CN215209690U - 单晶硅生产用单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单晶硅生产用单晶炉，包括炉体，所述炉体内设有坩埚组件、加热组件和保温组件，所述保温组件包括内部保温筒、外部保温筒和底部保温层，所述外部保温筒置于所述炉体的内侧壁且该外部保温筒套设于所述内部保温筒，所述底部保温层位于炉体的底盘上，且该底部保温层的四周壁贴合于所述内部保温筒，所述加热组件包括侧部加热器和底部加热器，所述侧部加热器位于坩埚组件与内部保温筒之间，所述底部加热器位于坩埚组件与底部保温层之间，所述侧部加热器和底部加热器通过石墨螺母连接于石墨电极。本实用新型加热时可以同时对坩埚组件的侧壁和底部进行加热，保证了单晶硅片的质量。

Description

单晶硅生产用单晶炉

技术领域

本实用新型涉及单晶炉，具体涉及一种单晶硅生产用单晶炉。

背景技术

在太阳能电池、电子器件和电路用单晶硅片的生产过程中，采用单晶炉，使得多晶硅原料在单晶炉的石英坩埚中熔化，并用直拉法从硅熔体中拉制硅单晶。目前单晶炉采用侧部筒体加热器，烦热部分多集中在单晶炉侧部，影响炉内温度的均衡，从而影响单晶硅片的质量。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种单晶硅生产用单晶炉，该单晶炉中设有侧部加热器和底部加热器，保证了炉体内温度的均衡，提高了单晶硅片成品的质量。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单晶硅生产用单晶炉，包括炉体，所述炉体内设有坩埚组件、加热组件和保温组件，所述保温组件包括内部保温筒、外部保温筒和底部保温层，所述外部保温筒置于所述炉体的内侧壁且该外部保温筒套设于所述内部保温筒，所述底部保温层位于炉体的底盘上，且该底部保温层的四周壁贴合于所述内部保温筒，所述加热组件包括侧部加热器和底部加热器，所述侧部加热器位于坩埚组件与内部保温筒之间，所述底部加热器位于坩埚组件与底部保温层之间，所述侧部加热器和底部加热器通过石墨螺母连接于石墨电极。

优选地，所述内部保温筒和外部保温筒皆为两端开口、中空的筒状结构，所述内部保温筒为粘胶基碳毡制备的一体烧制成型件，所述外部保温筒为粘胶基碳毡卷曲并通过石墨绳缝制而成的多层筒。

优选地，所述外部保温筒贴合于所述炉体的内侧壁，所述内部保温筒与外部保温筒之间留有2-4mm的间隙，所述内部保温筒的厚度是外壁保温筒厚度的0.3-0.5倍。

优选地，所述炉体的底盘与底部保温层之间还设有碳碳板，所述底部保温层为石墨毡制备而成的保温层，所述炉体内设有导流筒。

优选地，所述侧部加热器呈两端开口、内部中空的圆筒状结构，所述侧部加热器的下端面沿其中心轴线均匀地设有若干个第一电极脚，所述第一电极脚沿侧部加热器的径向方向向内延伸而形成且该第一电极脚与侧部加热器呈垂直布置。

优选地，所述底部加热器呈圆环状结构，该底部加热器的外环边缘沿其径向方向向外延伸形成若干第二电极脚，安装时，所述石墨螺母依次穿过第二电极脚、第一电极脚与石墨电极而将侧部加热器、底部加热器和石墨电极连接。

优选地，所述坩埚组件包括石墨坩埚和石英坩埚，所述石英坩埚置于所述石墨坩埚的内部用于放置硅料，所述石墨坩埚的底部设有坩埚托盘，所述坩埚托盘通过坩埚托杆支撑。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型中的复合保温筒由内部保温筒和外部保温筒套合而成，因此当某一层烧蚀现象严重导致无法使用时只需要更换损坏的那一层保温筒即可，减少了更换的成本，且在内部保温筒与外部保温筒之间设有一定的间隙，便于内、外保温筒的更换；

2)本实用新型中的复合保温筒采用粘胶基碳毡制备而成的，粘胶基碳毡是以粘胶人造丝为原料，经针刺、预氧、碳化等生产过程而制得，是性能优异的高温隔热材料，它除了具有普通碳毡的一般特性，还具有密度小、导热性低等特点，适宜做隔热保温材料、耐烧蚀材料；且所述内部保温筒和外部保温筒生产过程中进行卤素纯化或者2300℃高温纯化，使用时，只需空烧一次即可投入生产，非常方便，经过纯化处理的保温筒在提高了热效能的同时，使保温筒整体的耐烧蚀和耐气流冲刷性能大大增强，延长了使用寿命；

