改進的直拉矽單晶爐的製作方法

2023-06-16 19:43:36

專利名稱：改進的直拉矽單晶爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直拉矽單晶爐，尤其是一種改進的用切克勞斯基法(直拉法)生
長矽單晶的直拉矽單晶爐。
背景技術：
直拉法提拉矽單晶是目前生產單晶矽應用最廣泛的技術，在直拉法工藝中將高純度的多晶矽裝進石英坩堝，由負載高頻波的環繞線圈或電流加熱器來加熱石英坩堝以使多晶矽熔化。然後把一特定晶向的矽單晶(稱作籽晶)與熔融矽接觸，矽在合適的溫度下將順著已知晶向的籽晶上矽原子的排列結構在固液交界面上形成規則的結晶，成為單晶體。在結晶的同時將籽晶向上提升，當籽晶體長大至接近目標直徑時，改變提升速度，使單晶體等徑生長。直至大部分矽熔液都結晶成矽晶錠，只剩少量剩料，通過調整晶體的提升速度和熔液溫度將晶體直徑漸漸減小而形成一個尾形錐體，當錐體的尖足夠小時，晶體就會和熔體分離，最後完成矽單晶生長的全過程。 單晶矽生長過程，在高溫狀態下，石英坩堝發生脫氧或者熔融矽和石英坩堝發生反應，都會產生大量一氧化矽揮發物，該揮發物容易附著在熱場元件的內壁上，與熱場元件如石墨坩堝、石墨套筒、石墨保溫層發生反應，造成對熱場元件的侵蝕，價低其使用壽命。另外若一氧化矽隨惰性氣體流排出長晶爐，進入抽真空機械系統，附著在管道內壁或進去機械泵，則需要花費大量的時間進行清洗，加重機械泵的磨損程度，縮短其使用壽命。目前已有技術中已經解決了第一個問題，即把導氣口設置在單晶矽爐的上部位置，在排氣時改氣體下行為氣體上行，使熱場元件免受揮發物的侵蝕，從而提高了熱場元件的壽命，但是對於第二個問題卻一直沒有得到解決。

