【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁环水冷屏、拉晶装置及方法。
技术介绍
1、在直拉法生长晶体中，熔体对流影响晶体中的氧含量及其分布均匀性；因此，抑制熔体对流是提高单晶质量的重要途径之一。随着半导体材料领域和太阳能领域对大直径和高质量单晶硅需求的增加，坩埚尺寸和热场尺寸也相应增大，直拉单晶硅生长系统中熔体数量增多，坩埚中的热对流也更强烈，为了保证晶体质量，需要对熔体中的热对流加以抑制。
2、目前，在磁控拉晶装置中设置磁场发生设备，通过磁场发生设备产生的磁场穿过坩埚内的硅液，使得硅液与磁场相作用而产生洛仑兹力，从而抑制硅液的热对流以及硅液对坩埚壁的冲刷，从而降低拉晶不均产生的影响，以及降低硅液中的杂质。但是不同的磁场装置不同，磁场的分布也不同，进而拉晶的效果也不同。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种磁环水冷屏，其产生的磁场对应熔体内部可有效抑制熔体热对流，提高单晶品质。另一个目的在于提供一种拉晶装置。再一个目的在于提供一种采用如上所述的拉晶装置进行直拉单晶的方法。
2、本专利技术提供一种磁环水冷屏，包括本体、进水管道、出水管道、水流通道和永磁磁环；其中，
3、所述进水管道设置在所述本体的一侧的顶部，所述出水管道设置在所述本体的另一侧的顶部；所述水流通道设置在所述本体的侧壁中；所述进水管道、出水管道和水流通道相连通；所述永磁磁环设置为由多个磁铁围设而成的环状结构，所述永磁磁环位于所述水流通道中。
4、在本专利技术中，磁环水冷屏
5、本专利技术通过将永磁磁环设置在特定结构的水流通道的底部，这样可以更好地有效抑制坩埚内的熔体热对流，并且对熔体固液界面的形状基本无影响，有利于单晶稳定生长并获得高品质单晶。
6、在本专利技术中，进水管道可以包括相连的第一进水竖向部、第一进水水平部和第二进水竖向部。第二进水竖向部竖向设置，其一端与水流通道的一侧的顶部相连。第一进水水平部的两端分别与第二进水竖向部的另一端和第一进水竖向部的一端垂直相连。第一进水竖向部的顶部开口为进水口。
7、在本专利技术中，出水管道可以包括相连的第一出水竖向部、第一出水水平部和第二出水竖向部。第二出水竖向部竖向设置，其一端与水流通道的另一侧的顶部相连。第一出水水平部的两端分别与第二出水竖向部的另一端和第一出水竖向部的一端垂直相连。第一出水竖向部的顶部开口为出水口。第一进水竖向部和第一出水竖向部均远离本体的中心轴线设置。
8、根据本专利技术的磁环水冷屏，优选地，所述本体设置为环状结构，其底部设置为平底结构。这样能利用水冷屏的水流通道，将磁铁保持在一定的温度。
9、根据本专利技术的磁环水冷屏，优选地，所述永磁磁环设置为由多块磁铁围设而成的竖条形环状结构。
10、在本专利技术中，永磁磁环设置为由多块磁铁围设而成的竖条形环状结构，优选为由四块磁铁围设而成的竖条形环状结构，这样结构的磁环能形成足够的磁场强度，使用高梯度磁场拉制出合格的晶体。
11、根据本专利技术的磁环水冷屏，优选地，多个所述永磁磁环沿所述水流通道的周向设置且相邻的两所述永磁磁环相抵接。
12、根据本专利技术的磁环水冷屏，优选地，还包括圆环支撑件；所述圆环支撑件位于所述水流通道内，并设置在所述永磁磁环的下端。
13、在本专利技术中，还可以在永磁磁环的底部设置圆环支撑件，材质用隔热材质，用于支撑磁铁和阻挡热量，防止磁场失效。
14、另一方面，本专利技术还提供了一种拉晶装置，其包括如上所述的磁环水冷屏、内导流筒、外导流筒、坩埚和内导支撑环；其中，
15、所述磁环水冷屏的本体大部分设置在所述内导流筒内，且进水管道和出水管道靠近所述水流通道的位置通过固定件与所述外导流筒相连；
16、所述内导流筒设置在所述外导流筒的内侧；
17、所述坩埚用于容纳硅液，其设置在所述磁环水冷屏、内导流筒和外导流筒的下方；
18、所述内导支撑环设置在所述磁环水冷屏的本体的底部。
19、根据本专利技术的拉晶装置，优选地，所述内导流筒的下端和所述外导流筒的下端均设置为平底结构；所述外导流筒的底部到硅液的距离为30～40mm。
20、在本专利技术中，内导流筒和外导流筒的下端均设置为平底结构，与磁环水冷屏的结构相匹配，不仅能有效抑制熔体热对流，还能加长氩气流通通道，提高了氩气流速，降低氧含量，进一步地提高晶棒的品质。
21、再一方面，本专利技术还提供了一种采用如上所述的拉晶装置直拉单晶的方法，依次包括熔料、调温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾步骤；其中，
22、在放肩、转肩和等径的步骤中，炉压为9～13torr，籽晶的转速为4～7rpm，坩埚的转速为2～4rpm，惰性气体的流量为80～90slpm。
