CN206467327U - 多晶硅铸锭炉固液界面测量机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多晶硅铸锭炉固液界面测量机构，其通过空心石英棒感应固液界面传递给压力传感器，进而通过控制器及电机驱动滚珠丝杆实现空心石英棒的上下调节，并通过红外发生器发射红外线进入空心石英棒底部，然后通过石英棱镜的反射而使多道红外线分别测量出固液界面底部至顶部的水平及垂直距离，进而反馈至控制器进行分析，从而判断出固液界面中心与四周围的高低位置关系，及时对熔化过程或者长晶过程的参数进行调整，提高产品成品率，减少损失。
Description
技术领域
本实用新型涉及多晶硅电池片生产技术领域，特别涉及一种多晶硅铸锭炉，尤其是一种多晶硅铸锭炉的固液界面测量机构。
背景技术
通常，多晶硅铸锭熔化过程一般是在一种熔炉内进行，而熔化过程中固液界面的高度和形状对硅锭熔化过程的质量至关重要，反过来多晶硅铸锭熔化过程的质量对于多晶硅铸锭熔体的晶体生长的成功是必须的。在熔化过程中，多晶硅铸锭的高度和形状受多个变量的影响，诸如加热器功率、粒状多晶硅料体的状态等等。
多晶硅的熔化与长晶均要求在最优条件下完成，所以必须对整个熔化过程或者长晶过程固液界面的高度进行测量。现有的测量系统一类是非接触方式进行测量，如发明专利CN102586857A，公开了一种非接触式控制铸锭单晶硅籽晶熔化剩余高度，利用激光测距测量界面高度，缺点是结构复杂，制造成本比较高；另一类是使用石英棒，将石英棒装在炉体顶部的纵轴轴心处，探测硅锭的中心界面，观察多晶硅锭固-液界面的移动情况，适时调节熔化长晶速度，达到合理的温度梯度，起到监控熔化或者定向凝固的目的，实用新型专利CN203034142U，一种多晶铸锭炉用固液界面移动跟踪装置，实用新型专利CN202755099U，一种用于硅铸锭炉的固液界面测定装置，均是此类技术。缺陷是多晶硅铸锭固液界面中心位置的高度测量，无法代表整体固液界面的熔化状态；棒体端点特别是同一处点位的反复测量，容易造成点位处温度或物理状态变化；由于大部分坩埚均采用矩形截面体，四周的温度与中心位置的温度分布是完全不同的，通常是多晶硅熔化过程中心高四周低，长晶过程中心低四周高；而为了获得高品质的多晶硅铸锭，就需要了解实际过程中固液界面变化状态，以便于调节和控制参数，从而达到内外温度均匀，熔化与长晶均获得理想的状态，达到合理的温度梯度，获得高质量产品。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有固液界面测量机构的多晶硅铸锭炉，以用于坩埚内固液界面的测量并及时调控结晶参数。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种多晶硅铸锭炉固液界面测量机构，所述铸锭炉包括：炉体，所述炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有保温护罩，所述保温护罩内设置有坩埚、对应所述坩埚的石墨护罩、对应所述石墨护罩的顶部加热器及侧部加热器以及位于所述石墨护罩底部的散热平台，所述顶部加热器与侧部加热器由安装在所述炉体顶部的外部加热铜电极控制以实现对石墨护罩顶部及侧部的外部加热，所述保温护罩及散热平台通过设置在所述炉体底部的石墨支柱来支撑，所述散热平台支撑所述石墨护罩，所述石墨护罩的底板支撑所述坩埚；
所述炉体顶部通过支柱垂直安装有电机，所述电机垂直驱动有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆上水平安装有位移支杆并随所述滚珠丝杆的转动而上下移动；所述位移支杆的另一端通过压力传感器垂直安装有空心石英棒，所述空心石英棒的一端垂直伸入所述坩埚内；所述空心石英棒的顶端设置有红外发生器，所述电机与红外发生器均连接至一控制器；
所述空心石英棒的底部沿轴向设置有多个石英棱镜，用于将所述红外发生器发射的红外线反射呈水平红外线。
其中，所述空心石英棒的底部呈弧形，以与所述坩埚内的硅液结晶固液界面形成点接触而减少对结晶的影响。
其中，所述支柱上还设置有位于所述位移支杆上下两侧的限位传感器，以用于限制所述位移支杆的形成，并通过所述控制器控制所述位移支杆的复位。
通过上述技术方案，本实用新型提供的多晶硅铸锭炉固液界面测量机构，其通过空心石英棒感应固液界面传递给压力传感器，进而通过控制器及电机驱动滚珠丝杆实现空心石英棒的上下调节，并通过红外发生器发射红外线进入空心石英棒底部，然后通过石英棱镜的反射而使多道红外线分别测量出固液界面底部至顶部的水平及垂直距离，进而反馈至控制器进行分析，从而判断出固液界面中心与四周围的高低位置关系，及时对熔化过程或者长晶过程的参数进行调整，提高产品成品率，减少损失。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例所公开的多晶硅铸锭炉结构示意图；
图2为本实用新型实施例所公开的固液界面测量结构示意图。
图中数字表示：
11.炉体 12.保温护罩 13.石墨支柱
