構造については幾つかの関連しそうな技術が見出される。Although little is known about the direct response techniques for such problems, several relevant techniques are found for the structure of the furnace section.

例えばヒーター側と坩堝との間の縁を切る方法としては、用途は異なるが、特開平8−303965号公報に融体亜鉛を取り扱う技術が示されており、そこでは融体亜鉛が炉壁を通って拡散し、内部のスタンプ材を透過して誘導コイルまで到達するためにトラブルになる可能性があるとしている。その為に、融体亜鉛と高周波コイルの中間スタンプ材の中に金属隔壁を設けるという技術が示されている。これは雰囲気を遮断するという本願目的には合致する物ではないが、遮断技術をという点では1つの参考になる。但しこのような構造が実質的に可能であるかどうかは別であり、用途が異なるので、むしろ取扱上の問題点がある。For example, as a method of cutting the edge between the heater side and the crucible, although the use is different, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-303965 discloses a technique for handling molten zinc, in which molten zinc is used to cut the furnace wall. It is said that there is a possibility of trouble because it diffuses through and passes through the stamp material inside and reaches the induction coil. For this purpose, a technique of providing a metal partition wall in the intermediate stamp material between the molten zinc and the high frequency coil is shown. Although this does not meet the purpose of the present application of blocking the atmosphere, it is one reference in terms of blocking technology. However, it is different whether such a structure is practically possible, and there are problems in handling because the use is different.

またヒーター部分と坩堝とを分離することのみを考えると、実質的に坩堝を2重ルツボの様にしてしまう技術が幾つか示されている。つまり、特開2011−32125号公報ではシリコン単結晶製造用のルツボとして、石英坩堝と黒鉛ルツボを2重構造とし、その石英坩堝と黒煙坩堝の間に片面に炭化ケイ素層を一面に付けた黒鉛シートを入れることが示されている。この技術はあくまでも特殊なケースであり、シリコンと炭素との間を仕切ること、又相互の反応を抑えるためであって、保温或いは均熱という観点からの効果については全く考えられていなし、又これからそのような効果が認められないことは当然である。Considering only the separation of the heater portion and the crucible, several techniques for making the crucible substantially a double crucible have been shown. That is, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-32125, as a crucible for producing a silicon single crystal, a quartz crucible and a graphite crucible have a double structure, and a silicon carbide layer is provided on one side between the quartz crucible and a black smoke crucible. It has been shown to contain graphite sheets. This technology is a special case to partition silicon and carbon, and to suppress mutual reaction. No effect is considered from the viewpoint of heat insulation or soaking, and from now on. Of course, such an effect is not recognized.

特開2008−222455号公報は同じくシリコン単結晶引き上げ用のルツボであるが、石英ガラス坩堝の外側に二つ割りの黒鉛ルツボですっぽり取り囲んでしまう構造が示されている。これら二つの技術については耐熱性で容易に変型できる黒鉛シートを使うこと、或いは工作性がよい黒鉛材によって始めて可能な構造であり、しばしば問題となる金属ルツボの周囲に置くことは、雰囲気を常に還元にしてしまうことが考えられ、また時としては金属炭化物を生成してしまう可能性があるなどの問題があった。更に雰囲気の調整が出来ないという問題点があった。Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-222455 also discloses a crucible for pulling a silicon single crystal, but shows a structure that is completely surrounded by a split graphite crucible outside a quartz glass crucible. For these two technologies, it is possible to use a graphite sheet that is heat resistant and easily deformable, or a structure that is only possible with a graphite material that has good workability. There is a problem that it may be reduced, and sometimes metal carbide may be generated. Furthermore, there was a problem that the atmosphere could not be adjusted.

特開平8−303965号公報JP-A-8-303965 特開2011−33215号公報JP 2011-33215 A 特開2008−222455号公報JP 2008-222455 A

本発明では金属坩堝を1000℃以上の高温で使用するための坩堝炉において、高温時の坩堝近傍の雰囲気を制御すると共に、ルツボ内の温度制御の精密化、ルツボの長寿命化が可能となる坩堝炉を提供することを課題とした。In the present invention, in a crucible furnace for using a metal crucible at a high temperature of 1000 ° C. or higher, the atmosphere in the vicinity of the crucible at a high temperature can be controlled, the temperature control in the crucible can be made precise, and the crucible life can be extended. An object was to provide a crucible furnace.

本発明は、1000℃以上の高温において、金属坩堝中で化合物の処理を行うための坩堝炉であって、坩堝中の周辺に耐熱性で着脱可能な薄い緻密質セラミックスからなる第一のスリーブを置き、該第一のスリーブの外側に断熱材からなる第二のスリーブ並びに加熱装置を置いたことを特徴とする坩堝炉であり、緻密質の第一のスリーブは外側の第二のスリーブである断熱材・保温材と接触することによって外部温度と一体化すると同時に、緻密質であるので、当然熱伝導率は多孔質より良くなり、それによってルツボ周囲はより一定の温度に成り、ルツボ内の温度分布もそれにつれてより一定となるようになる。またこれにより熱放射を防ぐことが出来る。The present invention is a crucible furnace for processing a compound in a metal crucible at a high temperature of 1000 ° C. or higher, and a first sleeve made of a thin dense ceramic that is heat-resistant and detachable around the crucible. A crucible furnace characterized in that a second sleeve made of a heat insulating material and a heating device are placed outside the first sleeve, and the dense first sleeve is an outer second sleeve Since it is integrated with the external temperature by contacting with the heat insulating material and the heat insulating material, it is dense and, naturally, the thermal conductivity is better than that of the porous material, so that the temperature around the crucible becomes a more constant temperature. The temperature distribution becomes more constant accordingly. This also prevents heat radiation.

