CN201665725U

CN201665725U - 一种反射板高度小的单晶炉装置

Info

Publication number: CN201665725U
Application number: CN 201020118213
Authority: CN
Inventors: 舟桥启; 贺贤汉; 河野贵之
Original assignee: Shanghai Hanhong Precision Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Hanhong Precision Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2020-02-25

Abstract

本实用新型涉及一种硅单晶制造装置，特别是涉及一种反射板高度小的单晶炉装置。其包括设置在石英坩埚上方围绕晶棒且下部直径小于上部直径的热屏，使用了至少以降低消耗电力为目的的断热材和以提高晶棒冷却效果提高拉晶速度为目的的反射板，并且，反射板的高度小于内热屏罩的高度，通过将晶棒表面的辐射热向上反射，达到提高晶棒冷却的效果，由此能够实现拉晶速度的提高，进而达到缩短拉晶时间，从而提高生产效率的功效。也就是说，本实用新型采用在现有的热屏结构的内侧直接放置有反射板，不需要重新设置连接部，实现方便，且结构简单。还有，本实用新型的断热材的外部都包覆有物质(如热屏罩)，防止垃圾掉入石英坩埚。

Description

一种反射板高度小的单晶炉装置

技术领域

本实用新型涉及一种硅单晶制造装置，特别是涉及一种反射板高度小的单晶炉装置。

背景技术

单晶硅一般用CZ法制造。CZ法指的是在单晶炉内设置石英坩埚，并将硅料装入石英坩埚内，再依靠安装在石英坩埚周围的加热器使硅料熔化，后把安装在籽晶夹头上的籽晶进入熔液，并通过籽晶夹头与石英坩埚的相互逆转进而制造出规定直径和长度的单晶棒。此时，为了遮蔽熔液的热量，在石英坩埚上方设置围绕单晶棒的热屏。

也就是说，请参阅图1，现有的单晶炉装置通常包括热屏。该热屏13可以是由热屏罩21和断热材22所组成。断热材22环绕拉晶中的单晶棒11，断热材22的外周可以全部被热屏罩21覆盖，也可以是断热材22的外周和内周全部被热屏罩21覆盖。热屏13位于石英坩埚12的上方。

为了缩短拉晶时间，进而提高生产效率，目前最有效的方法是提高拉晶速度。而若要提高拉晶速度，则最需要解决的问题就是单晶棒的冷却速率。在2001年10月2日公开的特开2001-270797的日本专利中，公开了一种由Wacker-NSEC株式会社申请的实用新型名称为“硅单晶制造装置”的专利，其装置设置有辐射热反射体和辐射热遮蔽体，辐射热反射体环绕拉晶中的单晶棒，上部为环状，下部向下直径渐小，辐射热遮蔽体环绕在辐射热反射体外侧。该辐射热遮蔽体和辐射热反射体有2处连接部连接，连接部以外没有相互接触。

这种装置虽然能够在一定程度上提升单晶棒的冷却速率，但是还是存在以下问题：

首先，上述专利申请中，是通过在辐射热遮蔽体的最上端部设置一支撑连接部，通过该支撑连接部使得辐射热反射体能够位于辐射热遮蔽体的内侧，进而能够实现环绕拉晶中的单晶棒的目的。这种结构比较复杂，并且还需要达到申请文件中提到的“该辐射热反射体的缩径部最下部，至少为缩径部最高部的十分之一，并相对于水平面要有40度至50度的倾斜”，实现起来具有一定的难度。

接着，辐射热遮蔽体的材料通常为石墨，该辐射热遮蔽体和辐射热反射体有2处连接部连接时，辐射热遮蔽体和辐射热反射体之间不是全贴合的，因此，在拉晶过程中，辐射热遮蔽体容易将细小的石墨粒掉入熔液中，进而影响生产出来的单晶棒的品质。

再次，在该专利文件中公开的辐射热反射体主要指石墨或CC复合材料的表面上涂覆反射层，反射层就是申请文件中说的被辐射率为0.5以下的素材。石墨或CC复合材料直接涂覆反射层，若涂覆的反射层均匀，需要的工艺要求高，若涂覆的反射层不均匀，则反射热量的效果就有可能打折扣。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种反射板高度小的单晶炉装置，以达到提高晶棒的冷却效率，进而提高拉晶速率的技术目的。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种反射板高度小的单晶炉装置，包括热屏和石英坩埚，所述热屏是由断热材、热屏罩、反射板组成，断热材设置在石英坩埚的上方，其下部直径小于上部直径，断热材的内侧和外侧分别被内热屏罩和外热屏罩覆盖，其内热屏罩内侧放置有反射板，反射板环绕拉晶中的晶棒，反射板与内热屏罩之间未预留空间，反射板的高度小于内热屏罩的高度。

