[发明专利]连续式多晶硅提纯结晶炉的加热装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种连续式多晶硅提纯结晶炉加热装置，属连续式多晶硅 提纯结晶炉加热装置结构的设计及制造技术领域。

二、背景技术

连续式多晶硅提纯结晶炉是一种多晶硅的连续提纯、定向凝固设备。 多晶硅连续提纯、定向凝固的核心是对热场的控制，合理的加热装置是生 产出高质量的产品的保证。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理、易于控制的连续式多晶硅提纯结 晶炉的加热装置，在连续式炉内实现产品由下向上结晶，符合定向凝固多晶 硅结晶工艺过程。

本发明为连续式多晶硅提纯结晶炉的加热装置，它包括复合加热装 置、温度传感器、控温仪表。复合加热装置采用炉膛侧部布置、上部布置、 侧上部布置、侧下部布置加热元件组等复合组成方式，采用长度方向多工 位控制及高度方向上下温区不同功率复合控制，实现连续式定向凝固，在 结晶区的数个工位的每个工位上下设置两个单独的温区，分别控制，复合 加热装置采用上辅助加热元件组和炉膛侧部加热元件组构成，上辅助加热 元件组为数支加热元件组成的加热元件组，采用炉膛上部布置加热元件组 或炉膛侧上部布置加热元件组方式；炉膛侧部加热元件组同样为数支加热 元件组成的加热元件组，采用炉膛侧部布置加热元件组或炉膛侧下部布置 加热元件组方式，实现产品由下而上的定向凝固所需要的同一截面上下温 度梯度的要求，上部温区温度设定为1436℃～1420℃之间，下部温区温度 设定随结晶界面的向上移动及结晶时间的推移逐步降低，形成多工位、多 温区控制，结晶区工位分别用J1、J2……Jn来表示，J1为结晶开始工位， Jn为结晶完成工位，结晶区工位的上部温区温度分别用J1a、J2a……Jna 来表示，结晶区工位的下部温区温度分别用J1b、J2b……Jnb来表示，在 结晶区产品需要经过J1、J2……Jn数个工位，随着工位由J1工位到Jn 工位的逐步推移，上部温区温度J1a、J2a……Jna设定为1436℃～1420℃ 之间，下部温区温度J1b、J2b……Jnb的设定温度将逐步降低，由于工位 由J1、J2……Jn的推移为步进式运动，每步进一个工位的时间很短，产品 长期处在静止状态，静止状态占到每个步进周期的95％，步进式运动对产 品整个温度梯度的影响可以忽略，随着工位由J1、J2……Jn的不断步进式 运动，在产品下部同一高度界面的温度不断降低，形成产品温度由下向上 定向凝固所需的温度梯度，实现产品的连续定向凝固。所述的温度传感器 为热电偶，控温仪表为数显调压仪表。

本发明为连续式多晶硅提纯结晶炉的加热装置，在连续式炉中实现定 向凝固，有利于硅提纯合格率的提高，也有利于铸锭成本的降低，具有良 好的经济效益和社会效益。

四、附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明的长度方向加热元件布置图。

五、实现方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明涉及一种连续式多晶硅提纯结晶炉的加热装置，它由复合加热 装置、温度传感器、控温仪表等组成。复合加热装置采用炉膛侧部布置、 上部布置、侧上部布置、侧下部布置加热元件组复合组成方式，沿炉体长 度方向炉体分为高温静置区、降温区、结晶区、冷却区，采用长度方向多 工位控制及高度方向上下温区不同功率复合控制，实现连续式定向凝固。

为了实现产品由下而上的定向凝固的效果，在结晶区的数个工位的每 个工位上下设置两个单独的温区，分别控制，采用上辅助加热元件组(1) 和炉膛侧部加热元件组(2)的复合加热装置，上辅助加热元件组(1)为 数支硅碳棒、硅钼棒、石墨等加热元件组成的加热元件组，采用炉膛上部 布置加热元件组或炉膛侧上部布置加热元件组方式。炉膛侧部加热元件组 (2)同样为数支硅碳棒、硅钼棒、石墨等加热元件组成的加热元件组，采 用炉膛侧部布置加热元件组或炉膛侧下部布置加热元件组方式。通过上辅 助加热元件组(1)和炉膛侧部加热元件组(2)的复合加热装置的设置和 分别控制，可实现产品由下而上的定向凝固所需要的同一截面上下温度梯 度的要求。上部温区用热电偶(3)温度传感器检测，随着结晶界面的向上 移动，温度基本设定为1436℃～1420℃之间，下部温区用热电偶(4)温 度传感器检测，温度设定随结晶界面的向上移动及结晶时间的推移逐步降 低，形成多工位、多温区控制。结晶区工位分别用J1、J2……Jn来表示， J1为结晶开始工位，Jn为结晶完成工位，结晶区工位的上部温区温度分别 用J1a、J2a……Jna来表示，结晶区工位的下部温区温度分别用J1b、 J2b……Jnb来表示，在结晶区产品需要经过J1、J2……Jn等数个工位， 随着工位由J1工位到Jn工位的逐步推移，顶部温区温度J1a、J2a……Jna 基本设定为1436℃～1420℃之间，下部温区温度J1b、J2b……Jnb的设定 温度将逐步降低，由于工位由J1、J2……Jn的推移为步进式运动，每步进 一个工位的时间很短，产品长期处在静止状态(占到每个步进周期的95％)， 步进对产品整个温度梯度的影响可以忽略，随着工位由J1、J2……Jn的不 断步进式推移，在产品下部同一高度界面的温度不断降低，形成产品温度 由下向上定向凝固所需的温度梯度，实现产品的连续定向凝固。