CN110938866A - 一种多晶硅铸锭炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、隔热笼、隔热底板、隔热顶板、侧加热器、坩埚和热交换台，炉体内底壁上设有石墨立柱，隔热底板支撑于石墨立柱上，炉体内顶壁设有铜电极，隔热顶板悬挂于铜电极上，隔热笼设于隔热底板与隔热顶板之间，且三者形成加热腔室，石墨立柱顶端穿过隔热底板位于加热腔室内，热交换台安装于石墨立柱顶端，坩埚位于热交换台上，侧加热器位于坩埚的侧壁外，两端分别通过角接器安装在铜电极上，角接器沿竖直方向设有至少两列安装孔，安装孔用于安装侧加热器，每列安装孔从上至少设置多个以使侧部加热器的高度可调节。本发明具有侧部加热器可以沿着铸锭炉内坩埚的高度方向调节，可满足全熔和半熔铸锭工艺切换的优点。

Description

一种多晶硅铸锭炉

技术领域

本发明涉及多晶硅的生产设备，尤其涉及一种多晶硅铸锭炉。

背景技术

铸锭多晶硅主要基于材料学的晶体形核与长大以及定向凝固原理。一般来说，多晶硅铸锭的制备方法分为同质籽晶外延生长制备工艺与异质籽晶辅助生长制备工艺，也称半熔多晶铸锭工艺与全熔多晶铸锭工艺。

全熔高效多晶铸锭工艺主要的特点是将非硅/含硅材料等形核物质固定在石英坩埚底部，用做在硅晶体生长初期提供引晶点。其关键点是硅料全部熔化后，要利用高温对氮化硅涂层和形核物质进行有力的侵蚀，使形核物局部熔化后起到引晶点的作用。半熔高效多晶铸锭工艺主要的特点是将晶体硅碎料等籽晶物质铺设于石英坩埚底部，充当晶体生长初期的籽晶。其关键点是在熔化过程中，坩埚底部需要保持较低的温度，保证一定高度的籽晶物质存留，起到引晶的作用。

由于全熔和半熔铸锭对坩埚底部温度的要求不同，全熔多晶铸锭需要将铸锭炉侧加热器往下放，接近坩埚底部位置，从而是坩埚底部温度升高。半熔多晶铸锭需要将铸锭炉侧加热器往上放，远离坩埚位置，保持坩埚底部较低的温度。因此，如果需要在两种工艺间切换，需要准备两套石墨角接器，拆装过程比较费时费力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种侧部加热器可以沿着铸锭炉内坩埚的高度方向调节、以满足全熔和半熔铸锭工艺切换的的多晶硅铸锭炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、隔热笼、隔热底板、隔热顶板、侧加热器、坩埚和热交换台，所述炉体内底壁上设有石墨立柱，所述隔热底板支撑于石墨立柱上，所述炉体内顶壁设有铜电极，所述隔热顶板悬挂于铜电极上，所述隔热笼设于隔热底板与隔热顶板之间，且三者形成加热腔室，所述石墨立柱顶端穿过隔热底板位于加热腔室内，所述热交换台安装于石墨立柱顶端，所述坩埚位于热交换台上，所述侧加热器位于坩埚的侧壁外，两端分别通过角接器安装在铜电极上，所述角接器沿竖直方向设有至少两列安装孔，所述安装孔用于安装侧加热器，每列安装孔从上至少设置多个以使侧部加热器的高度可调节。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述角接器包括石墨横梁和连接臂，所述连接臂竖向设置并与石墨横梁形成L形结构，所述安装孔位于连接臂上。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述连接臂的下端还设有辅助角接器，所述辅助角接器上沿竖向设置至少两列安装孔，所述连接臂上的每列安装孔与辅助角接器上的每列安装孔位于同一直线上。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，两侧角接器的石墨横梁之间通过一连接板连接，所述连接板通过固定螺栓固定在隔热顶板上。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述炉体的顶壁上设有进气管，所述进气管穿过隔热顶板朝向坩埚，所述连接板上设有可供进气管穿过的避让孔。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述隔热顶板上设有护套，所述铜电极穿过护套与角接器的石墨横梁连接。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述坩埚的底部和四周侧部设有石墨保护板。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述炉体内的上方设有检测炉体内部整体温度的主热偶，下方设有检测加热腔室内温度的辅助热偶。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述石墨立柱上设有径向支撑凸台，所述隔热底板支撑于径向支撑凸台上。

