单晶炉热场及其控制方法和单晶炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112391676A(43)申请公布日2021.02.23(21)申请号201910743913.5(22)申请日2019.08.13(71)申请人新特能源股份有限公司地址830011新疆维吾尔自治区乌鲁木齐国家级高新技术产业开发区（新市区）甘泉堡高新技术产业园(72)发明人李立峰曹森陈小龙李小东巴剑锋陈朝霞(74)专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人罗建民杜丹丹(51)Int.Cl.C30B29/06(2006.01)C30B15/14(2006.01)C30B15/20(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称单晶炉热场及其控制方法和单晶炉(57)摘要本发明提供一种单晶炉热场，包括保温筒和加热器，所述保温筒设置在所述筒状加热器外围，加热器的直径为710～740mm，保温筒的直径为750～800mm；加热器上沿距单晶炉的炉筒上沿63-67mm；加热器的底部设置有两个主电极连接孔和两个副电极连接孔，主、副电极连接孔沿筒状加热器周向交替设置，且主电极连接孔之间的距离为490-510mm，副电极连接孔之间的距离为420-440mm。本发明还提供相应的热场控制方法和单晶炉。本发明所述单晶炉热场及其控制方法和单晶炉通过将现有的单晶炉热场进行改装，使每次生产装料更多，并且调整了热场位置和生产参数，提高安装贴合度，提升热量稳定性，减少拉晶过程中的功率波动，并降低由于石英坩埚与硅进行化学反应所产生的氧及杂质，提升产品品质。CN112391676ACN112391676A权利要求书1/2页1.一种单晶炉热场，包括保温筒和加热器，所述加热器为筒状，所述保温筒设置在所述加热器外围，其特征在于，所述加热器的直径为710～740mm，所述保温筒的直径为750～800mm；所述加热器上沿距单晶炉的炉筒上沿63-67mm；所述加热器的底部设置有两个主电极连接孔和两个副电极连接孔，主、副电极连接孔沿筒状加热器周向交替设置，且两个主电极连接孔之间的距离为490-510mm，两个副电极连接孔之间的距离为420-440mm。2.根据权利要求1所述的单晶炉热场，其特征在于，所述保温筒包括自上而下依次排列的上保温筒、中保温筒和下保温筒；所述加热器的位置与中保温筒的位置相对应，且所述加热器外壁和中保温筒内壁之间的距离为25～35mm，以保证加热器顶部温区热传导角度的范围在30°-60°；所述加热器的厚度为10-30mm。3.根据权利要求1所述的单晶炉热场，其特征在于，所述加热器包括长度沿筒状加热器轴向延伸的多个加热片，以及设置在加热片底部并沿筒状加热器周向均匀分布的四个L型支腿；所述多个加热片中每两个相邻的加热片为一组，同一组内两个加热片的底端相连，相邻组加热片的顶端相连，且每两个相邻加热片之间均设有缝隙；每个L型支腿竖直臂的端部都与其位置对应的一组加热片的底端相连、水平臂的端部都向内延伸，且每个L型支腿水平臂上均设置有电极连接孔，其中用于连接主电极的连接孔为主电极连接孔，用于连接副电极的连接孔为副电极连接孔。4.根据权利要求3所述的单晶炉热场，其特征在于，所述四个L型支腿形成的中心与四个电极形成的中心的偏差在2mm以内。5.根据权利要求3所述的单晶炉热场，其特征在于，所述加热片顶端与所述缝隙顶部之间的距离，以及所述加热片底端与所述缝隙底部之间的距离均为62-68mm；每两个相邻加热片之间的缝隙的宽度均为7-9mm；每个L型支腿竖直臂的高度相同，为90-110mm。6.一种单晶炉热场控制方法，用于控制如权利要求1-5中任一项所述的单晶炉热场，包括：调整加热器的热点位置，以使加热器与坩埚及坩埚轴的轴线重合；使加热器按设定功率运行，所述设定功率为0-100KW；当加热器的温度达到使硅料熔化的标准温度后，控制石英坩埚转速为(N1+1)转/min；当化料功率达到峰值为90-120KW时，将石英坩埚转速设定为(N2+1)转/min；在化料后期，将石英坩埚内未熔化的硅料杂质用籽晶进行提出，并将石英坩埚转速控制为(N3+1)转/min，持续稳定预设时间；在稳定化过程中，将加热器功率调整为引晶功率，以及将石英坩埚转速调整为(N4+5)转/min；其中N1、N2、N3、N4为常规的22英寸单晶炉热场生产时对应的生产过程中的转速；利用籽晶将石英坩埚内提出杂质后剩余的硅熔体进行提拉以获得单晶硅。7.根据权利要求6所述的单晶炉热场控制方法，其特征在于，在单晶炉生产过程中充入氩气作为保护气体；将单晶炉腔体内压强控制在1kPa-4kPa，氩气流量控制在20-100L/min。8.根据权利要求6所述的单晶炉热场控制方法，其特征在于，所述利用籽晶将石英坩埚内提出杂质后剩余的硅