KR0171462B1 - 용융도가니의 가열용 가열소자 - Google Patents

용융도가니의 가열용 가열소자 Download PDF

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KR0171462B1
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KR1019950019191A
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필 즈만 페테르
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균터시르베; 루돌프 쉬타우디글
와커 실트로닉 게셀샤프트 퓌르 할브라이테르 마테리아리엔 이게
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/02—Ohmic resistance heating
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

이 발명은 슬릿(slits)에 의해 미앤더 세그멘트(meanderous segments)로 분리시킨 원통형상중공체로 구성된 용융도가니의 가열용 가열소자에 관한 것이다.
단결정 성장에 더 적합하고, 덜 마모가 되는 가열소자의 개량을 제공하기 위한 미앤더(meander)의 횡방향 표면사이의 변이는 원형형상으로 구성하도록 한다.

Description

용융도가니의 가열용 가열소자
제1a도는 종래의 공지된 일반타입의 가열소자의 종단면도.
제1b도는 제1a도의 Ib-Ib선 횡단면도.
제2a도는 이 발명에 의한 가열소자의 종단면도.
제2b도는 제2a도의 IIb-IIb선 횡단면도.
제2c도는 제2b도의 IIc 부분의 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
5 : 원통형중공체(cylindrical hollw body)
6 : 슬릿(slits) 7 : 미앤더(meanders)
7a : 미앤더 반부(meander half) 8 : 공급리드(supply lead)
9 : 중공체의 상하림부근에 있는 단면영역의 외주(perimeter)
10 : 미앤더를 가로지르는 단면영역의 외주
R : 곡률반경 L : 횡단면길이
이 발명은 용융도가니를 가열시키는 데 사용되는 가열소자에 관한 것이다.
제1a도는 일반타입의 공지된 가열소자의 종단면도이고, 제1b도는 일반타입의 공지된 가열소자의 횡단면도이다.
이 가열소자는 원통형중공체(cylindrical hollow body)(1)의 형상이다.
이 가열소자는 일반적으로 그라파이트로 구성되어 있어, 예로서 반도체로 구성된 도가니-인출형 단결정(crucible-pulled single crystals) 제조에 필요로 한다.
이 원통형중공체는 슬릿(slits)(2)에 의해 일정한 간격으로 절개되어 있으며, 슬릿은 중공체의 상하의림(rim)에서 서로 교대로 시작하여 각각 대향된 림쪽으로 달리나 림에 도달되지는 않는다.
슬릿은 중공체를 각각 서로 링크하는 세그멘트로 분리하며, 이 세그멘트를 미앤더(meanders)(3)로 구성한다. 각 미앤더는 슬릿에 의해 좌우측 미앤더 반부(meander half)(3a)로 부분 분리시킨다.
가열소자의 하부림 부근에서는 적어도 2개의 공급리드(4)가 피팅되어, 전원을 공급리드에 접속시킬 수 있다.
가열소자의 직경은 중공체의 하부림쪽으로 더 작아지게 할 수 있어, 가열소자는 가열되는 용융도가니의 형상과 조화되는 용기와 같이 구성된다. 도면에서는 직경이 일정한 구체적인 실예를 나타낸다.
일반적으로 가열소자의 상부림은 용융도가니의 상부림을 지나 돌출되어, 도가니의 내용물을 가열소자에 의해 발열된 열방사에 의해 가급적 균일하게 가열되도록 한다.
반도체, 특히 실리콘반도체로 된 단결정을 성장시키는 프로세스를 밟을 때, 도가니의 용융반도체 재료가 가열소자의 표면에 접촉되는 것을 관측할 때가 자주있다.
도핑상태(doping conditions)하에서 용융재가 도가니에서 비산(splashing)될 수 있기 때문에, 도가니의 림을 지나 돌출되어 있는 가열소자의 림(rim)은 특히 영향을 받는다.
더욱이, 가스상태에서 도가니에서 분리되는 반도체재료는 가열소자의 림상에서 주로 재농축된다.
실리콘의 경우에서와 같이 이들의 저장(deposits)은 가열소자의 그라파이트와 반응하여 카바이드상(carbidic phases)을 생성하여 그 상은 열팽창계 수차로 인하여 가열소자의 응력을 발생한다.
이들의 응력은 가열소자에서 미분쇄(spalling off)되어 용융도가니로 낙하되는 부분에 의해 감소됨과 동시에 결정이 성장될때가 자주 있다.
이 응력은 단결정의 전위(dislocation) 없는 성장을 크게 방해한다.
특히 바람직하지 않을 경우, 이와같은 발생으로 인하여 성장하는 결정을 종료시킬 필요가 있다.
가열소자 부분의 반복되는 미분쇄는 사용 수명을 크게 감소시켜 조기에 새것으로 대치시킬 필요가 있다. 가열소자의 사용수명과 파괴가 없는 결장성장은 전기식 플래쉬-오버에 의해 손상을 주며, 이 플래쉬-오버는 특히 가열소자의 하부림 부근에서 반도체재료가 추가로 농축되어, 이와같이 함으로써 미앤더사이의 슬릿폭 및 또는 시스템의 인접부분과 가열소자 사이의 갭을 감소시킬 때 더 자주 발생하게 된다.
따라서, 이 발명의 목적은 마모가 덜 되고, 단결정 성장에 더 적합한 가열소자의 개량을 제공하는 데 있다.
이 목적은 슬릿(6)에 의해 미앤더세그멘트로 분리되는 원통형중공체(5)로 구성되는 용융도가니의 가열용 가열소자에 있어서 미앤더(7)의 측면표면사이의 변위를 구성형상으로 구성함을 특징으로 하는 가열소자에 의해 달성된다.
이 발명에 의한 가열소자는 제2a도(종단면)과 제2b도(횡단면)에 도시되고, 제2c도는 제2b도의 선택적인 길이방향 단면도를 나타낸다.
이 원통형중공체(5)는 수직형상의 슬릿(6)에 의해 절개되며, 이 슬릿은 상하의림에서 서로 교대로 출발하여 각각의 대향된 림쪽으로 달려 병렬로 된 미앤더(7)의 전형적인 형상을 만든다(제2a도).
이 중공체의 하부림 영역에서는 공급리드(8)는 적어도 2개의 지점에 있는 미앤더까지 이른다. 가열소자가 작동할 때 공급리드는 전원에 접속된다.
각 미앤더의 2개의 측면표면 사이의 변위는 미앤더가 에지 및 장점이 없도록 반경(r)으로 둥글게 되었다(제2c도).
이 미앤더(7)를 통하는 종단면에서는 각 중공체(5)의 상부림 부근에 있는 단면영역의 외주(9)는 아취형상으로 둥글게 되어서 림의 윤곽을 장미꽃 형상의 모양으로 만들었다(제2a도).
원형형상의 곡률반경(R)은 미앤더 반부(7a)의 횡단면 길이(L)와 같거나 또는 대략 같은 것이 바람직하다. 이 미앤더를 가로지르는 횡단면에 단면 영역의 외주(10)는 직선이고 만곡된 둥근부분을 나타낸다(제2b도).
이 발명에 의한 가열소자를 제조하기 위하여 적당한 크기의 형성제품, 예로서 그라파이트 블록 또는 그라파이트 원통체를, 예로서 피어싱(piercing), 커팅(cutting), 그라인딩(grinding), 밀링(milling)등에 의해 기계적인 성형처리를 한다. 우선, 원통형상 중고체를 고체형상물에서 제조한다.
그 다음, 중공체는 적당한 슬릿을 구성시켜 미앤더 세그멘트로 분할한다.
끝으로, 미앤더의 인접한 측면표면 사이의 각 변위를 원형으로 형성시켜, 미앤더를 통한 종단면영역의 중공체 각각의 상하부의림 부근에 있는 물질을 충분히 제거하여 예견된 원형형상을 얻는다.
이 발명에서 에지는 매우 높은 해상도에서도 단계적 레벨변화를 식별할 수 있는 곡면을 만드는 컴퓨터제어 가공공구에 의해 기계적 가공을 하는 경우에도 원형으로 인정된다.
필요로 하는 공급리드를 구비한 이 발명에 의한 가열소자의 반도체, 바람직하게는 실리콘 반도체에서 단결정을 제조하는 용융도가니를 가열시키는데 사용되는 전기저항 피터로서 사용하는데 특히 효과적이다.
이 발명에 의한 특징을 가진 가열소자는 온도 프로파일이 특히 균일한 가열영역을 형성하는 데 기술적인 특징이 있다.
반도체로 구성된 단결정을 인출하는 데 이들의 가열소자를 사용함으로써, 그 가열소자의 기능불량에 대한 직접, 간접적인 원인이 될 수 있는 결정 성장의 과실이 덜 발생한다.
이들의 가열소자의 사용으로 얻을 수 있는 변위없는 단결정의 길이에 관하여 성과를 증대할 수 있다.
더욱이, 가열소자를 대치시킨 후 평균 조작시간은 종래의 가열소자와 비교하여 초기 테스트에 의하면 2배이상 더 길다.

