專利名稱：一種石墨熱場護盤壓片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石墨熱場護盤壓片，特別是涉及一種直拉法制備單晶硅所使用的石墨熱場護盤壓片。
背景技術：
當前制備單晶硅主要由兩種技術，根據(jù)晶體生長方式不同，可以分為區(qū)熔單晶硅和直拉單晶硅。直拉單晶硅主要應用于微電子集成電路和太陽能電池方面，是單晶硅的主體。直拉法是運用熔體的冷凝結晶驅動原理，在固液界面處，藉由熔體溫度下降，將產(chǎn)生由液體轉換成固態(tài)的相變化。為了生長質量合格(硅單晶電阻率、氧含量及氧濃度分布、碳含量、金屬雜質含量、缺陷等)的單晶硅棒，在采用直拉法生長時，必須考慮以下問題。首先是根據(jù)技術要求，選擇使用合適的單晶生長設備，其次是要掌握一整套單晶硅的制備工藝、技術，包括(1)單晶硅系統(tǒng)內(nèi)的熱場設計，確保晶體生長有合理穩(wěn)定的溫度梯度；(2)單晶硅生長I系統(tǒng)內(nèi)的氬氣氣體系統(tǒng)設計；(3)單晶硅挾持技術系統(tǒng)的設計；(4)為了提高生產(chǎn)效率的連續(xù)加料系統(tǒng)的設計；(5)單晶硅制備工藝的過程控制。熱的傳輸靠三種主要模式，亦即輻射、對流及熱傳導。由于晶體的生長是在高溫下進行，所以這三種模式都存在于系統(tǒng)中。在直拉法里，熔體是藉由石墨加熱器的輻射熱而被加熱，而熔體內(nèi)部的熱傳導則是主要靠著對流，晶棒內(nèi)部的熱傳輸主要靠著傳導。另外，從液面及晶棒表面散失到外圍的熱則是藉由輻射作用。系統(tǒng)內(nèi)的溫度分布對晶體生長質量有很大的影響。包括缺陷的密度與分布、氧的析出物生成等。直拉單晶制造法(Czochralski，CZ法)是將原料多硅晶塊放入適應坩堝中，在單晶爐中加熱融化，再將一根直徑只有10_的棒狀晶種(籽晶)浸入熔液中。在合適的溫度下，熔液中的硅原子會順著晶種的硅原子排列結構在固液交界面上形成規(guī)則的結晶，成為單晶體。把晶種微微的旋轉向上提升，熔液中的硅原子會在前面形成的單晶體上繼續(xù)結晶，并延續(xù)其規(guī)則的原子排列結構。若整個結晶環(huán)境穩(wěn)定，就可以周而復始的形成結晶，在惰性氣體的保護下，經(jīng)過引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾、晶體取出等步驟，完成晶體生長，最后形成一根圓柱形的原子排列整齊的硅單晶晶體，即硅單晶錠。在拉晶放肩時，溶液上下溫度梯度大等問題引起的對流，造成放肩不容易成活，在等徑尾部時，溶液減少，溶液本身的保溫性下降，溫度容易波動，結晶過程不穩(wěn)定，目前，熱場周圍及底部設置有保溫材料對熱場保溫，但仍存在由于底部保溫的不好引起溫度的不穩(wěn)定造成單晶的成活率低，晶體內(nèi)存在缺陷，熱能的利用率低等問題，底部的保溫材料上設置護盤壓片，護盤壓片為一層薄片結構，只是起保護保溫材料的作用，并沒有保溫的作用。申請?zhí)?01120435339.6公開了一種直拉八英寸硅單晶熱場，其中采用雙層護盤壓片，護盤壓片設于下護盤壓片之上，下護盤壓片和護盤壓片之間填充有石墨氈，加強了熱場保溫、增大了晶體內(nèi)部的縱向溫度梯度、提高了整體拉速，更好的保證了成晶的穩(wěn)定性。本實用新型公開一種石墨熱場護盤壓片，引進創(chuàng)新的壓片上蓋設計，護盤壓片的空腔處可放置多層隔熱材料，更好的達到保溫的效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的為在石墨熱場護盤壓片上增加內(nèi)部空心的壓片上蓋，然后在護盤壓片的空腔內(nèi)放置隔熱材料，從而加強熱場底部保溫性能，降低熱場內(nèi)部上下熱量對流，使拉晶溫度場更穩(wěn)定。為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種石墨熱場護盤壓片，設置在石墨熱場爐體底部，包括下護盤壓片和護盤壓片上蓋，護盤壓片上蓋為有一定容積的下端開口的結構，護盤壓片上蓋的下沿與下護盤壓片的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋與下護盤壓片之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，護盤壓片上設置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔。所述的下護盤壓片與護盤壓片上蓋之間為凹凸卡接連接。所述的下護盤壓片的上表面上設置有一圈用于固定護盤壓片上蓋的凹槽，凹槽的形狀與護盤壓片上蓋的下沿相匹配，凹槽的寬度與護盤壓片上蓋的厚度相匹配。所述的下護盤壓片為外輪廓為圓形的平板狀結構，其中心位置設置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔。所述的護盤壓片上蓋是中空的環(huán)狀柱體結構，其頂部沿垂直于柱體軸線方向向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋的直徑與凹槽直徑相匹配。所述的護盤壓片上蓋的上蓋頂設置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔，且與下護盤壓片中心位置的圓孔等直徑，兩個圓孔同軸。