23、在本专利技术的放肩步骤中，炉压可以为9～13torr，优选为10～12torr。籽晶的转速可以为4～7rpm，优选为5～6rpm。坩埚的转速可以为2～4rpm，优选为2.5～3.5rpm。惰性气体流量可以为80～90slpm，优选为80～85slpm。
24、在本专利技术的转肩步骤中，炉压可以为9～13torr，优选为10～12torr。籽晶的转速可以为4～7rpm，优选为5～6rpm。坩埚的转速可以为2～4rpm，优选为2.5～3.5rpm。惰性气体流量可以为80～90slpm，优选为80～85slpm。
25、在本专利技术的等径步骤中，炉压可以为9～13torr，优选为10～12torr。籽晶的转速可以为4～7rpm，优选为5～6rpm。惰性气体流量可以为80～90slpm，优选为80～85slpm。坩埚的转速会发生变化，其起始转速可以为2～4rpm，优选为2.5～3.5rpm；其中间转速可以为3～4rpm，优选为3.5～4rpm；其最终的转速可以为2～4rpm，优选为2.5～3.5rpm。需要说明的是，起始转速指的是坩埚刚进入等径时的转速，其与放肩和转肩时的转速相同；中间转速指的是进入等径后的转速，这时坩埚的转速会快速提升；最终转速指的是等径过程进行到一定剩料时的转速，这时会将坩埚的速度降低，直至结束不再发生变化。根据本专利技术的一个具体的实施方式，在等径步骤中，籽晶的转速为6rpm，坩埚的转速为3-4-3rpm。
26、根据本专利技术的方法，优选地，在等径步骤中，坩埚的起始转速和最终转速均为2～4rpm。
27、根据本专利技术的方法，优选地，永磁磁环的磁场强度为531.77～770.08a/m，永磁磁环距离磁环水冷屏的本体的中心轴线距离为100～15本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁环水冷屏，其特征在于，包括本体、进水管道、出水管道、水流通道和永磁磁环；其中，
2.根据权利要求1所述的磁环水冷屏，其特征在于，所述本体设置为环状结构，其底部设置为平底结构。
3.根据权利要求2所述的磁环水冷屏，其特征在于，所述永磁磁环设置为由多块磁铁围设而成的竖条形环状结构。
4.根据权利要求3所述的磁环水冷屏，其特征在于，多个所述永磁磁环沿所述水流通道的周向设置且相邻的两所述永磁磁环相抵接。
5.根据权利要求4所述的磁环水冷屏，其特征在于，还包括圆环支撑件；所述圆环支撑件位于所述水流通道内，并设置在所述永磁磁环的下端。
6.一种拉晶装置，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的磁环水冷屏、内导流筒、外导流筒、坩埚和内导支撑环；其中，
7.根据权利要求6所述的拉晶装置，其特征在于，所述内导流筒的下端和所述外导流筒的下端均设置为平底结构；所述外导流筒的底部到硅液的距离为30～40mm。
8.一种采用权利要求7所述的拉晶装置进行直拉单晶的方法，其特征在于，依次包括熔料、调温、引晶、放肩
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在等径步骤中，坩埚的起始转速和最终转速均为2～4rpm。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，永磁磁环的磁场强度为531.77～770.08A/m，永磁磁环距离磁环水冷屏的本体的中心轴线距离为100～150mm；直拉单晶得到的单晶棒的直径为250～300mm。
...【技术特征摘要】
1.一种磁环水冷屏，其特征在于，包括本体、进水管道、出水管道、水流通道和永磁磁环；其中，
2.根据权利要求1所述的磁环水冷屏，其特征在于，所述本体设置为环状结构，其底部设置为平底结构。
3.根据权利要求2所述的磁环水冷屏，其特征在于，所述永磁磁环设置为由多块磁铁围设而成的竖条形环状结构。
4.根据权利要求3所述的磁环水冷屏，其特征在于，多个所述永磁磁环沿所述水流通道的周向设置且相邻的两所述永磁磁环相抵接。
5.根据权利要求4所述的磁环水冷屏，其特征在于，还包括圆环支撑件；所述圆环支撑件位于所述水流通道内，并设置在所述永磁磁环的下端。
6.一种拉晶装置，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的磁环水冷屏、内导流...
【专利技术属性】
技术研发人员：张二东，周涛，王新强，
申请(专利权)人：双良硅材料包头有限公司，
类型：发明
国别省市：
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