[发明专利]用于保持硅熔体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于保持硅熔体的装置。

背景技术

通常，在熔炼冶金领域内，模具只能使用一次。不过，存在对能够使用多次的坩埚的需求，尤其是为了降低成本。已证明大容积坩埚特别容易开裂，该开裂由在熔炼硅时的不均匀热膨胀所致。由于液态硅具有很低的粘度，所以有必要以可靠的方式避免开口裂纹的形成，以防止损伤炉衬。

从JP 3279289A、JP 58009895A、JP 58095693A、JP 58190892A和JP 60137893A获知用于直接或间接保持半导体材料的熔体的容器。

因此，本发明基于形成用于以改善的抗热应力性保持硅熔体的装置的问题。

借助权利要求1的特征结构来解决此问题。本发明的核心在于以下事实：在坩埚壁中设置均衡装置用于均衡机械热应力。这样，抗热应力性显著提高。

优选地，均衡装置布置在坩埚的侧壁中。在该区域内温度梯度最高。因此，用于防止形成裂缝的措施尤为重要。

在最简单的情形中，均衡装置的形式为切口，尤其是长形槽。这使得可采用特别简单的方式来补偿不均匀的热膨胀。

在本发明中，用语“大致水平”应该理解为包括槽——所述槽基本上是水平的，但其精确定向会因形成槽的方法而异。所述槽能够通过手锯形成，由不同的合适机具、不同类型的角磨机或类似工具锯成。此外，所述槽也能够在坩埚制造期间形成。

基于给定的目的，槽具有在0.1mm至100mm的范围内的宽度即可。优选地，宽度为数毫米的数量级。

为了防止坩埚在槽端部开裂，该槽优选地具有被圆整的端部，该被圆整的端部优选地比槽的宽度略宽。

有利地，该槽布置在侧壁的最远离坩埚基部的半部中。这样，该槽能够优选地设计为使得在硅于坩埚中熔化期间其最低点始终高于熔体。这种情况下，不需要额外特殊的预防措施来防止熔体通过该槽流出。

通过在最远离基部的一端开口的槽，以特别有效的方式避免了侧壁中的任何应力。

给该槽充填填充材料，尤其是粉末填料，以特别简单和有效的方式防止了熔体通过槽流出。

通过具体地选择具有特定导热系数的材料，能够使坩埚的热机械特性适应对应的要求。

一连串的试验表明，多次使用的坩埚能够生产成具有高达90×90cm²及以上的截面积。

通过设置具有比坩埚的基材低的导热系数的边条，能够减小坩埚中的温度梯度。

侧壁相对于坩埚基部的可移位性防止了在坩埚基部之间的过渡区域内形成裂缝。

发明内容

根据本发明，一种用于保持硅熔体的装置包括坩埚，所述坩埚部分地包围用于保持所述熔体的内腔室，带有由基材形成的基部和至少一个侧壁，其中所述坩埚包括用于均衡机械热应力的至少一个均衡装置。优选地，所述均衡装置布置在所述至少一个侧壁中。

优选地，所述均衡装置以带有槽边缘的槽的形式设计，其中所述槽边缘尤其设计成至少部分平行或者彼此相向地延伸。

优选地，一个或多个大致水平的槽布置在所述侧壁中的一个或更多中。

优选地，所述一个或多个大致水平的槽呈圈状地延伸穿过所有侧壁。

优选地，所述一个或多个大致水平的槽不呈圈状地延伸，而是部分地在一个或多个侧壁中延伸。

优选地，两个或多个水平槽基本不水平重叠地布置。

优选地，所述槽在一端包括形式为圆（rounding，倒圆）的防开裂装置，其中所述圆优选地具有曲率半径，所述曲率半径至少与所述槽的宽度一样大，尤其是所述宽度的1.5倍，优选地是所述槽的宽度的至少两倍。

优选地，所述至少一个槽布置在所述侧壁的最远离所述基部的半部中。

优选地，所述至少一个槽在其最远离所述基部的一端开口。

优选地，所述均衡装置至少部分被充填有填充材料，其中所述填充材料是紧密填塞/压实的粉末，尤其是元素硅、氮和/或氧的结合。

优选地，用于减小所述温度梯度的所述侧壁包括至少一个不均匀导热区域。

优选地，所述内腔室尤其具有至少400cm²且优选地8,100cm²至12,100cm²的平方截面积（quadratic cross sectional area）。