KR20120127405A - 실리콘 멜트 유지 장치 - Google Patents

실리콘 멜트 유지 장치 Download PDF

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KR20120127405A
KR20120127405A KR1020127016468A KR20127016468A KR20120127405A KR 20120127405 A KR20120127405 A KR 20120127405A KR 1020127016468 A KR1020127016468 A KR 1020127016468A KR 20127016468 A KR20127016468 A KR 20127016468A KR 20120127405 A KR20120127405 A KR 20120127405A
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melt holding
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crucible
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KR1020127016468A
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베른하드 프레우덴베르그
조세프 스텐젠베르게르
미첼 팀
아르브 솔헤임
하바드 솔헤임
에그버트 반 데 스추트브러그
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사인트-고바인 인두스트리에 케라믹 레덴탈 게엠베하
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Abstract

멜트 유지용 내부 챔버(2)를, 베이스(3; 3a) 및 기본 재료로 이루어진 적어도 하나의 측벽(4; 4b)으로 부분적으로 둘러싸는 도가니(1; 1a; 1b)를 포함하는 실리콘 멜트 유지 장치로서, 상기 도가니(1; 1a; 1b)는 기계적 열응력을 동등화하기 위한 적어도 하나의 동등화 수단(5)을 포함하는 실리콘 멜트 유지 장치.

Description

실리콘 멜트 유지 장치{DEVICE FOR HOLDING SILICON MELT}
본 발명은 실리콘 멜트(silicon melt) 유지 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 멜트 야금학 분야에서 몰드는 단 1회 사용될 수 있다. 그렇지만, 특히 비용 절감을 위해, 수회 사용될 수 있는 도가니(crucilbe)가 필요하다. 대용량 도가니는 실리콘 용해시 불균일한 열팽창에 의해 야기되는 크래킹이 특히 발생하기 쉽다는 것이 확인되었다. 액체 실리콘은 점도가 매우 낮으므로, 노(furnace) 라이닝의 손상을 막기 위해 개방 크랙(open crack)의 형성을 확실히 회피하는 것이 필수적이다.
반도체 재료의 멜트를 직접 또는 간접적으로 유지하기 위한 용기는 JP 3279289 A, JP 58009895 A, JP 58095693 A, JP 58190892 A 및 JP 60137893 A 로부터 공지되어 있다.
그러므로, 본 발명은 열응력에 대한 향상된 내성을 갖는 실리콘 멜트 유지 장치를 제조하는 문제에 기초한다.
이 문제는 청구항 1의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 핵심은, 기계적 열응력을 동등화하기 위해 도가니 벽에 동등화 수단이 제공된다는 것이다. 이런 식으로, 열응력에 대한 저항이 상당히 증가된다.
바람직하게는, 동등화 수단은 도가니의 측벽에 배치된다. 이 영역에서, 온도 구배가 가장 높다. 그러므로, 크랙 형성을 방지하는 조치가 특히 중요하다.
가장 간단한 경우에, 동등화 수단은 컷아웃(cut-out), 특히 기다란 슬롯의 형태이다. 이로써, 특히 간단한 방식으로 불균일한 열팽창을 보상할 수 있게 된다.
본 발명에서, 실질적으로 수평방향이라는 어구는, 기본적으로 수평방향이지만 슬롯의 제조 방법에 따라 그 정확한 배향이 달라질 수 있는 슬롯을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 슬롯은 작은 톱에 의해 형성되거나, 다른 적절한 기계류, 상이한 종류의 앵글 그라인더 또는 유사 공구에 의해 톱질될 수 있다. 또한, 슬롯은 도가니의 제조 동안 형성될 수 있다.
주어진 목적을 위해, 슬롯이 0.1 ㎜ ~ 100 ㎜의 폭을 가지면 충분하다. 바람직하게는, 폭은 대략 수 밀리미터이다.
슬롯의 단부에서 도가니의 크래킹을 방지하기 위해, 슬롯은 바람직하게는 슬롯의 폭보다 약간 더 넓은 둥근 단부를 갖는다.
