本發明專利技術提供一種晶體生長裝置，包括：坩堝，其配置在支撐機構上的坩堝，且至少兩個平板形成于該支撐機構下并能以協同方式移動而形成以該坩堝中所形成的錠為中心的對稱孔；以及驅動機構，其用以驅動具有一個自由度的該平板。該平板于多個不連續的位置展開以形成對應所形成的錠而中心裝載的孔，以便提升所形成的該錠的定向固化，并因而達到該錠的所需的凸面外形。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術關于用于晶體生長(crystal growth)和定向固化(directionalsolidification)的熔爐(furnaces),更具體而言,關于具有中心裝載孔的晶體生長裝置，以及用于控制自該晶體生長裝置中所包含的坩堝熱移除的設備和方法。 先前技術定向固化系統(Directionalsolidification systems, DSS)為用于生產使用于光伏打(photovoltaic)工業的娃錠(silicon ingots)。DSS熔爐可用于如娃的初始材料的晶體生長和定向固化。在DSS工藝中，娃原料(feedstock)可被熔解及定向固化于相同熔爐中。常見地，將含有一定量的硅的坩堝(crucible)置于熔爐中，并且將至少一個加熱組件配置接近于該坩堝。在定向固化工藝中，大量硅原料材料在大約其熔點溫度1412°C時熔解于坩堝內，因此形成硅熔解物。當熱自該坩堝底部移除時，該硅熔解物的底層開始固化，且在該坩堝底部形成固體硅的第一層。當熱自該坩堝底部進一步移除時，經固化的硅繼續生長。該工藝持續直到該硅熔解物的全部體積實質上固化，也就是產生錠。在此工藝中，熱移除的方向與硅生長方的方向相反；也就是，當熱自該坩堝底部移除時，該硅熔解物朝該坩堝頂部固化。如此，雜質(impurities)被「推擠(pushed)」至該i甘禍的邊緣和頂部,也就是最后發生固化的地方。使用定向固化作為純化工藝(purification process),也就是,因為大部分雜質相較于在固化期間的固相更可溶解于液體中，所以雜質會被固化前緣(solidification front)推擠，造成相較于原料材料所形成的錠具有較低濃度的雜質。在定向固化工藝中可能產生兩種典型的固體-液體接口 雜質移動至硅錠的角落的凸面外形，以及雜質形成在硅錠的角落和中心的凹面外形。凸面外形的硅錠較為理想，因為其能提供實質形狀一致的最多可用材料。德國專利DE 10021585號揭露用于產生硅熔解物的配置，以及定向固化該硅熔解物，其中，在含有娃熔解物的模具下配置多個加熱棒(heating rods),以及在該加熱棒下方配置冷卻設施(cooling facility)且以隔離滑塊(insulating slide)分隔該加熱棒，使得在固化階段期間，該隔離滑塊以水平方向移動遠離該模具，而來自模具的輻射熱(radiantheat)轉移至該冷卻設施。根據此德國專利，隔離滑塊不是展開就是閉合，也就是說，在加熱階段閉合使得硅熔解物透過加熱棒加熱，或者在固化階段展開以遠離模具而移動。Ravi等人的美國專利申請公開號US 2009/0280050揭露一種用于通過定向固化以形成多晶(multi-crystalline)硅錠的裝置和方法，其包括使用配置在坩堝下方水平可動的熱屏蔽(heat shields)，據稱得以控制錠生長和凸面外形。根據Ravi等人所公開專利申請案的各種實施例，不是使用四個獨立可動的熱屏蔽，就是使用兩個繞軸(pivoting)及/或重迭(overlapping)的熱屏蔽。然而,在每一個實施例中，需要有復雜的控制機構及/或多重驅動機構。尤其，為了產生所需尺寸及/或形狀的開口，每一個熱屏蔽為獨立且分別可動的。所以，需要提供一種晶體生長裝置，以及用于控制自該晶體生長裝置中所包含的坩堝熱移除的設備和方法，其中，來自坩堝的輻射熱允許通過因量的變化而展開的孔，且提供簡化的驅動機構以控制坩堝的尺寸，使得硅熔解物可由其底部中心冷卻以產生具凸面外形的硅錠。
技術實現思路
提供一種晶體生長裝置，以及用于控制自該晶體生長裝置中所包含的坩堝熱移除 的設備和方法，其中該晶體生長裝置較佳地包括至少兩個平板，能以協同方式移動而形成以坩堝中所形成的錠為中心的對稱孔；以及驅動機構，設置成驅動具有一個自由度的該平板。該平板配置成形成對應該坩堝內所形成的錠而中心裝載的孔，以便提升所形成的該錠的定向固化，并因而達到該錠的所需的凸面外形。該晶體生長裝置可為定向固化熔爐，其中硅進料放置于坩堝內，且配置至少一個加熱組件接近于該坩堝。特別地，該進料可為硅原料，或具單晶硅種的硅原料。根據本專利技術的一種晶體生長裝置，較佳地包括用于接收進料的坩堝；配置以支撐該坩堝的支撐機構；用于加熱及至少部分熔解該進料的至少一個加熱組件；以及用于控制自該坩堝的熱移除的設備，具備至少兩個平板，能以協同方式移動而形成實質上以該坩堝中所形成的錠為中心的對稱孔；以及驅動機構，配置成驅動具有單一自由度的該至少兩個平板。較佳地，以相同速率移動該至少兩個平板以便改變尺寸，但更佳地并未實質上改變其形狀，其中該至少兩個平板可在完全閉合位置和完全展開位置間移動，且更佳地該至少兩個平板可在該完全閉合位置和該完全展開位置間的多個不連續的部分展開位置移動。又，該至少兩個平板可為互鎖，使得該至少兩個平板在該完全閉合位置為互鎖及嚙合。另夕卜，該至少兩個平板可配置成以近乎相同的量朝向或遠離該坩堝的底部中心滑動。換句話說，由該至少兩個平板所形成的該孔較佳地為中心裝載，也就是該至少兩平板配置成讓它們的安裝中心對應該錠所形成的該坩堝的底部中心。