專利名稱：由斷熱材、熱屏罩、反射板組成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，特別是涉及一種由斷熱材、熱屏罩、反射板 組成的單晶爐裝置。
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(zhuǎn)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，現(xiàn)有的單晶爐裝置通常包括熱屏。請參閱圖1，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11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(cè)。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(cè)，進而能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)繞拉晶 中的單晶棒的目的。這種結(jié)構(gòu)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(zhì)。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由斷熱材、熱屏罩、反射板組成的單晶爐裝置，以 達到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，其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，斷熱材的外側(cè)被熱屏罩覆蓋，內(nèi)側(cè)放置有反射板，反射板環(huán)繞拉晶中的晶棒，反 射板與斷熱材之間未預留空間。反射板的材質(zhì)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(zhì)可以為石墨或C/C復合材料。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?qū)?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(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)簡單。再次，本實用新型的斷熱材的外部都包覆有物質(zhì)(如熱屏罩或石墨布)，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)有單晶爐裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型單晶爐裝置中熱屏的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，進一步說明本實用新型。實施例請參閱圖1，其為一種單晶爐裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。它包括熱屏和石英坩堝，單晶爐 裝置的其它結(jié)構(gòu)在此就不再詳細說明。熱屏是由斷熱材32、熱屏罩31、反射板33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的外側(cè)被熱屏罩31 覆蓋，內(nèi)側(cè)放置有反射板33，反射板33環(huán)繞拉晶中的晶棒，反射板33與斷熱材32之間未預 留空間。反射板33將晶棒表面的輻射熱向上反射，由此提高晶棒的散熱效率。[0026]反射板33的材質(zhì)可以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。為了提高反射的效率，反射板33為作過鏡面處理。在本實例中，反射板33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33能夠直接放置在斷熱材32的內(nèi)側(cè)，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。并且，本實例中，熱屏上部還可以設置上部斷熱材34。上部斷熱材34呈環(huán)狀。在本實例中，熱屏罩31的材質(zhì)為石墨或C/C復合材料。本實用新型通過實驗，得到了如下結(jié)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(quán)利要求一種由斷熱材、熱屏罩、反射板組成的單晶爐裝置，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，斷熱材的外側(cè)被熱屏罩覆蓋，內(nèi)側(cè)直接放置有反射板，反射板環(huán)繞拉晶中的晶棒，反射板與斷熱材之間未預留空間。
2.如權(quán)利要求1所述的單晶爐裝置，其特征在于，反射板的材質(zhì)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。
3.如權(quán)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。
4.如權(quán)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。
5.如權(quán)利要求1所述的單晶爐裝置，其特征在于，熱屏罩的材質(zhì)為石墨或C/C復合材料。
6.如權(quán)利要求1或2所述的單晶爐裝置，其特征在于，反射板呈下部小上部大的圓臺狀。
7.如權(quán)利要求1所述的單晶爐裝置，其特征在于，所述熱屏呈下部小上部大的圓臺狀。
專利摘要本實用新型涉及一種由斷熱材、熱屏罩、反射板組成的單晶爐裝置硅單晶制造裝置，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?qū)崿F(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(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)簡單。還有，本實用新型的斷熱材的外部都包覆有物質(zhì)(如熱屏罩或石墨布)，防止垃圾掉入石英坩堝。
文檔編號C30B15/00GK201665724SQ201020118208
公開日2010年12月8日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)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