유리하게는, 슬롯은 측벽의 절반에서 도가니의 베이스로부터 멀어지도록 배치된다. 이런 식으로, 슬롯은 바람직하게는, 도가니에서 실리콘의 용해 동안, 슬롯의 가장 낮은 지점이 항상 멜트보다 더 높이 있도록 설계될 수 있다. 이 경우, 멜트가 슬롯을 통해 유출하는 것을 막기 위해 다른 특별한 예방책이 필요하지 않다.
베이스로부터 가장 멀리 있는 단부에서 개방된 슬롯으로, 측벽에서의 어떤 응력도 특히 효과적인 방식으로 회피된다.
슬롯을 충전재, 특히 분말 패킹(powder packing)으로 채우면, 멜트가 슬롯을 통해 유출하는 것이 특히 간단하고 효과적인 방식으로 방지된다.
열전도율 계수를 갖는 재료를 특별히 선택함으로써, 도가니의 열-기계적 특성이 해당 요건에 맞게 조정될 수 있다.
90×90 ㎠ 이하 및 그 이상의 단면적을 갖는 수회 사용 도가니를 제조하려는 일련의 시도가 있었다.
도가니의 기본 재료(base material)보다 더 낮은 열전도 계수를 갖는 에지 스트립을 구비함으로써, 도가니에서의 온도 구배가 감소될 수 있다.
도가니의 베이스에 대한 측벽의 변위 가능성이 후자 사이의 전이 영역에서의 크랙의 형성을 방지한다.
본 발명에 따르면, 실리콘 멜트 유지 장치는, 멜트 유지용 내부 챔버를 베이스(3; 3a) 및 기본 재료로 이루어진 적어도 하나의 측벽으로 부분적으로 둘러싸는 도가니를 포함하고, 상기 도가니는 기계적 열응력을 동등화하기 위한 적어도 하나의 동등화 수단을 포함한다. 바람직하게는, 동등화 수단은 적어도 하나의 측벽에 배치된다.
바람직하게는, 동등화 수단은 슬롯 에지를 갖는 슬롯의 형태로 설계되고, 슬롯 에지는 특히 적어도 부분에서 평행하게 또는 서로를 향해 연장되게 설계된다.
바람직하게는, 하나 이상의 실질적으로 수평방향 슬롯이 하나 이상의 측벽에 배치된다.
바람직하게는, 하나 이상의 실질적으로 수평방향 슬롯은 모든 측벽을 통해 원형으로 연장된다.
바람직하게는, 하나 이상의 실질적으로 수평방향 슬롯은 하나 이상의 측벽에 비원형으로 하지만 부분적으로 연장된다.
바람직하게는, 둘 이상의 수평방향 슬롯이 실질적으로 수평방향 중첩 없이 배치된다.
바람직하게는, 슬롯은 일 단부에 라운딩 형태의 크랙 방지부를 포함하고, 라운딩은 슬롯의 폭의 특히 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 2배인 곡률반경을 갖는다.
바람직하게는, 적어도 하나의 슬롯이 측벽의 절반에서 베이스로부터 멀어지도록 배치된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 슬롯이 베이스로부터 가장 멀리 있는 타 단부에서 개방된다.
바람직하게는, 동등화 수단은 충전재로 적어도 일부 채워지고, 충전재는 조밀하게 패킹된 분말, 특히 규소, 질소 및/또는 산소 원소들의 조합이다.
바람직하게는, 측벽은 온도 구배를 감소시키기 위해 불균일한 열전도도를 갖는 적어도 하나의 영역을 포함한다.
바람직하게는, 내부 챔버는 특히 적어도 400 ㎠, 바람직하게는 8,100 ~ 12,100 ㎠ 의 직사각형 단면적을 갖는다.
바람직하게는, 베이스 반대편의 측벽의 일 자유 단부의 영역에, 적어도 하나의 커버 스트립이 형성되고, 커버 스트립은 바람직하게는 적어도 기본 재료의 열전도 계수(λS) 만큼 큰 열전도 계수(λL), λS 이하인 열전도 계수(λL), 특히 0.9×λS 이하인 열전도 계수(λL)를 갖는 재료로 이루어진다.
바람직하게는, 커버 스트립은 측벽의 자유 단부를 적어도 50 %, 특히 적어도 80 %, 바람직하게는 완전히 덮는다.
