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专利号: 2020103368171
申请人: 新余学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 晶体生长〔3〕
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种低杂质多晶硅铸锭炉,具有铸锭炉体(100)、隔热笼(200)、热交换台(300)、用于承接多晶硅料的石英坩埚(400)、坩埚底板(500)、石墨护板(600)、石墨加热器(700)、呈阵列分布的三个石墨支撑腿(800)、位于所述隔热笼(200)的四周侧壁的侧部保温毡(900)、顶部保温毡(1000)、以及固定在所述石墨支撑腿(800)上的底部保温毡(1100);其特征在于,还具有位于所述石英坩埚(400)开口上方可升降式调节的钼制盖板(1200)、用于调节所述钼制盖板(1200)的盖板调节装置(1300)、实现氩气在所述石英坩埚(400)上方水平层流运动的进气管装置(1400)、贴合在所述侧部保温毡(900)四周底部的组合保温块(1500)、固定在所述底部保温毡(1100)四周边缘端部且与所述组合保温块(1500)相适配固定的挡热毡(1600)、以及用于封闭或开启所述底部保温毡(1100)开口处的热源调节毡装置(1700);当多晶硅铸锭炉处于熔化阶段时,所述盖板调节装置(1300)控制所述钼制盖板(1200)下降并置于所述石英坩埚(400)处,所述隔热笼(200)调节使得所述挡热毡(1600)与所述组合保温块(1500)紧挨设置;所述热源调节毡装置(1700)封闭所述底部保温毡(1100)开口处对所述石英坩埚(400)内多晶硅加热熔化;当多晶硅铸锭炉处于长晶阶段时,所述盖板调节装置(1300)控制所述钼制盖板(1200)上升并与所述石墨护板(600)平齐设置,所述隔热笼(200)调节使得所述挡热毡(1600)与所述组合保温块(1500)垂直间隙增大,且所述热源调节毡装置(1700)完全打开所述底部保温毡(1100)开口处对所述热交换台(300)散热实现多晶硅长晶;

在长晶阶段,此时的所述盖板调节装置(1300)控制所述钼制盖板(1200)上升并与所述石墨护板(600)平齐设置,增了层流通道的气流流动空间,使得在氩气的吹扫能力更强,提高氩气携带杂质的能力;随着所述隔热笼(200)的不断缓慢提升带动所述组合保温块(1500)上升并靠近所述石英坩埚(400)的底部各侧面;也使得热流在所述组合保温块(1500)与所述热交换台(300),所述石墨护板(600)之间形成散热通道;为了防止长晶过程中所述隔热笼(200)的开度开逐渐最大而使得所述石英坩埚(400)侧部四周的散出的热量高于所述石英坩埚(400)底端中部的热量,从而导致所述石英坩埚(400)侧壁形核,向所述石英坩埚(400)中心杂乱生长,同时生长的固液界面成内“凹”形状的问题,此时通过设置的所述挡热毡(1600)对所述石英坩埚(400)底部四周散出的热量进行一定程度的阻挡,避免过多热量聚集散出,进而降低所述石英坩埚(400)侧部四周的散出的热量,不仅如此,相对应地控制所述热源调节毡装置(1700)完全打开所述底部保温毡(1100)开口;使得所述石英坩埚(400)侧部四周更多的热量经过所述底部保温毡(1100)开口的进行散热,使得所述石英坩埚(400)侧部和底部散热更均匀,所述挡热毡(1600)的配合使用所述热源调节毡装置(1700),也使得热场分别是所述石英坩埚(400)内部从下到上均匀变化逐渐升高;其次,要保证固液界面尽量水平或成“微凸”形状;“微凸”形状的界面进一步可以减少径向杂质分凝,且可使整个界面有较强的流动性,所形成的杂质边界层会减少并且薄而均匀,同样平面的固液界面同样可以减少杂质的径向分凝;加上多晶硅定向凝固过程中通入水平层流运动的所述进气管装置(1400),降低了生产中热场波动较大,也避免了固液界面在所述石英坩埚(400)顶部开始出现凹形界面不利于多晶硅定向凝固排杂的问题,让所述石英坩埚(400)侧部和底部散热更均匀。

