專利名稱：具有改進(jìn)加料能力的制造多晶錠的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶錠的生產(chǎn)設(shè)備，尤其是涉及一種改進(jìn)加料能力的制造多晶錠的系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的制造多晶錠的設(shè)備或者系統(tǒng)中，由于用于生產(chǎn)多晶錠(例如多晶硅錠 等)的原料為塊狀或顆粒狀，料塊之間存在大量縫隙，導(dǎo)致裝滿石英坩堝的固態(tài)多晶給料 熔化后體積大幅縮小。為了實(shí)現(xiàn)多裝料，可以考慮在加裝多晶給料時(shí)，坩堝裝滿后繼續(xù)加裝 多晶給料，使多晶給料在坩堝的上部堆積，然后將蓋板直接放置在多晶給料上。但是，在現(xiàn) 有的蓋板及坩堝保持器的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)條件下，可能帶入碳成分沾污，更為重要的是也容易 造成蓋板在化料過(guò)程中滑落或偏離。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的多晶爐裝料時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)的單晶爐包括上爐體 101'；與所述上爐體101'相配合的下爐體102'；設(shè)置在所述下爐體102'內(nèi)的支撐裝 置6'，設(shè)置于所述支撐裝置6'上的石墨固定板5'和石墨固定板5'內(nèi)設(shè)置的石英坩堝 2'；設(shè)置在石墨坩堝5'外周的加熱器31' ,32'；設(shè)置在加熱器31' ,32'外周的隔熱部 件4'。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常在坩堝2'之上設(shè)置蓋板7'，從耐高溫等方面考慮，蓋板材 料多采用碳-碳復(fù)合材料。但是由此導(dǎo)致在裝料的過(guò)程中，必須控制加料量，防止塊狀或粒 狀多晶給料的堆積過(guò)高而與蓋板接觸，導(dǎo)致從蓋板7'的下表面可能帶入碳成分并混入多 晶熔體中，而碳成分的過(guò)量混入會(huì)嚴(yán)重惡化所生成的多晶錠的質(zhì)量。更重要的是，多晶給料 壘高后，蓋板不能定位，在后續(xù)的化料過(guò)程中，蓋板可能會(huì)滑落或者偏離其與坩堝的相對(duì)位 置。因此現(xiàn)有的多晶爐在多晶裝料上存在一定的限制，而利用多晶爐制造多晶錠成本的昂 貴，裝料量直接決定生產(chǎn)效率和成本，由此就有必要采取技術(shù)措施來(lái)增加給料量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，需要提供一種新的制造多晶錠的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法可以提 高一次加載的給料量，從而提高整個(gè)多晶錠的生產(chǎn)效率。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種制造多晶錠的系統(tǒng)，包括上爐體；下爐體，所 述下爐體與所述上爐體相配合以形成爐體空間；坩堝，所述坩堝設(shè)置在爐體空間內(nèi)并被構(gòu) 造成容納給料；至少一個(gè)加熱器，所述加熱器用于加熱坩堝并熔化容納在坩堝中的給料； 坩堝保持器，所述坩堝保持器用于保持所述坩堝；隔熱部件，所述隔熱部件容納在所述爐體 空間內(nèi)，并被構(gòu)造成相對(duì)于所述坩堝縱向可移動(dòng)，以控制所述坩堝內(nèi)的多晶硅錠的定向凝 固；蓋板，所述蓋板用于在坩堝被加熱時(shí)蓋住坩堝的開口端；其中所述坩堝保持器和蓋板 之一上形成有至少兩個(gè)導(dǎo)向件，所述蓋板通過(guò)所述導(dǎo)向件相對(duì)于所述坩堝保持器沿著縱向 可滑動(dòng)。由此通過(guò)在所述蓋板和所述坩堝保持器之間形成沿著縱向可滑動(dòng)的導(dǎo)向件8，從而可以將化料量一次提高20-30%，這在多晶錠的生產(chǎn)過(guò)程中可以極大地降低能耗、減少了 生產(chǎn)周期并同時(shí)提高生產(chǎn)效率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述蓋板包括碳_碳復(fù)合材料層，所述碳_碳復(fù)合材 料層中央形成有第一通氣孔；以及設(shè)置在所述碳-碳復(fù)合材料層下表面之上的隔離層，所 述隔離層的中央形成有與第一通氣孔對(duì)應(yīng)的第二通氣孔。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述坩堝保持器的頂壁上形成有至少兩個(gè)導(dǎo)向件；所 述蓋板形成有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向孔對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件通過(guò)所述導(dǎo)向孔可上下