바람직하게는, 측벽은 적어도 부분적으로 베이스에 대해 변위 가능하게, 특히 베이스로부터 제거 가능하게 설계된다.
바람직하게는, 베이스는 주변에서 측벽을 둘러싸는 측방향 에지를 갖는다.
바람직하게는, 베이스의 에지와 측벽 사이에, 빈 공간이 형성되고, 이 빈 공간은 도가니를 밀봉하기 위해 충전재로 채워진다.
바람직하게는, 베이스는 열전도 계수(λB)를 갖는 제 1 재료로 적어도 일부 이루어지고, 측벽은 열전도 계수(λS)를 갖는 제 2 재료로 적어도 일부 이루어지며, λB는 λS와 상이하고, 특히 λB는 λS보다 크다.
도면을 참조한 여러 모범적인 실시형태에 대한 설명으로부터 본 발명의 다른 이점 및 상세 내용을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 모범적인 실시형태에 따른 도가니의 개략도이다.
도 2는 도 1의 영역 Ⅱ 부분의 확대도이다.
도 3은 도 1의 영역 Ⅲ 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 모범적인 실시형태에 따른 도가니의 개략도이다.
도 5는 도 4에 따른 도가니의 측벽의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 모범적인 실시형태에 따른 도 5에 해당하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 모범적인 실시형태에 따른 도가니의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 모범적인 실시형태에 따른 도가니의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태의 도 8에 해당하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태의 도 9에 해당하는 도면이다.
도 11은 도 10에 따른 실시형태의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 모범적인 실시형태에 따른 도가니의 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 모범적인 실시형태에 따른 도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 모범적인 실시형태에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 실리콘 멜트 유지 장치는 도가니(1)를 포함하며, 도가니는 저부에서 그리고 에지 주위에서 멜트를 유지하기 위한 내부 챔버(2)를 둘러싼다. 도가니(1)는 베이스(3) 및 4개의 측벽(4)을 포함한다. 측벽(4)은 길이방향(14)에 평행하게 배치된다. 또한, 경화된 멜트(9)를 도가니(1)로부터 제거하는 것을 더 용이하게 하기 위해, 측벽은 길이방향(14)에 비스듬히 정렬될 수 있다.
내부 챔버(2)는 직사각형 디자인을 갖는다. 따라서, 내부 챔버는 직사각형, 바람직하게는 정사각형 단면적(Q)을 갖는다. 내부 챔버(2)의 단면(Q)의 변 길이는 적어도 20 ㎝, 바람직하게는 90 ~ 110 ㎝이다. 따라서, 단면적(Q)은 적어도 400 ㎠, 바람직하게는 8,100 ~ 12,100 ㎠ 이다. 원리적으로, 대안적인, 특히 둥근 단면을 갖는 도가니(1)도 또한 가능하다.
내부 챔버(2)는 외부로부터 액밀(liquid-tight) 방식으로 도가니(1)에 의해 한정된다.
베이스(3) 및 측벽(4)은 기본 재료로 이루어진다. 기본 재료는 열전도 계수(λS)를 갖는다. 기본 재료는 낮은 길이방향 팽창 계수(αB)를 갖는 것이 바람직하다. 길이방향 팽창 계수(αB)는 특히 20×10-6 K-1 미만, 바람직하게는 5×10-6 K-1 미만, 바람직하게는 3.5×10-6 K-1 미만이다. 기본 재료는 특히 질화규소 및/또는 탄화규소 및/또는 다른 규소-세라믹으로부터 선택될 수 있다.
도가니의 가열 또는 냉각시 도가니(1)의 불균일한 열팽창에 의해 야기될 수 있는 기계적 응력을 동등화하기 위해, 측벽(4)에 적어도 하나의 컷아웃이 제공된다. 컷아웃은 특히 슬롯 에지(6)를 갖는 슬롯(5)으로서 설계된다. 슬롯(5)은 열-기계적 응력을 동등화하기 위한 동등화 수단을 형성한다. 일반적으로, 동등화 수단은 기본 재료의 열전도 계수와 상이한 열전도 계수(λ)를 갖는다.
