專利名稱：可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅單晶爐設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的 單晶爐熱場(chǎng)。
背景技術(shù)：
切克勞斯基法即CZ直拉單晶法，通過電阻加熱，將裝在石英坩堝中的多晶硅熔 化，并保持略高于硅熔點(diǎn)的溫度，在惰性氣體的保護(hù)下，經(jīng)過引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑生長(zhǎng)、收 尾、取出晶體等步驟，完成硅單晶體的生長(zhǎng)。因硅的熔點(diǎn)較高，在拉直單晶過程中需要耗費(fèi) 大量的電能。因此，從降低能耗和組織單晶爐內(nèi)氣體流場(chǎng)的考慮，現(xiàn)在，單晶熱場(chǎng)基本引入 了熱屏裝置。相比較開放式熱場(chǎng)，能耗得以大大降低，且熱場(chǎng)部件的壽命也得以提高。同 時(shí)，由于熱屏裝置的引入，增加了晶體縱向溫度梯度，一定程度上增加了拉晶速度，提高了 產(chǎn)能，縮短了周期。但是，由于氣流的走向問題，氣流沿?zé)崞镣鈧?cè)向上流動(dòng)，繞過石英坩堝壁后向下折 回，沿坩堝與保溫筒之間的間隙內(nèi)，向下流動(dòng)。從而在靠近熱屏與保溫筒之間的頂部空間， 由于沒有出氣口，形成一個(gè)或多個(gè)氣流漩渦，導(dǎo)致攜帶有揮發(fā)物質(zhì)的氣體在該處長(zhǎng)期滯留， 不能及時(shí)排走。從而使揮發(fā)份沉積在熱屏外側(cè)，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，在拆爐清掃時(shí)，經(jīng)常在熱屏外 側(cè)的頂部部分看到或多或少的淡黃色粉末，即為硅的氧化物沉積在熱屏外側(cè)的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是改善熱屏與上保溫筒之間空隙內(nèi)的氣流流動(dòng)形 式，避免富含揮發(fā)份的氣體在該處滯留。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積 的單晶爐熱場(chǎng)，包括爐腔、爐腔內(nèi)具有保溫筒、熱屏裝置和坩堝，保溫筒包圍在坩堝外側(cè)，熱 屏裝置蓋設(shè)在保溫筒上形成封閉式熱場(chǎng)，通入爐腔上部的保護(hù)氣體通過熱屏裝置向下進(jìn)入 坩堝，然后通過熱屏裝置與坩堝之間的間隙向上流動(dòng)進(jìn)入熱屏裝置與保溫筒所圍形成的保 溫腔，在熱屏裝置上開設(shè)導(dǎo)氣孔，保護(hù)氣體直接通過導(dǎo)氣孔進(jìn)入保溫腔上部，導(dǎo)氣孔的兩端 開口高于坩堝上沿。熱屏裝置包括熱屏支撐板和架設(shè)在熱屏支撐板上的熱屏，導(dǎo)氣孔設(shè)置在熱屏上。導(dǎo)氣孔位于熱屏的上部，并且沿?zé)崞翀A周均勻分布，所有導(dǎo)氣孔與熱屏上沿的距 離相等。導(dǎo)氣孔與熱屏上沿的距離為30 50mm;導(dǎo)氣孔為圓形或多邊形，流通面積為 20-50mm2 ；導(dǎo)氣孔的個(gè)數(shù)為6 36個(gè)。熱屏裝置包括熱屏支撐板和架設(shè)在熱屏支撐板上的熱屏，導(dǎo)氣孔設(shè)置在熱屏支撐 板上。導(dǎo)氣孔沿?zé)崞林伟鍒A周均勻分布。本發(fā)明的有益效果是通過在熱屏裝置上開設(shè)導(dǎo)氣孔，引導(dǎo)小部分保護(hù)氣體進(jìn)入熱屏裝置與保溫筒之間的頂部空間，改善熱屏裝置與保溫筒間隙內(nèi)的氣流結(jié)構(gòu)，避免富含 揮發(fā)份的氣體在該處滯留以及揮發(fā)份在該處避免上的沉積。