CN111394790A - 一种低杂质多晶硅铸锭炉 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种低杂质多晶硅铸锭炉，属于多晶硅铸锭领域，具有铸锭炉体、隔热笼、热交换台、石英坩埚、坩埚底板、石墨护板、石墨加热器、石墨支撑腿、侧部保温毡、顶部保温毡、底部保温毡、钼制盖板、用于调节钼制盖板的盖板调节装置、实现氩气在石英坩埚上方水平层流运动的进气管装置、贴合在侧部保温毡四周底部的组合保温块、固定在底部保温毡四周边缘端部且与组合保温块相适配固定的挡热毡、以及用于封闭或开启底部保温毡开口处的热源调节毡装置。能够制备低杂质多晶硅定，应力和位错少，提高多晶硅产品的整体质量以及少数载流子寿命。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅铸锭领域，更具体的，涉及一种低杂质含量多晶硅铸锭炉。
背景技术
在太阳能电池领域中,多晶硅太阳能电池因为其低成本高效率的优势占据了重要的地位，在多晶铸锭生产中，采用定向凝固的方式生长硅锭，将硅料高温熔融后通过特殊工艺定向冷凝结晶制造成太阳能级多晶硅锭，具有精度高、可靠性高和自动化程度高的特点。
然而在铸锭过程中，由于石墨热场和硅熔体高温反应，即在高温下，硅熔体与石英坩埚接触时，会发生如下反应：Si(液)+SiO2(固)＝2SiO(气)，生成的 SiO气体会跟碳杂质发生如下反应：SiO(气)+2C＝CO(气)+SiC(固)；上述反应产生的杂质气体，大量碳杂质进入熔体，若不能被快速带走，硅熔体进行自然对流，导致在硅晶体生长过程中，杂质易在固液界面硅熔体一侧会出现杂质的堆积，容易富集在固液界面处形成形核中心，并导致其它晶向的多晶，从而影响硅片的质量，目前，整个铸锭炉的环境处在氩气氛围之中，同时也会将熔硅中挥发出来的杂质带走，具体是通过一根垂直的石墨进气管将低温的氩气进入炉腔后直吹熔硅表面中心位置，然后四散从硅锭边缘流出，同时携带上熔硅挥发的杂质，经过机械泵抽气，排到炉外；然而由于氩气温度低，直吹熔硅中心表面，会在此处形成局部过冷，不利于熔硅中的杂质分凝，另一方面，由于坩埚和石墨护板高于熔硅表面，由于盖板与石墨护板相对固定，氩气四散横向吹到坩埚壁后，会反弹形成涡流，不利于气体携带杂质及时排出，杂质回落到熔硅之中，形成富集；不利于杂质的快速排杂质。
另外传统的底部保温毡采用整体固定式，且当多晶硅铸锭炉处于长晶阶段时，长晶过程中隔热笼的开度开逐渐最大而使得石英坩埚侧部四周的散出的热量高于石英坩埚底端中部的热量，从而导致石英坩埚侧壁形核，向石英坩埚中心杂乱生长，同时在长晶过程中由于坩埚冷壁现象等原因容易造成坩埚内下部已经结晶的固态硅与坩埚内上部熔体状态的硅之间形成的固液界面呈〝W〞或〝凹〞形，不利于铸锭过程中的应力释放和杂质向边缘运动和偏析，从而在晶体中形成杂质点，降低多晶硅产品的整体质量以及少数载流子寿命。因此，需要提出有效的方案来解决以上问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的一种低杂质含量多晶硅铸锭炉，解决背景技术中的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种低杂质含量多晶硅铸锭炉，具有铸锭炉体、隔热笼、热交换台、用于承接多晶硅料的石英坩埚、坩埚底板、石墨护板、石墨加热器、呈阵列分布的三个石墨支撑腿、位于所述隔热笼的四周侧壁的侧部保温毡、顶部保温毡、以及固定在所述石墨支撑腿上的底部保温毡；
还具有位于所述石英坩埚开口上方可升降式调节的钼制盖板、用于调节所述钼制盖板的盖板调节装置、实现氩气在所述石英坩埚上方水平层流运动的进气管装置、贴合在所述侧部保温毡四周底部的组合保温块、固定在所述底部保温毡四周边缘端部且与所述组合保温块相适配固定的挡热毡、以及用于封闭或开启所述底部保温毡开口处的热源调节毡装置；
当多晶硅铸锭炉处于熔化阶段时，所述盖板调节装置控制所述钼制盖板下降并置于所述石英坩埚处，所述隔热笼调节使得所述挡热毡与所述组合保温块紧挨设置；所述热源调节毡装置封闭所述底部保温毡开口处对所述石英坩埚内多晶硅加热熔化；
