CN106435715A - 一种单晶热场梯度附加调节系统 - Google Patents

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    • 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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/206—Controlling or regulating the thermal history of growing the ingot
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
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    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Abstract

本发明公开了一种单晶热场梯度附加调节系统，该系统设置在单晶炉的上盖板处，且环绕内导流筒设置，该系统由多个环状部件组成，包括第一部件、第二部件、第三部件、第四部件和第五部件，第一部件、第二部件和第三部件自上而下依次设置成调温部分，调温部分相对于内导流筒呈160‑180°夹角，调温部分的外侧设有保温部分，保温部分由第四部件和第五部件自内往外在水平方向上叠加而成，单晶热场的上部热场梯度的适应性调节以保证热场梯度的平滑过渡,并使晶棒本身在要求的温度区域的有合适的温度梯度以控制晶棒在某一温度区域的冷却速度，同时可以对兼顾对气体的整流。

Description

一种单晶热场梯度附加调节系统
技术领域
本发明涉及光伏硅单晶生长技术领域，特别涉及一种单晶热场梯度附加调节系统。
背景技术
随着光伏工业的变迁，硅单晶生长的质量变得越来越重要。为了适应市场，业界对直拉单晶热场液面以上的做了诸如水冷热屏、水冷套、挡环、内导流筒材质变换的一种或全部更改；但无法避免的是在在导流筒(包括水冷热屏)以上存在热场梯度剧烈变化区域，在700-1100℃之间之间晶体的热历史不能处于一个较为理想的状态以保证单晶质量；在400-700℃之间则无法有效的利用热场冷却系统，导致本可以避免的氧施主的大量生成，影响生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单晶热场梯度附加调节系统，单晶热场的上部热场梯度的适应性调节以保证热场梯度的平滑过渡,并使晶棒本身在要求的温度区域的有合适的温度梯度以控制晶棒在某一温度区域的冷却速度，同时可以对兼顾对气体的整流，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种单晶热场梯度附加调节系统，该系统设置在单晶炉的上盖板处，且环绕内导流筒设置，该系统由多个环状部件组成，包括第一部件、第二部件、第三部件、第四部件和第五部件，第一部件、第二部件和第三部件自上而下依次设置成调温部分，调温部分相对于内导流筒呈160-180°夹角，调温部分的外侧设有保温部分，保温部分由第四部件和第五部件自内往外在水平方向上叠加而成，第一部件、第二部件、第三部件、第四部件和第五部件的材质包括但不限于钼、陶瓷、石英、等静压石墨、高纯石墨、保温毡等一种或多种的组合。
优选的，所述第一部件由等静压石墨构成，和内导流筒呈160-180°夹角。
优选的，所述第二部件由高纯石英做成构成，直接设置在第一部件上。
优选的，所述第三部件由高纯钼构成，形成倒锥筒，第三部件直接设置在第二部件上。
优选的，所述第四部件有高纯石墨构成，第四部件的外径和第三部件的最外沿竖直对齐。
优选的，所述第五部件由至少两层保温毡构成，第五部件包裹在第四部件的外表面。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的单晶热场梯度附加调节系统成本低廉，不需要复杂的加工改造；并且在单晶温度处于700-1100℃时周围热场梯度处于一个较为理想的范围，从而提高单晶内部的质量；并且在单晶温度处于400-700℃时提供合适的温度梯度以保证单晶有一个符合要求的冷却速度。并且本方法并不排斥和现有的水冷套、水冷热屏等并行使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中，1--上盖板、2--导流筒、3--第一部件、4--第二部件、5--第三部件、6--第四部件、7--第五部件、8--调温部分、9--保温部分。