[发明专利]具有可移动式热交换器的定向固化炉

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月14日提交的美国临时专利申请No.61/534,568的优先权，该申请的公开内容通过引用全部结合在本文中。

技术领域

本文公开的内容总地涉及多晶硅晶锭，更具体地涉及用于生产多晶硅晶锭的定向固化炉的各个方面。

背景技术

定向固化炉例如用于生产多晶硅晶锭。这些炉具有其中放置有原料多晶硅的坩埚。该坩埚由增加坩埚的结构性刚度的结构支承。该坩埚设置在安全壳中，该安全壳形成炉的一部分并相对于外部环境密封坩埚。

在使用期间，原料硅被熔化，然后以受控的速率被冷却，以便在获得的晶锭中实现定向凝固。通过以下措施的任意组合来建立受控的冷却速率：减少加热器施加的热量、移动或打开围绕坩埚的绝热体、和/或使冷却介质循环通过设置在坩埚和/或坩埚支承件附近的热交换器。晶锭在最靠近坩埚的较冷侧的区域中凝固，并沿远离坩埚的较冷侧的方向继续凝固。

为了提高效率并降低生产晶锭所需的成本，这些炉中生产的晶锭的尺寸不断增加。但是，由于各种原因，以前将晶锭质量增加到大约600kg以上的尝试被证明是不成功的。存在对更大质量（例如，大于约600kg）的晶锭和能够生产这些更大晶锭的炉的需求。

此部分旨在向读者介绍可能与下面将描述和/或要求保护的本申请的各方面相关的本领域的各方面。该部分内容有助于向读者提供背景信息，以便于他们更好地理解本申请的各个方面。因此，应该理解的是，应该基于这种考虑来阅读这些内容，而不能将其视为对现有技术的认可。

发明内容

第一方面针对一种用于生产多晶硅晶锭的定向固化炉。该炉包括：用于容纳硅装载物的坩埚；邻近该坩埚设置的用于支承该坩埚的坩埚支承件，该坩埚支承件具有底座；设置在坩埚支承件的底座的下方的冷却板；用于在第一位置和第二位置之间移动冷却板的提升系统，在第一位置处，冷却板不与坩埚支承件的底座接触，在第二位置处，冷却板与坩埚支承件的底座接触；以及用于控制冷却板施加在坩埚支承件的底座上的力的量值的控制系统。

在另一方面，公开了一种用于提升和降低在用于生产多晶硅晶锭的定向固化炉中的一个或多个冷却板的系统，该炉包括用于容纳硅装载物的坩埚和邻近该坩埚设置的支承件。该系统包括：设置在支承件的底座的下方的一个或多个冷却板；用于在第一位置和第二位置之间移动冷却板的提升系统，在第一位置处，冷却板不与坩埚支承件的底座接触，在第二位置处，冷却板与坩埚支承件的底座接触；以及用于控制至少其中一个冷却板施加在坩埚支承件的底座上的力的量值的控制系统。

在又一方面，公开了一种用于在定向固化炉中生产多晶硅晶锭的方法。该方法包括：用多晶硅装载炉中的坩埚，该坩埚由坩埚支承件支承；熔化多晶硅；将设置在坩埚支承件的底座的下方的一个或多个冷却板从第一位置移动到第二位置，在第一位置处，冷却板不与坩埚支承件的底座接触，在第二位置处，冷却板与坩埚支承件的底座接触，其中，所述一个或多个冷却板是利用提升系统移动的；利用控制系统控制至少其中一个冷却板施加在坩埚支承件的底座上的力的量值；以及，冷却熔融的硅以形成多晶硅晶锭。

与上述各方面相关的特征存在各种改进。上述各方面中也可以包含其它特征。这些改进和附加特征可以单独存在或者以任意组合存在。例如，下面关于任何示出的实施例所讨论的各种特征都可以单独地或以任意组合结合在上述任何方面中。

附图说明

图1为示例性定向固化炉和热交换器的示意性横截面图；

图2为用在图1的炉中的示例性绝热系统的立体图，其中，该绝热系统的门部件处于第一位置；

图3为图2的绝热系统的立体图，其中，该绝热系统的门部件处于第二位置；

图4为图2的绝热系统的前视图；

图5为用于图1的炉的下部绝热元件的立体图，其中，该绝热元件处于第二位置；

图6为图5的下部绝热元件的立体图，其中，为了清楚起见，去除了坩埚支承件和其它结构；

图7为图6的下部绝热元件的立体图，其中，该绝热元件处于第一位置；

图8为用在图1的炉中的四个热交换器和用于移动该热交换器的提升机构的立体图；

图9-16示出了在组装的不同阶段的图8的提升机构；

图17为图1的其中一个热交换器的立体图；

图18为用于图17的热交换器中的板件的立体图；

图19为图18的部分放大视图；

图20为内管道的一部分的立体图；