CN112251808A - 一种水冷热屏结构、单晶硅生长装置以及单晶硅生长方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷热屏结构、单晶硅生长装置以及单晶硅生长方法，涉及单晶硅生长领域。该水冷热屏结构的一具体实施方式包括：内壳的内表面排列设置槽形结构；内壳的剖面和外壳的剖面均为倒置的等腰梯形结构；内壳套装在外壳内，内壳的上边缘和下边缘分别与外壳的上边缘和下边缘密封连接；内壳与外壳之间形成空腔，冷却水导流装置设置于空腔内。该实施方式能够有效地提高水冷热屏结构吸收热辐射的能力，从而提高水冷热屏结构的散热效果。

Description

一种水冷热屏结构、单晶硅生长装置以及单晶硅生长方法

技术领域

本发明涉及单晶硅生长领域，尤其涉及一种水冷热屏结构、单晶硅生长装置以及单晶硅生长方法。

背景技术

目前直拉法或直拉区熔结合法制备太阳能用单晶硅过程中，为了提升单位时间的产出量，提升单晶硅生长速度是需要克服的关键问题。单晶硅生长速度受结晶界面附近的晶体的纵向温度梯度影响比较大，结晶界面附近的晶体的温度梯度越大，单晶硅生长越快。由于硅从液态转化为固态需要释放大量的热，那么增加结晶界面附近的晶体的纵向温度梯度的一种方式是使晶体能够快速散热。目前主要通过水冷热屏结构为晶体散热。

由于水冷热屏结构不能与晶体或硅液接触，因此晶体与水冷热屏之间热的传输主要靠辐射方式，即水冷热屏内表面吸收热辐射，并将吸收的部分热传输给循环水。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于现有的水冷热屏结构的内表面是光滑表面，具有比较强的反射能力，导致现有的水冷热屏吸收热辐射能力比较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种水冷热屏结构、单晶硅生长装置以及单晶硅生长方法，能够有效地提高水冷热屏结构吸收热辐射的能力，从而提高水冷热屏结构的散热效果，以有效地增大结晶界面附近的晶体的纵向温度梯度。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种水冷热屏结构，包括：内壳、外壳、冷却水导流装置，其中，

