DE19855061B4 - Schmelzofen zum Schmelzen von Silizium - Google Patents
Schmelzofen zum Schmelzen von Silizium Download PDFInfo
- Publication number
- DE19855061B4 DE19855061B4 DE1998155061 DE19855061A DE19855061B4 DE 19855061 B4 DE19855061 B4 DE 19855061B4 DE 1998155061 DE1998155061 DE 1998155061 DE 19855061 A DE19855061 A DE 19855061A DE 19855061 B4 DE19855061 B4 DE 19855061B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- crucible
- cooling plate
- floor heating
- heating
- melting
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Schmelzofen mit einem Tiegel zum Schmelzen von Silizium, welcher seitliche Heizer und eine Deckenheizung hat und der von einer Wärmeisolation umgeben ist und Mittel zur vorübergehenden Erhöhung des Wärmeverlustes des Tiegels über seinen Boden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Tiegels (2) eine Bodenheizung (7) vorgesehen ist und dass zur Erhöhung des Wärmeverlustes des Tiegels (2) die Bodenheizung (7) mit der dortigen Wärmeisolation (5) wegbewegbar oder zwischen der Bodenheizung (7) und dem Tiegel (2) eine Kühlplatte (12) bewegbar ist, wobei die Kühlplatte (12) in einem geradlinig über die Bodenheizung (7) bewegbaren Schieber (11) vorgesehen ist oder um eine vertikale Achse (18) über die Bodenheizung (7) schwenkbar ausgebildet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen mit einem Tiegel zum Schmelzen von Silizium, welcher seitliche Heizer und eine Deckenheizung hat und der von einer Wärmeisolation umgeben ist und Mittel zur vorübergehenden Erhöhung des Wärmeverlustes des Tiegels über seinen Boden aufweist.
- Schmelzöfen der vorstehenden Art werden derzeit dazu eingesetzt, um polykristalline Siliziumblöcke zur Herstellung von Siliziumwafer für Solaranlagen zu erzeugen. Mit ihnen wird das Silizium in einem Tiegel aus Quarz geschmolzen. Danach kühlt man zur Erzeugung eines axialen Kristallwachstums den Tiegel von unten her definiert ab. Hierzu entfernt man lediglich die Wärmeisolation des Schmelzofens an seiner Unterseite, so dass der Boden des Tiegels nach unten hin Wärme abstrahlen kann. Dies wird z. B. in der
EP 0 141 999 A1 offenbart. - Das Erfordernis der Erhöhung des Wärmeverlustes des Tiegels über seinen Boden während der Erstarrung der Schmelze führt dazu, dass unterhalb dieses Bodens keine Heizung vorgesehen werden kann, obgleich das zur Erhöhung der Schmelzleistung des Schmelzofens wünschenswert wäre. Gemäß der
EP 0186 249 A2 wird zwar eine fest installierte Bodenheizung aber auch eine Kühlplatte außerhalb der Isolierung unterhalb einer Öffnung in der Bodenisolierung vorgesehen. - Eine Leistungserhöhung des Schmelzofens durch Erhöhung der Leistung der Deckenheizung und der seitlichen Heizungen ist in der Praxis nur beschränkt möglich, weil die Temperatur der Heizungen nicht so hoch sein darf, dass der aus Quarz bestehende Tiegel schaden nimmt.
- In der nicht vorveröffentlichen
DE 198 31 388 A1 wird ein Schmelzofen beschrieben, bei dem eine Kühlplatte unterhalb der Bodenheizung angeordnet ist. Von der Kühlplatte stehen einzelne, zueinander beabstandete Wärmeleitkörper vertikal ab. - Den einzelnen Wärmeleitkörpern sind Ausnehmungen in der Bodenheizung und der zugehörigen Wärmedämmung zugeordnet, so dass durch eine vertikale Bewegung der Kühlplatte die Wärmeleitkörper in den Bereich zwischen dem Bodenheizer und dem Boden des Tiegels eingeführt werden.
- Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Schmelzofen der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass er in der Lage ist, Silizium möglichst rasch einzuschmelzen, ohne dass die axial gerichtete Erstarrung vom Boden des Tiegels her beeinträchtigt wird.
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass unterhalb des Tiegels eine Bodenheizung vorgesehen ist und dass zur Erhöhung des Wärmeverlustes des Tiegels die Bodenheizung mit der dortigen Wärmeisolation wegbewegbar oder zwischen der Bodenheizung und dem Tiegel eine Kühlplatte bewegbar angeordnet ist, wobei die Kühlplatte in einem geradlinig über die Bodenheizung bewegbaren Schieber vorgesehen ist oder um eine vertikale Achse über die Bodenheizung schwenkbar ausgebildet ist.
