DE202021104963U1 - Water-cooled heat shield structure and single crystal silicon growing device - Google Patents

Water-cooled heat shield structure and single crystal silicon growing device Download PDF

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DE202021104963U1 DE202021104963.4U DE202021104963U DE202021104963U1 DE 202021104963 U1 DE202021104963 U1 DE 202021104963U1 DE 202021104963 U DE202021104963 U DE 202021104963U DE 202021104963 U1 DE202021104963 U1 DE 202021104963U1
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Abstract

Wassergekühlte Hitzeschildstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine innere Schale (101), eine äußere Schale (102) und eine Kühlwasserleitvorrichtung (103) umfasst, wobei
an der inneren Oberfläche der inneren Schale (101) nutförmige Strukturen (1011) angeordnet sind,
sowohl das Profil der inneren Schale (101) als auch das Profil der äußeren Schale (102) jeweils eine umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur sind,
die innere Schale (101) in der äußeren Schale (102) eingeschoben ist, wobei die obere Kante und die untere Kante der inneren Schale (101) jeweils mit der oberen Kante bzw. der unteren Kante der äußeren Schale (102) dicht verbunden sind,
zwischen der inneren Schale (101) und der äußeren Schale (102) ein Hohlraum ausgebildet ist, in dem die Kühlwasserleitvorrichtung (103) angeordnet ist.

Figure DE202021104963U1_0000
A water-cooled heat shield structure, characterized in that it comprises an inner shell (101), an outer shell (102) and a cooling water guiding device (103), wherein
groove-shaped structures (1011) are arranged on the inner surface of the inner shell (101),
both the profile of the inner shell (101) and the profile of the outer shell (102) are each an inverted isosceles trapezoidal structure,
the inner shell (101) is pushed into the outer shell (102), the upper edge and the lower edge of the inner shell (101) being tightly connected to the upper edge and the lower edge of the outer shell (102), respectively,
a cavity is formed between the inner shell (101) and the outer shell (102) in which the cooling water guiding device (103) is arranged.
Figure DE202021104963U1_0000

Description

GEBIET DES GEBRAUCHSMUSTERSAREA OF USE PATTERN

Das Gebrauchsmuster bezieht sich auf das Gebiet der Einkristall-Silizium-Züchtung, insbesondere auf eine wassergekühlte Hitzeschildstruktur und eine Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung.The utility model relates to the field of single crystal silicon growth, in particular to a water-cooled heat shield structure and a single crystal silicon growth device.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Gegenwärtig ist bei der Herstellung von Einkristallsilizium für Solarenergieanwendung durch das Czochralskiverfahren oder das Czochralski-Zonenschmelzverfahren das Erhöhen der Wachstumsrate von Einkristallsilizium ein Schlüsselproblem, das überwunden werden muss, um die Ausbeute pro Zeiteinheit zu erhöhen. Die Wachstumsrate von Einkristallsilizium wird stark durch den longitudinalen Temperaturgradienten des Kristalls in der Nähe der Kristallgrenzfläche beeinflusst. Je größer der Temperaturgradient des Kristalls in der Nähe der Kristallgrenzfläche ist, desto schneller wächst das Einkristallsilizium. Da bei der Umwandlung des Siliziums von flüssigem zu festem Zustand eine große Menge an Wärme freigesetzt wird, besteht eine Möglichkeit, den longitudinalen Temperaturgradienten des Kristalls in der Nähe der Kristallgrenzfläche zu erhöhen, darin, den Kristall schnell abzukühlen. Gegenwärtig wird der Kristall hauptsächlich durch eine wassergekühlte Hitzeschildstruktur abgekühlt.At present, in the manufacture of single crystal silicon for solar power application by the Czochralski process or the Czochralski zone melting process, increasing the growth rate of single crystal silicon is a key problem to be overcome in order to increase the yield per unit time. The growth rate of single crystal silicon is strongly influenced by the longitudinal temperature gradient of the crystal in the vicinity of the crystal interface. The greater the temperature gradient of the crystal in the vicinity of the crystal interface, the faster the single crystal silicon grows. Since a large amount of heat is released in the transition of silicon from liquid to solid, one way to increase the longitudinal temperature gradient of the crystal near the crystal interface is to rapidly cool the crystal. Currently, the crystal is mainly cooled by a water-cooled heat shield structure.

Da die wassergekühlte Hitzeschildstruktur nicht mit dem Kristall oder der Siliziumflüssigkeit in Kontakt kommen darf, beruht die Wärmeübertragung zwischen dem Kristall und dem wassergekühlten Hitzeschild hauptsächlich auf dem Strahlungsverfahren, was heißt, dass die innere Oberfläche des wassergekühlten Hitzeschilds Wärmestrahlung absorbiert und einen Teil der absorbierten Wärme an das zirkulierende Wasser überträgt.Since the water-cooled heat shield structure must not come into contact with the crystal or the silicon liquid, the heat transfer between the crystal and the water-cooled heat shield is mainly based on the radiation process, which means that the inner surface of the water-cooled heat shield absorbs heat radiation and part of the absorbed heat the circulating water transmits.

Bei der Realisierung des Gebrauchsmusters stellte der Anmelder fest, dass im Stand der Technik mindestens die folgenden Probleme bestehen:

  • Da die innere Oberfläche der bestehenden wassergekühlten Hitzeschildstruktur eine glatte Oberfläche ist, hat sie eine relativ starke Reflexionsfähigkeit, was zu einer schlechten Absorptionsfähigkeit von Wärmestrahlung durch das bestehende wassergekühlte Hitzeschild führt.
When implementing the utility model, the applicant found that the prior art had at least the following problems:
  • Since the inner surface of the existing water-cooled heat shield structure is a smooth surface, it has a relatively strong reflectivity, which leads to a poor ability to absorb heat radiation by the existing water-cooled heat shield.

OFFENBARUNG DES GEBRAUCHSMUSTERSPATTERN DISCLOSURE

Vor diesem Hintergrund stellt das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters eine wassergekühlte Hitzeschildstruktur und eine Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung bereit, womit die Fähigkeit der wassergekühlten Hitzeschildstruktur, Wärmestrahlung zu absorbieren, effektiv verbessert werden kann, wodurch der Wärmeableitungseffekt der wassergekühlten Hitzeschildstruktur verbessert wird, um den longitudinalen Temperaturgradienten des Kristalls in der Nähe der Kristallgrenzfläche effektiv zu erhöhen.Against this background, the embodiment of the utility model provides a water-cooled heat shield structure and a single crystal silicon growth device, whereby the ability of the water-cooled heat shield structure to absorb heat radiation can be effectively improved, whereby the heat dissipation effect of the water-cooled heat shield structure is improved to the longitudinal temperature gradient of the To effectively increase crystal near the crystal interface.

Gemäß einem Aspekt des Ausführungsbeispiels des Gebrauchsmusters wird die Aufgabe gelöst durch eine wassergekühlte Hitzeschildstruktur, die eine innere Schale, eine äußere Schale und eine Kühlwasserleitvorrichtung umfasst, wobei
an der inneren Oberfläche der inneren Schale nutförmige Strukturen angeordnet sind,
sowohl das Profil der inneren Schale als auch das Profil der äußeren Schale jeweils eine umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur sind,
die innere Schale in der äußeren Schale eingeschoben ist, wobei die obere Kante und die untere Kante der inneren Schale jeweils mit der oberen Kante bzw. der unteren Kante der äußeren Schale dicht verbunden sind,
zwischen der inneren Schale und der äußeren Schale ein Hohlraum ausgebildet ist, in dem die Kühlwasserleitvorrichtung angeordnet ist.According to one aspect of the exemplary embodiment of the utility model, the object is achieved by a water-cooled heat shield structure which comprises an inner shell, an outer shell and a cooling water guiding device, wherein
groove-shaped structures are arranged on the inner surface of the inner shell,
both the profile of the inner shell and the profile of the outer shell are each an inverted isosceles trapezoidal structure,
the inner shell is pushed into the outer shell, the upper edge and the lower edge of the inner shell being tightly connected to the upper edge and the lower edge of the outer shell, respectively,
a cavity is formed between the inner shell and the outer shell, in which the cooling water guiding device is arranged.

Vorzugsweise sind die nutförmigen Strukturen in einem Teilbereich oder über den sämtlichen Bereich der inneren Oberfläche der inneren Schale angeordnet. Vorzugsweise sind die nutförmigen Strukturen dicht an der inneren Oberfläche der inneren Schale angeordnet.The groove-shaped structures are preferably arranged in a partial area or over all of the area of the inner surface of the inner shell. The groove-shaped structures are preferably arranged close to the inner surface of the inner shell.

Vorzugsweise ist die nutförmige Struktur eine axiale Nut.The groove-shaped structure is preferably an axial groove.

Vorzugsweise ist die nutförmige Struktur eine radiale Nut.The groove-shaped structure is preferably a radial groove.

Vorzugsweise weist der Querschnitt der nutförmigen Struktur eine der Formen V-Form, U-Form, Bogenform, Quasirechteck oder Fächerform auf.The cross-section of the groove-shaped structure preferably has one of the shapes V-shape, U-shape, arch shape, quasi-rectangle or fan shape.

Für den Fall, in dem nutförmige Strukturen einer einzigen Form an der inneren Oberfläche der inneren Schale angeordnet sind, ist vorgesehen, dass
sich zwei benachbarte Seitenwände zweier benachbarter nutförmiger Strukturen schneiden.For the case in which groove-like structures of a single shape are arranged on the inner surface of the inner shell, it is provided that
two adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures intersect.

Für den Fall, in dem nutförmige Strukturen mehrerer Formen an der inneren Oberfläche der inneren Schale angeordnet sind, ist vorgesehen, dass
sich zwei benachbarte Seitenwände zweier benachbarter nutförmiger Strukturen schneiden oder zwei benachbarte nutförmige Strukturen die gleiche Seitenwand aufweisen.For the case in which groove-like structures of several shapes are arranged on the inner surface of the inner shell, it is provided that
two adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures intersect or two adjacent groove-shaped structures have the same side wall.

Vorzugsweise beträgt der eingeschlossene Winkel der nutförmigen Strukturen nicht mehr als 90 Grad.The included angle of the groove-shaped structures is preferably no more than 90 degrees.

Vorzugsweise weist die nutförmige Struktur 1011 eine Tiefe von nicht weniger als 2 mm auf.The groove-shaped structure preferably has 1011 a depth of not less than 2 mm.

Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen benachbarten Seitenwänden zweier benachbarter nutförmiger Strukturen 1011 nicht mehr als 30 mm.The distance between adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures is preferably 1011 no more than 30 mm.

In einem zweiten Aspekt stellt das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters eine Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung bereit, die einen Einkristallofenkörper und die wassergekühlten Hitzeschildstruktur nach einer der obigen Ausgestaltungen umfasst, wobei
die wassergekühlte Hitzeschildstruktur in dem Einkristallofenkörper angeordnet ist.
die wassergekühlte Hitzeschildstruktur in dem Einkristallofenkörper befindet.In a second aspect, the exemplary embodiment of the utility model provides a single crystal silicon growing device comprising a single crystal furnace body and the water-cooled heat shield structure according to one of the above configurations, wherein
the water-cooled heat shield structure is arranged in the single crystal furnace body.
the water-cooled heat shield structure is located in the single crystal furnace body.

Vorzugsweise sind ein Wassereinlassrohr und ein Wasserauslassrohr, die in der wassergekühlten Hitzeschildstruktur enthalten sind, jeweils an einer Ofenabdeckung des Einkristallofenkörpers befestigt.Preferably, a water inlet pipe and a water outlet pipe included in the water-cooled heat shield structure are each attached to a furnace cover of the single crystal furnace body.

Vorzugsweise umfasst die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung ferner eine zweite Hebevorrichtung, wobei
die erste Hebevorrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegung eines Tiegels nach oben und unten zu steuern, welcher Tiegel in dem Einkristallofenkörper enthalten ist,Preferably, the single crystal silicon growing apparatus further comprises a second elevator, wherein
the first lifting device is adapted to control the movement of a crucible up and down, which crucible is contained in the single crystal furnace body,

Vorzugsweise umfasst die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung ferner eine zweite Hebevorrichtung, wobei
die zweite Hebevorrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegung der wassergekühlten Hitzeschildstruktur nach oben und unten zu steuern.Preferably, the single crystal silicon growing apparatus further comprises a second elevator, wherein
the second lifting device is adapted to control the movement of the water-cooled heat shield structure up and down.

Ein Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters hat die folgenden Vorteile oder vorteilhaften Wirkungen: Da die innere Oberfläche der inneren Schale, die durch die wassergekühlte Hitzeschildstruktur enthalten ist, mit nutförmigen Strukturen versehen ist, wird die Wärmestrahlung, die durch den Einkristall-Silizium-Züchtungsprozess erzeugt wird, mehrmals an den zwei Seitenwänden der nutförmigen Strukturen reflektiert. Das heißt, dass die Wärmestrahlung, die durch den Einkristall-Silizium-Züchtungsprozess erzeugt wird, mehrmals an der inneren Oberfläche der inneren Schale reflektiert wird, wodurch die Aufnahme der Wärmestrahlung durch die wassergekühlte Hitzeschildstruktur effektiv verbessert wird. Die Wärmestrahlung, die von der wassergekühlten Hitzeschildstruktur absorbiert wird, wird mit dem Kühlwasser in der Leitvorrichtung kombiniert, was die Kühleffizienz der wassergekühlten Hitzeschildstruktur für Einkristallsilizium effektiv verbessern kann.An embodiment of the utility model has the following advantages or advantageous effects: Since the inner surface of the inner shell, which is contained by the water-cooled heat shield structure, is provided with groove-shaped structures, the heat radiation that is generated by the single crystal silicon growth process is several times reflected on the two side walls of the groove-shaped structures. This means that the thermal radiation generated by the single crystal silicon growth process is reflected several times on the inner surface of the inner shell, whereby the absorption of the thermal radiation by the water-cooled heat shield structure is effectively improved. The heat radiation absorbed by the water-cooled heat shield structure is combined with the cooling water in the guide device, which can effectively improve the cooling efficiency of the water-cooled heat shield structure for single crystal silicon.

Da die nutförmigen Strukturen, die auf der inneren Oberfläche der inneren Schale angeordnet sind, die Wärmeaufnahmeleistung der wassergekühlten Hitzeschildstruktur verbessern können, hat die wassergekühlte Hitzeschildstruktur, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt wird, eine bessere Kühleffekte f Einkristallsilizium. Somit kann in der Anfangsphase der Einkristall-Silizium-Züchtung die untere Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur einen relativ großen Abstand zu der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit aufweisen, wodurch die Sicherheit der Einkristall-Silizium-Produktion effektiv verbessert wird.Since the groove-shaped structures arranged on the inner surface of the inner shell can improve the heat absorption performance of the water-cooled heat shield structure, the water-cooled heat shield structure provided by the embodiment of the utility model has better cooling effects for single crystal silicon. Thus, in the initial stage of single crystal silicon growth, the lower surface of the water-cooled heat shield structure can be spaced a relatively large distance from the surface of the silicon liquid, thereby effectively improving the safety of single crystal silicon production.

Zusätzlich wird im Vergleich zu dem Abstand zwischen der unteren Oberfläche bei bestehenden wassergekühlten Hitzeschildern mit einer glatten inneren Oberfläche und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit der Abstand zwischen der wassergekühlten Hitzeschildstruktur, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt wird, und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit erhöht, um sicherzustellen, dass das Wachstum von Einkristallsilizium relativ sanft ist und die thermische Spannung des Einkristallsiliziumwachstums relativ stabil ist, wodurch die Zuverlässigkeit des Einkristallsiliziumwachstums verbessert wird.In addition, compared to the distance between the lower surface in existing water-cooled heat shields with a smooth inner surface and the surface of the silicon liquid, the distance between the water-cooled heat shield structure, which is provided by the embodiment of the utility model, and the surface of the silicon liquid is increased to ensure that the growth of single crystal silicon is relatively smooth and the thermal stress of single crystal silicon growth is relatively stable, thereby improving the reliability of single crystal silicon growth.

DARSTELLUNG DES GEBRAUCHSMUSTERSDISPLAY OF THE PATTERN IN USE

Darin zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 2 eine schematische Schnittansicht der wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 3 eine schematische Darstellung einer inneren Schale und einer Kühlwasserleitvorrichtung in der wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 4 eine Draufsicht auf die wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 5 schematisch eine Querschnittansicht der wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 6 eine schematische Querschnittansicht einer wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 7 eine schematische Querschnittansicht einer wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 8 eine schematische Querschnittansicht einer wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 9 eine schematische Querschnittansicht einer wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 10 eine schematische Darstellung der Wärmestrahlung, die in einer nutförmigen Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters reflektiert wird,
  • 11 eine schematische Darstellung der Verteilung der nutförmigen Strukturen an einzelnen Bereichen der inneren Oberfläche der inneren Schale bei einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 12 eine schematische Darstellung der relativen Positionsbeziehung zweier benachbarter nutförmiger Strukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 13 eine schematische Darstellung der relativen Positionsbeziehung zweier benachbarter nutförmiger Strukturen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 14 eine schematische Darstellung der relativen Positionsbeziehung zweier benachbarter nutförmiger Strukturen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 15 eine schematische Darstellung einer Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters,
  • 16 eine schematische Darstellung des Hauptprozesses eines Einkristall-Silizium-Züchtungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters.
Show in it
  • 1 a schematic representation of a water-cooled heat shield structure according to an embodiment of the utility model,
  • 2 a schematic sectional view of the water-cooled heat shield structure according to an embodiment of the utility model,
  • 3 a schematic representation of an inner shell and a cooling water guiding device in the water-cooled heat shield structure according to an embodiment of the utility model,
  • 4th a top view of the water-cooled heat shield structure according to an embodiment of the utility model,
  • 5 schematically a cross-sectional view of the water-cooled heat shield structure according to an embodiment of the utility model,
  • 6th a schematic cross-sectional view of a water-cooled heat shield structure according to another embodiment of the utility model,
  • 7th a schematic cross-sectional view of a water-cooled heat shield structure according to FIG another embodiment of the utility model,
  • 8th a schematic cross-sectional view of a water-cooled heat shield structure according to another embodiment of the utility model,
  • 9 a schematic cross-sectional view of a water-cooled heat shield structure according to a further embodiment of the utility model,
  • 10 a schematic representation of the thermal radiation that is reflected in a groove-shaped structure according to an embodiment of the present utility model,
  • 11 a schematic representation of the distribution of the groove-shaped structures on individual areas of the inner surface of the inner shell in an embodiment of the utility model,
  • 12th a schematic representation of the relative positional relationship of two adjacent groove-shaped structures according to an embodiment of the utility model,
  • 13th a schematic representation of the relative positional relationship of two adjacent groove-shaped structures according to another embodiment of the utility model,
  • 14th a schematic representation of the relative positional relationship of two adjacent groove-shaped structures according to a further exemplary embodiment of the utility model,
  • 15th a schematic representation of a single crystal silicon growing device according to an embodiment of the utility model,
  • 16 a schematic representation of the main process of a single crystal silicon growth method according to an embodiment of the utility model.

