TWM460884U

TWM460884U - 長晶爐之平台支撐柱構造

Info

Publication number: TWM460884U
Application number: TW102207407U
Authority: TW
Inventors: Wan-Cian Jhong; Tsung-Pei Liu; Hsin-Yu Lin; Chun-I Fu; Chao-Ming Hsu; Chien-Kuei Chang
Original assignee: Versol Corp; Univ Nat Kaohsiung Applied Sci
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2013-09-01

Description

長晶爐之平台支撐柱構造

本創作係有關於一種長晶爐之平台支撐柱構造，尤指一種加大長晶爐之平台支撐柱的徑向截面積，使得冷卻底板可傳遞較多的熱量至平台支撐柱而有較佳的散熱效率，藉以加大多晶矽長晶爐的垂直溫度之過冷度，而可令晶錠成長時晶粒較規律的由下往上成長。

矽晶鑄錠於製造過程中，會藉由控制各種製程參數，而令晶錠之晶粒可趨向於縱向成長，以製造出品質較佳的晶錠，為了要使晶粒縱向的成長，首要控制的製程參數就是長晶爐之垂直溫度的過冷度，即是控制長晶爐底部、中段與頂部的溫度、冷卻速度與溫度差。而長晶爐本身的結構設計，也會影響到製程參數的設定，倘若單改變製程參數依然無法製造出符合需求的晶錠，勢必得從機臺本身作改良。

目前的多晶矽長晶爐如第五圖所示，包含有一爐體（1A），其內部包含有複數平台支撐柱（11A）、一冷卻底板（12A）及其他構件，前述爐體（1A）構造為已知技術，在此不加以描述，而前述平台支撐柱（11A）係用來支撐冷卻底板（12A），並吸收冷卻底板（12A）之熱量以達到令冷卻底板（12A）降溫的目的；一般來說，目前製造矽晶鑄錠的製程中，會將坩堝放置於冷卻底板（12A）上並透過冷卻底板（12A）降溫，而坩堝會於其底部鋪設晶種，再於晶種上方放置矽料，當加熱熔融時會令矽料完全的熔融，但希望晶種處於未熔融狀態[即爐體底部溫度低於頂部]，藉由晶種以幫助晶粒成長時可由縱向成長，但是，請配合參閱第六圖及第七圖所示，目前的多晶矽長晶爐會讓爐體（1A）在加熱過程中，其平台支撐柱（11A）之原徑向截面積（X）太小，導致冷卻底板（12A）的熱量較不易傳遞至平台支撐柱（11A），而令冷卻底板（12A）散熱效率較差，使得晶種（B’）的四周圍跟著被熔融而形成一熔融區域（C’），讓熔湯在冷卻凝固時，其底部溫度過高且溫度無法達到均勻[四周圍熔融，內層未熔融]，導致晶粒在成長時，四周圍無法藉由晶種（B’）成長，進而讓晶粒無法規律的由下往上的成長，且晶粒大小也較不均勻，而無法製造出品質較好得晶錠，因此有必要對機臺進行改良。

爰此，為改善現有的多晶矽長晶爐之冷卻底板散熱效率較差，使得垂直溫度之過冷度不足的情況下，導致製造出的晶錠品質不佳的問題，本創作提供一種長晶爐，所述長晶爐係加大平台支撐柱之徑向截面積，使得長晶爐加熱時，讓底部及冷卻底板散熱速度可以加快，藉以加大垂直溫度的過冷度，而讓位於底部的晶種不會熔融，藉以讓晶粒可沿著晶種縱向成長，進而提昇晶錠品質，與擴大類單晶的面積比例。

本創作係為一種長晶爐之平台支撐柱構造，為一多晶矽長晶爐包含有複數平台支撐柱，前述平台支撐柱分別包含有一底端與一頂端，前述頂端連接一冷卻底板，而前述底端則連接前述多晶矽長晶爐之底部，且前述平台支撐柱之底端與頂端間連接有一底部內絕緣層，其特徵在於：將前述平台支撐柱的徑向截面積設為原徑向截面積之1.5至2倍，藉以加大前述多晶矽長晶爐之縱向溫度的過冷度。

進一步，所述長晶爐之平台支撐柱構造包含有一散熱板，前述散熱板連接所述平台支撐柱，並位於所述底部內絕緣層與所述平台支撐柱頂端之間。

所述散熱板位於所述底部內絕緣層向上三分之一至三分之二的高度處。

所述散熱板位於所述底部內絕緣層向上二分之一的高度處。

本創作之功效：

1.透過加大平台支撐柱之徑向截面積，讓冷卻底板可傳遞較多的熱量至平台支撐柱而有較佳的散熱效率，使得晶粒在成長初期，熔湯底部有較佳的散熱速度且溫度較均勻，而讓晶粒可較規則的呈縱向成長。