一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、隔热笼、隔热底板、隔热顶板、侧加热器、坩埚和热交换台，所述炉体内底壁上设有石墨立柱，所述隔热底板支撑于石墨立柱上，所述炉体内顶壁设有铜电极，所述隔热顶板悬挂于铜电极上，所述隔热笼设于隔热底板与隔热顶板之间，且三者形成加热腔室，所述石墨立柱顶端穿过隔热底板位于加热腔室内，所述热交换台安装于石墨立柱顶端，所述坩埚位于热交换台上，所述侧加热器位于坩埚的侧壁外，两端分别通过角接器安装在铜电极上，所述角接器沿竖直方向设有至少两列安装孔，所述安装孔用于安装侧加热器，每列安装孔从上至少设置多个以使侧部加热器的高度可调节，每列安装孔中相邻两个安装孔通过切槽连通，所述切槽的沿水平方向的宽度小于安装孔沿水平方向的宽度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的多晶硅铸锭炉，通过设置不同高度的安装孔，侧部加热器固定在不同的安装孔上，当进行半熔多晶工艺时，需要将侧部加热器往上方的安装孔上安装，当进行全熔多晶工艺时，需要将侧部加热器往下方的安装孔上安装，从而较快地实现工艺的切换，采用该角接器，可以根据装料高度的不同，选择不同的孔安装侧加热器，侧部加热器可以沿着铸锭炉内坩埚的高度方向调节，从而可以更好地调整温度场分布，避免了现有技术中采用两套角接器带来的拆装麻烦的问题。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1中角接器的主视结构示意图。

图3是本发明实施例1中角接器的侧视结构示意图。

图4是本发明实施例1中辅助角接器的主视结构示意图。

图5是本发明实施例2中角接器的主视结构示意图。

图中各标号表示：

1、炉体；2、隔热笼；3、隔热底板；4、隔热顶板；5、加热器；6、坩埚；7、热交换台；8、石墨立柱；9、角接器；91、石墨横梁；92、连接臂；10、铜电极；11、安装孔；12、辅助角接器；13、连接板；131、避让孔；14、固定螺栓；15、进气管；16、护套；17、石墨保护板；18、主热偶；19、辅助热偶；20、径向支撑凸台；21、切槽。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例的多晶硅铸锭炉，包括炉体1、隔热笼2、隔热底板3、隔热顶板4、侧加热器5、坩埚6和热交换台7，炉体1内底壁上设有石墨立柱8，隔热底板3支撑于石墨立柱8上，炉体1内顶壁设有铜电极10，隔热顶板4悬挂于铜电极10上，隔热笼2设于隔热底板3与隔热顶板4之间，且三者形成加热腔室，石墨立柱8顶端穿过隔热底板3位于加热腔室内，热交换台7安装于石墨立柱8顶端，坩埚6位于热交换台7上，侧加热器5位于坩埚6的侧壁外，两端分别通过角接器9安装在铜电极10上，角接器9沿竖直方向设有两列安装孔11，安装孔11用于安装侧加热器5，每列安装孔11从上至少设置多个安装孔11以使侧部加热器5的高度可调节。

坩埚6内盛装硅熔体，侧加热器5对坩埚6内的硅熔体进行加热产生多晶硅。安装孔11内设有螺栓，通过螺栓连接侧加热器5。角接器9的长度根据炉体1内坩埚6的位置设置，通过设置不同高度的安装孔11，侧加热器5固定在不同的安装孔11上，当进行半熔多晶工艺时，需要将侧加热器5往上方的安装孔11上安装，当进行全熔多晶工艺时，需要将侧部加热器5往下方的安装孔11上安装，从而较快地实现工艺的切换，采用该角接器9，可以根据装料高度的不同，选择不同的孔安装侧加热器5，侧部6加热器5可以沿着炉体1内坩埚6的高度方向调节，从而可以更好地调整温度场分布，且一套角接器就可以实现不同技术要求，节省原材料，更换过程简单，拆装省时省力，避免了现有技术中采用两套角接器带来的拆装麻烦的问题。

本实施例中，角接器9包括石墨横梁91和连接臂92，连接臂92竖向设置并与石墨横梁91形成L形结构，安装孔11位于连接臂92上。连接臂92的下端还设有辅助角接器12，连接臂92与辅助角接器12之间通过石墨材质的螺栓连接。辅助角接器12上沿竖向设置两列安装孔11，连接臂92上的每列安装孔11与辅助角接器12上的每列安装孔11位于同一直线上。增加辅助角接器12，一方面可以减少角接器9的连接臂92的长度，另一方增大侧加热器5高度调节范围。

本实施例中，隔热顶板4上设有护套16，铜电极10穿过护套16与角接器9的石墨横梁91连接。两侧角接器9的石墨横梁91之间通过一连接板13连接，连接板13通过固定螺栓14固定在隔热顶板4上，连接板13可保证侧部。炉体1的顶壁上设有进气管15，进气管15穿过隔热顶板4朝向坩埚6，连接板13上设有可供进气管15穿过的避让孔131。进气管15用于向炉体1以及加热腔室内通入保护气体。

本实施例中，坩埚6的底部和四周侧部设有石墨保护板17。

本实施例中，炉体1内的上方设有主热偶18，主热偶18的测量部位部分穿过隔热顶板4位于加热腔室内，部分位于炉体1内，用于检测炉体1内部整体的温度，炉体1内的下方设有辅助热偶19，辅助热偶19的测量部位全部位于加热腔室内，主要用于检测加热腔室内的温度。