Darin werden die folgenden Bezugszeichen verwendet:

101
innere Schale, 1011 Nutförmige Struktur
1011'
erste Seitenwand einer der zwei benachbarten nutförmigen Strukturen
1011''
zweite Seitenwand der anderen der zwei benachbarten nutförmigen Strukturen
1012
oberer Abschnitt der inneren Oberfläche der inneren Schale
1012'
erster Bereich des oberen Abschnitts der inneren Oberfläche der inneren Schale
1013
mittlerer Abschnitt der inneren Oberfläche der inneren Schale
1013'
zweiter Bereich des mittleren Abschnitts der inneren Oberfläche der inneren Schale
1014
unterer Abschnitt der inneren Oberfläche der inneren Schale
1014'
dritter Bereich des unteren Abschnitts der inneren Oberfläche der inneren Schale
1015
gemeinsame Seitenkante der ersten Seitenwand 1011' und der zweiten Seitenwand 1011''
102
äußere Schale
103
Kühlwasserleitvorrichtung
104
Wassereinlass
105
Wassereinlassrohr
106
Wasserauslass
107
Wasserauslassrohr
20
Einkristallofenkörper, 201 Tiegel
30
erste Hebevorrichtung
40
zweite Hebevorrichtung
The following reference symbols are used therein:
101
inner shell, 1011 Groove-shaped structure
1011 '
first side wall of one of the two adjacent groove-shaped structures
1011 ''
second side wall of the other of the two adjacent groove-shaped structures
1012
upper portion of the inner surface of the inner shell
1012 '
first area of the upper portion of the inner surface of the inner shell
1013
middle portion of the inner surface of the inner shell
1013 '
second area of the central portion of the inner surface of the inner shell
1014
lower portion of the inner surface of the inner shell
1014 '
third area of the lower portion of the inner surface of the inner shell
1015
common side edge of the first side wall 1011 ' and the second side wall 1011 ''
102
outer shell
103
Cooling water guiding device
104
Water inlet
105
Water inlet pipe
106
Water outlet
107
Water outlet pipe
20th
Single crystal furnace body, 201 crucible
30th
first lifting device
40
second lifting device

KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMENCONCRETE EMBODIMENTS

1 zeigt eine wassergekühlte Hitzeschildstruktur 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters. Wie in 1 gezeigt, kann die wassergekühlte Hitzeschildstruktur 10 eine innere Schale 101, eine äußere Schale 102, eine Kühlwasserleitvorrichtung 103, einen Wassereinlass 104, ein Wassereinlassrohr 105, einen Wasserauslass 106 und ein Wasserauslassrohr 107 umfassen. 1 shows a water-cooled heat shield structure 10 according to an embodiment of the present utility model. As in 1 As shown, the water cooled heat shield structure 10 may have an inner shell 101 , an outer shell 102 , a cooling water guiding device 103 , a water inlet 104 , a water inlet pipe 105 , a water outlet 106 and a water outlet pipe 107 include.

Wie in 1 gezeigt, sind an der inneren Oberfläche der inneren Schale 101 nutförmige Strukturen 1011 angeordnet.As in 1 shown are on the inner surface of the inner shell 101 groove-shaped structures 1011 arranged.

Die innere Schale 101 ist in der äußeren Schale 102 eingeschoben, wobei die obere Kante und die untere Kante der inneren Schale 101 jeweils mit der oberen Kante bzw. der unteren Kante der äußeren Schale 102 dicht verbunden sind.The inner shell 101 is in the outer shell 102 inserted, with the top edge and the bottom edge of the inner shell 101 each with the upper edge and the lower edge of the outer shell 102 are tightly connected.

Zwischen der inneren Schale 101 und der äußeren Schale 102 ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem die Kühlwasserleitvorrichtung 103 angeordnet ist.Between the inner shell 101 and the outer shell 102 a cavity is formed in which the cooling water guiding device 103 is arranged.

Wie in 1 gezeigt, sind der Wassereinlass 104 und der Wasserauslass 106 am oberen Ende der inneren Schale 101 angeordnet und die Position des Wassereinlasses 104 entspricht einem Wassereinlassbereich der Kühlwasserleitvorrichtung 103, während die Position des Wasserauslasses 106 einem Wasserauslassbereich der Kühlwasserleitvorrichtung 103 entspricht.As in 1 shown are the water inlet 104 and the water outlet 106 at the top of the inner shell 101 arranged and the position of the water inlet 104 corresponds to a water inlet area of the cooling water guiding device 103 while the position of the water outlet 106 a water outlet area of the cooling water guiding device 103 is equivalent to.

Ein Ende des Wassereinlassrohrs 105 ist mit dem Wassereinlass 104 verbunden.One end of the water inlet pipe 105 is with the water inlet 104 tied together.

Ein Ende des Wasserauslassrohrs 107 ist mit dem Wasserauslass 106 verbunden.One end of the water outlet pipe 107 is with the water outlet 106 tied together.

Dabei können die innere Schale 101 und die äußere Schale 102 beliebige Formen sein, wie zum Beispiel eine umgekehrte kreisförmige Vorsprungsstruktur, eine zylindrische Struktur und eine rechteckige Struktur mit zwei offenen Enden, und weisen ein Profil in Form eines umgekehrten Trapezes auf.You can use the inner shell 101 and the outer shell 102 can be any shapes such as an inverted circular protrusion structure, a cylindrical structure, and a rectangular structure with two open ends, and have a profile in the shape of an inverted trapezoid.

In einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters sind auf der Grundlage der in 1 gezeigten wassergekühlten Hitzeschildstruktur 10 ferner vorgesehen, wie in 2 gezeigt, dass das Profil der inneren Schale 101 und das Profil der äußeren Schale 102 eine umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur ist. Das umgekehrte gleichschenklige Trapez bezieht sich insbesondere auf das erhaltene Profil, bei dem die obere Seitenlinie parallel zur unteren Seitenlinie verläuft und die Länge der oberen Seitenlinie größer ist als die Länge der unteren Seitenlinie. Dabei können die innere Schale 101 und die äußere Schale 102 eine umgekehrte kreisförmige Vorsprungsstruktur sein, die in 1 gezeigt ist, und die innere Schale 101 und die äußere Schale 102 können auch dreidimensionale Strukturen sein, die in der Lage sind, der inneren Schale 101 und der äußeren Schale 102 ein umgekehrtes gleichschenkliges trapezförmiges Profil zu verleihen. Zum Beispiel sind die Querschnitte der inneren Schale 101 und der äußeren Schale 102 regelmäßige Polygone, während das Profil eine umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur ist.In one embodiment of the utility model, based on the in 1 The water-cooled heat shield structure 10 shown in FIG 2 shown that the profile of the inner shell 101 and the profile of the outer shell 102 is an inverted isosceles trapezoidal structure. The inverted isosceles trapezoid relates in particular to the profile obtained in which the upper sideline is parallel to the lower sideline and the length of the upper sideline is greater than the length of the lower sideline. You can use the inner shell 101 and the outer shell 102 be an inverted circular protrusion structure shown in FIG 1 is shown and the inner shell 101 and the outer shell 102 can also be three-dimensional structures that are capable of the inner shell 101 and the outer shell 102 to give an inverted isosceles trapezoidal profile. For example are the cross sections of the inner shell 101 and the outer shell 102 regular polygons, while the profile is an inverted isosceles trapezoidal structure.

Die umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur, wenn einerseits die wassergekühlte Hitzeschildstruktur auf die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung angewendet wird, ermöglicht eine bequeme Beobachtung der tatsächlichen Produktionssituation durch einen oberen Abdeckungsbeobachtungsspiegel ermöglichen. Andererseits kann die umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur zur Luftströmungsumleitung für das Schutzgas wie Argon dienen, das bei der Herstellung von Einkristallsilizium verwendet wird, so dass sich das Schutzgas in Richtung von Einkristallsilizium sammelt, so dass das Einkristallsilizium in einer Inertgasumgebung wächst. Zusätzlich kann das Schutzgas durch die Umleitung auch die Wärme entfernen, die durch das Einkristallsilizium erzeugt wird, und die umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur kann die Wirksamkeit der Schutzgaskühlung weiter verbessern.The reverse isosceles trapezoidal structure, when the water-cooled heat shield structure is applied to the single crystal silicon growing apparatus on the one hand, enables the actual production situation to be conveniently observed through an upper cover observation mirror. On the other hand, the inverted isosceles trapezoidal structure can be used to redirect the air flow for the protective gas such as argon, which is used in the production of single crystal silicon, so that the protective gas collects in the direction of single crystal silicon so that the single crystal silicon grows in an inert gas environment. In addition, by diverting the shielding gas can also remove the heat generated by the single crystal silicon, and the inverted isosceles trapezoidal structure can further improve the effectiveness of the shielding gas cooling.

Dabei können die obere Kante und die untere Kante der inneren Schale 101 jeweils mit der oberen Kante bzw. der unteren Kante der äußeren Schale 102 konkret derart dicht verbunden sein, dass die obere Kante der inneren Schale 101 mit der oberen Kante der äußeren Schale 102 und die untere Kante der inneren Schale 101 mit der unteren Kante der äußeren Schale 102 verschweißt oder durch einen Dichtungsring/Dichtungsring dicht verbunden ist.The upper edge and the lower edge of the inner shell 101 each with the upper edge and the lower edge of the outer shell 102 specifically be so tightly connected that the upper edge of the inner shell 101 with the top edge of the outer shell 102 and the lower edge of the inner shell 101 with the lower edge of the outer shell 102 welded or tightly connected by a sealing ring / sealing ring.

Dabei kann die Kühlwasserleitvorrichtung 103 eine Wasserströmungsführungsplatte sein, die in dem Hohlraum angeordnet ist und die Seitenwand der inneren Schale und die Seitenwand der äußeren Schale umgibt (siehe 3), und zusätzlich zu der in 3 gezeigten Wasserströmungsführungsplatte kann die Kühlwasserleitvorrichtung 103 auch ein Wasserströmungsrohr sein, das die Seitenwand der inneren Schale in dem Hohlraum umgibt.The cooling water guiding device can 103 be a water flow guide plate disposed in the cavity and surrounding the side wall of the inner shell and the side wall of the outer shell (see FIG 3 ), and in addition to the in 3 shown water flow guide plate can be the cooling water guide device 103 also be a water flow tube surrounding the side wall of the inner shell in the cavity.

Es ist erwähnenswert, dass die 1 und 2 nur beispielhaft zeigen, dass die nutförmige Struktur 1011 eine nutförmige Struktur mit einem V-förmigen Querschnitt ist. Die nutförmige Struktur ist aus einer Draufsicht der wassergekühlten Hitzeschildstruktur die in 4 gezeigt ist, und aus einer Querschnittansicht der wassergekühlten Hitzeschildstruktur, die in 5 gezeigt ist, zu entnehmen. Ferner ist ein U-förmiger Querschnitt in 6 gezeigt, ein Querschnitt mit einer gekrümmten Struktur in 7 gezeigt, ein quasirechteckiger Querschnitt der nutförmigen Struktur an der inneren Oberfläche der inneren Schale in 8 gezeigt und eine Kombination aus einem V-förmigen Querschnitt und einem fächerförmigen Querschnitt einer nutförmigen Struktur an der inneren Oberfläche der inneren Schale in 9 gezeigt. Dabei liegt jede Variante basierend auf 6 bis 9 auch im Schutzbereich des Gebrauchsmusters.It is worth noting that the 1 and 2 show only by way of example that the groove-shaped structure 1011 is a groove-shaped structure with a V-shaped cross-section. The groove-shaped structure is from a top view of the water-cooled heat shield structure shown in FIG 4th and from a cross-sectional view of the water-cooled heat shield structure shown in FIG 5 shown. Furthermore, a U-shaped cross section is shown in 6th shown, a cross section with a curved structure in FIG 7th is shown a quasi-rectangular cross-section of the groove-shaped structure on the inner surface of the inner shell in FIG 8th and a combination of a V-shaped cross section and a fan-shaped cross section of a groove-shaped structure on the inner surface of the inner shell in FIG 9 shown. Each variant is based on 6th until 9 also within the scope of protection of the utility model.

