[实用新型]一种单晶炉热量交换系统及单晶炉

说明书

本实用新型公开了一种单晶炉热量交换系统及单晶炉，包括两冷却系统和两夹套，两冷却系统对称设置在单晶炉的炉壁和炉底上，每一夹套设置在一单晶炉的尾气管道上，每一夹套通过一连接管与一冷却系统连接，每一夹套设置有一夹套进水口和一夹套出水口，每一冷却系统设置有冷却进水口和冷却出水口，冷却进水口设置在单晶炉的炉底，冷却出水口设置在单晶炉的炉壁的上部。本实用新型一方面提高了热效，另一方面稳定了热场。

技术领域

本实用新型属单晶硅技术领域，具体涉及一种单晶炉热量交换系统及单晶炉。

背景技术

在半导体产业中大量使用硅片，成为其基础的单晶硅的生长是重要的技术。在单晶硅的生长中，有利用感应线圈将硅棒局部加热熔融使其单晶化的浮动区域硅精炼(FZ)法，以及利用加热器将坩埚中的硅原料加热使其熔融，从得到的溶液中提起单晶的切克劳斯基单晶生长(CZ)法。CZ法中的坩埚一般为石英坩埚和石墨坩埚的双层结构，所述石英坩埚由硅与氧构成，所述石墨坩埚为了防止石英坩埚在高温下软化而形状变化而支持石英坩埚。在CZ法中，在生长的结晶中从石英坩埚溶出的氧被取至硅中，在从该结晶切出的晶圆中，通过器件中的热处理等形成氧析出物，其发挥捕获器件工序中的杂质的吸除效应。同时，与 FZ法相比，CZ法中大口径化也比较容易等，作为在工业上使单晶硅生长的方法， CZ法成为主流。

低成本、高品质的单晶硅片是单晶硅制造企业的核心竞争力。为进一步降低成本，大尺寸热场及大尺寸硅片应运而生，但大热场随之带来了功耗高的问题，功耗高不仅会引起拉晶成本上升，还会影响单晶生长的稳定性，能耗一直为制约单晶硅成本的最重要因素。

单晶炉单晶生长拉晶中，由于拉晶需要在高温1420度左右、高真空状态下进行，因此单晶炉内硅溶液的温度较高，需要在炉内通入惰性气体如氩气，氩气从上炉室进入经热场后从下炉室以尾气形式排出后尾气回收系统回收利用，由于炉内温度高，为保护炉壁及炉底，在炉壁及炉底设置有冷却水系统，采用分段式冷却。

现有的单晶炉的下炉室如图1，图1中，炉壁1和炉底2围城炉腔3，炉底2上轴向对称设置有两尾气排出孔4，两尾气排出孔4分别通过管道与尾气回收处理循环利用装置连接(图中未画出)，炉底2上轴向对称设置有两炉底冷却管道5，炉壁1上轴向对称设置有两炉壁冷却管道系统，每一炉壁冷却管道系统由炉壁上管道7和炉壁下管道6组成，冷却运行时，底部冷却水从底部冷却水入口51进入，与炉底2进行热交换后从底部冷却水出口52流出。下冷却水从炉壁下冷却水入口61进入，与炉壁热交换后从炉壁下冷却水出口62流出。下冷却水从炉壁上冷却水入口71进入，与炉壁热交换后从炉壁下冷却水出口72流出。

现有的单晶炉电耗大，热效利用率低，热场稳定性较差。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型提供一种单晶炉热量交换系统，一方面提高了热效，另一方面稳定了热场。

一种单晶炉热量交换系统，包括两冷却系统和两夹套，两冷却系统对称设置在单晶炉的炉壁和炉底上，每一夹套设置在一单晶炉的尾气管道上，每一夹套通过一连接管与一冷却系统连接，每一夹套设置有一夹套进水口和一夹套出水口，每一冷却系统设置有冷却进水口和冷却出水口，冷却进水口设置在单晶炉的炉底，冷却出水口设置在单晶炉的炉壁的上部。

可选地，所述夹套进水口位于夹套出水口的下方。

可选地，所述夹套的夹层内装有与夹层配合的盘管，盘管为螺旋形，夹套出水口与盘管上端口连接，夹套进水口与盘管下端口连接。

可选地，所述夹套的截面圆口大小由下至上相等。

可选地，所述夹套的截面圆口大小由下至上依次减小。

本实用新型还提供一种单晶炉。

一种单晶炉，所述单晶炉设置有上述的单晶炉热量交换系统。

发明原理及有益效果：