自由滑動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)加熱器形成為頂部加熱器和側(cè)加熱器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述碳-碳復(fù)合材料層上設(shè)置有導(dǎo)氣管，所述碳-碳復(fù) 合材料層上設(shè)置有導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管的中心與所述第一通氣孔中心縱向一致。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述導(dǎo)向件相對(duì)于縱向方向形成有0. 1-15度的錐度， 且所述導(dǎo)向件從底部至頂部逐漸變粗。由此，所述蓋板通過(guò)所述具有錐度的導(dǎo)向件可以保持滑動(dòng)的穩(wěn)定性，并最終固定 住所述坩堝的開口端。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述隔離層是從包括含硅化合物、耐1600°C金屬、硼化 物、碳化物、氮化物、以及上述物質(zhì)的混合物中選擇，其中，所述含硅化合物包括碳化硅、氮 化硅、硼化硅，所述耐1600°C金屬包括鎢、鉬、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、鋯及其合金，所述硼化物包 含碳化硼、氮化硼、硼化鋯、硼化鑭、硼化鈦、硼化鉭、硼化鉻、硼化鎢、硼化鉬、硼化釩、硼化 鈮，所述碳化物包括碳化鉻、碳化鉭、碳化釩、碳化鋯、碳化鎢、碳化鉬、碳化鈦、碳化鈮，所述 氮化物包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉬、氮化鉻、氮化鈮、氮化鋯、氮化鉭、氮化釩。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述隔離層由通過(guò)氣相沉積方法在所述蓋板下表面上 形成的膜構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述隔離層由固定于所述蓋板下表面上的墊襯所構(gòu) 成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述導(dǎo)向件由石墨形成且所述導(dǎo)向件的高度為坩堝高 度的 1/4-1/2。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述蓋板的邊緣形成有所述導(dǎo)向件，且所述坩堝保持 器的側(cè)壁上沿著縱向方向形成有與所述導(dǎo)向件對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向槽。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述蓋板的邊緣形成有所述導(dǎo)向件，且所述坩堝保持 器的側(cè)壁中形成有用于導(dǎo)向所述導(dǎo)向件的導(dǎo)向孔。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述蓋板的邊緣形成有導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件與所述坩 堝保持器的外側(cè)壁相匹配，以沿著所述坩堝保持器的外側(cè)壁縱向可滑動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述蓋板的邊緣上形成有三個(gè)或者四個(gè)導(dǎo)向件，且其 中兩個(gè)導(dǎo)向件彼此相對(duì)設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的另外一方面，提供了一種制造多晶錠的方法，包括以下步驟將多晶 給料放入坩堝中并至滿載，所述坩堝由坩堝保持器保持；繼續(xù)在多晶給料上壘加給料并壘 高；將蓋板蓋住完成加料的坩堝，其中所述多晶爐內(nèi)的坩堝保持器和蓋板之一上形成有至 少兩個(gè)導(dǎo)向件，所述蓋板通過(guò)所述導(dǎo)向件相對(duì)于所述坩堝保持器沿著縱向向下滑動(dòng)；將裝滿多晶給料的坩堝放置在多晶爐體內(nèi)以制造多晶錠。