슬롯(5)의 디자인과 배치에 있어서, 다양한 대안이 가능하다. 슬롯(5)은 측벽(4)에 배치된다. 도가니(1)의 크기에 따라, 각각의 측벽(4)에 하나 이상의 슬롯(5)이 제공될 수 있다. 2개의 측벽(4)이 서로 맞닿는 도가니(1)의 측 에지(7)의 영역에 슬롯(5)을 배치하는 것도 또한 가능하다. 슬롯(5)은 0.1 ㎜ ~ 100 ㎜, 특히 10 ㎜ 미만, 바람직하게는 5 ㎜ 미만의 폭(B)을 각각 갖는다. 도가니(1)의 크래킹을 방지하기 위해, 슬롯은 일 단부에 라운딩(rounding)(8) 형태의 크랙 방지부를 갖는다. 라운딩은 적어도 0.05 ㎜, 특히 적어도 0.1 ㎜, 특히 적어도 0.25 ㎜, 특히 적어도 0.75 ㎜의 곡률반경(R)을 갖는다. 바람직하게는, 라운딩(8)의 곡률반경(R)은 슬롯(5)의 폭(B)의 특히 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 2배이다. 슬롯(5)은 베이스(3)로부터 가장 멀리 있는 타 단부에서 개방되도록 설계된다. 슬롯은 수직으로 배향되는 것이 바람직하다. 그렇지만, 슬롯은 측벽(4)에 비스듬히 또는 수평으로 연장될 수 있다. 본 발명의 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명되는 모범적인 실시형태에 따르면, 슬롯(5)은 측벽(4)의 절반에서 베이스(3)로부터 멀어지도록 각각 배치된다. 슬롯은 특히 슬롯의 가장 낮은 지점이 도가니(1) 내 멜트(9)의 최대 충전 높이(hmax) 위에 놓이도록 배치된다.
슬롯 에지(6)는 서로 평행하게 정렬된다. 또한, 슬롯 에지는 내부 챔버(2)를 향해 원뿔형으로 연장되도록 또는 내부 챔버(2)를 향해 넓어지도록 설계될 수도 있다.
본 발명에 따른 도가니(1)를 생성하기 위해, 소결(sintering) 전에 측벽에 슬롯(5)이 형성된다. 대안적으로는, 슬롯(5)은 예비 소결된 도가니(1)에 형성되거나 또는 도가니(1)의 소결 후 측벽에 형성된다.
이하에서, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 모범적인 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고, 그 부분에 대한 설명을 여기서 참조한다. 이 모범적인 실시형태에서, 슬롯(5)은 도가니(1) 내 멜트(9)의 최대 충전 높이(hmax) 아래로 연장된다. 도 4에 도시된 것처럼, 슬롯(5)은 특히 측벽(4)의 전체 높이를 따라 연장될 수 있다. 원리적으로, 베이스(3)에 슬롯(5)을 갖는 것도 또한 가능하다. 멜트(9)가 유출되는 것을 방지하기 위해, 슬롯(5)은 적어도 최대 충전 높이(hmax)까지 충전재(10)로 채워진다. 슬롯(5)이 충전재(10)로 완전히 채워지는 것이 바람직하다. 충전재는 바람직하게는 조밀하게 패킹된 분말(분말 패킹으로도 불림)이다. 분말 패킹은 바람직하게는 비습식(non-wetted) 금속재이다. 충전재(10)는 밀봉 방식으로 슬롯(5)을 채운다. 충전재(10)는 특히 규소, 질소 및/또는 산소 원소들의 조합을 포함한다. 슬롯(5)에의 삽입을 위해, 충전재(10)는 유기 및/또는 무기 첨가제, 예컨대 비닐 및/또는 아세테이트 및/또는 셀룰로오스를 포함할 수 있다. 충전재는 1 % 이하의 액화제(liquefier) 및/또는 5 % 이하의 결합제를 또한 포함할 수 있다. 다른 사출 성형 첨가제도 또한 가능하다. 충전재(10)를 슬롯(5)에 삽입하기 위해, 주입법, 특히 분말 사출 성형법, 바람직하게는 세라믹 분말 사출 성형법(CIM)이 사용된다. 그렇지만, 대안적인 방법도 또한 가능하다.