本实施例中，石墨立柱8上设有径向支撑凸台20，隔热底板3支撑于径向支撑凸台20上。石墨立柱8设置三根，可以稳定的支撑起隔热底板3和热交换台7。

本实施例中，安装孔11为圆孔。

除本实施例外，安装孔11也可以为方孔。

实施例2

如图5所示，本实施例的多晶硅铸锭炉，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例中，每列安装孔11中相邻两个安装孔11通过切槽21连通，切槽21的沿水平方向的宽度小于安装孔11沿水平方向的宽度。

本实施例中，安装孔11为圆孔，切槽21的宽度小于安装孔11的宽度，设置切槽21将所有的安装孔11连通，这样在调节侧加热器5的高度时，拧松螺栓上的螺母，上下移动螺栓，至合适的安装孔11内，无需将螺母取下，重新将螺栓插入另外的安装孔11内，拆装简单、便捷和快速。

除本实施例外，安装孔11也可以为正方形孔，切槽21的宽度小于正方形孔的宽度。

除以上实施例1和实施例2外，连接臂92上也可以设置三列或四列安装孔11，具体根据侧壁侧加热器5的安装宽度和连接臂92的宽度选择。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：包括炉体(1)、隔热笼(2)、隔热底板(3)、隔热顶板(4)、侧加热器(5)、坩埚(6)和热交换台(7)，所述炉体(1)内底壁上设有石墨立柱(8)，所述隔热底板(3)支撑于石墨立柱(8)上，所述炉体(1)内顶壁设有铜电极(10)，所述隔热顶板(4)悬挂于铜电极(10)上，所述隔热笼(2)设于隔热底板(3)与隔热顶板(4)之间，且三者形成加热腔室，所述石墨立柱(8)顶端穿过隔热底板(3)位于加热腔室内，所述热交换台(7)安装于石墨立柱(8)顶端，所述坩埚(6)位于热交换台(7)上，所述侧加热器(5)位于坩埚(6)的侧壁外，两端分别通过角接器(9)安装在铜电极(10)上，所述角接器(9)沿竖直方向设有至少两列安装孔(11)，所述安装孔(11)用于安装侧加热器(5)，每列安装孔(11)从上至少设置多个以使侧部加热器(5)的高度可调节。

2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述角接器(9)包括石墨横梁(91)和连接臂(92)，所述连接臂(92)竖向设置并与石墨横梁(91)形成L形结构，所述安装孔(11)位于连接臂(92)上。

3.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述连接臂(92)的下端还设有辅助角接器(12)，所述辅助角接器(12)上沿竖向设置至少两列安装孔(11)，所述连接臂(92)上的每列安装孔(11)与辅助角接器(12)上的每列安装孔(11)位于同一直线上。

4.根据权利要求2所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：两侧角接器(9)的石墨横梁(91)之间通过一连接板(13)连接，所述连接板(13)通过固定螺栓(14)固定在隔热顶板(4)上。

5.根据权利要求4所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述炉体(1)的顶壁上设有进气管(15)，所述进气管(15)穿过隔热顶板(4)朝向坩埚(6)，所述连接板(13)上设有可供进气管(15)穿过的避让孔(131)。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述隔热顶板(4)上设有护套(16)，所述铜电极(10)穿过护套(16)与角接器(9)的石墨横梁(91)连接。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述坩埚(6)的底部和四周侧部设有石墨保护板(17)。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述炉体(1)内的上方设有检测炉体(1)内部整体温度的主热偶(18)，下方设有检测加热腔室内温度的辅助热偶(19)。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于：所述石墨立柱(8)上设有径向支撑凸台(20)，所述隔热底板(3)支撑于径向支撑凸台(20)上。

10.一种多晶硅铸锭炉，其特征在于：包括炉体(1)、隔热笼(2)、隔热底板(3)、隔热顶板(4)、侧加热器(5)、坩埚(6)和热交换台(7)，所述炉体(1)内底壁上设有石墨立柱(8)，所述隔热底板(3)支撑于石墨立柱(8)上，所述炉体(1)内顶壁设有铜电极(10)，所述隔热顶板(4)悬挂于铜电极(10)上，所述隔热笼(2)设于隔热底板(3)与隔热顶板(4)之间，且三者形成加热腔室，所述石墨立柱(8)顶端穿过隔热底板(3)位于加热腔室内，所述热交换台(7)安装于石墨立柱(8)顶端，所述坩埚(6)位于热交换台(7)上，所述侧加热器(5)位于坩埚(6)的侧壁外，两端分别通过角接器(9)安装在铜电极(10)上，所述角接器(9)沿竖直方向设有至少两列安装孔(11)，所述安装孔(11)用于安装侧加热器(5)，每列安装孔(11)从上至少设置多个以使侧部加热器(5)的高度可调节，每列安装孔(11)中相邻两个安装孔(11)通过切槽(21)连通，所述切槽(21)的沿水平方向的宽度小于安装孔(11)沿水平方向的宽度。

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