内壳的内表面排列设置槽形结构；

内壳的剖面和所述外壳的剖面均为倒置的等腰梯形结构；

内壳套装在外壳内，内壳的上边缘和下边缘分别与外壳的上边缘和下边缘密封连接；

内壳与外壳之间形成空腔，冷却水导流装置设置于空腔内。

优选地，所述槽形结构排列于所述内壳的内表面的部分区域或全部区域。优选地，所述槽形结构在所述内壳的内表面密集排列。

优选地，所述槽形结构为轴向槽。

优选地，所述槽形结构为径向槽。

优选地，所述槽形结构的截面为V形、U形、弧形、类矩形以及扇形中的任意一种形状。

优选地，针对所述内壳的内表面仅排列设置有一种形状的槽形结构的情况，

相邻两个所述槽形结构的相邻两个侧壁相交。

优选地，针对所述内壳的内表面排列设置有多种形状的槽形结构的情况，

相邻两个所述槽形结构的相邻两个侧壁相交，或者，相邻两个所述槽形结构具有同一侧壁。

优选地，所述槽形结构的夹角不大于90度。

优选地，所述槽形结构1011的深度不小于2mm。

优选地，相邻两个所述槽形结构1011的相邻侧壁之间的间距不大于30mm。

第二方面，本发明实施例提供一种单晶硅生长装置，包括：单晶炉本体以及上述任一项水冷热屏结构，其中，

所述水冷热屏结构设置于所述单晶炉本体内。

优选地，水冷热屏结构位于单晶炉本体包括的坩埚上方。

优选地，所述水冷热屏结构包括的进水管以及出水管分别固定于所述单晶炉本体的炉盖上。

优选地，所述单晶硅生长装置，进一步包括：第一升降装置，其中，

所述第一升降装置用于控制所述单晶炉本体包括的坩埚上下移动。

优选地，所述单晶硅生长装置，进一步包括：第二升降装置，其中，

所述第二升降装置用于控制所述水冷热屏结构上下移动。

第三方面，本发明实施例提供一种利用具有上述水冷热屏结构的单晶硅生长装置进行单晶硅生长的方法，包括：

单晶硅穿过所述水冷热屏结构拉直生长的步骤；

控制硅液面与加热器之间的相对位置不超过误差阈值，所述加热器用于加热硅液；

控制所述水冷热屏结构下降的步骤。

优选地，控制硅液面与加热器之间的相对位置不超过误差阈值，包括：

根据单晶硅生长高度和所述单晶硅的直径，调节盛装硅液的坩埚的高度。

优选地，控制所述水冷热屏结构下降的步骤，包括：

控制所述水冷热屏结构以不大于0.5mm/min的速度下降，当水冷热屏的下表面与所述硅液面之间的间距达到设置间距阈值时，控制所述水冷热屏停止下降。

优选地，控制水冷热屏以不大于0.5mm/min的速度下降，包括：

控制所述水冷热屏结构以第一速度下降，第一距离；

继续控制所述水冷热屏结构以第二速度下降，第二距离，其中，所述第一速度小于所述第二速度。

优选地，单晶硅穿过所述水冷热屏结构拉直生长的步骤中，所述单晶硅生长速度不大于2.6mm/min。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：由于水冷热屏结构包括的内壳的内表面排列设置有槽形结构，使单晶硅生长过程所产生的热辐射在该槽形结构的两个侧壁上多次反射，即单晶硅生长过程所产生的热辐射在内壳的内表面发生多次反射，从而有效地提高水冷热屏结构对热辐射的吸收，该水冷热屏结构吸收的热辐射与导流装置中的冷却水结合，可有效地提高水冷热屏结构对单晶硅的冷却效率。

另外，由于内壳的内表面排列设置的槽形结构能够提高水冷热屏结构的吸热性能，则本发明实施例提供的水冷热屏结构对单晶硅具有更好的降温效果。基于此，在单晶硅生长初期可使水冷热屏结构下表面与硅液表面具有比较大的间距，从而有效地提高单晶硅生产的安全性。

另外，与现有的光滑内表面的水冷热屏的下表面与硅液表面间距相比，本发明实施例提供的水冷热屏结构与硅液表面之间的间距增大，以保证单晶硅生长比较平缓，保证单晶硅生长热应力比较稳定，从而提高单晶硅生长可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的水冷热屏结构的示意图；

图2是根据本发明实施例的水冷热屏结构剖面的示意图；

图3是根据本发明实施例的水冷热屏结构中内壳与冷却水倒流装置的示意图；

图4是根据本发明实施例的水冷热屏结构的俯视图；

图5是根据本发明实施例的水冷热屏结构的横截面的示意图；

图6是根据本发明另一实施例的水冷热屏结构的横截面的示意图；

图7是根据本发明又一实施例的水冷热屏结构的横截面的示意图；

图8是根据本发明另一实施例的水冷热屏结构的横截面的示意图；

图9是根据本发明又一实施例的水冷热屏结构的横截面的示意图；

图10是根据本发明实施例的热辐射在槽形结构内反射的示意图；

图11是根据本发明实施例的槽形结构在内壳的内表面各个区域分布的示意图；

图12是根据本发明实施例的相邻两个槽形结构相对位置关系的示意图；

图13是根据本发明另一实施例的相邻两个槽形结构相对位置关系的示意图；

图14是根据本发明又一实施例的相邻两个槽形结构相对位置关系的示意图；

图15是根据本发明实施例的单晶硅生长装置的示意图；

图16是根据本发明实施例的单晶硅生长方法的主要流程的示意图。

附图标记如下：

101 内壳； 1011 槽形结构

1011′ 相邻两个槽形结构中，一个槽形结构的第一侧壁

1011″ 相邻两个槽形结构中，另一个槽形结构的第二侧壁

1012 内壳的内表面的上段部分

1012′ 内壳的内表面的上段部分中的第一区域

1013 内壳的内表面的中段部分

1013′ 内壳的内表面的中段部分中的第二区域

1014 内壳的内表面的下段部分

1014′ 内壳的内表面的下段部分中的第三区域

1015 第一侧壁1011′与第二侧壁1011″具有的同一条侧边

102 外壳

103 冷却水导流装置

104 进水口

105 进水管

106 出水口

107 出水管

20 单晶炉本体 201 坩埚

30 第一升降装置

40 第二升降装置

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的一种水冷热屏结构10，如图1所示，该水冷热屏结构10可包括：内壳101、外壳102、冷却水导流装置103、进水口104、进水管105、出水口106以及出水管107，其中，