2.長晶爐底部溫度較低，可避免加熱過程中晶種熔融成液態，而失去晶種的功能，進而影響晶粒成長的方向與晶錠的品質。

有關本創作之技術特徵及增進功效，配合下列圖式之較佳實施例即可清楚呈現，首先，請參閱第一圖所示，本創作之較佳實施例，為一種長晶爐之平台支撐柱構造，為一多晶矽長晶爐（1）包含有複數平台支撐柱（11），前述平台支撐柱（11）分別包含有一底端（111）與一頂端（112），前述頂端（112）連接一冷卻底板（12），而前述底端（111）則連接前述多晶矽長晶爐（1）之底部，且前述平台支撐柱（11）之底端（111）與頂端（112）之間連接有一底部內絕緣層（13），本實施例係將前述平台支撐柱（11）的徑向截面積設為原徑向截面積（X）之1.5至2倍，而可加快所述冷卻底板（12）的散熱速度[可傳遞較多的熱量至前述平台支撐柱（11）上]，藉以讓多晶矽長晶爐（1）之底部溫度低於頂部溫度，以加大前述多晶矽長晶爐（1）之縱向溫度的過冷度。

請參閱第二圖所示，較佳的作法是，所述多晶矽長晶爐（1）於所述底部內絕緣層（13）與所述平台支撐柱（11）的頂端（112）之間設置一散熱板（14），前述散熱板（14）連接所述平台支撐柱（11），且所述散熱板（14）位於所述底部內絕緣層（13）向上三分之一至三分之二的高度處，較佳為二分之一的高度處，用來吸收平台支撐柱（11）的熱量，使得平台支撐柱（11）可吸收更多所述冷卻底板（12）的熱量，前述散熱板（14）除吸收熱量外，亦可幫助多晶矽長晶爐（1）內的氣場流動較順暢，而保持多晶矽長晶爐（1）之橫向溫度的過冷度。

請參閱第三圖及第四圖所示，本創作的多晶矽長晶爐（1）藉由加大所述平台支撐柱（11）之徑向截面積及增設所述散熱板（14），使得多晶矽長晶爐（1）之冷卻底板（12）可傳遞較多的熱量至所述平台支撐柱（11）及所述散熱板（14），而讓所述冷卻底板（12）有較佳的散熱效率，以至於所述多晶矽長晶爐（1）之底部溫度可較低於頂部溫度，藉以加大垂直溫度的過冷度；請參閱第六圖及第七圖所示，相較於本創作的多晶矽長晶爐（1）構造，現有爐體（1A）之平台支撐柱（11A）之原徑向截面積（X）過小，導致所述冷卻底板（12A）的散熱效率較差，而讓晶種（B’）產生熔融區域（C’）的問題。因此，藉由加大所述平台支撐柱（11）之徑向截面積與增設散熱板（14）來降低冷卻底板（12）之溫度，可讓晶錠製造過程中，矽料可以完全的熔融，而底部的晶種（B）則未熔融，且底部具有較均勻的溫度，藉以讓晶粒成長時會較規律的沿著晶種方向呈縱向成長，進而提昇晶錠品質，與擴大類單晶的面積比例，同時可幫助多晶矽長晶爐（1）內的氣場流動較順暢，而保持多晶矽長晶爐（1）之橫向溫度的過冷度。

惟以上所述僅係為本創作之較佳實施例，當不能以此限定本創作實施之範圍，即依本創作申請專利範圍及新型說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本創作專利涵蓋之範圍內。

（1）‧‧‧多晶矽長晶爐
（11）‧‧‧平台支撐柱
（111）‧‧‧底端
（112）‧‧‧頂端
（12）‧‧‧冷卻底板
（13）‧‧‧底部內絕緣層
（14）‧‧‧散熱板
（1A）‧‧‧爐體
（11A）‧‧‧平台支撐柱
（12A）‧‧‧冷卻底板
（B）‧‧‧晶種
（B’）‧‧‧晶種
（C’）‧‧‧熔融區域
（X）‧‧‧原徑向截面積

[第一圖]係為本創作長晶爐之平台支撐柱構造示意圖。[第二圖]係為本創作長晶爐設有散熱板構造之示意圖。[第三圖]係為本創作長晶爐加熱時，底部晶種呈現之狀態。[第四圖]係為第三圖之A-A剖視圖。[第五圖] 係為現有長晶爐之構造示意圖。[第六圖]係為現有長晶爐加熱時，底部晶種呈現之狀態。[第七圖]係為第六圖之B-B剖視圖。

(1)‧‧‧多晶矽長晶爐

(11)‧‧‧平台支撐柱

(111)‧‧‧底端

(112)‧‧‧頂端

(12)‧‧‧冷卻底板

(13)‧‧‧底部內絕緣層

Claims

一種長晶爐之平台支撐柱構造，為一多晶矽長晶爐包含有複數平台支撐柱，前述平台支撐柱分別包含有一底端與一頂端，前述頂端連接一冷卻底板，而前述底端則連接前述多晶矽長晶爐之底部，且前述平台支撐柱之底端與頂端間連接有一底部內絕緣層，其特徵在於：將前述平台支撐柱的徑向截面積設為原徑向截面積之1.5至2倍，藉以加大前述多晶矽長晶爐之縱向溫度的過冷度。
如申請專利範圍第1項所述長晶爐之平台支撐柱構造，進一步包含有一散熱板，前述散熱板連接所述平台支撐柱，並位於所述底部內絕緣層與所述平台支撐柱頂端之間。
如申請專利範圍第2項所述長晶爐之平台支撐柱構造，所述散熱板位於所述底部內絕緣層向上三分之一至三分之二的高度處。
如申請專利範圍第3項所述長晶爐之平台支撐柱構造，所述散熱板位於所述底部內絕緣層向上二分之一的高度處。