Wie oben aufgeführt, kann der Querschnitt der inneren Schale 101 eine oder mehrere der Formen V-Form, U-Form, Bogenform, Quasirechteck oder Fächerform sein. Dabei können die Größe und der Abstand der nutförmigen Struktur, die an der inneren Oberfläche der inneren Schale 102 angeordnet ist, gleich oder unterschiedlich sein. Um die Komplexität des Herstellungsprozesses der nutförmigen Struktur zu reduzieren, ist im Allgemeinen eine nutförmige Struktur mit der gleichen Größe und dem gleichen Abstand für die innere Oberfläche der inneren Schale 102 vorgesehen. Zusätzlich kann die nutförmige Struktur durch bestehende Herstellungsverfahren wie Oberflächenätzen, Oberflächenfaltung und dergleichen erhalten werden.As noted above, the cross section of the inner shell 101 one or more of the shapes V-shape, U-shape, arch shape, quasi-rectangle or fan shape. The size and the spacing of the groove-shaped structure on the inner surface of the inner shell 102 is arranged to be the same or different. In order to reduce the complexity of the manufacturing process of the groove-shaped structure, a groove-shaped structure with the same size and the same pitch is generally used for the inner surface of the inner shell 102 intended. In addition, the groove-shaped structure can be replaced by existing Manufacturing methods such as surface etching, surface folding and the like can be obtained.

Durch Vorsehen der obigen verschiedenen nutförmigen Strukturen können entsprechend der Einstellung des Einkristallofens und den tatsächlichen Bedürfnissen verschiedene nutförmige Strukturen ausgewählt werden, so dass das existierende wassergekühlte Hitzeschild, der in dem Einkristallofen verwendet wird, direkt ersetzt werden kann, ohne die Einkristall-Silizium-Züchtungsparameter anzupassen, so dass die nutförmige Struktur verschiedener Formen, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt werden, die Praktikabilität und flexible Auswahl der wassergekühlten Hitzeschildstruktur verbessert.By providing the above various groove-shaped structures, various groove-shaped structures can be selected according to the setting of the single crystal furnace and actual needs, so that the existing water-cooled heat shield used in the single crystal furnace can be directly replaced without adjusting the single crystal silicon growth parameters , so that the groove-like structure of various shapes provided by the exemplary embodiment of the utility model improves the practicality and flexible selection of the water-cooled heat shield structure.

Wenn Wärmestrahlung auf die innere Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur projiziert wird, treten im Allgemeinen drei Phänomene auf, nämlich Absorption, Reflexion und Transmission. Für die Gesamtwärme Q, die auf die innere Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur projiziert wird, wird ein Teil Q1 von der wassergekühlten Hitzeschildstruktur absorbiert, ein anderer Teil Q2 wird von der wassergekühlten Hitzeschildstruktur reflektiert, und der verbleibend eTeilQ3 wird durch die wassergekühlte Hitzeschildstruktur geleitet.When thermal radiation is projected onto the inner surface of the water-cooled heat shield structure, three phenomena generally occur, namely absorption, reflection and transmission. For the total heat Q projected onto the inner surface of the water-cooled heat shield structure, part Q1 is absorbed by the water-cooled heat shield structure, another part Q2 is reflected by the water-cooled heat shield structure, and the remaining part Q3 is passed through the water-cooled heat shield structure.

Die nutförmige Struktur, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt wird, kann die reflektierte Q2-Wärme mit hoher Effizienz absorbieren, die absorbierte Wärme Q1 erhöhen und den Engpass des herkömmlichen wassergekühlten Hitzeschilds bei der Absorption von Wärmestrahlung durchbrechen. Da die innere Oberfläche der inneren Schale, die durch die wassergekühlte Hitzeschildstruktur enthalten ist, mit nutförmigen Strukturen versehen ist, wird die Wärmestrahlung, die durch den Einkristall-Silizium-Züchtungsprozess erzeugt wird, mehrmals an den zwei Seitenwänden der nutförmigen Strukturen reflektiert (bei der in 10 gezeigten nutförmigen Struktur mit einem V-förmigen Querschnitt wird die Wärmestrahlung mehrmals an der Seitenwand der nutförmigen Struktur reflektiert). Das heißt, dass die Wärmestrahlung, die durch den Einkristall-Silizium-Züchtungsprozess erzeugt wird, mehrmals an der inneren Oberfläche der inneren Schale reflektiert wird, wodurch die Aufnahme der Wärmestrahlung durch die wassergekühlte Hitzeschildstruktur effektiv verbessert wird, so dass der größte Teil der Wärme nach mehreren Reflexionen in der inneren Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur verbleibt, um den Wärmeverlust zu reduzieren und die Wärmeabsorptionseffizienz des wassergekühlten Hitzeschilds zu verbessern. Somit wird die Wärmestrahlung, die von der wassergekühlten Hitzeschildstruktur absorbiert wird, mit dem Kühlwasser in der Leitvorrichtung kombiniert, was die Kühleffizienz der wassergekühlten Hitzeschildstruktur für Einkristallsilizium effektiv verbessern kann.The groove-shaped structure provided by the embodiment of the utility model can absorb the reflected Q2 heat with high efficiency, increase the absorbed heat Q1, and break the bottleneck of the conventional water-cooled heat shield in absorbing heat radiation. Since the inner surface of the inner shell, which is contained by the water-cooled heat shield structure, is provided with groove-shaped structures, the heat radiation generated by the single-crystal silicon growth process is reflected several times on the two side walls of the groove-shaped structures (in the case of the in 10 The groove-shaped structure shown with a V-shaped cross section, the thermal radiation is reflected several times on the side wall of the groove-shaped structure). This means that the heat radiation generated by the single crystal silicon growth process is reflected several times on the inner surface of the inner shell, whereby the absorption of the heat radiation by the water-cooled heat shield structure is effectively improved, so that most of the heat is lost multiple reflections remain in the inner surface of the water-cooled heat shield structure to reduce heat loss and improve the heat absorption efficiency of the water-cooled heat shield. Thus, the heat radiation absorbed by the water-cooled heat shield structure is combined with the cooling water in the guide device, which can effectively improve the cooling efficiency of the water-cooled heat shield structure for single crystal silicon.

Zusätzlich kann das Vorhandensein der nutförmigen Struktur die Fläche der inneren Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur effektiv erhöhen, das heißt, die erwärmte Fläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur wird erhöht, so dass die von der wassergekühlten Hitzeschildstruktur absorbierte Wärme um ein Mehrfaches erhöht werden kann, wodurch die Kühleffizienz der wassergekühlten Hitzeschildstruktur für Einkristallsilizium weiter verbessert wird.In addition, the presence of the groove-shaped structure can effectively increase the area of the inner surface of the water-cooled heat shield structure, that is, the heated area of the water-cooled heat shield structure is increased, so that the heat absorbed by the water-cooled heat shield structure can be increased several times, thereby increasing the cooling efficiency of the water-cooled heat shield structure for single crystal silicon is further improved.

Da die nutförmigen Strukturen, die auf der inneren Oberfläche der inneren Schale angeordnet sind, die Wärmeaufnahmeleistung der wassergekühlten Hitzeschildstruktur verbessern können, hat die wassergekühlte Hitzeschildstruktur, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt wird, eine bessere Kühleffekte f Einkristallsilizium. Somit kann in der Anfangsphase der Einkristall-Silizium-Züchtung die untere Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur einen relativ großen Abstand zu der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit aufweisen, wodurch die Sicherheit der Einkristall-Silizium-Produktion effektiv verbessert wird.Since the groove-shaped structures arranged on the inner surface of the inner shell can improve the heat absorption performance of the water-cooled heat shield structure, the water-cooled heat shield structure provided by the embodiment of the utility model has better cooling effects for single crystal silicon. Thus, in the initial stage of single crystal silicon growth, the lower surface of the water-cooled heat shield structure can be spaced a relatively large distance from the surface of the silicon liquid, thereby effectively improving the safety of single crystal silicon production.

Die wassergekühlte Hitzeschildstruktur, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt wird, weist eine höhere Wärmeabsorption auf und kann Einkristallsilizium besser abkühlen und zum Sicherstellen, dass Einkristallsilizium zu Beginn bei einer relativ moderaten Temperatur wachsen kann, ohne dass das Scheitern des Wachstums durch die niedrige Temperatur in der Anfangsphase des Einkristall-Silizium-Wachstums verursacht wird, wird zusätzlich im Vergleich zu dem Abstand zwischen der unteren Oberfläche bei bestehenden wassergekühlten Hitzeschildern mit einer glatten inneren Oberfläche und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit der Abstand zwischen der wassergekühlten Hitzeschildstruktur, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt wird, und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit erhöht, um sicherzustellen, dass das Wachstum von Einkristallsilizium relativ sanft ist und die thermische Spannung des Einkristallsiliziumwachstums relativ stabil ist, wodurch die Zuverlässigkeit des Einkristallsiliziumwachstums verbessert wird.The water-cooled heat shield structure provided by the exemplary embodiment of the utility model has a higher heat absorption and can cool single crystal silicon better and to ensure that single crystal silicon can initially grow at a relatively moderate temperature without the failure of the growth due to the low temperature in the initial phase of the single crystal silicon growth is caused, the distance between the water-cooled heat shield structure provided by the exemplary embodiment of the utility model is additionally compared to the distance between the lower surface of existing water-cooled heat shields with a smooth inner surface and the surface of the silicon liquid and the surface area of the silicon liquid is increased to ensure that the growth of single crystal silicon is relatively smooth and the thermal stress of the single crystal silicon growth is relatively stable t, thereby improving the reliability of single crystal silicon growth.

Zusätzlich absorbiert die nutförmige Struktur während des gesamten Kristallziehprozesses kontinuierlich die Strahlungswärme, die von dem Kristall freigesetzt wird, und das Kühlwasser, das durch die Kühlwasserleitvorrichtung fließt, wird rechtzeitig geleitet, was die Antriebskraft der Kristallkristallisation verbessert, so dass die Wachstumsrate des Kristalls stark verbessert werden kann.In addition, the groove-shaped structure continuously absorbs the radiant heat released from the crystal throughout the entire crystal pulling process, and the cooling water flowing through the cooling water guide is timely passed, which improves the driving force of crystal crystallization, so that the growth rate of the crystal can be greatly improved can.

