CN202323114U - 一种多晶硅铸锭炉底部冷却装置和使用该冷却装置的多晶硅铸锭炉 - Google Patents
一种多晶硅铸锭炉底部冷却装置和使用该冷却装置的多晶硅铸锭炉 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种多晶硅铸锭炉底部冷却装置和使用该装置的多晶硅铸锭炉。所述多晶硅铸锭炉底部冷却装置，包括换热装置，该换热装置由顶盖和底板构成，所述顶盖和底板之间为换热腔。导热媒介能均匀出入该换热腔，使晶体下方散热均匀，从而使晶体生长速率和方向一致，提高晶体的质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多晶硅铸锭炉技术领域。特别涉及一种多晶硅铸锭炉底部冷却装置和使用该装置的多晶硅铸锭炉。
背景技术
当前多晶硅铸锭炉采用的晶体生长方法主要为定向凝固法。在多晶硅铸锭炉中多晶硅原料经过升温预热、硅料熔化、晶体生长、退火、冷却等过程成为沿一定方向生长的多晶硅锭。
多晶硅铸锭过程中所处的环境即为多晶硅铸锭热场。该热场能够提供多晶硅融化所需的热能，还能提供合理的温度梯度。通过控制冷却温度可以控制晶体的生长方向。
在中国发明专利CN102071454A中公开了一种用于多晶铸锭炉的气体冷却装置及方法，该装置在热场底部设有一个主动散热的气体冷却装置，通过调节通入装置内的气流流量控制主动散热幅度，控制晶体下方散热速率，来控制晶体生长速度。但该装置中气流通道呈“之”字或“回”字布置，气体的温度从通道入口到通道出口逐渐升高，晶体下方的散热速率不均，使得晶体的生长速度不均，生长方向不能一致。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种使晶体下方散热均匀的多晶硅铸锭炉底部冷却装置和使用该装置的多晶硅铸锭炉。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多晶硅铸锭炉底部的冷却装置，包括换热装置和冷却导热媒介供给装置，其特征在于：所述换热装置由顶盖和底板构成，所述顶盖和底板之间为换热腔，所述底板上设有多个导热媒介进孔和导热媒介出孔供导热媒介进出该换热腔。
优选的，所述导热媒介进孔和导热媒介出孔均匀并间隔地布置在底板上。
优选的，换热腔中设置一温度传感器。
优选的，所述顶盖和底板的材料为刚性导热材料，尤其是钢材。
优选的，所述顶盖和底板之间优选为密封连接。
优选的，所述冷却导热媒介供给装置与底板上的导热媒介进孔和导热媒介出孔相连，所述冷却导热媒介供给装置包括：导热媒介循环装置，冷却媒介循环装置，所述导热媒介循环装置和冷却媒介循环装置能进行热交换。
优选的，导热媒介循环装置包括导热媒介回流口、循环泵、导热媒介管道和导热媒介供给口；冷却媒介循环装置包括制冷机、冷却媒介泵和冷却媒介管道。
优选的，所述冷却导热媒介供给装置包括换热腔热量控制装置。
优选的，所述换热腔热量控制装置为装在导热媒介回流口和导热媒介供给口的温度传感器以及与导热媒介回流口连通的流量计。
本实用新型还提供一种多晶硅铸锭炉，其包括：坩埚，用于盛放多晶硅；加热装置，用于加热坩埚；保温装置，用于对坩埚保温；支撑装置，用于支撑坩埚；以及冷却装置，所述冷却装置设置在所述坩埚下方，用于对坩埚进行冷却。
优选的，所述加热装置包括顶部加热源和底部加热源，所述冷却装置位于底部加热源下方，所述保温装置材料为石墨绝缘材料。
优选的，所述冷却装置和底部加热源之间设有可移动绝热装置。
优选的，所述可移动绝热装置为可移动绝热开关。
本实用新型的多晶硅铸锭炉底部的冷却装置，能使晶体生长速率和方向一致，提高晶体的质量。
附图说明
图1为本实用新型底板俯视图。
图2为本实用新型铸锭炉结构剖面图。
图3为本实用新型冷却导热媒介供给装置示意图。
下面结合附图对本实用新型的技术方案进一步详述。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型的铸锭炉从上至下依次设置有上部组件、可移动绝热开关4和冷却装置。所述上部组件包括：保温外罩9以及保温外罩内从上至下依次设置的顶部加热源8、坩锅7、支撑台6和底部加热源5。所述保温外罩为石棉绝缘外罩，其可为一体式结构，也可为分体式结构。所述冷却装置包括：顶盖1和底板2。所述底板2设置贯通的孔3。所述顶盖1的外沿与底板2四周焊接，保证密封。所述顶盖1与底板2之间形成换热腔。所述冷却装置为刚性导热材料制成，优选为钢材。
如图1所示，所述底板2设置贯通的孔3，其中⊙表示导热媒介进孔，
表示导热媒介出孔。所述导热媒介出孔和导热媒介进孔间隔设置，优选基本等距地均匀设置。优选的，每个导热媒介出孔周围皆为导热媒介进孔，每个导热媒介进孔周围皆为导热媒介出孔。所述导热媒介出孔和导热媒介进孔设置方式可为对称设置也可非对称设置，当对称设置时其可为左右对称也可为中心对称。
