CN212712772U - 还原炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种还原炉，涉及多晶硅生产技术领域，该还原炉包括底盘以及设置于底盘的喷料组件；喷料组件包括进料环管，进料环管上设有多个用于向上喷出混合气体的进料喷嘴，多个进料喷嘴沿进料环管的周向设置，进料喷嘴包括喷嘴出口段，喷嘴出口段与竖直面之间呈夹角设置。通过该还原炉，解决了现有技术中存在的还原炉内的气场分布不均，导致多晶硅棒的生长环境不适宜，进而使产品质量较差的技术问题。

Description

还原炉

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种还原炉。

背景技术

目前，国内大部分的多晶硅生产厂家均使用西门子改良法工艺，该工艺的主要设备均为CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)还原炉。还原炉的工作原理是通过高温硅芯将三氯氢硅与氢气的混和气体反应生成多晶硅并沉积在硅芯上，最终产物是沉积在硅芯上的多晶硅。一般的，还原炉进料气体在炉内分布是否均匀、气体停留时间以及流速对多晶硅的生长质量和生长速度起到关键的作用。

对于传统的多对棒还原炉，硅棒双层排列，还原炉内底盘中心有一个进混合气的进料喷嘴和排气孔，这种进料喷嘴形式比较适应硅棒单圈排列的小还原炉。混合气从底盘中心口喷出，气体射至炉顶，沿炉壁而下，回流至中心排气孔。双层硅棒的还原炉用单口进料喷嘴，炉内气流和热场分布严重不均匀，气流速度内外层大，夹层中小，硅棒温度内外低，夹层中高。当硅棒直径较小时，炉内硅棒之间的间隙大，热辐射小，混合气流动性好，温度适中，硅棒生长情况比较理想，硅棒表面较平整。随着硅棒直径增粗，热辐射增强，内外二层硅棒之间的距离缩小，夹层热量不易散发，温度偏高，生长硅棒的表面粗糙；而靠近炉壁部分，由于炉壁温度低，使这部分的硅棒表面温度相对较低，沉积速度慢。因为温度分布不均匀，导致成品硅棒严重偏心。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种还原炉，以缓解现有技术中存在的还原炉内的气场分布不均，导致多晶硅棒的生长环境不适宜，进而使产品质量较差的技术问题。

本实用新型实施例提供一种还原炉，包括：底盘以及设置于所述底盘的喷料组件；

所述喷料组件包括进料环管，所述进料环管上设有多个用于向上喷出混合气体的进料喷嘴，多个所述进料喷嘴沿所述进料环管的周向设置，所述进料喷嘴包括喷嘴出口段，所述喷嘴出口段与竖直面之间呈夹角设置。