本発明の坩堝炉は、空間があると、その部分では熱伝導や熱放射により加熱が進む傾向のある1000℃以上の高い温度で使用するためのものである。
第一のスリーブを入れることにより、ヒーターが外部に有る場合には、外部からの熱放射の影響を完全に遮断することが出来、しかも第二のスリーブと同一温度に成り保持されるために、また緻密質であるために全体にわたって温度分布が均一になり、より均一な温度による坩堝の加熱が可能となる。更に坩堝の周囲のみを外部からの影響を受けずに、必要な雰囲気とすることが出来、外周への影響を最小限に出来るという特徴を持つことが出来る。
The crucible furnace of the present invention is for use at a high temperature of 1000 ° C. or higher, where there is a space, where there is a tendency for heating to proceed by heat conduction or heat radiation.
By inserting the first sleeve, when the heater is outside, the influence of the heat radiation from the outside can be completely blocked, and furthermore, the same temperature as that of the second sleeve is maintained. Moreover, since it is dense, the temperature distribution is uniform throughout, and the crucible can be heated at a more uniform temperature. Furthermore, only the periphery of the crucible can be made a necessary atmosphere without being influenced by the outside, and the influence on the outer periphery can be minimized.

また誘導加熱などにより坩堝を直接発熱する場合も誘導場により現れる温度の不均一は発熱体である坩堝そのものと緻密質の第一のスリーブとの熱の往復により防ぐことが出来、よりよい均熱が得られるようになる。もちろん雰囲気の調整を坩堝の周囲だけで行う事が可能となる。またこの第一のスリーブの高さを坩堝の高さより高くすることにより、より坩堝部分の雰囲気の制御が完全になるので望ましい。In addition, even when the crucible is directly heated by induction heating or the like, the temperature non-uniformity that appears due to the induction field can be prevented by reciprocating the heat between the crucible itself, which is a heating element, and the dense first sleeve. Can be obtained. Of course, the atmosphere can be adjusted only around the crucible. Further, it is desirable to make the atmosphere in the crucible portion more complete by making the height of the first sleeve higher than the height of the crucible.

更に、この第一のスリーブは緻密質材で出来ているために、通常高温処理で起こる坩堝金属そのものの揮散や溶解物質の揮散に伴う、揮散物が第一のスリーブ表面に止まるようになる。これを活用して揮散物の回収を行うことが出来ると共に、スリーブ内への拡散を押さえて、揮散物による絶縁不良などの問題点を予防することが出来るようになる。また、これによって、従来は定期的にスリーブ部分を交換する必要があり、比較的短寿命であった坩堝炉を第一のスリーブを除き半永久的に使用できるようになるというメリットを生じた。Furthermore, since the first sleeve is made of a dense material, the volatilized matter that comes from the volatilization of the crucible metal itself and the volatilization of the dissolved substance that normally occur in high-temperature processing stops at the surface of the first sleeve. Utilizing this, it is possible to collect the volatile matter and suppress diffusion into the sleeve and prevent problems such as poor insulation due to the volatile matter. This also has the advantage that the crucible furnace, which has conventionally had to be replaced periodically, has a relatively short life and can be used semi-permanently except for the first sleeve.

更にある程度揮散物が貯まった場合に、第一のスリーブを交換する必要はあるがそれだけで、継続して使用ができ、従来の様にスリーブである、耐火物全体を壊す必要が無くなると共に、それによる装置の停止時間を最小限に抑えることが出来る様になる。また、その整備も極めて容易になる。第一のスリーブはその内側表面に、酸により溶解ししかも耐熱性を有するマグネシアなどのアルカリ土類金属酸化物の被覆を行うことが出来る。あるいは第一のスリーブ自身をマグネシアなどのアルカリ土類金属とすることにより、適宜、この第一のスリーブを酸洗浄することにより、第一のスリーブ自身を繰り返し使用が出来るようになる。Furthermore, when volatilized material accumulates to some extent, it is necessary to replace the first sleeve, but it can be used continuously, and it is not necessary to break the entire refractory, which is a sleeve as in the past. This makes it possible to minimize the downtime of the device. In addition, the maintenance is extremely easy. The inner surface of the first sleeve can be coated with an alkaline earth metal oxide such as magnesia which is dissolved by acid and has heat resistance. Alternatively, when the first sleeve itself is made of an alkaline earth metal such as magnesia, the first sleeve itself can be used repeatedly by acid cleaning as appropriate.

またこのスリーブと坩堝とは底部を除き接触させずわずかに隙間を空けておくようにする。もちろん部分的に接触していてもかまわないが、ここに空間を設けることによって、坩堝周辺の雰囲気を最小限の調整で保持することが出来るように成る。又この隙間にあるガスは耐火物より熱容量が大きいこと、又隙間内を移動するので温度分布がより良くなる。これは、特に、誘導電流により坩堝自体を発熱させる場合に有効であるが、外部ヒータにより耐火物からの熱伝導で加温する場合も条件により有効に使用できる。いずれの場合も緻密質のスリーブ全体からの熱放射による加熱が可能となり緻密質耐火物の熱伝導と相まってより安定した加熱が出来るように成る。Further, the sleeve and the crucible are not in contact with each other except the bottom, and a slight gap is left therebetween. Of course, partial contact may be possible, but by providing a space here, the atmosphere around the crucible can be maintained with minimal adjustment. Further, the gas in the gap has a larger heat capacity than the refractory, and the temperature distribution is improved because it moves in the gap. This is particularly effective when the crucible itself is heated by an induced current, but can also be used effectively depending on conditions when heating by heat conduction from a refractory by an external heater. In either case, heating by heat radiation from the entire dense sleeve is possible, and more stable heating can be achieved in combination with the heat conduction of the dense refractory.

緻密質耐火物素材としては、目的の温度と雰囲気に耐性であれば特に指定はされないが、たとえば酸化雰囲気であれば、酸化物系セラミックスが望ましく、サファイア(αアルミナ)などの中性融体となると共に、揮散物がある場合には、安定化ジルコニアやマグネシア、カルシアなどのアルカリ土類金属酸化物などの所謂中性耐火物の使用が望ましい。又還元雰囲気で使用する場合、特に均熱が重要な場合は、窒化ケイ素や炭化ケイ素などの非酸化物系セラミックスを使用することが望ましい。もちろん還元雰囲気であっても、安定化ジルコニアやマグネシアなどの酸化物が使えることは当然である。The dense refractory material is not particularly specified as long as it is resistant to the target temperature and atmosphere. For example, in an oxidizing atmosphere, an oxide-based ceramic is desirable, and a neutral melt such as sapphire (α alumina) and In addition, when there are volatilized substances, it is desirable to use so-called neutral refractories such as alkaline earth metal oxides such as stabilized zirconia, magnesia, and calcia. When using in a reducing atmosphere, especially when soaking is important, it is desirable to use non-oxide ceramics such as silicon nitride and silicon carbide. Of course, it is natural that oxides such as stabilized zirconia and magnesia can be used even in a reducing atmosphere.

