隔热笼以及具有其的铸锭炉制造技术

本发明专利技术公开了一种隔热笼，用于多晶铸锭炉，所述隔热笼包括顶板和侧板，其特征在于，在所述顶板和／或侧板的内层的内侧形成有热反射层，其中，所述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射到所述顶板和／或侧板的内层上时的反射量。通过本发明专利技术的隔热笼可以将辐射到隔热笼的热量再有效地反射回到炉体内部，从而在一定程度上解决热量浪费的问题，降低热功耗。本发明专利技术进一步公开了具有所述隔热笼的铸锭炉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种用于多晶材料铸锭炉中的隔热笼 和采用该隔热笼的铸锭炉。
技术介绍
在太阳能电池用多晶硅片的生产过程中，通常采用多晶硅铸锭炉使得硅熔体定向 凝固，从而生成硅锭。现有铸锭炉一般包括上炉体；下炉体，所述下炉体与所述上炉体相配合且纵向 可移动；设置在所述下炉体内的支撑装置，所述支撑装置上设置有坩埚；设置在所述坩埚 的开口端的热屏，所述热屏的中心设有气体导入孔；至少一个加热器，所述加热器用于在所 述下炉体和所述上炉体闭合时对所述坩埚进行加热；和隔热笼，所述隔热笼设置在所述上 炉体内，并罩住所述至少一个加热器，且在竖直方向上可上下移动。罩住所述铸锭炉的加热器和坩埚的隔热笼包括顶板和侧板，侧板的材质通常是炭 毡材料，而顶板的材质主要是炭毡材料和碳_碳复合材料。现有技术的缺点是，无论是炭毡 材料还是碳-碳复合材料，其热反射率低，因此造成加热器、坩埚及坩埚中硅熔体表面辐射 到隔热笼的热量不能有效反射，从而造成大量的热量浪费。由于铸锭过程耗电量很大，一个 450Kg的铸锭生产大约需要数千度电，因此即便是节电5%也会产生巨大的效益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决目前多晶 硅等半导体材料生长过程中由于隔热笼材料热反射率低造成的热量浪费的问题。为解决以上问题，本专利技术一方面提出了一种隔热笼，用于多晶铸锭炉，所述隔热笼 包括顶板和侧板，其特征在于，在所述顶板和/或侧板的内层的内侧形成有热反射层，其 中，所述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热 量从内部入射到所述顶板和/或侧板的内层上时的反射量。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述热反射层由选自包括石墨、含硅化合物、耐 2000°C金属、硼化物、碳化物、氮化物的组中的任一种或多种材料形成，所述含硅化合物包 括碳化硅、氮化硅、硼化硅，所述耐200(TC金属包括钨、钼、钽、铌及其合金，所述硼化物包括 碳化硼、氮化硼、硼化锆、硼化镧、硼化钛、硼化钽、硼化铬、硼化钨、硼化钼、硼化钒、硼化铌， 所述碳化物包括碳化铬、碳化钽、碳化钒、碳化锆、碳化钨、碳化钼、碳化钛、碳化铌，所述氮 化物包括氮化钛、氮化钨、氮化钼、氮化铬、氮化铌、氮化锆、氮化钽、氮化钒。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述热反射层的内表面的表面粗糙度小于 25 μ m0根据本专利技术的一个实施例，其中，所述热反射层由通过气相沉积方法而形成的膜 构成。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述热反射层由垫衬构成。根据本专利技术的一个实施例，其中，所述垫衬为多个，所述垫衬通过紧固件连接至所 述隔热笼。通过本专利技术实施例的内表面形成有热反射层的隔热笼，由于对入射到所述热反射 层上的热量的反射量大于将所述热量入射到隔热笼的顶板和/或侧板的内层上时的反射 量，从而可以将辐射到隔热笼的热量更多地反射回炉体内部，在一定程度上解决了热量浪 费的问题，降低了热功耗。另外，提高热反射层表面的光洁度，可以进一步提高该表面的热反射率。