[实用新型]多晶硅制造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及多晶硅的制造装置，尤其涉及使用于太阳能电池等的多晶硅的制造装置。

背景技术

最近，随着对太阳能电池的需求以每年百分之几十左右的速度增加，太阳能电池用多晶硅锭的需求也是年年大幅增加。一般而言，太阳能电池用多晶硅锭是在石英或石墨坩埚中填充硅原料之后通过熔融及定向凝固过程进行制造的。

如图1所示，由美国专利第6,136,091号所公知的现有硅锭制造装置包含由在其内部形成热区(Hot zone)的工艺室构成的主体140、盛放硅原料的石英或石墨坩埚170、用于支撑石英或石墨坩埚170的支撑单元(未图示)、为了提供使硅原料熔融的辐射热能而布置在坩埚170周围的组装型四角加热器110、为了隔断释放到坩埚170周围的热量而布置在坩埚170及组装型四角加热器110周围的隔热部件190以及具有冷却水流入管路150及冷却水流出管路180的用于控制装置温度的冷却罩160等。由此，在石英或石墨坩埚内部涂敷坩埚保护层并填充硅原料之后，将坩埚和已完成的组装型四角加热器组装到铸造装置上。

如此将坩埚和组装型四角加热器设置于铸造装置内部之后，清除装置内的空气而制造真空环境，接着再向真空状态的装置内供应氮气使内部压力恢复常压。将这一过程反复进行三次以上。为了冷却装置壁面而供应冷却水，接着向组装型四角加热器供应电源将坩埚内部温度加热到1450℃以上，然后将这种状态维持2小时以上。当填充到坩埚内部的硅完全熔融时，对供应到组装型四角加热器的电源进行控制，使坩埚从下部开始向上部发生冷却。

但是，只是通过控制供应到加热器的电源来进行冷却时，从坩埚下部开始的冷却情况并不均衡，因此难以使晶体均匀地成长，并导致硅锭物理性质的不均匀性。同时该专利没有在坩埚的顶部设置加热器，无法保证在坩埚底部冷却时上部不冷却。

中国专利申请号为200710109123.9公开的一种利用冷却板使坩埚中的熔融硅凝固，从而制造形成均匀晶粒的太阳能电池用多晶硅锭的制造装置。参见图2，在O环(O-ring)型工艺室210内设有用于熔解硅的坩埚230。工艺室210壁面内部设有管，由冷却水管路(未图示)供应的冷却水在其中流动。

坩埚230下部设有碳材料支撑台240，为了加热坩埚230在坩埚230周围设有第一及第二加热器221、222。加热器与从工艺室外部连接过来的电源供应装置(未图示)相连，由此根据所供应的电源产生热量。该热量通过设在加热器附近的多个温度传感器表示在控制部。支撑台240下部设有用于上下移动坩埚230的第一移送轴251。第一移送轴251设在支撑台240的四个角落。设在坩埚230下部的第二加热器222由可以进行开闭的两个加热器构成，该两个加热器在加热坩埚230时被关闭，但是加热结束之后在为了冷却而根据第一移送轴251的动作将坩埚230向下移动之前通过水平运动的移送夹具280向相邻的工艺室壁面移动而被打开。

第二加热器222下部设有由两个隔热板构成的第二隔热板212，该第二隔热板212与第二加热器222一样可以通过水平运动的移送夹具280进行开闭。在坩埚230通过第一移送轴251向下移动之前，第二隔热板212与第二加热器222一样水平移动而被打开。

第二隔热板212下部设有冷却板260，用来对被加热的坩埚230进行冷却。使用冷却板260可以加快冷却速度而将冷却效率最大化。最终可以通过适当地调节冷却速度来使熔融硅凝固工艺最优化。

同样该专利也是没有在在坩埚的顶部设置加热器，无法保证在坩埚底部冷却时上部不开始冷却。