直拉单晶尾部低氧反翘单晶炉的制作方法

本实用新型涉及直拉法生产单晶硅设备
技术领域：
，特别涉及一种直拉单晶尾部低氧反翘单晶炉。
背景技术：
：现阶段光伏行业，对晶棒氧含量有严格的要求，拉晶过程中硅由液态转换为固态的过程，随着液态硅对石英坩埚表面进行冲刷及化学反应形成SiO，部分SiO由氩气排出炉内，部分SiO转换为单晶棒，故晶棒含有一定量氧，根据挥发原理，△S(表面积比)=硅液与石英坩埚接触表面积/硅液与氩气接触表面积，随着硅液逐渐减少△S也逐渐减少，但是在石英坩埚内侧底边边角处，△S出现增大，从而导致硅棒沿长度方向的氧含量出现反翘现象，部分国内外高端客户提出了N型晶棒尾部氧含量不能有反翘出现，因此，如何做到减少直拉单晶过程中尾部氧含量的反翘成为重中之重。技术实现要素：有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种能解决硅棒氧含量沿其长度方向出现反翘的直拉单晶尾部低氧反翘单晶炉。一种直拉单晶尾部低氧反翘单晶炉，该单晶炉包括设有上端开口的炉体，盖接在所述炉体的上端口位置的炉盖，所述炉体侧壁具有夹层，夹层内流通有冷却介质，在炉体内安装有保温毡，保温毡为中空筒体，保温毡顶部开口，所述保温毡外壁紧贴炉体内侧壁，所述保温毡顶端端面设有盖板，所述盖板上设有导流筒，导流筒成倒立圆台状，导流筒内腔从上而下逐渐径缩，保温毡内腔与炉盖内腔通过导流筒内腔连通，保温毡底部中心贯穿有支撑轴，支撑轴上托举有坩埚托盘，所述支撑轴能够带动坩埚托盘在竖直方向上移动，坩埚托盘上安装有石墨坩埚，石墨坩埚内安装有石英坩埚，石英坩埚位于导流筒的正下方，石英坩埚的上端面直径大于导流筒下端面直径，所述石英坩埚高度为410mm，石英坩埚的上端面外径为635mm，所述石英坩埚具有一个环形侧壁、弧形底壁以及连接环形侧壁和弧形底壁的弧形过渡段，所述环形侧壁壁厚11mm，所述弧形底壁、弧形过渡段的壁厚为13mm，所述弧形底壁的圆弧半径为1000mm，所述弧形过渡段圆弧半径小于等于75mm，保温毡底壁与坩埚托盘之间安装有底加热器，保温毡侧壁与石墨坩埚之间安装有侧加热器。优选的，所述弧形过渡段圆弧半径等于75mm。优选的，在导流筒内侧底端盖合有保温盖，所述保温盖包括吊杆、盖体，所述吊杆、盖体均采用高纯石墨制成，吊杆的上端通过钨制籽晶绳与该单晶炉的籽晶夹头固定连接，吊杆的上端与盖体中心可拆卸连接，盖体水平盖合在导流筒内侧底端，盖体的外径小于导流筒下端内壁的直径。优选的，所述盖体包括顶盖、上盖、下盖，下盖为圆形板，上盖、顶盖均为圆台状，下盖的上端面与上盖的下端面直径相等，上盖的上端面的直径大于顶盖的下端面的直径，吊杆为柱状，顶盖、上盖、下盖的中心位置分别设置有第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔，第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔分别贯通下盖、上盖、顶盖的上端面和下端面，第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔的内径均等于吊杆的外径，顶盖的上端面直径等于第三安装孔的内径，吊杆的下端依次穿过第三安装孔、第二安装孔、第一安装孔，以将顶盖、上盖、下盖固定套装于吊杆上，第三安装孔、第二安装孔、第一安装孔的内环壁均与吊杆的外环壁密封连接。优选的，所述下盖的上端面与上盖的下端面不接触，以在下盖和上盖之间形成环形空隙。本实用新型中，通过更改石英坩埚结构，使弧形过渡段圆弧半径小于等于75mm，保证了石英坩埚的弧形过渡段△S的降低避开了最大比值，硅棒内氧含量沿其长度方向形成稳定的下降曲线从而达到降低氧反翘的效果。附图说明图1为显示所述直拉单晶尾部低氧反翘单晶炉内部结构的示意图。图2为所述石英坩埚的主视图。图3为所述保温盖的主视图。图4为变更石英坩埚结构后，硅棒沿长度方向氧含量变化曲线。图中：炉体10、炉盖20、保温毡30、盖板40、导流筒50，支撑轴60、坩埚托盘70、石墨坩埚80、底加热器90、侧加热器100、保温盖110、吊杆1101、盖体1102、顶盖11021、上盖11022、下盖11023、石英坩埚120、环形侧壁1201、弧形底壁1202、弧形过渡段1203。具体实施方式为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。参见图1和图2，本实用新型实施例提供了一种直拉单晶尾部低氧反翘单晶炉，该单晶炉包括设有上端开口的炉体10，盖接在炉体10的上端口位置的炉盖20，炉体10侧壁具有夹层，夹层内流通有冷却介质，在炉体10内安装有保温毡30，保温毡30为中空筒体，保温毡30顶部开口，保温毡30外壁紧贴炉体10内侧壁，保温毡30顶端端面设有盖板40，盖板40上设有导流筒50，导流筒50成倒立圆台状，导流筒50内腔从上而下逐渐径缩，保温毡30内腔与炉盖20内腔通过导流筒50内腔连通，保温毡30底部中心贯穿有支撑轴60，支撑轴60上托举有坩埚托盘70，支撑轴60能够带动坩埚托盘70在竖直方向上移动，坩埚托盘70上安装有石墨坩埚80，石墨坩埚80内安装有石英坩埚120，石英坩埚120位于导流筒50的正下方，石英坩埚120的上端面直径大于导流筒50下端面直径，石英坩埚120高度为410mm，石英坩埚120的上端面外径为635mm，石英坩埚120具有一个环形侧壁1201、弧形底壁1202以及连接环形侧壁1201和弧形底壁1202的弧形过渡段1203，环形侧壁1201壁厚11mm，弧形底壁1202、弧形过渡段1203的壁厚为13mm，弧形底壁1202的圆弧半径为1000mm，弧形过渡段1203圆弧半径小于等于75mm，保温毡30底壁与坩埚托盘70之间安装有底加热器90，保温毡30侧壁与石墨坩埚80之间安装有侧加热器100。