CN101519797B - 晶体碎料拉制硅芯的方法及实施该方法的一种装置 - Google Patents
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Abstract
一种晶体碎料拉制硅芯的方法及实施该方法的一种装置，所述坩埚(8)的外部设有加热套(9)，坩埚(8)与加热套(9)之间留有3-10公分的距离，在坩埚(8)的下部设有坩埚支撑体(10)，所述坩埚(8)的内表面上部设置有导模支撑(6)；所述用于对籽晶降温的导模结构，所述的导模(5)放置在导模支撑(6)上，导模(5)为一空腔结构，在导模(5)的空腔结构上部任意部位设置冷却水口A(3)和冷却水口B(4)，在导模的中部设有籽晶(2)提拉口；本发明所述晶体碎料拉制硅芯的方法使用较为简单的坩埚、加热套及导模结构，使晶体碎料得以再次利用，而且省略了还原过程，不仅节约了企业成本，而且减少了晶体碎料的周转周期。
Description
技术领域：
本发明属于多晶硅拉制硅芯的一种方法，涉及多晶硅或其它晶体碎料拉制硅芯的方法，尤其是涉及一种多晶硅或其它晶体碎料拉制硅芯的装置。
背景技术：
目前，硅芯在国内使用量非常巨大；现有的硅芯是以区熔方式所生产的，其工艺过程中使用高频线圈、籽晶夹头来完成拉制过程，其工作原理如下：工作时通过给高频线圈通入高频电流，高频感应加热，使高频线圈产生电流对原料棒产生磁力线，加热后的原料棒上端头形成融化区，然后将籽晶插入熔化区，慢慢提升籽晶，熔化后的原料就会跟随籽晶上升，形成一个新的柱形晶体，这个新的柱形晶体便是硅芯或其它材料晶体的制成品。
本人通过观察发现硅芯制成过程中出现的余料，不小心折断的硅芯等处理非常繁琐，一般会将上述废料进行回收，然后返回厂家进行再加工处理，也有比较有实力的生产企业通过直拉炉对废料进行还原，然后对还原后的原料棒进行再次拉制，这种做法不仅增加了硅芯拉制方的成本，而且再利用的时间会在物流、中转、还原等环节或过程中延长。
发明内容：
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种晶体碎料拉制硅芯的方法及实施该方法的一种装置，本发明所述晶体碎料拉制硅芯的方法使用较为简单的坩埚、加热套及导模结构，使晶体碎料得以再次利用，而且省略了还原过程，不仅节约了企业成本，而且减少了晶体碎料的周转周期。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种晶体碎料拉制硅芯的装置，包括用于融化晶体碎料的坩埚和加热套；用于对籽晶降温的导模结构；所述用于融化晶体碎料的坩埚和加热套，包括坩埚、加热套、坩埚支撑体，所述坩埚的外部设有加热套，坩埚与加热套之间留有3-10公分的距离，在坩埚的下部设有坩埚支撑体，所述坩埚的内表面上部设置有导模支撑；所述用于对籽晶降温的导模结构，所述的导模放置在导模支撑上，导模为一空腔结构，在导模的空腔结构上部任意部位设置冷却水口A和冷却水口B，在导模的中部设有籽晶提拉口。
所述的晶体碎料拉制硅芯的装置，在导模的空腔结构上部的冷却水口A至少设置为一个。
所述的晶体碎料拉制硅芯的装置，在导模的空腔结构上部的冷却水口B至少设置为一个。
所述的晶体碎料拉制硅芯的装置，在导模中部的籽晶提拉口至少设置为一个。
一种晶体碎料拉制硅芯的方法，包括如下步骤：
A、将晶体碎料的杂质清除干净；
