[發明專利]一種電子束熔煉與單晶提拉耦合的裝置及方法

在審

• 申請號: 201410826714.8
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104532340A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 譚毅;石爽;王登科;姜大川;李鵬廷
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C30B15/30
• 分類號: C30B15/30;C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李娜;李馨

1.一種電子束熔煉與單晶提拉耦合的裝置，其特征在于：包括熔煉室、進料系統、石墨坩堝(6)、單晶旋轉提拉系統、傳送帶(4)；所述傳送帶(4)位于進料系統中入料口(3)的下方，承接來自進料系統的原料；熔煉室的上方設有電子槍(17)，其設置位置使得其發出的電子束照射至傳送帶(4)上；熔煉室內設有石墨坩堝(6)，承接來自傳送帶(4)的物料；所述石墨坩堝(6)上設有傾倒裝置和加熱裝置；熔煉室內設有石英坩堝(15)，承接來自石墨坩堝(6)的物料；石英坩堝(15)的上方設有單晶旋轉提拉系統。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述單晶旋轉提拉系統包括提拉桿(10)，提拉桿(10)的底端固定籽晶夾頭(14)。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述還包括導流帶(11)，所述導流帶(11)接收來自石墨坩堝(6)的物料，并將其上的物料導流至石英坩堝(15)中。

4.根據權利要求1或3所述的裝置，其特征在于：所述單晶旋轉提拉系統及石英坩堝(15)位于單晶提拉倉(18)中，所述單晶提拉倉(18)的側壁上設有隔離閥II(12)。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于：所述導流帶(11)固定在移動機構(8)上，該移動機構(8)可帶動導流帶(11)進行水平移動。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述加料系統包括加料倉和位于其下的入料倉，所述加料倉和入料倉間通過隔離閥I(2)隔離；入料倉底部設有通入熔煉室的入料口(3)，加料倉的頂端一側設有加料口(1)。

7.利用權利要求1～6任一項所述裝置制備多晶硅的方法，其特征在于：包括下述工藝步驟：

①從加料口(1)中加入硅料，硅料尺寸為10～20mm，關閉加料口(1)，分別對熔煉室、電子槍、加料系統抽真空，使熔煉室與加料系統的真空度達到5×10^-2Pa；使電子槍的真空度達到5×10^-3Pa；給電子槍預熱，設置高壓為25～35kW，高壓預熱5～10min后，關閉高壓，設置電子槍束流為70～200mA，束流預熱5～10min，關閉電子槍束流；

②開啟入料口(3)，使入料速率控制在5～25g/min，與此同時開啟電子槍的高壓和束流，逐漸增大電子槍功率至50～250kW，使落在傳送帶(4)上的硅料熔化，并逐漸流入到石墨坩堝中，開啟加熱裝置，維持硅熔體為液態；持續進行，直到石墨坩堝(6)中的硅熔體達到預期的量；

③將石墨坩堝(4)中的硅熔體傾倒至導流帶(11)上，使硅熔體沿著導流帶(11)流入單晶提拉機構中的石英坩堝(15)中，加熱石英坩堝(15)，使硅熔體溫度維持在1450～1500℃；將籽晶夾頭(14)浸入硅熔體中，利用提拉桿(10)向上提拉，提拉速率為0.2～10mm/min，旋轉速率2～40rpm。