[实用新型]一种低功耗硅单晶生长热场装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于光伏或半导体领域的硅单晶制造设备，尤其涉及一种用于CZ法直拉硅单晶生长的低功耗热场装置。

背景技术

CZ法直拉硅单晶的生长热场主要有三部分构成：硅料承载部件、发热体部件及保温部件构成。发热体通电后发热，对炉中装载的硅料加热并融化，在用保温材料碳毡包裹的石墨保温部件和惰性气体保护下，形成一个稳定热场环境，硅料先后经过熔接、细颈、放肩、转肩、等径、收尾等阶段拉制成硅单晶棒。

传统的热场通常是炉底板铺垫一定厚度的石墨碳毡加以保温，碳毡与单晶炉底板的不锈钢底板直接面接触，不锈钢内部有大量循环冷却水进行冷却，由于不锈钢的导热率很好，所以热场底部的热量流失较大，不利于保温。如果热场底部保温效果不好，容易造成底部温度梯度过大，在化料过程中容易造成底部熔硅再结晶，导致漏硅等严重事故的发生。同时，热场装配由下至上依次为碳毡保温材料、炉底反射板、下保温桶。由于炉底装配无限制构件，水平移动的随意性很大，容易导致保温部件与发热体之间的间隙不均匀，造成长晶热场不均匀，严重时还会导致电极打火、停炉，从而影响硅单晶的产量和质量。

国内外已见很多有关单晶炉热场保温装置的报道，如中国专利文献CN2804129Y公开了一种单晶炉的热场保温装置，该单晶炉的热场保温装置具有热屏和保温罩，其特征在于：保温罩底端设有保温炉底，所述的保温罩为碳纤维或石墨制成的中空柱体。这种保温装置目的是提供一种能使单晶炉中的熔硅和晶体的纵向温度梯度好，利于提高单晶硅晶体生长的成品率且节能的单晶炉的保温装置。

如中国专利文献CN2744697Y公开了一种硅单晶炉热系统装置，该单晶炉的热系统装置主要是在上部设有导流筒和保温盖，下部设有炉底护盘，炉底护盘的底部和周围设有保温材料，保温罩及保温罩外侧的保温材料支撑在炉底护盘上，双层保温盖设置在石墨罩上面，导流筒设置在保温盖的盖口内。导流筒像锅盖一样将加热器的热量封在热系统内，使热系统成为封闭式热系统。双层保温盖使上部的单层保温变成双层保温，采用隔热性能好的固化断热材作为保温材料，碳纤维断热材作保温罩，有效的减少热能损耗，保证热能的充分利用。

综合国内外文献，目前未见在热场底板增加支撑座，使单晶炉底板与热场底板之间的接触为点接触，从而减少两者之间直接面接触造成热量流失的文献报道。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低功耗硅单晶生长的热场装置，该装置通过增加定位环和支撑座实现单晶炉底板与热场底板之间的接触为点接触，从而减少热量流失。

本实用新型的技术方案为：

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：在保温装置和保温碳毡之间增加了支撑构件，从上至下依次为保温装置、支撑构件、保温碳毡。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，包括单晶炉壁、保温装置、单晶炉底板、保温碳毡、热场底板、石英护套、石墨护套，其中：在保温装置和保温碳毡之间增加了支撑构件，从上至下依次为保温装置、支撑构件、保温碳毡。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：支撑构件由支撑座和定位环组成，支撑座位于定位环之上。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：所述的支撑座可以是3-20个的实心构件，也可以是环状构件。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：在单晶炉底板上安装有可调节高度的保温碳毡，保温碳毡上设有定位环，定位环内设有下限位槽，定位环通过下限位槽固定支撑座的下端。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：所述的热场底板的下端设有上限位槽，热场底板通过上限位槽固定支撑座的上端。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：所述的定位环与单晶炉壁之间的距离为0～30mm。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：所述的定位环可以是石墨材料。

一种低功耗硅单晶炉热场装置，其中：所述的支撑座是耐高温、绝热性好的陶瓷材料，可以是氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氮化硅材料中的任意一种或几种的混合。

本实用新型的工作原理：

现有技术，单晶炉内热量的传热途径为：碳毡热量→炉底不锈钢→冷却循环水。

本技术方案，单晶炉内热量的传热途径为：碳毡热量→氩气对流→炉底不锈钢→循环水

碳毡、氩气、不锈钢三者的导热系数