[實用新型]一種包括內熱屏罩和外熱屏罩的單晶爐裝置

有效

• 申請號: 201020118183.4
• 申請日: 2010-02-25
• 公開（公告）號: CN201665723U
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 舟橋啟;賀賢漢;河野貴之
• 申請（專利權）人: 上海漢虹精密機械有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本實用新型涉及一種硅單晶制造裝置，特別是涉及一種包括內熱屏罩和外熱屏罩的單晶爐裝置。

背景技術

單晶硅一般用CZ法制造。CZ法指的是在單晶爐內設置石英坩堝，并將硅料裝入石英坩堝內，再依靠安裝在石英坩堝周圍的加熱器使硅料熔化，后把安裝在籽晶夾頭上的籽晶進入熔液，并通過籽晶夾頭與石英坩堝的相互逆轉進而制造出規定直徑和長度的單晶棒。此時，為了遮蔽熔液的熱量，在石英坩堝上方設置圍繞單晶棒的熱屏。

也就是說，請參閱圖1，現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。

為了縮短拉晶時間，進而提高生產效率，目前最有效的方法是提高拉晶速度。而若要提高拉晶速度，則最需要解決的問題就是單晶棒的冷卻速率。在2001年10月2日公開的特開2001-270797的日本專利中，公開了一種由Wacker-NSEC株式會社申請的實用新型名稱為“硅單晶制造裝置”的專利，其裝置設置有輻射熱反射體和輻射熱遮蔽體，輻射熱反射體環繞拉晶中的單晶棒，上部為環狀，下部向下直徑漸小，輻射熱遮蔽體環繞在輻射熱反射體外側。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題：

首先，上述專利申請中，是通過在輻射熱遮蔽體的最上端部設置一支撐連接部，通過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側，進而能夠實現環繞拉晶中的單晶棒的目的。這種結構比較復雜，并且還需要達到申請文件中提到的“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，并相對于水平面要有40度至50度的傾斜”，實現起來具有一定的難度。

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，輻射熱遮蔽體和輻射熱反射體之間不是全貼合的，因此，在拉晶過程中，輻射熱遮蔽體容易將細小的石墨粒掉入熔液中，進而影響生產出來的單晶棒的品質。

再次，在該專利文件中公開的輻射熱反射體主要指石墨或CC復合材料的表面上涂覆反射層，反射層就是申請文件中說的被輻射率為0.5以下的素材。石墨或CC復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。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種包括內熱屏罩和外熱屏罩的單晶爐裝置，以達到提高晶棒的冷卻效率，進而提高拉晶速率的技術目的。

為了達到上述目的，本實用新型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，斷熱材的內側和外側分別被內熱屏罩和外熱屏罩覆蓋，其內熱屏罩內側放置有反射板，反射板環繞拉晶中的晶棒，反射板與內熱屏罩之間未預留空間。

通常情況下，內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。

反射板的材質可采用即使長時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，反射板可采用作過鏡面處理的反射板。

為了增加隔熱的功效，在熱屏上部可設置上部斷熱材。

并且，上述熱屏罩的材質可以為石墨或C/C復合材料。

另外，反射板呈現上面大、下面小的圓臺狀。

在本實例中，反射板與熱屏罩可以齊高。

與現有技術相比，本實用新型具有以下的優勢：

首先，本實用新型關于設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，通過將晶棒表面的輻射熱向上反射，達到提高晶棒冷卻的效果，由此能夠實現拉晶速度的提高，進而達到縮短拉晶時間，從而提高生產效率的功效。

接著，本實用新型采用在現有的熱屏結構的內側直接放置有反射板，不需要重新設置連接部，實現方便，且結構簡單。

再次，本實用新型的斷熱材的外部都包覆有物質(如熱屏罩)，防止垃圾掉入石英坩堝。

其次，本實用新型的反射板可采用作過鏡面處理的反射板，進一步提升將晶棒表面的輻射熱向上反射的效率。