專利名稱：一種多晶硅鑄錠爐底部冷卻裝置和使用該冷卻裝置的多晶硅鑄錠爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多晶硅鑄錠爐技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種多晶硅鑄錠爐底部冷卻裝置和使用該裝置的多晶硅鑄錠爐。
背景技術(shù)：
當(dāng)前多晶硅鑄錠爐采用的晶體生長(zhǎng)方法主要為定向凝固法。在多晶硅鑄錠爐中多晶硅原料經(jīng)過(guò)升溫預(yù)熱、硅料熔化、晶體生長(zhǎng)、退火、冷卻等過(guò)程成為沿一定方向生長(zhǎng)的多
晶娃,定。多晶硅鑄錠過(guò)程中所處的環(huán)境即為多晶硅鑄錠熱場(chǎng)。該熱場(chǎng)能夠提供多晶硅融化所需的熱能，還能提供合理的溫度梯度。通過(guò)控制冷卻溫度可以控制晶體的生長(zhǎng)方向。在中國(guó)發(fā)明專利CN102071454A中公開(kāi)了一種用于多晶鑄錠爐的氣體冷卻裝置及方法，該裝置在熱場(chǎng)底部設(shè)有一個(gè)主動(dòng)散熱的氣體冷卻裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)通入裝置內(nèi)的氣流流量控制主動(dòng)散熱幅度，控制晶體下方散熱速率，來(lái)控制晶體生長(zhǎng)速度。但該裝置中氣流通道呈“之”字或“回”字布置，氣體的溫度從通道入口到通道出口逐漸升高，晶體下方的散熱速率不均，使得晶體的生長(zhǎng)速度不均，生長(zhǎng)方向不能一致。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種使晶體下方散熱均勻的多晶硅鑄錠爐底部冷卻裝置和使用該裝置的多晶硅鑄錠爐。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種多晶硅鑄錠爐底部的冷卻裝置，包括換熱裝置和冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置，其特征在于所述換熱裝置由頂蓋和底板構(gòu)成，所述頂蓋和底板之間為換熱腔，所述底板上設(shè)有多個(gè)導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔和導(dǎo)熱媒介出孔供導(dǎo)熱媒介進(jìn)出該換熱腔。優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔和導(dǎo)熱媒介出孔均勻并間隔地布置在底板上。優(yōu)選的，換熱腔中設(shè)置一溫度傳感器。優(yōu)選的，所述頂蓋和底板的材料為剛性導(dǎo)熱材料，尤其是鋼材。優(yōu)選的，所述頂蓋和底板之間優(yōu)選為密封連接。優(yōu)選的，所述冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置與底板上的導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔和導(dǎo)熱媒介出孔相連，所述冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置包括導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置，冷卻媒介循環(huán)裝置，所述導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置和冷卻媒介循環(huán)裝置能進(jìn)行熱交換。優(yōu)選的，導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置包括導(dǎo)熱媒介回流口、循環(huán)泵、導(dǎo)熱媒介管道和導(dǎo)熱媒介供給口 ；冷卻媒介循環(huán)裝置包括制冷機(jī)、冷卻媒介泵和冷卻媒介管道。優(yōu)選的，所述冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置包括換熱腔熱量控制裝置。優(yōu)選的，所述換熱腔熱量控制裝置為裝在導(dǎo)熱媒介回流口和導(dǎo)熱媒介供給口的溫度傳感器以及與導(dǎo)熱媒介回流口連通的流量計(jì)。[0015]本實(shí)用新型還提供一種多晶硅鑄錠爐，其包括坩堝，用于盛放多晶硅；加熱裝置，用于加熱坩堝；保溫裝置，用于對(duì)坩堝保溫；支撐裝置，用于支撐坩堝；以及冷卻裝置， 所述冷卻裝置設(shè)置在所述坩堝下方，用于對(duì)坩堝進(jìn)行冷卻。優(yōu)選的，所述加熱裝置包括頂部加熱源和底部加熱源，所述冷卻裝置位于底部加熱源下方，所述保溫裝置材料為石墨絕緣材料。優(yōu)選的，所述冷卻裝置和底部加熱源之間設(shè)有可移動(dòng)絕熱裝置。優(yōu)選的，所述可移動(dòng)絕熱裝置為可移動(dòng)絕熱開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型的多晶硅鑄錠爐底部的冷卻裝置，能使晶體生長(zhǎng)速率和方向一致，提高晶體的質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型底板俯視圖。