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CN104131342A - 电磁扰动多晶硅除杂装置及其方法 - Google Patents

电磁扰动多晶硅除杂装置及其方法 Download PDF

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CN104131342A
CN104131342A CN201410339743.1A CN201410339743A CN104131342A CN 104131342 A CN104131342 A CN 104131342A CN 201410339743 A CN201410339743 A CN 201410339743A CN 104131342 A CN104131342 A CN 104131342A
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CN
China
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crucible
silicon
solid
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polysilicon
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CN201410339743.1A
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English (en)
Inventor
姜大川
李鹏廷
林海洋
谭毅
王鹏
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Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
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Abstract

电磁扰动多晶硅除杂装置及其方法，在炉体内下部设有石墨底座，在石墨底座上配有装入多晶硅料的坩锅，在炉体内位于坩锅周边设有与系统控制装置相接的加热体，在炉体内位于坩锅的外侧设有与系统控制装置相接的感应线圈。步骤如下：向坩锅内装入多晶硅料，关闭炉体的腔室，抽高真空，真空度小于0.1Pa；加温；硅料完全处于液态，进入长晶阶段；每一个小时测量一次固液界面高度，并控制固液界面的生长速度；当固液界面位置到达距硅液顶部3-8厘米的位置时，感应线圈通交变电流，产生磁感应力，使熔硅向中间聚集并形成凸起，通过调节交变电流弱化顶部高杂志区熔硅凝固的结合力，并最终形成凸性突起；冷却后出炉；去除凸性突起。提高了出成率，降低了成本。

Description

电磁扰动多晶硅除杂装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种多晶硅的提纯和铸锭用装置及方法，特别是一种电磁扰动多晶硅除杂装置及其方法。
背景技术
在多晶硅的提纯或铸锭环节中，顶部硅料是杂质密集区，硅锭在凝固成型后杂质会从顶部高浓度区域向底部浓度区域扩散，从而影响硅锭利用率。硅锭凝固成型后由于杂质扩散作用，杂质区随时间的增加而扩大，切除的高度也随之增加，出成率随之降低；通常方法是在硅锭成型后，用专业的切割机设备将顶部高杂质区切除，后期处理顶部高杂质区成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种多晶硅在提纯和铸锭过程中硅液凝固时有电磁干扰、液面可形成凸起、凸起部位可聚集杂质的电磁扰动多晶硅除杂装置及其方法，以方便去除具有高密杂质的凸起部分，提高出成率，降低成本。
本发明的电磁扰动多晶硅除杂装置，包括炉体，在炉体内下部设有石墨底座，在石墨底座上配有装入多晶硅料的坩锅，在炉体内位于坩锅周边设有与系统控制装置相接的加热体，在炉体内位于坩锅的外侧设有与系统控制装置相接的感应线圈。
在炉本的内侧壁上固定有支架，在支架上固定有电木板，所述的感应线圈固定在电木板上。
本发明的利用上述的电磁扰动多晶硅除杂装置对多晶硅进行加热凝固除杂方法，步骤如下：
⑴、向坩锅2内装入多晶硅料，关闭炉体3腔室，抽高真空，真空度小于0.1Pa；
⑵、检查设备各项参数，确认无误后开始运行程序，加温；
⑶、温度达到1420-1480℃后，进入保温状态，保温时间为1-2小时，直到出现硅料完全熔化现象后，即通过观察窗看见硅料完全处于液态，进入长晶阶段；
⑷、长晶阶段，通过石英棒每一个小时测量一次固液界面高度，并控制固液界面的生长速度；
⑸、当固液界面6位置到达距硅液顶部3-8厘米的位置时，设定程序控温降低固液界面的生长速度，此时感应线圈7通交变电流，产生磁感应力，使熔硅向中间聚集并形成凸起，通过调节交变电流弱化顶部高杂志区熔硅凝固的结合力，并最终形成凸性突起5，交变电流的频率为1khz-10khz，功率为30kw-100kw；
⑹、冷却阶段，硅锭冷却到设定温度出炉；
⑺、去除凸性突起5。
利用本发明的除杂装置对多晶硅进行提纯和铸锭，硅液在长晶过程中感应线圈通入交变电流，产生交变电磁场，因为熔硅是导体，在交变电磁场中，形成自激电磁场并且与感应线圈形成的电磁场相斥，与磁铁同极相斥相同，感应线圈形成的磁场力就会把熔硅形成的磁场向中间推，形成锥形凸起，通过电磁感应地扰动，弱化顶部高杂质区域的凝固结合力，电磁感应力使高杂志区熔硅向中间聚集，凝固后硅料形成高密杂质凸起区域容易去除，降低了成本，提高了出成率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示：本发明的电磁扰动多晶硅除杂装置，包括炉体3，在炉体3内下部设有石墨底座4，在石墨底座4上配有装入多晶硅料的坩锅2，在炉体3内位于坩锅2周边设有与系统控制装置相接的加热体1。在炉体3内位于坩锅2的外侧设有与系统控制装置相接的感应线圈7，感应线圈7为铜线圈，感应线圈7分布在坩锅2的外侧周边且对称设置。感应线圈7的安装结构是在炉本3的内侧壁上固定有支架9，在支架9上固定有电木板10，所述的感应线圈7固定在电木板10上。
本发明的利用电磁扰动多晶硅除杂装置对多晶硅进行加热凝固除杂方法，步骤如下：
⑴、向坩锅2内装入多晶硅料，关闭炉体3的腔室，抽高真空，真空度小于0.1Pa；
⑵、检查设备各项参数，确认无误后开始运行程序，加温；
⑶、温度达到1420-1480℃后，进入保温状态，保温时间为1-2小时，直到出现硅料完全熔化现象后，即通过观察窗看见硅料完全处于液态，进入长晶阶段；
⑷、长晶阶段，通过石英棒每一个小时测量一次固液界面高度，并控制固液界面的生长速度；
⑸、当固液界面6位置到达距硅液顶部3-8厘米的位置时，设定程序控温降低固液界面的生长速度，此时感应线圈7通交变电流，产生磁感应力，使熔硅向中间聚集并形成凸起，通过调节交变电流弱化顶部高杂志区熔硅凝固的结合力，并最终形成凸性突起5，交变电流的频率为1khz-10khz，功率为30kw-100kw；
⑹、冷却阶段，硅锭冷却到设定温度出炉；
⑺、去除凸性突起5。