發明內容
本發明要解決的技術問題是通過在導氣口處增加儲離槽，使氣體中的有害雜質附著在儲離槽中，達到方便設備清洗，延長機械泵使用壽命的目的。 為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是一種改進的直拉矽單晶爐，包
括帶有爐口的爐蓋，爐壁，爐壁內設置有石英坩堝和石墨加熱保溫裝置及其配套的廢氣流
的疏導通道，疏導通道通過設置在石墨保溫層上端的導氣口和內部熱場相連通，爐壁上設
有與外部抽氣系統相連的排氣孔；關鍵在於上述導氣口內側設有儲離槽。
採用上述技術方案所產生的有益效果在於由於在導氣口處增加了儲離槽，因此，
氣流在流到導氣口時會產生指向儲離槽方向的分流，分流中夾雜的揮發物接觸到儲離槽內
壁時就會附著在儲離槽內壁上，達到淨化氣流的目的。 作為本發明進一步改進的技術方案，所述儲離槽由儲離槽內擋板、儲離槽外擋板和槽底構成，儲離槽內擋板和儲離槽外擋板上設有與導氣口同中心線的開口 ，且儲離槽內擋板的口徑大於儲離槽外擋板的口徑，在氣流流到儲離槽外擋板的開口前，由於口徑的縮小，使得氣體中更多的揮發物附著在儲離槽外擋板上，達到分離揮發物，保證疏導通道順暢排氣的目的；同時由於大量揮發物附著在儲離槽外擋板上，使得進入到爐外抽真空機械系 統的機械泵中的雜質的量顯著減少，從而有利於設備的維護與清洗。 作為本發明另一種改進的技術方案，在導氣口處的爐壁內側設有隔熱板，有效控 制爐內高溫對爐壁的烘烤，同時有效防止從導氣口流出的高溫氣流對爐壁的損害。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明；
圖1是本發明直拉矽單晶爐的結構示意圖； 圖中，l-爐口，2-爐蓋，3-爐壁，4-導流筒，5-石英坩堝，6-石墨坩堝，7-石墨套 筒加熱器，8-石墨保溫層，9-疏導通道，10-排氣孔，11-導氣口 ， 12-儲離槽，13-隔熱板， 121-儲離槽內擋板，122-儲離槽外擋板，123-槽底。
具體實施例方式
圖1示出了本發明直拉矽單晶爐的結構，包括帶有爐口 1的爐蓋(2)，爐壁3，爐 壁3內設置有石英坩堝5和石墨加熱保溫裝置及其配套的廢氣流的疏導通道9，疏導通道9 通過設置在石墨保溫層8上端的導氣口 11和內部熱場相連通，爐壁3上設有與外部抽氣系 統相連的排氣孔IO ;關鍵在於上述導氣口 11內側設有儲離槽12。儲離槽由儲離槽內擋板 121、儲離槽外擋板122和槽底123組成。儲離槽內擋板121和儲離槽外擋板122上設有與 導氣口 11同中心線的開口，上述開口優選為圓形開口，也可以為方向開口或其他具有中心 線的任意形狀的開口 ，且儲離槽內擋板121的口徑大於儲離槽外擋板122的口徑，在氣流流 到儲離槽外擋板的開口前，由於口徑的縮小，使得氣體中更多的揮發物附著在儲離槽外擋 板上，達到分離揮發物，保證疏導通道順暢排氣的目的。導氣口 11的數量為8-12個，在此 優選為12個，且沿對應圓周均勻分布。爐壁3的內側壁上設有隔熱板13，位置和導氣口相 對應，隔熱板向下延伸的長度應大於導氣口的口徑，這樣會更有利於對爐壁的保護。上述疏 導通道9設置在爐壁3內石墨保溫層8和爐壁3之間，此設置使得氣體不再流經熱場元件， 提高熱場元件的壽命。 使用本發明的直拉矽單晶爐時氣體的具體流動路線為 保護氣體從爐蓋2頂部的爐口 l吹入，進入到爐內，流經導流筒4後吹向矽單晶表 面和熔融矽液面，帶走產生的一氧化矽揮發物，在外部抽真空系統的作用下改為向上流動， 進入導氣口 ll，在氣流中夾雜的一氧化矽及其他雜質會附著在導氣口 11內側的儲離槽12 中，氣流流經石墨保溫層8和爐壁3之間的疏導通道9後由爐壁3底部的排氣孔排出爐外 進入外部排空系統。 由於爐內溫度很高，因此在導氣口 11處的爐壁3內側設有隔熱板13，可以有效控 制爐內高溫對爐壁3的烘烤；同時，從導氣口 ll排出的高溫氣體溫度很高，直接衝擊到爐壁 3上會對爐壁3造成損害，因此設置隔熱板13以保護爐壁3不受高溫氣體的腐蝕。
權利要求
一種改進的直拉矽單晶爐，包括帶有爐口(1)的爐蓋(2)，爐壁(3)，爐壁(3)內設置有石英坩堝(5)和石墨加熱保溫裝置(6、7、8)及其配套的廢氣流的疏導通道(9)，疏導通道(9)通過設置在石墨保溫層(8)上端的導氣口(11)和內部熱場相連通，爐壁(3)上設有與外部抽氣系統相連的排氣孔(10)；其特徵在於上述導氣口(11)內側設有儲離槽(12)。
2. 根據權利要求1所述的改進的直拉矽單晶爐，其特徵在於所述儲離槽由儲離槽內擋 板(121)、儲離槽外擋板(122)和槽底(123)組成。
3. 根據權利要求2所述的改進的直拉矽單晶爐，其特徵在於所述儲離槽內擋板(121) 和儲離槽外擋板(122)上設有與導氣口 (11)同中心線的開口，且儲離槽內擋板(121)的口 徑大於儲離槽外擋板(122)的口徑。
4. 根據權利要求l所述的改進的直拉矽單晶爐，其特徵在於所述導氣口 (11)的數量為 8-12個，且沿對應圓周均勻分布。
5. 根據權利要求l所述的改進的直拉矽單晶爐，其特徵在於所述爐壁(3)的內壁上設 有隔熱板(13)。
6. 根據權利要求l所述的改進的直拉矽單晶爐，其特徵在於所述疏導通道(9)設置在 爐壁(3)內石墨保溫層(8)和爐壁(3)之間。
全文摘要
本發明公開了一種改進的直拉矽單晶爐，包括帶有爐口的爐蓋，爐壁，爐壁內設置有石英坩堝和石墨加熱保溫裝置及其配套的廢氣流的疏導通道，疏導通道通過設置在石墨保溫層上端的導氣口和內部熱場相連通，爐壁上設有與外部抽氣系統相連的排氣孔，關鍵在於導氣口內側設有儲離槽。這種結構設置分離了氣體中的有害揮發物，達到方便設備清洗的目的。
文檔編號C30B15/00GK101717991SQ200910175318
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者何京輝, 劉彬國, 張呈沛 申請人:晶龍實業集團有限公司;寧晉晶峰電子材料有限公司