更に揮散物の回収を考慮した場合、安定化ジルコニアや、非酸化物の第一のスリーブであれば、それ自身を保護するために、坩堝、揮散物に対向する表面に、あらかじめマグネシアやカルシアの被覆をしておく事が望ましい。つまり、ある程度表面に揮散物が貯まった場合には、それを酸に浸漬することにより、表面の被覆を溶解し、酸中に揮散物を回収することが出来ると共にスリーブを再利用することが出来る。In addition, when considering the recovery of volatilized materials, the first sleeve made of stabilized zirconia or non-oxide, in order to protect itself, the surface facing the crucible and volatilized material in advance of magnesia and calcia. It is desirable to have a coating. In other words, if volatiles accumulate on the surface to some extent, the surface coating can be dissolved by immersing it in acid, and the volatiles can be recovered in the acid and the sleeve can be reused. .

当然マグネシアやカルシア製などのアルカリ土類金属酸化物の第一のスリーブはそのまま酸処理を行うことで表面層を腐食しその部分だけを剥離することが出来る。之によって処理の都度薄くは成るが酸処理により表面付着物を除きながら或いは回収しながら第一のスリーブを繰り返し使用することが出来る。Of course, the first sleeve of alkaline earth metal oxide made of magnesia or calcia can be subjected to acid treatment as it is to corrode the surface layer and peel only that portion. As a result, the first sleeve can be used repeatedly while the surface deposits are removed or collected by acid treatment, although the thickness is reduced each time.

第一のスリーブと第二のスリーブとの間はほぼ密着していても良いし、わずかに、ガスの対流が起こらない程度に離れていても良いが、これらは加熱方法、或いは条件によって選択出来る。つまり誘導加熱の場合、外側への熱の拡散を防ぐ必要があり、そのためには第一のスリーブと第二のスリーブつまり、外側のスリーブとの間にガスの対流が起こらない程度の隙間のあることが望ましく、またそれによって熱の伝導・拡散を防ぐことが出来る。The first sleeve and the second sleeve may be in close contact with each other, or may be slightly separated so as not to cause gas convection, but these can be selected depending on the heating method or conditions. . In other words, in the case of induction heating, it is necessary to prevent diffusion of heat to the outside, and for this purpose, there is a gap that does not cause gas convection between the first sleeve and the second sleeve, that is, the outer sleeve. It is desirable to prevent heat conduction and diffusion.

また、発熱体を外部に置き、第二のスリーブを通して加熱する場合には、第一のスリーブと第二のスリーブの間が接触していることが望ましく、これにより、より高能率な熱伝導を与えることが出来る。但し極めて精密に温度制御を行う場合には熱対流が起こらないようにしてわずかに隙間を空ける、あるいは点状に接触しながらわずかな隙間のあることが望ましい。つまり接触していれば熱伝導により、より効率的に熱を伝えることが出来るようになるがより良好な均熱をねらうのであれば、わずかな隙間を空けることによって放射と熱伝導を組み合わせることが出来、より良い均熱性を得ることが出来るようになる。In addition, when the heating element is placed outside and heated through the second sleeve, it is desirable that the first sleeve and the second sleeve are in contact with each other, thereby enabling more efficient heat conduction. Can be given. However, when temperature control is performed very precisely, it is desirable that a slight gap is provided so that thermal convection does not occur, or that a slight gap is provided while making point contact. In other words, if they are in contact, heat conduction can transfer heat more efficiently, but if you want better soaking, you can combine radiation and heat conduction by leaving a small gap. It is possible to obtain better thermal uniformity.

第二のスリーブの材質については高温に耐えることは当然であるが、均熱を保持することが重要であり、発熱体からの熱放射によらず、出来るだけ熱伝導によること、また。材質としては、特に指定はされないが、例えばイリジウム坩堝を使用し、サファイヤの単結晶を製造するような場合、サファイヤの融点が2050℃であるので、それより高い耐熱温度を必要とすることから、わずかに多孔性を有し断熱性を有する、安定化ジルコニア、やマグネシア、カルシアなどの耐火物が望ましい。但しここでは坩堝雰囲気からは離れているので耐熱・断熱性であれば、雰囲気に対する、つまりアルカリ性・酸性に対応する様な素材の制限は特には無い。As for the material of the second sleeve, it is natural to withstand high temperatures, but it is important to maintain soaking, and it is based on heat conduction as much as possible without depending on heat radiation from the heating element. The material is not particularly specified. For example, when an iridium crucible is used to produce a sapphire single crystal, the melting point of sapphire is 2050 ° C., and therefore a higher heat resistance temperature is required. A refractory material such as stabilized zirconia, magnesia, and calcia having slight porosity and heat insulation is desirable. However, since it is away from the crucible atmosphere here, there is no particular limitation on the material as long as it is heat-resistant and heat-insulating, that is, alkaline or acidic.

本願発明の技術では例えば酸性であるシリカの融体などを扱う場合でも、サファイヤなどのほぼ中性の融体を扱う場合でも第一のスリーブを交換するだけで、第二のスリーブの交換は必要が無くなるという特徴を併せ持つ。つまり、第二のスリーブを含む本体を変えることなく、第一のスリーブと坩堝を取り替え、必要に応じて条件を変えることによって他の条件、例えば、白金坩堝を使用したフェライトなどの結晶成長にも使える。もちろんこの場合、白金坩堝を使用する時は坩堝雰囲気を酸化雰囲気にする必要であるが、これは第一のスリーブ内のみを制御すれば良いので、制御は容易になる。In the technique of the present invention, for example, even when dealing with a silica melt that is acidic, or when dealing with a nearly neutral melt such as sapphire, it is necessary to replace the second sleeve by simply replacing the first sleeve. It also has the feature of disappearing. In other words, without changing the main body including the second sleeve, the first sleeve and the crucible can be replaced, and the conditions can be changed as necessary to achieve other conditions, such as ferrite growth using a platinum crucible. It can be used. Of course, in this case, when a platinum crucible is used, the crucible atmosphere needs to be an oxidizing atmosphere. However, since it is only necessary to control the inside of the first sleeve, the control becomes easy.