Claims (3)

  1. 슬릿(6)에 의해 미앤더세그먼트(7)로 분할된 원통형중공체(5)와, 중공체(5)의 상하의림 부근에 아치형으로 둥글게 된 미앤더를 가로지르는 세로단면에 의해 구성된 영역의 외주(9)와, 직선이고 만곡된 부분을 가진 미앤더(7)를 횡단하는 단면에 의해 형성된 영역의 외주(10)로 구성된 용융도가니의 가열용 가열소자에 있어서, 단면 미앤더의 외주(10)는 어떠한 정점도 형성하지 않으며 둥근부분을 구비한 것을 특징으로 하는 용융도가니의 가열용 가열소자.
  2. 제1항에 있어서, 중공체(5)의 각각 상하의림 부근에 미앤더(7)를 가로지르는 세로단면에 의해 구성된 영역의 외주(9)는, 미앤더 반부(7a)의 횡단면길이(L)와 같거나 또는 대략 같은 곡률반경(R)으로 둥글게 된 것을 특징으로 하는 용융도가니의 가열용 가열소자.
  3. 제1항에 있어서, 미앤더(7)는 그래파이트로 제조된 것을 특징으로 하는 용융도가니의 가열용 가열소자.
KR1019950019191A 1994-07-01 1995-07-01 용융도가니의 가열용 가열소자 KR0171462B1 (ko)

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