电子束熔炼与长晶技术耦合制备多晶硅的装置及工艺方法

摘要

本发明属于多晶硅铸锭领域，特别涉及一种电子束熔炼与长晶技术耦合制备多晶硅的装置及工艺方法。一种电子束熔炼与长晶技术耦合制备多晶硅的装置，炉体内放置有石墨坩埚，石墨坩埚外壁由内向外依次环绕有石墨加热体和石墨保温套，石墨保温套的上石墨盖板可水平移动，且在炉体的一侧与上石墨盖板的平行位置处外接有空心板槽；石墨坩埚底部中心位置安装有水冷拉锭机构；其内置有冷却循环水管；炉体顶部通连安装有电子枪，侧部上端开有充气阀，下端开有放气阀。一种电子束熔炼与长晶技术耦合制备多晶硅的装置的工艺方法，步骤如下：装料抽真空、加氩气升压、升温使硅料熔化、电子束熔炼、晶体长晶、铸锭退火、冷却降温、开炉取锭。

主权项

一种电子束熔炼与长晶技术耦合制备多晶硅的工艺方法，其特征在于步骤如下：(1)装料抽真空：将硅料清洗烘干后放入石墨坩埚(17)内，并将炉体(5)内抽真空；(2)加氩气升压：通过充气阀(13)向炉体(5)内融入氩气升压；(3)升温使硅料融化：移动上石墨盖板(7)到石墨坩埚(17)上部盖住，对石墨加热体(9)通电至硅料完全融化成硅液，石墨加热体(9)的升温速率为200～250℃/h；(4)电子束熔炼：将炉体(5)和电子枪(1)再次抽真空，移除石墨坩埚(17)上石墨盖板(7)，设定电子枪(1)的功率为90～120kW后开启电子枪(1)，对硅液表面进行电子束熔炼，熔炼结束后关闭电子枪(1)；(5)晶体长晶：移动上石墨盖板(7)到石墨坩埚(17)上部盖住，向炉体(5)内充入氩气升压，启动水冷拉锭机构(11)拉锭，水冷拉锭机构(11)的拉锭速度0.15～0.2mm/min，将石墨坩埚(17)拉出石墨加热体(9)的热场直至长晶结束；(6)铸锭退火：控制石墨加热体(9)，将加热场温度设定在1200～1300℃，启动水冷拉锭机构(11)，将石墨坩埚(17)重新升入热场，进行保温退火；(7)冷却降温、开炉取锭：控制石墨加热体(9)的降温速率为100～150℃/h，使铸锭温度降低后，打开放气阀(10)，对设备进行放气，然后开炉取出铸锭。