B、把干净晶体碎料放入坩埚，晶体碎料的高度不得超出导模支撑的上表面，并将晶体碎料平整压实，然后将导模放置在坩埚内表面的导模支撑上；坩埚支撑体保持坩埚的独立，坩埚与加热套之间留有3-10公分的距离，以便防止加热套出现接近坩埚后局部晶体碎料过热；
C、开启加热套对坩埚进行加热至坩埚内的晶体碎料融化，所述的晶体碎料融化，应根据晶体碎料的不同来设置温度；以多晶硅为例，多晶硅的晶体碎料融化温度在1800°左右，所以以1800°的融化点为宜并保持，坩埚内的晶体碎料融化为液体；
D、籽晶夹头带着籽晶下降，籽晶穿过导模中部的籽晶提拉口接近并插入熔化的晶体碎料液体，然后提升籽晶，坩埚内熔化的晶体碎料液体会跟随籽晶上升，导模空腔通过冷却水口A和冷却水口B的一进一出流过的冷却水给籽晶降温，并使籽晶结晶；
E、通过上述步骤晶体碎料液体便形成了一个新的柱型晶体，其籽晶夹头夹带籽晶缓慢上升，便可形成所需长度的成品硅芯；
F、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明所述的晶体碎料拉制硅芯的方法及实施该方法的一种装置，本发明所述晶体碎料拉制硅芯的方法使用较为简单的坩埚、加热套及导模结构，使晶体碎料在坩埚内快速融化，当所述的晶体碎料加热后成为液体，利用籽晶夹头带动籽晶拉制成品硅芯，变废为宝，使晶体碎料得以再次利用，不仅节约了企业成本，而且减少了晶体碎料的周转周期；本发明且具有加热均匀、大量节约能源、减少晶体碎料周转周期，省略了还原过程，设备投资较低及人工综合成本也较低，可有效的提高生产效率等优点，易于在多晶硅行业推广实施。
附图说明：
图1是本发明的装置结构及硅芯拉制原理示意图；
在图中：1、籽晶夹头；2、籽晶；3、冷却水口A；4、冷却水口B；5、导模；6、导模支撑；7、晶体碎料；8、坩埚；9、加热套；10、坩埚支撑体。
具体实施方式：
参考下面的实施例，可以更详细地解释本发明；但是，本发明并不局限于这些实施例。
在图1中；一种晶体碎料拉制硅芯的装置，包括用于融化晶体碎料7的坩埚8和加热套9；用于对籽晶降温的导模结构；所述用于融化晶体碎料7的坩埚8和加热套9，包括坩埚8、加热套9、坩埚支撑体10，所述坩埚8的外部设有加热套9，坩埚8与加热套9之间留有3-10公分的距离，在坩埚8的下部设有坩埚支撑体10，所述坩埚8的内表面上部设置有导模支撑6；所述用于对籽晶降温的导模结构，所述的导模5放置在导模支撑6上，导模5为一空腔结构，在导模5的空腔结构上部任意部位设置冷却水口A3和冷却水口B4，在导模5的中部设有籽晶2提拉口；在导模5的空腔结构上部的冷却水口A3及冷却水口B4至少设置为一个，当籽晶2提拉口设置为多个时，相应的冷却水口A3及冷却水口B4也相应的增加数量；但在导模5中部的籽晶2提拉口至少设置为一个。
一种晶体碎料拉制硅芯的方法，包括如下步骤：
A、将晶体碎料7的杂质清除干净；
B、把干净晶体碎料7放入坩埚8，晶体碎料7的高度不得超出导模支撑6的上表面，并将晶体碎料7平整压实，然后将导模5放置在坩埚8内表面的导模支撑6上；坩埚支撑体10保持坩埚8的独立，坩埚8与加热套9之间留有3-10公分的距离，以便防止加热套9出现接近坩埚8后局部晶体碎料7过热；
C、开启加热套9对坩埚8进行加热至坩埚8内的晶体碎料7融化，所述的晶体碎料7融化，应根据晶体碎料7的不同来设置温度；以多晶硅为例，多晶硅的晶体碎料7融化温度在1800°左右，所以以1800°的融化点为宜并保持，坩埚8内的晶体碎料7融化为液体；
