CN101498038B - 具有加热改良构造的长晶炉 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种具有加热改良构造的长晶炉，其中，顶加热器的第一层加热器与第二层加热器依照硅原料堆栈而成的金字塔形状设计排列，可利于硅原料初期的热能吸收，当金字塔形外部的硅原料熔融后，直接流入内部硅原料的颗粒间，又可加速内部硅原料吸收热能，如此产生良性循环以快速熔融加热整锅坩埚内的硅原料。再以底加热器直接于坩埚下方加热，更可加速坩埚内硅原料的熔融效率，因此，可节省长晶炉所耗费的能源与时间。再者，顶、底加热器的各别形状对称，能对坩埚均匀加热，既节省能源又方便加热器加工，除省能外亦可节省制造成本。
Description
技术领域
本发明是关于一种多晶硅长晶炉，尤其是指一种适用于具有加热改良构造的长晶炉。
背景技术
请参阅图1，其显示为公知的长晶炉的示意图，如图所示一加热室90设置于长晶炉9内，于加热室90内容设有桌板91、与坩埚92，坩埚92中装盛有熔融的硅浆。以支撑柱93固设于长晶炉9的炉底盖94，并支撑于桌板91、及坩埚92的下方。
如1图所示，电热器95设置于坩埚92四周，以幅射热对硅浆进行加热，对坩埚92上部、及下部则无法直接且均匀地加热。又为了要提供坩埚92稳固的支撑，桌板91制作的非常厚重，而导致桌板91的热容量大。
加热时，桌板91需吸收大量的潜热后才能逐渐达到设定温度；在冷却时，桌板91散热不易，使得长晶炉9浪费许多不必要的能源。
再者，由于桌板91散热不易，使坩埚92内的硅浆上、下冷却不均匀，造成凝固后的晶碇内部存有应力，最终产出的硅碇质量不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有加热改良构造的长晶炉，以期克服公知技术中存在的浪费能源及产品质量不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供的具有加热改良构造的长晶炉，包括：
一炉体，包括有一炉上腔、及一炉底盖，该炉底盖是盖合于该炉上腔下方、并共同围绕形成一炉内空间；
一支撑桌体，容设于该炉体的该炉内空间内，该支撑桌体包括有一桌板、及复数根支撑柱，该桌板通过该复数根支撑柱以固设于该炉底盖内；
其中：
一顶加热器，容设于该炉体的该炉内空间内、并对应位于该桌板上方，该顶加热器包括有一第一层加热器、及至少一第二层加热器分别悬吊固设于该炉上腔内，该第一层加热器是高于该至少一第二层加热器，该至少一第二层加热器其外周并大于该第一层加热器；以及
一底加热器，与该支撑桌体的该桌板组设一起。
所述的长晶炉，其中，还包括有一加热室容设于该炉体的该炉内空间内，该加热室内部形成有一室内空间其内至少容纳有该支撑桌体的该桌板、该顶加热器、与该底加热器。
所述的长晶炉，其中，该加热室是双层结构，包括有一内层隔热材及一外层保温材。
所述的长晶炉，其中，该加热室包括有一上罩、及一下隔板，通过该上罩盖合于该下隔板上以共同围绕形成该室内空间。
所述的长晶炉，其中，还包括有复数个穿孔、及复数个高领套筒，该加热室的该下隔板贯设有该复数个穿孔，该复数个高领套筒穿设于该复数个穿孔内，该复数根支撑柱分别穿过该复数个高领套筒，并固设于炉底盖内。
所述的长晶炉，其中，该加热室的该上罩包括有一上隔板、及复数个侧隔板，该复数个侧隔板彼此并排围绕固设于该上隔板下方。
所述的长晶炉，其中，该顶加热器的该第一层加热器包括有一环状电阻、及二石墨电极，该二石墨电极分别电连接至该环状电阻。
所述的长晶炉，其中，该顶加热器的该至少一第二层加热器包括有一环状电阻、及二石墨电极，该二石墨电极分别电连接至该环状电阻。
所述的长晶炉，其中，该底加热器包括有复数个弯曲电阻条，分别设置于该支撑桌体的该桌板下方；每一支撑柱包括有一石墨电极支柱，支撑顶抵于该复数个弯曲电阻条其中的一下方并彼此形成电性连接。
所述的长晶炉，其中，还包括复数个绝缘压片，该复数个绝缘压片设置于该支撑桌体的该桌板与该复数个弯曲电阻条之间。