도 5에 나타낸 변형예에 따르면, 슬롯 에지(6)는 서로 평행하게 배치된다. 도 6에 나타낸 대안적인 변형예에 따르면, 슬롯(5)은 쐐기형 영역을 갖는 단면을 갖는다.
이하에서, 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 모범적인 실시형태에 대해 설명한다. 이전의 모범적인 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고, 그 부분에 대한 설명을 여기서 참조한다. 구조적으로 상이하지만 기능적으로 유사한 부분에는 동일한 도면부호에 a 를 추가로 부여하였다. 이전의 모범적인 실시형태와의 차이점은, 도 7에 따른 모범적인 실시형태에서, 측벽(4)이 베이스(3a)에 대해 변위 가능하게 배치된다는 것이다. 이 경우, 측벽(4)은 여전히 베이스(3a)에 액밀 방식으로 연결된다. 측벽(4)은 특히 제거가능한 방식으로 베이스(3a)에 연결될 수 있다. 베이스(3a)는 외측 주위에서 측벽(4)을 둘러싸는 측방향 에지(11)를 갖는다. 에지(11)는 특히 측벽(4)에 평행하게 배치된다. 베이스(3a)의 에지(11)와 측벽(4) 사이에, 빈 공간(12)이 형성된다. 빈 공간(12)은 도가니(1a)의 밀봉을 위해 충전재(10)로 채워진다. 이런 식으로, 측벽(4)과 베이스(3a) 사이에 액밀 연결이 보장된다. 바람직하게는, 베이스(3a)는 충전재(10)로 완전히 덮인다. 이런 식으로, 도가니(1a)를 밀봉하는 동시에, 베이스(3a)에 대한 멜트(9)의 어떤 접착이 방지될 수 있다. 충전재(10)에 대한 상세 내용에 대해서는, 이전의 모범적인 실시형태를 참조한다.
베이스(3a)는 측벽(4)의 재료의 열전도 계수(λS)와 상이한 열전도 계수(λB)를 갖는 재료로부터 적어도 부분들로 이루어질 수 있다. 특히, λB > λS 이다.
물론, 도가니(1a)는 이전의 모범적인 실시형태에 따른 하나 이상의 동등화 수단을 포함할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 도가니(1a)는 도 7에 나타내지 않은 노와 함께 작동하므로, 노를 닫으면, 규정된 힘으로 측벽(4)이 베이스(3a)를 가압하게 된다. 이런 식으로, 도가니(1a)의 밀봉성이 특히 믿을 수 있게 보장된다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 베이스(3)로서 바닥 플레이트에 제거가능한 측벽(4)이 배치된다. 이 실시형태에 따르면, 상기 바닥 플레이트는 오목 슬롯을 구비한다. 이 실시형태는 도면에 도시되어 있지 않다. 또한, 바닥 플레이트의 오목 슬롯에 배치된 측벽의 내부는 선택된 규소함유 재료에 의해 코팅될 수 있다.
이하에서, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 다른 모범적인 실시형태의 여러 변형예에 대해 설명한다. 이전의 모범적인 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고, 그 부분에 대한 설명을 여기서 참조한다. 구조적으로 상이하지만 기능적으로 유사한 부분에는 동일한 도면부호에 b 를 추가하였다. 이 모범적인 실시형태에 따르면, 측벽(4b)은 베이스로부터 멀리 있는 단부의 영역에서 하나 이상의 커버 스트립(13)을 포함한다. 따라서, 측벽(4b)은 길이방향(14)에서 온도 구배를 감소시키기 위해 불균일한 열전도도의 영역을 갖는다.
커버 스트립(13)은 주변에 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 커버 스트립은 측벽(4b)의 자유 에지의 적어도 50 %, 특히 적어도 80 %를 덮는다. 바람직하게는, 커버 스트립(13)은 측벽(4b)의 전체 주변 에지를 덮는다. 커버 스트립(13)은 길이방향(14)으로 적어도 2 ㎜, 특히 적어도 5 ㎜의 벽 두께(W)를 갖는다. 커버 스트립(13)은 길이방향(14)으로 연장부를 갖는다. 커버 스트립(13)의 연장부는 측벽(4b)의 연장부의 특히 50 % 이하, 특히 30 % 이하, 특히 10 % 이하이다.
