用于生长硅单晶的节能热场制造技术

本发明专利技术公开了一种用于生长硅单晶的节能热场，在炉膛内腔，由上到下依次设置有上保温盖、下保温盖、上保温筒、过渡盘、主保温筒、下保温筒、炉底盘及保温层，上保温盖中连接有热屏，在下保温盖、上保温筒的外侧设置有一保温层，该保温层与上保温筒对应开有通气孔；过渡盘、主保温筒、下保温筒的外侧设置有保温层，上述保温层与炉膛内壁之间保持有间隙，炉膛上设置有氩气排气口；在炉底盘上依次设置有一层保温层和护底压片，穿过保温层、炉底盘、护底压片设置有石墨电极和石墨托杆，石墨电极上安装有加热器，在石墨托杆上依次安装有隔热体、石墨埚托、石墨埚帮及石英坩埚。本发明专利技术的热场结构合理，热能利用率显著提高，生产成本降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于单晶硅材料制备
，涉及一种用于生长硅单晶的节能热场。
技术介绍
随着光伏行业的快速发展，直拉硅单晶已经迈向了产业化的发展轨道，硅单晶是 在单晶炉热场中进行生长的，热场装置的优劣对硅单晶的品质及生产效率有很大的影响。寻找好的热场条件，配置最佳热场，是直拉硅单晶生长工艺非常重要的技术，提高热能使用 效率，降低生产成本已成为行业的重要和急需解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于生长硅单晶的节能热场，解决了现有技术中存在的 热能使用效率不高，生产成本较大的问题。 本专利技术所采用的技术方案是，一种用于生长硅单晶的节能热场，在炉膛内腔，由上到下依次设置有上保温盖、下保温盖、上保温筒、过渡盘、主保温筒、下保温筒、炉底盘及保温层D，上保温盖的外圆周与炉膛内壁密封连接，上保温盖中连接有热屏，上保温盖的下方连接有下保温盖，在下保温盖与上保温筒的外侧设置有保温层A，保温层A与上保温筒开有联通的通气孔；过渡盘和主保温筒的外侧设置有保温层B ;下保温筒的外侧设置有保温层C，保温层A、保温层B、保温层C与炉膛内壁之间保持一定的间隙，炉膛靠近下部的侧壁上设置有氩气排气口 ，通气孔用于将氩气从热屏下沿处引出到氩气排气口 ；在炉底盘的上表面依次设置有保温层E和护底压片，穿过保温层D、炉底盘、保温层E和护底压片设置有石墨电极和石墨托杆，石墨电极上安装有加热器，在石墨托杆上从下到上依次安装有隔热体、石墨埚托、石墨埚帮及石英坩埚。 本专利技术的节能热场，其特征还在于 所述的上保温盖的截面为圆环型台阶形状。 所述热屏的截面为上小下大的形状，包括内外相套装的热屏外胆和热屏内胆，热 屏外胆和热屏内胆之间安装有保温层F。 所述的下保温盖的外径与保温层A的外径差值不小于10mm。 所述的过渡盘的外径与保温层B外径的差值不小于10mm。 所述的石墨埚托下表面边沿设置有凸沿。 所述的加热器的脚板上设置有沉孔。 所述石墨电极的端头形状为蘑菇头状。所述的保温层A、保温层B及保温层C的厚度为10-200mm。所述的保温层D和保温层E的厚度为5-200mm。 本专利技术的有益效果是，热场装置结构更加优化，热能使用效率显著提高，降低了直 拉硅单晶的生产成本。附图说明 图1是本专利技术的直拉硅单晶生长用热场的结构示意图； 图2是本专利技术装置中的热屏与上保温盖的装配示意图； 图3是本专利技术装置中的下保温盖与上保温筒的装配示意图； 图4是本专利技术装置中的过渡盘与主保温筒的装配示意图； 图5是本专利技术装置中的石墨埚托的凸沿结构示意图，其中a为圆盘形下凹槽凸沿 结构，b为圆环形下凹槽凸沿结构； 图6是本专利技术装置中的加热器脚板上的沉孔结构示意图。 图中，l.上保温盖，2.热屏外胆，3.保温层F，4.热屏内胆，5.石英坩埚，6.石墨 埚帮，7.石墨埚托，8.加热器，9.石墨螺钉，IO.氩气流动路线，ll.保温层D，12.保温层E， 13.护底压片，14.热屏，15.石墨电极，16.炉底盘，17.下保温筒，18.保温层C，19.石墨托 杆，20.隔热体，21.主保温筒，22.保温层B，23.过渡盘，24.保温层A，25.上保温筒，26.通 气孔，27.下保温盖，28.密封圈，29.炉膛，30.氩气排气口，31.沉孔，32.凸沿。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。 如图1，本专利技术的热场结构是，在炉膛29内腔，由上到下依次设置有上保温盖1、下 保温盖27、上保温筒25、过渡盘23、主保温筒21、下保温筒17、炉底盘16及保温层Dll，上 保温盖1的外圆周与炉膛29内壁密封连接，上保温盖1中连接有热屏14，上保温盖1的下 方连接有下保温盖27，在下保温盖27与上保温筒25的外侧设置有保温层A24，保温层A24 与上保温筒25开有联通的通气孔26 ;过渡盘23和主保温筒21的外侧设置有保温层B22 ; 下保温筒17的外侧设置有保温层C18，保温层A24、保温层B22、保温层C18与炉膛29内壁 之间保持一定的间隙，便于氩气通过，炉膛29靠近下部的侧壁上设置有氩气排气口 30，通 气孔26用于将氩气从热屏14下沿处引出到氩气排气口 30 ; 在炉底盘16的上表面设置有一层保温层E12，保温层E12的上表面设置有护底压 片13，保温层Dll、炉底盘16、保温层E12和护底压片13构成保温底板，该保温底板中穿入 一组(或两组)石墨电极15和一根石墨托杆19，石墨电极15上各自通过石墨螺钉9安装 有一加热器8 ;在石墨托杆19上从下到上依次安装有隔热体20、石墨埚托7、石墨埚帮6及 石英坩埚5。 