所述的长晶炉，其中，每一支撑柱还包括有一调整螺帽，该石墨电极支柱顶端还设有一外螺牙，通过该调整螺帽螺合于该外螺牙上以支撑顶抵着该弯曲电阻条。
所述的长晶炉，其中，该调整螺帽包括有一石墨调整螺帽。
本发明的效果是：可加速内部硅原料吸收热能，产生良性循环以快速熔融加热整锅坩埚内的硅原料，故可节省能源与时间。再者，由于顶、底加热器几何线条简单，且各别加热器其型状对称，除能对坩埚均匀加热，除省能又方便加热器加工，可节省加热器制造成本。此外，长晶炉的内层隔热材可隔绝加热室能量外泄、外层保温材更可加强保温效果，如此可达节能的好处。
附图说明
图1为公知长晶炉的示意图。
图2为本发明长晶炉其一较佳实施例的剖视图。
图3为本发明顶加热器其一较佳实施例的示意图。
图4为本发明底加热器其一较佳实施例的示意图。
图5为本发明底加热器其一较佳实施例的立体图。
附图中主要组件符号说明：
炉体1
炉内空间10
炉上腔11
炉底盖12
支撑桌体2
桌板21
支撑柱22
调整螺帽220
石墨电极支柱221
金属电极柱222
固定座223
顶加热器3
第一层加热器31
石墨电极310，320
电阻条板311
第二层加热器32
电阻长板321
底加热器4
弯曲电阻条41
加热室5
室内空间50
上罩51
上隔板511
侧隔板512
贯孔513
下隔板52
穿孔521
负载框体6
底板61
侧板62
坩埚7，92
长晶炉9
加热室90
桌板91
支撑柱93
炉底盖94
电热器95
绝缘压片23
套筒322
高领套筒522
具体实施方式
本发明的具有加热改良构造的长晶炉，包括一炉体、一支撑桌体、一顶加热器、及一底加热器。炉体包括有一炉上腔、及一炉底盖，炉底盖是盖合于炉上腔下方、并共同围绕形成一炉内空间。支撑桌体容设于该炉体的炉内空间内，支撑桌体包括有一桌板、及复数根支撑柱，桌板通过复数根支撑柱以固设于炉底盖内。
顶加热器容设于炉体的炉内空间内、并对应位于桌板上方，顶加热器包括有一第一层加热器、及至少一第二层加热器分别悬吊固设于炉上腔内，第一层加热器是高于第二层加热器，第二层加热器其外周并大于第一层加热器，二者共同形成一金字塔形状。底加热器与支撑桌体的桌板组设一起。
由顶、底加热器一起对坩埚由上下方加热，可以加速坩埚内硅原料的熔融效率；同时，本实施例的第一层加热器与第二层加热器更依照硅原料堆栈而成的金字塔形状设计排列，故可使其第一层加热器与第二层加热器更加靠近硅原料，更有利于硅原料初期的热能吸收，一旦金字塔形外部的硅原料熔融后，变成熔融硅浆直接流入内部硅原料的颗粒间，又可加速内部硅原料吸收热能，如此产生良性循环以快速熔融加热整锅坩埚内的硅原料，故可节省能源与时间。
再者，由于顶、底加热器几何线条简单，且各别加热器其型状对称，除能对坩埚均匀加热，除省能又方便加热器加工，可节省加热器制造成本。
此外，长晶炉可包括有一加热室，其容设于炉体的炉内空间内，加热室内部形成有一室内空间其内至少容纳有支撑桌体的桌板、顶加热器、与底加热器。而且，加热室是双层结构包括有一内层隔热材、及一外层保温材。内层隔热材可隔绝加热室能量外泄、外层保温材更可加强保温效果，如此可达节能的好处。
其中，加热室可包括有一上罩、及一下隔板，通过上罩盖合于下隔板上以共同围绕形成室内空间。加热室的下隔板固设于炉底盖内，加热室的下隔板贯设有复数个穿孔，复数个高领套筒穿设于复数个穿孔内，该复数根支撑柱分别穿过该复数个高领套筒并固设于炉底盖内。加热室的上罩包括有一上隔板、及复数个侧隔板，复数个侧隔板彼此并排围绕固设于上隔板下方。
而且，顶加热器的第一层加热器可包括有一环状电阻、及二石墨电极，二石墨电极分别电连接至环状电阻以提供电力令第一层加热器发热用，也可设第三层加热器，其外围大于第二层加热器，甚至增加外围更大的第四、第五层...使其围成金字塔形状。另亦可串连成多角形、或圆形环状等以配合各种形状的坩埚使用。
顶加热器的第二层加热器可包括有一环状电阻、及二石墨电极，二石墨电极分别电连接至环状电阻以提供电力令第二层加热器发热用。底加热器可包括有复数个弯曲电阻条，分别设置于支撑桌体的桌板下方。每一支撑柱包括有一石墨电极支柱，支撑顶抵于复数个弯曲电阻条其中的一下方并彼此形成电性连接。长晶炉还包括复数个绝缘压片，复数个绝缘压片设置于支撑桌体的桌板与复数个弯曲电阻条之间。再者，每一支撑柱可包括有一调整螺帽，石墨电极支柱顶端还设有一外螺牙，通过调整螺帽螺合于外螺牙上以支撑顶抵着弯曲电阻条。除可加大电性接触的接触面积外，又能增加支撑桌板的稳固性，而且，调整螺帽包括有一石墨调整螺帽。