3)本实用新型中加热器包括侧部加热器和底部加热器，所述侧部加热器位于坩埚组件的外侧，所述底部加热器位于坩埚组件的下方，且位于侧部加热器的内侧，因此加热时可以同时对坩埚组件的侧壁和底部进行加热，加热面积大，加快了坩埚内硅料的熔化速度，且对硅料的加热更加地均匀，保证了单晶硅片的质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中复合保温筒的结构示意图；

图3为本实用新型中复合保温筒的剖视图；

图4为本实用新型中外部保温筒的俯视图；

图5为本实用新型中内部保温筒的结构示意图；

图中：10-炉体，11-石英坩埚，12-石墨坩埚，13-坩埚托盘，14-坩埚托杆，15-导流筒，21-内部保温筒，22-外部保温筒，23-底部保温层，24-碳碳板，31-侧部加热器，32-底部加热器，33-石墨电极，34-石墨螺母，35-第一电极脚，36-第二电极脚。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

实施例：如图1-5所示，一种单晶硅生产用单晶炉，包括炉体10，所述炉体10内设有坩埚组件、加热组件和保温组件，所述保温组件包括内部保温筒21、外部保温筒22和底部保温层23，所述外部保温筒22置于所述炉体10的内侧壁且该外部保温筒22套设于所述内部保温筒21，所述底部保温层23位于炉体10的底盘上，且该底部保温层23的四周壁贴合于所述内部保温筒21，所述加热组件包括侧部加热器31和底部加热器32，所述侧部加热器30位于坩埚组件与内部保温筒21之间，所述底部加热器32位于坩埚组件与底部保温层23之间，所述侧部加热器31和底部加热器32通过石墨螺母34连接于石墨电极33。所述坩埚组件包括石墨坩埚12和石英坩埚11，所述石英坩埚11置于所述石墨坩埚12的内部用于放置硅料，所述石墨坩埚12的底部设有坩埚托盘13，所述坩埚托盘13通过坩埚托杆14支撑。

所述加热组件用于加热坩埚组件，所述保温组件用于形成保温屏障，所述内部保温筒21和外部保温筒22套合形成复合保温筒，所述复合保温筒置于所述炉体10的内部，且外部保温筒22贴合于炉体的四周内侧壁，所述底部保温层23置于炉体的底盘上，且在两者之间还可设有碳碳板24，所述底部保温层23和碳碳板24的四周壁与内部保温层21下端内侧相互贴合，所述石墨电极33穿设于所述底部保温层、碳碳板24以及炉体的底盘；因为保温筒为复合式的，因此当某一层烧蚀现象严重导致无法使用时只需要更换损坏的那一层保温筒即可，减少了更换的成本，且在内部保温筒与外部保温筒之间设有一定的间隙，便于内、外保温筒的更换；所述侧部加热器31位于坩埚组件的外侧，所述底部加热器32位于坩埚组件的下方，且位于侧部加热器31的内侧，因此加热时可以同时对坩埚组件的侧壁和底部进行加热，加热面积大，加快了坩埚内硅料的熔化速度，且对硅料的加热更加地均匀，保证了单晶硅片的质量。

如图2-4所示，所述内部保温筒21和外部保温筒22皆为两端开口、中空的筒状结构，所述内部保温筒21为粘胶基碳毡制备的一体烧制成型件，所述外部保温筒22为粘胶基碳毡卷曲并通过石墨绳缝制而成的多层筒。粘胶基碳毡是以粘胶人造丝为原料，经针刺、预氧、碳化等生产过程而制得，是性能优异的高温隔热材料，它除了具有普通碳毡的一般特性，还具有密度小、导热性低等特点，适宜做隔热保温材料、耐烧蚀材料；所述内部保温筒21的密度为0.15-0.18g/cm³，所述外部保温筒22的密度为0.05-0.15g/cm³。

所述外部保温筒22贴合于所述炉体的内侧壁，所述内部保温筒21与外部保温筒22之间留有2-4mm的间隙，所述内部保温筒21的厚度是外壁保温筒22厚度的0.3-0.5倍。所述内部保温筒和外部保温筒生产过程中进行卤素纯化或者2300℃高温纯化，使用时，只需空烧一次即可投入生产，非常方便，经过纯化处理的保温筒在提高了热效能的同时，使保温筒整体的耐烧蚀和耐气流冲刷性能大大增强，延长了使用寿命；因为保温筒为复合式的，因此当某一层烧蚀现象严重导致无法使用时只需要更换损坏的那一层保温筒即可，减少了更换的成本，在内部保温筒与外部保温筒之间设有一定的间隙，便于更换。