当多晶硅铸锭炉处于长晶阶段时，所述盖板调节装置控制所述钼制盖板上升并与所述石墨护板平齐设置，所述隔热笼调节使得所述挡热毡与所述组合保温块垂直间隙增大，且所述热源调节毡装置完全打开所述底部保温毡开口处对所述热交换台散热实现多晶硅长晶。
进一步地改进为，所述盖板调节装置具有导向管、用于支撑定位所述导向管的导向支撑管、与所述导向支撑管螺纹连接的导向管、滑动设于所述导向管内腔中的滑动调节管、用于将所述钼制盖板与所述滑动调节管固定连接的螺纹套管、用于带动所述滑动调节管升降的石墨连接圆柱、以及通过石墨螺母固定在所述石墨连接圆柱上且用于带动所述石墨连接圆柱升降的钼棒。
进一步地改进为，所述钼制盖板还连接有四个呈阵列分布的导向连接钼杆；所述导向连接钼杆与所述钼制盖板的连接处均通过螺母固定连接，所述导向连接钼杆的上端贯穿所述顶部保温毡；且与所述顶部保温毡之间设有导向套筒。
进一步地改进为，所述进气管装置具有与外部氩气总管连接的氩气进气管、固定设于所述顶部保温毡上用于抵持所述氩气进气管的固定套管、贯穿所述顶部保温毡且上端与所述固定套管螺纹连接的进气导流管、以及螺纹套接在所述进气导流管底部的出气接管；
所述出气接管为顶部具有开口，底端封闭的出气接管，所述出气接管的四周侧壁上设有多个均匀分布的出气通道；所述出气接管通过所述出气通道将竖直流通至多晶硅铸锭内的氩气实现在所述石英坩埚上方水平层流运动。
进一步地改进为，所述组合保温块具有两块位于所述侧部保温毡底部一侧的第一条形组合块和通过螺栓与所述第一条形组合块固定连接的第二条形组合块；所述第一条形组合块的宽度大于所述第二条形组合块的二分之一的宽度；
当所述隔热笼完全闭合时，所述挡热毡的上端面距离所述第二条形组合块的底部端面的间隙为3mm～5mm；且所述挡热毡的侧面与所述第一条形组合块侧面之间的间隙为3mm～5mm。
进一步地改进为，所述底部保温毡中部具有散热通孔；所述热源调节毡装置用于封闭或开启所述散热通孔；
热源调节毡装置具有贯穿所述铸锭炉体底部中央的升降钼杆、焊接在所述铸锭炉体外底壁上的导向密封套管、连接在所述升降钼杆顶端部的内外底部毡、以及贴设于所述内外底部毡内底面的上的加强套；
所述内外底部毡的厚度与所述底部保温毡的厚度一致。
进一步地改进为，所述石墨支撑腿上均套接有石墨支撑环，石墨支撑环采用分瓣式组合连接或整体螺纹连接在所述石墨支撑环上。
进一步地改进为，所述侧部保温毡铺设在所述隔热笼上，所述侧部保温毡上开设有截面形状为“W”形状的排杂孔。
进一步地改进为，所述钼棒通过万向节与升降装置连接。
进一步地改进为，所述铸锭炉体的侧壁具有出气管路，所述出气管路与外部抽气泵连接；所述进气管装置与所述出气管路相对设置。
本发明的有益效果为：
本发明的本发明提供一种低杂质含量多晶硅铸锭炉，可以减少位错的产生，制备得到的晶体硅位错较少，降低位错本身具备的悬挂键而存在电学活性，降低少数载流子寿命的问题，提高了多晶硅锭的少数载流子寿命；在长晶阶段，打开隔热笼200以及相对应地控制热源调节毡装置1700完全打开底部保温毡 1100开口；使得石英坩埚400侧部四周更多的热量经过底部保温毡1100开口的进行散热，使得石英坩埚400侧部和底部散热更均匀，从而使得多晶硅在长晶阶段时具有均匀的温度，使界面更加平整，同时提高了石英坩埚400垂直方向上的温度梯度，使得石英坩埚400侧部和底部散热更均匀，使界面更加平整，硅熔体在该石英坩埚400的底部凝固不会产生的较大的生长应力和积聚分凝的杂质，因此可以减少位错的产生，制备得到的晶体硅位错较少，提高了多晶硅锭的少数载流子寿命。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种低杂质含量多晶硅铸锭炉熔化阶段的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的一种低杂质含量多晶硅铸锭炉长晶阶段的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的一种低杂质含量多晶硅铸锭炉熔化阶段的局部结构意图；
