[发明专利]多晶炉装置

说明书

本发明公开一种多晶炉装置，其包括炉体、隔热组件、熔融组件、热交换器、开合机构及多孔板。炉体具有冷却系统及多个加热器。隔热组件配置于炉体内且隔热组件具有开口。熔融组件配置于隔热组件内且熔融组件的底部对应开口。热交换器配置于底部。开合机构配置于隔热组件外且包括至少一挡板，至少一挡板适于开启或关闭，以暴露或隔绝开口。多孔板配置于热交换器与开合机构之间。

技术领域

本发明涉及一种多晶炉，且特别是涉及一种用于长晶的多晶炉装置。

背景技术

在半导体元件的生产领域中，多晶炉是用于生产多晶硅碇的设备。现有的多晶炉包括炉体与配置在炉体内的坩埚，坩埚用以加热高纯度多晶硅至熔融状态。随后再进行冷却步骤，冷却坩埚以使熔融状态的多晶硅逐渐凝固形成结晶，最终得到所需的晶碇。

为了减少坩埚加热时的电力消耗，现有的多晶炉会在坩埚及热交换器外部会间隔设置隔热组件，使热能(thermal energy)可保持在隔热组件内以维持坩埚的加热温度。当进行冷却步骤时，向上开启隔热组件使坩埚底部周围缝隙暴露冷却系统，并通过热交换器将坩埚所热辐射的热量(heat)传递至冷却系统的流体。据此，熔融状态的多晶硅逐渐冷却并从接近坩埚底部的部位开始长晶。

然而，现有多晶炉具有以下缺点：1.坩埚底部的热交换器于散热过程中，其散热方向并非垂直分布在坩埚底部，使得多晶硅于结晶过程中的固液界面无法保持水平，而影响晶碇品质。2.当开启散热组件时，坩埚底部与坩埚周围的热能也随之散失，此导致多晶炉的能源损耗提高。

综上所述可知，如何改善晶碇的长晶品质以及减少能耗，即成为本发明在此亟欲解决的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶炉装置，其可提升晶碇的长晶品质且能减少能源损耗。

为达上述目的，本发明的一种多晶炉装置，包括炉体、隔热组件、熔融组件、热交换器、开合机构及一孔板。炉体具有冷却系统及多个加热器。隔热组件配置于炉体内且隔热组件具有开口。熔融组件配置于隔热组件内且熔融组件的底部对应开口。热交换器配置于熔融组件的底部。开合机构配置于隔热组件外且包括至少一挡板，至少一挡板适于开启或关闭，以暴露或隔绝开口。多孔板配置于热交换器与开合机构之间。其中，当至少一挡板开启并暴露开口时，熔融组件所热辐射的热量自热交换器传递通过多孔板，并到达冷却系统。

在本发明的一实施例中，上述的隔热组件至少包括上隔热板、侧隔热板及下隔热板，上隔热板位于熔融组件的顶部，且侧隔热板、上隔热板与下隔热板环绕在熔融组件的外侧，下隔热板位于热交换器下方，多孔板设置于下隔热板与热交换器之间。

在本发明的一实施例中，上述的下隔热板包括多个第一穿孔及多个第二穿孔，热交换器包括多个支撑脚，多个支撑脚抵靠于下隔热板且分别对应多个第一穿孔，多个第二穿孔分别配置于多个第一穿孔之间。

在本发明的一实施例中，上述的隔热组件包括多个辅助隔热材，多个辅助隔热材抵靠于下隔热板与熔融组件的底部之间，并贴附于热交换器的外壁面。

在本发明的一实施例中，上述的挡板包括两个第一挡板及两个第二挡板，两个第二挡板位于两个第一挡板与多孔板之间，两个第一挡板沿着第一方向相对远离或相对靠近，两个第二挡板沿着垂直于第一方向的第二方向相对远离或相对靠近。

在本发明的一实施例中，上述的多孔板包括多个第一散热孔及多个第二散热孔，多个第一散热孔设置在多孔板的中央区域，多个第二散热孔设置在多个第一散热孔的外围，且各第二散热孔的第二孔径大于各第一散热孔的第一孔径。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统包括流入管线、流出管线及散热区，散热区分别连通流入管线及流出管线，且散热区位于开合机构下方，冷却水经由流入管线进入散热区以吸收热量，再由流出管线离开散热区。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统包括一换热件，换热件配置于散热区上且对齐多孔板。