專利名稱：用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造法生長硅晶體的裝置，特別是用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻裝置及 方法。
背景技術(shù)：
鑄造法生長硅晶體是將多晶硅在坩堝內(nèi)熔化，通過碳?xì)只蚱渌N類保溫材料保證 熱場內(nèi)的溫度以及適于晶體定向凝固的溫度梯度。而在鑄錠硅晶體生長過程中的溫度控 制，則普遍是通過降低加熱器功率以及提升保溫層位置的方法降低熱場底部溫度。該方法 在鑄錠多晶的生產(chǎn)中取得了廣泛應(yīng)用，但這是一種被動散熱的方式，在晶體生長后期往往 由于散熱效率較低，導(dǎo)致晶體生長速率大幅度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于多晶鑄錠爐 的氣體冷卻裝置及方法。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的方案是
提供一種用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻裝置，設(shè)于鑄錠爐內(nèi)熱場下方，該氣體冷卻裝置 是內(nèi)部帶有氣流通道的石墨體。作為一種改進(jìn)，所述氣體冷卻裝置是內(nèi)部帶有氬氣氣流通道的石墨體。作為一種改進(jìn)，所述氣體冷卻裝置的氣流通道呈“之”字往復(fù)形狀布置。作為一種改進(jìn)，所述氣體冷卻裝置的氣流通道呈“回”字形交錯盤繞布置。作為一種改進(jìn)，所述氣流通道的轉(zhuǎn)折處拐角呈直角圓弧形狀。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻方法，是在鑄錠爐內(nèi) 熱場下方設(shè)置內(nèi)部帶有氣流通道的石墨體；使惰性氣體從氣流通道的進(jìn)氣口進(jìn)入，氣體流 經(jīng)石墨體內(nèi)部并帶走熱量，然后從氣流通道的出氣口排出。作為一種改進(jìn)，所述通入石墨體氣流通道的惰性氣體的溫度為 ^°C。作為一種改進(jìn)，所述通入石墨體氣流通道的惰性氣體的流量為10 200slpm。作為一種改進(jìn)，所述惰性氣體為氬氣。本發(fā)明的有益效果在于
通過在熱場底部增加一個主動散熱的氣體冷卻裝置，并通過調(diào)節(jié)通入裝置內(nèi)的氣體流 量控制主動散熱幅度，能夠主動的控制晶體下方散熱速率，有效控制晶體生長速度。本發(fā)明可用于鑄造法生長晶體硅設(shè)備中，用于控制晶體下方熱量傳輸速率，該裝 置也適用于熱交換法生長藍(lán)寶石晶體的設(shè)備中。


圖1為氣體冷卻裝置放置在熱場環(huán)境內(nèi)的示意圖； 圖2為氣體冷卻裝置內(nèi)的氣流通道示意圖；圖3為氣體冷卻裝置內(nèi)的另一種氣流通道示意圖。圖中附圖標(biāo)記為1加熱器、2熔體硅、3導(dǎo)熱體、4氣體冷卻裝置、5進(jìn)氣口、6出氣
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用石墨材料制成氣體冷卻裝置，并放置在鑄造法生長硅晶體熱場中加熱 器的下方，該裝置上有進(jìn)出氣孔以及用于惰性氣體通過的氣流通道。本實(shí)施例中，使用過程 中以恒定溫度、設(shè)定流量的氬氣通過氣流通道，起到調(diào)節(jié)散熱的作用。實(shí)施例1
當(dāng)多晶硅完全融化后，逐漸降低加熱器功率使硅熔體從坩堝底部開始結(jié)晶，隨著晶體 高度增加，結(jié)晶過程由生長界面處豎直向下的導(dǎo)熱效率逐漸降低，晶體生長速率下降。由進(jìn) 氣口充入氬氣，氬氣溫度為M°C，起始流量為IOslpm，逐漸升高氣體流量，增加氣冷裝置的 散熱能力，使晶體生長速率維持在恒定水平。氬氣溫度一般可控制為 ^°C，流量為 10 200slpm。氣體冷卻裝置內(nèi)部的氣流通道可根據(jù)需要呈“之”字往復(fù)形狀布置或者是 呈“回”字形交錯盤繞布置。為減少氣體流動阻力，氣流通道的轉(zhuǎn)折處拐角設(shè)計(jì)為直角圓弧 形狀。實(shí)施例2
多晶硅完全融化后，開始向氣冷裝置內(nèi)通入氬氣，氬氣溫度為M°c，起始流量為 lOslpm，隨著氬氣流量增大，坩堝底部散熱能力增強(qiáng)，熔體開始自坩堝底部結(jié)晶，進(jìn)一步增 大氬氣流量并逐漸降低加熱器功率，使晶體生長速率維持在恒定水平。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干具體實(shí)施例子。顯然，本發(fā) 明不限于以上實(shí)施例子，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi) 容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻裝置，設(shè)于鑄錠爐內(nèi)熱場下方，其特征在于，該氣體冷卻 裝置是內(nèi)部帶有氣流通道的石墨體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體冷卻裝置，其特征在于，所述氣體冷卻裝置是內(nèi)部帶有 氬氣氣流通道的石墨體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任意一項(xiàng)所述的氣體冷卻裝置，其特征在于，所述氣體冷卻裝 置的氣流通道呈“之”字往復(fù)形狀布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體冷卻裝置，其特征在于，所述氣流通道的轉(zhuǎn)折處拐角呈 直角圓弧形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任意一項(xiàng)所述的氣體冷卻裝置，其特征在于，所述氣體冷卻裝 置的氣流通道呈“回，，字形交錯盤繞布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體冷卻裝置，其特征在于，所述氣流通道的轉(zhuǎn)折處拐角呈 直角圓弧形狀。
7.用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻方法，其特征在于，是在鑄錠爐內(nèi)熱場下方設(shè)置內(nèi)部帶 有氣流通道的石墨體；使惰性氣體從氣流通道的進(jìn)氣口進(jìn)入，氣體流經(jīng)石墨體內(nèi)部并帶走 熱量，然后從氣流通道的出氣口排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體冷卻方法，其特征在于，所述通入石墨體氣流通道的惰 性氣體的溫度為 ^°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體冷卻方法，其特征在于，所述通入石墨體氣流通道的惰 性氣體的流量為10 200slpm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體冷卻方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及鑄造法生長硅晶體的裝置，旨在提供一種用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻裝置及方法。該氣體冷卻裝置設(shè)于鑄錠爐內(nèi)熱場下方，是內(nèi)部帶有氣流通道的石墨體。本發(fā)明的冷卻方法是在鑄錠爐內(nèi)熱場下方設(shè)置內(nèi)部帶有氣流通道的石墨體；使惰性氣體從氣流通道的進(jìn)氣口進(jìn)入，氣體流經(jīng)石墨體內(nèi)部并帶走熱量，然后從氣流通道的出氣口排出。本發(fā)明通過在熱場底部增加一個主動散熱的氣體冷卻裝置，并通過調(diào)節(jié)通入裝置內(nèi)的氣體流量控制主動散熱幅度，能夠主動的控制晶體下方散熱速率，有效控制晶體生長速度。
文檔編號C30B11/00GK102071454SQ20111004003
公開日2011年5月25日 申請日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者傅林堅(jiān), 葉欣, 石剛, 高宇 申請人:浙江晶盛機(jī)電股份有限公司