如图1所示，内壳101的内表面排列设置槽形结构1011；

内壳101套装在外壳102内，内壳101的上边缘和下边缘分别与外壳102的上边缘和下边缘密封连接；

内壳101与外壳102之间形成空腔，冷却水导流装置103设置于空腔内。

另外，如图1所示，进水口104和出水口106分设于内壳101上端，且进水口104所在位置与冷却水导流装置103的进水区域对应，出水口106所在位置与冷却水导流装置103的出水区域对应；

进水管105的一端连接进水口104；

出水管107的一端连接出水口106。

其中，内壳101和外壳102可以为任意形状，比如，倒置圆台形结构、圆筒形结构、两端敞口的长方体结构、剖面为倒置梯形等。

在本发明一个实施例中，在图1所示的水冷热屏结构10基础上，进一步地，如图2所示，内壳101的剖面和外壳102的剖面均为倒置的等腰梯形结构。该倒置的等腰梯形具体是指，得到的剖面图，上边线与下边线平行，且上边线的长度大于下边线的长度。其中，内壳101和外壳102可为图1示出的倒置圆台结构，内壳101和外壳102还可以为任何能够使内壳101的剖面和外壳102的剖面均为倒置的等腰梯形结构的立体结构，比如，内壳101和外壳102的横截面均为正多边形，而剖面为倒置等腰梯形的结构等。

该倒置等腰梯形的结构，一方面将水冷热屏结构应用在单晶硅生长装置时，可方便透过顶盖观察镜观测实际生产情况；另一方面，该倒置等腰梯形的结构可对单晶硅生产所使用的保护气比如氩气等起到气流导流作用，使保护气向单晶硅方向聚拢，使单晶硅在惰性气体环境下生长。另外，通过该导流的保护气还可带走单晶硅产生的热量，该倒置等腰梯形的结构可进一步提高保护气冷却的功效。

其中，内壳101的上边缘和下边缘分别与外壳102的上边缘和下边缘密封连接具体可为：内壳101的上边缘与外壳102的上边缘、内壳101的下边缘与外壳102的下边缘焊接连接或者通过密封圈/密封环密封连接。

其中，冷却水导流装置103可以为设置在空腔内、环绕内壳侧壁和外壳侧壁的水流导板(图3所示)，除了图3所示的水流导板之外，冷却水导流装置103还可以为在空腔内、环绕内壳侧壁水流管。

值得说明的是，图1和图2仅示例性地给出了槽形结构1011是截面V形结构的槽形结构。该槽形结构可如图4示出的水冷热结构的俯视图以及图5示出的水冷热结构的横截面图所示。另外，如图6所示的具有U形的横截面，如图7所示的具有弧形结构的横截面，如图8所示的位于内壳的内表面的横截面为类矩形结构的槽形结构，如图9所示的横截面图，位于内壳的内表面的槽形结构包括横截面为V形以及扇形两种形状的组合。其中，任何基于图6至图9的变形也均在本发明保护范围内。

综上，内壳101横截面还可为U形、弧形、类矩形以及扇形中的任意一种或多种。其中，设置于内壳102的内表面的槽形结构的尺寸和间距可以相同也可以不同。一般来说，为了降低槽形结构制作工艺的复杂度，为内壳102的内表面设置尺寸和间距相同的槽形结构。另外，槽形结构可以通过现有的制作工艺比如表面刻蚀、表面折叠等得到。

通过上述多种槽形结构设置，可以根据单晶炉的设置以及实际需求选择不同的槽形结构，以对单晶炉中使用的现有水冷热屏可直接替换，而无需调整单晶硅生长参数，因此，本发明实施例提供的多种形状的槽形结构，提高水冷热屏结构的实用性以及灵活选择。