- Heizungen für solche Tiegel werden meist als Graphitplatte ausgebildet, so dass bei nicht aktivierter Heizung ein Wärmefluss vom Tiegel durch die Heizung erschwert wird. Da gemäß der Erfindung beim Erstarren der Schmelze entweder die Bodenheizung mit der dortigen Isolation wegbewegt oder zwischen ihr und dem Tiegel eine Kühlplatte bewegt wird, kommt es beim Erstarren der Schmelze trotz der die Leistung des Schmelzofens wesentlich erhöhenden Bodenheizung zu einem ausreichend großen Wärmeverlust in Axialrichtung, so dass die gewünschte gerichtete Erstarrung eintritt. Durch die Erfindung wird deshalb eine Leistungserhöhung des Schmelzofens ohne Nachteile beim Kristallwachstum während des Erstarrens möglich. Bei Verwendung einer Kühlplatte erreicht man eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung über den gesamten Querschnitt des Bodens des Tiegels.
- Eine konstruktiv sehr einfache Ausführungsform besteht darin, dass die Kühlplatte erfindungsgemäß in einem geradlinig über die Bodenheizung bewegbaren Schieber vorgesehen ist oder um eine vertikale Achse über die Bodenheizung schwenkbar ausgebildet ist.
- Die Bodenheizung und die Kühlplatte können beide mit geringem Abstand zum Boden des Schmelztiegels angeordnet sein, wenn die Bodenheizung und die Kühlplatte hintereinander auf einem um die vertikale Achse drehbaren Schwenkteil angeordnet sind.
- Da die Kühlplatte durch einen Schlitz der Wärmeisolation des Schmelzofens in diesen hinein und aus diesem heraus bewegt werden muss, besteht die Notwendigkeit, den Schlitz durch eine Wärmeisolation zu verschließen, wenn die Kühlplatte in den Schmelzofen eingefahren oder aus ihm herausgefahren ist. Das lässt sich besonders einfach verwirklichen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die Kühlplatte an ihrer in Bewegungsrichtung vorderen und hinteren Seite einen den Schlitz in der Wärmeisolation ausfüllenden Wärmeisolationsstreifen hat.
- Während des Ankeimens soll die Abkühlung der Schmelze zunächst relativ langsam erfolgen. Das lässt sich optimal erreichen, wenn die Wärmeisolation des Tiegels unterhalb der Bodenheizung dünnwandiger ist als in den übrigen Bereichen.
- Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt stark schematisch in
-
1 einen Schnitt durch einen Schmelzofen nach der Erfindung, -
2 ein für eine zweite Ausführungsform des Schwenkofens vorgesehenes Schwenkteil. - Der in
1 dargestellte Schmelzofen hat in einem gasdichten Behälter1 einen Tiegel2 , der aus einer Stützkokille3 aus Graphit und einer inneren Kokille4 aus Siliziumdioxid besteht. Der Tiegel2 ist allseitig von einer Wärmeisolation5 umgeben und dient zum Einschmelzen von Silizium, welches aus einem Vorratsbehälter10 in den Tiegel2 eingefüllt werden kann. - Zur Beheizung des Tiegels
2 dienen eine Deckenheizung6 , eine Bodenheizung7 und weitere Heizer8 ,9 an den Seiten des Tiegels2 , wobei es sich in allen Fällen um Graphitplatten handeln kann, welche zum Heizen elektrisch bestromt werden. Wie die Zeichnung erkennen lässt, ist die Wärmeisolation5 unterhalb der Bodenheizung7 dünner ausgeführt als im übrigen Bereich. Dadurch kann man erreichen, dass die Abkühlung der Schmelze bei ausgeschalteter Bodenheizung7 in Axialrichtung schneller erfolgt als in Radialrichtung. - Zum Erreichen einer gerichteten Erstarrung könnte man nach dem Einschmelzen des Siliziums die Bodenheizung
7 mit dem sich unter ihr befindlichen Bereich der Wärmeisolation5 entfernen. Bei der in1 gezeigten Ausführungsform ist jedoch die Bodenheizung7 fest eingebaut. Oberhalb der Bodenheizung7 ist ein Schieber11 mit einer Kühlplatte12 angeordnet, der sich in der gezeigten Stellung seitlich neben dem Tiegel2 befindet. Zu beiden Seiten der Kühlplatte12 ist auf dem Schieber11 ein Wärmeisolationsstreifen13 ,14 angeordnet. In der dargestellten Stellung greift der Wärmeisolationsstreifen13 in einen Schlitz15 der Wärmeisolation5 und verschließt diesen dadurch. Fährt man den Schieber11 mittels eines Schieberantriebs16 über die Bodenheizung7 , dann gelangt der Wärmeisolationsstreifen14 in den Schlitz15 . - Die