D、籽晶夹头1带着籽晶2下降，籽晶2穿过导模5中部的籽晶2提拉口接近并插入熔化的晶体碎料7液体，然后提升籽晶2，坩埚8内熔化的晶体碎料7液体会跟随籽晶2上升，导模5空腔通过冷却水口A3和冷却水口B4的一进一出流过的冷却水给籽晶2降温，并使籽晶2结晶；
E、通过上述步骤晶体碎料7液体便形成了一个新的柱型晶体，其籽晶夹头1夹带籽晶2缓慢上升，便可形成所需长度的成品硅芯；
F、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程。
公开本发明最主要是减少了晶体碎料7的还原过程，也就是说这个步骤可以节约大量的电能损耗。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (5)
1.一种晶体碎料拉制硅芯的装置，包括用于融化晶体碎料(7)的坩埚(8)和加热套(9)；用于对籽晶降温的导模结构，其特征在于：所述用于融化晶体碎料(7)的坩埚(8)和加热套(9)，包括坩埚(8)、加热套(9)、坩埚支撑体(10)，所述坩埚(8)的外部设有加热套(9)，坩埚(8)与加热套(9)之间留有3-10公分的距离，在坩埚(8)的下部设有坩埚支撑体(10)，所述坩埚(8)的内表面上部设置有导模支撑(6)；所述用于对籽晶降温的导模结构，导模(5)放置在导模支撑(6)上，导模(5)为一空腔结构，在导模(5)的空腔结构上部任意部位设置冷却水口A(3)和冷却水口B(4)，在导模(5)的中部设有籽晶(2)提拉口。
2.如权利要求1所述的晶体碎料拉制硅芯的装置，其特征在于：在导模(5)的空腔结构上部的冷却水口A(3)至少设置为一个。
3.如权利要求1所述的晶体碎料拉制硅芯的装置，其特征在于：在导模(5)的空腔结构上部的冷却水口B(4)至少设置为一个。
4.如权利要求1所述的晶体碎料拉制硅芯的装置，其特征在于：在导模(5)中部的籽晶(2)提拉口至少设置为一个。
5.利用权利要求1-4任一权利要求所述的装置拉制硅芯的方法，其特征在于：所述的晶体碎料拉制硅芯的方法包括如下步骤：
A、将晶体碎料(7)的杂质清除干净；
B、把干净晶体碎料(7)放入坩埚(8)，晶体碎料(7)的高度不得超出导模支撑(6)的上表面，并将晶体碎料(7)平整压实，然后将导模(5)放置在坩埚(8)内表面的导模支撑(6)上；坩埚支撑体(10)保持坩埚(8)的独立，坩埚(8)与加热套(9)之间留有3-10公分的距离，以便防止加热套(9)出现接近坩埚(8)后局部晶体碎料(7)过热；
C、开启加热套(9)对坩埚(8)进行加热至坩埚(8)内的晶体碎料(7)融化，所述的晶体碎料(7)融化，应根据晶体碎料(7)的不同来设置温度；坩埚(8)内的晶体碎料(7)融化为液体；
D、籽晶夹头(1)带着籽晶(2)下降，籽晶(2)穿过导模(5)中部的籽晶(2)提拉口接近并插入熔化的晶体碎料(7)液体，然后提升籽晶(2)，坩埚(8)内熔化的晶体碎料(7)液体会跟随籽晶(2)上升，导模(5)空腔通过冷却水口A(3)和冷却水口B(4)的一进一出流过的冷却水给籽晶(2)降温，并使籽晶(2)结晶；
E、通过上述步骤晶体碎料(7)液体便形成了一个新的柱型晶体，其籽晶夹头(1)夹带籽晶(2)缓慢上升，便可形成所需长度的成品硅芯；
F、重复上述步骤便可实现多次晶体拉制过程。
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