请参阅图2，为本发明长晶炉其一较佳实施例的剖视图。如图所示，本发明是关于一种具有加热改良构造的长晶炉，包括一炉体1(furnacebody)、一支撑桌体2(supporting table)、一顶加热器3(top heater)、及一底加热器4(bottom heater)。
炉体1包括有一炉上腔11、及一炉底盖12，炉底盖12是盖合于炉上腔11下方、并共同围绕形成一炉内空间10。支撑桌体2容设于炉体1的炉内空间10内，支撑桌体2包括有一桌板21、及八根支撑柱22，桌板21通过八根支撑柱22以固设于炉底盖12内。
如图2所示，一加热室5(heating room)容设于炉体1的炉内空间10内。加热室5包括有一上罩51、及一下隔板52。上罩51是固设于炉上腔11内，下隔板52是固设于炉底盖12内，并通过上罩51盖合于下隔板52上以共同围绕形成一室内空间50。于室内空间50其内至少容纳有支撑桌体2的桌板21、顶加热器3、与底加热器4。
而且，加热室5的下隔板52贯设有八个穿孔521，八个高领套筒522分别穿设于八个穿孔内，八根支撑柱22分别穿过八个高领套筒522，并固设于炉底盖12内。加热室5的该上罩51包括有一上隔板511、及四个侧隔板512，四个侧隔板512彼此并排围绕固设于上隔板511下方。上隔板511贯设有四贯孔513，四贯孔513并分别套设有四套筒322，又四根石墨电极310，320分别穿设于四套筒322，并固设于炉上腔11内。
其中，加热室5是双层结构包括有一内层隔热材，例如，采用内层石墨隔热材、及一外层保温材，例如，采用外层氧化铝纤维保温材。内层隔热材可隔绝加热室能量外泄、外层保温材更可加强保温效果，如此可达节能的好处。
如图2所示，另有一负载框体6(loading frame)，被承置于支撑桌体2的桌板21上方，负载框体6包括有一底板61、及四个侧板62，四个侧板62是环绕并立设于底板61上方、并共同围绕形成一内凹空间，用以容装一坩埚7于其内。
在图2中，顶加热器3容设于炉内空间10的加热室5内、并对应位于桌板21上方，顶加热器3包括有至少二层的加热结构，例如，一第一层加热器31、及一第二层加热器32，其分别悬吊固设于炉上腔11内。第一层加热器31的设置位置是高于第二层加热器32，第一层加热器31与第二层加热器32两者皆呈中空框状，且第二层加热器32其外周并大于第一层加热器31，二者共同形成一金字塔形状。底加热器4与支撑桌体2的桌板21组设一起。
请参阅图3，为本发明顶加热器其一较佳实施例的示意图。如图所示，顶加热器3的第一层加热器31包括有一由四支电阻条板311头尾串连起来形成四方形状以配合四方形的坩埚7使用的环状电阻、及二石墨电极310，二石墨电极310分别电连接至该环状电阻以提供电力令第一层加热器31发热用。顶加热器3的第二层加热器32包括有一由四支较长的电阻长板321头尾串连起来形成四方形状的环状电阻、及二石墨电极320，二石墨电极320分别电连接至环状电阻以提供电力令第二层加热器32发热用。
请参阅图4再一并参阅图2，图4为本发明底加热器其一较佳实施例的示意图。如图所示，底加热器4包括有四个弯曲电阻条41，分别设置于支撑桌体2的桌板21下方。每一支撑柱22包括有一石墨电极支柱221，支撑顶抵于四个弯曲电阻条41其中的一下方并彼此形成电性连接，其可通过石墨电极支柱221提供电力令弯曲电阻条41发热用，如图2所示，复数个绝缘压片23设置于支撑桌体2的桌板21与四个弯曲电阻条41之间。
如图2所示，上述支撑柱22是先将固定座223焊固于于炉壁上，再以其固定座223将石墨电极支柱221与金属电极柱222结合锁固于其内部并彼此电性连接。
