[发明专利]一种改变载气流向的引流装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种引流装置，尤其涉及一种用于多晶铸锭炉的用以改变载气流向的引流装 置，属于晶体生长设备领域。

背景技术

多晶铸锭炉10主要由红外探测仪16、炉体11、引流装置12、隔热笼13、加热器14、 石墨平台15构成，如图1所示。引流装置12包括石墨管123、配接螺母121和导流管122。 导流管122的上端部设有和配接螺母121内螺纹相配合的外螺纹，导流管122的上端部穿过 隔热笼的顶保温板中部的通孔，和顶保温板上方的配接螺母121固定，导流管122下端正对 坩埚内的硅料。石墨管123装配在配接螺母121和炉顶的观察孔之间。红外探测仪16设置在 引流装置12的正上方，红外探测仪16的探头正对着铸锭炉内的硅料17。引流装置12主要 用于将载气输送到炉内，观察炉内的状况，插入测晶棒测量晶体的生长速度，以及红外探测 仪探测炉内硅料的状态。引流装置12是察看炉内状况特别硅料状况的唯一的观察途径。红外 探测仪16用于探测硅料的状态是固态还是液态，在自动长晶工艺过程中，多晶铸锭炉根据红 外探测仪16的信号的变化做出化料完成、中部长晶完成等报警处理，以警报操作人员及时通 过引流装置12确认硅料的状态及长晶状况，并做出操作处理，进入下一步工序过程。

多晶铸锭炉多采用四侧壁、顶面五面加热的加热方式，如图1所示。坩埚内液态硅的四 边侧的温度高于中部的温度，将形成四边侧的液态硅上浮、中部的液态硅下沉的自然对流流 场。四边侧温度较高的液态硅中熔解的某些杂质(如碳、氮)的熔解度若达到或接近饱和， 当其流到中部时，由于温度降低，杂质熔解度过饱和，将导致杂质如碳、氮等形核析出；杂 质核随着液流下沉温度下降并逐步生长形成杂质夹杂物。如图1所示，载气经引流装置12的 出口集中垂直地吹向液态硅料17的中心区域，该区域单位面积上接触的载气量大，载气从该 区域液态硅中带走的热量多，将造成该区域液态硅温度进一步下降，过冷度增强，从而促进 液态硅中的杂质如碳、氮等杂质过饱和形核析出，并促进杂质核生长形成宏观杂质，如碳化 硅杂质、氮化硅杂质。碳化硅杂质具有电活性，会影响太阳能电池的转化效率。申请号 201310564191.X及201310564069.2的中国专利申请中均公开了一种改变载气流向的引流装 置，目的是使坩埚中液态硅旋转加强杂质的挥发。两件专利申请中公开的引流装置均使载气 偏离液态硅的中心部并倾斜地吹射液态硅表面，但存在诸多问题：载气仍集中吹射液态硅表 面的某一区域，易造成该区域温度下降液态硅过冷，促进液态硅中杂质形核生长；载气在液 态硅表面没有形成周向分布的载气应力，液态硅中难以形成旋转流场；引流装置中通向铸锭 炉内的视场均被完全遮挡，通过炉顶的观察窗经引流装置无法察看铸锭炉内的状态，不方便 司炉操作；测晶棒无法穿过引流装置插到铸锭炉内，晶体生长速度不便测量；以及红外探测 仪无法探测炉内硅料的状态，自动长晶工艺不能正常进行。因此，亟需开发一种用于改变载 气流向的用于多晶铸锭炉的引流装置，以使载气分散地吹射液态硅表面的不同区域，增加载 气流和液态硅表面的接触面积，并在液态硅表面形成周向分布的载气应力，驱动液态硅作周 向流动形成旋转流场；同时引流装置中具有通向铸锭炉内的视场。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于多晶铸锭炉的用以改变载气流 向的引流装置。以克服现有引流装置在应用中所存在的问题：载气集中吹射液态硅表面的某 一区域，载气从该区域带走大量的热量，造成该区域液态硅局域过冷，促进液态硅中杂质形 核生长；载气在液态硅表面没有形成周向分布的载气应力，液态硅中难以形成旋转流场；引 流装置中通向铸锭炉内的视场被完全遮挡，通过观察窗经引流装置无法察看铸锭炉内的状态， 不方便司炉操作；测晶棒不能穿过引流装置插到铸锭炉内，晶体生长速度不便测量；红外探 测仪无法探测炉内硅料的状态，自动长晶工艺不能正常进行。

本发明的技术方案是提供一种用于多晶铸锭炉的用以改变载气流向的引流装置，其设计 要点在于：包括依次固定连接的进气部、分流部和引流部，所述进气部内置用于载气流入的 进气孔，分流部内置分流腔，引流部由至少一条用于改变载气流向的引流气道构成，所述进 气孔和分流腔连通，引流气道的进气口和分流腔连通，出气口沿着周向按同方向的角向分布。

在具体实施中，本发明还有如下进一步优选的技术方案。