进一步的，多个所述进料喷嘴包括多个第一进料喷嘴和多个第二进料喷嘴；

所述第一进料喷嘴包括第一喷嘴出口段，所述第一喷嘴出口段呈竖向设置；

所述第二进料喷嘴包括第二喷嘴出口段，所述第二喷嘴出口段与所述第一喷嘴出口段之间的夹角为0°～60°。

进一步的，多个第一进料喷嘴和多个第二进料喷嘴沿所述进料环管的周向错位隔开设置。

进一步的，所述第二进料喷嘴连接于所述进料环管的内周面和/或外周面。

进一步的，所述底盘上开设有用于嵌设所述进料环管的容置槽；

所述容置槽包括上开口和下开口，所述进料环管能够由所述上开口嵌入所述容置槽，所述进料环管通过所述下开口连通外部进料源。

进一步的，所述进料喷嘴采用单一材料或复合材料制成。

进一步的，所述进料环管上设有用于连接所述进料喷嘴的接口，所述进料喷嘴与所述接口可拆卸连接。

进一步的，所述接口处对应设有连接盖；

所述连接盖用于在卸下所述进料喷嘴后盖合于所述接口。

进一步的，所述连接盖与所述接口可拆卸连接。

进一步的，所述底盘上还设有废气出口，所述废气出口用于使所述还原炉内产生的废气排出。

有益效果：

本实用新型提供的还原炉，由于进料喷嘴为多个，且多个进料喷嘴沿进料环管的周向设置，因而混合气体可以由多个进料喷嘴向上喷出；并且由于进料喷嘴包括喷嘴出口段，喷嘴出口段与竖直面之间呈夹角设置，因而，混合气体可以以多种角度向上喷出，如此设置的进料喷嘴，与现有技术中相比，该实用新型提供的还原炉能够改善还原炉内的气场分布，使得还原炉内的气场分布更加均匀，同时均匀的、流动的气场可以影响温度场，从而使温度场的分布也比较均匀，进而为多晶硅棒的生长提供了适宜的生长环境，不仅提高了生产能力以及产品质量，而且降低了生产消耗，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的还原炉的俯视图；

图2为本实用新型实施例提供的还原炉的结构示意图之一；

图3为本实用新型实施例提供的还原炉的结构示意图之二。

图标：

100-底盘；110-容置槽；120-废气出口；

210-进料环管；220-第一进料喷嘴；230-第二进料喷嘴。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供一种还原炉，如图1所示，该还原炉包括底盘100以及设置于底盘100的喷料组件；喷料组件包括进料环管210，进料环管210上设有多个用于向上喷出混合气体的进料喷嘴，多个进料喷嘴沿进料环管的周向设置，进料喷嘴包括喷嘴出口段，喷嘴出口段与竖直面之间呈夹角设置。

本实施例提供的还原炉，由于进料喷嘴为多个，且多个进料喷嘴沿进料环管210的周向设置，因而混合气体可以由多个进料喷嘴向上喷出；并且由于进料喷嘴包括喷嘴出口段，喷嘴出口段与竖直面之间呈夹角设置，因而，混合气体可以以多种角度向上喷出，如此设置的进料喷嘴，与现有技术中相比，该实施例提供的还原炉能够改善还原炉内的气场分布，使得还原炉内的气场分布更加均匀，同时均匀的、流动的气场可以影响温度场，从而使温度场的分布也比较均匀，进而为多晶硅棒的生长提供了适宜的生长环境，不仅提高了生产能力以及产品质量，而且降低了生产消耗，节约成本。

另外，由于本实施例的还原炉能够提供均匀的气场和温度场，能够使生长硅棒的表面较平整，硅棒生长情况比较理想，且不会使硅棒出现严重的偏心现象。

需要说明的是，进料环管210上依据需求安装或封堵数量不等的进料喷嘴。

具体的，喷嘴出口段与竖直面之间的夹角为0°～90°，例如，喷嘴出口段与竖直面之间的夹角为0°、30°、60°或90°等。

进一步的，如图1所示，多个进料喷嘴包括多个第一进料喷嘴220和多个第二进料喷嘴230；第一进料喷嘴220包括第一喷嘴出口段，第一喷嘴出口段呈竖向设置；第二进料喷嘴230包括第二喷嘴出口段，第二喷嘴出口段与第一喷嘴出口段之间的夹角为0°～60°。

具体的，第二喷嘴出口段与第一喷嘴出口段之间的夹角为0°、30°或60°等。

在本申请的一个实施例中，图2所示为第一进料喷嘴220的第一喷嘴出口段与竖直面之间的夹角为0°，图3所示为第二进料喷嘴230的第二喷嘴出口段与竖直面之间的夹角也为0°，相应的，第二喷嘴出口段与第一喷嘴出口段之间的夹角为0°。

请继续参照图1，多个第一进料喷嘴220和多个第二进料喷嘴230沿进料环管210的周向错位隔开设置。如此设置，能够使第一进料喷嘴220和第二进料喷嘴230分开设置，进一步使气场分布更加均匀。

