Усовершенствованный тепловой узел

Усовершенствованный тепловой узел снабжён тремя дополнительными тепловыми экранами, изготовленными из теплостойкого углеродного композитного материала с пирографитовым поверхностным покрытием. Двойной экран цилиндрической формы аккумулирует тепло, излучаемое нагревателем в направлении боковой поверхности плавильной камеры, что способствует увеличению доли теплового потока, поступающей от нагревателя к тиглю с расплавом кремния. Аналогичную роль играет дополнительно введенный горизонтальный экран, расположенный между нижней кромкой нагревателя и поддоном камеры: этот экран снижает потери тепла через дно камеры, возвращая его часть тиглю с расплавом. Третий дополнительный экран благодаря своей сложной форме выполняет несколько функций. Верхняя горизонтальная часть экрана изолирует верх камеры от теплового излучения нагревателя, что уменьшает потери тепла через потолок камеры. Коническая часть этого экрана аккумулирует тепло, излучаемое поверхностью расплава, и перераспределяет его внутри узла. Внешние стенки конуса излучают часть аккумулированного тепла в направлении стенок тигля, что способствует локальному повышению температуры и тем самым предотвращает паразитную кристаллизацию на стенках тигля. Внутренние стенки конуса излучают тепло в направлении растущего кристалла, что способствует некоторому повышению температуры его поверхности. В результате снижается радиальный температурный градиент в кристалле, что предотвращает образование в монокристалле значительных внутренних напряжений и деформаций, микро - и макротрещин, а также структурных дефектов.

Предотвращение паразитной кристаллизации и снижение радиальных температурных градиентов в растущем кристалле позволяют повысить скорость его выращивания из расплава без снижения структурного совершенства, т. е. повысить производительность процесса выращивания.

В целях снижения непроизводительных затрат тепла помимо усовершенствования системы теплоизолирующих экранов теплового узла было изменено его расположение в плавильной камере: весь тепловой узел был смонтирован на 150 мм ниже, чем тепловой узел-прототип.

Модернизированный тепловой узел был испытан в условиях действующего производства монокристаллов кремния на ООО Графи-Сич.