[发明专利]一种多晶硅锭浇铸装置及浇铸方法

权利要求书

1.一种多晶硅锭浇铸装置，包括炉体，所述的炉体内设有可升降运动的隔热笼，所述的隔热笼内设有坩埚、坩埚护板、石墨底板、石墨盖板、顶部加热器和侧部加热器，所述的石墨底板放置在热交换平台上，所述的坩埚放置在石墨底板上，其特征在于，所述的热交换平台上设有辅助冷却装置，所述的辅助冷却装置可调节冷却温度。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅锭浇铸装置，其特征在于：所述的辅助冷却装置包括设置于热交换平台底部的冷却管路，所述的冷却管路外接氩气，所述的冷却管路的进气端设有变频压缩机。

3.根据权利要求2所述的一种多晶硅锭浇铸装置，其特征在于：本多晶硅锭浇注装置还包括氩气进气管，所述的氩气进气管穿过炉体、隔热笼，并与热交换平台上的冷却管路连接，所述的冷却管路的出气端外接出气管，所述的出气管绕至隔热笼上方并穿过顶部加热器和石墨盖板伸入坩埚内，所述的出气管喷出的气流对准坩埚上方的熔液。

4.根据权利要求1所述的一种多晶硅锭浇铸装置，其特征在于：所述的辅助冷却装置包括设置于热交换平台内的冷却水路，所述的冷却水路环形布置于热交换平台底部，所述的冷却水路上设有流量调节阀。氩气进气管穿过炉体、隔热笼、顶部加热器和石墨盖板直接伸入坩埚内。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的一种多晶硅锭浇铸装置，其特征在于：所述坩埚底部铺设一层硅碎料，硅碎料层形成具有无数的孔洞的支架结构。

6.根据权利要求5所述的一种多晶硅锭浇铸装置，其特征在于：所述的硅碎料为表面涂覆氮化硅层的耐高温硅碎料。

7.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的一种多晶硅锭浇铸装置，其特征在于：，所述的坩埚底部和侧部喷涂有氮化硅涂层。

8.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的一种多晶硅锭浇铸装置，其特征在于：所述的炉体上设有抽真空口，所述的坩埚护板上设有排气口。

9.一种多晶硅锭浇铸方法：包括如下步骤：1)、装料前，将耐高温硅碎料均匀铺在已喷涂氮化硅的坩埚底部；

2)、装料；坩埚内装填硅料，然后对炉体抽真空；

3)、加热：开启顶部加热器和侧部加热器，在硅料熔化过程中调节隔热笼高度，让热场形成较大的温度梯度，上热下冷，从而保证硅料从上往下定向熔化；在硅料熔化过程中坩埚底部始终保持过冷即＜1420℃，使耐高温硅碎料始终附着于坩埚底部；

4)、硅料全部熔完后，坩埚底部耐高温硅碎料保留0.1～1.5cm厚度，覆盖整个坩埚底表面且非常均匀；开启氩气进气管，氩气由氩气进气管进入冷却管道，一方面对热交换平台进行冷却，另一方面经加热后的氩气向坩埚内的熔液上表面喷射气体，然后慢慢提升隔热笼，使硅熔体的温度降低，形成一定的过冷度，硅熔体开始在不完全熔化的硅碎料基础上开始形核长晶；

5)、进入长晶工序后，耐高温硅碎料起到良好的形核作用，硅熔液在形核基础上竖直长晶，直至隔热笼提升至所有硅熔体均结晶完成；

6)、待全部熔体结晶完成后，经退火和冷却得到多晶硅锭。

10.根据权利要求9所述的一种多晶硅锭浇铸方法，其特征在于：在上述的步骤4)中，所述的变频压缩机随着隔热笼的提升，其压缩机功率逐渐提高，使得氩气流动速流速逐渐增大，冷却管路热交换效率逐渐提高。