热屏14的下沿与石墨坩埚5中的液面保持间隙。 保温层A24与上保温筒25对应开有2 20个通气孔26，每个通气孔26面积不小 于30mm2。上保温筒25内径的大小，介于主保温筒21内径与石墨埚帮6外径之间。 上述的保温层A24、保温层B22、保温层C18、保温层Dll、保温层E12、保温层F3均 选用石墨软毡或耐高温的复合材料。其中保温层Dll和保温层E12的厚度为5-200mm，保温 层A24、保温层B22、保温层C18的厚度为10-200mm。 本专利技术装置中，上保温盖1与炉膛29内壁之间密封连接，或者还可以通过设置的 密封圈28保持密封连接，保证两者的接触面密封牢靠，堵住气体通路，阻止氩气由此向下 流动，从而按照图1所示的虚线路径，氩气从热屏14的下沿与石墨坩埚5中的液面间隙通 过，再经过保温层A24与上保温筒25联通的通气孔26，沿炉膛29内壁从氩气排气口 30排出。 如图2，上保温盖1采用保温性良好的复合材料，取代常规的石墨上保温盖，采用 覆盖式的圆环型台阶结构，从热屏14安装边的上方和圆周侧面两个方向对热屏14进行覆 盖。热屏14包括套接在一起的热屏外胆2和热屏内胆4，热屏外胆2和热屏内胆4之间安 装有保温层F3，保温层F3的形状为上小下大，因此热屏14的形状称为"大肚"形状。其优点 在于，第一是其内外胆之间有更大的空间填充保温层，保温层F3的最厚处厚度大于20mm ; 第二是呈"大肚子"形状，靠近液面需要更好的保温需要，该形状更加适应单晶炉内的热场 技术要求。 如图3，下保温盖27外径①2小于保温层A24的外径①1 。①2与上保温筒25的 外径一致，或者①2介于上保温筒25外径与保温层A24外径之间，且①l-①2 > 10mm。 如图4，过渡盘23的外径①4小于保温层B22的外径①3。①4与主保温筒21的 外径一致，或者①4介于主保温筒21的外径与保温层B22的外径之间，且①3-①4 > 10mm。 如图5，在石墨埚托5下表面边沿，设置有一个具有引流作用的凸沿32，其中图a 为圆盘形下凹槽结构，图b为圆环形下凹槽结构。该凸沿32可以防止石墨坩埚5溢出的熔 液沿石墨埚托5下表面流到石墨托杆19上，造成损坏，影响设备的正常使用；而是引导溢出 的熔液沿凸沿32边缘掉到石墨电极15上，通过石墨电极15上的报警装置及时报警。 如图6，本专利技术装置中，在加热器8的脚板上设置有沉孔31，该沉孔31可将石墨螺 钉9的螺栓头大部分隐埋在加热器8的脚板中，使得石英坩埚5增大下降量，提高装料量， 增加石英坩埚5的利用率。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生长硅单晶的节能热场，其特征在于：在炉膛（２９）内腔，由上到下依次设置有上保温盖（１）、下保温盖（２７）、上保温筒（２５）、过渡盘（２３）、主保温筒（２１）、下保温筒（１７）、炉底盘（１６）及保温层Ｄ（１１），上保温盖（１）的外圆周与炉膛（２９）内壁密封连接，上保温盖（１）中连接有热屏（１４），上保温盖（１）的下方连接有下保温盖（２７），在下保温盖（２７）与上保温筒（２５）的外侧设置有保温层Ａ（２４），保温层Ａ（２４）与上保温筒（２５）开有联通的通气孔（２６）；过渡盘（２３）和主保温筒（２１）的外侧设置有保温层Ｂ（２２）；下保温筒（１７）的外侧设置有保温层Ｃ（１８），保温层Ａ（２４）、保温层Ｂ（２２）、保温层Ｃ（１８）与炉膛（２９）内壁之间保持一定的间隙，炉膛（２９）靠近下部的侧壁上设置有氩气排气口（３０），通气孔（２６）用于将氩气从热屏（１４）下沿处引出到氩气排气口（３０）；　　在炉底盘（１６）的上表面依次设置有保温层Ｅ（１２）和护底压片（１３），穿过保温层Ｄ（１１）、炉底盘（１６）、保温层Ｅ（１２）和护底压片（１３）设置有石墨电极（１５）和石墨托杆（１９），石墨电极（１５）上安装有加热器（８），在石墨托杆（１９）上从下到上依次安装有隔热体（２０）、石墨埚托（７）、石墨埚帮（６）及石英坩埚（５）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李定武，梁永生，
申请(专利权)人：西安隆基硅材料股份有限公司，西安隆基硅技术有限公司，宁夏隆基硅材料有限公司，西安矽美单晶硅有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]