커버 스트립(13)은 단일 조각으로 이루어지도록 설계될 수 있다. 바람직하게는, 커버 스트립(13)은 여러 조각으로 이루어지도록 설계된다. 커버 스트립(13)은 특히 하나의 측벽(4)당 1 이상의 조각을 포함할 수 있다. 이런 식으로, 커버 스트립(13)과 측벽(4) 사이에서 도가니(1b)에, 열응력에 의한 크랙이 형성되는 것이 방지된다. 커버 스트립(13)은 측벽(4b)에 느슨하게 놓일 수 있다. 그리고 나서, 특히 길이방향(14)에 수직한 방향으로 측벽(4b)에 대해 변위될 수 있다. 대안적으로는, 커버 스트립(13)은 측벽(4b)에 형태-폐쇄(form-closed) 방식으로 놓일 수 있다. 커버 스트립은, 도면에 도시된 바와 같이, L자형 또는 U자형 단면을 가질 수 있다. 직사각형 단면도 또한 가능하다. 커버 스트립(13)은 특히 측벽(4b)의 정렬된 연장부로서 설계될 수 있다. 이 변형예는 본질적으로 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 모범적인 실시형태에 해당하고, 주변 슬롯(5)이 극소 두께(B)를 갖는 베이스(3)에 평행하게 연장된다. 다시 말해, 이 변형예에서 측벽(4)은 주변 세부(peripheral subdivision)를 구비한다. 세부는 길이방향(14)에 비스듬히, 특히 수직하게 연장된다. 세부는 베이스(3)에 평행하게 또는 베이스에 대해 비스듬히 연장될 수 있다. 또한, 세부는 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이 윤곽 형성될 수 있고, 예컨대 단차 형성될 수 있고, 특히 L자, V자 또는 U자 형상으로 될 수 있다.
커버 스트립(13)은 기껏해야 측벽(4)의 열전도 계수(λS)만큼 큰, 바람직하게는 λS 이하인, 특히 0.9×λS 이하인 열전도 계수(λL)를 갖는 재료로 이루어진다. 커버 스트립(13)의 재료는 예컨대 반응결합 질화규소(RBSN) 및/또는 더 낮은 점도를 갖는 아질산염 결합 질화규소(NBSN, nitrite bonded silicon nitride)로부터 선택될 수 있다. 더 낮은 점도를 갖는 NBSN은 RBSN보다 더 큰 공극률을 가지므로 RBSN보다 더 낮은 열전도도를 갖는다.
커버 스트립(13)은 외부 스트립(15)을 또한 가질 수 있다. 외부 스트립(15)은 도가니(1b)의 외측에 배치된다. 도가니의 외측은 커버 스트립(15)의 내측 부분에 단단히 고정, 특히 접착된다. 외부 스트립(15)은 예컨대 흑연으로 이루어진다.
물론, 다양한 모범적인 실시형태의 특징들, 특히 컷아웃 또는 세부로서 설계된 동등화 수단, 베이스(3a)와 제거 가능하게 연결된 측벽(4), 및 불균일 열전도도의 영역, 특히 커버 스트립(13)을 갖는 측벽(4)은 서로 자유로이 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 도가니(1, 1a, 1b)는 크랙의 감소된 경향 및 열응력에 대한 향상된 저항을 갖는다. 그러므로, 본 발명에 따른 도가니는 수회 사용에 특히 적합하다.
도 13은 멜트(9)의 표면 위에 수평방향 슬롯(5)을 갖는 도가니를 보여준다. 측벽(4)에서의 슬롯 레벨은 길이방향(14)으로 달라질 수 있고, 멜트 레벨 위에 또는 아래에 배치될 수 있다. 멜트 레벨 아래의 슬롯 레벨의 경우, 충전재(10)가 적용되어야 한다. 슬롯(5)의 실질적으로 수평방향 연장부가 달라질 수 있다. 슬롯(5)은 모든 측벽(4) 주위에 또는 하나 이상의 측벽(4)에 부분적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 측벽(4)에 상이한 슬롯 레벨로 하나 이상의 실질적으로 수평방향 슬롯(5)이 형성된다. 이 실질적으로 수평방향 슬롯(5)은 모든 측벽(4)에 원형으로 또는 하나 이상의 측벽(4)에 부분적으로 배치될 수 있다. 바람직한 실시형태는 도 13에 나타낸 바와 같이 실질적으로 수평방향으로 중첩되거나 또는 중첩되지 않도록 상이한 슬롯 레벨에 여러 비원형 슬롯을 배치하는 것이다.