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明；圖1本發(fā)明中熱屏的俯視圖；圖2本發(fā)明中熱屏的剖視圖；圖3傳統(tǒng)熱屏與本發(fā)明在使用時(shí)的流場(chǎng)分布；圖4對(duì)熱屏支撐板開設(shè)導(dǎo)氣孔后的流場(chǎng)分布；其中1、爐腔，2、保溫筒，3、坩堝，3-1.石墨坩堝，3-2.石英坩堝，4、導(dǎo)氣孔，5、熱 屏支撐板，6熱屏，6-1.熱屏外層，6-2.熱屏內(nèi)層，6-3.保溫材料。
具體實(shí)施例方式一種可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)，包括爐腔1、爐腔1內(nèi)具有保溫 筒2、熱屏裝置和坩堝3，保溫筒2包圍在坩堝1外側(cè)，熱屏裝置蓋設(shè)在保溫筒2上形成封閉 式熱場(chǎng)，通入爐腔1上部的保護(hù)氣體通過熱屏裝置向下進(jìn)入坩堝3，然后通過熱屏裝置與坩 堝3之間的間隙向上流動(dòng)進(jìn)入熱屏裝置與保溫筒2所圍形成的保溫腔，在熱屏裝置上開設(shè) 導(dǎo)氣孔4，保護(hù)氣體直接通過導(dǎo)氣孔4進(jìn)入保溫腔上部，導(dǎo)氣孔4的兩端開口高于坩堝3上 沿。如圖1、2、3所示，熱屏裝置包括熱屏支撐板5和架設(shè)在熱屏支撐板5上的熱屏6。 熱屏6由熱屏內(nèi)層6-2、熱屏外層6-1和熱屏內(nèi)外層之間的保溫材料6-3構(gòu)成。導(dǎo)氣孔4設(shè) 置在熱屏6上。導(dǎo)氣孔4位于熱屏6的上部，并且沿?zé)崞?圓周均勻分布。導(dǎo)氣孔4與熱 屏6上沿的距離為30 50mm ；導(dǎo)氣孔4為圓形或多邊形，流通面積為20_50mm2 ；導(dǎo)氣孔4 的個(gè)數(shù)為6 36個(gè)。坩堝3分為石墨坩堝3-1和坐設(shè)在石墨坩堝3-1內(nèi)的石英坩堝3-2，硅料放置在 石英坩堝3-2內(nèi)。由于保護(hù)氣體在流經(jīng)熱屏外層6-1與石英坩堝3-2的空隙時(shí)，受摩擦力的作用，壓 力降低，因此導(dǎo)氣孔4兩端存在氣體壓力差。在壓差的作用下，小部分保護(hù)氣體直接通過導(dǎo) 氣孔4進(jìn)入熱屏外層6-1與保溫筒2之間的空間上部，然后通過石墨坩堝3-1與保溫筒2 之間的間隙向下流動(dòng)。從而改善了該處的氣流結(jié)構(gòu)，避免富含揮發(fā)份的氣體在該處滯留。圖3給出了使用傳統(tǒng)熱屏與本發(fā)明的兩種單晶熱場(chǎng)內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)仿真分析的比 較。圖中的小箭頭用于顯示氣體流向。左側(cè)為傳統(tǒng)熱屏，右側(cè)為本發(fā)明熱屏。使用傳統(tǒng)熱 屏的熱場(chǎng)，在熱屏6與保溫筒2之間的空間內(nèi)存在明顯的氣流渦旋。而使用本發(fā)明的熱場(chǎng)， 熱屏6與保溫筒2之間的氣流沒有渦旋，來自導(dǎo)氣孔4的氣體與來自石英坩堝3-2和熱屏 外層6-1間隙的氣體混合后經(jīng)過石墨坩堝3-1與保溫筒2的間隙向下流動(dòng)。同樣道理可知，對(duì)熱屏支撐板5進(jìn)行改造，開設(shè)導(dǎo)氣孔4連通熱屏支撐板5上、下 空間內(nèi)氣體，導(dǎo)氣孔4沿?zé)崞林伟?圓周均勻分布，同樣可以引導(dǎo)小部分新鮮保護(hù)氣體對(duì) 熱屏外層6-1與保溫筒2之間的氣流狀況進(jìn)行調(diào)整。如圖4所示。左側(cè)為無導(dǎo)氣孔的熱屏 支撐板，右側(cè)為有導(dǎo)氣孔4的熱屏支撐板5。從對(duì)氣流模擬的結(jié)果上看，有導(dǎo)氣孔4的熱屏支撐板5，熱屏外層6-1與保溫筒2之間的氣流狀態(tài)良好，不存在氣流渦旋。