Es ist erwähnenswert, dass die Richtung der nutförmigen Struktur parallel, senkrecht oder in einem anderen Winkel zu der horizontalen Richtung verlaufen kann, was innerhalb des Patentschutzbereichs liegt.It is worth mentioning that the direction of the groove-shaped structure can be parallel, perpendicular or at a different angle to the horizontal direction, which is within the scope of patent protection.

11 zeigt die innere Schale 101 in einer entfalteten Darstellung. Die innere Oberfläche der inneren Schale 101 kann in einen oberen Abschnitt 1012, einen mittleren Abschnitt 1013 und einen unteren Abschnitt 1014 unterteilt werden. In dem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters ist die nutförmige Struktur 1011 in einem Teilbereich oder über den ganzen Bereich der inneren Oberfläche der inneren Schale 101 angeordnet, um die Anforderungen verschiedener Einkristallöfen oder die Anforderungen des Einkristallsiliziumwachstums unterschiedlicher Größe zu erfüllen. Insbesondere kann die nutförmige Struktur über den ganzen Bereich der inneren Oberfläche der inneren Schale 101 angeordnet sein. Zusätzlich kann die nutförmige Struktur in einem Teilbereich der inneren Oberfläche der inneren Schale 101 angeordnet sein, wobei am Beispiel der inneren Oberfläche der inneren Schale 101, wie in 11 gezeigt, die nutförmige Struktur in dem unteren Abschnitt 1014 oder dem mittleren Abschnitt 1013 oder dem oberen Abschnitt 1012 angeordnet, wie in 11 gezeigt, sein kann. Zum Beispiel kann die Nutförmige Struktur in zwei beliebigen Abschnitten der Abschnitte unterer Abschnitt 1014, mittlerer Abschnitt 1013 und oberer Abschnitt 1012 angeordnet sein, wie in 11 gezeigt. Zum Beispiel kann die nutförmige Struktur auch in einem ersten Bereich 1012', einem zweiten Bereich 1013' und einem dritten Bereich 1014' angeordnet sein, wie in 11 gezeigt ist, wobei der erste Bereich 1012' in dem oberen Abschnitt 1012, der zweite Bereich 1013' in dem mittleren Abschnitt 1013 und der dritte Bereich 1014' in dem unteren Abschnitt 1014 angeordnet ist. Jede andere Struktur, die der Verteilung oder Anordnung der obigen nutförmigen Struktur ähnlich ist, liegt ebenfalls im Schutzbereich des Ausführungsbeispiels des Gebrauchsmusters. 11 shows the inner shell 101 in an unfolded representation. The inner surface of the inner shell 101 can be in an upper section 1012 , a middle section 1013 and a lower section 1014 be subdivided. In the exemplary embodiment of the utility model, the groove-shaped structure is 1011 in a portion or over the entire area of the inner surface of the inner shell 101 arranged to meet the needs of different single crystal furnaces or the needs of single crystal silicon growth of different size. In particular, the groove-shaped structure can cover the entire area of the inner surface of the inner shell 101 be arranged. In addition, the groove-shaped structure can be in a partial area of the inner surface of the inner shell 101 be arranged, taking the example of the inner surface of the inner shell 101 , as in 11 shown the groove-shaped structure in the lower section 1014 or the middle section 1013 or the upper section 1012 arranged as in 11 shown can be. For example, the groove-shaped structure can be in any two sections of the sections lower section 1014 , middle section 1013 and upper section 1012 be arranged as in 11 shown. For example, the groove-shaped structure can also be in a first area 1012 ' , a second area 1013 ' and a third area 1014 ' be arranged as in 11 is shown, the first area 1012 ' in the upper section 1012 , the second area 1013 ' in the middle section 1013 and the third area 1014 ' in the lower section 1014 is arranged. Any other structure that is similar to the distribution or arrangement of the above groove-shaped structure is also within the scope of the exemplary embodiment of the utility model.

Es ist erwähnenswert, dass hinsichtlich der Anordnung und der Verteilung der nutförmigen Struktur der an der inneren Oberfläche der inneren Schale nach dem obigen Ausführungsbeispiel der Querschnitt der nutförmigen Struktur eine der Formen V-Form, U-Form, Bogenform, Quasirechteck oder Fächerform sein kann.It is worth mentioning that with regard to the arrangement and distribution of the groove-shaped structure on the inner surface of the inner shell according to the above embodiment, the cross-section of the groove-shaped structure may be one of V-shape, U-shape, arch shape, quasi-rectangle or fan shape.

In dem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist die in 1 gezeigte nutförmige Struktur eine axiale Nut, wobei also die nutförmige Struktur entlang der axialen Richtung der inneren Schale verläuft.In the exemplary embodiment of the present utility model, the in 1 The groove-shaped structure shown is an axial groove, the groove-shaped structure thus running along the axial direction of the inner shell.

Zusätzlich kann die nutförmige Struktur auch eine radiale Nut sein, die senkrecht zur Achse der inneren Schale sein kann.In addition, the groove-shaped structure can also be a radial groove that can be perpendicular to the axis of the inner shell.

Die nutförmigen Strukturen verschiedener Anordnungen, Verteilungen und Strukturen nach den obigen Ausführungsbeispielen können die Anforderungen verschiedener Prozesse oder verschiedener Einkristallöfen erfüllen.The groove-shaped structures of different arrangements, distributions and structures according to the above exemplary embodiments can meet the requirements of different processes or different single crystal furnaces.

In einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters sind die nutförmigen Struktur 11 dicht an der inneren Oberfläche der inneren Schale 1 angeordnet. Für eine derartige dichte Anordnung sind vier Anordnungsmöglichkeiten denkbar.In one embodiment of the utility model, the groove-shaped structure 11 are arranged close to the inner surface of the inner shell 1. Four possible arrangements are conceivable for such a dense arrangement.

Erste Anordnungsmöglichkeit:First possible arrangement:

Wie in 5 gezeigt, ist für den Fall, in dem die nutförmigen Strukturen 1011 einer einzigen Form an der inneren Oberfläche der inneren Schale 101 angeordnet sind, vorgesehen, dass
sich zwei benachbarte Seitenwände zweier benachbarter nutförmiger Strukturen 1011 schneiden. Bei zwei benachbarten nutförmigen Strukturen 1011, die in 12 gezeigt sind, schneidet eine erste Seitenwand 1011' einer nutförmigen Struktur eine zweite Seitenwand 1011" der anderen nutförmigen Struktur und die erste Seitenwand 1011' grenzt an die zweite Seitenwand 1011" an. Es ist erwähnenswert, dass das Schneiden insbesondere bedeutet, dass die erste Seitenwand 1011' die gleiche Seitenkante 1015 wie die zweite Seitenwand 1011" aufweist.As in 5 shown is for the case in which the groove-shaped structures 1011 a single shape on the inner surface of the inner shell 101 are arranged, provided that
two adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures 1011 cut. With two adjacent groove-shaped structures 1011 , in the 12th shown intersects a first sidewall 1011 ' a second side wall of a groove-shaped structure 1011 " the other groove-shaped structure and the first side wall 1011 ' adjoins the second side wall 1011 " at. It is worth noting that cutting in particular means that the first side wall 1011 ' the same side edge 1015 like the second side wall 1011 " having.

Zweite Anordnungsmöglichkeit:Second arrangement option:

Für den Fall, in dem die nutförmigen Strukturen 1011 mehrerer Formen an der inneren Oberfläche inneren Schale 101 angeordnet sind, schneiden sich zwei benachbarte Seitenwände zweier benachbarter nutförmiger Strukturen 1011. Bei zwei benachbarten nutförmigen Strukturen 1011, die in 13 gezeigt sind, schneidet konkret eine erste Seitenwand 1011' einer nutförmigen Struktur eine zweite Seitenwand 1011" der anderen nutförmigen Struktur und die erste Seitenwand 1011' grenzt an die zweite Seitenwand 1011" an. Es ist erwähnenswert, dass das Schneiden insbesondere bedeutet, dass die erste Seitenwand 1011' die gleiche Seitenkante 1015 wie die zweite Seitenwand 1011" aufweist.In the event that the groove-shaped structures 1011 several shapes on the inner surface inner shell 101 are arranged, two adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures intersect 1011 . With two adjacent groove-shaped structures 1011 , in the 13th specifically intersects a first side wall 1011 ' a second side wall of a groove-shaped structure 1011 " the other groove-shaped structure and the first side wall 1011 ' adjoins the second side wall 1011 " at. It is worth noting that cutting in particular means that the first side wall 1011 ' the same side edge 1015 like the second side wall 1011 " having.

Dritte Anordnungsmöglichkeit:Third arrangement option:

Für den Fall, in dem die nutförmigen Strukturen 1011 mehrerer Formen an der inneren Oberfläche inneren Schale 101 angeordnet sind, weisen zwei benachbarte nutförmige Strukturen 1011 die gleiche Seitenwand auf. Wie in 9 gezeigt, hat bei den zwei benachbarten nutförmigen Strukturen 1011 eine nutförmige Struktur eine gemeinsame Seitenwand mit der anderen nutförmigen Struktur.In the event that the groove-shaped structures 1011 several shapes on the inner surface inner shell 101 are arranged, have two adjacent groove-shaped structures 1011 the same side wall. As in 9 has shown in the two adjacent groove-shaped structures 1011 a groove-shaped structure has a common side wall with the other groove-shaped structure.

Vierte Anordnungsmöglichkeit:Fourth arrangement option:

Es gibt einen gewissen Abstand zwischen den benachbarten Seitenwänden zweier benachbarter nutförmiger Strukturen 1011. Dieser Abstand beträgt in der Regel nicht mehr als 30 mm. Konkret gibt es, wie in 14 gezeigt, einen bestimmten Abstand L zwischen benachbarten Seitenwänden zweier benachbarter nutförmiger Strukturen 1011. Dabei bedeutet der Abstand, der im Allgemeinen nicht mehr als 30 mm beträgt, insbesondere, dass der maximale Abstand zwischen benachbarten Seitenwänden im Allgemeinen nicht mehr als 30 mm beträgt, um sicherzustellen, dass die nutförmige Struktur die Wärme, die durch Einkristallsilizium erzeugt und durch die innere Schale aufgenommen wird, effektiv erhöhen kann.There is a certain distance between the adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures 1011 . This distance is usually no more than 30 mm. Specifically, as in 14th shown, a certain distance L between adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures 1011 . The distance, which is generally not more than 30 mm, means in particular that the maximum distance between adjacent side walls is generally not more than 30 mm in order to ensure that the groove-shaped structure absorbs the heat generated by single crystal silicon and through the inner shell is absorbed, can effectively increase.