なお第一のスリーブの壁厚みは特に指定はされないが熱伝導、熱ロスの関係からは薄い方が良く、3mmから10mmが適当であり、更には4から7mm程度がよい。ここに壁厚みの制限に対する特別な定義はないが、例えば3mmより薄いと大型の物では物理的な強度が不足する、あるいは作りにくくなるという問題点がある、一方10mm以上では、壁厚み内に大きな温度分布を生じることとなり、熱的に無駄を生じる可能性が出ると共に、材質によっては壊れやすくなるという問題点がある。従って直径が100mm高さ100mmから200mm程度の規格型の坩堝を使うようなケースでは経験的に3〜6mm程度が適当である。The wall thickness of the first sleeve is not particularly specified, but it is preferably thin from the viewpoint of heat conduction and heat loss, preferably 3 mm to 10 mm, and more preferably about 4 to 7 mm. Although there is no special definition for the wall thickness limitation here, for example, if it is thinner than 3 mm, there is a problem that a large object has insufficient physical strength or is difficult to make. A large temperature distribution is generated, and there is a possibility that heat is wasted, and some materials are easily broken. Therefore, in the case of using a standard type crucible having a diameter of 100 mm and a height of about 100 mm to 200 mm, about 3 to 6 mm is empirically appropriate.

このように坩堝炉中の保温/均熱のためのスリーブ部分を第一のスリーブである緻密質で薄いスリーブとその外側の第二のスリーブとの組み合わせにより、坩堝本体の均熱が大幅に上昇し、しかも坩堝部分の雰囲気調整が容易になること、更に第一のスリーブの交換、あるいは清掃や洗浄のみで坩堝炉を長期間にわたり使用でき、更に、メンテナンスが容易になる。加えて、坩堝それ自身や坩堝によって溶解成長等の処理を受ける被処理物からの揮散物による汚染がほとんど無くなることから、炉本体の寿命を大幅に延長することが出来ること、更にメンテナンス期間の延長、メンテナンス部分の減少など直接間接的に大幅なコストダウンがはかれる様になる。また使用する坩堝がイリジウムや白金の場合は長期の使用によって揮散するこれら高価坩堝材質である貴金属の回収が容易になる。In this way, by combining the sleeve part for heat insulation / soaking in the crucible furnace with the dense and thin sleeve which is the first sleeve and the second sleeve outside it, the soaking of the crucible body is greatly increased. In addition, the atmosphere of the crucible portion can be easily adjusted, and the crucible furnace can be used for a long period of time only by exchanging the first sleeve, or by cleaning and washing, and further maintenance is facilitated. In addition, since the contamination by the volatilized material from the object to be processed such as melt growth by the crucible itself or the crucible is almost eliminated, the life of the furnace body can be greatly extended, and the maintenance period is further extended. This will lead to significant cost reductions directly and indirectly, such as a reduction in maintenance. In addition, when the crucible to be used is iridium or platinum, it becomes easy to recover the noble metal which is a material of these expensive crucibles which are volatilized by long-term use.

本発明についてより明確にするために図面について説明する。図1は外部に高周波コイル3を有し、直接金属坩堝を加熱する坩堝炉の一例であり、1が第一のスリーブであり、坩堝型のスリーブを第二のスリーブ2と坩堝の間に入れている。又ここでは坩堝と第一のスリーブの間を若干離している。通常はこの部分には雰囲気ガスを入れて坩堝内の融体の揮散を防ぐと共に、最適な雰囲気として坩堝金属それ自身の揮散を防ぐこと、又坩堝金属の劣化を防ぐようにする。たとえば坩堝がイリジウムであって、αアルミナを成長させる場合であればわずかに還元の状態にする。この時に第一のスリーブそれ自身が坩堝を取り囲み、他とは隔離しているので雰囲気の制御が容易になる。又坩堝と第一のスリーブとの間に隙間があるために伝熱による熱の逃げを防ぐことが出来る。またこの図では第1のスリーブ底部にすのこ状材料からなる目皿6により僅かな隙間を設けているが、これについては必ずしも設けなくて良い。ただ、これによって、より熱の逃げを減らすことが出来る様になり、エネルギー消費を減らすことが出来る。The drawings are described for the sake of clarity. FIG. 1 shows an example of a crucible furnace having a high-frequency coil 3 on the outside and directly heating a metal crucible. 1 is a first sleeve, and a crucible-type sleeve is placed between the second sleeve 2 and the crucible. ing. Here, the crucible and the first sleeve are slightly separated. Normally, an atmosphere gas is put in this portion to prevent the volatilization of the melt in the crucible, and to prevent the volatilization of the crucible metal itself as an optimum atmosphere and to prevent the crucible metal from deteriorating. For example, if the crucible is iridium and α-alumina is grown, it is slightly reduced. At this time, since the first sleeve itself surrounds the crucible and is isolated from the others, the atmosphere can be easily controlled. In addition, since there is a gap between the crucible and the first sleeve, it is possible to prevent escape of heat due to heat transfer. Further, in this figure, a slight gap is provided at the bottom of the first sleeve by the pan-plate 6 made of saw-like material, but this need not necessarily be provided. However, this makes it possible to further reduce heat escape and reduce energy consumption.