图4是本发明具体实施方式提供的A处放大的结构示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的B处放大的结构示意图；
图6是本发明具体实施方式提供的C处放大的结构示意图；
图7是本发明具体实施方式提供的盖板调节装置和进气管装置的安装结构示意图；
图8是本发明具体实施方式提供的热源调节毡装置的安装结构示意图。
图中：
铸锭炉体100，隔热笼200，热交换台300，石英坩埚400，坩埚底板500，石墨护板600，石墨加热器700，石墨支撑腿800，石墨支撑环801，侧部保温毡900，排杂孔901，顶部保温毡1000，底部保温毡1100；散热通孔11001，钼制盖板1200，盖板调节装置1300，导向管1301，导向支撑管1302，导向管1303，滑动调节管1304，螺纹套管1305，石墨连接圆柱1306，钼棒1307，进气管装置1400，氩气进气管1401，固定套管1402，进气导流管1403，出气接管1404，出气通道14040，组合保温块1500，第一条形组合块1501，第二条形组合块1502，挡热毡1600，热源调节毡装置1700，升降钼杆1701，导向密封套管1702，内外底部毡1703，加强套1704；导向连接钼杆1800，出气管路1900。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1，图2以及图3所示，本发明提出了一种低杂质含量多晶硅铸锭炉，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、以及固定在石墨支撑腿800上的底部保温毡1100；还具有位于石英坩埚 400开口上方可升降式调节的钼制盖板1200、用于调节钼制盖板1200的盖板调节装置1300、实现氩气在石英坩埚400上方水平层流运动的进气管装置1400、贴合在侧部保温毡900四周底部的组合保温块1500、固定在底部保温毡1100四周边缘端部且与组合保温块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，盖板调节装置1300控制钼制盖板1200 下降并置于石英坩埚400处，隔热笼200调节使得挡热毡1600与组合保温块1500 紧挨设置；热源调节毡装置1600封闭底部保温毡1100开口处对石英坩埚400 内多晶硅加热熔化；使得内部形成高效热传递热场形式，对硅料进行高温熔化。本发明在具体实施时，通过在石英坩埚400上方设置一个钼制盖板1200，钼制盖板1200耐高温，硬度高且不与硅蒸汽的反应；熔化阶段时，钼制盖板1200 通过盖板调节装置1300的调节，使得钼制盖板1200伸入到石英坩埚400的内部，一方面避免了石英坩埚400外部的杂质进入硅熔体，避免增加硅锭中的碳含量和金属含量而影响硅锭成型质量，另一方面，钼制盖板1200伸入到石英坩埚400内部(熔化液面之上)，在熔体熔化、长晶以及退火阶段起到节能降耗的目的，从而降低生产成本；同时钼制盖板1200在石英坩埚400的硅熔体表面形成了层流通道，即气体在硅熔体表面形成平行气流层，最后通过出气通道排出。由于气体的出气方向在通过进气管装置1400的改为水平流出，从坩埚的一侧平行于硅熔体进入，并且能够形成气体流速较快，在层流通道中不易产生紊流，而是产生层流，气流始终向四周水平发散，之后在通过石墨护板600上的出气通道流出，从而保证石墨护板600开口处始终有个气体向外的速度场，使石英坩埚400外面的杂质气体无法进入硅熔体。另外，由于没有外部气体流入到石英坩埚400内部，硅熔体表面对流较弱，硅熔体表面中心区域的温度与石英坩埚400侧壁表面区域的温度相差不大，从而减弱了硅熔体表面的热毛细对流强度，降低了石英坩埚400涂层颗粒脱落的风险，避免了氮化硅、氧杂质的引入，同时还能减少粘埚。