一种拉晶炉和冷却方法
技术领域
本发明涉及晶棒制作技术领域，尤其涉及一种拉晶炉和冷却方法。
背景技术
生产硅单晶晶棒(Ingot)时，向石英坩埚(Quartz Crucible)内填充多晶硅(PolySilicon)、多晶硅(Poly Silicon)熔融、熔融液温度稳定化、使籽晶(Seed)与熔融液接触而使单晶晶棒(Ingot)生长的方法被广为使用。
为了防止晶棒(Ingot)的热冲击，在结束分离熔融液(Melt)与晶棒(Ingot)的底部(Tail)工序后、在冷却(Cooling)晶棒(Ingot)和隔热材料的冷却(Cooling)过程中，由于晶棒(Ingot)生长时产生的热和隔热材料的保温，温度缓慢下降。因此，需要较长的冷却(Cooling)时间，且延迟下一运转(Run)的进行，从而减少晶棒(Ingot)的生产效率。
另外，当在高温下直接打开(Open)拉晶炉腔体(Puller chamber)时，由于氧气的影响，隔热材料被氧化(oxidation)，且温度急冷，从而晶棒(Ingot)和隔热材料容易产生裂纹(Crack)。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种拉晶炉和冷却方法，解决拉晶炉降温缓慢，生产率低的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种拉晶炉，包括具有腔室的炉体，设置在腔室内的坩埚，设置在坩埚四周的加热结构，以及设置在加热结构与腔室的内壁之间的隔热材料，还包括用于对所述隔热材料进行冷却的冷却结构。
可选的，所述冷却结构包括：
进气口，设置于所述炉体的顶部，一端通过进气管道与冷却惰性气体储存结构连通；
出气口，设置于所述炉体的底部，与排气管道连通、以用于排出所述腔室内的所述冷却惰性气体。
可选的，所述冷却结构还包括
喷射部，设置于所述进气口处，与所述进气管道连通、以用于向所述隔热材料喷射所述冷却惰性气体。
可选的，所述喷射部包括至少一个喷气孔，所述喷射部包括至少两个喷气孔时，所述至少两个喷气孔的延伸方向相同、以使得从所述至少两个喷气孔喷射出的冷却惰性气体集中向同一方向喷射；
或者，所述喷射部包括至少两个喷气孔时，所述至少两个喷气孔的延伸方向不同、以使得从所述至少两个喷气孔喷射出的冷却惰性气体沿着至少两个方向分散喷射。
可选的，所述冷却结构还包括进气量调节单元，用于根据所述隔热材料的温度调节所述冷却惰性气体的进入量以及冷却时间。
可选的，所述冷却结构还包括用于降低所述冷却惰性气体的温度的气体冷却单元，设置在所述进气管道与所述冷却惰性气体储存结构之间。
可选的，所述冷却惰性气体为氮气或氩气。
本发明还提供一种冷却方法，用于降低拉晶炉内的隔热材料的温度，采用上述的拉晶炉，包括以下步骤：
向腔室内输入冷却惰性气体以对隔热材料进行冷却。
可选的，具体包括：间隔预设时间、以预设比例、多次向所述腔室内输入冷却惰性气体以对隔热材料进行冷却。
可选的，具体包括以下步骤：
向拉晶炉的腔室内输入第一预定量的冷却惰性气体；
冷却第一预设时间后，向所述腔室内输入第二预定量的冷却惰性气体；
冷却第二预设时间后，向所述腔室内输入第三预定量的冷却惰性气体。
本发明的有益效果是：对隔热材料进行降温，减少冷却时间，提高生产效率。
附图说明
图1表示本发明实施例中的拉晶炉的结构示意图一；
图2表示本发明实施例中的拉晶炉的结构示意图二。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于晶棒(Ingot)生长时产生的热和隔热材料30的保温，温度缓慢下降。因此，需要较长的冷却(Cooling)时间，且延迟下一运转(Run)的进行，从而减少晶棒(Ingot)的生产效率。
另外，当在高温下直接打开(Open)拉晶炉腔体(Puller chamber)时，由于氧气的影响，隔热材料30被氧化(oxidation)，且温度急冷，从而晶棒(Ingot)和隔热材料30容易产生裂纹(Crack)。
针对上述技术问题，本实施例提供一种拉晶炉，包括用于对所述隔热材料30进行冷却的冷却结构，减少冷却时间，提供生产效率。
具体的，如图1和图2所示，本实施例中提供的一种拉晶炉，包括具有腔室20的炉体10，设置在腔室20内的坩埚50，设置在坩埚50四周的加热结构40，以及设置在加热结构40与腔室20的内壁之间的隔热材料30，还包括用于对所述隔热材料30进行冷却的冷却结构，所述冷却结构包括：
进气口，设置于所述炉体10的顶部，一端通过进气管道1与冷却惰性气体储存结构连通；
出气口，设置于所述炉体10的底部，与排气管道2连通、以用于排出所述腔室20内的所述冷却惰性气体。
