[发明专利]快开式、水冷结构的多晶硅还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产多晶硅的还原炉，尤其是涉及一种快开式、水冷结构的多晶硅还原炉。属多晶硅制备技术领域。

背景技术

多晶硅是生产单晶硅的直接材料。高纯度多晶硅是光电转换电池、集成电路等半导体器件的基础材料。随着世界半导体工业的迅猛发展、超大规格集成电路的大量应用、光伏电池的大量需求，整个世界对多晶硅的需求量在大幅增加。

生产多晶硅的方法有多种，氢还原法是最常见的一种方法。该方法是把提纯的硅卤化物和净化好的氢气作为原料通入还原炉，在高温环境中，硅卤化物与氢气发生化学反应，生成多晶硅，并沉积在发热体(小直径的硅棒)上。化学反应继续进行，沉积在发热体上的多晶硅越来越多，硅棒渐渐变粗，最后生成了有效高度约为2.8m、直径约为150mm的多晶硅硅棒。

多晶硅还原炉是多晶硅硅棒的最终生成设备，在硅卤化物被氢气还原生成多晶硅硅棒的过程中，会放出大量的热，还原炉内的工作温度超过1000℃，还原炉的冷却直接关系还原炉的安全使用和还原炉的使用寿命。

多晶硅还原炉，国内已有相关研究，下面分别予以说明。

专利号ZL 200410021979.7公开了一种多晶硅氢还原炉，该还原炉由炉体、底盘和上封头组成。封头上有冷却水腔、冷却冷却水出口和启动装置法兰，炉体上有冷却水腔和冷却水进口，底盘上有电极、进气口和排气口，炉体与底盘之间用法兰连接，氢还原炉内壁上有一层厚度为2-3mm的光滑的银质材料。光滑的银质材料为银复合材料层。炉体由银不锈钢复合板焊接而成，焊缝采用银焊，焊缝平整光滑。该专利的主要不足之处在于炉体由银不锈钢复合板焊接成，原材料采购困难，还原炉的制造成本将会大幅增加，不利于大规模推广应用。炉体与底座未采用快开式结构，开启还原炉较困难、且操作时间较长。

专利号ZL 200420060144.8也公开了一种多晶硅氢还原炉，该还原炉包括带有冷却水腔的封头和炉体，底盘，底盘下的进气管和排气管，底盘上的电极，所述电极为12对、即24个电极，且在底盘上沿两个圆周均布设置；所述进气管主要由一个水平环管和9个喷嘴连通构成，其中8个喷嘴位于两圈电极之间、且沿同一圆周均布设置在底盘上，一个喷嘴设置在底盘中心位置。8对电极中设置在外圆周上，其余4对电极设置在内圆周上。电极中，正、负电极在底盘上逐一间隔设置。底盘是水冷式结构，其上设置冷却水进口和出口。炉体上设置有双层玻璃结构的视窗。封头顶部设置有连接法兰。该专利的主要不足之处在于视镜和电极未采用水冷结构，不能保证在还原炉内超过1000℃高温条件下长期稳定使用；炉体与底座未采用快开式结构，开启还原炉较困难、且操作时间较长。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种快开式、有可靠冷却结构的多晶硅还原炉。

本发明的目的是这样实现的：一种快开式、水冷结构的多晶硅还原炉，整体结构采用立式，包括筒体和底盘，筒体设置于底盘之上，所述筒体与底盘之间用垫片密封、用快开螺栓压紧。

所述筒体包括内筒、外筒、底法兰、内封头、外封头、导流板、冷却水进口、冷却水出口和水冷双层玻璃视镜，内筒、外筒、底法兰、内封头和外封头组成一封闭容腔，导流板呈螺旋状设置在该封闭容腔内，冷却冰进口和水冷双层玻璃视镜设置在外筒上，冷却水出口设置在外封头上，冷却水在由内筒、外筒、底法兰、内封头、外封头组成的封闭容腔内，沿着导流板规定的方向螺旋上升，保证对内封头、内筒的冷却。

所述底盘包括上管板、下管板、导流板、电极、进气口、出气口、冷却水进口、冷却水出口和放气口，上管板和下管板上下叠层布置，上管板与下管板之间组成一封闭容腔，电极、进气口和出气口穿接在上管板和下管板上，导流板呈螺旋状设置在所述封闭容腔内，下管板上设有冷却水进口、冷却水出口和放气口。冷却水在由上管板、下管板组成的封闭容腔内，沿着导流板规定的方向螺旋流动，保证对上管板、电极、进气口的可靠冷却。

所述水冷双层玻璃视镜包括内筒、外筒、法兰III、法兰II、法兰I、内层玻璃、外层玻璃、冷却水进口I、冷却水进口II、冷却水出口II和冷却水出口I，所述内筒与外筒同轴设置，内筒插置在法兰III内孔内，外筒设置在法兰III内端，法兰II和法兰I依次叠层布置在法兰III外侧，内层玻璃设置在法兰III与法兰II之间，外层玻璃设置在法兰II与法兰I之间，内层玻璃、外层玻璃和法兰II之间围成一封闭容腔，法兰II上设置有冷却水进口II和冷却水出口II，外筒上设置有冷却水进口I和冷却水出口I。冷却水对外层玻璃、内层玻璃、内筒、外筒进行冷却，保证视镜的长期、可靠工作。