[发明专利]具有对流式散热构造的长晶炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅长晶炉，尤指一种适用于具有对流式散热构造的长晶炉。

背景技术

请参阅图1，其为现有的长晶炉示意图。如图所示，长晶炉炉内容设有一加热室91，加热室91包括有罩笼911、加热器912、坩埚913、及支撑桌体914。

如图1所示，当硅浆于加热器912中加热至熔融状态后，于其长晶时程加热室91的罩笼911往上开启，冷场由罩笼911下方四周进入加热室91。由于支撑桌体914非常厚重，虽有冷场进入冷却，但支撑桌体914的相对热容量大，而连同使盛载硅浆的坩埚913底部也不易降温。因此，硅浆于坩埚913底部未达到理想的长晶温度，冷场已使硅浆的上部及侧部，尤其角落已先行冷却固化。

当硅浆从液相转换成固相时，其体积约膨胀9.5％，现有的硅浆长晶过程会先自上边、及侧边向中央成长，亦即硅浆的上边及四周先行固化，于稍后才固化的中央部其所产生的膨胀压力无法向上释出，因此产生内应力。此内应力有时导致晶碇的四周碎裂，尤其在四角落更为明显，有时虽无明显的裂痕，但到了后工程的切块与切片时，晶块或芯片会碎裂。因此，其于晶碇的生产质量不佳。

再者，于长晶过程中罩笼911拉起，其内壁四周与天板910摩擦，石墨屑会剥落而污染硅晶碇。退火时程罩笼911又放下关闭加热室91，冷却时程再度拉起，如此往复上下，不但剥落碳屑会渗入硅浆内，造成含碳量升高，降低质量。又使加热室91内壁与天板910间因长时磨耗，导致间隙渐渐增大，热量逸失的情况会日益增加。

此外，为了缩短冷却的时程，加热室91的六面隔板仅以石墨所制成的隔热层92来进行隔热，而未设有保温层对加热室91保温。以此种单薄的隔热方式，热能聚集不易。尤其在长晶时程，打开罩笼911下方四周后，为使硅浆能均匀长晶，先要使坩埚913底部降温，同时又要加大电功率去维持加热室91上方于高温，使得长晶过程既费时又耗电。

发明内容

本发明目的是提供一种具有对流式散热构造的长晶炉，其包括一炉体、一加热室、及至少一加热器。

其中，炉体包括有一炉上腔、及一炉底盖。炉底盖是盖合于炉上腔下方、并共同围绕形成一炉内空间。加热室容设于炉体的炉内空间内，加热室包括有一上隔板、多个侧隔板、及一下隔板，并共同围绕形成一室内空间。多个侧隔板与炉体内壁间隔有一室外空间。至少一加热器容设于炉体的加热室的室内空间内。

而且，加热室的上隔板开设有一上开口，下隔板开设有一中央开口。此外，加热室包括有一上阀门、一下阀门、一上驱动器、及一下驱动器。其中，上驱动器是驱动上阀门选择式地打开或对应闭合于上隔板的上开口，下驱动器是驱动下阀门选择式地打开或对应闭合于下隔板的中央开口。

因此，硅浆冷凝时，可使冷气流经由中央开口流入加热室下层，继由上驱动器驱动上阀门打开上开口，使热气流经由上开口流出、并沿着冷却的炉壁顺流而下，气流被炉壁降温后再由中央开口流回加热室内。因此形成一自动对流式循环散热流场，可快速散热节省时间、提高生产效率。并且在硅浆长晶冷却过程中，能自底部开始固化结晶循序往上，使硅晶碇无内应力及碎裂存在，故硅晶碇质量优良。

此外，于长晶炉中还可包括有一进气管，进气管包括有一气体出口，进气管是深入炉体内、并使气体出口设置于加热室内、并位于下方邻近中央开口处，并导入氩气以确保加热室内气体洁净，以提升硅晶块的质量。

其中，上驱动器可包括有一导螺杆或油压缸或是气压缸、及一驱动马达…等皆可。且下驱动器可包括有一导螺杆或油压缸或是气压缸、及一驱动马达…等皆可。

并且，加热室的多个侧隔板彼此并排围绕固定于上隔板下方、并共同形成一上罩结构。其中，上罩结构可固设于炉上腔内，下隔板可固设于炉底盖内，因此当下隔板随着炉底盖上升以盖合于炉上腔下方时，上罩结构便能易于对应罩盖在下隔板上方。并且，加热室是双层结构包括有一内层隔热材，例如采用内层石墨隔热材、及一外层保温材例如采用外层氧化铝纤维保温材。如此，加热室可通过内层石墨隔热材的绝热、再由及外层保温材的保温，使加热室于熔融硅材料时更加节省能源。

如上述的长晶炉还可包括有一支撑桌体，此支撑桌体包括有一桌板、及多根支撑柱。桌板是容设于加热室的室内空间内，桌板并通过多根支撑柱以固设于炉底盖内。至少一加热器包括有一底加热器与支撑桌体的桌板组设一起。

再者，至少一加热器可包括有一顶加热器悬吊固设于炉上腔内、并对应位于桌板上方。顶加热器包括有至少二层的加热结构，例如，一上加热器、及一下加热器，两者皆为方形框体。下加热器呈中空框状且其外周是大于上加热器，二者共同形成一金字塔形状。