一般来说，当热辐射投射到水冷热屏结构的内表面上时，会发生三种现象，即吸收、反射、透射。针对投射到水冷热屏结构的内表面上的总热量Q来说，一部分Q1被水冷热屏结构吸收，另一部分Q2被水冷热屏结构反射，其余部分Q3透过水冷热屏结构。

本发明实施例提供的槽形结构，将被反射的Q2热量做到了高效率吸收，增强了吸收热量Q1，突破了传统水冷热屏在吸收热辐射的瓶颈问题。即：由于水冷热屏结构包括的内壳的内表面排列设置有槽形结构，使单晶硅生长过程所产生的热辐射在该槽形结构的两个侧壁上多次反射(如图10所示的横截面为V形的槽形结构，热辐射会在该槽形结构的侧壁上进行多次反射)，即单晶硅生长过程所产生的热辐射在内壳的内表面发生多次反射，从而有效地提高水冷热屏结构对热辐射的吸收，使热量经过多次反射后，大部分留存在水冷热屏结构的内表面之内，达到减少热量流失，提升水冷热屏热量吸收效率的目的。因此，该水冷热屏结构吸收的热辐射与导流装置中的冷却水结合，可有效地提高水冷热屏结构对单晶硅的冷却效率。

另外，槽形结构的存在可以有效地增加水冷热屏结构内表面的面积，即增加水冷热屏结构的受热面积，使水冷热屏结构吸收的热量可成倍增长，从而进一步提高水冷热屏结构对单晶硅的冷却效率。

另外，由于内壳的内表面排列设置的槽形结构能够提高水冷热屏结构的吸热性能，则本发明实施例提供的水冷热屏结构对单晶硅具有更好的降温效果。基于此，在单晶硅生长初期可使水冷热屏结构下表面与硅液表面具有比较大的间距，从而有效地提高单晶硅生产的安全性。

另外，与现有的光滑内表面的水冷热屏的下表面与硅液表面间距相比，由于本发明实施例提供的水冷热屏结构具有更高的吸热性，能够更好地为单晶硅降温，为了能够保证单晶硅初期能够在一个比较适中的温度生长，即避免单晶硅生长初期由于温度过低导致的生长失败，本发明实施例提供的水冷热屏结构与硅液表面之间的间距增大，以保证单晶硅生长比较平缓，保证单晶硅生长热应力比较稳定，从而提高单晶硅生长可靠性。

另外，在整个拉晶过程中，槽形结构不断吸收晶体所释放辐射热及由冷却水导流装置流动的冷却水及时传导走，增强了晶体结晶的驱动力，从而使晶体的生长速度可以大幅度提升。

值得说明的是，槽形结构走向与水平方向无论是平行、垂直或呈其他角度，均在此专利保护之内。

如图11所示的内壳101展开结构图，内壳101的内表面可分为上段部分1012、中段部分1013以及下段部分1014。在本发明实施例中，为了能够满足不同单晶炉的需求或者不同尺寸单晶硅生长的需求，槽形结构1011排列于内壳101的内表面的部分区域或全部区域。具体地，槽形结构可排列于内壳101的内表面全部区域。另外，槽形结构可排列于内壳101的内表面部分区域，以图11所示的内壳101的内表面为例，比如，槽形结构可排列于图11所示的下段部分1014或者中段部分1013或者上段部分1012。又比如，槽形结构可排列于图11所示的下段部分1014、中段部分1013以及上段部分1012中的任意两个部分。又比如，槽形结构还可排列于图11所示出的第一区域1012′、第二区域1013′以及第三区域1014′，其中，第一区域1012′位于上段部分1012、第二区域1013′位于中段部分1013、第三区域1014′位于下段部分1014。其他任何与上述槽形结构分布或排列相似的结构也均在本发明实施例的保护范围内。

