[发明专利]具有双电源加热的区熔炉热场及保温方法

权利要求书

1.具有双电源加热的区熔炉热场，包括中心设有圆孔的主加热线圈，主加热线圈与主加热电源相连，其特征在于，还包括一个辅助加热器，其外形呈上下方向往复弯折的波浪状且在水平方向上围绕形成圆环状，其两个端部设接口并通过电缆与辅助加热电源相连；辅助加热电源还通过信号线依次连接数据分析模块和红外测温仪。

2.根据权利要求1所述的区熔炉热场，其特征在于，所述辅助加热器围绕形成的圆环状的直径在150mm～400mm之间，其在上下方向往复弯折的波浪状的高度在50mm～800mm之间。

3.根据权利要求1或2任意一项中所述的区熔炉热场，其特征在于，所述的主加热电源和辅助加热电源相互独立，且均设有控制操作模块和屏蔽防干扰装置。

4.基于权利要求1所述具有双电源加热的区熔炉热场的区熔炉保温方法，其特征在于，是通过辅助加热电源为辅助加热器施加直流电源，通过辅助加热器对生长在其内部的单晶棒施加热辐射，从而实现对单晶棒的保温；通过红外测温仪实时监测硅单晶棒特定点的温度，并传输给数据分析模块，数据分析模块通过内置的控制方法来控制辅助加热器的电流，从而调节对单晶棒的保温效果；内置于数据分析模块的控制方法，其控制目标为单晶棒特定点的温度，控制输入量为辅助加热器电流，且在不同的生长阶段采取不同的控制策略，具体包括：

在扩肩阶段，单晶棒直径不断变化，设定单晶棒特定点温度随单晶棒直径的变化曲线T(d)为目标值，其中，单晶棒特定点温度随单晶棒直径的变化曲线T（d）由对作为标准参照的单晶棒生产过程进行标定的方式获得；单晶棒直径为D时，通过查找曲线获得单晶棒温度目标值为T（D）；温差△T=T1-T（D），其中T1为单晶棒直径为D时红外测温仪检测到单晶棒特定点的温度；

辅助加热器电流设定值I分三段控制：当温度偏差△T＜Tm时，I=Imax，即辅助加热器输出最大电流；当△T＞Tb时，I=0，即关闭辅助加热器；当Tm≤△T≤Tb时，I=I0-0.45×△T +0.0038×（D/△T）；其中，Tm为单晶棒温度目标值为T（D）允许的下偏差，Tb为单晶棒温度目标值为T（D）允许的上偏差，且满足：-20 ℃≤Tm≤0 ℃≤Tb≤20 ℃，I0为扩肩阶段辅助加热器电流的初始设置值，其值在0.3Imax～0.5Imax之间； 

进入等径阶段，由于单晶棒直径不再变化，主加热器功率基本保持稳定，辅助加热器电流设定值I=I1+0.05×T，其中，I1为等径阶段辅助加热器电流的初始设置值，其值为0.4Imax～0.7Imax之间， T为进入等径阶段的时间；

在收尾阶段，设定单晶棒特定点温度随单晶棒直径的变化曲线T(d) ’为目标值，其中，单晶棒特定点温度随单晶棒直径的变化曲线T(d) ’由对作为标准参照的单晶棒生产过程进行标定的方式获得；单晶棒直径为D时，通过查找曲线获得单晶棒温度目标值为T（D）’；温差△T’=T1’-T（D）’，其中T1’为单晶棒直径为D时红外测温仪检测到单晶棒特定点的温度；

辅助加热器电流设定值I分三段控制：当温度偏差△T’＜Tm’时，I=Imax，即辅助加热器输出最大电流；当△T’＞Tb’时,I=0，即关闭辅助加热器；当Tm’≤△T’≤Tb’时，I=I0’-0.65×△T’+0.0025×（D/△T’）；其中，Tm’为单晶棒温度目标值为T（D）’允许的下偏差，Tb’为单晶棒温度目标值为T（D）’允许的上偏差，且满足：-20 ℃≤Tm’≤0 ℃≤Tb’≤20 ℃，I0’为收尾阶段辅助加热器电流的初始设置值，其值为0.3Imax～0.5Imax之间。