專利名稱：一種包括內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩的單晶爐裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種硅單晶制造裝置，特別是涉及一種包括內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩 的單晶爐裝置。
背景技術：
單晶硅一般用CZ法制造。CZ法指的是在單晶爐內(nèi)設置石英坩堝，并將硅料裝入 石英坩堝內(nèi)，再依靠安裝在石英坩堝周圍的加熱器使硅料熔化，后把安裝在籽晶夾頭上的 籽晶進入熔液，并通過籽晶夾頭與石英坩堝的相互逆轉進而制造出規(guī)定直徑和長度的單晶 棒。此時，為了遮蔽熔液的熱量，在石英坩堝上方設置圍繞單晶棒的熱屏。也就是說，請參閱圖1，現(xiàn)有的單晶爐裝置通常包括熱屏。該熱屏13可以是由熱屏 罩21和斷熱材22所組成。斷熱材22環(huán)繞拉晶中的單晶棒11，斷熱材22的外周可以全部 被熱屏罩21覆蓋，也可以是斷熱材22的外周和內(nèi)周全部被熱屏罩21覆蓋。熱屏13位于 石英坩堝12的上方。為了縮短拉晶時間，進而提高生產(chǎn)效率，目前最有效的方法是提高拉晶速度。而若 要提高拉晶速度，則最需要解決的問題就是單晶棒的冷卻速率。在2001年10月2日公開 的特開2001-270797的日本專利中，公開了一種由Wacker-NSEC株式會社申請的實用新型 名稱為“硅單晶制造裝置”的專利，其裝置設置有輻射熱反射體和輻射熱遮蔽體，輻射熱反 射體環(huán)繞拉晶中的單晶棒，上部為環(huán)狀，下部向下直徑漸小，輻射熱遮蔽體環(huán)繞在輻射熱反 射體外側。該輻射熱遮蔽體和輻射熱反射體有2處連接部連接，連接部以外沒有相互接觸。這種裝置雖然能夠在一定程度上提升單晶棒的冷卻速率，但是還是存在以下問 題首先，上述專利申請中，是通過在輻射熱遮蔽體的最上端部設置一支撐連接部，通 過該支撐連接部使得輻射熱反射體能夠位于輻射熱遮蔽體的內(nèi)側，進而能夠實現(xiàn)環(huán)繞拉晶 中的單晶棒的目的。這種結構比較復雜，并且還需要達到申請文件中提到的“該輻射熱反射 體的縮徑部最下部，至少為縮徑部最高部的十分之一，并相對于水平面要有40度至50度的 傾斜”，實現(xiàn)起來具有一定的難度。接著，輻射熱遮蔽體的材料通常為石墨，該輻射熱遮蔽體和輻射熱反射體有2處 連接部連接時，輻射熱遮蔽體和輻射熱反射體之間不是全貼合的，因此，在拉晶過程中，輻 射熱遮蔽體容易將細小的石墨粒掉入熔液中，進而影響生產(chǎn)出來的單晶棒的品質。再次，在該專利文件中公開的輻射熱反射體主要指石墨或CC復合材料的表面上 涂覆反射層，反射層就是申請文件中說的被輻射率為0. 5以下的素材。石墨或CC復合材料 直接涂覆反射層，若涂覆的反射層均勻，需要的工藝要求高，若涂覆的反射層不均勻，則反 射熱量的效果就有可能打折扣。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種包括內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩的單晶爐裝置，以達到
3提高晶棒的冷卻效率，進而提高拉晶速率的技術目的。為了達到上述目的，本實用新型提供一種單晶爐裝置，包括熱屏和石英坩堝，所述 熱屏是由斷熱材、熱屏罩、反射板組成，斷熱材設置在石英坩堝的上方，其下部直徑小于上 部直徑，斷熱材的內(nèi)側和外側分別被內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩覆蓋，其內(nèi)熱屏罩內(nèi)側放置有反 射板，反射板環(huán)繞拉晶中的晶棒，反射板與內(nèi)熱屏罩之間未預留空間。通常情況下，內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩為一體制成的熱屏罩，斷熱材的四周都由熱屏 罩包覆。反射板的材質可采用即使長時間暴露在高溫中變形仍然很小、輻射率很低的鉬或 者鎢。并且，為了提高反射熱量的效率，反射板可采用作過鏡面處理的反射板。為了增加隔熱的功效，在熱屏上部可設置上部斷熱材。并且，上述熱屏罩的材質可以為石墨或C/C復合材料。另外，反射板呈現(xiàn)上面大、下面小的圓臺狀。在本實例中，反射板與熱屏罩可以齊高。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下的優(yōu)勢首先，本實用新型關于設置在石英坩堝上方圍繞晶棒且下部直徑小于上部直徑的 熱屏，使用了至少以降低消耗電力為目的的斷熱材和以提高晶棒冷卻效果提高拉晶速度為 目的的反射板，通過將晶棒表面的輻射熱向上反射，達到提高晶棒冷卻的效果，由此能夠實 現(xiàn)拉晶速度的提高，進而達到縮短拉晶時間，從而提高生產(chǎn)效率的功效。接著，本實用新型采用在現(xiàn)有的熱屏結構的內(nèi)側直接放置有反射板，不需要重新 設置連接部，實現(xiàn)方便，且結構簡單。再次，本實用新型的斷熱材的外部都包覆有物質(如熱屏罩)，防止垃圾掉入石英 坩堝。其次，本實用新型的反射板可采用作過鏡面處理的反射板，進一步提升將晶棒表 面的輻射熱向上反射的效率。最后，本實用新型直接采用采用即使長時間暴露在高溫中變形仍然很小、輻射率 很低的鉬或者鎢作為反射板，而不是在現(xiàn)有的石墨上設置有涂層來作為反射層，反射板的 穩(wěn)定性更高。

