CN103160932A - 一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置及其方法，涉及一种坩埚的加热方法，所述坩埚(9)设置在支撑体(16)上端，在坩埚(9)外部间隔设有旋转的加热套(8)，所述加热套(8)通过碳刷A(13)、碳刷B(18)联通两导电环(14)，两导电环(14)分为正极和负极；本发明通过改变现有的坩埚旋转方式，将坩埚设置为静态的也就是坩埚不旋转，晶液便可保持一个平坦的固液交界面，将加热套利用旋转装置带动形成对坩埚的均匀加热；本发明结构设置较为合理，实现了对坩埚的均匀加热的目的。

Description

一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置及其方法

【技术领域】

本发明涉及一种坩埚的加热方法，具体地说本发明涉及一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置及其方法。

【背景技术】

在晶体材料中，多晶硅碎料拉制成为多晶硅棒或多晶硅转换为单晶硅均需要使用坩埚，通过拉制或使用坩埚下降法使多晶生长为单晶；这个过程是在一个密闭的炉体内完成的；以多晶硅为例，常规的方式是，在坩埚下部设置支撑体，由支撑体旋转并带动坩埚同步旋转，在坩埚外部设置的加热套直接对坩埚加热，然后通过籽晶将坩埚内的多晶硅拉制成为多晶硅棒；在这一过程中，受到坩埚与加热套间距的限制，加热套在对坩埚加热中，坩埚四周的外缘面容易形成部分距离较近处较热，其它相对于较热部分的温度较冷，这种环境下便会出现非均匀晶核，而且坩埚自身的旋转还会出现坩埚内的晶液难以保持一个平坦的固液交界面，拉制中便会出现晶震现象，使得拉制中获取的晶棒出现明显的不等径，使得获取的晶棒成品率较低；这也是决定晶体成品质量的一个重要因素。

同理，蓝宝石的加工方法包括提拉法、坩埚下降法、温度梯度法、导模法、热交换法、泡生法等，针对目前对蓝宝石制备的方法，以上制备方法都采用支撑体旋转带动坩埚同步旋转的方案，坩埚内的蓝宝石结晶过程受到微震使得结晶过程出现晶震现象而形成部分晶体错位，造成品质下降。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置及其方法，本发明通过改变现有的坩埚旋转方式，将坩埚设置为静态的也就是坩埚不旋转，晶液便可保持一个平坦的固液交界面，将加热套利用旋转装置带动形成对坩埚的均匀加热；本发明结构设置较为合理，实现了对坩埚的均匀加热的目的。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，包括坩埚、支撑体、加热套、碳刷A、碳刷B和导电环，所述坩埚设置在支撑体上端，在坩埚外部间隔设有旋转的加热套，所述加热套通过碳刷A、碳刷B联通两导电环，两导电环分为正极和负极。

所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，所述旋转的加热套，在加热套的上部外缘设有上外凸出环，上外凸出环的下部面上设置环形向上凹陷的圆弧槽，在上外凸出环的下部设置托环，所述托环的外部由至少三根支撑杆的一端连接，所述支撑杆的另一端与炉室上部内壁或炉室的下部内壁连接形成对托环的固定结构，所述托环的内面与加热套的外部面间隔设置，在托环的上部面上设有对应上外凸出环圆弧槽的向下凹陷圆弧槽，上外凸出环圆弧槽与托环的圆弧槽之间设有复数个滚动体，在上外凸出环的外缘面上设有齿面A，设置在炉室下部的动力轴A上部设置的齿轮与上外凸出环的齿面A齿合，动力轴A下部连接动力。

所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，所述旋转的加热套另一替换结构，在加热套的上端面上设有齿面B，齿轮座设置在炉室上部，齿轮座的下部设有齿轮，齿轮与齿面B齿合，动力轴B的一端与齿轮连接，动力轴B的另一端外接动力。

所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，加热套的下部面两侧分别设有碳刷A、碳刷B，碳刷A和碳刷B与炉室底部内外间隔设置的两导电环滑动连接形成加热套的供电结构。

所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，在内外两导电环的上部面上分别设有内槽和外槽，所述碳刷A和碳刷B分别与内槽和外槽滑动连接。