2.如权利要求1所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述盖板调节装置(1300)具有第一导向管(1301)、用于支撑定位所述第一导向管(1301)的导向支撑管(1302)、与所述导向支撑管(1302)螺纹连接的第二导向管(1303)、滑动设于所述第二导向管(1303)内腔中的滑动调节管(1304)、用于将所述钼制盖板(1200)与所述滑动调节管(1304)固定连接的螺纹套管(1305)、用于带动所述滑动调节管(1304)升降的石墨连接圆柱(1306)、以及通过石墨螺母固定在所述石墨连接圆柱(1306)上且用于带动所述石墨连接圆柱(1306)升降的钼棒(1307)。

3.如权利要求1或2所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述钼制盖板(1200)还连接有四个呈阵列分布的导向连接钼杆(1800);所述导向连接钼杆(1800)与所述钼制盖板(1200)的连接处均通过螺母固定连接,所述导向连接钼杆(1800)的上端贯穿所述顶部保温毡(1000);且与所述顶部保温毡(1000)之间设有导向套筒。

4.如权利要求1所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述进气管装置(1400)具有与外部氩气总管连接的氩气进气管(1401)、固定设于所述顶部保温毡(1000)上用于抵持所述氩气进气管(1401)的固定套管(1402)、贯穿所述顶部保温毡(1000)且上端与所述固定套管(1402)螺纹连接的进气导流管(1403)、以及螺纹套接在所述进气导流管(1403)底部的出气接管(1404);所述出气接管(1404)为顶部具有开口,底端封闭的出气接管,所述出气接管(1404)的四周侧壁上设有多个均匀分布的出气通道(14040);所述出气接管(1404)通过所述出气通道(14040)将竖直流通至多晶硅铸锭内的氩气实现在所述石英坩埚(400)上方水平层流运动。

5.如权利要求1所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述组合保温块(1500)具有两块位于所述侧部保温毡(900)底部一侧的第一条形组合块(1501)和通过螺栓与所述第一条形组合块(1501)固定连接的第二条形组合块(1502);所述第一条形组合块(1501)的宽度大于所述第二条形组合块(1502)的二分之一的宽度;当所述隔热笼(200)完全闭合时,所述挡热毡(1600)的上端面距离所述第二条形组合块(1502)的底部端面的间隙为3mm~

5mm;且所述挡热毡(1600)的侧面与所述第一条形组合块(1501)侧面之间的间隙为3mm~

5mm。

6.如权利要求1所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述底部保温毡(1100)中部具有散热通孔(11001);所述热源调节毡装置(1700)用于封闭或开启所述散热通孔(11001);热源调节毡装置(1700)具有贯穿所述铸锭炉体(100)底部中央的升降钼杆(1701)、焊接在所述铸锭炉体(100)外底壁上的导向密封套管(1702)、连接在所述升降钼杆(1701)顶端部的内外底部毡(1703)、以及贴设于所述内外底部毡(1703)内底面的上的加强套(1704);所述内外底部毡(1703)的厚度与所述底部保温毡(1100)的厚度一致。

7.如权利要求6所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述石墨支撑腿(800)上均套接有石墨支撑环(801),石墨支撑环(801)采用分瓣式组合连接或整体螺纹连接在所述石墨支撑环(801)上。

8.如权利要求1所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述侧部保温毡(900)铺设在所述隔热笼(200)上,所述侧部保温毡(900)上开设有截面形状为“W”形状的排杂孔(901)。

9.如权利要求2所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述钼棒(1307)通过万向节与升降装置连接。

10.如权利要求1所述的一种低杂质多晶硅铸锭炉,其特征在于,所述铸锭炉体(100)的侧壁具有出气管路,所述出气管路与外部抽气泵连接;所述进气管装置(1400)与所述出气管路相对设置。