采用上述方式，也解决了原有的通过一根垂直的石墨进气管将低温的氩气进入炉腔后直吹熔硅表面中心位置，然后四散从硅锭边缘流出，同时携带上熔硅挥发的杂质，经过机械泵抽气，排到炉外；然而由于氩气温度低，直吹熔硅中心表面，会在此处形成局部过冷，不利于熔硅中的杂质分凝，另一方面，由于坩埚和石墨护板高于熔硅表面，由于盖板与石墨护板相对固定，氩气四散横向吹到坩埚壁后，会反弹形成涡流，不利于气体携带杂质及时排出，杂质回落到熔硅之中，形成富集；不利于杂质的快速排杂质的问题。本发明能够实现气流形成层流进入，也使得气体经过的路径比较短，同时还能避免气体在硅熔体表面形成涡流，而使石英坩埚400的杂质进入硅熔体，在实际生产时，根据硅料熔化后的在石英坩埚400的形成的最大液面高度，相对应地可以在石英坩埚400的四周侧壁的顶部开设排气通孔，更为具体来说，即采用在特定的高度区域预留排气通孔，其中排气通孔在石英坩埚400中的高度为确保长晶过程中硅液不从排气通孔中流出来的情况下，石英坩埚400预留的排气通孔的高度尽量接近硅液的位置，这样更利于生成的气体及时的排出；孔的大小控制在5mm-30mm，如，气流能够穿过石英坩埚400外面的石墨护板600 而排出去；从而能够使得在生产过程中，当气体从坩埚的一侧平行于硅熔体进入，由于石英坩埚400的四周侧壁的顶部开设排气通孔，石英坩埚400内生成的一氧化碳和/或二氧化碳气体能够由于压力作用及时通过多个排气通孔排出，从而也替代了现有的采用将气体从下往上升并通过坩埚外部的石墨护板将气体排出去的设计，降低了生成的硅锭的碳、氧含量，使得气体加速流出，使气体携带杂质的能力增强并进一步提高了硅片的生产质量。需要补充说明的是，出气通道的最低点低于石英坩埚400的最高点，促进碳杂质气体的排出，从而得到低碳含量的硅锭。
而从另外一个角度来看，为了促进硅熔体的对流排杂，通过设置组合保温块1500挡热毡1600配合使用，熔化阶段时，能够在靠近组合保温块1500挡热毡1600中间形成高温区，以使得在加热熔化阶段具有较高温度，当靠近石英坩埚400的底部区域温度较高时，有利于增强硅液对流，减少杂质的富集。
当多晶硅铸锭炉处于长晶阶段时，盖板调节装置1300控制钼制盖板1200 上升并与石墨护板600平齐设置，隔热笼200调节使得挡热毡1600与组合保温块1500垂直间隙增大，且热源调节毡装置1700完全打开底部保温毡1100开口处对热交换台300散热实现多晶硅长晶。具体而言，在长晶阶段，此时的盖板调节装置1300控制钼制盖板1200上升并与石墨护板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。随着隔热笼200的不断缓慢提升带动组合保温块1500上升并靠近石英坩埚400 的底部各侧面，也使得热流在组合保温块1500与热交换台300，石墨护板600 之间形成散热通道，为了防止长晶过程中隔热笼200的开度开逐渐最大而使得石英坩埚400侧部四周的散出的热量高于石英坩埚400底端中部的热量，从而导致石英坩埚400侧壁形核，向石英坩埚400中心杂乱生长，同时生长的固液界面成内“凹”形状的问题，此时通过设置的挡热毡1600对石英坩埚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，相对应地控制热源调节毡装置1700 完全打开底部保温毡1100开口；使得石英坩埚400侧部四周更多的热量经过底部保温毡1100开口的进行散热，使得石英坩埚400侧部和底部散热更均匀，挡热毡1600的配合使用热源调节毡装置1700，也使得热场分别是石英坩埚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，让石英坩埚400侧部和底部散热更均匀，减少多晶硅体内容易产生枝晶，可能导致多晶硅锭内部的应力增大，使得硅锭容易产生隐裂的问题；硅熔体在该石英坩埚400 的底部凝固不会产生的较大的生长应力和积聚分凝的杂质，因此可以减少位错的产生，制备得到的晶体硅位错较少，降低位错本身具备的悬挂键而存在电学活性，降低少数载流子寿命的问题，提高了多晶硅锭的少数载流子寿命。