进一步地，本专利技术提出了一种铸锭炉，包括上炉体；下炉体，所述下炉体与所述 上炉体相配合且纵向可移动；设置在所述下炉体内的支撑装置，所述支撑装置上设置有坩 埚；设置在所述坩埚的开口端的热屏，所述热屏的中心设有气体导入孔；至少一个加热器， 所述加热器用于在所述下炉体和所述上炉体闭合时对所述坩埚进行加热；和隔热笼，所述 隔热笼设置在所述上炉体内，并罩住所述至少一个加热器，且在竖直方向上可上下移动，所 述隔热笼包括顶板和侧板，其中，在所述顶板和/或侧板的内层的内侧形成有热反射层，所 述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射 到所述顶板和/或侧板的内层上时的反射量。根据本专利技术实施例提出的铸锭炉，可通过隔热笼提高热反射率，从而降低热功耗， 降低生产成本，经过试验证明本专利技术实施例的铸锭炉可节能5%以上。而且本专利技术实施例提 出的铸锭炉不仅可以用于多晶硅的制备，也可用于定向凝固法生长单晶硅、锗或其他化合 物半导体的制备。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图Ia显示了根据本专利技术的一个实施例的隔热笼顶板的横截面示意图；图Ib显示了根据本专利技术一个实施例的隔热笼顶板的、沿着图Ia的方向A的平面 图；图Ic显示了根据本专利技术另一个实施例的隔热笼顶板的、沿着图Ia的方向A的平 面图；图Id显示了根据本专利技术另一个实施例的隔热笼的横截面示意图；图2a显示了根据本专利技术的一个实施例的多晶硅铸锭炉的安装状态示意图；图2b显示了根据本专利技术的一个实施例的多晶硅铸炉的使用状态示意图。具体实施例方式通常用于多晶炉的隔热笼包括顶板和侧板部分，顶板由碳_碳复合材料基体和保 温层构成，其保温层可以位于基体的内侧，也可以位于基体的外侧；侧板主要由保温层构 成，当然，侧板也可以具有多层结构，比如可以和顶板具有相同的结构。而为了简单起见， 在本专利技术中，将位于隔热笼的顶板和/或侧板内侧的统称为“内层”，位于外侧的统称为“外层”，在侧板仅由一层构成的情况下也将其称作“内层”。需要说明的是，无论在顶板的保温 层位于基体的内侧还是外侧的结构中，无论侧板是单层还是多层的结构中都可以适用本发 明，以下实施例中仅以结构为顶板的保温层位于碳-碳基复合材料基体下侧、而侧板由保 温层构成的隔热笼为示例进行说明，但该示例仅是用于说明本专利技术的，而不能解释为对本 专利技术的限制。本专利技术在隔热笼的顶板和/或侧板的内层的内侧进一步增加一个或多个热反射 层，从而能够有效地提高热反射率，能够大大地降低热功耗，降低生产成本。本专利技术的隔热 笼可用于各种铸锭炉中，例如多晶和单晶硅铸锭炉、锗或其他化合物半导体的制备设备中。 下面将参照附图来详细描述根据本专利技术的隔热笼。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。如图Ia所示，为本专利技术的一个实施例的隔热笼200的顶板210的横截面示意图。 该顶板210包括外层211，位于外层211之下的内层212，和位于内层212之下的热反射层 213。所述热反射层213的材料选择成、对入射到所述热反射层213上的热量的反射量大于 将所述热量入射到内层212上时的反射量，且该热反射层213要能够耐2000°C以上的高温。根据本专利技术的一个实施例，所述热反射层213还可以具有比常规的保温层更高的 光洁度，根据本专利技术的一个优选实施例，可以将该热反射材料板213的表面粗糙度(Ra)加 工成小于25 μ m，以使表面具有高热反射率。根据本专利技术的一个实施例，所述热反射层213 的表面粗糙度(Ra)加工成小于12. 5μπι，由此即使在后续的使用过程中，其表面沉积有沉 积物时也可以保证该热反射层213的热反射性能。专利技术人经过研究发现，为满足这些条件，作为本专利技术的优选实施方式，所述热反射 层213可以由选自包括石墨、含硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔热笼，用于多晶铸锭炉，所述隔热笼包括顶板和侧板，其特征在于，在所述顶板和／或侧板的内层的内侧形成有热反射层，其中，所述热反射层的材料选择成、对入射到所述热反射层上的热量的反射量大于将所述热量入射到所述顶板和／或侧板的内层上时的反射量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王敬，
申请(专利权)人：王敬，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]