请再次参照图1，第二进料喷嘴230连接于进料环管210的内周面和外周面。

具体的，第一进料喷嘴220的第一喷嘴出口段直接连接在进料环管210上；为了便于第二进料喷嘴230的设置，第二进料喷嘴230还可包括直管段，直管段沿进料环管210的径向向内或向外设置，其中，第二进料喷嘴230的第二喷嘴出口段连接在直管段上；当然，还可省去直管段，第二喷嘴出口段直接连在进料环管210上。

其他实施例中，第二进料喷嘴230连接于进料环管210的内周面或外周面。

如图1或图2所示，底盘100上开设有用于嵌设进料环管210的容置槽110；容置槽110包括上开口和下开口，进料环管210能够由上开口嵌入容置槽110，进料环管210通过下开口连通外部进料源。

本实施例中，进料喷嘴采用耐高温的单一材料，或者，采用两种及两种以上的耐高温的复合材料。

需要说明的是，在多晶硅生产时，还原炉内的温度对于本领域技术人员来说是清楚的，因此，对于耐高温材料的选用也是清楚的。

在上述实施例的基础上，进料环管210上设有用于连接进料喷嘴的接口(附图未示出)，进料喷嘴与接口可拆卸连接。该接口可根据生产需求连接不同数量的进料喷嘴。

示例性地，一个进料喷嘴连接一个接口，该种结构形式中，进料喷嘴与接口螺纹连接；或者，进料喷嘴与接口卡扣连接等。

进一步的，接口处对应设有连接盖(附图未示出)；连接盖用于在卸下进料喷嘴后盖合于接口。

其中，连接盖与接口可拆卸连接。

示例性地，连接盖与接口螺纹连接；或者，进料喷嘴与接口卡扣连接；或者，进料喷嘴与接口丝扣连接。

如图1所示，底盘100上还设有废气出口120，废气出口120用于使还原炉内产生的废气排出。

具体的，混合气体通过进料喷嘴进入还原炉内，物料在还原炉反应后产生的废气通过废气出口120排出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种还原炉，其特征在于，包括：底盘以及设置于所述底盘的喷料组件；

所述喷料组件包括进料环管，所述进料环管上设有多个用于向上喷出混合气体的进料喷嘴，多个所述进料喷嘴沿所述进料环管的周向设置，所述进料喷嘴包括喷嘴出口段，所述喷嘴出口段与竖直面之间呈夹角设置。

2.根据权利要求1所述的还原炉，其特征在于，多个所述进料喷嘴包括多个第一进料喷嘴和多个第二进料喷嘴；

所述第一进料喷嘴包括第一喷嘴出口段，所述第一喷嘴出口段呈竖向设置；

所述第二进料喷嘴包括第二喷嘴出口段，所述第二喷嘴出口段与所述第一喷嘴出口段之间的夹角为0°～60°。

3.根据权利要求2所述的还原炉，其特征在于，多个第一进料喷嘴和多个第二进料喷嘴沿所述进料环管的周向错位隔开设置。

4.根据权利要求3所述的还原炉，其特征在于，所述第二进料喷嘴连接于所述进料环管的内周面和/或外周面。

5.根据权利要求2所述的还原炉，其特征在于，所述底盘上开设有用于嵌设所述进料环管的容置槽；

所述容置槽包括上开口和下开口，所述进料环管能够由所述上开口嵌入所述容置槽，所述进料环管通过所述下开口连通外部进料源。

6.根据权利要求1所述的还原炉，其特征在于，所述进料喷嘴采用单一材料或复合材料制成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的还原炉，其特征在于，所述进料环管上设有用于连接所述进料喷嘴的接口，所述进料喷嘴与所述接口可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的还原炉，其特征在于，所述接口处对应设有连接盖；

所述连接盖用于在卸下所述进料喷嘴后盖合于所述接口。

9.根据权利要求8所述的还原炉，其特征在于，所述连接盖与所述接口可拆卸连接。

10.根据权利要求1-6任一项所述的还原炉，其特征在于，所述底盘上还设有废气出口，所述废气出口用于使所述还原炉内产生的废气排出。

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