Claims (19)

  1. 멜트 유지용 내부 챔버(2)를,
    ⅰ. 베이스(3; 3a) 및
    ⅱ. 기본 재료로 이루어진 적어도 하나의 측벽(4; 4b)
    으로 부분적으로 둘러싸는 도가니(1; 1a; 1b)를 포함하는 실리콘 멜트 유지 장치로서,
    상기 도가니(1; 1a; 1b)는 기계적 열응력을 동등화하기 위한 적어도 하나의 동등화 수단(5)을 포함하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동등화 수단(5)은 적어도 하나의 측벽(4; 4b)에 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 동등화 수단은 슬롯 에지(6)를 갖는 슬롯(5)의 형태로 설계되고, 상기 슬롯 에지(6)는 특히 적어도 부분에서 평행하게 또는 서로를 향해 연장되게 설계되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 실질적으로 수평방향 슬롯(5)이 측벽(4)의 하나 이상에 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 이상의 실질적으로 수평방향 슬롯(5)은 모든 측벽(4)을 통해 원형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 이상의 실질적으로 수평방향 슬롯(5)은 하나 이상의 측벽(4)에 비원형으로 하지만 부분적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 둘 이상의 수평방향 슬롯(5)이 실질적으로 수평방향 중첩 없이 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯(5)은 일 단부에 라운딩(8) 형태의 크랙 방지부를 포함하고, 라운딩(8)은 슬롯(5)의 폭(B)의 특히 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 2배인 곡률반경(R)을 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 슬롯(5)이 측벽(4; 4b)의 절반에서 베이스(3; 3a)로부터 멀어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 슬롯(5)이 베이스(3; 3a)로부터 가장 멀리 있는 단부에서 개방되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  11. 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동등화 수단(5)은 충전재(10)로 적어도 일부 채워지고, 충전재(10)는 조밀하게 패킹된 분말, 특히 규소, 질소 및/또는 산소 원소들의 조합인 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측벽(4; 4b) 은 온도 구배를 감소시키기 위해 불균일한 열전도도를 갖는 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 챔버(2)는 특히 적어도 400 ㎠, 바람직하게는 8,100 ~ 12,100 ㎠ 의 직사각형 단면적(Q)을 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스(3; 3a) 반대편의 측벽(4b)의 일 자유 단부의 영역에, 적어도 하나의 커버 스트립(13)이 형성되고, 커버 스트립(13)은 바람직하게는 적어도 기본 재료의 열전도 계수(λS) 만큼 큰 열전도 계수(λL), λS 이하인 열전도 계수(λL), 특히 0.9×λS 이하인 열전도 계수(λL)를 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 커버 스트립(13)은 측벽(4b)의 자유 단부를 적어도 50 %, 특히 적어도 80 %, 바람직하게는 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측벽(4)은 적어도 부분적으로 베이스(3; 3a)에 대해 변위 가능하게, 특히 베이스(3; 3a)로부터 제거 가능하게 설계되는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스(3a)는 주변에서 측벽(4; 4b)을 둘러싸는 측방향 에지(11)를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 베이스(3a)의 에지(11)와 측벽(4; 4b) 사이에, 빈 공간(12)이 형성되고, 이 빈 공간은 도가니(1; 1a; 1b)를 밀봉하기 위해 충전재(10)로 채워지는 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스(3a)는 열전도 계수(λB)를 갖는 제 1 재료로 적어도 일부 이루어지고, 상기 측벽(4; 4b)은 열전도 계수(λS)를 갖는 제 2 재료로 적어도 일부 이루어지며, λB는 λS와 상이하고, 특히 λB는 λS보다 큰 것을 특징으로 하는 실리콘 멜트 유지 장치.
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