圖2為本實(shí)用新型鑄錠爐結(jié)構(gòu)剖面圖。圖3為本實(shí)用新型冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型的鑄錠爐從上至下依次設(shè)置有上部組件、可移動(dòng)絕熱開(kāi)關(guān)4和冷卻裝置。所述上部組件包括保溫外罩9以及保溫外罩內(nèi)從上至下依次設(shè)置的頂部加熱源8、坩鍋7、支撐臺(tái)6和底部加熱源5。所述保溫外罩為石棉絕緣外罩，其可為一體式結(jié)構(gòu)，也可為分體式結(jié)構(gòu)。所述冷卻裝置包括頂蓋1和底板2。所述底板2設(shè)置貫通的孔3。所述頂蓋1的外沿與底板2四周焊接，保證密封。所述頂蓋1與底板2之間形成換熱腔。所述冷卻裝置為剛性導(dǎo)熱材料制成，優(yōu)選為鋼材。如圖1所示，所述底板2設(shè)置貫通的孔3，其中Θ表示導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔，@表示導(dǎo)熱媒介出孔。所述導(dǎo)熱媒介出孔和導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔間隔設(shè)置，優(yōu)選基本等距地均勻設(shè)置。優(yōu)選的， 每個(gè)導(dǎo)熱媒介出孔周圍皆為導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔，每個(gè)導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔周圍皆為導(dǎo)熱媒介出孔。所述導(dǎo)熱媒介出孔和導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔設(shè)置方式可為對(duì)稱設(shè)置也可非對(duì)稱設(shè)置，當(dāng)對(duì)稱設(shè)置時(shí)其可為左右對(duì)稱也可為中心對(duì)稱。圖3示出了本實(shí)用新型的冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置，其包括導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置和冷卻水循環(huán)裝置。導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置依序包括導(dǎo)熱媒介回流口 10、流量計(jì)16、循環(huán)風(fēng)機(jī)12、 導(dǎo)熱媒介管道和導(dǎo)熱媒介供給口 11。所述導(dǎo)熱媒介回流口 10與底板的導(dǎo)熱媒介出孔相連， 所述導(dǎo)熱媒介供給口 11與底板的導(dǎo)熱媒介入口相連。導(dǎo)熱媒介回流口 10和導(dǎo)熱媒介供給口 11均裝有溫度傳感器。冷卻水循環(huán)裝置為一封閉通路，包括制冷機(jī)15、冷水泵14和冷水管道。導(dǎo)熱媒介管道和冷水管道在水冷換熱部13實(shí)現(xiàn)熱交換。在鑄錠爐在多晶硅熔化過(guò)程中，所述冷卻裝置與底部加熱源5之間由可移動(dòng)絕熱開(kāi)關(guān)4隔開(kāi)，當(dāng)晶料結(jié)晶時(shí)則將可移動(dòng)絕熱開(kāi)關(guān)4移開(kāi)。此時(shí)，隨著晶體高度變大，散熱率下降，晶體生長(zhǎng)速率下降。導(dǎo)熱媒介經(jīng)過(guò)底板的導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔均勻通入換熱腔，將交換熱量后的導(dǎo)熱媒介通過(guò)底板的導(dǎo)熱媒介出孔均勻流出，并經(jīng)由冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置冷卻再次供入換熱腔，由此往復(fù)循環(huán)，將坩堝7底部的熱量通過(guò)所述冷卻裝置帶走，從而形成溫度梯[0028]本實(shí)用新型底板的導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔和導(dǎo)熱媒介出孔交錯(cuò)排列，能保證換熱腔溫度均勻從而使晶體下方散熱均勻，晶體生長(zhǎng)速率和方向一致。同時(shí)通過(guò)冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置控制導(dǎo)熱媒介的溫度，控制改變換熱腔的溫度，從而控制晶體的生長(zhǎng)速率和方向。進(jìn)一步， 由于導(dǎo)熱媒介回流口 10和導(dǎo)熱媒介供給口 11均裝有溫度傳感器，依據(jù)供給口的溫度、回流口的溫度、流量可以準(zhǔn)確計(jì)算出實(shí)際的換熱量，通過(guò)控制導(dǎo)熱媒介的溫度及導(dǎo)熱媒介的流量可更加精確地控制換熱腔的換熱量，晶體的生長(zhǎng)速率和方向能夠得到更加精確的控制。