2 zeigt ein in etwa sektorförmiges Schwenkteil17 , welches um eine vertikale Achse18 schwenkbar angeordnet ist. Auf diesem Schwenkteil17 sind hintereinander die Bodenheizung7 und die Kühlplatte12 angeordnet. Nicht dargestellt sind die Versorgungsleitungen für die elektrische Energie der Bodenheizung7 und für das Kühlwasser der Kühlplatte12 . Das Schwenkteil17 wird anstelle des Schiebers11 derart neben dem Tiegel2 angeordnet, dass sich wahlweise die Bodenheizung7 oder die Kühlplatte12 unter den Tiegel2 schwenken lassen, wobei die beiden hierzu erforderlichen Schlitze in der Wärmeisolation des Tiegels wiederum durch Wärmeisolationsstreifen19 ,20 zu beiden Seiten der Kühlplatte12 und der Bodenheizung7 dazu dienen, die Schlitze zu verschließen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Behälter
- 2
- Tiegel
- 3
- Stützkokille
- 4
- Kokille
- 5
- Wärmeisolation
- 6
- Deckenheizung
- 7
- Bodenheizung
- 8
- Heizer
- 9
- Heizer
- 10
- Vorratsbehälter
- 11
- Schieber
- 12
- Kühlplatte
- 13
- Wärmeisolationsstreifen
- 14
- Wärmeisolationsstreifen
- 15
- Schlitz
- 16
- Schieberantrieb
- 17
- Schwenkteil
- 18
- Achse
- 19
- Wärmeisolationsstreifen
- 20
- Wärmeisolationsstreifen
Claims (4)
- Schmelzofen mit einem Tiegel zum Schmelzen von Silizium, welcher seitliche Heizer und eine Deckenheizung hat und der von einer Wärmeisolation umgeben ist und Mittel zur vorübergehenden Erhöhung des Wärmeverlustes des Tiegels über seinen Boden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Tiegels (
2 ) eine Bodenheizung (7 ) vorgesehen ist und dass zur Erhöhung des Wärmeverlustes des Tiegels (2 ) die Bodenheizung (7 ) mit der dortigen Wärmeisolation (5 ) wegbewegbar oder zwischen der Bodenheizung (7 ) und dem Tiegel (2 ) eine Kühlplatte (12 ) bewegbar ist, wobei die Kühlplatte (12 ) in einem geradlinig über die Bodenheizung (7 ) bewegbaren Schieber (11 ) vorgesehen ist oder um eine vertikale Achse (18 ) über die Bodenheizung (7 ) schwenkbar ausgebildet ist. - Schmelzofen nach Anspruch 1 bei dem Kühlplatte (
12 ) um eine vertikale Achse (18 ) über die Bodenheizung (7 ) schwenkbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenheizung (7 ) und die Kühlplatte (12 ) hintereinander auf einem um die vertikale Achse (18 ) drehbaren Schwenkteil (17 ) angeordnet sind. - Schmelzofen nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (
12 ) an ihrer in Bewegungsrichtung vorderen und hinteren Seite einen den Schlitz (15 ) in der Wärmeisolation (5 ) ausfüllenden Wärmeisolationsstreifen (13 ,14 ;19 ,20 ) hat. - Schmelzofen nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolation (
5 ) des Tiegels (2 ) unterhalb der Bodenheizung (7 ) dünnwandiger ist als in den übrigen Bereichen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998155061 DE19855061B4 (de) | 1998-11-28 | 1998-11-28 | Schmelzofen zum Schmelzen von Silizium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998155061 DE19855061B4 (de) | 1998-11-28 | 1998-11-28 | Schmelzofen zum Schmelzen von Silizium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19855061A1 DE19855061A1 (de) | 2000-05-31 |
DE19855061B4 true DE19855061B4 (de) | 2012-05-16 |
Family
ID=7889407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998155061 Expired - Lifetime DE19855061B4 (de) | 1998-11-28 | 1998-11-28 | Schmelzofen zum Schmelzen von Silizium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19855061B4 (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10021585C1 (de) * | 2000-05-04 | 2002-02-28 | Ald Vacuum Techn Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Einschmelzen und Erstarren von Metallen und Halbmetallen in einer Kokille |
US8268074B2 (en) | 2005-02-03 | 2012-09-18 | Rec Scan Wafer As | Method and device for producing oriented solidified blocks made of semi-conductor material |
DE102006017621B4 (de) | 2006-04-12 | 2008-12-24 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von multikristallinem Silizium |
KR100861412B1 (ko) * | 2006-06-13 | 2008-10-07 | 조영상 | 다결정 실리콘 잉곳 제조장치 |
US8057598B2 (en) * | 2006-06-13 | 2011-11-15 | Young Sang Cho | Manufacturing equipment for polysilicon ingot |
DE102007038851A1 (de) | 2007-08-16 | 2009-02-19 | Schott Ag | Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Metall- oder Halbmetallkörpern |
EP2072645B2 (de) | 2007-12-19 | 2014-12-24 | Schott AG | Verfahren zur Herstellung eines monokristallinen oder polykristallinen Halbleitermaterials |
DE102007061704A1 (de) * | 2007-12-19 | 2009-09-10 | Schott Ag | Verfahren zur Herstellung eines ein- oder polykristallinen Materials |
DE102008029951B4 (de) | 2008-06-26 | 2011-06-09 | Schott Ag | Wärmeisolationsanordnung für Schmelztiegel und deren Verwendung sowie Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von ein- oder multikristallinen Materialien |
