專利名稱：多晶硅還原爐噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改善多晶硅還原爐爐內(nèi)氣流分布的噴嘴，特別涉及一種可以 形成中心氣流通道和螺旋氣流通道的分體式多晶硅還原爐噴嘴。
背景技術(shù)：
在多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中，還原爐是主要設(shè)備，而還原爐爐內(nèi)氣體的溫度與濃度的均 勻分布對(duì)多晶硅生成的質(zhì)量好壞起到至關(guān)重要的作用。在還原爐工作過(guò)程中，SiHCl3和H2 等工藝氣體經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入爐體內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)，生成Si并沉積在硅芯電極上。由于進(jìn)氣管 口徑較大，中心流速較小，氣體向上運(yùn)動(dòng)到硅棒中端就向四周擴(kuò)散，導(dǎo)致還原爐下部氣體濃 度高、溫度低，而上部氣體濃度低、溫度高，從而形成玉米棒結(jié)構(gòu)，影響硅棒的品質(zhì)和生產(chǎn)效 率?，F(xiàn)有技術(shù)中所采用縮小進(jìn)氣管口徑的方法雖然可以提高中心流速，但是工藝氣體 大量涌到頂部，使頂部氣體濃度過(guò)高，導(dǎo)致硅棒上粗下細(xì)，容易在反應(yīng)中途發(fā)生倒棒。為此， 已有一些專利對(duì)進(jìn)氣噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，如中國(guó)專利第200820176568. 9號(hào)所公開(kāi)的一 種中心有特殊流道的整體式噴嘴，該噴嘴提高了氣體的整體流速，又有部分氣體向外擴(kuò)散， 滿足了硅棒下端的氣體需求，但是由于整體式結(jié)構(gòu)的局限性會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散氣體速度大，從而 對(duì)硅棒下端產(chǎn)生較大的沖擊力，如果硅芯精度較低或安裝不精確，開(kāi)車時(shí)仍會(huì)發(fā)生倒棒，進(jìn) 而增加了硅芯安裝與還原爐開(kāi)車的難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種既能提供高速的中心氣流保證硅棒中上端的氣體 供應(yīng)，同時(shí)又能產(chǎn)生螺旋低壓氣體保證硅棒下端氣流更新且不會(huì)對(duì)硅棒下端造成沖擊的多 晶硅還原爐噴嘴。為解決上述技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴包括與還原爐底盤連接的 底板，起到支撐噴嘴的作用，在底板上設(shè)有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管是工作氣體通向噴嘴的直接的通 道；外套筒，與進(jìn)氣管連接，外套筒上面設(shè)有縱向貫穿于其間的中心通孔；以及內(nèi)噴頭，與 外套筒連接，內(nèi)噴頭的外表面形狀為圓柱面或錐面，該外表面的形狀影響到螺旋氣流的流 動(dòng)性；內(nèi)噴頭上面設(shè)有縱向貫穿于其間的中心通孔，該中心通孔的截面形狀為圓形或多邊 形狀或縮徑口形式，該孔的截面形狀和大小影響到中心氣流的流動(dòng)特性；在內(nèi)噴頭的外表 面設(shè)有多個(gè)呈均勻分布的螺旋形槽體，槽體的截面形狀為規(guī)則的多邊形，其可以是矩形、三 角形、扇形或者其他規(guī)則形狀。所述內(nèi)噴頭的中心通孔、外套筒的中心通孔以及進(jìn)氣管是依次連通的，工作氣體 就是通過(guò)這條氣流通道經(jīng)由噴嘴噴射到硅棒上面。由于進(jìn)氣管、外噴頭的中心通孔以及內(nèi) 噴頭的中心通孔的內(nèi)徑是依次遞減的，從進(jìn)氣管、外噴頭的中心通孔至內(nèi)噴頭的中心通孔 形成了由大到小的中心氣流通道，正是因?yàn)檫@氣流通道口徑的變小，把工作氣體進(jìn)行了壓 縮，使得工作氣體在噴出噴頭的時(shí)候具有了相當(dāng)?shù)乃俣?