なお、第一のスリーブの材質は運転条件、これに伴う、雰囲気と温度、また坩堝材質などによって決めれば良いが、例えば、イリジウムルツボを使用してαアルミナ結晶を製造する場合には、内面にマグネシアの薄層を有する、緻密質の安定化ジルコニアが最適である。もちろん緻密質の安定化ジルコニアそのもので、表面層マグネシア表面層の無い物も使用可能である。なお、第1のスリーブの内側に設けるマグネシア層は長時間の活用により表面の汚染が進むがそれを酸洗によりマグネシア部分を酸処理によって溶解除去することが出来、表面付着物の除去或いは回収が容易になる。またマグネシアの被覆を付けることにより、第一のスリーブを再利用することが可能となる。もちろん、この他の材質を使うことも出来るが、外部の第二のスリーブ材質との整合性を有する素材とすることが必要である。ここでマグネシアの溶解条件は特に指定されないが、塩酸、硫酸、硝酸などの活性な鉱酸あるいはそれらの混酸が最適である。The material of the first sleeve may be determined according to the operating conditions, the atmosphere and temperature associated therewith, and the crucible material.For example, when producing an α-alumina crystal using an iridium crucible, Dense stabilized zirconia with a thin layer of magnesia is optimal. Of course, a dense stabilized zirconia itself and having no surface magnesia surface layer can also be used. The magnesia layer provided on the inner side of the first sleeve is contaminated on the surface by utilizing for a long time, but it is possible to dissolve and remove the magnesia part by acid treatment by pickling, and it is possible to remove or collect surface deposits. It becomes easy. Further, the first sleeve can be reused by applying the magnesia coating. Of course, other materials can be used, but it is necessary to make the material compatible with the external second sleeve material. Here, the magnesia dissolution conditions are not particularly specified, but an active mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or a mixed acid thereof is optimal.

第二のスリーブ2は断熱剤としての役割であり、第一のスリーブとの間にわずかに隙間を空けて多孔質剤で出来たスリーブを入れる。スリーブの材料は特には指定されないが、上記に見るように第一のスリーブと反応しないものであることが必要であることは言うまでもない。第一のスリーブが中性の場合、中性の断熱材であり、しかも耐熱性のある材質が必要である。また保温機能を充分に保持するために多孔性素材が必要であり、通常はキャスタブル耐火材を充填する、あるいは耐熱性によるが、外側をアルミナ、マグネシア或いはジルコニアの繊維やウール又は充填剤を用いることも出来る。なお目的が断熱であるので、断熱性に優れた多孔質であることが必要であり、出来るだけ多孔の度合いが高い物が望ましい。The second sleeve 2 serves as a heat insulating agent, and a sleeve made of a porous agent is inserted with a slight gap between the second sleeve 2 and the first sleeve. The material of the sleeve is not particularly specified, but it goes without saying that it needs to be non-reactive with the first sleeve as seen above. When the first sleeve is neutral, a neutral heat insulating material and a heat resistant material are required. Also, a porous material is required to keep the heat retaining function sufficiently, and it is usually filled with castable refractory material, or depending on heat resistance, the outer side should use alumina, magnesia or zirconia fiber, wool or filler. You can also. Since the purpose is heat insulation, it is necessary to have a porous material with excellent heat insulation properties, and a material having a degree of porosity as high as possible is desirable.

図2は図1と同様高周波誘導によりルツボを発熱させる坩堝炉であり、第一のスリーブ1に底が無く、円筒状であり、その円筒を挿入するタイプである。底部からの熱の逃げが若干大きくなる問題はあるが、取扱が容易になる等のメリットもある。但しこの場合坩堝が直接接触する、第2のスリーブ坩堝との接触部は十分な耐熱性があり、また坩堝と反応しないことが必要である。第二のスリーブの坩堝接触部分のみ、他の耐食性素材に変えることも出来る。FIG. 2 shows a crucible furnace that heats the crucible by high-frequency induction as in FIG. 1, and is a type in which the first sleeve 1 is cylindrical with no bottom and the cylinder is inserted. Although there is a problem that the heat escape from the bottom is slightly increased, there are also advantages such as easy handling. However, in this case, the contact portion with the second sleeve crucible, which is in direct contact with the crucible, must have sufficient heat resistance and must not react with the crucible. Only the crucible contact portion of the second sleeve can be changed to another corrosion-resistant material.

ここに使用するスリーブの厚みは3−10mm程度である。これは3mmより薄いとスリーブの強度が不十分になりやすく、また10mmより厚いと、物理的に重くなってしまい、また温度の変動に対応する対応性が僅かではあるが不足するようになる。なおここのスリーブとルツボは底部では、当然接触することになるが、壁側は、ルツボとはわずかな隙間を設ける。隙間の幅は特には指定されないが、やはり3−10mm程度が望ましく、それによって雰囲気制御が出来やすくなると共に、安定化する。またこの程度の隙間によってルツボの温度分布がより良好になる。The thickness of the sleeve used here is about 3-10 mm. If the thickness is less than 3 mm, the strength of the sleeve tends to be insufficient. If the thickness is more than 10 mm, the sleeve becomes physically heavy, and the response to temperature fluctuation is slightly but insufficient. The sleeve and the crucible here naturally come into contact at the bottom, but a slight gap is provided on the wall side from the crucible. Although the width of the gap is not particularly specified, it is desirably about 3 to 10 mm, which makes it easy to control the atmosphere and stabilizes it. Moreover, the temperature distribution of the crucible becomes better due to this gap.

図3は外部加熱の場合の一例であり、この場合は発熱体からの熱が熱放射ではなく、熱伝導で第一のスリーブに伝えられる。外部ヒーターの場合制御温度より、ヒーター自身の温度が所望の温度よりかなり高くなってしまうことがあり、隙間がある場合には熱放射による部分的な高温が温度制御を難しくしたり、時としては坩堝各部で温度分布を持ってしまったりする。FIG. 3 shows an example of external heating. In this case, heat from the heating element is transmitted to the first sleeve not by heat radiation but by heat conduction. In the case of an external heater, the temperature of the heater itself may be considerably higher than the desired temperature, and if there is a gap, partial high temperatures due to heat radiation may make temperature control difficult, and sometimes Some parts of the crucible have a temperature distribution.

