[发明专利]包括用于生产硅管的炉和模具的电磁铸造系统

说明书

提供一种用于电磁铸造管状硅锭的炉。该炉包括模具、外感应线圈和内感应线圈以及支撑构件。模具包括外坩埚和内坩埚。外坩埚是环形的。内坩埚设置在外坩埚中并且与外坩埚间隔开以在内坩埚和外坩埚之间提供间隙。模具被配置为在间隙中容纳粒状硅。外感应线圈设置在外坩埚周围。内感应线圈设置在内坩埚中。外感应线圈和内感应线圈被配置为在模具中加热和熔化粒状硅以形成管状的硅锭。支撑构件被配置成在晶种上形成管状硅锭期间保持晶种并使其相对于模具移动。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月5日提交的美国临时申请号62/568,526的权益。以上引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及硅锭的电磁铸造。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内，当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

用于铸造硅锭的电磁铸造系统可以包括炉。炉通常包括模具、感应线圈和一个或多个加热器。模具是具有敞开端的圆柱形坩埚。敞开端中的一个用作接收多晶硅(以下称为“硅”)晶粒的入口，另一个敞开端用作硅晶体(或形成的晶锭)的出口。感应线圈围绕模具，并且用于熔化进入模具的粒状硅。熔融的硅开始在模具中冷却，以形成固化的硅锭。一个或多个加热器被设置在模具下方并使用，使得硅锭以缓慢的速率冷却以适当地固化。

发明内容

提供了一种用于电磁铸造管状硅锭的炉。该炉包括：模具、外感应线圈和支撑构件。所述模具包括外坩埚和内坩埚。所述外坩埚是环形的。所述内坩埚设置在所述外坩埚内并与所述外坩埚间隔开，以在所述内坩埚和所述外坩埚之间提供间隙。所述模具被配置为在所述间隙中容纳粒状硅。所述外感应线圈围绕所述外坩埚设置。所述内感应线圈设置在所述内坩埚中。所述外感应线圈和所述内感应线圈被配置为在所述模具中加热并熔化所述粒状硅以形成管状硅锭。所述支撑构件被构造成在晶种上形成所述管状硅锭期间，保持所述晶种并相对于所述模具移动所述晶种。

在其他特征中，所述炉还包括多个加热器，所述加热器被配置为在将所述管状硅锭从所述模具中拉出之后加热所述管状硅锭。在其他特征中，所述炉还包括料斗和供料器。所述供料器将所述粒状硅和掺杂剂供应给所述多个料斗。所述料斗将所述粒状硅和所述掺杂剂引导到所述模具中的所述间隙中。所述外坩埚是漏斗形的，以将所述粒状硅和所述掺杂剂从所述料斗引导到所述模具的所述间隙中。

在其他特征中，所述内坩埚由放置成圆形以提供圆形的侧壁的多个板形成。在其他特征中，所述多个板被间隔开以使得所述板在所述管状硅锭的冷却期间，在经受由所述管状硅锭作用在所述板上的收缩力的同时能偏移。在其他特征中，所述板包括冷却剂通道，所述冷却剂通道被配置成接收冷却剂以冷却所述内坩埚。

在其他特征中，所述内坩埚具有封闭的底端。在其他特征中，所述内坩埚具有敞开的底端。在其他特征中，所述内坩埚在所述外坩埚的底部下方延伸。在其他特征中，所述内坩埚的侧壁是锥形的，使得所述内坩埚的第一下部外径小于所述内坩埚的上部外径。

在其他特征中，提供了一种电磁铸造系统，并且其包括：所述炉、至少一个传感器和控制模块。所述至少一个传感器检测所述炉的至少一个参数。所述控制模块被配置为基于所述至少一个参数，控制所述支撑构件远离所述模具的拉速(a pull rate)。在其他特征中，所述控制模块被配置为基于所述至少一个参数，控制(i)所述粒状硅进入所述模具的流动，以及(ii)流向所述外感应线圈和所述内感应线圈的电流。