专利名称：一种石墨热场护盘压片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石墨热场护盘压片，特别是涉及一种直拉法制备单晶硅所使用的石墨热场护盘压片。
背景技术：
当前制备单晶硅主要由两种技术，根据晶体生长方式不同，可以分为区熔单晶硅和直拉单晶硅。直拉单晶硅主要应用于微电子集成电路和太阳能电池方面，是单晶硅的主体。直拉法是运用熔体的冷凝结晶驱动原理，在固液界面处，藉由熔体温度下降，将产生由液体转换成固态的相变化。为了生长质量合格(硅单晶电阻率、氧含量及氧浓度分布、碳含量、金属杂质含量、缺陷等)的单晶硅棒，在采用直拉法生长时，必须考虑以下问题。首先是根据技术要求，选择使用合适的单晶生长设备，其次是要掌握一整套单晶硅的制备工艺、技术，包括(1)单晶硅系统内的热场设计，确保晶体生长有合理稳定的温度梯度；(2)单晶硅生长I系统内的氩气气体系统设计；(3)单晶硅挟持技术系统的设计；(4)为了提高生产效率的连续加料系统的设计；(5)单晶硅制备工艺的过程控制。热的传输靠三种主要模式，亦即辐射、对流及热传导。由于晶体的生长是在高温下进行，所以这三种模式都存在于系统中。在直拉法里，熔体是藉由石墨加热器的辐射热而被加热，而熔体内部的热传导则是主要靠着对流，晶棒内部的热传输主要靠着传导。另外，从液面及晶棒表面散失到外围的热则是藉由辐射作用。系统内的温度分布对晶体生长质量有很大的影响。包括缺陷的密度与分布、氧的析出物生成等。直拉单晶制造法(Czochralski，CZ法)是将原料多硅晶块放入适应坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有10_的棒状晶种(籽晶)浸入熔液中。在合适的温度下，熔液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升，熔液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶，并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定，就可以周而复始的形成结晶，在惰性气体的保护下，经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾、晶体取出等步骤，完成晶体生长，最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。在拉晶放肩时，溶液上下温度梯度大等问题引起的对流，造成放肩不容易成活，在等径尾部时，溶液减少，溶液本身的保温性下降，温度容易波动，结晶过程不稳定，目前，热场周围及底部设置有保温材料对热场保温，但仍存在由于底部保温的不好引起温度的不稳定造成单晶的成活率低，晶体内存在缺陷，热能的利用率低等问题，底部的保温材料上设置护盘压片，护盘压片为一层薄片结构，只是起保护保温材料的作用，并没有保温的作用。申请号201120435339.6公开了一种直拉八英寸硅单晶热场，其中采用双层护盘压片，护盘压片设于下护盘压片之上，下护盘压片和护盘压片之间填充有石墨毡，加强了热场保温、增大了晶体内部的纵向温度梯度、提高了整体拉速，更好的保证了成晶的稳定性。本实用新型公开一种石墨热场护盘压片，引进创新的压片上盖设计，护盘压片的空腔处可放置多层隔热材料，更好的达到保温的效果。
实用新型内容本实用新型的目的为在石墨热场护盘压片上增加内部空心的压片上盖，然后在护盘压片的空腔内放置隔热材料，从而加强热场底部保温性能，降低热场内部上下热量对流，使拉晶温度场更稳定。为了实现该目的，本发明采用如下技术方案一种石墨热场护盘压片，设置在石墨热场炉体底部，包括下护盘压片和护盘压片上盖，护盘压片上盖为有一定容积的下端开口的结构，护盘压片上盖的下沿与下护盘压片的上表面固定连接，在护盘压片上盖与下护盘压片之间形成一个可放置隔热材料的空腔，护盘压片上设置有供坩埚托杆和托杆护套通过的圆孔。所述的下护盘压片与护盘压片上盖之间为凹凸卡接连接。所述的下护盘压片的上表面上设置有一圈用于固定护盘压片上盖的凹槽，凹槽的形状与护盘压片上盖的下沿相匹配，凹槽的宽度与护盘压片上盖的厚度相匹配。所述的下护盘压片为外轮廓为圆形的平板状结构，其中心位置设置有供坩埚托杆和托杆护套通过的圆孔。所述的护盘压片上盖是中空的环状柱体结构，其顶部沿垂直于柱体轴线方向向内延伸形成上盖顶，护盘压片上盖的直径与凹槽直径相匹配。