その為に、第二のスリーブ2は多孔質ではあるが、隙間のない様な構造体であることが望ましい。ここではたとえこのようなことがあっても、第一のスリーブ1によって、熱の放射はカットされるので、このような原因による温度分布、温度制御の問題は完全に解消される。但しこのような外部ヒーターの場合は熱伝導をより良好にするために第一のスリーブと第二のスリーブとは接触していることが望ましい。もちろん接触せずに隙間があいていても差し支えないが、その場合は昇温に若干余分な時間を要することがある。その代わりに温度によるが、温度分布の均一化が図りやすくなる。それ故、目的によってまた温度、その他の条件によって適宜決めることが出来る。Therefore, it is desirable that the second sleeve 2 is a porous structure but has no gap. Here, even if this is the case, the radiation of heat is cut by the first sleeve 1, so that the problems of temperature distribution and temperature control due to such causes are completely eliminated. However, in the case of such an external heater, it is desirable that the first sleeve and the second sleeve are in contact with each other in order to improve heat conduction. Of course, there is no problem even if there is a gap without contact, but in that case, it may take a little extra time to raise the temperature. Instead, depending on the temperature, it becomes easy to achieve a uniform temperature distribution. Therefore, it can be appropriately determined depending on the purpose and temperature and other conditions.

図4は外部加熱の一例であり、第一のスリーブが坩堝型では無く円筒状の場合について示した。
以下実施例を示すが、これに制限されることはなく、その一部は本願の効果を強調するために行われたものである。
FIG. 4 shows an example of external heating, and shows a case where the first sleeve is not crucible but cylindrical.
Although an Example is shown below, it is not restrict | limited to this, The one part was performed in order to emphasize the effect of this application.

図1に示す小型装置をバラック的に組み、第一のスリーブの有無について検討を行った。つまり、外径50mm高さ100mmのモリブデン製の坩堝にコランダム粉末を入れて溶解試験を行った。ここで坩堝の底面から30mmと70mmの部分に熱電対を置きそこでの温度計測を行った。なお加熱は高周波誘導による坩堝自身の発熱によるものである。The small apparatus shown in FIG. 1 was assembled in a barraque manner, and the presence or absence of the first sleeve was examined. In other words, the corundum powder was put into a molybdenum crucible having an outer diameter of 50 mm and a height of 100 mm, and a dissolution test was performed. Here, thermocouples were placed at 30 mm and 70 mm portions from the bottom of the crucible, and the temperature was measured there. The heating is due to the heat generated by the crucible itself by high frequency induction.

このモリブデン製の坩堝を、第一のスリーブとして、内径60mm外径70mm壁厚み5mm,高さ150mmの緻密質安定化ジルコニア坩堝に入れ、これを第二のスリーブの中心に有る、深さ145mm径が77mm孔部を中心に置いた。中心にこのような孔部を有する第二のスリーブは外径が250mm高さ、400mmの多孔質ジルコニア煉瓦の組み合わせ品であり、その外側に内径300mmコイル部高さ120mmの高周波コイルを置いて溶解試験を行った。なお第二のスリーブの孔部分の底部には安定化ジルコニアで作成した厚さ5mmnの目皿を置いた。 また、対比例として、第一のスリーブを置かずに中央の孔部の大きさが、深さ144mm径が77mmとしたスリーブ(第二にスリーブ)の中央に坩堝を直接置いたものを用意し、これらの差異について実験を行った。This molybdenum crucible is used as a first sleeve in a dense stabilized zirconia crucible having an inner diameter of 60 mm, an outer diameter of 70 mm, a wall thickness of 5 mm, and a height of 150 mm, and this has a depth of 145 mm in the center of the second sleeve. Centered around a 77 mm hole. The second sleeve having such a hole in the center is a combination of porous zirconia bricks having an outer diameter of 250 mm and a diameter of 400 mm, and a high frequency coil having an inner diameter of 300 mm and a coil part height of 120 mm is placed on the outer side to melt. A test was conducted. A 5 mm-thick eye plate made of stabilized zirconia was placed at the bottom of the hole portion of the second sleeve. For comparison, prepare a crucible directly in the center of a sleeve (second sleeve) where the diameter of the central hole is 144mm and the diameter is 77mm without placing the first sleeve. Experiments were conducted on these differences.

この結果、坩堝温度は両者とも最初2150℃まで上昇した後、徐々に温度が低下すると共に溶解が進み、温度表示上では2050℃付近で安定した。つまり第1のスリーブを有するケースでは、下部熱電対温度が2050℃、上部熱電対で2056℃を示した。なおこの中のガス雰囲気はアルゴンガスを継続的に流す様にした。As a result, both of the crucible temperatures first increased to 2150 ° C., then gradually decreased and melted, and stabilized at about 2050 ° C. on the temperature display. That is, in the case having the first sleeve, the lower thermocouple temperature was 2050 ° C., and the upper thermocouple was 2056 ° C. In addition, argon gas was made to flow continuously in the gas atmosphere in this.

対比用の第1のスリーブを除いてしまった場合では、アルミナが溶融した安定温度で坩堝外側の温度が下部で2065℃、上部で2058℃であり、ほぼ融点と同じではあるが、第1のスリーブを有する場合に比較して熱の逃げの大きい分だけ坩堝本体に余分な電流を流す必要があった。当然この余分に電流を流すことは消費電力が大きくなりすぎるという問題があり、本願発明の方が消費電力は少なくなる。(見かけ上では5%程度の消費電力の低下が見られた。)In the case where the first sleeve for comparison was removed, the temperature outside the crucible at the stable temperature at which the alumina melted was 2065 ° C. at the lower part and 2058 ° C. at the upper part, which is almost the same as the melting point, It was necessary to pass an excess current through the crucible body by a large amount of heat escape as compared to the case with the sleeve. Naturally, this extra current has a problem that the power consumption becomes too large, and the power consumption of the present invention is reduced. (Appearance was about 5% reduction in power consumption.)

