专利名称：一种单晶拉制炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单晶拉制炉。
背景技术：
单晶硅片是太阳能电池常用的基础材料，使用单晶硅拉制炉(统称单晶炉)拉制出单晶硅棒，经切方、滚圆，抛光与切片加工制成。石英坩埚作为盛装高纯多晶硅原料的容器被用在单晶硅棒拉制生长过程中，其主要成分为Si02。装满了高纯硅原料的石英坩埚放置在单晶炉的石墨三瓣埚内，在高温(1420° C)条件下，会发生如下的热化学反应Si02+Si= 2Si0 Si02+C=Si0 丨 +CO 个，另外，拉制单晶硅棒过程是在氩气保护气氛下进行的；有了氩气保护，可防止高温条件下热场石墨件以及硅料在炉内发生氧化反应，并且提供一个单晶生长的适宜温度梯度。以往单晶炉采用下排气方式，即在真空泵的抽真空以及氩气向下方流动的条件下，上述化学反应式生成的SiO从硅熔体和坩埚上沿流出；当流经加热器时，SiO会与石墨加热器上的碳(C)发生反应生成SiC而在其外表和内部淀积，导致石墨加热器上部的电阻率增大SiO+C=SiC+ CO 更具体来说由于单晶炉采用下排气方式，S卩炉内的氩气流经导流筒和硅熔体液面、加热器内表面，最终经过炉底将混有SiO, CO的氩气流股排放出去。在整个排气过程中，SiO经过加热器并与之反应，会生成SiC并沉积在加热器表面和内部。随着单晶炉使用炉次的增多，加热器上附着的SiC越来越多，从颜色分布来看，在加热器中上部呈黄绿色，中下部则呈黑色，上部的SiC由于含有少量的SiO导致呈黄绿色；此黄绿色部分，通过物理方法使用百洁布打磨可以将其去除；而下部的黑色SiC则非常坚硬，很难清除掉。随着炉次的增多，SIC的不断沉积，石墨加热器电阻率会发生变化，相应会造成热场温度的梯度变化，而影响每炉(台)的成品率，需不断调整炉子器罩距和上保温层的厚度；SiC沉积数量和面积随着炉次的增多而增多，最终降低了加热器的使用寿命。单晶炉内具有良好的热场分布是生长单晶硅棒必要的条件。在传统的生产工艺中，即单晶体拉制生长过程中，由于炉内存在气体化学反应，生成大量的SiO以及次生的Sico SiO蒸汽被氩气流裹挟从上而下流经整个石墨热场，因而部分的SiO变成SiC便淀积在石墨加热器上半部，随着加热器使用次数的增多，SiC附着得越多，致使加热器上部电阻增大，导致晶体生长的纵向温度梯度变小，使单晶生长过程中大量的结晶潜热不能很快的散发出去，导致最终断棱，影响成品率以及加热器的使用寿命。
实用新型内容本实用新型其目的就在于提供一种单晶拉制炉，从而达到了拉晶状态稳定，提高成品率和降低生产成本的目的。具有结构简单、成本低的特点，增加了加热器等石墨器件的使用寿命，且热场的温度梯度稳定，从而使拉晶生产稳定，不易断棱，提高了成品率和单晶质量，降低了生产成本。实现上述目的而采取的技术方案，包括加热器，加热器外侧设有保温筒，加热器上方设有导流罩，所述加热器和保温筒设置在主炉室内，主炉室下端设有抽空排气孔，所述保温筒为圆筒形结构，圆形保温筒上端设有排气孔。与现有技术相比本实用新型具有以下优点，由于采用了上排气的热场结构设计，从而达到了拉晶状态稳定，提高成品率和单晶质量以及降低生产成本的目的。具有结构简单、成本低的特点，增加了加热器等石墨器件的使用寿命，且热场的温度梯度稳定，从而使拉晶生产稳定，不易断棱，提高了成品率，降低了生产成本。
以下结合附图
对本实用新型作进一步详述。图I为本装置结构示意图。图2为本装置中保温筒结构示意俯视图。
具体实施方式
本装置包括加热器2，加热器2外侧设有保温筒3，加热器2上方设有导流罩5，所述加热器和保温筒设置在主炉室I内，主炉室I下端设有抽空口排气孔6，如图I所示，所述保温筒3为圆筒形结构，圆形保温筒上端设有排气孔4。所述排气孔4为园形或矩形，所述排气孔4沿保温筒3圆周方向均匀分布，排气孔为4-8个，如图2所示。本装置为炉内上排气结构，从而达到拉晶状态稳定，提高成品率和单晶质量并降低生产成本的目的。其结构包括I.主炉室上保温筒结构改造上保温筒是一个圆筒形结构，在其上端口处，开出
4-8个长方形口子，形成上排气的出气通道如图2所示；2.主炉室下保温筒结构改造对下保温筒原下排气口进行堵死，迫使氩气流从上保温筒开口处排出。经过以上的改造后，主炉室内的气体(如图I所示)由导流罩向下流经液面后，折向上方流动，穿过保温筒的排气孔，流出热场，再向下经过主炉室不锈钢内壁，最终通过主炉室炉底的抽空口将气体排放出去，其排气路径如图I中箭头所示。整个气流排放过程中，SiO基本接触不到石墨加热器以及炉子内部的其它石墨器件，大量的氧化物会附着在不锈钢炉筒内壁与碳毡外表面，在取单晶硅棒时的拆炉过程中即可清理掉；另外，真空泵油不易被污染，变得非常干净。当采用普通下排气方式时，真空泵油只能使用4至5炉次，而使用上排气方式真空泵油则可以使用7至8炉，有利于降低40%的泵油成本和真空泵抱死几率，减少拉晶成本。本方案单晶炉上排气方式，经过实际拉制单晶硅棒的验证，成品率可达到80%以上。由于排气路线的改进，不但可以保证长期稳定的拉制单晶，且避免了 SiO与加热器等石墨器件的接触，进而增加了加热器等石墨器件的使用寿命，且热场的温度梯度稳定，使拉晶生产稳定，不易断棱，提高了成品率和单晶质量，降低了生产成本。·
权利要求1.一种单晶拉制炉，包括加热器(2)，加热器(2)外侧设有保温筒(3)，加热器(2)上方设有导流罩(5 )，所述加热器(2 )和保温筒(3 )设置在主炉室(I)内，主炉室(I)下端设有抽空排气孔(6)，其特征在于，所述保温筒(3)为圆筒形结构，圆形保温筒(3)上端设有排气孔(4)。
2.根据权利要求I所述的一种单晶拉制炉，其特征在于，所述排气孔(4)为园形或矩形，所述排气孔(4)沿保温筒(3)圆周方向均匀分布，排气孔为4-8个。
专利摘要一种单晶拉制炉，包括加热器，加热器外侧设有保温筒，加热器上方设有导流罩，所述加热器和保温筒设置在主炉室内，主炉室下端设有抽空排气口，所述保温筒为圆筒形结构，圆形保温筒上端设有排气孔。本热场为上排气结构，从而达到了拉晶状态稳定，提高成品率和降低生产成本的目的。具有结构简单、成本低的特点，增加了加热器等石墨器件的使用寿命，且热场的温度梯度稳定，从而使拉晶生产稳定，不易断棱，提高了成品率，降低了生产成本，且单晶氧含量较低，也提高了硅单晶的质量。
文档编号C30B15/14GK202786497SQ20122040616
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者高一凡, 刘立中, 钱思思, 黄光 , 牛冬梅, 曾世铭 申请人:江西旭阳雷迪高科技股份有限公司