所述導(dǎo)熱媒介優(yōu)選氣體，最優(yōu)選氬氣和氦氣。本實(shí)用新型不限于本具體實(shí)施例的方式，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開(kāi)內(nèi)容聯(lián)想到得所有變形均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多晶硅鑄錠爐底部的冷卻裝置，包括換熱裝置和冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置，其特征在于所述換熱裝置由頂蓋(1)和底板( 構(gòu)成，所述頂蓋(1)和底板( 之間限定一換熱腔，所述底板上設(shè)有多個(gè)導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔和導(dǎo)熱媒介出孔供導(dǎo)熱媒介進(jìn)出該換熱腔。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔和導(dǎo)熱媒介出孔均勻并間隔地布置在底板(2)上。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于，所述頂蓋和底板的材料為鋼材，且所述頂蓋⑴和底板⑵之間密封連接。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置與所述底板( 上的導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔和導(dǎo)熱媒介出孔相連，其包括導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置，冷卻媒介循環(huán)裝置，所述導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置和冷卻媒介循環(huán)裝置能進(jìn)行熱交換，所述冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置通過(guò)使導(dǎo)熱媒介循環(huán)進(jìn)入和流出在所述底板( 與所述頂蓋(1)之間界定出的換熱腔，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述換熱腔的冷卻。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻導(dǎo)熱媒介供給裝置包括換熱腔熱量控制裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的冷卻裝置，其特征在于，所述換熱腔熱量控制裝置為設(shè)在導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置上的一個(gè)以上的溫度傳感器和流量計(jì)(16)。
7.如權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其特征在于，導(dǎo)熱媒介循環(huán)裝置包括導(dǎo)熱媒介回流口(10)、循環(huán)泵(12)、導(dǎo)熱媒介管道和導(dǎo)熱媒介供給口(11)；冷卻媒介循環(huán)裝置包括制冷機(jī)(15)、冷卻媒介泵(14)和冷卻媒介管道；所述導(dǎo)熱媒介回流口(10)與所述導(dǎo)熱媒介出孔連通，所述導(dǎo)熱媒介供給口(11)和所述導(dǎo)熱媒介進(jìn)孔連通。
8.一種多晶硅鑄錠爐，包括坩堝，用于盛放多晶硅；加熱裝置，用于加熱坩堝；保溫裝置，用于對(duì)坩堝保溫；支撐裝置，用于支撐坩堝；其特征在于，所述多晶硅鑄錠爐還包括如權(quán)利要求1-7之一所述的冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)置在所述坩堝下方，用于對(duì)坩堝進(jìn)行冷卻。
9.如權(quán)利要求8所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述加熱裝置包括頂部加熱源(8)和底部加熱源(5)，所述冷卻裝置位于底部加熱源( 下方，所述保溫裝置材料為石墨絕緣材料。
10.如權(quán)利要求9所述的多晶硅鑄錠爐，其特征在于，所述冷卻裝置和底部加熱源(5)之間設(shè)有可移動(dòng)絕熱裝置G)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種多晶硅鑄錠爐底部冷卻裝置和使用該裝置的多晶硅鑄錠爐。所述多晶硅鑄錠爐底部冷卻裝置，包括換熱裝置，該換熱裝置由頂蓋和底板構(gòu)成，所述頂蓋和底板之間為換熱腔。導(dǎo)熱媒介能均勻出入該換熱腔，使晶體下方散熱均勻，從而使晶體生長(zhǎng)速率和方向一致，提高晶體的質(zhì)量。
文檔編號(hào)C30B29/06GK202323114SQ20112048504
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者李伯平 申請(qǐng)人:李伯平