通常情况下，内热屏罩和外热屏罩为一体制成的热屏罩，断热材的四周都由热屏罩包覆。

反射板的材质可采用即使长时间暴露在高温中变形仍然很小、辐射率很低的钼或者钨。

并且，为了提高反射热量的效率，反射板可采用作过镜面处理的反射板。

为了增加隔热的功效，在热屏上部可设置上部断热材。

并且，上述热屏罩的材质可以为石墨或C/C复合材料。

另外，反射板呈现上面大、下面小的圆台状。

在本实例中，反射板的下底面与热屏罩的下底面齐平，反射板的上底面低于内热屏罩的上底面。

与现有技术相比，本实用新型具有以下的优势：

首先，本实用新型关于设置在石英坩埚上方围绕晶棒且下部直径小于上部直径的热屏，使用了至少以降低消耗电力为目的的断热材和以提高晶棒冷却效果提高拉晶速度为目的的反射板，通过将晶棒表面的辐射热向上反射，达到提高晶棒冷却的效果，由此能够实现拉晶速度的提高，进而达到缩短拉晶时间，从而提高生产效率的功效。

接着，本实用新型采用在现有的热屏结构的内侧直接放置有反射板，不需要重新设置连接部，实现方便，且结构简单。

再次，本实用新型的断热材的外部都包覆有物质(如热屏罩)，防止垃圾掉入石英坩埚。

其次，本实用新型的反射板可采用作过镜面处理的反射板，进一步提升将晶棒表面的辐射热向上反射的效率。

其次，本实用新型直接采用采用即使长时间暴露在高温中变形仍然很小、辐射率很低的钼或者钨作为反射板，而不是在现有的石墨上设置有涂层来作为反射层，反射板的稳定性更高。

最后，反射板的下底面与热屏罩的下底面齐平，反射板的上底面低于内热屏罩的上底面。也就是说，反射板的高度小于内热屏罩的高度。考虑到反射板的造价非常高，这种结构设计，不仅可以降低增加反射板带来的成本大量增加的问题，而且同样也能将晶棒表面的辐射热向上反射，达到提高晶棒冷却的效果。

附图说明

图1为现有单晶炉装置的一实施例结构示意图；

图2为本实用新型单晶炉装置中热屏的一实例示意图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本实用新型。

实施例

请参阅图2，其为一种单晶炉装置中热屏的实施例结构示意图。热屏是由断热材32、热屏罩、反射板34组成，断热材32设置在石英坩埚上方，其下部直径小于上部直径，断热材32的内侧和外侧分别被内热屏罩33和外热屏罩31覆盖，其内热屏罩33内侧放置有反射板34，反射板34环绕拉晶中的晶棒，反射板34与内热屏罩33之间未预留空间。

并且，通常情况下，内热屏罩33和外热屏罩31为一体制成的热屏罩，断热材32的四周都由热屏罩包覆。还有，反射板34的高度小于内热屏罩33的高度。

同样，反射板34的材质可采用即使长时间暴露在高温中变形仍然很小、辐射率很低的钼或者钨。并且，将反射板34为作过镜面处理。还有，热屏上部可以设置上部断热材35。

另外，热屏罩的材质也可为石墨或C/C复合材料。

还需要说明的是，在本实例中，反射板34可以呈现下部小、上部大的圆台形状。也就是说，整个热屏呈下部小上部大的圆台状，反射板34能够直接放置在断热材32的内侧，不需要借助额外的机械手段或粘合剂等，使用方便且安装也方便。

反射板34的下底面与热屏罩的下底面大致齐平，其上底面低于热屏罩的上底面。

考虑到反射板34的照价非常贵，缩小反射板34的尺寸也能达到类似的效果，即通过将晶棒表面的辐射热向上反射，达到提高晶棒冷却的效果，由此能够实现拉晶速度的提高，进而达到缩短拉晶时间，从而提高生产效率的功效。

本实用新型通过实验，得到了如下结果。

95kg装料、拉制直径6.5英寸的晶棒时，使用本实用新型的热屏，将平均拉速由以前的0.95mm/min提高至1.4mm/min实现了高速拉晶、拉晶时间缩短8.7小时。拉晶时的电力消耗降低了35％。

Claims

1.一种单晶炉装置，包括热屏和石英坩埚，其特征在于，所述热屏是由断热材、热屏罩、反射板组成，断热材设置在石英坩埚的上方，其下部直径小于上部直径，断热材的内侧和外侧分别被内热屏罩和外热屏罩覆盖，其内热屏罩内侧放置有反射板，反射板环绕拉晶中的晶棒，反射板与内热屏罩之间未预留空间，反射板的高度小于内热屏罩的高度。

2.如权利要求1所述的单晶炉装置，其特征在于，内热屏罩和外热屏罩为一体制成的热屏罩，断热材的四周都由热屏罩包覆。

3.如权利要求2所述的单晶炉装置，其特征在于，反射板的下底面与热屏罩的下底面齐平，反射板的上底面低于内热屏罩的上底面。

4.如权利要求1或2所述的单晶炉装置，其特征在于，反射板的材质采用即使长时间暴露在高温中变形仍然很小、辐射率很低的钼或者钨。

5.如权利要求1或2所述的单晶炉装置，其特征在于，反射板为作过镜面处理的反射板。

6.如权利要求1或2所述的单晶炉装置，其特征在于，热屏上部设置上部断热材。

7.如权利要求1或2所述的单晶炉装置，其特征在于，热屏罩的材质为石墨或C/C复合材料。

8.如权利要求1或2所述的单晶炉装置，其特征在于，反射板呈现上面大、下面小的圆台状。