[实用新型]一种用于拉晶炉的挡辐射装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在单晶硅拉晶炉(Czochralski Furnace)内用于提高硅原料温度的挡辐射装置。

背景技术

硅晶体是半导体行业和太阳能行业最常使用的材料。生产这种材料最常用的方法是丘克劳斯基法(Czochralski法，简称C Z法)。行业内又称为拉晶法或提拉法。丘克劳斯基法制备硅晶体的设备称为拉晶炉。如图1所示，该设备由副室(1)、炉体(2)和籽晶提拉机构(3)等组成。其中在炉体(2)内装有石墨热场。石墨热场通常由坩埚(4)、加热器(5)、导流筒(6)等组成。在晶体生长时，籽晶安装在籽晶夹头(7)上，并且籽晶夹头(7)通过籽晶绳(8)与籽晶提拉机构(3)相连接。由籽晶提拉机构(3)控制升降和旋转籽晶与坩埚(4)内熔化后的硅料相接触，通过籽晶诱导生长出圆柱形的晶棒。

为了拉晶方便，在硅熔液上方并没有保温材料覆盖。因此，当硅原料熔化成硅熔液后，通过加热器(5)输入的热量很大一部分是由硅熔液液面以热辐射的形式通过导流筒(6)中央的内部空洞向炉壁散发的。在特殊情况下，硅原料需要保持较长时间的熔液状态而不需要进行拉晶作业，这样的话会有很大一部分热量散失。

发明内容

本实用新型提供一种安装方便、结构简单的挡辐射装置，安装在硅熔液上方板，使热量不直接散发，在很大程序上降低加热器的输入功率，使熔液保持较高的温度，实现节能降耗的目的。

一种用于拉晶炉的挡辐射装置，包括连接杆及固定在连接杆上的若干块挡辐射板，所述的连接杆一端用于与拉晶炉内的籽晶夹头连接，另一端设有用于限定挡辐射板位置的固定头。

所述的挡辐射板可以是平板状、圆桶状或平板状与圆桶状混合使用的综合结构。

当所述的挡辐射板是平板状时，该平板所在平面基本与连接杆垂直，多块平板状挡辐射板组合使用时，多块挡辐射板相互平行布置且相邻的两块挡辐射板间留有间隙。

当所述的挡辐射板为平板状时，该平板的外沿形状可以根据导流筒开口的形状决定，以最大程度挡住导流筒开口处的热辐射为设计原则，通常为圆形。

当所述的挡辐射板是圆桶状时，该圆桶轴线基本为连接杆的轴线，多块圆桶状挡辐射板组合使用时，多块挡辐射板同轴并相互嵌套布置，相邻的两块挡辐射板间留有间隙。

可以沿连接杆轴线以任意次序混合布置至少一组平板状挡辐射板和至少一组圆桶状挡辐射板。混合布置时每组平板状挡辐射板或每组圆桶状挡辐射板中的挡辐射板块数至少一块。

为了进一步减少散热量，可在多块挡辐射板之间放置多孔状隔热材料。所述的多孔状隔热材料为耐高温保温材。考虑到成本因素，最佳选择是软性石墨毡或固化石墨毡。

所述的连接杆、固定头、挡辐射板均由耐高温材料做成。考虑到成本因素，最佳选择是采用钼、炭炭复合材料(CFC)、固化石墨毡或石墨。

本实用新型挡辐射装置使用时，挡辐射板通过连接杆安装在籽晶夹头上，为了便于连接，连接杆与籽晶夹头的接触配合部位的形状相应。

由于籽晶夹头底端在拉晶操作的时候是与籽晶连接，而停止拉晶进行保温时需将籽晶更换成挡辐射装置，一般籽晶与籽晶夹头配合连接的一端有C形缺口，以便与籽晶夹头配合，所以连接杆与籽晶夹头的接触配合部位也制成C形缺口以便与籽晶夹头配合。连接杆与籽晶夹头通过C形缺口相互配合后再用钼销钉固定。

当本实用新型装置安装在籽晶夹头上时，通过升降籽晶绳可将挡辐射板放置在硅原料上方，这时因高温而辐射出来的热量通过挡辐射板的多次反射，很难从高温的硅液表面散失，达到了降低加热器功率，提高硅原料温度的目的。

附图说明

图1是拉晶炉内安装本实用新型挡辐射装置时的内部结构示意图。

图2是本实用新型挡辐射装置采用平板状挡辐射板时的剖面结构示意图。

图3是本实用新型挡辐射装置采用圆桶状挡辐射板时的剖面结构示意图。

图4是本实用新型挡辐射装置中应用多孔状隔热材料的示意图。

各图中标号为：

1.副室        2.炉体                 3.籽晶提拉机构

4.坩埚        5.加热器               6.导流筒

7.籽晶夹头    8.籽晶绳               9.连接杆

10.固定头     11、11a、11b、11c、11d.12a、12b、12c圆桶状

              平板挡辐射板           挡辐射板

13a、13b、13c.多孔状隔

热材料

具体实施方式