值得说明的是，上述实施提供的槽形结构在内壳的内表面的排列和分布，槽形结构的横截面可为V形、U形、弧形、类矩形以及扇形中的任意一种或多种形状等。

在本发明实施例中，图1示出的槽形结构为轴向槽，即槽形结构沿着内壳的轴向伸展。

另外，槽形结构还可为径向槽，该径向槽可与内壳的轴垂直。

通过上述各个实施例提供的不同排列、分布以及结构的槽形结构，可满足不同工艺或者不同单晶炉需求。

在本发明实施例中，槽形结构11在内壳1的内表面密集排列。该密集排列的方式可以有四种排列方式。

第一种排列方式：

如图5所示，针对内壳101的内表面排列设置有一种形状的槽形结构1011的情况，

相邻两个槽形结构1011的相邻两个侧壁相交。如图12所示的相邻两个槽形结构1011，在该相邻两个槽形结构1011中，一个槽形结构的第一侧壁1011′与另一个槽形结构的第二侧壁1011″相交，该第一侧壁1011′与第二侧壁1011″相邻。值得说明的是，该相交具体是指该第一侧壁1011′与第二侧壁1011″具有同一条侧边1015。

第二种排列方式：

针对内壳101的内表面排列设置有多种形状的槽形结构1011的情况，相邻两个槽形结构1011的相邻两个侧壁相交。具体地，如图13所示，相邻两个槽形结构1011中，一个槽形结构的第一侧壁1011′与另一个槽形结构的第二侧壁1011″相交，该第一侧壁1011′与第二侧壁1011″相邻。值得说明的是，该相交具体是指该第一侧壁1011′与第二侧壁1011″具有同一条侧边1015。

第三种排列方式：

针对内壳101的内表面排列设置有多种形状的槽形结构1011的情况，相邻两个槽形结构1011具有同一侧壁。具体地，如图9所示，相邻两个槽形结构1011中，一个槽形结构与另一个槽形结构共用一个侧壁。

第四种排列方式：

相邻两个槽形结构1011的相邻侧壁之间存在一定的间距。该间距一般不大于30mm。具体地，如图14所示，相邻两个槽形结构1011的相邻侧壁之间存在一定的间距L。其中，间距一般不大于30mm具体是指，相邻侧壁之间的最大距离一般不大于30mm，以保证槽形结构能够有效地提高内壳吸收单晶硅产生的热量。

另外，在本发明实施例中，槽形结构的夹角不大于90度。通过该夹角度数的限定，使热辐射能够在槽形结构的两个侧壁之间完成多次反射，提高热辐射与内壳接触时长，从而有效地降低单晶硅生长温度。

进一步地，在本发明实施例中，槽形结构的深度不小于2mm。一个优选地实施例中，槽形结构的深度为2～8mm。该槽形结构深度可直接影响热辐射在槽形结构内的反射次数，通过研究发现，不小于2mm的深度，能够明显地提高内壳对热量的吸收。

如图15所示，本发明实施例提供一种单晶硅生长装置，该单晶硅生长装置可包括：单晶炉本体20以及上述任一个实施例提供的水冷热屏结构10，其中，

水冷热屏结构10设置于单晶炉本体20内。

其中，水冷热屏结构10位于单晶炉本体20包括的坩埚201上方。在坩埚内盛装有硅液时，该水冷热屏结构10位于硅液面上方，水冷热屏底部与硅液表面之间存在一定间距。

由于水冷热屏结构能够有效地提高对单晶硅生长所产生的热量的吸收，相应地，单晶硅生长会提速。另外，在单晶硅生长初期，水冷热屏结构下端与硅液表面之间的间距可以增大，因此，本发明实施例提供的单晶硅生长装置在保证工艺安全性的同时，能够有效地提高单晶硅生长效率。

其中，水冷热屏结构10包括的进水管105以及出水管107分别固定于单晶炉本体20的炉盖上。

另外，如图15所示，单晶硅生长装置可进一步包括：第一升降装置30，其中，

第一升降装置30用于控制单晶炉本体20包括的坩埚201上下移动。

如图15所示，该第一升降装置30设置于坩埚201的下方。

通过上述第一升降装置控制坩埚上下移动，使坩埚内的硅液表面相对于设置于坩埚周围的加热器的位置基本保持不变，从而保证单晶硅生长的温度比较稳定，以使单晶硅能够稳定生长。