14.散热平台 15.石墨护罩 16.顶部加热器
17.侧部加热器 18.外部加热铜电极 19.抽气孔
20.坩埚 21.控制器 22.电机
23.滚珠丝杆 24.位移支杆 25.限位传感器
26.空心石英棒 27.压力传感器 28.红外发生器
29.石英棱镜 30.红外线
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1及2，本实用新型的多晶硅铸锭炉包括：炉体11，炉体11上设置有抽气孔19，炉体11内设置有保温护罩12，保温护罩12内设置有坩埚20、对应坩埚20的石墨护罩15、对应石墨护罩15的顶部加热器16及侧部加热器17以及位于石墨护罩15底部的散热平台14，顶部加热器16与侧部加热器17由安装在炉体11顶部的外部加热铜电极18控制以实现对石墨护罩15顶部及侧部的外部加热，保温护罩12及散热平台14通过设置在炉体11底部的石墨支柱13来支撑，散热平台14支撑石墨护罩15，石墨护罩15的底板支撑坩埚20；
炉体11顶部通过支柱垂直安装有电机22，电机22垂直驱动有滚珠丝杆23，滚珠丝杆23上水平安装有位移支杆24并随滚珠丝杆23的转动而上下移动；位移支杆24的另一端通过压力传感器27垂直安装有空心石英棒26，空心石英棒26的一端垂直伸入坩埚20内；空心石英棒26的顶端设置有红外发生器28，电机22与红外发生器28均连接至一控制器21；空心石英棒26的底部沿轴向设置有多个石英棱镜29，用于将红外发生器28发射的红外线30反射呈水平红外线30。
其中，空心石英棒26的底部呈弧形，以与坩埚20内的硅液结晶固液界面形成点接触而减少对结晶的影响；支柱上还设置有位于位移支杆24上下两侧的限位传感器25，以用于限制位移支杆24的形成，并通过控制器21控制位移支杆24的复位。
本实用新型提供的多晶硅铸锭炉固液界面测量机构，其通过空心石英棒26感应固液界面传递给压力传感器27，进而通过控制器21及电机22驱动滚珠丝杆23实现空心石英棒26的上下调节，并通过红外发生器28发射红外线30进入空心石英棒26底部，然后通过石英棱镜29的反射而使多道红外线30分别测量出固液界面底部至顶部的水平及垂直距离，进而反馈至控制器21进行分析，从而判断出固液界面中心与四周围的高低位置关系，及时对熔化过程或者长晶过程的参数进行调整，提高产品成品率，减少损失。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种多晶硅铸锭炉固液界面测量机构，所述铸锭炉包括：炉体，所述炉体上设置有抽气孔，所述炉体内设置有保温护罩，所述保温护罩内设置有坩埚、对应所述坩埚的石墨护罩、对应所述石墨护罩的顶部加热器及侧部加热器以及位于所述石墨护罩底部的散热平台，所述顶部加热器与侧部加热器由安装在所述炉体顶部的外部加热铜电极控制以实现对石墨护罩顶部及侧部的外部加热，所述保温护罩及散热平台通过设置在所述炉体底部的石墨支柱来支撑，所述散热平台支撑所述石墨护罩，所述石墨护罩的底板支撑所述坩埚，其特征在于：
所述炉体顶部通过支柱垂直安装有电机，所述电机垂直驱动有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆上水平安装有位移支杆并随所述滚珠丝杆的转动而上下移动；所述位移支杆的另一端通过压力传感器垂直安装有空心石英棒，所述空心石英棒的一端垂直伸入所述坩埚内；所述空心石英棒的顶端设置有红外发生器，所述电机与红外发生器均连接至一控制器；
所述空心石英棒的底部沿轴向设置有多个石英棱镜，用于将所述红外发生器发射的红外线反射呈水平红外线。
2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉固液界面测量机构，其特征在于，所述空心石英棒的底部呈弧形，以与所述坩埚内的硅液结晶固液界面形成点接触而减少对结晶的影响。
3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉固液界面测量机构，其特征在于，所述支柱上还设置有位于所述位移支杆上下两侧的限位传感器，以用于限制所述位移支杆的形成，并通过所述控制器控制所述位移支杆的复位。
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| CN114574963A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-03 | 扬州晶樱光电科技有限公司 | 一种用于多晶铸锭炉的温度输出功率控制系统及控制方法 |
| CN114808122A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-07-29 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | 一种长晶过程中监控固液界面温度系统及微控方法 |
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