所述的护盘压片上盖的上盖顶设置有供坩埚托杆和托杆护套通过的圆孔，且与下护盘压片中心位置的圆孔等直径，两个圆孔同轴。所述的护盘压片上盖的下沿嵌入下护盘压片上表面的凹槽中，与下护盘压片卡接。所述的护盘压片上盖与下护盘压片之间的空腔内放置多层软质的或者是固化的隔热材料。采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果1、采用石墨热场护盘压片，由于下护盘压片和护盘压片上盖组成的空腔位置放置多层软质的或者是固化的隔热材料，增加了护盘压片本身保温功能，底部散失的热量减少。2、采用石墨热场护盘压片，由于下护盘压片和护盘压片上盖组成的空腔位置放置多层软质的或者是固化的隔热材料，增加了护盘压片本身的保温功能，底部散失的热量减少，从而提高了热能的利用率，节能4% 8%，降低能耗。3、采用石墨热场护盘压片，增加了护盘压片本身保温功能，底部散失的热量减少，从而减小拉晶中溶液的热对流，提闻拉晶放肩成功率。4、采用石墨热场护盘压片，增强了热场的底部保温功能，底部散失的热量减少，提高热场温度稳定性，提高拉晶的整棒率。
以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。说明书附图
图1 :本实用新型护盘压片的安装示意图图2 :本实用新型护盘压片主视图图3 :本实用新型护盘压片俯视图图4 :本实用新型护盘压片上盖俯视图[0029]图5 :图4的A-A剖视图图6 :本实用新型下护盘压片俯视图图7:图6的B-B剖视图其中1、下护盘压片，2、护盘压片上盖，3、凹槽，4、护盘压片，5、下沿，1-1、炉体内壁，1-2、隔热材料，1-3、排气口，1-4、下保温筒，1-7、中保温筒，1-25、上保温筒，1_8、加热器，1_18、溶娃，1-20、杆晶，1-19、娃单晶棒，1-15、石墨樹祸，1_16、石英樹祸，1-14、祸托，1-22、石墨电极,1_11、电极护套，1-13、 甘祸托杆，1-10、托杆护套。
具体实施例 实施例一本实用新型所述的一种石墨热场护盘压片，如图1所示，安装在石墨热场炉体的底部，下面设置有隔热材料1-2，下护盘压片I的外边缘与炉体内壁1-1连接，坩埚托杆1-13和托杆护套1-10从护盘压片的圆孔11、21通过，下护盘压片I上的圆孔12可供石墨电极1-22和电极护套1-11通过，护盘压片设置在热场炉体的底部，起到加强炉体底部保温的作用。如图2、图3所示，石墨热场护盘压片，设置在石墨热场炉体底部，包括下护盘压片I和护盘压片上盖2，护盘压片上盖2为有一定容积的下端开口的结构，护盘压片上盖2的下沿与下护盘压片I的上表面固定连接，在护盘压片上盖2与下护盘压片I之间形成一个可放置隔热材料的空腔，所述的下护盘压片I与护盘压片上盖2之间为凹凸卡接连接。其中下护盘压片I为平板状结构，中间有一圆孔11，优选下护盘压片I为圆形的平板结构，其上表面设置有一圈凹槽3，凹槽3的形状与护盘压片上盖2的下沿5形状相同，凹槽3的宽度与护盘压片上盖2的下沿5的厚度相匹配，护盘压片上盖2是圆柱状筒形结构，其顶部向内延伸形成上盖顶，护盘压片上盖2的下沿5正好嵌入下护盘压片I的上表面的凹槽3中，凹槽3很好的固定了护盘压片上盖2，护盘压片上盖2与下护盘压片I之间形成空腔，空腔位置可以放置多层软质的或者是固化的隔热材料，这样下护盘压片I可以防护其下面的隔热材料，空腔位置放置隔热材料又增加了护盘压片本身的保温功能，从而能够更好的提高热场底部的保温功能，提高热场热能的利用率，保证制备单晶过程的稳定。如图4、图5所示，护盘压片上盖2是中空的圆柱状筒形结构，其顶部向内延伸形成上盖顶，护盘压片上盖2的顶部有与下护盘压片I中间的圆孔11等直径的圆孔21，且两个圆孔同轴，圆孔11、21的目的是为了让炉体中间的坩埚托杆和托杆护套通过，护盘压片上盖2的内部中空结构可以放置多层软质的或者是固化的隔热材料，可以加强炉底的保温功倉泛。如图6、图7所示，下护盘压片I是外轮廓为圆形的平板状结构，中间设置有供坩埚托杆和托杆护套通过的圆孔11，下护盘压片I上表面设置有一圈凹槽3，凹槽3的形状与护盘压片上盖2下沿5的形状相同，凹槽3的的宽度与护盘压片上盖2下沿5的厚度相匹配，这样，护盘压片上盖2的下沿5可以嵌入凹槽3中，从而固定护盘压片上盖2，下护盘压片I上还设置有供石墨电极和电极护套通过的圆孔12.