[發(fā)明專(zhuān)利]單晶爐裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010112330.1
• 申請(qǐng)日: 2010-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101838841A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舟橋啟;賀賢漢;河野貴之
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海漢虹精密機(jī)械有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B15/00
• 分類(lèi)號(hào): C30B15/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅單晶制造裝置，特別是涉及一種單晶爐裝置。

背景技術(shù)

單晶硅一般用CZ法制造。CZ法指的是在單晶爐內(nèi)設(shè)置石英坩堝，并將硅料裝入石英坩堝內(nèi)，再依靠安裝在石英坩堝周?chē)募訜崞魇构枇先刍?，后把安裝在籽晶夾頭上的籽晶進(jìn)入熔液，并通過(guò)籽晶夾頭與石英坩堝的相互逆轉(zhuǎn)進(jìn)而制造出規(guī)定直徑和長(zhǎng)度的單晶棒。此時(shí)，為了遮蔽熔液的熱量，在石英坩堝上方設(shè)置圍繞單晶棒的熱屏。

也就是說(shuō)，請(qǐng)參閱圖1，現(xiàn)有的單晶爐裝置通常包括熱屏。該熱屏13可以是由熱屏罩21和斷熱材22所組成。斷熱材22環(huán)繞拉晶中的單晶棒11，斷熱材22的外周可以全部被熱屏罩21覆蓋，也可以是斷熱材22的外周和內(nèi)周全部被熱屏罩21覆蓋。熱屏13位于石英坩堝12的上方。

為了縮短拉晶時(shí)間，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，目前最有效的方法是提高拉晶速度。而若要提高拉晶速度，則最需要解決的問(wèn)題就是單晶棒的冷卻速率。在2001年10月2日公開(kāi)的特開(kāi)2001-270797的日本專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種由Wacker-NSEC株式會(huì)社申請(qǐng)的發(fā)明名稱(chēng)為“硅單晶制造裝置”的專(zhuān)利，其裝置設(shè)置有輻射熱反射體和輻射熱遮蔽體，輻射熱反射體環(huán)繞拉晶中的單晶棒，上部為環(huán)狀，下部向下直徑漸小，輻射熱遮蔽體環(huán)繞在輻射熱反射體外側(cè)。該輻射熱遮蔽體和輻射熱反射體有2處連接部連接，連接部以外沒(méi)有相互接觸。

這種裝置雖然能夠在一定程度上提升單晶棒的冷卻速率，但是還是存在以下問(wèn)題：

首先，上述專(zhuān)利申請(qǐng)中，是通過(guò)在輻射熱遮蔽體的最上端部設(shè)置一支撐連接部，通過(guò)該支撐連接部使得輻射熱反射體能夠位于輻射熱遮蔽體的內(nèi)側(cè)，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)繞拉晶中的單晶棒的目的。這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且還需要達(dá)到申請(qǐng)文件中提到的“該輻射熱反射體的縮徑部最下部，至少為縮徑部最高部的十分之一，并相對(duì)于水平面要有40度至50度的傾斜”，實(shí)現(xiàn)起來(lái)具有一定的難度。

接著，輻射熱遮蔽體的材料通常為石墨，該輻射熱遮蔽體和輻射熱反射體有2處連接部連接時(shí)，輻射熱遮蔽體和輻射熱反射體之間不是全貼合的，因此，在拉晶過(guò)程中，輻射熱遮蔽體容易將細(xì)小的石墨粒掉入熔液中，進(jìn)而影響生產(chǎn)出來(lái)的單晶棒的品質(zhì)。

再次，在該專(zhuān)利文件中公開(kāi)的輻射熱反射體主要指石墨或CC復(fù)合材料的表面上涂覆反射層，反射層就是申請(qǐng)文件中說(shuō)的被輻射率為0.5以下的素材。石墨或CC復(fù)合材料直接涂覆反射層，若涂覆的反射層均勻，需要的工藝要求高，若涂覆的反射層不均勻，則反射熱量的效果就有可能打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種單晶爐裝置，以達(dá)到提高晶棒的冷卻效率，進(jìn)而提高拉晶速率的技術(shù)目的。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種單晶爐裝置，包括熱屏和石英坩堝，所述熱屏是由斷熱材、熱屏罩、反射板組成，斷熱材設(shè)置在石英坩堝的上方，其下部直徑小于上部直徑，斷熱材的內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別被內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩覆蓋，其內(nèi)熱屏罩內(nèi)側(cè)放置有反射板，反射板環(huán)繞拉晶中的晶棒，反射板與內(nèi)熱屏罩之間未預(yù)留空間。

通常情況下，內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩為一體制成的熱屏罩，斷熱材的四周都由熱屏罩包覆。

反射板的材質(zhì)可采用即使長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫中變形仍然很小、輻射率很低的鉬或者鎢。

并且，為了提高反射熱量的效率，反射板可采用作過(guò)鏡面處理的反射板。

為了增加隔熱的功效，在熱屏上部可設(shè)置上部斷熱材。

并且，上述熱屏罩的材質(zhì)可以為石墨或C/C復(fù)合材料。

另外，反射板呈現(xiàn)上面大、下面小的圓臺(tái)狀。

在本實(shí)例中，反射板與熱屏罩可以齊高。

在本實(shí)例中，反射板的下底面與熱屏罩的下底面齊平，反射板的上底面低于內(nèi)熱屏罩的上底面。也就是說(shuō)，反射板的高度小于內(nèi)熱屏罩的高度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)勢(shì)：

首先，本發(fā)明關(guān)于設(shè)置在石英坩堝上方圍繞晶棒且下部直徑小于上部直徑的熱屏，使用了至少以降低消耗電力為目的的斷熱材和以提高晶棒冷卻效果提高拉晶速度為目的的反射板，通過(guò)將晶棒表面的輻射熱向上反射，達(dá)到提高晶棒冷卻的效果，由此能夠?qū)崿F(xiàn)拉晶速度的提高，進(jìn)而達(dá)到縮短拉晶時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率的功效。

接著，本發(fā)明采用在現(xiàn)有的熱屏結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)直接放置有反射板，不需要重新設(shè)置連接部，實(shí)現(xiàn)方便，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

再次，本發(fā)明的斷熱材的外部都包覆有物質(zhì)(如熱屏罩)，防止垃圾掉入石英坩堝。

其次，本發(fā)明的反射板可采用作過(guò)鏡面處理的反射板，進(jìn)一步提升將晶棒表面的輻射熱向上反射的效率。