JP2909529B2 - 溶融るつぼ加熱用加熱要素 - Google Patents

溶融るつぼ加熱用加熱要素

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JP2909529B2
JP2909529B2 JP7166328A JP16632895A JP2909529B2 JP 2909529 B2 JP2909529 B2 JP 2909529B2 JP 7166328 A JP7166328 A JP 7166328A JP 16632895 A JP16632895 A JP 16632895A JP 2909529 B2 JP2909529 B2 JP 2909529B2
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heating
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ペーター・フィルツマン
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/02Ohmic resistance heating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62Heating elements specially adapted for furnaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶融るつぼを加熱するの
に使用される加熱要素に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の一般的な公知の加熱要素の
長手方向断面図、図2は図1の断面図を示す。加熱要素
は、規定通りにグラフアイトから作られ、例えば、半導
体材料から構成されるるつぼ引き出し単結晶の製造に必
要とされる。筒状中空体1は該中空体の上方または下方
縁部から交互に出発しかつそれぞれの反対の縁部に向か
うスリツト2により間隔を置いて切り込まれている。こ
のスリツト2は中空体1を曲がりくねり3として言及さ
れる個々に連結された部分に分割する。各曲がりくねり
3は部分的にスリツトにより左方および右方曲がりくね
り半体3aに分離される。加熱要素の下方縁部近傍にお
いて少なくとも2つの供給リード線4が取り付けられ、
これらのリード線に電力源が接続され得る。
【0003】加熱要素の直径は、中空体の下方縁部に向
かってより小さくなり、加熱要素は加熱されるべき溶融
るつぼの形状に整合する容器と同じように形成される。
図は一定の直径を有する例を示す。
【0004】通常、加熱要素の上方縁部は、るつぼ内容
物が加熱要素により放出される熱放射線によりできるだ
け均一に加熱されるように溶融るつぼの上方縁部を超え
て突出される。
【0005】
【発明が解決すべき課題】半導体材料、とくにシリコン
から構成される単結晶を成長させる過程の中で、るつぼ
からの溶融半導体材料が加熱要素の表面に達することが
しばしば観察され得る。るつぼ縁部を超えて突出する加
熱要素のその縁部はとくに、幾つかのドーピング条件下
で、溶融材料がるつぼから跳ね返るので、これにより影
響を及ぼされる。その上、ガス状状態においてるつぼに
残る半導体材料は加熱要素の縁部に優先的に再凝固す
る。これらの堆積は、シリコンの場合、異なる熱膨張係
数のため加熱要素に応力を生じるカーバイド相を発生す
るために加熱要素のグラフアイトと反応する。これらの
応力はしばしば加熱要素から剥げ落ちかつ結晶が成長さ
れながら溶融るつぼに降下する部分により解決される。
そこで、それらは単結晶の転位の無い成長に著しく干渉
する。とくに好ましくない場合には同様にかかる事故の
ため結晶成長を集結させる必要がある。加熱要素の部分
の反復される剥げ落ちはまたその耐用年数を非常に減
じ、より早期に新しいものと交換されねねばならない。
結晶の破壊の無い成長および加熱要素の耐用年数は、さ
らに電気的フラッシュオーバーにより損なわれ、該フラ
ッシュオーバーは半導体材料が追加的、とくに加熱要素
の近傍において凝固し、かつ曲がりくねり間のスリツト
幅および/または加熱要素と装置の隣接部分との間のギ
ヤツプを減少するのでより頻繁となる。
【0006】本発明の目的は、それゆえ磨耗を受け難く
かつ単結晶成長により適する改良された加熱要素を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的は、溶融るつぼ
内のシリコンを加熱するためのものであって、上方縁部
および下方縁部を有し且つスリツト(6)により曲がり
くねった部分(7)に分割されるグラファイト製の筒状
中空体(5)からなり、前記縁部において前記曲がりく
ねった部分(7)の横方向面間の遷移が丸みを付けら
れ、前記スリットの幅が前記曲がりくねった部分(7)
の半体(7a)の断面長さ(L)に比べて極めて小さ
く、且つ前記曲がりくねった部分(7)の断面の外辺部
(10)が直線および屈曲部分からなりエッジを有し
ないことを特徴とする溶融るつぼ加熱用加熱要素によ
り達成される。
【0008】以下に本発明の加熱要素を図面に基づき説
明する。
【0009】
【実施例】本発明による加熱要素は図3の長手方向断面
図および図4の断面図により示され、図5は図4の部分
拡大図である。
【0010】図3に示すように筒状中空体5は、上方ま
たは下方縁部から交互に出発しかつそれぞれの反対の縁
部に向かって延びる垂直スリツト6により切り込まれ、
並置された曲がりくねり7の代表的な形状を形成する。
この中空体5の下方縁部領域には、供給リード線8が少
なくとも2つの点において曲がりくねり7まで延在され
ている。よって、加熱要素の作動中、供給リード線8は
電力源に接続される。
【0011】図5に示すように各曲がりくねり7の2つ
の横方向面間の遷移は、曲がりくねり7の断面の外辺部
がエッジを持たないように半径rにより丸みが付けられ
る。図3に示すように曲がりくねり7の長手方向断面に
おいて、中空体5のそれぞれ上方および下方縁部近傍の
断面区域の外辺部9は、弓形に丸みが付けられる。これ
は縁部輪郭にロゼット状外観を付与する。丸みの曲率半
径Rは、好ましくは曲がりくねり半体7aの断面長さL
に等しいかまたはほぼ等しい。図4に示すように曲がり
くねり7の断面において、断面区域の外辺部10は直線
および屈曲部分を有する。