图3示出了本实用新型的冷却导热媒介供给装置，其包括：导热媒介循环装置和冷却水循环装置。导热媒介循环装置依序包括导热媒介回流口10、流量计16、循环风机12、导热媒介管道和导热媒介供给口11。所述导热媒介回流口10与底板的导热媒介出孔相连，所述导热媒介供给口11与底板的导热媒介入口相连。导热媒介回流口10和导热媒介供给口11均装有温度传感器。冷却水循环装置为一封闭通路，包括制冷机15、冷水泵14和冷水管道。导热媒介管道和冷水管道在水冷换热部13实现热交换。
在铸锭炉在多晶硅熔化过程中，所述冷却装置与底部加热源5之间由可移动绝热开关4隔开，当晶料结晶时则将可移动绝热开关4移开。此时，随着晶体高度变大，散热率下降，晶体生长速率下降。导热媒介经过底板的导热媒介进孔均匀通入换热腔，将交换热量后的导热媒介通过底板的导热媒介出孔均匀流出，并经由冷却导热媒介供给装置冷却再次供入换热腔，由此往复循环，将坩埚7底部的热量通过所述冷却装置带走，从而形成温度梯度。
本实用新型底板的导热媒介进孔和导热媒介出孔交错排列，能保证换热腔温度均匀从而使晶体下方散热均匀，晶体生长速率和方向一致。同时通过冷却导热媒介供给装置控制导热媒介的温度，控制改变换热腔的温度，从而控制晶体的生长速率和方向。进一步，由于导热媒介回流口10和导热媒介供给口11均装有温度传感器，依据供给口的温度、回流口的温度、流量可以准确计算出实际的换热量，通过控制导热媒介的温度及导热媒介的流量可更加精确地控制换热腔的换热量，晶体的生长速率和方向能够得到更加精确的控制。
所述导热媒介优选气体，最优选氩气和氦气。
本实用新型不限于本具体实施例的方式，还可以有许多变形。本领域的技术人员能从本实用新型公开内容联想到得所有变形均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多晶硅铸锭炉底部的冷却装置，包括换热装置和冷却导热媒介供给装置，其特征在于：所述换热装置由顶盖(1)和底板(2)构成，所述顶盖(1)和底板(2)之间限定一换热腔，所述底板上设有多个导热媒介进孔和导热媒介出孔供导热媒介进出该换热腔。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述导热媒介进孔和导热媒介出孔均匀并间隔地布置在底板(2)上。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述顶盖和底板的材料为钢材，且所述顶盖(1)和底板(2)之间密封连接。
4.如权利要求1-3之一所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却导热媒介供给装置与所述底板(2)上的导热媒介进孔和导热媒介出孔相连，其包括：导热媒介循环装置，冷却媒介循环装置，所述导热媒介循环装置和冷却媒介循环装置能进行热交换，所述冷却导热媒介供给装置通过使导热媒介循环进入和流出在所述底板(2)与所述顶盖(1)之间界定出的换热腔，从而实现对所述换热腔的冷却。
5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却导热媒介供给装置包括换热腔热量控制装置。
6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述换热腔热量控制装置为设在导热媒介循环装置上的一个以上的温度传感器和流量计(16)。
7.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，导热媒介循环装置包括导热媒介回流口(10)、循环泵(12)、导热媒介管道和导热媒介供给口(11)；冷却媒介循环装置包括制冷机(15)、冷却媒介泵(14)和冷却媒介管道；所述导热媒介回流口(10)与所述导热媒介出孔连通，所述导热媒介供给口(11)和所述导热媒介进孔连通。
8.一种多晶硅铸锭炉，包括：
坩埚，用于盛放多晶硅；
加热装置，用于加热坩埚；
保温装置，用于对坩埚保温；
支撑装置，用于支撑坩埚；
其特征在于，所述多晶硅铸锭炉还包括如权利要求1-7之一所述的冷却装置，所述冷却装置设置在所述坩埚下方，用于对坩埚进行冷却。
9.如权利要求8所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述加热装置包括顶部加热源(8)和底部加热源(5)，所述冷却装置位于底部加热源(5)下方，所述保温装置材料为石墨绝缘材料。
10.如权利要求9所述的多晶硅铸锭炉，其特征在于，所述冷却装置和底部加热源(5)之间设有可移动绝热装置(4)。
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