一种多晶硅用结晶器制造技术

本发明专利技术公开了一种多晶硅用结晶器，属于多晶硅精炼技术领域，包括：熔炼区，设有陶瓷材质的熔炼池，所述熔炼池为上下贯通的环形结构；急冷区，设有套接在熔炼池底部外周面的水冷套一；缓冷区，设有位于急冷区下方的水冷套二，所述水冷套一和水冷套二的轴线重合；拉锭组件，所述拉锭组件包括拉锭装置和设置在拉锭装置上的引锭板，所述拉锭装置用于驱动引锭板上下移动，所述引锭板外周面与熔炼池内周面密封接触，所述引锭板外周面与水冷套内侧壁之间存在空隙

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅用结晶器


[0001]本专利技术涉及多晶硅精炼
，尤其是涉及一种多晶硅用结晶器
。

技术介绍

[0002]高纯多晶硅材料是以工业硅为原料，经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料，它是制造硅抛光片
、
太阳能电池及半导体的核心原料，是信息产业和新能源产业最基础的原材料
。
光伏所用的太阳能级多晶硅，纯度一般在
6N
‑
9N
之间，用于半导体生产的电子级多晶硅，纯度要求则要达到
11N
，工艺难度远超太阳能级
。
因此，在多晶硅铸锭生产的过程中，要避免杂质进入到铸锭中
。
[0003]公告号
CN101445957B
的中国专利技术专利公开了一种多晶硅提纯用真空电子束熔炼炉，并公开了以下技术特征：包括熔炼室
、
电子枪
、
电子束控制系统
、
抽真空系统
、
电控系统
、
送料机构
、
出料机构
、
拉锭机构和自动控制系统，熔炼室为方形或圆柱形，室壁为双层水冷结构或盘管水冷结构，熔炼室内设有铜制或石墨水冷坩埚和结晶坩埚；随着送入的原料增加，提纯后的熔融硅液面将达到溢出口并缓慢流淌到结晶坩埚中；液态硅流走的同时又不断的送入原料，保持送入的原料和流走的液态硅基本相等，直到熔炼完毕；液态硅流入结晶坩埚后，由其它电子枪产生的电子束继续扫描加热，维持其表面处于熔融状态而得到进一步提纯；结晶坩埚底部的旋转底锭在旋转的同时向下方运动，使得液态硅下部在水冷结晶器的冷却下定向凝固而形成圆柱形硅锭；该专利技术中水冷结晶器直接与熔融状态的多晶硅相接触，由于水冷套采用导热系数高的铜等材料，在多晶硅与水冷套接触的过程中，杂质如铜原子等不可避免的会进入到多晶硅内，导致铸锭中含有杂质，降低铸锭的纯度，不适合高纯度多晶硅的制备
。