，足以能夠到達(dá)指定的高度，即硅棒的上端，從而可充分滿足硅棒中上部的氣流供應(yīng)。所述內(nèi)噴頭的槽體與外套筒的中心通孔構(gòu)成螺旋氣流通道，當(dāng)工作氣體進(jìn)入到內(nèi) 噴頭的中心通孔時(shí)有一部分工作氣體通過(guò)所述中心氣流通道直接噴射出去，另外一部分工 作氣體通過(guò)螺旋氣流通道后擴(kuò)散到硅棒下端，由于螺旋氣流通道阻力大，氣體螺旋流動(dòng)增 加了能量的消耗，使得氣體流速降低，既保證了硅棒下端的氣流更新又不會(huì)對(duì)硅棒下端造 成沖擊。本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴采用分體式的進(jìn)氣管、外套筒和內(nèi)噴頭形成了口徑 遞減式的氣流通道，使得工作氣體擁有了足夠大的速度，能達(dá)到指定的高度；同時(shí)還形成了 螺旋氣流通道，使得工作氣體通過(guò)螺旋氣流通道后擴(kuò)散到硅棒下端，由于螺旋氣流通道的 設(shè)置，使得其具有較大的阻力，氣體螺旋流動(dòng)增加了能量的消耗，使得氣體流速降低，既保 證了硅棒下端的氣流更新又不會(huì)對(duì)硅棒下端造成沖擊。本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴提供 了較理想的氣流，有效地克服了前面所述噴嘴的缺陷，提高了多晶硅的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì) 量。

圖1為本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴正面剖視圖。圖2為本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴內(nèi)噴頭俯視剖視圖。圖3為本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴螺旋氣流通道內(nèi)噴頭圓柱型中心通孔示意 圖。圖4為本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴螺旋氣流通道內(nèi)噴頭縮徑口中心通孔示意 圖。10-底板 20-進(jìn)氣管30-外套筒 31-外套筒的中心通孔40-內(nèi)噴頭41-內(nèi)噴頭的中心通孔42-螺旋形槽體43-螺旋氣流通道
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴包括與還原爐底盤連接的底板10，起 到支撐噴嘴的作用，在底板10上設(shè)有進(jìn)氣管20，進(jìn)氣管20是工作氣體通向噴頭的直接的通 道。外套筒30與進(jìn)氣管20通過(guò)螺紋連接，外套筒30上面設(shè)有與其同軸縱向貫穿于其的外 套筒的中心通孔31。內(nèi)噴頭40通過(guò)銷釘與外套筒30連接，內(nèi)噴頭40的外表面形狀為圓柱 面。內(nèi)噴頭40上面設(shè)有與其同軸縱向貫穿于其間的內(nèi)噴頭的中心通孔41，內(nèi)噴頭的中心通 孔41的截面形狀為圓形、多邊形(圖中未示出)或縮徑口形式(如圖4所示)。內(nèi)噴頭的 中心通孔41、外套筒的中心通孔31以及進(jìn)氣管20是依次連通的，工作氣體就是通過(guò)這條氣 流通道經(jīng)由噴嘴噴射到爐內(nèi)反應(yīng)空間，并且內(nèi)噴頭的中心通孔41、外套筒的中心通孔31以 及進(jìn)氣管20的內(nèi)徑是依次遞增的，從進(jìn)氣管20、外套筒的中心通孔31至內(nèi)噴頭的中心通 孔41形成了由大到小的氣流通道，正是因?yàn)檫@氣流通道口徑的變小，把工作氣體進(jìn)行了壓 縮，使得工作氣體在噴出噴頭的時(shí)候具有了相當(dāng)?shù)乃俣?，足以能夠到達(dá)硅棒的上端，提供了 硅棒中上部的氣流更新。如圖2、圖3所示，在內(nèi)噴頭40的外表面設(shè)有多個(gè)呈均勻分布的螺旋形槽體42，槽體42的截面形狀為規(guī)則的多邊形。