[發明專利]電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的方法及裝置

在審

• 申請號: 201811208774.8
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109292778A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 孫雨萱;郭校亮;張磊;張思源;肖承祥
• 申請（專利權）人: 青島藍光晶科新材料有限公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

1.一種電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的方法，其特征在于，在熔煉過程中，控制電子束間斷照射硅熔池，并向硅熔池中導入超聲波。

2.根據權利要求1所述的電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的方法，其特征在于，在熔煉過程中，控制電子束間斷照射硅熔池：功率150-180kW下照射30-50s，停止照射5-10s，電子束再次啟動，功率150-180kW下照射30-50s，停止照射5-10s，循環進行電子束的“照射-停止”過程；在開始熔煉的同時，向硅熔池中導入超聲波，設定超聲波頻率為30-50kHz。

3.根據權利要求1所述的電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、備料：將硅料裝入坩堝內；

B、抽真空：將電子束設備通入冷卻循環水并對電子束設備進行抽真空處理；

C、預熱電子槍(1)、熔化硅料；

D、熔煉硅料：在熔煉過程中，控制電子槍(1)間斷照射硅熔池，功率150-180kW下照射30-50s，停止照射5-10s，再次啟動電子槍(1)，功率150-180kW下照射30-50s，停止照射5-10s，循環進行電子槍(1)的“照射-停止”過程；在開始熔煉的同時，打開超聲波發生器(5)向硅熔池中導入超聲波，設定超聲波頻率為30-50kHz；熔煉過程持續15-20min；

E、關閉設備：關閉超聲波發生器(5)和電子槍(1)；

F、冷卻、取錠。

4.根據權利要求3所述的電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的方法，其特征在于，所述步驟C中，預熱電子槍(1)15min，電子槍(1)熔化硅料的功率設定為180-200kW。

5.根據權利要求3所述的電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的方法，其特征在于，所述步驟B中，當爐室真空達0.05Pa以下，將電子槍室真空抽至0.005Pa以下。

6.一種電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的裝置，包括爐體(2)、真空系統、充氣閥、電子槍(1)、水冷坩堝(3)和水冷底座(4)，所述爐體(2)分為爐室和電子槍室，真空系統和充氣閥分別與爐室和電子槍室相連，電子槍(1)設于水冷坩堝(3)上方，水冷坩堝(3)固定于水冷底座(4)上方，水冷坩堝(3)設有第一冷卻水通路，水冷底座(4)設有第二冷卻水通路，第一冷卻水通路和第二冷卻水通路連通，其特征在于，還包括超聲波發生器(5)，超聲波發生器(5)設于水冷底座(4)下方，水冷底座(4)設有超聲傳動桿安裝孔，超聲波發生器(5)的超聲傳動桿(6)穿過超聲傳動桿安裝孔并與水冷坩堝(3)相連。

7.根據權利要求6所述的電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的裝置，其特征在于，所述水冷底座(4)包括底座體和設于底座體底部且與底座體密封連接的密封盤；所述底座體為柱狀底座體，底座體的頂部和底部均設有固定結構，所述固定結構將底座體分別與水冷坩堝(3)和密封盤固定連接；第二冷卻水通路包括豎向開設于底座體并貫穿底座體的第一進水孔(13)和第一出水孔(14)，底座體豎向開設有貫穿底座體的第一超聲傳動桿安裝孔(12)；所述密封盤開設第二超聲傳動桿安裝孔(15)、第二進水孔(16)和第二出水孔(17)；第一進水孔(13)和第二進水孔(16)連通，第一出水孔(14)和第二出水孔(17)連通，第一超聲傳動桿安裝孔(12)和第二超聲傳動桿安裝孔(15)連通。

8.根據權利要求7所述的電子束熔煉去除硅中揮發性雜質的裝置，其特征在于，所述底座體的端面開設有密封膠圈槽(18)，所述密封膠圈槽(18)為環形槽，密封膠圈槽(18)分別圍繞第一超聲傳動桿安裝孔(12)、第一進水孔(13)和第一出水孔(14)設置，密封膠圈槽(18)中設有密封膠圈(7)。