[實用新型]一種單晶爐熱場結構

有效

• 申請號: 201420733607.6
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN204251762U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 陳五奎;李軍;馮加保;徐文州;耿榮軍
• 申請（專利權）人: 樂山新天源太陽能科技有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B15/30
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李玉興

技術領域

本實用新型涉及單晶生產設備領域，尤其是一種單晶爐熱場結構。

背景技術

21世紀，世界能源危機促進了光伏市場的發展，晶體硅太陽能電池是光伏行業的主導產品。隨著世界各國對太陽能光伏產業的進一步重視，特別是發達國家制定了一系列的扶持政策，鼓勵開發利用太陽能，另外，隨著硅太陽能電池應用面的不斷擴大，太陽能電池的需求量越來越大，硅單晶材料的需求量也就越來越大。

單晶硅為一種半導體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件，單晶硅生長技術有兩種：一種是區熔法，另一種是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。

直拉法生長單晶硅的方法如下：將高純度的多晶硅原料放入單晶爐的石英坩堝內，然后在低真空有流動惰性氣體的保護下加熱熔化，把一支有著特定生長方向的單晶硅(也叫做籽晶)裝入籽晶夾持裝置中，并使籽晶與硅溶液接觸，調整熔融硅溶液的溫度，使其接近熔點溫度，然后驅動籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋轉，然后緩緩上提籽晶，此時，單晶硅進入錐體部分的生長，當錐體的直徑接近目標直徑時，提高籽晶的提升速度，使單晶硅體直徑不再增大而進入晶體的中部生長階段，在單晶硅體生長接近結束時，再提高籽晶的提升速度，單晶硅體逐漸脫離熔融硅，形成下錐體而結束生長。用這種方法生長出來的單晶硅，其形狀為兩段呈錐形的圓柱體，將該圓柱體切片，即得到單晶硅半導體原料，這種圓形單晶硅片就可以作為集成電路或太陽能的材料。

單晶硅拉制一般在單晶爐中進行，目前，所使用的單晶爐包括上爐膛、下爐膛，上爐膛設置在下爐膛上方且上爐膛通過隔離閥固定在下爐膛頂部，所述上爐膛頂部設置有籽晶旋轉提升機構，所述下爐膛內設置有保溫筒，所述保溫筒內設置有石墨坩堝，所述石墨坩堝內設有石英坩堝，石墨坩堝外側設置有加熱器，加熱器位于保溫筒內，所述加熱器通過加熱電極固定在下爐膛底部，下爐膛的頂部連接有氬氣管，所述氬氣管穿過下爐膛伸入到下爐膛內，所述下爐膛的下部設置有真空抽口，所述真空抽口上連接有排放管，排放管末端連接有真空泵，真空泵的進口與排放管的出口相連，所述石英坩堝上方設置有籽晶夾持裝置，所述籽晶夾持裝置通過傳動桿與籽晶旋轉提升機構相連，所述石墨坩堝底部設置有坩堝旋轉頂升機構，所述石墨坩堝與坩堝旋轉頂升機構設置有圓形的石墨托板，這種單晶爐熱場結構在實際使用過程中存在以下問題：在拉晶過程中，坩堝需旋轉并保持一定的速度上升，現有的單晶爐熱場結構的坩堝旋轉頂升裝置都是靠一根坩堝軸實現，坩堝軸在轉動的過程中可以同時使坩堝上升和旋轉，但是這種坩堝旋轉頂升裝置存在一個問題，即坩堝的旋轉速度受限于坩堝的上升速度，如果坩堝的旋轉速度加快必然要導致坩堝的上升速度加快，二者不能分開單獨控制，有時，需要加快坩堝的旋轉速度但是不增加坩堝的上升速度，現有的單晶爐熱場結構就無法實現上述功能，這對于拉晶工藝的參數控制極為不便。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠實現石墨坩堝的上升速度與旋轉速度分別單獨控制的的單晶爐熱場結構。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：該單晶爐熱場結構，包括上爐膛、下爐膛，上爐膛設置在下爐膛上方且上爐膛通過隔離閥固定在下爐膛頂部，所述上爐膛頂部設置有籽晶旋轉提升機構，所述下爐膛內設置有保溫筒，所述保溫筒內設置有石墨坩堝，所述石墨坩堝內設有石英坩堝，石墨坩堝外側設置有加熱器，加熱器位于保溫筒內，所述加熱器通過加熱電極固定在下爐膛底部，下爐膛的頂部連接有氬氣管，所述氬氣管穿過下爐膛伸入到下爐膛內，所述下爐膛的下部設置有真空抽口，所述真空抽口上連接有排放管，排放管末端連接有真空泵，真空泵的進口與排放管的出口相連，所述石英坩堝上方設置有籽晶夾持裝置，所述籽晶夾持裝置通過傳動桿與籽晶旋轉提升機構相連，所述石墨坩堝底部設置有坩堝旋轉頂升機構，所述石墨坩堝與坩堝旋轉頂升機構設置有圓形的石墨托板，所述坩堝旋轉頂升機構包括固定在石墨托板底部的旋轉軸，所述旋轉軸上固定有旋轉齒輪，所述旋轉軸底部設置有底座，所述旋轉軸通過軸承固定在底座上，所述底座上設置有驅動電機，所述驅動電機的輸出軸上設置有驅動齒輪，所述驅動齒輪與旋轉齒輪互相嚙合，所述底座下方設置有用于使底座上下移動的升降裝置。

進一步的是，所述升降裝置為液壓氣缸。

進一步的是，所述保溫筒與下爐膛的內壁之間設置有保溫氈，所述保溫筒的內壁上涂有熱輻射反射層。