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的多晶爐裝料時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其 中顯示了蓋板和坩堝保持器之間連接的第一實(shí)施例；圖4顯示了圖3中沿著方向A所示的平面圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其 中顯示了蓋板和坩堝保持器之間連接的第二實(shí)施例；圖6A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖， 其中顯示了蓋板和坩堝保持器之間連接的第三實(shí)施例；圖6B顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖， 其中顯示了蓋板和坩堝保持器之間連接的第四實(shí)施例；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中所 述系統(tǒng)處于工作狀態(tài)；以及圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其 中所述系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明涉及生長(zhǎng)多晶材料的系統(tǒng)或者設(shè)備。下面將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)，其中圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例的制造多晶錠的系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示了根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多 晶錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示了蓋板和坩堝保持器之間連接的第一實(shí)施例；圖 4顯示了圖3中沿著方向A所示的平面圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶 錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示了蓋板和坩堝保持器之間連接的第二實(shí)施例；圖6A 顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示了蓋板 和坩堝保持器之間連接的第三實(shí)施例；圖6B顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶 錠的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示了蓋板和坩堝保持器之間連接的第四實(shí)施例。需要說(shuō)明的是，盡管在下述的說(shuō)明書中討論了多晶硅的制造，但是此處所說(shuō)明的技術(shù)不限于多晶硅錠的制造系統(tǒng)或者方法。多種多晶材料可以使用本發(fā)明的系統(tǒng)或者設(shè)備 來(lái)制造多種多晶材料(例如Ge、GaAs等)、氧化物(例如藍(lán)寶石、YAG等)或者氟化物(例 如MgF2、CaF2)等。進(jìn)一步地，普通技術(shù)人員在閱讀了本發(fā)明的技術(shù)方案之后也可以將本發(fā) 明的用于改進(jìn)加料能力的制造多晶錠的系統(tǒng)用于制造單晶錠。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶硅錠的系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖2中所示，該制造多晶錠的系統(tǒng)100包括上爐體101 ；下爐體102，所述下爐體102與 所述上爐體101相配合以形成爐體空間104 ；坩堝1，所述坩堝1設(shè)置在下爐體102內(nèi)并被 構(gòu)造成容納給料(如圖2中所示)；至少一個(gè)加熱器31、32，所述加熱器31、32用于加熱坩 堝1并熔化容納在坩堝1中的給料；坩堝保持器5，所述坩堝保持器5用于保持所述坩堝1 ； 坩堝支座6，容納所述坩堝1的所述坩堝保持器5設(shè)置在所述坩堝支座6上；隔熱部件4，所 述隔熱部件4容納在所述爐體空間104內(nèi)，并被構(gòu)造成相對(duì)于所述坩堝1縱向可移動(dòng)，以控 制所述坩堝1內(nèi)的多晶硅錠的定向凝固；以及蓋板7，所述蓋板7用于在坩堝1被加熱時(shí)蓋 住坩堝1的開口端；其中所述坩堝保持器5和蓋板7之一上形成有至少兩個(gè)導(dǎo)向件8，所述 蓋板7通過(guò)所述導(dǎo)向件8相對(duì)于所述坩堝保持器5沿著縱向可滑動(dòng)。由此通過(guò)在所述蓋板7和所述坩堝保持器5之間形成沿著縱向可滑動(dòng)的導(dǎo)向件8， 從而可以將化料量一次提高20-30%，這在多晶錠的生產(chǎn)過(guò)程中可以極大地降低能耗、減少 了生產(chǎn)周期并同時(shí)提高生產(chǎn)效率。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述坩堝1可以需要具有所需的形狀，而不限于 方形、圓柱形、錐形等。