因此在长晶阶段，打开隔热笼200以及相对应地控制热源调节毡装置1700 完全打开底部保温毡1100开口；使得石英坩埚400侧部四周更多的热量经过底部保温毡1100开口的进行散热，使得石英坩埚400侧部和底部散热更均匀，从而使得所述多晶硅在长晶阶段时具有均匀的温度，使界面更加平整，同时提高了石英坩埚400垂直方向上的温度梯度，加快了结晶的速率的同时减少应力、位错进而防止其由于散热不均而导致位错或产生应力等情况，提高其生长质量；也有效抑制坩埚侧壁形核，向坩埚中心杂乱生长，同时还能避免与竖直方向生长的晶粒冲突，形成大量晶体缺陷，由此得到的长晶界面更加平整的高质量硅锭。使得石英坩埚400侧部和底部散热更均匀，使界面更加平整，硅熔体在该石英坩埚400的底部凝固不会产生的较大的生长应力和积聚分凝的杂质，因此可以减少位错的产生，制备得到的晶体硅位错较少，提高了多晶硅锭的少数载流子寿命。
请参阅图7所示，本发明优选实施方式中，盖板调节装置1300具有导向管 1301、用于支撑定位导向管1301的导向支撑管1302、与导向支撑管1302螺纹连接的导向管1303、滑动设于导向管1303内腔中的滑动调节管1304、用于将钼制盖板1200与滑动调节管1304固定连接的螺纹套管1305、用于带动滑动调节管1304升降的石墨连接圆柱1306、以及通过石墨螺母固定在石墨连接圆柱 1306上且用于带动石墨连接圆柱1306升降的钼棒1307。钼棒1307与石墨连接圆柱1306通过螺母锁紧固定，石墨连接圆柱1306抵接滑动调节管1304内部抵触部，并通过手动抽动钼棒1307带动滑动调节管1304升降；而螺纹套管1305 固定在滑动调节管1304的底部并与钼制盖板1200固定连接。因此钼棒1307与石墨连接圆柱1306的配合进而带动钼制盖板1200升降，实现多晶硅熔化阶段伸入石英坩埚400内部而在长晶阶段提升至与石墨护板600平齐；且升降调节方式稳定可靠。
请参阅图7所示，本发明优选实施方式中，钼制盖板1200还连接有四个呈阵列分布的导向连接钼杆1800；导向连接钼杆1800与钼制盖板1200的连接处均通过螺母固定连接，导向连接钼杆1800的上端贯穿顶部保温毡1000；且与顶部保温毡1000之间设有导向套筒。具体实施过程中，导向套筒采用耐高温的石墨制成，由于石墨具有良好的润滑性，可以实现导向连接钼杆1800更加顺畅地带动钼制盖板1200升降，也避免了钼制盖板1200在提升或下降过程中产生晃 (摆)动；提高了钼制盖板1200升降过程中的稳定性和平顺性。
请参阅图7所示，本发明优选实施方式中，进气管装置1400具有与外部氩气总管连接的氩气进气管1401、固定设于顶部保温毡1000上用于抵持氩气进气管1401的固定套管1402、贯穿顶部保温毡1000且上端与固定套管1402螺纹连接的进气导流管1403、以及螺纹套接在进气导流管1403底部的出气接管1404；出气接管1404为顶部具有开口，底端封闭的出气接管，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；具体参阅图5所示；出气接管1404 通过出气通道14040将竖直流通至多晶硅铸锭内的氩气实现在石英坩埚400上方水平层流运动。出气接管1404伸入到钼制盖板1200下方且延伸伸入石英坩埚400内，以将石英坩埚400内的高温蒸汽及时排出铸锭炉体100外。具体地，钼制盖板1200的材质为耐高温的钼材质，以保证其耐高温及耐磨性。钼制盖板 1200用于封闭石英坩埚400的开口端，以便于在进行加热时，杂质不易从开口处进入。
请参阅图6所示，本发明优选实施方式中，组合保温块1500具有两块位于侧部保温毡900底部一侧的第一条形组合块1501和通过螺栓与第一条形组合块 1501固定连接的第二条形组合块1502；第一条形组合块1501的宽度大于第二条形组合块1502的二分之一的宽度；当隔热笼200完全闭合时，挡热毡1600 的上端面距离第二条形组合块1502的底部端面的间隙为3mm～5mm；且挡热毡 1600的侧面与第一条形组合块1501侧面之间的间隙为3mm～5mm。组合保温块 1500和挡热毡1600均采用石墨硬毡，从而保证其能够具有良好的耐高温耐热性能，挡热毡1600为方形块状结构，挡热毡1600的上端面距离第二条形组合块 1502的底部端面的间隙为3mm～5mm；且挡热毡1600的侧面与第一条形组合块 1501侧面之间的间隙为3mm～5mm，确保合理的装配间隙，同时也放置间隙过大造成过多的热量从缝隙中散出。