權(quán)利要求
一種可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)，包括爐腔(1)、爐腔(1)內(nèi)具有保溫筒(2)、熱屏裝置和坩堝(3)，保溫筒(2)包圍在坩堝(1)外側(cè)，熱屏裝置蓋設(shè)在保溫筒(2)上形成封閉式熱場(chǎng)，通入爐腔(1)上部的保護(hù)氣體通過熱屏裝置向下進(jìn)入坩堝(3)，然后通過熱屏裝置與坩堝(3)之間的間隙向上流動(dòng)進(jìn)入熱屏裝置與保溫筒(2)所圍形成的保溫腔，其特征是在所述的熱屏裝置上開設(shè)導(dǎo)氣孔(4)，保護(hù)氣體直接通過導(dǎo)氣孔(4)進(jìn)入保溫腔上部，導(dǎo)氣孔(4)的兩端開口高于坩堝(3)上沿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)，其特征是所 述的熱屏裝置包括熱屏支撐板(5)和架設(shè)在熱屏支撐板(5)上的熱屏(6)，導(dǎo)氣孔(4)設(shè)置 在熱屏(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)，其特征是所 述的導(dǎo)氣孔(4)位于熱屏(6)的上部，并且沿?zé)崞?6)圓周均勻分布，所有導(dǎo)氣孔(4)與熱 屏(6)上沿的距離相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)，其特征是 所述的導(dǎo)氣孔(4)與熱屏(6)上沿的距離為30 50mm ；導(dǎo)氣孔(4)為圓形或多邊形，流通 面積為20-50mm2 ；導(dǎo)氣孔(4)的個(gè)數(shù)為6 36個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)，其特征是所 述的熱屏裝置包括熱屏支撐板(5)和架設(shè)在熱屏支撐板(5)上的熱屏(6)，導(dǎo)氣孔(4)設(shè)置 在熱屏支撐板(5)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)，其特征是所 述的導(dǎo)氣孔(4)沿?zé)崞林伟?5)圓周均勻分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及硅單晶爐設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可消除揮發(fā)份在熱屏外側(cè)沉積的單晶爐熱場(chǎng)。它包括爐腔、爐腔內(nèi)具有保溫筒、熱屏裝置和坩堝，保溫筒包圍在坩堝外側(cè)，熱屏裝置蓋設(shè)在保溫筒上形成封閉式熱場(chǎng)，通入爐腔上部的保護(hù)氣體通過熱屏裝置向下進(jìn)入坩堝，然后通過熱屏裝置與坩堝之間的間隙向上流動(dòng)進(jìn)入熱屏裝置與保溫筒所圍形成的保溫腔，在熱屏裝置上開設(shè)導(dǎo)氣孔，保護(hù)氣體直接通過導(dǎo)氣孔進(jìn)入保溫腔上部，導(dǎo)氣孔的兩端開口高于坩堝上沿。通過在熱屏裝置上開設(shè)導(dǎo)氣孔，引導(dǎo)小部分保護(hù)氣體進(jìn)入熱屏裝置與保溫筒之間的頂部空間，改善熱屏裝置與保溫筒間隙內(nèi)的氣流結(jié)構(gòu)，避免富含揮發(fā)份的氣體在該處滯留以及揮發(fā)份在該處避免上的沉積。
文檔編號(hào)C30B15/14GK101914808SQ20101023268
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者張志強(qiáng), 袁為進(jìn), 黃強(qiáng), 黃振飛 申請(qǐng)人:常州天合光能有限公司