在本發(fā)明中，為了示例的目的，采用方形的坩堝，但是需要說(shuō)明的是， 此處僅出于說(shuō)明的目的，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述坩堝1由坩堝保持器5 保持，如圖2中所示。所述坩堝保持器5可以包括固定板51、52和53。所述固定板51、52 和53可以由石墨板形成。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)加熱器包括頂部 加熱器31、側(cè)加熱器32。所述頂部加熱器31、側(cè)加熱器32在工作時(shí)罩住所述坩堝1，以熔 化放置在其中的給料。在上爐體101和下爐體102閉合后，所述頂部加熱器31和側(cè)壁加熱 器32罩住所述坩堝1的四周及上方。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述下爐體102相對(duì)于所述上爐體101縱向可移動(dòng)，從 而可以方便地利用叉車等放入和取出坩堝1。下面將參照?qǐng)D3-6來(lái)描述用于增加給料的結(jié)構(gòu)。如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)100還可以包括設(shè)置在坩堝1與頂部加熱器31之間的蓋板7，該蓋板7的 中心開有氣體導(dǎo)入孔71。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，蓋板7的四周可以設(shè)有多個(gè)與固定板 51、52和53相互固定的固定部(未示出)。所述蓋板7包括碳-碳復(fù)合材料層710，所述 碳_碳復(fù)合材料層710中央形成有第一通氣孔720 ；以及設(shè)置在所述碳_碳復(fù)合材料層710 下表面之上的隔離層730，所述隔離層730的中央形成有與第一通氣孔720對(duì)應(yīng)的第二通 氣孔740，所述第一通氣孔720和所述第二通氣孔740形成所述氣體導(dǎo)氣孔71，如圖7中所 示。該碳_碳復(fù)合材料層710保證在加熱的過(guò)程中頂部加熱器31的熱可以透過(guò)所述蓋板 7對(duì)給料進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述隔離層730是從含硅化合物、耐1600°C 金屬、硼化物、碳化物、氮化物、以及上述物質(zhì)的混合物中選擇的。由于這些材料既能承受高 達(dá)1600度的高溫，從而在與多晶硅給料進(jìn)行接觸時(shí)不會(huì)在坩堝1中引入例如碳等的雜質(zhì)， 從而即使加料增加也不會(huì)導(dǎo)致帶來(lái)的額外的影響。
所述含硅化合物、硼化物、碳化物、氮化物的硬度高且耐磨、熱穩(wěn)定性好，耐高溫遠(yuǎn) 超1600°C，當(dāng)由這些材料形成隔離層時(shí)，不會(huì)由于多晶給料與之接觸而帶入雜質(zhì)。所述耐1600°C金屬材料耐高溫、延展性高、耐磨性好，不會(huì)由于多晶給料與之接觸 而帶入大量金屬雜質(zhì)，而且，即便這些材料由于多晶給料與之接觸而被微量帶入熔體中，由 于其在硅中的分凝系數(shù)很低，因此對(duì)最終的多晶硅錠的質(zhì)量影響很小。所述含硅化合物包括碳化硅、氮化硅、硼化硅；所述耐1600°C金屬包括鎢、鉬、鉭、 鈮、釩、鉻、鈦、鋯及其合金，所述硼化物包含碳化硼、氮化硼、硼化鋯、硼化鑭、硼化鈦、硼化 鉭、硼化鉻、硼化鎢、硼化鉬、硼化釩、硼化鈮，所述碳化物包括碳化鉻、碳化鉭、碳化釩、碳化 鋯、碳化鎢、碳化鉬、碳化鈦、碳化鈮，所述氮化物包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉬、氮化鉻、氮化 鈮、氮化鋯、氮化鉭、氮化釩。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述隔離層730由通過(guò)氣相沉積方法在所述蓋板7的 下表面上形成的膜構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述隔離層730由固定于所述蓋板7下表面上的墊襯 所構(gòu)成。蓋板7可以阻止硅熔體的揮發(fā)物直接沉積到石英坩堝1上方的頂部加熱器31和 其他保溫材料上，通過(guò)蓋板2中心的氣體導(dǎo)入孔71還可以將例如氬氣(Ar)等的惰性氣體 導(dǎo)入到坩堝1內(nèi)的硅熔體表面，并通過(guò)石英坩堝1的上部四周設(shè)有的多個(gè)出風(fēng)孔流出，從而 可以通過(guò)所述惰性氣體帶走各種揮發(fā)物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，隔熱部件形成為隔熱籠4，在上爐體101和下爐體102 閉合時(shí)，使得頂部加熱器31和側(cè)壁加熱器32加載到坩堝1的四周，且隔熱籠4將石英坩堝 1套住以在化料的過(guò)程中防止熱量外流。在坩堝1熔化的給料進(jìn)行保溫之后的定向凝固的 過(guò)程中，可以緩慢地向上提升所述隔熱籠4，以保持未凝固的液態(tài)硅料的溫度，并控制所述 坩堝1內(nèi)的多晶硅錠的定向凝固。