△S表示硅液与石英坩埚接触表面积与硅液与氩气接触表面积的比值，汉虹95炉为例，参见图4，其中，曲线A为原设计石英坩埚120对应直拉出的硅棒沿长度方向的氧含量变化曲线，曲线B为本实用新型设计的石英坩埚120对应直拉出的硅棒沿长度方向的氧含量变化曲线，变更石英坩埚120的结构后，硅棒尾部氧含量不再有反翘现象。本实用新型中，通过更改石英坩埚120结构，使弧形过渡段1203圆弧半径小于等于75mm，保证了石英坩埚120的弧形过渡段1203△S的降低避开了最大比值，硅棒内氧含量沿其长度方向形成稳定的下降曲线从而达到降低氧反翘的效果。参见图2，进一步，弧形过渡段1203圆弧半径等于75mm。参见图1，进一步，在导流筒50内侧底端盖合有保温盖110，保温盖110包括吊杆1101、盖体1102，吊杆1101、盖体1102均采用高纯石墨制成，吊杆1101的上端通过钨制籽晶绳与该单晶炉的籽晶夹头固定连接，吊杆1101的上端与盖体1102中心可拆卸连接，盖体1102水平盖合在导流筒50内侧底端，盖体1102的外径小于导流筒50下端内壁的直径。硅料在化料期间硅原料需要从固态变化成液态，此过程需要恒定吸收大量的热量，此部分热量源于侧加热器100及底加热器90，单晶炉中部及下部有大量保温毡30，此部分可以保证热场中温度，所以热场中炉盖20上部温度散失较大，故侧加热器100与底加热器90需提供更高的功率以维持化料。在化料期间，保温盖110通过籽晶夹头悬吊在导流筒50内，盖体1102盖合在导流筒50内侧底端，在拉晶期间，保温盖110通过籽晶夹头被吊出，然后进行拉晶步骤。本实施方式中，通过增加保温盖110，可以减少炉体10内热量向上部散失，使炉体10内温度恒定，从而达到降低加热器功率及缩短化料时间，盖体1102外侧壁与导流筒50内侧壁不接触，这样，氩气可通过导流筒50与盖体1102之间的间隙进入炉体10。参见图3，进一步，盖体1102包括顶盖11021、上盖11022、下盖11023，下盖11023为圆形板，上盖11022、顶盖11021均为圆台状，下盖11023的上端面与上盖11022的下端面直径相等，上盖11022的上端面的直径大于顶盖11021的下端面的直径，吊杆1101为柱状，顶盖11021、上盖11022、下盖11023的中心位置分别设置有第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔，第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔分别贯通下盖11023、上盖11022、顶盖11021的上端面和下端面，第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔的内径均等于吊杆1101的外径，顶盖11021的上端面直径等于第三安装孔的内径，吊杆1101的下端依次穿过第三安装孔、第二安装孔、第一安装孔，以将顶盖11021、上盖11022、下盖11023固定套装于吊杆1101上，第三安装孔、第二安装孔、第一安装孔的内环壁均与吊杆1101的外环壁密封连接。圆形板设计的下盖11023可防止化料时硅料中热量散失在炉盖20上部，由于化料期间炉盖20上部有氩气吹入炉体10内部，上盖11022、顶盖11021圆台状设计具有导流作用，可以防止氩气吹动保温盖110在炉体10内晃动，上盖11022、顶盖11021的设置增加了保温盖110整体重量，有利于保证保温盖110的稳定，顶盖11021、上盖11022、下盖11023三层设计保温效果更好，顶盖11021、上盖11022、下盖11023均采用高纯石墨制成，成本高，下盖11023更容易烧损，顶盖11021、上盖11022、下盖11023分体设计还能避免下盖11023烧损后需要整体更换，而增加成本。参见图3，进一步，下盖11023的上端面与上盖11022的下端面不接触，以在下盖11023和上盖11022之间形成环形空隙。本实施方式中，下盖11023与上盖11022之间设计成中空结构，相当于在下盖11023与上盖11022之间形成一个氩气保温层，进一步提高保温效果。下表为以汉虹120炉为例来说明使用保温盖110和未使用保温盖110的能耗对比。化料平均功率化料时间未使用保温盖110108.3KW20h使用保温盖110103.6KW13.9h可见，在增加保温盖110后，化料功率整体下降了4.7KW，化料时间由原来20h缩短至13.9h。本实用新型实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。当前第1页1 2 3