直拉式单晶硅棒的生产设备.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CN110760929A(43)申请公布日2020.02.07(21)申请号201911215990.X(22)申请日2019.12.02(71)申请人大连威凯特科技有限公司地址116000辽宁省大连市甘井子区营城子镇工业园区营日路40号-1、40号-2、40号-3(72)发明人张小飞张纪尧(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人李馨(51)Int.Cl.C30B29/06(2006.01)C30B15/12(2006.01)C30B15/16(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称直拉式单晶硅棒的生产设备(57)摘要本发明提供一种直拉式单晶硅棒的生产设备，本发明包括：炉腔、炉底座，炉底座上开设供坩埚托杆升降的通孔，还包括：设置在炉腔和炉底座内侧的保温结构、设置在炉腔和炉底座外壁的多个微波发射器、设置在坩埚托杆上或是设置在石英坩埚与坩埚托杆之间的微波热源坩埚，炉腔金属外壁和炉底座金属外壁上与各微波发射器相对应位置开设供微波通过的微波馈孔，所述微波发射器用于向炉腔发射微波，所述微波热源坩埚用于将微波转化为热能。本发明采用微波能作为能量源加热熔融硅料，减少了热能层层传递而引起的热量损失，可以提高效率，同时降低能耗。精简了炉腔结构，去除了传统的石墨电极和石墨加热器，使腔内空间增大，可以增大坩埚尺寸，提高硅料装填率，提高生产效率。CN110760929ACN110760929A权利要求书1/1页1.一种直拉式单晶硅棒的生产设备，包括：炉腔、炉底座，所述炉底座上开设供坩埚托杆升降的通孔，其特征在于，还包括：设置在炉腔和炉底座内侧的保温结构、设置在炉腔和炉底座外壁的多个微波发射器、设置在坩埚托杆上或是设置在石英坩埚与坩埚托杆之间的微波热源坩埚，所述炉腔金属外壁和炉底座金属外壁上与各微波发射器相对应位置开设供微波通过的微波馈孔，所述微波发射器用于透过保温结构向炉腔发射微波，所述微波热源坩埚用于将微波转化为热能。2.根据权利要求1所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，所述微波发射器由上至下分层环绕腔体，在腔体外侧，安装在金属腔壁的微波馈孔上，层数为3～5层。3.根据权利要求1所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，所述保温结构包括设置在炉腔和炉底座内侧的保温桶和炉底保温层，所述保温桶包括设置在所述炉腔内侧的上保温桶和中保温桶，两个保温桶的高度为根据石英坩埚规格确定的预设值，厚度为根据热场温度梯度需求确定的预设值，所述炉底座腔体内侧设置下保温桶，所述炉底保温层设置在炉底座底部上表面。4.根据权利要求3所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，所述保温桶和炉底保温层，均由无机非金属且不吸收微波的保温材料构成，无机非金属材料包括以不同晶型二氧化硅、氧化铝、硅酸铝或其混合物构成的不同物理形态的保温材料。5.根据权利要求3所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，所述上保温桶和/或下保温桶，开有透过保温桶壁的用于抽真空的通风孔，并且在腔壁真空口上设置金属网眼式装微波隔离罩。6.根据权利要求3～5任一项所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，所述微波馈孔为多个，且环绕炉体，在金属腔壁布置，可布置多层，在腔体内平行布置多个环形金属微波导向板，所述环形金属微波导向板位于每层微波馈孔之间，固定在金属腔壁上，并沿径向方向炉体内延伸，嵌在保温桶壁内，到保温桶内壁为止。7.根据权利要求1所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，导流筒和上保温罩为三层结构，上层为石墨，中间为碳毡，下层为金属微波反射板，所述金属微波反射板用于将微波反射回到坩埚区域。8.根据权利要求6所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，环形金属微波导向板和金属微波反射板均为耐高温金属，包括钼和钨钢。9.根据权利要求1所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，微波热源坩埚的材料为强微波吸收，且具有高微波向热能转换率的材料，包括碳化硅、石墨、氧化锆或它们的混合物，或含有它们的混合物。10.根据权利要求1所述的直拉式单晶硅棒的生产设备，其特征在于，所述坩埚托杆、坩埚托盘的材质为非金属陶瓷，包括二氧化硅、氧化铝或其他非吸波陶瓷材料。2CN110760929A说明书1/4页直拉式单晶硅棒的生产设备技术领域[0001]本发明涉及半导体和光伏产品生产领域，尤其涉及一种直拉式单晶硅棒的生产设备。背景技术[0002]在半导体硅单晶的制备中，大都是利用切克劳斯基(Czochralski)法来制备(简称CZ法)，特别是目前太阳能级硅单晶的生产中，几乎全都采用这种方法来制备硅单晶，以满足太阳能电池的需要。在目前全球常规能源短缺的情况下，太阳能光伏发电成为绿色再生能源的重要组成