进一步地，如图15所示，单晶硅生长装置可进一步包括：第二升降装置40，其中，第二升降装置40用于控制水冷热屏结构10上下移动。

其中，该第二升降装置40设置于进水管105和出水管107上。

通过该第二升降装置可以调节水冷热屏结构上下移动，使整个水冷热屏结构相对炉盖或硅液表面的位置发生变化，从而适应不同的拉晶状态。另外，由于在单晶硅生长初期，为了能够使单晶硅具有比较好地热应力，降温过程不能过快，因此，水冷热屏结构与硅液表面之间的间距比较大，随着后续反应的稳定，可缩小水冷热屏结构与硅液表面之间的间距，以进一步增大热吸收，从而有效地提高单晶硅生长效率。

在本发明实施例中，如图16所示，提供一种单晶硅生长的方法，该单晶硅生长利用具有上述任一实施例提供的水冷热屏结构的单晶硅生长装置实现，该单晶硅生长方法可包括如下步骤：

步骤S1601：单晶硅穿过水冷热屏结构拉直生长的步骤；

步骤S1602：控制硅液面与加热器之间的相对位置不超过误差阈值，加热器用于加热硅液；

步骤S1603：控制水冷热屏结构下降的步骤。

其中，步骤S1601的具体实施方式与现有技术相同，在此不再赘述。

其中，上述步骤S1602的一种具体实施方式可包括：根据单晶硅生长高度和单晶硅的直径，调节盛装硅液的坩埚的高度。比如，通过下述计算公式(1)，得到调节盛装硅液的坩埚的高度，在单晶硅生长过程中，则按照计算公式(1)得到的结果调节坩埚的高度。值得说明的是，该通过计算公式(1)得到调节坩埚的高度可以是实时计算的，也可以是预先根据该计算公式(1)得到调节坩埚的高度，然后通过自动化调节器将该调节坩埚的高度与单晶硅直径和单晶硅生长高度对应设置，在后续单晶硅生长装置生长单晶硅过程中，根据单晶硅直径和单晶硅生长高度以及对应设置的坩埚的高度，直接调节坩埚。

计算公式(1)：

其中，H表征调节坩埚的高度；D表征单晶硅直径；h表征预设时间段内单晶硅生长高度；C表征根据实验得到矫正参数；S表征坩埚的底面积。

通过上述步骤S1602调节坩埚的高度，使单晶硅生长所使用的硅液温度比较恒定，从而保证反应的稳定性，以提高单晶硅生长工艺的稳定性和生产效率。

其中，上述步骤S1603的一种具体实施方式可包括：控制水冷热屏结构以不大于0.5mm/min的速度下降，当水冷热屏的下表面与硅液面之间的间距达到设置间距阈值时，控制水冷热屏停止下降。

由于本发明实施例所使用的水冷热屏结构的槽形结构，使水冷热屏结构具有更好地吸热性，因此，在单晶硅生长初期，单晶硅生长温度不能下降过快，因此，需增大水冷热屏的下表面与硅液之间的间距，以保证单晶硅生长初期所需温度。在单晶硅生长进入稳定阶段后，通过步骤S1603可缩小水冷热屏结构与硅液之间的间距，以加快单晶硅生长。

上述间距阈值是避免水冷热屏下表面与硅液接触所设的安全距离，以保证单晶硅生长工艺的安全性。

在本发明实施例，通过进一步实验得到控制水冷热屏以不大于0.5mm/min的速度下降的具体实施方式可包括：控制水冷热屏结构以第一速度下降，第一距离；继续控制水冷热屏结构以第二速度下降，第二距离，其中，第一速度小于第二速度。即开始控制水冷热屏结构下降速度比较慢，以保证单晶硅生长温度的稳定性，后续可加大水冷热屏结构的下降速度，以提高单晶硅生长冷却效率，从而提高单晶硅生长效率。