请参阅图5，为本发明底加热器其一较佳实施例的立体图。如图所示，每一支撑柱22包括有一调整螺帽220，其中，调整螺帽220为一石墨调整螺帽。此外，石墨电极支柱221顶端还设有一外螺牙，通过调整螺帽220螺合于外螺牙上以支撑顶抵着弯曲电阻条41，除可加大电性接触的接触面积外，又能增加支撑桌板21的稳固性。
如上述，由顶、底加热器3、4一起对坩埚7由上下方加热，可以加速坩埚7内硅原料的熔融效率；同时，本实施例的第一层加热器31与第二层加热器32还依照硅原料堆栈而成的金字塔形状设计排列，故可使其第一层加热器31与第二层加热器32更加靠近硅原料，更有利于硅原料初期的热能吸收，一旦金字塔形外部的硅原料熔融后，变成熔融硅浆直接流入内部硅原料的颗粒间，又可加速内部硅原料吸收热能，如此产生良性循环以快速熔融加热整锅坩埚7内的硅原料，故可节省能源与时间。
又如图3、及图4所示，由于顶、底加热器3、4其几何线条简单，且各别加热器其型状对称，除能对坩埚7均匀加热外，既省能又方便加热器加工，可节省制造成本。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (12)
1.一种具有加热改良构造的长晶炉，包括：
一炉体，包括有一炉上腔、及一炉底盖，该炉底盖是盖合于该炉上腔下方、并共同围绕形成一炉内空间；
一支撑桌体，容设于该炉体的该炉内空间内，该支撑桌体包括有一桌板、及复数根支撑柱，该桌板通过该复数根支撑柱以固设于该炉底盖内；
其中：
一顶加热器，容设于该炉体的该炉内空间内、并对应位于该桌板上方，该顶加热器包括有一第一层加热器、及至少一第二层加热器分别悬吊固设于该炉上腔内，该第一层加热器是高于该至少一第二层加热器，该至少一第二层加热器其外周大于该第一层加热器；以及
一底加热器，与该支撑桌体的该桌板组设一起。
2.如权利要求1所述的长晶炉，其中，包括有一加热室容设于该炉体的该炉内空间内，该加热室内部形成有一室内空间其内至少容纳有该支撑桌体的该桌板、该顶加热器、与该底加热器。
3.如权利要求2所述的长晶炉，其中，该加热室是双层结构，包括有一内层隔热材及一外层保温材。
4.如权利要求2所述的长晶炉，其中，该加热室包括有一上罩、及一下隔板，通过该上罩盖合于该下隔板上以共同围绕形成该室内空间。
5.如权利要求4所述的长晶炉，其中，包括有复数个穿孔、及复数个高领套筒，该加热室的该下隔板贯设有该复数个穿孔，该复数个高领套筒穿设于该复数个穿孔内，该复数根支撑柱分别穿过该复数个高领套筒，并固设于炉底盖内。
6.如权利要求4所述的长晶炉，其中，该加热室的该上罩包括有一上隔板、及复数个侧隔板，该复数个侧隔板彼此并排围绕固设于该上隔板下方。
7.如权利要求1所述的长晶炉，其中，该顶加热器的该第一层加热器包括有一环状电阻、及二石墨电极，该二石墨电极分别电连接至该环状电阻。
8.如权利要求1所述的长晶炉，其中，该顶加热器的该至少一第二层加热器包括有一环状电阻、及二石墨电极，该二石墨电极分别电连接至该环状电阻。
9.如权利要求1所述的长晶炉，其中，该底加热器包括有复数个弯曲电阻条，分别设置于该支撑桌体的该桌板下方；每一支撑柱包括有一石墨电极支柱，支撑顶抵于该复数个弯曲电阻条其中的一下方并彼此形成电性连接。
10.如权利要求9所述的长晶炉，其中，包括复数个绝缘压片，该复数个绝缘压片设置于该支撑桌体的该桌板与该复数个弯曲电阻条之间。
11.如权利要求9所述的长晶炉，其中，每一支撑柱包括有一调整螺帽，该石墨电极支柱顶端设有一外螺牙，通过该调整螺帽螺合于该外螺牙上以支撑顶抵着该弯曲电阻条。
12.如权利要求11所述的长晶炉，其中，该调整螺帽包括有一石墨调整螺帽。
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| CN101498038A (zh) | 2009-08-05 |
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| C06 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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