所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，两导电环分别设置在电连接环上部面的内外环面上。

一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热方法，坩埚静态设置在支撑体上端，在坩埚的外部间隔设置有加热套，加热套两侧下部设置的碳刷A和碳刷B18分别连接两导电环，两导电环分为正极和负极，由正极和负极为加热套提供电能使加热套产生热能；所述加热套通过动力轴带动的齿轮旋转，由加热套传递热能给静态的坩埚，不会出现位移的坩埚获取较为均匀的加热温度，坩埚内的晶体料也获取较为均匀的加热温度并保持一个平坦的固液交界面。

通过上述公开内容，本发明的有益效果是：

本发明所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置及其方法，通过改变现有的坩埚旋转方式，将坩埚设置为静态的也就是坩埚不旋转，坩埚便没有震动，所述坩埚也不会出现位移导致的歪斜，晶液便可保持一个平坦的固液交界面，将加热套利用旋转装置带动形成对坩埚的均匀加热；本发明结构设置较为合理，实现了对坩埚的均匀加热的目的。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的加热套另一转动方式结构示意图；

在图中：1、齿面A；2、上外凸出环；3、齿轮；4、动力轴A；5、轴套；6、托环；7、滚动体；8、加热套；9、坩埚；10、晶体料；11、下外凸出环；12、外槽；13、碳刷A；14、导电环；15、电连接环；16、支撑体；17、内槽；18、碳刷B；19、支撑杆；20、齿轮座；21、动力轴B；22、齿面B。

【具体实施方式】

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；

结合附图1中所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，包括坩埚9、支撑体16、加热套8、碳刷A13、碳刷B18和导电环14，所述坩埚9设置在支撑体16上端，所述坩埚9内放置适量的晶体料10，在坩埚9外部间隔设有旋转的加热套8，所述加热套8用来对坩埚9进行加热，所述加热套8通过碳刷A13、碳刷B18联通两导电环14，两导电环14分为正极和负极，在加热套8下部的外缘设有下外凸出环11，所述下外凸出环11同样可以设置为与加热套8等径的外缘，所述碳刷A13和碳刷B18设置在下外凸出环11下部；所述旋转的加热套8，在加热套8的上部外缘设有上外凸出环2，上外凸出环2的下部面上设置环形向上凹陷的圆弧槽，形成滚动体7的上滑道，在上外凸出环2的下部设置托环6，所述托环6的外部由至少三根支撑杆19的一端连接，所述支撑杆19的另一端与炉室上部内壁或炉室的下部内壁连接形成对托环6的固定结构，所述托环6的内面与加热套8的外部面间隔设置，在托环6的上部面上设有对应上外凸出环2圆弧槽的向下凹陷圆弧槽，形成滚动体7的下滑道，上外凸出环2圆弧槽与托环6的圆弧槽之间设有复数个滚动体7，由于托环6固定不动，则加热套8转动，有效的克服了在装炉中造成的坩埚9与加热套8的不同心，从而使加热套8对坩埚9的均匀加热，在上外凸出环2的外缘面上设有齿面A1，设置在炉室下部的动力轴A4上部设置的齿轮3与上外凸出环2的齿面A1齿合，所述齿轮3通过下部设置的轴套5与动力轴A4连接，齿轮3通过设置在加热套8的上部外缘面上的齿面A1带动加热套8转动，动力轴A4下部连接动力，所述动力与控制系统连接。

结合附图2中所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，所述旋转的加热套8另一替换结构，在加热套8的上端面上设有齿面B22，齿轮座20设置在炉室上部，或将齿轮座20设置在炉室内壁或悬臂上，齿轮座20的下部设有齿轮3，所述齿轮3通过动力轴B21与齿轮座20连接，齿轮3与齿面B22齿合，进而由齿轮3带动加热套8转动，动力轴B21的一端与齿轮3连接，动力轴B21的另一端外接动力，所述外接动力是指由电机将动力传输给所述动力轴B21，电机与人机界面的程序控制系统连接，由于电机、人机界面和程序控制系统不是本发明的保护范围，因此本发明不予详述。