技术实现思路

[0004]在有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种多晶硅用结晶器，在多晶硅熔炼的过程中，铸锭和水冷套不接触，保证铸锭纯度
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电子束熔炼高纯多晶硅用结晶器，包括：熔炼区，设有陶瓷材质的熔炼池，所述熔炼池为上下贯通的环形结构；急冷区，设有套接在熔炼池底部外周面的水冷套一；缓冷区，设有位于急冷区下方的水冷套二，所述水冷套一和水冷套二的轴线重合；拉锭组件，所述拉锭组件包括拉锭装置和设置在拉锭装置上的引锭板，所述拉锭装置用于驱动引锭板上下移动，所述引锭板外周面与熔炼池内周面密封接触，所述引锭板外周面与水冷套二内侧壁之间存在空隙，所述拉锭装置包括底托和设在底托下方的升降机构，所述引锭板可拆卸连接在底托上，所述引锭板底面四周设置多个弧形板，所述弧形板内凹面与底托的外周面相贴合，所述底托外周面上固定有挡板，所述挡板与底托之间设有供弧形板一端沿底托的周向插入的凹槽，所述底托与引锭板之间设置使底托
、
引锭板同轴布
置的校正机构，所述校正机构包括圆周阵列排布在底托内的四组支杆和设置在引锭板上并与支杆一一对应的定位槽，所述底托内设置四个与各组支杆一一对应的空腔，所述支杆转动设置在空腔内，支杆转动轴线的延伸方向同时垂直于底托的轴向和径向，支杆的端部可向上旋转出空腔并进入定位槽内，支杆的端部用于沿底托的径向顶压在定位槽的内壁上以实现底托与引锭板的轴线重合，所述空腔内转动连接有旋转架，所述支杆设置在旋转架中背离旋转轴线的一端上，底托上设有驱动旋转架转动的驱动组件，所述驱动组件包括旋转板
、
水平导向安装在空腔内的推板
、
上下导向安装在空腔内的横板
、
固设在横板上且上下延伸的齿条
、
固设在旋转架上与齿条咬合的齿轮，所述旋转板中远离旋转轴线的一端用于向下转动并向下顶推横板，从而通过横板
、
齿条和齿轮驱动支杆向上转动，旋转板的底部设有竖板，推板包括相互垂直的横向板和纵向板，横向板沿底托的径向延伸，纵向板上下延伸并与所述竖板顶压配合，横向板的一端穿出所述底托且延伸至所述凹槽内，所述横向板的一端迎向弧形板进入凹槽的一侧设有斜面，所述弧形板进入凹槽时顶推斜面以驱动推板移动并使纵向板顶推竖板，从而驱动旋转板转动
。
[0006]进一步的，所述旋转板两侧设置圆轴，所述圆轴转动连接在所述底托内，所述圆轴与底托之间设有扭簧，以驱动旋转板中远离旋转轴线的一端向上转动
。
[0007]进一步的，所述横板上垂直设有多个竖杆，所述底托上开设供所述竖杆垂直上下滑动的滑孔，所述横板与空腔底面之间设有压缩弹簧
。
[0008]进一步的，所述挡板上通过连接板固接安装板，所述安装板
、
挡板
、
弧形板上开设相对应的供销轴插入的通孔一，所述销轴上开设两个销孔，其中一个销孔内插接销钉，所述连接板上设有供销钉下端插入的通孔二
。
[0009]进一步的，所述水冷套一为铜材质，所述水冷套二为不锈钢材质，所述引锭板为陶瓷材质
。
[0010]本专利技术的有益效果是：
1、
急冷区在熔炼池外，缓冷区与铸锭之间存在一定的空隙，铸锭在冷却的过程中无需与水冷套接触，保证多晶硅纯度；
2、
本专利技术采用两级冷却的方式，大幅节约能耗，较现有工艺路线，每熔炼1千克炉料，用电减少
10
度以上；
3、
现有技术中多晶硅用陶瓷熔炼池底部封闭，铸锭冷却完成后需要破碎陶瓷熔炼池取出铸锭，陶瓷熔炼池不能重复使用，本专利技术中熔炼池为无底壳状结构，引锭板位于熔炼池内可将熔炼池底部封闭，位于熔炼区下方的急冷区对熔融状态的多晶硅进行冷却，将熔融多晶硅的外周迅速冷却成固态；之后引锭板继续下移，将初步冷却的铸锭移到缓冷区内进行冷却，冷却完成后继续下移引锭板即可将铸锭取出，无需破碎熔炼池，铸锭取出方便，降低成本；
4、
将引锭板放置在底托上，弧形板位于相邻两个挡板之间即可，弧形板进入挡板与底托之间形成的凹槽之后无法再继续旋转，完成引锭板的定位，定位简单；
5、
空腔顶部由旋转板封闭，只有引锭板位于底托上且弧形板进入到挡板内才能将旋转板打开，防止空腔内进入灰尘，便于维护保养；
6、
为了安装方便，弧形板与底托之间必然存在一定的空隙，引锭板的轴线和底托的轴线有可能不重合，会出现升降机构和底托定位准确但是引锭板无法进入到熔炼池内的
情况，因此需要对引锭板进行校准；本专利技术采用了支杆和定位槽相配合的方式，支杆从下往上旋转进入定位槽，对引锭板进行定位，保证引锭板的轴线和底托的轴线重合；
7、
旋转引锭板，将弧形板一端旋转到挡板内，将销钉插入远离挡板的销孔和通孔二内，引锭板无法再上下移动；拔出销钉，将销钉插入靠近挡板的销孔和通孔二内时，销轴尾端不再位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多晶硅用结晶器，其特征在于，包括：熔炼区，设有陶瓷材质的熔炼池（1），所述熔炼池（1）为上下贯通的环形结构；急冷区，设有套接在熔炼池（1）底部外周面的水冷套一（2）；缓冷区，设有位于急冷区下方的水冷套二（3），所述水冷套一（2）和水冷套二（3）的轴线重合；拉锭组件，所述拉锭组件包括拉锭装置（
33
）和设置在拉锭装置（
33
）上的引锭板（4），所述拉锭装置（
33
）用于驱动引锭板（4）上下移动，所述引锭板（4）外周面与熔炼池（1）内周面密封接触，所述引锭板（4）外周面与水冷套二（3）内侧壁之间存在空隙，所述拉锭装置（
33
）包括底托（5）和设在底托（5）下方的升降机构（
32
），所述引锭板（4）可拆卸连接在底托（5）上，所述引锭板（4）底面四周设置多个弧形板（6），所述弧形板（6）内凹面与底托（5）的外周面相贴合，所述底托（5）外周面上固定有挡板（
18
），所述挡板（
18
）与底托（5）之间设有供弧形板（6）一端沿底托（5）的周向插入的凹槽（
26
），所述底托（5）与引锭板（4）之间设置使底托（5）和引锭板（4）同轴布置的校正机构，所述校正机构包括圆周阵列排布在底托（5）内的四组支杆（9）和设置在引锭板（4）上并与支杆（9）一一对应的定位槽（
10
），所述底托（5）内设置四个与各组支杆（9）一一对应的空腔，所述支杆（9）转动设置在空腔内，所述支杆（9）转动轴线的延伸方向同时垂直于所述底托（5）的轴向和径向，所述支杆（9）的端部可向上旋转出空腔并进入到定位槽（
10
）内，所述支杆（9）端部用于沿底托（5）的径向顶压在定位槽（
10
）的内壁上以实现底托（5）和引锭板（4）的轴线重合，所述空腔内转动连接有旋转架（8），所述支杆（9）设置在旋转架（8）中背离旋转轴线的一端上，所述底托（5）上设有驱动旋转架（8）旋转的驱动组件，所述驱动组件包括旋转板（
11
）
、
水平导向安装在空腔内的推板（
12
）
、
上下导向安装在空腔内的横板（
13
）
、
固设在横板（
13
）上且上下延伸的齿条（
14
）
、
固设在旋转架（8）上与齿条（
14
）咬合的齿轮（
15
），所述旋转板（
11
）中远离旋转轴线的一端用于向下转动并向下顶推横板（
13
），从而通过横板（
13
）
、
齿条（
14
）和齿轮（
15
）驱动支杆（9）向上转动，所述旋转板（
11

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，
申请(专利权)人：宝鸡宝钛装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：