Zusätzlich beträgt in einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters der eingeschlossene Winkel der nutförmigen Strukturen nicht mehr als 90 Grad. Durch die Begrenzung des Winkels kann die Wärmestrahlung mehrere Reflexionen zwischen den zwei Seitenwänden der nutförmigen Struktur durchführen, wodurch die Kontaktzeit der Wärmestrahlung mit der inneren Schale verlängert wird, wodurch die Wachstumstemperatur des Einkristallsiliziums effektiv verringert wird.In addition, in one embodiment of the utility model, the included angle of the groove-shaped structures is no more than 90 degrees. By limiting the angle, the thermal radiation can carry out multiple reflections between the two side walls of the groove-shaped structure, whereby the contact time of the thermal radiation with the inner shell is increased, whereby the growth temperature of the single crystal silicon is effectively reduced.

Ferner beträgt in einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters die Tiefe der nutförmigen Struktur nicht weniger als 2 mm. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe der nutförmigen Struktur 2 bis 8 mm. Eine derartige Tiefe der nutförmigen Struktur kann die Anzahl der Reflexionen der Wärmestrahlung in der nutförmigen Struktur direkt beeinflussen. Durch Untersuchungen wurde festgestellt, dass eine Tiefe von nicht weniger als 2 mm die Wärmeabsorption durch die innere Schale signifikant verbessern kann.Furthermore, in one embodiment of the utility model, the depth of the groove-shaped structure is not less than 2 mm. In a preferred embodiment, the depth of the groove-shaped structure is 2 to 8 mm. Such a depth of the groove-shaped structure can directly influence the number of reflections of the thermal radiation in the groove-shaped structure. Research has found that a depth of not less than 2 mm can significantly improve the heat absorption by the inner shell.

Wie in 15 gezeigt, stellt ein Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters eine Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung bereit, wobei die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung einen Einkristallofenkörper 20 und eine wassergekühlte Hitzeschildstruktur 10, die durch eines der obigen Ausführungsbeispiele bereitgestellt wird, umfassen kann.As in 15th As shown, an embodiment of the utility model provides a single crystal silicon growing apparatus, wherein the single crystal silicon growing apparatus is a single crystal furnace body 20th and a water-cooled heat shield structure 10 provided by any of the above embodiments.

Die wassergekühlte Hitzeschildstruktur 10 ist in dem Einkristallofenkörper 20 angeordnet.The water-cooled heat shield structure 10 is in the single crystal furnace body 20th arranged.

Dabei befindet sich die wassergekühlte Hitzeschildstruktur 10 über einem Tiegel 201 befindet, der in dem Einkristallofenkörper 20 enthalten ist. Wenn eine Siliziumflüssigkeit in dem Tiegel aufgenommen ist, befindet sich die wassergekühlte Hitzeschildstruktur 10 über der Siliziumflüssigkeitsoberfläche und es gibt einen bestimmten Abstand zwischen dem Boden des wassergekühlten Hitzeschilds und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit.The water-cooled heat shield structure 10 is located above a crucible 201 located in the single crystal furnace body 20th is included. When a silicon liquid is contained in the crucible, the water-cooled heat shield structure 10 is located above the silicon liquid surface and there is a certain distance between the bottom of the water-cooled heat shield and the surface of the silicon liquid.

Da die wassergekühlte Hitzeschildstruktur die Absorption von Wärme, die durch das Wachstum von Einkristallsilizium erzeugt wird, effektiv verbessern kann, wird das Wachstum von Einkristallsilizium entsprechend beschleunigt. Zusätzlich kann in der Anfangsphase des Einkristall-Silizium-Wachstums der Abstand zwischen dem unteren Ende der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit erhöht werden. Somit kann die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung, die durch das Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters bereitgestellt wird, die Einkristall-Silizium-Züchtungseffizienz effektiv verbessern, während die Prozesssicherheit sichergestellt wird.Since the water-cooled heat shield structure can effectively improve the absorption of heat generated by the growth of single crystal silicon, the growth of single crystal silicon is accelerated accordingly. In addition, in the initial phase of single crystal silicon growth, the distance between the lower end of the water-cooled heat shield structure and the surface of the silicon liquid can be increased. Thus, the single crystal silicon growth apparatus provided by the embodiment of the utility model can effectively improve the single crystal silicon growth efficiency while ensuring the process safety.

Dabei sind das Wassereinlassrohr 105 und das Wasserauslassrohr 107, die in der wassergekühlten Hitzeschildstruktur 10 enthalten sind, jeweils an einer Ofenabdeckung des Einkristallofenkörpers 20 befestigt.Here are the water inlet pipe 105 and the water outlet pipe 107 contained in the water-cooled heat shield structure 10, each on a furnace cover of the single crystal furnace body 20th attached.

Wie in 15 gezeigt, umfasst die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung ferner eine erste Hebevorrichtung 30.As in 15th As shown, the single crystal silicon growing apparatus further includes a first elevator 30th .

Die erste Hebevorrichtung 30 ist dazu eingerichtet, die Bewegung des Tiegels 201 nach oben und unten zu steuern, welcher Tiegel in dem Einkristallofenkörper 201 enthalten ist.The first lifting device 30th is set up to control the movement of the crucible 201 up and down to control which crucible in the single crystal furnace body 201 is included.

Wie in 15 gezeigt, ist die erste Hebevorrichtung 30 unter dem Tiegel 201 angeordnet.As in 15th shown is the first lifting device 30th under the crucible 201 arranged.

Die erste Hebevorrichtung wird verwendet, um die Bewegung des Tiegels nach oben und unten zu steuern, so dass die Position der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit in dem Tiegel relativ zu der um den Tiegel herum angeordneten Heizung im Wesentlichen unverändert bleibt, wodurch sichergestellt wird, dass die Temperatur des Einkristallsiliziumwachstums relativ stabil ist, so dass das Einkristallsilizium stabil wachsen kann.The first lifting device is used to control the movement of the crucible up and down so that the position of the surface of the silicon liquid in the crucible relative to the heater arranged around the crucible remains essentially unchanged, thereby ensuring that the temperature of the single crystal silicon growth is relatively stable, so that the single crystal silicon can grow stably.

Wie in 15 gezeigt, kann die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung ferner eine zweite Hebevorrichtung 40 umfassen, wobei die zweite Hebevorrichtung 40 dazu eingerichtet ist, die Bewegung der wassergekühlten Hitzeschildstruktur 10 nach oben und unten zu steuern.As in 15th As shown, the single crystal silicon growing apparatus may further include a second elevator 40 comprise, wherein the second lifting device 40 is configured to control the movement of the water-cooled heat shield structure 10 up and down.

Die zweite Hebevorrichtung 40 ist an dem Wassereinlassrohr 105 und dem Wasserauslassrohr 107 angeordnet.The second lifting device 40 is on the water inlet pipe 105 and the water outlet pipe 107 arranged.

Durch die zweite Hebevorrichtung kann die Bewegung der wassergekühlten Hitzeschildstruktur nach oben und unten eingestellt werden, so dass sich die Position der gesamten wassergekühlten Hitzeschildstruktur relativ zu der Ofenabdeckung oder der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit ändert, wodurch eine Anpassung an verschiedene Kristallisationszustände erreicht wird. Da während der frühen Wachstumsphase von Einkristallsilizium zum Erreichen einer guten thermischen Spannung des Einkristallsiliziums der Kühlprozess nicht zu schnell erfolgen soll, ist der Abstand zwischen der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit relativ groß. Wenn die nachfolgende Reaktion stabil erfolgt, kann der Abstand zwischen der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Oberfläche der Siliziumflüssigkeit verringert werden, um die Wärmeabsorption weiter zu erhöhen, wodurch die Wachstumseffizienz von Einkristallsilizium effektiv verbessert wird.The movement of the water-cooled heat shield structure up and down can be adjusted by the second lifting device, so that the position of the entire water-cooled heat shield structure changes relative to the furnace cover or the surface of the silicon liquid, whereby an adaptation to different crystallization states is achieved. Since the cooling process should not take place too quickly during the early growth phase of single crystal silicon in order to achieve a good thermal stress in the single crystal silicon, the distance between the water-cooled heat shield structure and the surface of the silicon liquid is relatively large. If the subsequent reaction occurs stably, the distance between the water-cooled heat shield structure and the surface of the silicon liquid can be reduced to further increase the heat absorption, thereby effectively improving the growth efficiency of single crystal silicon.

In einem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters wird, wie in 16 gezeigt, wird ein Einkristallsilizium-Züchtungsverfahren bereitgestellt, das durch eine Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung mit einer wassergekühlten Hitzeschildstruktur gemäß einem der obigen Ausführungsbeispiele realisiert wird, wobei das Einkristallsilizium-Züchtungsverfahren die folgenden Schritte umfassen kann:

  • Schritt S1601: Schritt zum Ziehen und Züchten von Einkristallsilizium durch die wassergekühlte Hitzeschildstruktur,
  • Schritt S1602: Steuern der relativen Position zwischen der Siliziumflüssigkeitsoberfläche und der Heizung, um eine Überschreitung der Fehlerschwelle zu verhindern, und die Heizung zum Erhitzen der Siliziumflüssigkeit verwendet wird,
  • Schritt S1603: Schritt zum Steuern des Absenkens der wassergekühlten Hitzeschildstruktur.
In one embodiment of the utility model, as in 16 As shown in FIG. 1, there is provided a single crystal silicon growth method which is realized by a single crystal silicon growth apparatus having a water-cooled heat shield structure according to one of the above embodiments, wherein the single crystal silicon growth method may comprise the following steps:
  • Step S1601: step of pulling and growing single crystal silicon through the water-cooled heat shield structure,
  • Step S1602: controlling the relative position between the silicon liquid surface and the heater in order to prevent the error threshold from being exceeded and the heater is used to heat the silicon liquid,
  • Step S1603: step of controlling the lowering of the water-cooled heat shield structure.