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1出示本发明的具体实施方式：一种单晶热场梯度附加调节系统，该系统设置在单晶炉的上盖板1处，且环绕内导流筒2设置，该系统由多个环状部件组成，包括第一部件3、第二部件4、第三部件5、第四部件6和第五部件7，第一部件3、第二部件4和第三部件5自上而下依次设置成调温部分8，调温部分8相对于内导流筒2呈160-180°夹角，调温部分8的外侧设有保温部分9，保温部分9由第四部件6和第五部件7自内往外在水平方向上叠加而成，第一部件3、第二部件4、第三部件5、第四部件6和第五部件7的材质包括但不限于钼、陶瓷、石英、等静压石墨、高纯石墨、保温毡等一种或多种的组合。
第一部件3由等静压石墨构成，和内导流筒2呈160-180°夹角；第二部件4由高纯石英做成构成，直接设置在第一部件3上；第三部件5由高纯钼构成，形成倒锥筒，第三部件5直接设置在第二部件4上；第四部件6有高纯石墨构成，第四部件6的外径和第三部件5的最外沿竖直对齐；第五部件7由至少两层保温毡构成，第五部件7包裹在第四部件6的外表面。
第一部分由等静压石墨构成，和内导流筒夹角在160-180°之间。其作用是在第一部分的上表面获得一个合适的温度，从而确定第二部分的温度，典型截面为一个高30mm、宽45mm的矩形。内半径和导流筒上沿的外径相同。
第二部分由高纯石英做成，直接置放在第一部分上，使其本身获得获得要求的温度并反射热辐射，这部分的目的是为了调整晶体在700-1100℃时的温度梯度，其长度由晶体在700-1100℃温区的长度确定典型高度为150mm。
第三部分由高纯钼构成，直接放置在第二部分的上平面上，由于钼的热容较小，可以很方便的获得要求的温度，其目的是为了调整晶体在400-700℃时的温度梯度，由于此时晶棒的位置，第三部分于第二部分有一定的夹角，其角度与内导流筒的一个典型角度是180°。
第四部分与第五部分分别由高纯石墨环和石墨软毡组合成的辅助保温部件，其目的是为了通过保温效果的不同调整第一部分、第二部分、第三部分获得所要求的温度。保温效果由第四部分的厚度与第五部分的层数调节。典型的数据是第四部分厚15mm，第五部分为两层单层厚10mm粘胶基石墨毡；第五部分捆扎在第四部分外表面，第四部分的外径和第三部分的最外沿竖直对齐，第四部分的典型高度为175mm。
本发明结构的单晶热场梯度附加调节系统成本低廉，不需要复杂的加工改造；并且在单晶温度处于700-1100℃时周围热场梯度处于一个较为理想的范围，从而提高单晶内部的质量；并且在单晶温度处于400-700℃时提供合适的温度梯度以保证单晶有一个符合要求的冷却速度。并且本方法并不排斥和现有的水冷套、水冷热屏等并行使用。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单晶热场梯度附加调节系统，该系统设置在单晶炉的上盖板处，且环绕内导流筒设置，其特征在于，该系统由多个环状部件组成，包括第一部件、第二部件、第三部件、第四部件和第五部件，第一部件、第二部件和第三部件自上而下依次设置成调温部分，调温部分相对于内导流筒呈160-180°夹角，调温部分的外侧设有保温部分，保温部分由第四部件和第五部件自内往外在水平方向上叠加而成，第一部件、第二部件、第三部件、第四部件和第五部件的材质包括但不限于钼、陶瓷、石英、等静压石墨、高纯石墨、保温毡等一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的单晶热场梯度附加调节系统，其特征在于，所述第一部件由等静压石墨构成，和内导流筒呈160-180°夹角。
3.根据权利要求2所述的单晶热场梯度附加调节系统，其特征在于，所述第二部件由高纯石英做成构成，直接设置在第一部件上。
4.根据权利要求3所述的单晶热场梯度附加调节系统，其特征在于，所述第三部件由高纯钼构成，形成倒锥筒，第三部件直接设置在第二部件上。
5.根据权利要求1所述的单晶热场梯度附加调节系统，其特征在于，所述第四部件有高纯石墨构成，第四部件的外径和第三部件的最外沿竖直对齐。
6.根据权利要求5所述的单晶热场梯度附加调节系统，其特征在于，所述第五部件由至少两层保温毡构成，第五部件包裹在第四部件的外表面。
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