該至少兩個平板可形成該孔，具有選自至少下列的形狀方形、矩形、圓形、拋物線形、菱形及橢圓形，或者透過關系式y=f (χ)所定義的形狀，這里的χ和I是指分別沿著X軸和Y軸的距離。于一實施例中，該至少兩個平板包括三角截面，其形成具有方形、矩形或菱形形狀的孔。該至少兩個平板較佳地為可動，以便允許輻射熱通路以受控方式穿過該孔，并因此達到類似所形成的錠的輪廓的熱梯度外形。根據本專利技術，該坩堝較佳地容置于坩堝箱內，該坩堝箱可與該支撐機構直接接觸。該支撐機構為石墨或相似材料所制成的塊，且可形成像是實心塊。或者，該塊可包括多個延伸穿過該塊的孔洞。如另一替代例，該支撐機構可形成如多個支柱、支撐桿、及/或圓柱。本專利技術的晶體生長裝置視需要地可包括配置于該晶體生長裝置的熱交換器，其中該熱交換器較佳地接收由該支撐機構底部所發散的熱。視需要地，擴散平板可配置于該支撐機構和該熱交換器間以提供實質上均勻的溫度分布。根據本專利技術的一種用于控制自晶體生長裝置中所包含的坩堝熱移除的設備，可包括至少兩個平板，能以協同方式移動而形成實質上以該坩堝中所形成的錠為中心的對稱孔；以及驅動機構，配置成驅動具有一個自由度的該至少兩個平板。根據本專利技術的一種用于控制自晶體生長裝置中所包含的坩堝熱移除的方法，可包括下列步驟設置用于接收進料的坩堝；加熱并至少部分熔解容置于該坩堝內的該進料；設置至少兩個平板以協同方式可動，而形成實質上以該坩堝中所形成的錠為中心的對稱孔；以及驅動具有單一自由度的該至少兩個平板。本專利技術的其它態樣和實施例討論如下。附圖說明 為充分了解本專利技術的本質和欲達成的目標，于下文中參考相關聯的附加圖式加以詳述，其中相同的組件符號代表遍及不同視圖中相同的部分，且其中圖I為根據本專利技術的晶體生長裝置的橫截面透視圖；圖2A為根據本專利技術的晶體生長裝置結合實心塊的支撐機構的橫截面圖；圖2B為圖2A的晶體生長裝置的上俯視圖；圖3A為根據本專利技術的晶體生長裝置結合多個支撐桿的支撐機構的橫截面圖；圖3B為圖3A的晶體生長裝置的上俯視圖；圖4A為根據本專利技術的晶體生長裝置結合具有多本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.03.12 US 61/313,3471.一種晶體生長裝置，包括 坩堝，其用于接收進料； 支撐機構，其配置成支撐該坩堝； 至少一個加熱組件，其用于加熱及至少部分熔解該進料；以及設備，其用于控制自該坩堝的熱移除，包括 至少兩個平板，其以協同方式移動而形成實質上以該坩堝中所形成的錠為中心的對稱孔；及 驅動機構，其配置成驅動具有單一自由度的該至少兩個平板。2.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板以相同速率移動，以便改變該孔的尺寸。3.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板在完全閉合位置和完全展開位置間移動。4.如權利要求3所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板在該完全閉合位置和該完全展開位置間的多個不連續的位置移動。5.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板互鎖且重迭。6.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板配置成以近乎相同的量朝向或遠離該坩堝的底部中心滑動。7.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板形成具有方形、矩形、圓形、拋物線形、菱形或橢圓形形狀的該孔。8.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該孔具有以關系式y=f(χ)所定義的形狀，其中χ和y分別表示沿著X軸和Y軸的距離。9.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板包括形成具有方形、矩形或菱形形狀的該孔的三角截面。10.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該至少兩個平板為可動，以便允許輻射熱通路以受控方式穿過該孔，并達到凸面梯度外形。11.如權利要求I所述的晶體生長裝置，進一步包括坩堝箱，其用于容置該坩堝。12.如權利要求I所述的晶體生長裝置，進一步包括擴散平板，其配置于該支撐機構和該至少兩個平板間。13.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該支撐機構包括實心塊。14.如權利要求13所述的晶體生長裝置，其中，該塊包括多個延伸穿過該塊的孔洞。15.如權利要求13所述的晶體生長裝置，其中，該塊以石墨制造。16.如權利要求I所述的晶體生長裝置，其中，該支撐機構包括多個支柱、支撐桿、或圓柱。17.如權利要求I所述的晶體生長裝置，進一步包括熱交換器，其配置于該晶體生長裝置內。18.如權利要求17所述的晶體生長裝置，其中，該熱交換器接收由該支...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳真明，D·斯凱爾頓，B·福拉諾，
申請(專利權)人：GTAT公司，
類型：
國別省市：
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