Dabei ist die spezifische Ausführungsform von Schritt S1601 die gleiche wie beim Stand der Technik und wird hier nicht näher erläutert.Here, the specific embodiment of step S1601 is the same as in the prior art and is not explained in detail here.

Eine spezifische Ausführungsform des obigen Schritts S1602 kann Folgendes umfassen: Einstellen der Höhe des Tiegels zur Aufnahme der Siliziumflüssigkeit gemäß der Wachstumshöhe des Einkristallsiliziums und dem Durchmesser des Einkristallsiliziums. Zum Beispiel wird anhand der folgenden Berechnungsformel (1) die Höhe des Tiegels, der mit der Siliziumflüssigkeit gefüllt ist, eingestellt und während des Einkristall-Silizium-Züchtungsprozesses wird die Höhe des Tiegels gemäß dem durch die Berechnungsformel (1) erhaltenen Ergebnis eingestellt. Es ist erwähnenswert, dass die einzustellende Höhe des Tiegels, die durch die Berechnungsformel (1) erhalten wird, in Echtzeit berechnet werden kann. Es kann auch der Fall sein, dass die Höhe des Einstelltiegels gemäß der Berechnungsformel (1) im Voraus erhalten und die Höhe des Tiegels dann durch einen automatischen Regler entsprechend dem Durchmesser des Einkristallsiliziums und der Wachstumshöhe des Einkristallsiliziums eingestellt wird. Während der nachfolgenden Züchtung des Einkristallsiliziums durch die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung wird der Tiegel direkt entsprechend dem Durchmesser des Einkristallsiliziums und der Wachstumshöhe des Einkristallsiliziums und der eingestellten Höhe des Tiegels angepasst. H = D × h C × S

Figure DE202021104963U1_0001
A specific embodiment of the above step S1602 may include: adjusting the height of the crucible for holding the silicon liquid in accordance with the growth height of the single crystal silicon and the diameter of the single crystal silicon. For example, the following calculation formula (1) is used to adjust the height of the crucible filled with the silicon liquid, and during the single crystal silicon growth process, the height of the crucible is adjusted according to the result obtained by the calculation formula (1). It is worth mentioning that the height of the crucible to be adjusted, which is obtained by the calculation formula (1), can be calculated in real time. It may also be the case that the height of the adjustment crucible is obtained in advance according to the calculation formula (1), and the height of the crucible is then adjusted by an automatic controller in accordance with the diameter of the single crystal silicon and the growth height of the single crystal silicon. During the subsequent growth of the single crystal silicon by the single crystal silicon growing device, the crucible is directly adjusted according to the diameter of the single crystal silicon and the height of the single crystal silicon and the set height of the crucible. H = D. × H C. × S.
Figure DE202021104963U1_0001

Dabei stehen H für die einzustellende Höhe des Tiegels, D für den Durchmesser von Einkristallsilizium, h für die Wachstumshöhe von Einkristallsilizium über einen voreingestellten Zeitraum, C für einen Korrekturparameter, der durch Erprobungen erhalten wird, und S für die Bodenfläche des Tiegels.H stands for the height of the crucible to be set, D for the diameter of single crystal silicon, h for the growth height of single crystal silicon over a preset period of time, C for a correction parameter obtained through trials, and S for the bottom surface of the crucible.

Durch den obigen Schritt S1602 wird die Höhe des Tiegels eingestellt, so dass die Temperatur der Siliziumflüssigkeit, die für das Wachstum von Einkristallsilizium verwendet wird, relativ konstant ist, wodurch die Stabilität der Reaktion sichergestellt wird, um die Stabilität und die Produktionseffizienz des Einkristallsilizium-Züchtungsprozesses zu verbessern.Through the above step S1602, the height of the crucible is adjusted so that the temperature of the silicon liquid used for the growth of single crystal silicon is relatively constant, thereby ensuring the stability of the reaction, the stability and the production efficiency of the single crystal silicon growth process to improve.

Dabei kann eine spezifische Ausführungsform des obigen Schritts S1603 Folgendes umfassen: Absenken der wassergekühlten Hitzeschildstruktur mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 0,5 mm/min und Steuern des wassergekühlten Hitzeschilds derart, dass sie nicht mehr abgesenkt wird, wenn der Abstand zwischen der unteren Oberfläche des wassergekühlten Hitzeschilds und der Siliziumflüssigkeitsoberfläche die eingestellte Abstandsschwelle erreicht.A specific embodiment of step S1603 above may include lowering the water-cooled heat shield structure at a speed of no more than 0.5 mm / min and controlling the water-cooled heat shield so that it is no longer lowered when the distance between the lower surface of the water-cooled heat shield and the silicon liquid surface reaches the set distance threshold.

Aufgrund der nutförmigen Struktur der wassergekühlten Hitzeschildstruktur, die in dem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters verwendet wird, weist die wassergekühlte Hitzeschildstruktur eine bessere Wärmeabsorption auf. Daher kann die Wachstumstemperatur von Einkristallsilizium in der Anfangsphase des Einkristallsiliziumwachstums nicht zu schnell abnehmen. Somit ist es notwendig, den Abstand zwischen der unteren Oberfläche des wassergekühlten Hitzeschilds und der Siliziumflüssigkeit zu erhöhen, um die erforderliche Temperatur in der Anfangsphase des Einkristallsiliziumwachstums sicherzustellen. Nachdem das Wachstum von Einkristallsilizium in eine stabile Phase eingetreten ist, kann der Abstand zwischen der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Siliziumflüssigkeit durch Schritt S 1603 verringert werden, um das Wachstum von Einkristallsilizium zu beschleunigen.Due to the groove-shaped structure of the water-cooled heat shield structure which is used in the exemplary embodiment of the utility model, the water-cooled heat shield structure has better heat absorption. Therefore, the growth temperature of single crystal silicon cannot decrease too quickly in the initial stage of single crystal silicon growth. Thus, it is necessary to increase the distance between the lower surface of the water-cooled heat shield and the silicon liquid in order to ensure the required temperature in the initial phase of the single crystal silicon growth. After the growth of single crystal silicon has entered a stable phase, the distance between the water-cooled heat shield structure and the silicon liquid can be reduced by step S 1603 in order to accelerate the growth of single crystal silicon.

Die obige Abstandsschwelle ist ein Sicherheitsabstand, der eingestellt ist, um den Kontakt zwischen der unteren Oberfläche des wassergekühlten Hitzeschilds und der Siliziumflüssigkeit zu vermeiden und somit die Sicherheit des Einkristallsilizium-Züchtungsprozesses sicherzustellen.The above distance threshold is a safety distance which is set to avoid the contact between the lower surface of the water-cooled heat shield and the silicon liquid and thus ensure the safety of the single crystal silicon growth process.

In dem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters kann die spezifische Ausführungsform zum Steuern des Absenkens des wassergekühlten Hitzeschilds mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 0,5 mm/min durch weitere Experimente Folgendes umfassen: Absenken der wassergekühlten Hitzeschildstruktur mit einer ersten Geschwindigkeit um eine erste Entfernung und Absenken der wassergekühlten Hitzeschildstruktur weiterhin mit einer zweiten Geschwindigkeit um eine zweite Entfernung, wobei die erste Geschwindigkeit kleiner als die zweite Geschwindigkeit ist. Das heißt, die Absenkgeschwindigkeit der wassergekühlten Hitzeschildstruktur ist am Anfang relativ langsam, um die Stabilität der Wachstumstemperatur von Einkristallsilizium sicherzustellen, und dann kann die Absenkgeschwindigkeit der wassergekühlten Hitzeschildstruktur erhöht werden, um die Wachstums- und Kühleffizienz von Einkristallsilizium zu verbessern, wodurch die Wachstumseffizienz von Einkristallsilizium verbessert wird.In the exemplary embodiment of the utility model, the specific embodiment for controlling the lowering of the water-cooled heat shield at a speed of not more than 0.5 mm / min through further experiments may include: lowering the water-cooled heat shield structure at a first speed a first distance and lowering the water-cooled heat shield structure further at a second speed a second distance, the first speed being less than the second speed. That is, the lowering speed of the water-cooled heat shield structure is relatively slow at the beginning to ensure the stability of the growth temperature of single crystal silicon, and then the lowering speed of the water-cooled heat shield structure can be increased to improve the growth and cooling efficiency of single crystal silicon, thereby increasing the growth efficiency of single crystal silicon is improved.

In dem Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters beträgt die Wachstumsrate von Einkristallsilizium nicht mehr als 2,6 mm/min für den Schritt des Ziehens und des Züchtens von Einkristallsilizium durch die wassergekühlten Hitzeschildstruktur hindurch beim Verwenden der obigen wassergekühlten Hitzeschildstruktur zum Züchten von Einkristallsilizium. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Wachstumsrate von Einkristallsilizium 1,9 bis 2,0 mm/min. Durch die Kombination dieser Rate mit der wassergekühlten Hitzeschildstruktur kann die Wachstumseffizienz von Einkristallsilizium effektiv verbessert werden, während die Leistung von Einkristallsilizium sichergestellt wird.In the embodiment of the utility model, the growth rate of single crystal silicon is not more than 2.6 mm / min for the step of pulling and growing single crystal silicon through the water-cooled heat shield structure when using the above water-cooled heat shield structure for growing single crystal silicon. In a preferred embodiment, the growth rate of single crystal silicon is 1.9 to 2.0 mm / min. By combining this rate with the water-cooled heat shield structure, the growth efficiency of single crystal silicon can be effectively improved while securing the performance of single crystal silicon.

