[实用新型]一种用于硅铸锭炉的气体导流装置

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体行业中制造晶体硅所用设备领域，具体涉及一种用于硅铸锭炉的气体导流装置。 

背景技术

硅铸锭炉是一种硅重熔再结晶设备，用于生产太阳能级硅铸锭（简称硅锭）。硅铸锭炉的腔体内放置的是石墨和石墨毡为材料的热场，该热场包括隔热保温层、加热器、石英坩埚、坩埚护板及用于放置坩埚的热交换台，用于重熔的硅原料放置在石英坩埚内，通过加热器的热量导入，使石英坩埚内的硅原料熔化形成硅熔液，然后通过改变加热功率和隔热保温层的位置，使硅熔液实现定向凝固，再结晶后得到产品硅铸锭。现有技术中，硅铸锭炉的热场结构具体有很多种形式，例如申请号为200710070539.4的中国发明专利申请公开了其中一种热场结构。 

硅铸锭的生产工艺过程包括升温、熔化、长晶、退火和冷却几个过程。通常，为保证硅铸锭生产过程中适当的压力及周围的气氛一致，并及时带走从硅原料中挥发出的杂质，需要持续从石英坩埚上方通入保护气体，并流经硅料表面。常用的保护气体为惰性气体氩气。然而，当保护气体与热场材料（石墨或石墨毡，主要成分为碳）接触时会带入热场挥发物杂质(主要为碳元素)，这些挥发物杂质中的一部分在气流分布不当的情况下将继续随气流进入到硅料（包括硅原料、硅原料熔化后形成的硅熔液，以及硅熔液凝固后形成的硅锭）中，最终导致硅锭的碳元素含量或其它杂质含量偏高，影响硅锭作为太阳能级硅原料使用的效能。 

发明内容

本实用新型提供了一种用于硅铸锭炉的气体导流装置，结构简单，安装方便，使用安全，有效地防止热场中的碳元素导入到硅料（指硅原料、硅熔液或硅锭，下同）中。 

一种用于硅铸锭炉的气体导流装置，包括：至少两根连接杆、导流通道和挡流面板，其中，所述连接杆的一端设在所述硅铸锭炉的炉顶，另一端固定在所述挡流面板上；所述导流通道的一端贯穿所述挡流面板，另一端与设在所述硅铸锭炉的炉顶的导气口连通；所述挡流面板设在所述硅铸锭炉内石英坩埚中硅料的上方，所述挡流面板在底部的边沿所围成形状与所述石英坩埚的横截面的形状相适应，且所述挡流面板在底部的边沿所在的四周侧面与所述石英坩埚的四周侧壁面之间留有2～250mm的缝隙。 

本实用新型中，所述挡流面板在底部的边沿所围成形状和面积分别由石英坩埚的横截面的形状与面积决定。例如，通常硅铸锭炉内的石英坩埚为方形石英坩埚，石英坩埚的开口（或横截面）为正方形。那么，与此相适应，挡流面板在底部的边沿所围成形状也应为一个正方形；如果硅铸锭炉内的石英坩埚为圆形石英坩埚，那么挡流面板在底部的边沿所围成形状也应为一个圆形。但无论挡流面板采用哪一种形状，均是以尽可能覆盖住石英坩埚的开口又不与石英坩埚接触为原则。在所述挡流面板在底部的边沿形状满足要求的情况下，所述挡流面板整体可以是平板状、钟罩状、半圆球形或其他结构。当所述挡流面板为平板时，所述挡流面板在底部的边沿围成平板的底面，所述挡流面板在底部的边沿所在的四周侧面为平板的四个侧面，此时，平板底面的形状与石英坩埚的横截面的形状相适应，平板的四个侧面与所述石英坩埚的四周侧壁面之间留有2～250mm的缝隙。当所述挡流面板为钟罩状时，所述挡流面板在底部的边沿围成钟罩的开口，所述挡流面板在底部的边沿所在的四周侧面为钟罩的四周侧壁，此时，钟罩的开口的形状与石英坩埚的横截面的形状相适应，钟罩的四周侧壁与所述石英坩埚的四周侧壁面之间留有2～250mm的缝隙。 

将所述的气体导流装置安装在硅铸锭炉内，在生产过程中，气流从导流通道流入后，将流经挡流面板、石英坩埚与硅料之间的空间，再从挡流面板与石英坩埚之间的缝隙流出。挡流面板与石英坩埚之间的缝隙是作为气流流出的通道。所述的缝隙小于2mm时，会影响气流流出不畅；当缝隙大于250mm时，又无法起到有效隔离空间内外气氛的作用。采用2～250mm的缝隙时，保护气体在挡流面板、石英坩埚与硅料之间空间内的压力明显大于该空间之外的压力，这样，保护气体一旦流出该空间，则 很难重新回流到硅料表面，从而隔离了含碳热场与硅料表面之间的气氛交流。而现有技术的硅铸锭炉内由于没有设置气体导流装置，保护气体从石英坩埚上方通入之后，会在热场部件与石英坩埚内的硅料之间形成回旋的流场，将热场部件表面的碳元素带入到硅料之中，导致硅锭产品中的碳元素含量偏高。因此，采用所述的气体导流装置，可使硅锭产品中的碳元素显著下降。