実施例1と同じ坩堝炉を使用し、第一のスリーブとして坩堝型の緻密質安定化ジルコニアの代わりに壁厚み3mmの緻密質安定化ジルコニア製の円筒を用いた(図2に相当)以外実施例1と同じ条件でアルミナの溶解を行った。その結果は上部熱電対の温度が2060℃、株熱電対温度が2051℃であり、下部からの熱の逃げが若干大きくなることが認められたが、対比例よりは遙かに温度差が小さく、消費電力も小さくなることが分かった。The same crucible furnace as in Example 1 was used, except that a densely stabilized zirconia cylinder having a wall thickness of 3 mm was used as the first sleeve instead of the crucible type densely stabilized zirconia (corresponding to FIG. 2). Alumina was dissolved under the same conditions as in Example 1. As a result, the temperature of the upper thermocouple was 2060 ° C, the stock thermocouple temperature was 2051 ° C, and it was confirmed that the heat escape from the lower part was slightly larger, but the temperature difference was much smaller than the proportionality. It was found that power consumption was also reduced.

実施例1に使用した第一のスリーブの内面にマグネシウムブトキシドをブチルアルコールに溶解したペーストを塗布し、800℃で焼成して見かけ厚み10μmの酸化マグネシウムの被覆を設け、之を第一のスリーブとした。このものを請求項1と同じ条件で、コランダムの溶解を行った。この操作を10回行った後に、第一のスリーブ内面を観察したところ、部分的にアルミナとモリブデンと考えられる黒色付着物がついていた。この第一のスリーブを取り外し、70℃の15%硫酸で浸漬処理したところ、アルミナと黒色付着物が酸中に落下し、第一のスリーブの付着物はマグネシアと共に消えたので、マグネシアの被覆を再び行う事により汚染のない状態で継続し再使用することが出来た。A paste obtained by dissolving magnesium butoxide in butyl alcohol was applied to the inner surface of the first sleeve used in Example 1, and fired at 800 ° C. to provide a magnesium oxide coating with an apparent thickness of 10 μm. did. This was subjected to corundum dissolution under the same conditions as in the first aspect. After this operation was performed 10 times, the inner surface of the first sleeve was observed, and black deposits considered to be alumina and molybdenum were partially attached. When this first sleeve was removed and immersed in 15% sulfuric acid at 70 ° C., the alumina and black deposits dropped into the acid, and the deposit on the first sleeve disappeared together with magnesia. By doing it again, it was possible to continue reuse without contamination.

外部加熱ヒーターを有する坩堝炉を組み立てた。つまり、直径50mm、高さ100mmの白金坩堝を用として、内部の孔径が80mm深さ150mm 外径300mm高さ300mmのアルミナウールからなる炉体(第二のスリーブ)を用意し、その外側にグラファイトヒータを置き、更にその外側に100mmの厚みを有するアルミナウールからなる多孔体で取り囲んで坩堝炉とした。なお坩堝炉中央の孔の内部には、第一のスリーブとしてこれに孔部にちょうどはいるようにした外径78mm(見かけ)、壁厚み4mm,高さ160mmの緻密質酸化マグネシウム製の坩堝をアルミナウール製の第二のスリーブに接触するように設置した。A crucible furnace with an external heater was assembled. That is, using a platinum crucible having a diameter of 50 mm and a height of 100 mm, a furnace body (second sleeve) made of alumina wool having an inner hole diameter of 80 mm, a depth of 150 mm, an outer diameter of 300 mm and a height of 300 mm is prepared, and graphite is formed on the outside thereof. A heater was placed, and a crucible furnace was formed by enclosing the heater with a porous body made of alumina wool having a thickness of 100 mm. In addition, a crucible made of dense magnesium oxide having an outer diameter of 78 mm (apparent), a wall thickness of 4 mm, and a height of 160 mm as a first sleeve is provided inside the hole in the center of the crucible furnace. It installed so that it might contact the 2nd sleeve made from an alumina wool.

Li:Si=1:2(モル)の量比となるように炭酸リチウムと石英ガラスの粉末を混合したものを入れ、第一のスリーブの内側には微量の空気を流すようにしながら溶解・合成を行った。まず炭酸リチウムを分解し、更に1100℃まで上昇して融解し、2時間ほど保持した後徐々に温度を低下して、約1030℃で1時間保持して結晶の成長を行った。この試験を5回繰り返したが、白金坩堝の粒成長はほとんど見られず、状態に変化は見られなかった。Put a mixture of lithium carbonate and quartz glass powder so that the ratio of Li: Si = 1: 2 (mol), and dissolve and synthesize while flowing a small amount of air inside the first sleeve. Went. First, lithium carbonate was decomposed, further heated up to 1100 ° C. and melted, held for about 2 hours, gradually decreased in temperature, and held at about 1030 ° C. for 1 hour to grow crystals. This test was repeated 5 times, but almost no grain growth of the platinum crucible was observed, and no change was observed in the state.

対比用として第一のスリーブを除き、そこの部分までアルミナウールを巻いて坩堝設置部分の大きさを同じとした一体型のスリーブとした以外同じ本実施例4と同じ坩堝炉を組み立て、本実施例4と同じ様にスリーブの内側に同じ量の空気を流しながら、同じ条件でLiO・2SiOの合成を試験を行った。3回ほど合成、結晶成長の試験を行ったところ、白金坩堝の特に外側部分に粒成長が見られ、5回の時点ではかなりの硬化と大きな粒成長が見られる様になり白金坩堝としてはかなりの劣化が認められた。これは、炭素ヒーターからのCO(一酸化炭素)などの還元物質が多孔質のスリーブ部分を通って、坩堝部分に侵入したために実質的に還元雰囲気になったことが原因で粒成長が顕著になったことによると考えられた。For the comparison, the same crucible furnace as in Example 4 was assembled, except that the first sleeve was removed, and alumina wool was wound up to that part to make an integral sleeve with the same crucible installation part size. The synthesis of Li 2 O.2SiO 2 was tested under the same conditions while flowing the same amount of air inside the sleeve as in Example 4. When the synthesis and crystal growth tests were performed about three times, grain growth was observed particularly in the outer portion of the platinum crucible, and considerable hardening and large grain growth were observed at the fifth time. Deterioration of was observed. This is due to the fact that a reducing substance such as CO (carbon monoxide) from the carbon heater has penetrated into the crucible portion through the porous sleeve portion, resulting in a substantially reducing atmosphere. It was thought that it became.

