[发明专利]基于多加热器的铸锭炉热场结构及运行方法

摘要

本发明涉及多晶硅铸锭炉的制造技术领域，旨在提供一种基于多加热器的铸锭炉热场结构及运行方法。该铸锭炉热场结构包括置于炉室内的坩埚，坩埚的热场包括顶部加热器、侧部加热器、位于坩埚底部的热交换台、位于热交换台底部的底部加热器；与顶部加热器及侧部加热器相配合的是红外测温仪，与底部加热器相配合的是红外测温仪或热电偶。该运行方法的运行过程包括：加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段、冷却阶段。本发明能够有效监测热场各部分的温度，调整各个加热器的功率输出，建立更加合理的温度梯度，适应大投料量以及大尺寸铸锭趋势，使长晶初期晶核形成更均匀，增大晶粒，减少晶界，改善晶向，降低能耗，最终提高晶锭的品质。

主权项

一种基于多加热器的铸锭炉热场结构及运行方法，其特征在于，在坩埚的顶部、侧部以及热交换台的底部分别设置顶部加热器、侧部加热器和底部加热器，其运行过程包括：（1）加热阶段：在按照工艺要求完成装料并抽真空后，启用全部加热器；各加热器均按照工艺设定要求采用功率输出控制，使炉内温度在5小时内上升至1000℃以上；（2）融化阶段：继续升温，当坩埚顶板温度达到1500℃后，将各加热器的功率输出控制改为采用温度输出控制，根据坩埚表面的温度检测信号来调节各加热器功率，使各控制点的温度均符合工艺设定要求；在将固态硅料全部融化成液态后，保持稳定的加热状态0.5～1小时；然后降低底部加热器的功率直至关闭，同时降低顶部加热器和侧部加热器的功率，用1个小时使坩埚的温度下降至硅结晶点，为晶体生长做准备；（3）长晶阶段：开启隔热笼体和炉体冷却水进行散热，根据坩埚顶部和侧部的表面温度调节顶部加热器和侧部加热器的功率，控制垂直方向上的温度梯度确保长长晶速度在1 ～15mm/hr，使长晶速度保持稳定；（4）退火阶段：关闭隔热笼体，并重新启用底部加热器，使坩埚底部温度在15分钟内上升至1300℃；（5）冷却阶段：关闭底部加热器，并重新打开隔离笼体，使硅锭在10～12个小时内缓慢冷却至400℃；然后将炉体打开，取出硅锭。