槽體42與外套筒的中心通孔31的內(nèi)壁構(gòu)成螺旋氣流通 道43，當(dāng)工作氣體進(jìn)入到內(nèi)噴頭的中心通孔41時(shí)有一部分工作氣體通過(guò)內(nèi)噴頭40直接噴 射出去，另外一部分工作氣體通過(guò)螺旋氣流通道43后擴(kuò)散到硅棒下端，由于螺旋氣流通道 43阻力大，氣體螺旋流動(dòng)增加了能量的消耗，使得氣體流速降低，既保證了硅棒下端的氣流 更新又不會(huì)對(duì)硅棒下端造成沖擊。 本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴由于采用了分體結(jié)構(gòu)的口徑遞減式的氣流通道，使 得工作氣體擁有了足夠大的速度，能達(dá)到指定的高度，工作氣體通過(guò)螺旋氣流通道43后擴(kuò) 散到硅棒下端，由于螺旋通道43的設(shè)置，使得其具有較大的阻力，氣體螺旋流動(dòng)增加了能 量的消耗，氣體流速降低，既保證了硅棒下端的氣流更新又不會(huì)對(duì)硅棒下端造成沖擊。本實(shí) 用新型多晶硅還原爐噴嘴提供了較理想的氣流，有效地克服了前面所述噴嘴的缺陷，提高 了多晶硅的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
權(quán)利要求多晶硅還原爐噴嘴，包括底板，與還原爐的底盤連接用以支撐噴嘴；進(jìn)氣管，與所述底板連接；其特征在于，還包括由外而內(nèi)依次相連的外套筒，與所述進(jìn)氣管連接，其內(nèi)設(shè)有中心通孔；以及內(nèi)噴頭，與所述外套筒連接，其內(nèi)設(shè)有中心通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述外套筒的中心通孔的內(nèi) 徑小于所述進(jìn)氣管的內(nèi)徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述內(nèi)噴頭的外表面與所述 外套筒相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述內(nèi)噴頭的外表面 設(shè)有至少一個(gè)槽體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述槽體為螺旋形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述槽體為均勻分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述槽體的截面形狀為規(guī)則 的多邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述內(nèi)噴頭的外表面形狀為 圓柱面或錐面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于所述內(nèi)噴頭的中心通孔的截 面形狀為圓形或多邊形狀或縮徑口形式。
專利摘要本實(shí)用新型多晶硅還原爐噴嘴包括與還原爐底盤連接的底板，起到支撐噴嘴的作用，在底板上設(shè)有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管是工作氣體通向噴頭的直接的通道；外套筒，與進(jìn)氣管連接，外套筒上面設(shè)有縱向貫穿于其間的外套筒的中心通孔；內(nèi)噴頭與外套筒連接，內(nèi)噴頭的外表面形狀為圓柱面或錐面；內(nèi)噴頭上面設(shè)有縱向貫穿于其間的內(nèi)噴頭的中心通孔，在內(nèi)噴頭的外表面設(shè)有多個(gè)呈均勻分布的螺旋形槽體，槽體與外通孔的內(nèi)壁構(gòu)成螺旋氣流通道。進(jìn)氣管、外套筒和內(nèi)噴頭形成的口徑遞減式的氣流通道，使工作氣體能達(dá)到指定的高度，螺旋氣流通道的設(shè)置，使得氣體流速降低，既保證了硅棒下端的氣流更新又不會(huì)對(duì)硅棒下端造成沖擊，提高了多晶硅的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號(hào)C01B33/03GK201678458SQ201020156870
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者吳海龍, 周積衛(wèi), 茅陸榮, 郝振良 申請(qǐng)人:上海森松新能源設(shè)備有限公司