[发明专利]多晶硅还原炉内壁镀膜装置及方法

说明书

本发明公开了晶硅还原炉内壁镀膜装置及方法，装置包括：底座，具有至少两个气体置换孔；与钟罩形状相同且比钟罩小的中空靶材，靶材的材料与镀膜的目标材料相同，设置于钟罩内部；钟罩和靶材均位于底座上；钟罩具有夹套，夹套可注入具有热量的流动介质；加热装置，设置于靶材内部，用于对靶材进行加热；气体交换装置，用于对钟罩和靶材之间的空间进行气体置换；当靶材置于钟罩内部时，气体置换孔位于靶材和钟罩之间的空间；电源装置，具有与钟罩连接的正极、以及与靶材连接的负极。本发明可以在多晶硅还原炉内壁上制备组织均匀、结合力强的超薄金属薄膜，并且可以同时向钟罩内壁各个位置镀膜，能够避免分段镀膜导致的应力集中或残留问题。

技术领域

本发明涉及多晶硅制备领域，尤其涉及多晶硅还原炉内壁镀膜装置及方法。

背景技术

多晶硅是硅基太阳能电池和硅基半导体器件的基础材料。当下，采用钟罩式化学气相沉积反应器(多晶硅还原炉)生长多晶硅的改良西门子法是生产多晶硅的主流方法。通常选择奥氏体不锈钢合金制造多晶硅还原炉。在多晶硅还原炉运行过程中，高温硅棒发出的热辐射被炉内壁吸收后以热能形式损失，据统计，热辐射损失量占多晶硅还原炉总运行能量的60％以上。

在多晶硅还原炉不锈钢内壁上制备一层高红外反射薄膜，可以降低多晶硅还原炉运行时的热辐射损失量，能够使多晶硅还原炉以更低的能耗生产高纯多晶硅。在现有技术中，传统的基于喷涂法的还原炉内壁膜层制备工艺复杂度高，在喷涂过程中还原炉钟罩和喷枪需要做相对运动，并且钟罩需要以较高的转速持续转动，具有一定危险。此外，喷涂法无法获得组织致密、表面粗糙度低的原生薄膜。

鉴于此，本发明提出一种钟罩静止状态下、在多晶硅还原炉钟罩内壁制备组织致密且表面光滑的原生薄膜的装置和方法，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供多晶硅还原炉内壁镀膜装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一方面，提供多晶硅还原炉内壁镀膜装置，用于对还原炉的钟罩内壁进行镀膜，降低多晶硅还原炉运行时的热辐射损失量；所述装置包括：

底座，具有至少两个气体置换孔；

与钟罩形状相同且比钟罩小的中空靶材，所述靶材的材料与镀膜的目标材料相同，设置于钟罩内部；所述钟罩和靶材均位于所述底座上；所述钟罩具有夹套，所述夹套可注入具有热量的流动介质；

加热装置，设置于靶材内部，用于对靶材进行加热；

气体交换装置，用于对钟罩和靶材之间的空间进行气体置换；当所述靶材置于所述钟罩内部时，气体置换孔位于靶材和钟罩之间的空间；

电源装置，具有与钟罩连接的正极、以及与靶材连接的负极。

进一步地，所述靶材的材料为Au、Ag或Cu。

进一步地，所述靶材不同位置由不同材料组成。

进一步地，所述底盘为实心圆盘，实心圆盘与钟罩法兰盘连接。

进一步地，所述靶材的大小为钟罩的0.5～0.95倍。

本发明的第二方面，提供多晶硅还原炉内壁镀膜方法，采用所述的装置，所述方法包括预处理步骤和镀膜步骤，所述预处理步骤包括以下子步骤：

向钟罩夹套内注入持续流通的具有热量的流动介质，使钟罩的内壁温度保持在第一温度范围内；

利用气体交换装置，向钟罩的气体置换孔进行气体置换，使钟罩内充满置换气体；

利用加热装置对靶材进行加热，使靶材的温度保持在第二温度范围内；

所述镀膜步骤包括以下子步骤：