如圖3中所示，所述坩堝保持器5的頂部表面上形成有至少2個(gè)導(dǎo)向件8。所述蓋 板7通過(guò)所述導(dǎo)向件8沿著縱向方向可以自由滑動(dòng)。所述蓋板7可以形成有導(dǎo)向孔，所述 導(dǎo)向孔對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)向件8，所述導(dǎo)向件8通過(guò)所述導(dǎo)向孔可上下自由滑動(dòng)。其中圖3中的P1位置顯示了在加料之處蓋板7的位置，P2顯示了在加料結(jié)束之 后將蓋板7安裝到導(dǎo)向件8上之后的位置。圖4顯示了圖3中沿著方向A所示的平面圖， 其中顯示了坩堝保持器5的頂部表面上形成有4個(gè)導(dǎo)向件8。需要說(shuō)明的是，普通技術(shù)人員在閱讀了上述技術(shù)方案之后，顯然可以在所述蓋板7 的邊緣處形成有所述導(dǎo)向件8，且在所述坩堝保持器5的側(cè)壁上沿著縱向方向形成有與所 述導(dǎo)向件8相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向孔(未示出)。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)100的部分結(jié)構(gòu)示意 圖，其中顯示了蓋板7和坩堝保持器5之間連接的第二實(shí)施例。如圖5中所示，所述導(dǎo)向件 8相對(duì)于縱向方向形成有0. 1-15度的錐度，且所述導(dǎo)向件8從頂部部至底部逐漸變細(xì)。由此，所述蓋板7通過(guò)所述具有錐度的導(dǎo)向件8可以保持滑動(dòng)的穩(wěn)定性，并最終固 定在所述坩堝的開口端處。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述導(dǎo)向件由石墨形成且所述導(dǎo)向件的高度為坩堝高 度的1/4-1/2，這是因?yàn)槿绻麑?dǎo)向件的高度設(shè)置高于此數(shù)值時(shí)，所述加熱器31上的導(dǎo)氣孔與所述蓋板7的氣體導(dǎo)入孔71的距離過(guò)遠(yuǎn)，從而例如Ar氣的惰性氣體難于吹入到坩堝中。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，所述導(dǎo)向件的高度為坩堝高度的1/4-1/2時(shí)，這種氣體傳輸?shù)挠绊戄^ 小。根據(jù)此改進(jìn)，坩堝1內(nèi)的給料容納量提高了 20-30%或者更高。圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖，其 中所述系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。在圖9中，顯示了在化料之后整個(gè)系統(tǒng)100的狀態(tài)，其中蓋板7 在該狀態(tài)下完全覆蓋住坩堝1的開口端。由于在化料的過(guò)程中，蓋板7與所述加熱器31之 間的距離較大，由此在蓋板7上的碳-碳復(fù)合材料層710上設(shè)置有導(dǎo)氣管74。所述導(dǎo)氣管 74的中心與所述第一通氣孔720中心縱向一致，從而在吹入Ar等惰性氣體的過(guò)程中，可以 將該氣體順利導(dǎo)入所述坩堝1內(nèi)，如圖8中所示。圖6A顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)100的部分結(jié)構(gòu)示意 圖，其中顯示了蓋板7和坩堝保持器5之間連接的第三實(shí)施例。如圖6A中所示，所述蓋板 7的邊緣形成有所述導(dǎo)向件8，且所述坩堝保持器5的側(cè)壁上沿著縱向方向可以形成有與所 述導(dǎo)向件8對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向槽54。由此，所述導(dǎo)向件8只需要在導(dǎo)向槽54內(nèi)可以順利滑動(dòng)，即 可以實(shí)現(xiàn)在化料的過(guò)程中蓋板7自動(dòng)地向下滑動(dòng)并最終蓋住坩堝1的開口端。圖6B顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)100的部分結(jié)構(gòu)示意 圖，其中顯示了蓋板7和坩堝保持器5之間連接的第四實(shí)施例。所述蓋板7的邊緣形成有 導(dǎo)向件8，所述導(dǎo)向件8與所述坩堝保持器5的外側(cè)壁相匹配，以沿著所述坩堝保持器5的 外側(cè)壁縱向可滑動(dòng)。即，所述導(dǎo)向件8與所述坩堝保持器5的尺寸相匹配，只要所述導(dǎo)向件 8可以沿著所述坩堝保持器5的外表面上下滑動(dòng)即可。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中形成 有4個(gè)所述導(dǎo)向件8，以沿著所述坩堝保持器5的外側(cè)壁滑動(dòng)，并保持所述滑動(dòng)的穩(wěn)定性。圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的制造多晶錠的系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖， 其中所述系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。其中采用了圖6A中所示坩堝1加料、化料結(jié)構(gòu)，其中并未設(shè) 置有額外的導(dǎo)氣管。且在化料的過(guò)程中，加熱器31與所述蓋板7之間的距離較小，從而減 少了能量消耗，從而實(shí)現(xiàn)了在減少設(shè)備改動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)了最大程度上的化料，從而在多 晶錠的生產(chǎn)過(guò)程中可以極大地降低能耗、減少了生產(chǎn)周期并同時(shí)提高生產(chǎn)效率。下面將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一種制造多晶錠的方法，以在具有如上結(jié)構(gòu)的用于制造 多晶錠的系統(tǒng)100內(nèi)制造多晶錠。所述方法可以包括以下步驟將多晶給料放入坩堝1中 并至滿載，所述坩堝ι由坩堝保持器5保持；繼續(xù)在多晶給料上壘加給料并壘高；將蓋板7 蓋住完成加料的坩堝5，其中所述坩堝保持器5和蓋板7之一上形成有至少兩個(gè)導(dǎo)向件8， 所述蓋板7通過(guò)所述導(dǎo)向件8相對(duì)于所述坩堝保持器5沿著縱向向下滑動(dòng)；將裝滿多晶給 料的坩堝1放置在多晶爐體內(nèi)以制造多晶錠。由此，通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)改造，可以將化料量一次提高20-30%，這在多晶錠的生產(chǎn) 過(guò)程中可以極大地降低能耗、減少了生產(chǎn)周期并同時(shí)提高生產(chǎn)效率。需要說(shuō)明的是，任何提及“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”等意指結(jié)合該 實(shí)施例描述的具體構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本說(shuō)明書各 處的該示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例。而且，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述具體構(gòu)件、結(jié) 構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所主張的是，結(jié)合其他的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)這樣的構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)均落在本領(lǐng) 域技術(shù)人員的范圍之內(nèi)。盡管參照本發(fā)明的多個(gè)示意性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是必須理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出多種其他的改進(jìn)和實(shí)施例，這些改進(jìn)和實(shí)施例將落在本發(fā)明原理的精神和范圍之內(nèi)。具體而言，在前述公開、附圖以及權(quán)利要求的范圍 之內(nèi)，可以在零部件和/或者從屬組合布局的布置方面作出合理的變型和改進(jìn)，而不會(huì)脫 離本發(fā)明的精神。除了零部件和/或布局方面的變型和改進(jìn)，其范圍由所附權(quán)利要求及其 等同物限定。
權(quán)利要求
一種制造多晶錠的系統(tǒng)，包括上爐體；下爐體，所述下爐體與所述上爐體相配合以形成爐體空間；坩堝，所述坩堝設(shè)置在爐體空間內(nèi)并被構(gòu)造成容納給料；至少一個(gè)加熱器，所述加熱器用于加熱坩堝并熔化容納在坩堝中的給料；坩堝保持器，所述坩堝保持器用于保持所述坩堝；隔熱部件，所述隔熱部件容納在所述爐體空間內(nèi)，并被構(gòu)造成相對(duì)于所述坩堝縱向可移動(dòng)，以控制所述坩堝內(nèi)的多晶硅錠的定向凝固，蓋板，所述蓋板用于在坩堝被加熱時(shí)蓋住坩堝的開口端；其中所述坩堝保持器和蓋板之一上形成有至少兩個(gè)導(dǎo)向件，所述蓋板通過(guò)所述導(dǎo)向件相對(duì)于所述坩堝保持器沿著縱向可滑動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓋板包括 碳_碳復(fù)合材料層，所述碳_碳復(fù)合材料層中央形成有第一通氣孔；以及設(shè)置在所述碳_碳復(fù)合材料層下表面之上的隔離層，所述隔離層的中央形成有與第一 