护盘压片上盖2和下护盘压片I组装成石墨热场护盘压片，护盘压片上盖2与下护盘压片I之间形成空腔，空腔内放置多层软质的或者是固化的隔热材料。[0040]针对22寸单晶石墨热场，如图4和图5所示，护盘压片上盖2直径为300mm 400mm,优选350mm,高度30_ 70mm,优选50mm,石墨厚度10mm 30mm,优选IOmm,为避免影响石墨 甘祸行程，可加大护盘压片上盖2的内径，内径为120mm 200mm,优选150mm,让石墨托杆加长部分可以进入护盘压片上盖2，如图6和7所示，下护盘压片I优选圆形薄片，其直径为782mm，石墨厚度为15mm，在下护盘压片I上表面开相应的凹槽3，凹槽3的形状与护盘压片上盖2的下沿5形状相同，凹槽的宽度与护盘压片上盖2的下沿5的厚度相同，如图2所示，护盘压片上盖2嵌入凹槽3中，与下护盘压片I组装在一起，形成石墨热场护盘压片，在护盘压片空腔中放置多层软质的或者是固化的隔热材料，如石墨软毡或固化毡，可以填充满或留有部分空间，既保护了护盘压片下面的隔热材料，又增加了护盘压片本身的保温功能，能够更好的提高热场底部的保温功能，提高热场热能的利用率，保证制备单晶过程的稳定。实施例二针对不同尺寸的石墨热场系统(20寸、24寸、26寸、28寸、30寸、32寸)，改变下护盘压片I直径、厚度，护盘压片上盖2的直径、壁厚、孔的大小以匹配不同的石墨热场及不同的单晶炉构造，从而达到既保护护盘压片下面的隔热材料，又增加护盘压片本身的保温功能，能够更好的提高热场底部的保温功能，提高热场热能的利用率，保证制备单晶过程的稳
定。 在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种石墨热场护盘压片，设置在石墨热场炉体底部，其特征在于包括下护盘压片(1)和护盘压片上盖(2)，护盘压片上盖(2)为有一定容积的下端开口的结构，护盘压片上盖(2)的下沿与下护盘压片(I)的上表面固定连接，在护盘压片上盖(2)与下护盘压片(I) 之间形成一个可放置隔热材料的空腔，护盘压片上设置有供坩埚托杆(1-13)和托杆护套 (1-10)通过的圆孔。
2.根据权利要求1所述的石墨热场护盘压片，其特征在于所述的下护盘压片(I)与护盘压片上盖(2)之间为凹凸卡接连接。
3.根据权利要求2所述的石墨热场护盘压片，其特征在于所述的下护盘压片(I)的上表面上设置有一圈直角型的凹槽(3)，护盘压片上盖(2)的下沿(5)嵌入凹槽(3)内，凹槽(3)的形状与护盘压片上盖(2)的下沿(5)相匹配，凹槽(3)的宽度与护盘压片上盖(2)的下沿(5)的厚度相匹配。
4.根据权利要求3所述的石墨热场护盘压片，其特征在于所述的下护盘压片(I)为外轮廓为圆形的平板状结构，其中心位置设置有供坩埚托杆(1-13)和托杆护套(1-10)通过的圆孔(11)。
5.根据权利要求2所述的石墨热场护盘压片，其特征在于所述的护盘压片上盖(2)是中空的环状柱体结构，其顶部沿垂直于柱体轴线方向向内延伸形成上盖顶，护盘压片上盖(2)的直径与凹槽(3)直径相匹配。
6.根据权利要求5所述的石墨热场护盘压片，其特征在于所述的护盘压片上盖(2)的上盖顶设置有供坩埚托杆(1-13)和托杆护套(1-10)通过的圆孔(21)，且与下护盘压片(I) 中心位置的圆孔(11)等直径，两个圆孔同轴。
7.根据权利要求6所述的石墨热场护盘压片，其特征在于所述的护盘压片上盖(2)的下沿(5)嵌入下护盘压片(I)上表面的凹槽(3)中，与下护盘压片(I)卡接。
8.根据权利要求1所述的石墨热场护盘压片，其特征在于所述的护盘压片上盖(2)与下护盘压片(I)之间的空腔内放置多层软质的或者是固化的隔热材料。
专利摘要本实用新型公开了一种石墨热场护盘压片，设置在石墨热场炉体底部，其特征在于包括下护盘压片和护盘压片上盖，护盘压片上盖为有一定容积的下端开口的结构，护盘压片上盖的下沿与下护盘压片的上表面固定连接，在护盘压片上盖与下护盘压片之间形成一个可放置隔热材料的空腔，在下护盘压片和护盘压片上盖的空腔中填充隔热材料，使得在维持原护盘压片防护隔热材料的功能的基础上，还具有底部保温的功能，并且结构简单。
文档编号C30B15/00GK202881442SQ20122056975
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者付雁清, 周俭, 李德建, 陈昌林, 陈建春 申请人:上海杰姆斯电子材料有限公司