Nachfolgend erfolgt eine nähere Erläuterung unter Bezugnahme auf ein konkretes Ausführungsbeispiel.A more detailed explanation is given below with reference to a specific exemplary embodiment.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

  • I: Die wassergekühlte Hitzeschildstruktur wird an einer geeigneten Position über der Oberfläche der Siliziumschmelze unter Verwendung einer Hebevorrichtung angeordnet, die an dem Wassereinlassrohr und dem Wasserauslassrohr angeordnet ist.I: The water-cooled heat shield structure is placed at a suitable position above the surface of the silicon melt using a lifting device placed on the water inlet pipe and the water outlet pipe.
  • II: Nach der Durchführung des Einkristallsilizium-Czochralski-Prozesses (CZ-Prozess) mit gleichem Durchmesser beträgt die Kristalllänge weniger als 50 mm und die Position des wassergekühlten Hitzeschilds bleibt unverändert.II: After performing the single crystal silicon Czochralski process (CZ process) with the same diameter, the crystal length is less than 50 mm and the position of the water-cooled heat shield remains unchanged.
  • III: Nach der Durchführung des Schulter-Drehens de CZ-Verfahrens und nach einem Wachstum von Einkristallsilizium mit gleichem Durchmesser um mehr als 50 mm wird der Abstand zwischen der unteren Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Siliziumschmelzflüssigkeitsoberfläche mit einer Rate von 0,1 mm/min unter Verwendung einer Hebevorrichtung, die an dem Wassereinlassrohr und dem Wasserauslassrohr angeordnet ist, um 10 mm verringert.III: After performing the shoulder turning de CZ process and after growing single crystal silicon of the same diameter by more than 50 mm, the distance between the lower surface of the water-cooled heat shield structure and the silicon molten liquid surface is increased at a rate of 0.1 mm / min is decreased by 10 mm using a hoist attached to the water inlet pipe and the water outlet pipe.
  • IV: Nach der Durchführung des III-Prozesses wird die Absenkgeschwindigkeit der wassergekühlten Hitzeschildstruktur auf 0,2 mm/min erhöht und diese Geschwindigkeit wird beibehalten, bis der Abstand zwischen der unteren Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Oberfläche der Siliziumschmelze erneut um 40 mm verringert wird.IV: After performing the III process, the lowering speed of the water-cooled heat shield structure is increased to 0.2 mm / min and this speed is maintained until the distance between the lower surface of the water-cooled heat shield structure and the surface of the silicon melt is again decreased by 40 mm .
  • V: Der endgültige Abstand zwischen der unteren Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Oberfläche der Siliziumschmelze wird bis zum Ende des CZ-Prozesses aufrechtgehalten.V: The final distance between the lower surface of the water-cooled heat shield structure and the surface of the silicon melt is maintained until the end of the CZ process.
  • VI: Unter Verwendung der Hebevorrichtung, die an dem Wassereinlassrohr und dem Wasserauslassrohr angeordnet ist, wird der Abstand zwischen der unteren Oberfläche der wassergekühlten Hitzeschildstruktur und der Oberfläche der Siliziumschmelze schrittweise mit einer Rate von 0,3 mm/min erhöht, bis eine für die Demontage des Ofens geeignete Position erreicht wird.VI: Using the lifting device attached to the water inlet pipe and the water outlet pipe, the distance between the lower surface of the water-cooled heat shield structure and the surface of the silicon melt is gradually increased at a rate of 0.3 mm / min until one for disassembly suitable position of the oven is reached.

Es ist erwähnenswert, dass während der Ausführung der obigen Schritte I bis V die Höhe des Tiegels kontinuierlich durch die zweite Hebevorrichtung eingestellt wird, um die Position der Siliziumflüssigkeitsoberfläche relativ zu der Heizung unverändert zu halten.It is worth mentioning that during the execution of the above steps I to V, the height of the crucible is continuously adjusted by the second lifting device in order to keep the position of the silicon liquid surface relative to the heater unchanged.

Die Einführung, die durch die obigen Schritte bereitgestellt wird, dient nur dazu, das Verständnis der Struktur und der Kernideen des Gebrauchsmusters zu erleichtern. Für Durchschnittsfachleute auf dem technischen Gebiet können mehrere Verbesserungen und Modifikationen des Gebrauchsmusters vorgenommen werden, ohne vom Prinzip des Gebrauchsmusters abzuweichen, und solchen Verbesserungen und Modifikationen fallen auch in den Schutzbereich der Gebrauchsmusteransprüche.The introduction provided by the steps above is only intended to facilitate understanding of the structure and core ideas of the utility model. For those of ordinary skill in the art, several improvements and modifications of the utility model can be made without departing from the principle of the utility model, and such improvements and modifications also fall within the scope of the utility model claims.

Claims (14)

Wassergekühlte Hitzeschildstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine innere Schale (101), eine äußere Schale (102) und eine Kühlwasserleitvorrichtung (103) umfasst, wobei an der inneren Oberfläche der inneren Schale (101) nutförmige Strukturen (1011) angeordnet sind, sowohl das Profil der inneren Schale (101) als auch das Profil der äußeren Schale (102) jeweils eine umgekehrte gleichschenklige trapezförmige Struktur sind, die innere Schale (101) in der äußeren Schale (102) eingeschoben ist, wobei die obere Kante und die untere Kante der inneren Schale (101) jeweils mit der oberen Kante bzw. der unteren Kante der äußeren Schale (102) dicht verbunden sind, zwischen der inneren Schale (101) und der äußeren Schale (102) ein Hohlraum ausgebildet ist, in dem die Kühlwasserleitvorrichtung (103) angeordnet ist.Water-cooled heat shield structure, characterized in that it has an inner shell (101), an outer shell (102) and a cooling water guiding device (103), groove-shaped structures (1011) being arranged on the inner surface of the inner shell (101), both the profile of the inner shell (101) and the profile of the outer shell ( 102) are each an inverted isosceles trapezoidal structure, the inner shell (101) is inserted in the outer shell (102), the upper edge and the lower edge of the inner shell (101) respectively with the upper edge and the lower edge the outer shell (102) are tightly connected, between the inner shell (101) and the outer shell (102) a cavity is formed in which the cooling water guiding device (103) is arranged. Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmigen Strukturen (1011) in einem Teilbereich oder über den sämtlichen Bereich der inneren Oberfläche der inneren Schale (101) angeordnet sind.Water-cooled heat shield structure according to Claim 1 , characterized in that the groove-shaped structures (1011) are arranged in a partial area or over the entire area of the inner surface of the inner shell (101). Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmigen Strukturen (1011) dicht an der inneren Oberfläche der inneren Schale (101) angeordnet sind.Water-cooled heat shield structure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the groove-shaped structures (1011) are arranged close to the inner surface of the inner shell (101). Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der nutförmigen Struktur (1011) eine der Formen V-Form, U-Form, Bogenform, Quasirechteck oder Fächerform aufweist.Water-cooled heat shield structure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the cross section of the groove-shaped structure (1011) has one of the shapes V-shape, U-shape, arch shape, quasi-rectangle or fan shape. Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, in dem nutförmige Strukturen (1011) einer einzigen Form an der inneren Oberfläche der inneren Schale (101) angeordnet sind, sich zwei benachbarte Seitenwände zweier benachbarter nutförmiger Strukturen (1011) schneiden.Water-cooled heat shield structure according to Claim 4 , characterized in that for the case in which groove-shaped structures (1011) of a single shape are arranged on the inner surface of the inner shell (101), two adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures (1011) intersect. Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, in dem nutförmige Strukturen (1011) mehrerer Formen an der inneren Oberfläche der inneren Schale (101) angeordnet sind, sich zwei benachbarte Seitenwände zweier benachbarter nutförmiger Strukturen (1011) schneiden oder zwei benachbarte nutförmige Strukturen (1011) die gleiche Seitenwand aufweisen.Water-cooled heat shield structure according to Claim 4 , characterized in that for the case in which groove-shaped structures (1011) of several shapes are arranged on the inner surface of the inner shell (101), two adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures (1011) intersect or two adjacent groove-shaped structures (1011 ) have the same side wall. Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eingeschlossene Winkel der nutförmigen Strukturen nicht mehr als 90 Grad beträgt.Water-cooled heat shield structure according to one of the Claims 1 , 2 , 5 and 6th , characterized in that the included angle of the groove-shaped structures is no more than 90 degrees. Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmige Struktur (1011) eine Tiefe von nicht weniger als 2 mm aufweist, und/oder dass der Abstand zwischen benachbarten Seitenwänden zweier benachbarter nutförmiger Strukturen (1011) nicht mehr als 30 mm beträgt.Water-cooled heat shield structure according to one of the Claims 1 , 2 , 5 and 6th , characterized in that the groove-shaped structure (1011) has a depth of not less than 2 mm, and / or that the distance between adjacent side walls of two adjacent groove-shaped structures (1011) is not more than 30 mm. Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmige Struktur (1011) eine axiale Nut ist.Water-cooled heat shield structure according to one of the Claims 1 , 2 , 5 and 6th , characterized in that the groove-shaped structure (1011) is an axial groove. Wassergekühlte Hitzeschildstruktur gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nutförmige Struktur (1011) eine radiale Nut ist.Water-cooled heat shield structure according to one of the Claims 1 , 2 , 5 and 6th , characterized in that the groove-shaped structure (1011) is a radial groove. Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Einkristallofenkörper (20) und eine wassergekühlte Hitzeschildstruktur (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, wobei die wassergekühlte Hitzeschildstruktur (10) in dem Einkristallofenkörper (20) angeordnet ist.Single crystal silicon growing device, characterized in that it has a single crystal furnace body (20) and a water-cooled heat shield structure (10) according to one of the Claims 1 until 10 comprises, wherein the water-cooled heat shield structure (10) is arranged in the single crystal furnace body (20). Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine erste Hebevorrichtung umfasst, wobei die erste Hebevorrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegung eines Tiegels nach oben und unten zu steuern, welcher Tiegel in dem Einkristallofenkörper enthalten ist, und/oder die Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung ferner eine zweite Hebevorrichtung umfasst, wobei die zweite Hebevorrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegung der wassergekühlten Hitzeschildstruktur nach oben und unten zu steuern.Single crystal silicon growing apparatus according to FIG Claim 11 characterized in that it further comprises a first lifting device, wherein the first lifting device is configured to control the movement of a crucible up and down, which crucible is contained in the single crystal furnace body, and / or the single crystal silicon growing device further a second lifting device, wherein the second lifting device is configured to control the movement of the water-cooled heat shield structure up and down. Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wassergekühlte Hitzeschildstruktur (10) über dem Tiegel befindet, der in dem Einkristallofenkörper (20) enthalten ist.Single crystal silicon growing apparatus according to FIG Claim 11 , characterized in that the water-cooled heat shield structure (10) is located above the crucible contained in the single crystal furnace body (20). Einkristall-Silizium-Züchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wassereinlassrohr und ein Wasserauslassrohr, die in der wassergekühlten Hitzeschildstruktur (10) enthalten sind, jeweils an einer Ofenabdeckung des Einkristallofenkörpers (20) befestigt sind.Single crystal silicon growing apparatus according to FIG Claim 11 characterized in that a water inlet pipe and a water outlet pipe included in the water-cooled heat shield structure (10) are each attached to a furnace cover of the single crystal furnace body (20).
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