[发明专利]一种电子束高效提纯多晶硅粉体的方法及设备

权利要求书

1.一种电子束高效提纯多晶硅粉体的方法，其特征是：载体高纯硅料在电子束加热下形成高纯硅熔池，然后连续加入需提纯硅粉，电子束熔炼硅粉，快速去除硅粉中的杂质磷，低磷硅液溢出流入拉锭机构进行拉锭，实现定向凝固效果，其步骤如下：

第一步备料：将低磷、低金属的高纯硅料放入底部带冷却的熔炼坩埚中，向装粉桶中加入需提纯的高磷、高金属硅粉，关闭装粉盖，关闭真空盖；

第二步预处理：对真空室进行抽真空，同时使用真空设备将真空室抽到高真空0.001Pa以下；对底部带冷却的熔炼坩埚及拉锭机构进行冷却，温度维持在25-45℃；预热电子枪，设置高压为28-30kw，高压预热5-10分钟后，关闭高压，电子枪束流设置为100-200mA，进行预热，预热10-15分钟后，关闭电子枪束流；

第三步提纯：打开电子枪的高压和束流，稳定后用电子枪以200-300mA束流轰击底部带冷却的熔炼坩埚中的低磷、低金属高纯硅料，使低磷、低金属高纯硅料熔化形成低磷熔池；形成低磷熔池后，增大电子枪束流到300-500mA，打开装粉桶底部出料口，高磷、高金属硅粉落入底部带冷却的熔炼坩埚中，进行熔炼，去除挥发性杂质磷；熔炼一段时间后，底部带冷却的熔炼坩埚中的低磷硅液溢出，流入拉锭机构的石英坩埚中，加热保温维持液态，待落粉结束1-2分钟，通过水冷拉锭杆向下拉锭，低磷硅液以定向凝固方式凝固，金属杂质聚集于硅锭上部；定向凝固结束后，关闭电子枪，继续抽真空15-30分钟，打开放气阀放气，打开真空盖，取出硅锭切去硅锭上部含金属杂质较多的部分即可。

2.一种电子束高效提纯多晶硅粉体的设备，其特征是：设备中由真空盖（5）、炉壁（4）和装粉盖（1）组成真空设备，真空设备内腔是真空室（3）；真空室内上部装有装粉桶，装粉桶顶部带有装粉盖，装粉盖位于真空炉壁上，装粉桶底部带有出料口，出料口装配有外驱式挡粉板，装粉桶出料口底部装有熔炼坩埚，熔炼坩埚底部通过支撑杆固定在真空室底部，熔炼坩埚出料口下方放置拉锭机构，电子枪安装在真空室上部，电子束流对准硅块。

3.根据权利要求2所述的一种电子束高效提纯多晶硅粉体的设备，其特征是：所述真空设备安装有抽真空装置，抽真空装置采用在炉壁（4）左侧面安装扩散泵（20）、罗茨泵（19）和机械泵（18），炉壁上还开设有放气阀（16）。

4.根据权利要求2所述的一种电子束高效提纯多晶硅粉体的设备，其特征是：拉锭机构采用水冷拉锭杆安装在真空炉壁的底部，水冷拉锭杆上部安装有铜板，铜板上安装石墨底座，石墨底座上放置石英坩埚，水冷拉锭杆和铜板中开设有冷却流道，冷却流道接通冷却源。

5.根据权利要求4所述的一种电子束高效提纯多晶硅粉体的设备，其特征是：水冷拉锭杆（14）外围安装支撑基座（11），石墨发热体（8）安装在支撑基座（11）上，在石墨发热体（8）外围安装保温护套（9）。

6.根据权利要求2－5任一所述的一种电子束高效提纯多晶硅粉体的设备，其特征是：外驱式挡粉板为L形挡粉板，挡粉板一端转动安装在转动机构中，转动机构安装在真空炉壁外。