圖1為現(xiàn)有單晶爐裝置的一實施例結構示意圖；圖2為本實用新型單晶爐裝置中熱屏的一實例示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，進一步說明本實用新型。請參閱圖2，其為一種單晶爐裝置中熱屏的實施例結構示意圖。熱屏是由斷熱材 32、熱屏罩、反射板34組成，斷熱材32設置在石英坩堝的上方，其下部直徑小于上部直徑， 斷熱材32的內(nèi)側和外側分別被內(nèi)熱屏罩33和外熱屏罩31覆蓋，其內(nèi)熱屏罩33內(nèi)側放置 有反射板34，反射板34環(huán)繞拉晶中的晶棒，反射板34與內(nèi)熱屏罩33之間未預留空間。[0028]并且，通常情況下，內(nèi)熱屏罩33和外熱屏罩31為一體制成的熱屏罩，斷熱材32的 四周都由熱屏罩包覆。同樣，反射板34的材質可采用即使長時間暴露在高溫中變形仍然很小、輻射率很 低的鉬或者鎢。并且，將反射板34為作過鏡面處理。還有，熱屏上部可以設置上部斷熱材 35。另外，熱屏罩的材質也可為石墨或C/C復合材料。還需要說明的是，在本實例中，反射板34可以呈現(xiàn)下部小、上部大的圓臺形狀。也 就是說，整個熱屏呈下部小上部大的圓臺狀，反射板34能夠直接放置在斷熱材32的內(nèi)側， 不需要借助額外的機械手段或粘合劑等，使用方便且安裝也方便。在本實例中，反射板34的下底面與熱屏罩的下底面大致齊平，其上底面與熱屏罩 的上底面也大致齊平。本實用新型通過實驗，得到了如下結果。95kg裝料、拉制直徑6. 5英寸的晶棒時，使用本實用新型的熱屏，將平均拉速由以 前的0. 95mm/min提高至1. 4mm/min實現(xiàn)了高速拉晶、拉晶時間縮短8. 7小時。拉晶時的電 力消耗降低了 35%。
權利要求一種包括內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩的單晶爐裝置，包括熱屏和石英坩堝，其特征在于，所述熱屏是由斷熱材、熱屏罩、反射板組成，斷熱材設置在石英坩堝的上方，其下部直徑小于上部直徑，斷熱材的內(nèi)側和外側分別被內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩覆蓋，其內(nèi)熱屏罩內(nèi)側放置有反射板，反射板環(huán)繞拉晶中的晶棒，反射板與內(nèi)熱屏罩之間未預留空間。
2.如權利要求1所述的單晶爐裝置，其特征在于，內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩為一體制成的 熱屏罩，斷熱材的四周都由熱屏罩包覆。
3.如權利要求1或2所述的單晶爐裝置，其特征在于，反射板的材質采用即使長時間暴 露在高溫中變形仍然很小、輻射率很低的鉬或者鎢。
4.如權利要求1或2所述的單晶爐裝置，其特征在于，反射板為作過鏡面處理的反射板。
5.如權利要求1或2所述的單晶爐裝置，其特征在于，熱屏上部設置上部斷熱材。
6.如權利要求1或2所述的單晶爐裝置，其特征在于，熱屏罩的材質為石墨或C/C復合 材料。
7.如權利要求1或2所述的單晶爐裝置，其特征在于，反射板呈現(xiàn)上面大、下面小的圓 臺狀。
8.如權利要求2所述的單晶爐裝置，其特征在于，反射板與熱屏罩齊高。
專利摘要本實用新型涉及一種硅單晶制造裝置，特別是涉及一種包括內(nèi)熱屏罩和外熱屏罩的單晶爐裝置。其包括設置在石英坩堝上方圍繞晶棒且下部直徑小于上部直徑的熱屏，使用了至少以降低消耗電力為目的的斷熱材和以提高晶棒冷卻效果提高拉晶速度為目的的反射板，通過將晶棒表面的輻射熱向上反射，達到提高晶棒冷卻的效果，由此能夠實現(xiàn)拉晶速度的提高，進而達到縮短拉晶時間，從而提高生產(chǎn)效率的功效。也就是說，本實用新型采用在現(xiàn)有的熱屏結構的內(nèi)側直接放置有反射板，不需要重新設置連接部，實現(xiàn)方便，且結構簡單。還有，本實用新型的斷熱材的外部都包覆有物質(如熱屏罩)，防止垃圾掉入石英坩堝。
文檔編號C30B15/00GK201665723SQ20102011818
公開日2010年12月8日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權日2010年2月25日
發(fā)明者河野貴之, 舟橋啟, 賀賢漢 申請人:上海漢虹精密機械有限公司