通过所述冷却结构的设置，减少了冷却时间，提供了生产效率，且所述冷却结构采用惰性气体对隔热材料30进行冷却降温，惰性气体对氧气不发生反应，不会对隔热材料30造成损伤。
本实施例中，所述进气口的数量以及所述出气口的数量均可以根据实际需要设定。
本实施例一具体实施方式中，所述进气口为两个，所述出气口为两个，但并不以此为限。
本实施例中，所述冷却结构还包括
喷射部3，设置于所述进气口处，与所述进气管道1连通、以用于向所述隔热材料30喷射所述冷却惰性气体。
所述喷射部3的设置，可以使得冷却惰性气体快速进入所述腔室20内部，以达到快速降温的目的，且喷射部3的设置使得进入所述腔室20内的冷却惰性气体具有一定的压力，利于定向、定位冷却。
本实施例中，所述喷射部3包括至少一个喷气孔，所述喷射部3包括至少两个喷气孔时，所述至少两个喷气孔的延伸方向相同、以使得从所述至少两个喷气孔喷射出的冷却惰性气体集中向同一方向喷射，参考图1；
或者，所述喷射部3包括至少两个喷气孔时，所述至少两个喷气孔的延伸方向不同、以使得从所述至少两个喷气孔喷射出的冷却惰性气体沿着至少两个方向分散喷射，参考图2。
需要说明的是，图1和图2均是示意图，图中仅表示出了所述喷射部3的喷射气体的方式是集中喷射或分散喷射。
一般情况下，所述喷射部3上会设置多个喷气孔，在实际使用时，所述喷射部3的具体设置可以根据实际需要进行选择，所述隔热材料30的特性，在特定的区间，温度高的地方可以采用集中喷射的方法，则所述喷射部3包括至少两个喷气孔时，所述至少两个喷气孔的延伸方向相同、以使得从所述至少两个喷气孔喷射出的冷却惰性气体集中向同一方向喷射；如果所述隔热材料30的温度整体较高，需要采取整体分散喷射的方法，则所述喷射部3包括至少两个喷气孔时，所述至少两个喷气孔的延伸方向不同、以使得从所述至少两个喷气孔喷射出的冷却惰性气体沿着至少两个方向分散喷射。
本实施例中，所述冷却结构还包括进气量调节单元(图中未示)，用于根据所述隔热材料30的温度调节所述冷却惰性气体的进入量以及冷却时间。
如果温度骤降，隔热材料30容易产生裂纹，所以本实施例通过进气量调节单元的设置，在冷却初期对所述腔室20输入少量的冷却惰性气体，在冷却一段时间后，逐步增加进入所述腔室20内的冷却惰性气体的量，逐步降低隔热材料30的温度，既可以达到降低所述隔热材料30的温度的目的，同时可以起到防止所述隔热材料30产生裂纹的作用。
需要说明的是，每次输入所述腔室20内的冷却惰性气体的量、以及冷却时间可以根据所述隔热材料30的温度、所述隔热材料30所能受到的热冲击的影响等进行具体设定。
本实施例中，所述冷却结构还包括用于降低所述冷却惰性气体的温度的气体冷却单元4，设置在所述进气管道1与所述冷却惰性气体储存结构之间。
所述气体冷却单元4的设置，使得所述冷却惰性气体达到预设的低温，可以有效的降低所述隔热材料30的温度。
并且所述气体冷却单元4的设置，利于实现从所述出气口排出的惰性气体的循环利用，减少惰性气体的浪费，降低成本。
本实施例中，所述冷却惰性气体为氮气或氩气，但并不以此为限。
本实施例还提供一种冷却方法，用于降低拉晶炉内的隔热材料30的温度，采用上述的拉晶炉，包括以下步骤：
向腔室20内输入冷却惰性气体以对隔热材料30进行冷却。
惰性气体与氧气不发生反应，在达到降低隔热材料的温度、减少冷却时间的同时，可以起到避免隔热材料骤冷而造成隔热材料产生裂纹的现象。
具体的，所述冷却方法包括：间隔预设时间、以预设比例、多次向所述腔室20内输入冷却惰性气体以对隔热材料30进行冷却。
根据所述隔热材料30的温度、以及热冲击性能等因素，少量多次的对所述腔室20内输入冷却惰性气体，降低所述隔热材料30的温度，减少冷却时间，且防止所述隔热材料30由于骤冷而产生裂纹。
且惰性气体不与氧气发生氧化，对所述隔热材料30也起到保护作用。
本实施例中，具体包括以下步骤：
向拉晶炉的腔室20内输入第一预定量的冷却惰性气体；
冷却第一预设时间后，向所述腔室20内输入第二预定量的冷却惰性气体；
冷却第二预设时间后，向所述腔室20内输入第三预定量的冷却惰性气体。
对所述腔室20内输入的冷却惰性气体的次数、输入量、冷却时间均可以根据实际需要设定，上述所述第一预设时间和所述第二预设时间可以相同，也可以不同，所述第一预定量、所述第二预定量、和所述第三预定量可以不同，也可以相同。
在本实施例的一具体实施方式中，
首先，向所述腔室20内输入30％的冷却惰性气体；
然后向所述腔室20内输入70％的冷却惰性气体；
然后向所述腔室20内输入100％的冷却惰性气体。
为了防止冷却惰性气体的浪费，通过冷却惰性气体对隔热材料30降温的时间，可以选择30分钟，但并不以此为限。
以上所述为本发明所述拉晶炉的优选实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。
