[发明专利]用于直拉单晶炉热场的加热器及使用方法

说明书

本发明公开了一种用于直拉单晶炉热场的加热器，包括加热器主体(5)；所述加热器主体(5)可翻转；所述加热器主体(5)的叶片端面上设置有加热器脚(6)；所述加热器主体(5)的叶片两端均设置有螺纹孔(7)；所述加热器脚(6)上相对于螺纹孔(7)设置有通孔(10)；所述加热器脚(6)通过螺钉经通孔(10)和螺纹孔(7)进行固定。

技术领域

本发明涉及直拉单晶炉热场技术领域，特别是涉及一种用于直拉单晶炉热场的加热器及使用方法。

背景技术

直拉单晶炉是在惰性气体(氩气为主)环境中，使用加热器将多晶硅等多晶材料熔化，并采用直拉法生长无位错单晶的设备。加热器是单晶炉热场的核心部件，提供多晶熔化长晶的热能，其结构的设计不仅直接影响着是否能顺利长晶以及单晶的质量，而且作为主要耗材之一，直接影响到单晶的制造成本。

硅单晶生长过程中以惰性气体氩气作为保护气体，减压状态下流动的氩气会带走熔硅与石英坩埚反应(见式1)产生的一氧化硅蒸气。加热器的形状通常为圆筒鸟笼状，侧面进行开槽，形成多个叶片。当被带走的一氧化硅蒸气流经加热器时，会与加热器表面(碳)发生反应(见式2和式3)，在不同温度下会形成碳化硅和硅，因此从上至下不同温区的加热器叶片表面呈现出不同的形貌，见图1。部位1从加热器顶端往下，叶片表面黄色碳化硅逐渐增多，部位2叶片表面黄色碳化硅均匀分布，而部位3从加热器叶片中间往下，叶片表面主要是硅和碳化硅的混合粘结，部位4则主要是硅的沉积粘结。这种情况下形成的碳化硅的粘结强度和硬度都不是很高，冷却后很小的摩擦就能掉落，因此每一炉停炉后都要对其进行清洁，避免下一炉扬尘污染原料。这样多次清洁后，加热器叶片就会逐渐损耗减薄，尤其以固液界面附近的部位2损耗最大。而硅的粘结强度是比较高的，因此部位3由于混合粘结硅对表面的保护，叶片损耗是比较小的，部位4叶片的损耗更是非常小。由于部位2叶片损耗变得越薄，局部电阻值会变得越大，局部发热就越厉害，损耗也在不断加剧，最终导致部位2叶片太薄甚至断裂而无法继续使用加热器。这种叶片损耗不均匀的情况，不仅大大缩短了加热器的寿命，而且严重影响了加热器的发热情况，使得固液界面的温度梯度逐渐发生变化，影响了单晶的生长和品质。

目前直拉单晶炉热场使用最多的加热器是圆筒鸟笼状加热器，底部一般有二个或四个连接电极的脚。专利201220313158.0(授权公告日2013.01.02)公布了一种单晶炉热场加热器，其加热器主体和加热器脚可拆卸地连接，当加热器脚损坏时，只需要将加热器脚从加热器主体上拆除，并更换新的加热器脚即可，无需更换整个加热器主体，降低了维修成本。专利201320531088.0(授权公告日2014.03.05)公布了一种用于直拉单晶炉的分体加热器，即加热筒和电极脚为分体结构，在发生因粘硅或者电极脚拉弧不能继续使用的情况下，可通过直接更换电极脚完成设备的维修更换，从而大大增强了加热器主体部分的抗风险能力，进而降低了生产成本。然而，在加热器的正常使用中，只要使用得当，不发生拉弧打火的情况，加热器的脚一般不会发生损坏，而叶片损耗却是每一炉都在发生，因此加热器的使用寿命长短通常是由叶片损耗减薄的快慢决定的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种叶片损耗慢，使用寿命长的直拉单晶炉热场的加热器及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种用于直拉单晶炉热场的加热器，包括加热器主体；所述加热器主体可翻转。

作为本发明所述的用于直拉单晶炉热场的加热器的改进：所述加热器主体的叶片端面上设置有加热器脚。

作为本发明所述的用于直拉单晶炉热场的加热器的进一步改进：所述加热器主体的叶片两端均设置有螺纹孔；所述加热器脚上相对于螺纹孔设置有通孔；所述加热器脚通过螺钉经通孔和螺纹孔进行固定。