所述的護盤壓片上蓋的下沿嵌入下護盤壓片上表面的凹槽中，與下護盤壓片卡接。所述的護盤壓片上蓋與下護盤壓片之間的空腔內(nèi)放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料。采用上述技術方案，本實用新型具有如下有益效果1、采用石墨熱場護盤壓片，由于下護盤壓片和護盤壓片上蓋組成的空腔位置放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料，增加了護盤壓片本身保溫功能，底部散失的熱量減少。2、采用石墨熱場護盤壓片，由于下護盤壓片和護盤壓片上蓋組成的空腔位置放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料，增加了護盤壓片本身的保溫功能，底部散失的熱量減少，從而提高了熱能的利用率，節(jié)能4% 8%，降低能耗。3、采用石墨熱場護盤壓片，增加了護盤壓片本身保溫功能，底部散失的熱量減少，從而減小拉晶中溶液的熱對流，提聞拉晶放肩成功率。4、采用石墨熱場護盤壓片，增強了熱場的底部保溫功能，底部散失的熱量減少，提高熱場溫度穩(wěn)定性，提高拉晶的整棒率。
以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。說明書附圖

圖1 :本實用新型護盤壓片的安裝示意圖圖2 :本實用新型護盤壓片主視圖圖3 :本實用新型護盤壓片俯視圖圖4 :本實用新型護盤壓片上蓋俯視圖[0029]圖5 :圖4的A-A剖視圖圖6 :本實用新型下護盤壓片俯視圖圖7:圖6的B-B剖視圖其中1、下護盤壓片，2、護盤壓片上蓋，3、凹槽，4、護盤壓片，5、下沿，1-1、爐體內(nèi)壁，1-2、隔熱材料，1-3、排氣口，1-4、下保溫筒，1-7、中保溫筒，1-25、上保溫筒，1_8、加熱器，1_18、溶娃，1-20、桿晶，1-19、娃單晶棒，1-15、石墨樹禍，1_16、石英樹禍，1-14、禍托，1-22、石墨電極,1_11、電極護套，1-13、 甘禍托桿，1-10、托桿護套。
具體實施例 實施例一本實用新型所述的一種石墨熱場護盤壓片，如圖1所示，安裝在石墨熱場爐體的底部，下面設置有隔熱材料1-2，下護盤壓片I的外邊緣與爐體內(nèi)壁1-1連接，坩堝托桿1-13和托桿護套1-10從護盤壓片的圓孔11、21通過，下護盤壓片I上的圓孔12可供石墨電極1-22和電極護套1-11通過，護盤壓片設置在熱場爐體的底部，起到加強爐體底部保溫的作用。如圖2、圖3所示，石墨熱場護盤壓片，設置在石墨熱場爐體底部，包括下護盤壓片I和護盤壓片上蓋2，護盤壓片上蓋2為有一定容積的下端開口的結構，護盤壓片上蓋2的下沿與下護盤壓片I的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋2與下護盤壓片I之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，所述的下護盤壓片I與護盤壓片上蓋2之間為凹凸卡接連接。其中下護盤壓片I為平板狀結構，中間有一圓孔11，優(yōu)選下護盤壓片I為圓形的平板結構，其上表面設置有一圈凹槽3，凹槽3的形狀與護盤壓片上蓋2的下沿5形狀相同，凹槽3的寬度與護盤壓片上蓋2的下沿5的厚度相匹配，護盤壓片上蓋2是圓柱狀筒形結構，其頂部向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋2的下沿5正好嵌入下護盤壓片I的上表面的凹槽3中，凹槽3很好的固定了護盤壓片上蓋2，護盤壓片上蓋2與下護盤壓片I之間形成空腔，空腔位置可以放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料，這樣下護盤壓片I可以防護其下面的隔熱材料，空腔位置放置隔熱材料又增加了護盤壓片本身的保溫功能，從而能夠更好的提高熱場底部的保溫功能，提高熱場熱能的利用率，保證制備單晶過程的穩(wěn)定。如圖4、圖5所示，護盤壓片上蓋2是中空的圓柱狀筒形結構，其頂部向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋2的頂部有與下護盤壓片I中間的圓孔11等直徑的圓孔21，且兩個圓孔同軸，圓孔11、21的目的是為了讓爐體中間的坩堝托桿和托桿護套通過，護盤壓片上蓋2的內(nèi)部中空結構可以放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料，可以加強爐底的保溫功倉泛。如圖6、圖7所示，下護盤壓片I是外輪廓為圓形的平板狀結構，中間設置有供坩堝托桿和托桿護套通過的圓孔11，下護盤壓片I上表面設置有一圈凹槽3，凹槽3的形狀與護盤壓片上蓋2下沿5的形狀相同，凹槽3的的寬度與護盤壓片上蓋2下沿5的厚度相匹配，這樣，護盤壓片上蓋2的下沿5可以嵌入凹槽3中，從而固定護盤壓片上蓋2，下護盤壓片I上還設置有供石墨電極和電極護套通過的圓孔12.護盤壓片上蓋2和下護盤壓片I組裝成石墨熱場護盤壓片，護盤壓片上蓋2與下護盤壓片I之間形成空腔，空腔內(nèi)放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料。