[發明專利]連續式多晶硅提純結晶爐的加熱裝置

有效

• 申請號: 200910023822.0
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN101691219A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 陳躍峰;朱振明
• 申請（專利權）人: 咸陽華光窯爐設備有限公司
• 主分類號: C01B33/021
• 分類號: C01B33/021;C01B33/037;C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及一種連續式多晶硅提純結晶爐加熱裝置，屬連續式多晶硅 提純結晶爐加熱裝置結構的設計及制造技術領域。

二、背景技術

連續式多晶硅提純結晶爐是一種多晶硅的連續提純、定向凝固設備。 多晶硅連續提純、定向凝固的核心是對熱場的控制，合理的加熱裝置是生 產出高質量的產品的保證。

三、發明內容

本發明的目的是提供一種設計合理、易于控制的連續式多晶硅提純結 晶爐的加熱裝置，在連續式爐內實現產品由下向上結晶，符合定向凝固多晶 硅結晶工藝過程。

本發明為連續式多晶硅提純結晶爐的加熱裝置，它包括復合加熱裝 置、溫度傳感器、控溫儀表。復合加熱裝置采用爐膛側部布置、上部布置、 側上部布置、側下部布置加熱元件組等復合組成方式，采用長度方向多工 位控制及高度方向上下溫區不同功率復合控制，實現連續式定向凝固，在 結晶區的數個工位的每個工位上下設置兩個單獨的溫區，分別控制，復合 加熱裝置采用上輔助加熱元件組和爐膛側部加熱元件組構成，上輔助加熱 元件組為數支加熱元件組成的加熱元件組，采用爐膛上部布置加熱元件組 或爐膛側上部布置加熱元件組方式；爐膛側部加熱元件組同樣為數支加熱 元件組成的加熱元件組，采用爐膛側部布置加熱元件組或爐膛側下部布置 加熱元件組方式，實現產品由下而上的定向凝固所需要的同一截面上下溫 度梯度的要求，上部溫區溫度設定為1436℃～1420℃之間，下部溫區溫度 設定隨結晶界面的向上移動及結晶時間的推移逐步降低，形成多工位、多 溫區控制，結晶區工位分別用J1、J2……Jn來表示，J1為結晶開始工位， Jn為結晶完成工位，結晶區工位的上部溫區溫度分別用J1a、J2a……Jna 來表示，結晶區工位的下部溫區溫度分別用J1b、J2b……Jnb來表示，在 結晶區產品需要經過J1、J2……Jn數個工位，隨著工位由J1工位到Jn 工位的逐步推移，上部溫區溫度J1a、J2a……Jna設定為1436℃～1420℃ 之間，下部溫區溫度J1b、J2b……Jnb的設定溫度將逐步降低，由于工位 由J1、J2……Jn的推移為步進式運動，每步進一個工位的時間很短，產品 長期處在靜止狀態，靜止狀態占到每個步進周期的95％，步進式運動對產 品整個溫度梯度的影響可以忽略，隨著工位由J1、J2……Jn的不斷步進式 運動，在產品下部同一高度界面的溫度不斷降低，形成產品溫度由下向上 定向凝固所需的溫度梯度，實現產品的連續定向凝固。所述的溫度傳感器 為熱電偶，控溫儀表為數顯調壓儀表。

本發明為連續式多晶硅提純結晶爐的加熱裝置，在連續式爐中實現定 向凝固，有利于硅提純合格率的提高，也有利于鑄錠成本的降低，具有良 好的經濟效益和社會效益。

四、附圖說明

附圖1為本發明的結構示意圖。

附圖2為本發明的長度方向加熱元件布置圖。

五、實現方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

本發明涉及一種連續式多晶硅提純結晶爐的加熱裝置，它由復合加熱 裝置、溫度傳感器、控溫儀表等組成。復合加熱裝置采用爐膛側部布置、 上部布置、側上部布置、側下部布置加熱元件組復合組成方式，沿爐體長 度方向爐體分為高溫靜置區、降溫區、結晶區、冷卻區，采用長度方向多 工位控制及高度方向上下溫區不同功率復合控制，實現連續式定向凝固。

為了實現產品由下而上的定向凝固的效果，在結晶區的數個工位的每 個工位上下設置兩個單獨的溫區，分別控制，采用上輔助加熱元件組(1) 和爐膛側部加熱元件組(2)的復合加熱裝置，上輔助加熱元件組(1)為 數支硅碳棒、硅鉬棒、石墨等加熱元件組成的加熱元件組，采用爐膛上部 布置加熱元件組或爐膛側上部布置加熱元件組方式。爐膛側部加熱元件組 (2)同樣為數支硅碳棒、硅鉬棒、石墨等加熱元件組成的加熱元件組，采 用爐膛側部布置加熱元件組或爐膛側下部布置加熱元件組方式。通過上輔 助加熱元件組(1)和爐膛側部加熱元件組(2)的復合加熱裝置的設置和 分別控制，可實現產品由下而上的定向凝固所需要的同一截面上下溫度梯 度的要求。上部溫區用熱電偶(3)溫度傳感器檢測，隨著結晶界面的向上 移動，溫度基本設定為1436℃～1420℃之間，下部溫區用熱電偶(4)溫 度傳感器檢測，溫度設定隨結晶界面的向上移動及結晶時間的推移逐步降 低，形成多工位、多溫區控制。結晶區工位分別用J1、J2……Jn來表示， J1為結晶開始工位，Jn為結晶完成工位，結晶區工位的上部溫區溫度分別 用J1a、J2a……Jna來表示，結晶區工位的下部溫區溫度分別用J1b、 J2b……Jnb來表示，在結晶區產品需要經過J1、J2……Jn等數個工位， 隨著工位由J1工位到Jn工位的逐步推移，頂部溫區溫度J1a、J2a……Jna 基本設定為1436℃～1420℃之間，下部溫區溫度J1b、J2b……Jnb的設定 溫度將逐步降低，由于工位由J1、J2……Jn的推移為步進式運動，每步進 一個工位的時間很短，產品長期處在靜止狀態(占到每個步進周期的95％)， 步進對產品整個溫度梯度的影響可以忽略，隨著工位由J1、J2……Jn的不 斷步進式推移，在產品下部同一高度界面的溫度不斷降低，形成產品溫度 由下向上定向凝固所需的溫度梯度，實現產品的連續定向凝固。