[发明专利]一种定向凝固设备及其制备多晶硅的方法

权利要求书

1.一种定向凝固设备，包括炉体，炉体外部安装有真空计，炉体内安装有石英坩埚，石英坩埚外部由内向外依次安装有发热体、保温套筒和感应线圈；石英坩埚底部安装有水冷盘，水冷盘与拉锭机构相连，其特征在于炉体外设置有氩气罐，氩气罐的出气口上安装有充气阀，充气阀的出气口处通过水冷轴内的通气管道伸入到水冷盘中心处，通气管道的出气口端位于石英坩埚底部，固定在炉体上的排气筒伸入到保温套筒内，排气筒的出气口端连接有换热器，换热器的出气口端安装有阀门一，出气口端分为两支路，一支路上依次连接有比例阀和真空泵组，真空泵组包括罗茨泵和滑阀泵，真空泵组与炉体相连通，另一支路上依次连接有压差流量计和涡旋式真空泵，涡旋式真空泵的出气口端分为两支路，一支路与通气管道相连通，并安装有阀门三，另一支路连通有侧吹气管，侧吹气管上安装有阀门二，侧吹气管的出气口端插入炉体内部，位于保温套筒的底端。

2.根据权利要求1所述的一种定向凝固设备，其特征在于换热器内设置有环形水冷滑道。

3.根据权利要求1所述的一种定向凝固设备，其特征在于氩气罐的出气口处设置有流量质量控制器。

4.一种采用权利要求1所述的定向凝固设备制备多晶硅的方法，包括装料抽真空、加热使硅料熔化后保温，拉锭直至铸锭完全凝固后，降温冷却至操作结束，其特征在于抽真空过程中，将炉体内真空度抽到400～600Pa后进行熔化步骤，当温度升至1500～1550℃时，打开比例阀，控制炉体内真空度稳定在40～60KPa；当拉锭过程进行至20～40%时，石英坩埚内硅料的固液界面为凹型界面，通过控制阀门三来调节固液界面平整度，当拉锭过程进行至60～70%后，石英坩埚内硅料的固液界面为凸型界面，通过控制阀门二和阀门三来调节固液界面平整度；降温冷却阶段保持阀门一、涡旋式真空泵和阀门三处于打开状态，直至温度降到300℃以下。

5.根据权利要求4所述的一种定向凝固设备制备多晶硅的方法，其特征在于在拉锭过程进行至20～40%时，控制阀门三使氩气流量减少，可使固液界面由凹变平；控制阀门三使氩气流量增加，可使固液界面由凹变凸。

6.根据权利要求4所述的一种定向凝固设备制备多晶硅的方法，其特征在于在拉锭过程进行至60～70%后，需要将液面的凸度加大，则继续打开阀门三。

7.根据权利要求4所述的一种定向凝固设备制备多晶硅的方法，其特征在于在拉锭过程进行至60～70%后，需要将液面变平，则需打开阀门二通气，关闭阀门三。