[0040]針對22寸單晶石墨熱場，如圖4和圖5所示，護盤壓片上蓋2直徑為300mm 400mm,優(yōu)選350mm,高度30_ 70mm,優(yōu)選50mm,石墨厚度10mm 30mm,優(yōu)選IOmm,為避免影響石墨 甘禍行程，可加大護盤壓片上蓋2的內(nèi)徑，內(nèi)徑為120mm 200mm,優(yōu)選150mm,讓石墨托桿加長部分可以進入護盤壓片上蓋2，如圖6和7所示，下護盤壓片I優(yōu)選圓形薄片，其直徑為782mm，石墨厚度為15mm，在下護盤壓片I上表面開相應的凹槽3，凹槽3的形狀與護盤壓片上蓋2的下沿5形狀相同，凹槽的寬度與護盤壓片上蓋2的下沿5的厚度相同，如圖2所示，護盤壓片上蓋2嵌入凹槽3中，與下護盤壓片I組裝在一起，形成石墨熱場護盤壓片，在護盤壓片空腔中放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料，如石墨軟氈或固化氈，可以填充滿或留有部分空間，既保護了護盤壓片下面的隔熱材料，又增加了護盤壓片本身的保溫功能，能夠更好的提高熱場底部的保溫功能，提高熱場熱能的利用率，保證制備單晶過程的穩(wěn)定。實施例二針對不同尺寸的石墨熱場系統(tǒng)(20寸、24寸、26寸、28寸、30寸、32寸)，改變下護盤壓片I直徑、厚度，護盤壓片上蓋2的直徑、壁厚、孔的大小以匹配不同的石墨熱場及不同的單晶爐構造，從而達到既保護護盤壓片下面的隔熱材料，又增加護盤壓片本身的保溫功能，能夠更好的提高熱場底部的保溫功能，提高熱場熱能的利用率，保證制備單晶過程的穩(wěn)
定。 在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中專業(yè)技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變化和改進，均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種石墨熱場護盤壓片，設置在石墨熱場爐體底部，其特征在于包括下護盤壓片(1)和護盤壓片上蓋(2)，護盤壓片上蓋(2)為有一定容積的下端開口的結構，護盤壓片上蓋(2)的下沿與下護盤壓片(I)的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋(2)與下護盤壓片(I) 之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，護盤壓片上設置有供坩堝托桿(1-13)和托桿護套 (1-10)通過的圓孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的下護盤壓片(I)與護盤壓片上蓋(2)之間為凹凸卡接連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的下護盤壓片(I)的上表面上設置有一圈直角型的凹槽(3)，護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)嵌入凹槽(3)內(nèi)，凹槽(3)的形狀與護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)相匹配，凹槽(3)的寬度與護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)的厚度相匹配。
4.根據(jù)權利要求3所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的下護盤壓片(I)為外輪廓為圓形的平板狀結構，其中心位置設置有供坩堝托桿(1-13)和托桿護套(1-10)通過的圓孔(11)。
5.根據(jù)權利要求2所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)是中空的環(huán)狀柱體結構，其頂部沿垂直于柱體軸線方向向內(nèi)延伸形成上蓋頂，護盤壓片上蓋(2)的直徑與凹槽(3)直徑相匹配。
6.根據(jù)權利要求5所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)的上蓋頂設置有供坩堝托桿(1-13)和托桿護套(1-10)通過的圓孔(21)，且與下護盤壓片(I) 中心位置的圓孔(11)等直徑，兩個圓孔同軸。
7.根據(jù)權利要求6所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)的下沿(5)嵌入下護盤壓片(I)上表面的凹槽(3)中，與下護盤壓片(I)卡接。
8.根據(jù)權利要求1所述的石墨熱場護盤壓片，其特征在于所述的護盤壓片上蓋(2)與下護盤壓片(I)之間的空腔內(nèi)放置多層軟質的或者是固化的隔熱材料。
專利摘要本實用新型公開了一種石墨熱場護盤壓片，設置在石墨熱場爐體底部，其特征在于包括下護盤壓片和護盤壓片上蓋，護盤壓片上蓋為有一定容積的下端開口的結構，護盤壓片上蓋的下沿與下護盤壓片的上表面固定連接，在護盤壓片上蓋與下護盤壓片之間形成一個可放置隔熱材料的空腔，在下護盤壓片和護盤壓片上蓋的空腔中填充隔熱材料，使得在維持原護盤壓片防護隔熱材料的功能的基礎上，還具有底部保溫的功能，并且結構簡單。
文檔編號C30B15/00GK202881442SQ20122056975
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權日2012年10月31日
發(fā)明者付雁清, 周儉, 李德建, 陳昌林, 陳建春 申請人:上海杰姆斯電子材料有限公司