通氣孔對(duì)應(yīng)的第二通氣孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述坩堝保持器的頂壁上 形成有至少兩個(gè)導(dǎo)向件；所述蓋板形成有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向孔對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件通過(guò)所述導(dǎo)向孔 可上下自由滑動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)加熱器形成 為頂部加熱器和側(cè)加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述碳-碳復(fù)合材料層上設(shè) 置有導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管的中心與所述第一通氣孔中心縱向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向件相對(duì)于縱向方 向形成有0. 1-15度的錐度，且所述導(dǎo)向件從頂部部至底部逐漸變細(xì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離層是從包括含硅 化合物、耐1600 °C金屬、硼化物、碳化物、氮化物、以及上述物質(zhì)的混合物中選擇，其中，所述含硅化合物包括碳化硅、氮化硅、硼化硅，所述耐1600°C金屬包括鎢、鉬、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、鋯及其合金，所述硼化物包含碳化硼、氮化硼、硼化鋯、硼化鑭、硼化鈦、硼化鉭、硼化鉻、硼化鎢、硼 化鉬、硼化釩、硼化鈮，所述碳化物包括碳化鉻、碳化鉭、碳化釩、碳化鋯、碳化鎢、碳化鉬、碳化鈦、碳化鈮， 所述氮化物包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉬、氮化鉻、氮化鈮、氮化鋯、氮化鉭、氮化釩。
8.如權(quán)利要求7所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離層由通過(guò)氣相沉積 方法在所述蓋板下表面上形成的膜構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求7所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離層由固定于所述蓋 板下表面上的墊襯所構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向件由石墨形成且 所述導(dǎo)向件的高度為坩堝高度的1/4-1/2。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓋板的邊緣形成有所 述導(dǎo)向件，且所述坩堝保持器的側(cè)壁上沿著縱向方向形成有與所述導(dǎo)向件對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓋板的邊緣形成有所 述導(dǎo)向件，且所述坩堝保持器的側(cè)壁中形成有用于導(dǎo)向所述導(dǎo)向件的導(dǎo)向孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造多晶錠的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓋板的邊緣形成有導(dǎo) 向件，所述導(dǎo)向件與所述坩堝保持器的外側(cè)壁相匹配，以沿著所述坩堝保持器的外側(cè)壁縱 向可滑動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造多晶錠的系統(tǒng)，包括上爐體；下爐體；坩堝，所述坩堝設(shè)置在爐體空間內(nèi)并被構(gòu)造成容納給料；至少一個(gè)加熱器，所述加熱器用于加熱坩堝并熔化容納在坩堝中的給料；坩堝保持器，所述坩堝保持器用于保持所述坩堝；隔熱部件；蓋板，所述蓋板用于在坩堝被加熱時(shí)蓋住坩堝的開口端；其中所述坩堝保持器和蓋板之一上形成有至少兩個(gè)導(dǎo)向件，所述蓋板通過(guò)所述導(dǎo)向件相對(duì)于所述坩堝保持器沿著縱向可滑動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的制造多晶錠的系統(tǒng)，可以將一次熔融的給料提高20-30%,提高了生產(chǎn)效率、降低了多晶錠的制造成本。
文檔編號(hào)C30B35/00GK101871124SQ20101019729
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者王敬 申請(qǐng)人:王敬