Claims (3)

1.一种电磁扰动多晶硅除杂装置，包括炉体（3），在炉体（3）内下部设有石墨底座（4），在石墨底座（4）上配有装入多晶硅料的坩锅（2），在炉体（3）内位于坩锅（2）周边设有与系统控制装置相接的加热体（1），其特征在于：在炉体（3）内位于坩锅（2）的外侧设有与系统控制装置相接的感应线圈（7）。
2.根据权利要求1所述的电磁扰动多晶硅除杂装置，其特征在于：在炉本（3）的内侧壁上固定有支架（9），在支架（9）上固定有电木板（10），所述的感应线圈（7）固定在电木板（10）上。
3.一种利用权利要求1或2所述的电磁扰动多晶硅除杂装置对多晶硅进行加热凝固除杂方法，其特征在于：步骤如下：
⑴、向坩锅（2）内装入多晶硅料，关闭炉体（3）的腔室，抽高真空，真空度小于0.1Pa；
⑵、检查设备各项参数，确认无误后开始运行程序，加温；
⑶、温度达到1420-1480℃后，进入保温状态，保温时间为1-2小时，直到出现硅料完全熔化现象后，即通过观察窗看见硅料完全处于液态，进入长晶阶段；
⑷、长晶阶段，通过石英棒每一个小时测量一次固液界面高度，并控制固液界面的生长速度；
⑸、当固液界面（6）位置到达距硅液顶部3-8厘米的位置时，设定程序控温降低固液界面的生长速度，此时感应线圈（7）通交变电流，产生磁感应力，使熔硅向中间聚集并形成凸起，通过调节交变电流弱化顶部高杂志区熔硅凝固的结合力，并最终形成凸性突起（5），交变电流的频率为1khz-10khz，功率为30kw-100kw；
⑹、冷却阶段，硅锭冷却到设定温度出炉；
⑺、去除凸性突起（5）。
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