请参阅图8所示，本发明优选实施方式中，底部保温毡1100中部具有散热通孔11001；热源调节毡装置1700用于封闭或开启散热通孔11001；热源调节毡装置1700具有贯穿铸锭炉体100底部中央的升降钼杆1701、焊接在铸锭炉体 100外底壁上的导向密封套管1702、连接在升降钼杆1701顶端部的内外底部毡 1703、以及贴设于内外底部毡1703内底面的上的加强套1704；内外底部毡1703 的厚度与底部保温毡1100的厚度一致。晶硅处于长晶阶段时，拉动升降钼杆 1701，以使内外底部毡1703相对底部保温毡1100移动，直至内外底部毡1703 抵接在石墨支撑腿800上，此时散热通孔11001打开，此时，热量可通过散热通孔11001向铸锭炉体100的底部以及两侧散发。由于散热通孔11001分布在内外底部毡1703的中部，因此，当热量通过散热通孔11001散发时，其热量也散发得较为均匀，从而使得多晶硅在长晶阶段时具有均匀的温度，进而防止其由于散热不均而导致位错或产生应力等情况，提高其生长质量。
本发明优选实施方式中，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石墨支撑环801上。采用分瓣式组合连接目的也是方便安装和拆卸，安装方式简单可靠。拉动升降钼杆 1701，以使内外底部毡1703相对底部保温毡1100移动，直至内外底部毡1703 抵接在石墨支撑环801上，从而也实现了完全打开散热通孔11001。
请参阅图4所示，本发明优选实施方式中，侧部保温毡900铺设在隔热笼 200上，侧部保温毡900上开设有截面形状为“W”形状的排杂孔901。在侧部保温毡900上开排杂孔901，有利于将高温铸锭过程中生成的杂质气体通过排杂孔901及时的排出及减少热量损失，减少杂质气体进入硅熔体中的几率，从而降低硅熔体的杂质含量，提高硅锭质量。其中排杂孔901的开设位置与长晶末期石墨护板600的排气通道的位置相对应。
本发明优选实施方式中，钼棒1307通过万向节与升降装置连接，万向节的设置允许钼棒1307在与升降装置连接后的夹角在一定范围内变化。防止钼棒 1307与导向管1301内壁产生干涉，使其提升更为顺畅。
本发明优选实施方式中，铸锭炉体100的侧壁具有出气管路1900，出气管路1900与外部抽气泵连接；进气管装置1400与出气管路1900相对设置。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
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(1600)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。
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)具有导向管(1301)、用于支撑定位所述导向管(1301)的导向支撑管(1302)、与所述导向支撑管(1302)螺纹连接的导向管(1303)、滑动设于所述导向管(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1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(1900)，所述出气管路(1900)与外部抽气泵连接；所述进气管装置(1400)与所述出气管路(1900)相对设置。
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