電子デバイス用として、単結晶の成長が多く行われており、それに使用する坩堝としては耐熱性のタングステンやモリブデンが使用されるケースもあるが、近年では高価な白金やイリジウムなどの白金族金属やその合金を使うケースが増加している。所がここでも説明したようにこれら白金族金属は使用される雰囲気によって大きく寿命が変わる。従って使用する、金属、白金族金属によって、坩堝周辺の雰囲気調整をすることが必要であるが、本願では調整すべき部分を特定すると共に、わずかな雰囲気ガスで調整を可能としたこと、又大量に使われている白金やイリジウム、それらの合金は使用に応じて部分的に揮散するが、それらは炉内にほとんど金属として残るが、それらはほとんどが第一のスリーブに析出するので、それからの回収は極めて容易になる。これらから、今後特に白金族金属坩堝を使用する結晶成長分野を中心として大きくその活用が広がると考える。For electronic devices, single crystals are often grown, and heat-resistant tungsten and molybdenum are sometimes used as crucibles. Recently, however, expensive platinum group metals such as platinum and iridium, The number of cases using the alloy is increasing. As explained here, the life of these platinum group metals varies greatly depending on the atmosphere in which they are used. Therefore, it is necessary to adjust the atmosphere around the crucible depending on the metal and platinum group metal to be used. In this application, the portion to be adjusted is specified, and adjustment with a small amount of atmospheric gas is possible. Platinum, iridium, and their alloys used in the process are partially volatilized as they are used, but they remain almost as metals in the furnace, but most of them deposit on the first sleeve, Recovery is extremely easy. From these, we think that the use will be greatly expanded especially in the crystal growth field using platinum group metal crucibles in the future.

本発明の坩堝炉の概念断面図であり、高周波による誘導加熱機構を有し、第一のスリーブが底ある坩堝型の場合である。It is a conceptual sectional view of the crucible furnace of the present invention, and is a case of a crucible type having an induction heating mechanism by high frequency and having a first sleeve at the bottom. 本発明の処理装置の概念断面図であり、高周波による誘導加熱機構を有し、第一のスリーブが円筒の場合である。It is a conceptual sectional view of the processing device of the present invention, and has a high frequency induction heating mechanism, and the first sleeve is a cylinder. 本発明の坩堝炉の概念断面図であり、抵抗加熱ヒーターを第二のスリーブ内に有すると共に、第一のスリーブが底を有する坩堝型の場合である。It is a conceptual sectional view of the crucible furnace of the present invention, and is a case of a crucible type having a resistance heater in the second sleeve and the first sleeve having a bottom. 本発明の坩堝炉の概念断面図であり、抵抗加熱ヒーターを第二のスリーブ内に有すると共に、第一のスリーブが円筒の場合である。It is a conceptual sectional view of the crucible furnace of the present invention, and has a resistance heater in the second sleeve, and the first sleeve is a cylinder.

1 第一のスリーブ
2 第二のスリーブ
3 高周波誘導加熱用コイル
4 坩堝
5 抵抗加熱ヒーター
6 底部断熱用目皿
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st sleeve 2 2nd sleeve 3 High frequency induction heating coil 4 Crucible 5 Resistance heater 6 Bottom heat insulation pan

Claims (10)

1000℃以上の高温において、金属坩堝中で化合物の処理を行うための坩堝炉であって、坩堝中の周辺に耐熱性で着脱可能な薄い緻密質セラミックスからなる第一のスリーブを置き、該第一のスリーブの外側に断熱材からなる第二のスリーブ並びに加熱装置を置いたことを特徴とする、坩堝炉。A crucible furnace for treating a compound in a metal crucible at a high temperature of 1000 ° C. or higher, wherein a first sleeve made of heat-resistant and removable thin dense ceramic is placed around the crucible, A crucible furnace, wherein a second sleeve made of a heat insulating material and a heating device are placed outside the one sleeve. 加熱装置が誘導加熱装置であり、誘導加熱コイル装置を第二のスリーブの外側に置くと共に、第一のスリーブの少なくとも底部を除く壁部と第二のスリーブとの間に隙間を有することを特徴とする請求項1の坩堝炉。The heating device is an induction heating device, the induction heating coil device is placed outside the second sleeve, and a gap is provided between the wall portion excluding at least the bottom of the first sleeve and the second sleeve. The crucible furnace according to claim 1. 加熱装置が電気抵抗式加熱装置であり、抵抗加熱部を第二のスリーブの中に置くと共に、第一のスリーブと第二のスリーブが接触していることを特徴とする請求項1の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1, wherein the heating device is an electric resistance heating device, the resistance heating portion is placed in the second sleeve, and the first sleeve and the second sleeve are in contact with each other. . 第一のスリーブの壁厚みが10mm以下である事を特徴とする請求項1の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1, wherein the wall thickness of the first sleeve is 10 mm or less. 第一のスリーブ内のガス雰囲気を制御するようにしたことを特徴とする請求項1の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1, wherein the gas atmosphere in the first sleeve is controlled. 第一のスリーブの壁高さが坩堝高さより高いことを特徴とする請求項1の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1, wherein the wall height of the first sleeve is higher than the height of the crucible. 第一のスリーブが緻密質マグネシア系セラミックスであることを特徴とする請求項1の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1, wherein the first sleeve is a dense magnesia-based ceramic. 第一のスリーブが緻密質安定化ジルコニア系セラミックスであることを特徴とする請求項1の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1, wherein the first sleeve is a dense stabilized zirconia ceramic. 第1のスリーブの坩堝側内面に緻密質アルカリ土類金属酸化物の被覆を有する安定化ジルコニア系セラミックスであることを特徴とする請求項1の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1, wherein the crucible furnace is a stabilized zirconia ceramic having a dense alkaline earth metal oxide coating on the inner surface of the first sleeve on the crucible side. アルカリ土類金属酸化物がマグネシアであることを特徴とする請求項1又は9の坩堝炉。The crucible furnace according to claim 1 or 9, wherein the alkaline earth metal oxide is magnesia.
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