如图1所示，所述炉体10的底盘与底部保温层23之间还设有碳碳板24，所述底部保温层23为石墨毡制备而成的保温层，所述炉体10内设有导流筒15。所述炉体10内还设有导流筒15以及内层热屏、外层热屏，所述内层热屏和外层热屏之间还设有热屏保温层，所述导流筒用于控制热场的温度梯度和引导氩气流；所述内外层热屏、复合保温筒以及底部保温层形成了热屏障，改善了单晶炉热场的保温性能，减少了热场的热能损耗。

所述侧部加热器31呈两端开口、内部中空的圆筒状结构，所述侧部加热器31的下端面沿其中心轴线均匀地设有若干个第一电极脚35，所述第一电极脚35沿侧部加热器的径向方向向内延伸而形成且该第一电极脚35与侧部加热器呈垂直布置。进一步地，在侧部加热器的下端面均匀地设置四个第一电极脚，第一电极脚与侧部加热器呈L型结构。

所述底部加热器32呈圆环状结构，该底部加热器32的外环边缘沿其径向方向向外延伸形成若干第二电极脚36，安装时，所述石墨螺母34依次穿过第二电极脚36、第一电极脚35与石墨电极33而将侧部加热器31、底部加热器32和石墨电极33连接。即所述侧部加热器31位于坩埚组件的外侧，所述底部加热器32位于坩埚组件的下方，且位于侧部加热器31的内侧，因此加热时可以同时对坩埚组件的侧壁和底部进行加热，加热面积大，加快了坩埚内硅料的熔化速度，且对硅料的加热更加地均匀，保证了单晶硅片的质量；相应地，底部加热器32上也设有四个第二电极脚36，第一电极脚、第二电极脚与石墨电极一一对应。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种单晶硅生产用单晶炉，其特征在于：包括炉体(10)，所述炉体(10)内设有坩埚组件、加热组件和保温组件，所述保温组件包括内部保温筒(21)、外部保温筒(22)和底部保温层(23)，所述外部保温筒(22)置于所述炉体(10)的内侧壁且该外部保温筒(22)套设于所述内部保温筒(21)，所述底部保温层(23)位于炉体(10)的底盘上，且该底部保温层(23)的四周壁贴合于所述内部保温筒(21)，所述加热组件包括侧部加热器(31)和底部加热器(32)，所述侧部加热器(31)位于坩埚组件与内部保温筒(21)之间，所述底部加热器(32)位于坩埚组件与底部保温层(23)之间，所述侧部加热器(31)和底部加热器(32)通过石墨螺母(34)连接于石墨电极(33)；

所述内部保温筒(21)和外部保温筒(22)皆为两端开口、中空的筒状结构，所述内部保温筒(21)为粘胶基碳毡制备的一体烧制成型件，所述外部保温筒(22)为粘胶基碳毡卷曲并通过石墨绳缝制而成的多层筒，所述外部保温筒(22)贴合于所述炉体的内侧壁，所述内部保温筒(21)与外部保温筒(22)之间留有2-4mm的间隙，所述内部保温筒(21)的厚度是外部保温筒(22)厚度的0.3-0.5倍；

所述炉体(10)的底盘与底部保温层(23)之间还设有碳碳板(24)，所述底部保温层(23)为石墨毡制备而成的保温层，所述炉体(10)内设有导流筒(15)。

2.根据权利要求1所述的单晶硅生产用单晶炉，其特征在于：所述侧部加热器(31)呈两端开口、内部中空的圆筒状结构，所述侧部加热器(31)的下端面沿其中心轴线均匀地设有若干个第一电极脚(35)，所述第一电极脚(35)沿侧部加热器的径向方向向内延伸而形成且该第一电极脚(35)与侧部加热器呈垂直布置。

3.根据权利要求2所述的单晶硅生产用单晶炉，其特征在于：所述底部加热器(32)呈圆环状结构，该底部加热器(32)的外环边缘沿其径向方向向外延伸形成若干第二电极脚(36)，安装时，所述石墨螺母(34)依次穿过第二电极脚(36)、第一电极脚(35)与石墨电极(33)而将侧部加热器(31)、底部加热器(32)和石墨电极(33)连接。

4.根据权利要求1所述的单晶硅生产用单晶炉，其特征在于：所述坩埚组件包括石墨坩埚(12)和石英坩埚(11)，所述石英坩埚(11)置于所述石墨坩埚(12)的内部用于放置硅料，所述石墨坩埚(12)的底部设有坩埚托盘(13)，所述坩埚托盘(13)通过坩埚托杆(14)支撑。

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