[实用新型]多温区硅料提纯与铸锭真空炉

说明书

技术领域

本实用新型属于多晶硅生产设备技术领域，特别涉及一种多温区硅料提纯与铸锭真空炉。

背景技术

在多晶硅的生产和提纯的过程中，尤其是物理或冶金法(也包括化学法)制备提纯多晶硅的过程中，需要通过真空熔炼去除非金属杂质，再通过定向凝固去除金属和分凝系数小的非金属杂质。通常，这两个步骤是在两个炉体内部完成的，即先用感应炉进行真空熔炼，冷却后，再用电阻炉进行定向凝固。这是因为，感应炉的感应加热会产生电磁搅拌作用，这种作用对于熔炼是有效的，因为它促使硅液翻动，加强真空脱气和反应的效果；但真空感应是不适宜进行铸锭的，因为感应加热造成的硅液翻动不利于底部晶体的稳定生长。电阻加热适宜晶体生长，但因为硅液过于稳定，又不利于硅材料的熔炼去杂。通常是先采用真空感应炉进行熔炼去杂，冷却后，将凝固的硅锭取出，再放入电阻加热路内进行定向凝固去杂合结晶铸锭，但这样，硅液要进行两次加热和两次冷却，无谓地消耗了电能。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术硅液要进行两次加热和两次冷却造成无谓电能消耗的缺陷，发明一种能够对固体硅料进行加热熔融、真空熔炼、定向凝固、结晶铸锭的多温区硅料提纯与铸锭真空炉。

本实用新型的目的是按如下的方式来实现的：所述多温区硅料提纯与铸锭真空炉，由坩埚、感应加热器和电阻加热体组成，感应加热器设于电阻加热体上面，其分别构成感应加热区和电阻加热区，感应加热器和电阻加热体的外面设有隔热保温层；坩埚的侧面设有护套，坩埚的口部设有石墨盖，坩埚的底部设有平台均热层、热开关和冷却装置，其共同构成坩埚系统，坩埚系统设于升降装置上，升降装置的上下移动使坩埚系统位于不同的加热区内；石墨盖上设有反应气体导入管，冷却装置上设有冷却气体导入管。

所述感应加热区和电阻加热区以及炉顶和炉底均有测温元件。

所述电阻加热体采用梯度加热体。

本实用新型的积极效果如下：与现有其它技术相比，本实用新型在炉内因同时设有两个温度区，在感应加热区可利用感应加热搅拌硅液，采用高温脱气、造渣精炼、并进行通气反应，可以充分地利用高温和真空进行各种熔炼去杂；而在电阻加热区由于没有加热元件和坩埚的相对运动，梯度加热体的设计使得结晶时坩埚和加热体都不需要移动，减少了振动干扰，同时，采用底部热开关和气体冷却两种并用的底部冷却方式，可保证最好的定向凝固效果和结晶效果，较好地进行定向凝固去杂和结晶铸锭。也就是说，用一套装置可同时较好地进行脱气去杂、造渣精炼、气体反应提纯和定向凝固去杂，完成了以往需要两台或更多的炉子才能完成的功能，而且，这样集多种炉子的功能在一台装置内完成，可以避免硅料的冷却和再加热，保证了较高的能源效率。

本实用新型每炉每次可对0.2～1吨的金属硅进行提纯，并对提纯后的硅材料进行铸锭得到高纯多晶硅。每炉的处理量与炉体和坩埚的大小及加热功率等因素有关，每炉处理时间为40-70小时，处理时间与硅料的重量和结晶状况有关。举例来说，对于450公斤的硅材料来说，处理时间约为52小时，如果采用常规的两台炉子的结构，则需要112小时的时间(尚未计上下料的时间)，因此本装置可以节约一半时间。另外，由于采用两台炉子，炉料需要先凝固再熔化，造成能源的浪费，因此，本实用新型专利的技术可以节约大约30％的能源。

附图说明

图1是本实用新型结构图

图中：1 坩埚                2 感应加热器

      3 电阻加热体          4 隔热保温层

      5 护套                6 石墨盖

      7 平台均热层          8 热开关

      9 冷却装置            10 升降装置

      11 反应气体导入管     12 冷却气体导入管

具体实施方式

如图1所示，所述多温区硅料提纯与铸锭真空炉，由坩埚1、感应加热器2和电阻加热体3组成，感应加热器2设于电阻加热体3上面，其分别构成感应加热区和电阻加热区，感应加热器2和电阻加热体3的外面设有隔热保温层4；坩埚1的侧面设有护套5，坩埚1的口部设有石墨盖6，坩埚1的底部设有平台均热层7、热开关8和冷却装置9，其共同构成坩埚系统，坩埚系统设于升降装置10上，升降装置10的上下移动使坩埚系统位于不同的加热区内；石墨盖6上设有反应气体导入管11，冷却装置9上设有冷却气体导入管12。

所述感应加热区和电阻加热区以及炉顶和炉底均有测温元件。