【0012】本発明による加熱要素を製造するために、
適宜な大きさの成形された物品、例えば、グラファイト
ブロックまたはグラファイトシリンダは、例えば貫通、
切断、研削、フライス加工等により、機械的な成形過程
を受ける。先ず、筒状中空体は固体の成形された物品か
ら製造される。次いで中空体は適切なスリツトを備え、
複数の曲がりくねった部分に分割される。最後に、曲が
りくねりの隣接横方向面間の角度的遷移は丸みが付けら
れ、十分な材料が考えられる丸みを付けた形状を達成す
るために曲がりくねりの長手方向断面区域用の中空体の
それぞれ上方および下方縁部の近傍において取り除かれ
る。本発明における縁部は、機械的な加工が十分に高い
精度で段階的なレベル変化として区別され得る屈曲面を
製造するコンピユータ制御の機械加工工具により行われ
る場合においても、同様に丸みが付けられるものであ
る。
【0013】本発明による加熱要素は、必要な供給リー
ド線を備えており、半導体材料、好ましくはシリコンか
らの単結晶の製造において溶融るつぼを加熱するための
電気抵抗ヒーターとして使用されることで特別な利点を
有する。本発明の加熱要素は、とくに均一な温度特性を
有する加熱領域を発生することにより区別される。これ
らの加熱要素を半導体材料から構成される単結晶を引っ
張るのに使用することは、直接または間接に加熱要素の
機能不全に帰せられ得る結晶成長欠点の発生がより少な
い。これらの加熱要素の使用は、転位の無い単結晶の達
成し得る長さに基づいて、収量を増加する。その上、加
熱要素が、平均で交換されねばならない平均作動時間
が、初期試験によれば、通常の加熱要素に関して2倍以
上長くなることである。
【0014】以下、本発明の好適な実施態様を例示す
る。 1. スリツト(6)により曲がりくねった部分に分割
される筒状中空体(5)からなり、曲がりくねり(7)
の横方向面間の遷移が丸みを付けられることを特徴とす
る溶融るつぼ加熱用加熱要素。
【0015】2. 前記中空体(5)のそれぞれ上方お
よび下方縁部の近傍において、長手方向部分の前記曲が
りくねり(7)を通る断面区域の外辺部(9)が曲率半
径Rにより丸みを付けられ、該曲率半径が曲がりくねり
の半体(7a)の断面長さLに等しいかまたはほぼ等し
いことを特徴とする上記1に記載の溶融るつぼ加熱用加
熱要素。
【0016】3. 前記曲がりくねり(7)を通る断面
区域の外辺部(10)がもつぱら直線および屈曲部分を
有することを特徴とする上記1または2に記載の溶融る
つぼ加熱用加熱要素。
【0017】4. 前記曲がりくねり(7)がグラフア
イトから成ることを特徴とする上記1乃至3のいずれか
1に記載の溶融るつぼ加熱用加熱要素。
【0018】5. 溶融るつぼの加熱により半導体材
料、とくにシリコンの単結晶を成長させることを特徴と
する上記1乃至4のいずれか1に記載の溶融るつぼ加熱
用加熱要素。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明のシリコンを溶かす
ための溶融るつぼ加熱用加熱要素は、上方縁部および下
方縁部を有し且つスリツトにより曲がりくねった部分に
分割されるグラファイト製の筒状中空体からなり、前記
縁部において曲がりくねった部分の横方向面間の遷移が
丸みを付けられ、前記スリットの幅が前記曲がりくねっ
た部分の半体の断面長さに比べて極めて小さく、且つ前
記曲がりくねった部分の断面の外辺部が直線および屈曲
部分からなりエッジを有ない構成としたので、磨耗を
受け難くかつ単結晶成長により適する溶融るつぼの加熱
用の改良された加熱要素を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の加熱要素を示す図2のIa−Ia線に沿
う長手方向断面図である。
【図2】図1のIb−Ib線に沿う加熱要素の断面図で
ある。
【図3】本発明による加熱要素を示す図4のIIa−I
Ia線に沿う長手方向断面図である。
【図4】図3のIIb−IIb線に沿う加熱要素の断面
図である。
【図5】図4のIIc部分の拡大図である。
【符号の説明】
5 筒状中空体 6 スリツト 7 曲がりくねり 7a 曲がりくねり半体 8 供給リード線 9 外辺部 10 外辺部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター・フィルツマン ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン、ネ ルケンヴェーグ 5 (56)参考文献 特開 平4−68296(JP,A) 実開 平6−13091(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F27B 14/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融るつぼ内のシリコンを加熱するため
    のものであって、上方縁部および下方縁部を有し且つス
    リツト(6)により曲がりくねった部分(7)に分割さ
    れるグラファイト製の筒状中空体(5)からなり、前記
    縁部において前記曲がりくねった部分(7)の横方向面
    間の遷移が丸みを付けられ、前記スリットの幅が前記曲
    がりくねった部分(7)の半体(7a)の断面長さ
    (L)に比べて極めて小さく、且つ前記曲がりくねった
    部分(7)の断面の外辺部(10)が直線および屈曲部
    分からなりエッジを有していないことを特徴とする溶融
    るつぼ加熱用加熱要素。
JP7166328A 1994-07-01 1995-06-30 溶融るつぼ加熱用加熱要素 Expired - Lifetime JP2909529B2 (ja)

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DE44-23-196-2 1994-07-01
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JPH0842976A JPH0842976A (ja) 1996-02-16
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CN (1) CN1115843A (ja)
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