DE102008039457A1 (de) | 2008-08-25 | 2009-09-17 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zum gerichteten Erstarren einer Schmelze |
DE102009044893B4 (de) * | 2009-12-14 | 2014-10-30 | Hanwha Q.CELLS GmbH | Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Kristallkörpers aus einem Halbleitermaterial |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0141999A1 (de) * | 1983-10-05 | 1985-05-22 | COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE Société anonyme dite: | Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Stabes aus Halbleitermaterial |
EP0186249A2 (de) * | 1984-12-21 | 1986-07-02 | AGIP S.p.A. | Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Material und Vorrichtung dafür |
DE19831388A1 (de) * | 1997-07-16 | 1999-01-21 | Oliver Hugo | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Werkstücken oder Blöcken aus schmelzbaren Materialien |
-
1998
- 1998-11-28 DE DE1998155061 patent/DE19855061B4/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0141999A1 (de) * | 1983-10-05 | 1985-05-22 | COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE Société anonyme dite: | Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Stabes aus Halbleitermaterial |
EP0186249A2 (de) * | 1984-12-21 | 1986-07-02 | AGIP S.p.A. | Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Material und Vorrichtung dafür |
DE19831388A1 (de) * | 1997-07-16 | 1999-01-21 | Oliver Hugo | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Werkstücken oder Blöcken aus schmelzbaren Materialien |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19855061A1 (de) | 2000-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19855061B4 (de) | Schmelzofen zum Schmelzen von Silizium | |
EP1866247B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum kristallisieren von nichteisenmetallen | |
DE2836545C2 (de) | Gerät zum Verflüssigen von Schmelzmassen, insbesondere Schmelzklebestoffen | |
DE102008026144B4 (de) | Kristallzüchtungsofen mit Konvektionskühlungsstruktur | |
DE2730161A1 (de) | Vorrichtung zum ziehen eines kristalls | |
DE2926194C1 (de) | Giessvorrichtung zur Herstellung metallischer Gussstuecke mit orientierter Struktur | |
EP2101133B1 (de) | Sinterofen für Dentalpräparate | |
EP2304365B1 (de) | Wärmeisolationsanordnung mit variablem wärmeisolationsvermögen und deren verwendung sowie vorrichtung und verfahren zur herstellung von ein- oder multikristallinen oder glasigen materialien | |
DE1956495B2 (de) | Vorherd fur glasverarbeitende Maschinen | |
DE3718953A1 (de) | Verfahren zur herstellung von glasprodukten mittels elektroschmelzen sowie elektroschmelzeinrichtung hierfuer | |
EP0996516B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von werkstücken oder blöcken aus schmelzbaren materialien | |
EP1162290B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Einschmelzen und Erstarren von Metallen und Halbmetallen in einer Kokille | |
DE112011100894T5 (de) | Kristallzüchtungsapparatur mit ladungszentrierter Öffnung und Vorrichtung und Verfahren zum Kontrollieren des Wärmeabzugs von einem Tiegel | |
DE60003700T2 (de) | Toastgerät mit einer erhitzungsvorrichtung für brötchen oder gleichartige nahrungsmittel | |
DE3436976C2 (de) | Vorherd für geschmolzenes Glas | |
DE1596430B1 (de) | Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Flachglasbandes | |
DE60102715T2 (de) | Elektrischer glasschmelzofen mit schwenkbaren wandelementen | |
DE102010031819B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von polykristallinen Siliziumblöcken | |
DE3740530A1 (de) | Schmelzofen zum erzeugen von strangguss-bloecken in einer schutzgasatmosphaere | |
DE4242852C2 (de) | Vorrichtung zur gerichteten Erstarrung von Schmelzgut | |
DE19919869A1 (de) | Gußofen zur Herstellung von gerichtet ein- und polykristallin erstarrten Gießkörpern | |
DE637911C (de) | Elektrisch beheizter Durchgangsofen mit aus keramischem Werkstoff bestehender Schwingbalkenherdsohle | |
DE1127009B (de) | Verfahren zur Beheizung elektrischer Widerstandsoefen u. dgl. und Widerstandsoefen zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
DE1260502B (de) | Ofen zur Waermebehandlung von Metallbandspulen | |
DE2910157C2 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120817 |
|
R071 | Expiry of right |