在本发明实施例中，针对使用上述水冷热屏结构生长单晶硅，单晶硅穿过水冷热屏结构拉直生长的步骤中，单晶硅生长速度不大于2.6mm/min。一个优选地实施例中，单晶硅生长速度为1.9～2.0mm/min。通过该速度与水冷热屏结构结合，在保证单晶硅性能的同时，能够有效地提高单晶硅生长效率。

下面以一个具体实施例进行详细说明。

实施例：

I：利用设置在进水管与出水管上的升降装置，将水冷热屏结构置于硅熔体液面上方适当位置。

II：执行直拉单晶硅工艺(CZ工艺)等径动作之后，晶体长度小于50mm之内，保持水冷热屏位置不变。

III：执行CZ工艺转肩后,等径生长单晶硅超过50mm之后，利用设置在进水管与出水管上的升降装置，以0.1mm/min的速度，减小水冷热屏结构的下表面与硅熔体液面之间的距离10mm。

IV：执行III流程之后，提高水冷热屏结构的下降速度至0.2mm/min，并保持此速度，直至再次减小水冷热屏结构下表面与硅熔体液面之间的距离40mm。

V：保持水冷热屏结构下表面与硅熔体液面之间的最终距离，直至CZ工艺收尾结束。

VI：利用设置在进水管与出水管升降装置，使用0.3mm/min速度逐步增大水冷热屏结构下表面与硅熔体液面距离，直至到适合拆炉的适当位置。

值得说明的是，在上述步骤I至步骤V执行过程中，持续通过第二升降装置调节坩埚高度，以保持硅液面与加热器位置相对不变。

以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本发明的结构、方法及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本发明权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水冷热屏结构，其特征在于，包括：内壳(101)、外壳(102)、冷却水导流装置(103)，其中，

所述内壳(101)的内表面排列设置槽形结构(1011)；

所述内壳(101)的剖面和所述外壳(102)的剖面均为倒置的等腰梯形结构；

所述内壳(101)套装在所述外壳(102)内，所述内壳(101)的上边缘和下边缘分别与所述外壳(102)的上边缘和下边缘密封连接；

所述内壳(101)与所述外壳(102)之间形成空腔，所述冷却水导流装置(103)设置于所述空腔内。

2.根据权利要求1所述水冷热屏结构，其特征在于，

所述槽形结构(1011)排列于所述内壳(101)的内表面的部分区域或全部区域。

3.根据权利要求1或2所述水冷热屏结构，其特征在于，

所述槽形结构(1011)在所述内壳(101)的内表面密集排列。

4.根据权利要求1或2所述水冷热屏结构，其特征在于，

所述槽形结构(1011)的截面为V形、U形、弧形、类矩形以及扇形中的任意一种形状。

5.根据权利要求4所述水冷热屏结构，其特征在于，

针对所述内壳(101)的内表面仅排列设置有一种形状的槽形结构(1011)的情况，

相邻两个所述槽形结构(1011)的相邻两个侧壁相交。

6.根据权利要求4所述水冷热屏结构，其特征在于，

针对所述内壳(101)的内表面排列设置有多种形状的槽形结构(1011)的情况，

相邻两个所述槽形结构(1011)的相邻两个侧壁相交，或者，相邻两个所述槽形结构(1011)具有同一侧壁。

7.根据权利要求1、2、5以及6任一项所述水冷热屏结构，其特征在于，

所述槽形结构的夹角不大于90度。

8.根据权利要求1、2、5以及6任一项所述水冷热屏结构，其特征在于，

所述槽形结构1011的深度不小于2mm；

和/或，

相邻两个所述槽形结构1011的相邻侧壁之间的间距不大于30mm。

9.一种单晶硅生长装置，其特征在于，包括：单晶炉本体(20)以及权利要求1至8任一项所述水冷热屏结构(10)，其中，

所述水冷热屏结构(10)设置于所述单晶炉本体(20)内。

10.一种利用具有权利要求1至8任一所述的水冷热屏结构的单晶硅生长装置进行单晶硅生长的方法，其特征在于，

单晶硅穿过所述水冷热屏结构拉直生长的步骤；

控制硅液面与加热器之间的相对位置不超过误差阈值，所述加热器用于加热硅液；

控制所述水冷热屏结构下降的步骤。

Images