结合附图1或2中所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，加热套8的下部面两侧分别设有碳刷A13、碳刷B18，碳刷A13和碳刷B18与炉室底部内外间隔设置的两导电环14滑动连接形成加热套8的供电结构；在内外两导电环14的上部面上分别设有内槽17和外槽12，所述碳刷A13和碳刷B18分别与内槽17和外槽12滑动连接；两导电环14分别设置在电连接环15上部面的内外环面上，所述两导电环14可直接在电连接环15上部开槽获得。

实施本发明的一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热方法，结合附图1或2中给出的结构，坩埚9静态设置在支撑体16上端，在坩埚9内放置适量的晶体料10，在坩埚9的外部间隔设置有加热套8，加热套8两侧下部设置的碳刷A13和碳刷B18分别连接两导电环14，两导电环14分为正极和负极，由正极和负极为加热套提供电能使加热套产生热能；所述加热套8通过动力轴带动的齿轮旋转，由加热套8传递热能给静态的坩埚9，不会出现位移的坩埚9获取较为均匀的加热温度，坩埚9内的晶体料10也获取较为均匀的加热温度并保持一个平坦的固液交界面。

本发明适用于多晶硅、单晶硅或蓝宝石的加工。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (7)

1.一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，包括坩埚(9)、支撑体(16)、加热套(8)、碳刷A(13)、碳刷B(18)和导电环(14)，其特征是：所述坩埚(9)设置在支撑体(16)上端，在坩埚(9)外部间隔设有旋转的加热套(8)，所述加热套(8)通过碳刷A(13)、碳刷B(18)联通两导电环(14)，两导电环(14)分为正极和负极。

2.根据权利要求1所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，其特征是：所述旋转的加热套(8)，在加热套(8)的上部外缘设有上外凸出环(2)，上外凸出环(2)的下部面上设置环形向上凹陷的圆弧槽，在上外凸出环(2)的下部设置托环(6)，所述托环(6)的外部由至少三根支撑杆(19)的一端连接，所述支撑杆(19)的另一端与炉室上部内壁或炉室的下部内壁连接形成对托环(6)的固定结构，所述托环(6)的内面与加热套(8)的外部面间隔设置，在托环(6)的上部面上设有对应上外凸出环(2)圆弧槽的向下凹陷圆弧槽，上外凸出环(2)圆弧槽与托环(6)的圆弧槽之间设有复数个滚动体(7)，在上外凸出环(2)的外缘面上设有齿面A(1)，设置在炉室下部的动力轴A(4)上部设置的齿轮(3)与上外凸出环(2)的齿面A(1)齿合，动力轴A(4)下部连接动力。

3.根据权利要求1所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，其特征是：所述旋转的加热套(8)另一替换结构，在加热套(8)的上端面上设有齿面B(22)，齿轮座(20)设置在炉室上部，齿轮座(20)的下部设有齿轮(3)，齿轮(3)与齿面B(22)齿合，动力轴B(21)的一端与齿轮(3)连接，动力轴B(21)的另一端外接动力。

4.根据权利要求2所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置， 其特征是：加热套(8)的下部面两侧分别设有碳刷A(13)、碳刷B(18)，碳刷A(13)和碳刷B(18)与炉室底部内外间隔设置的两导电环(14)滑动连接形成加热套(8)的供电结构。

5.根据权利要求4所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，其特征是：在内外两导电环(14)的上部面上分别设有内槽(17)和外槽(12)，所述碳刷A(13)和碳刷B(18)分别与内槽(17)和外槽(12)滑动连接。

6.根据权利要求4或5所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置，其特征是：两导电环(14)分别设置在电连接环(15)上部面的内外环面上。

7.实施权利要求1～6任一权利要求所述的加工晶体材料时对坩埚的均匀加热装置的一种加工晶体材料时对坩埚的均匀加热方法，其特征是：坩埚(9)静态设置在支撑体(16)上端，在坩埚(9)的外部间隔设置有加热套(8)，加热套(8)两侧下部设置的碳刷A(13)和碳刷B(18)分别连接两导电环(14)，两导电环(14)分为正极和负极，由正极和负极为加热套提供电能使加热套产生热能；所述加热套(8)通过动力轴带动的齿轮旋转，由加热套传递热能给静态的坩埚(9)，不会出现位移的坩埚(9)获取较为均匀的加热温度，坩埚(9)内的晶体料(10)也获取较为均匀的加热温度并保持一个平坦的固液交界面。 

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