CN104593863A - 单晶炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单晶炉。该单晶炉包括:炉体,具有炉腔;导流筒,设置在炉腔内;石英坩埚,设置在炉腔内并位于导流筒下方;单晶炉还包括:防溅料装置,设置在导流筒内,其中,防溅料装置包括:用于防护导流筒的末端的多个防护件以及驱动机构,其中,多个防护件具有相互靠近的回收位置以及相互远离的防护位置;驱动机构与多个防护件驱动连接,以驱动多个防护件在回收位置和防护位置之间移动。应用本发明的技术方案可以解决现有技术中飞溅的硅液影响单晶炉的石墨件的使用寿命的问题。

Description

单晶炉
技术领域
本发明涉及单晶硅生产领域,具体而言,涉及一种单晶炉。
背景技术
单晶炉在运行化料的过程中,会有一个塌料的现象发生。塌料发生的时候,位于石英坩埚靠上的部分硅料会掉落下来,并且掉落在石英坩埚内的已经熔化的硅液之中,因而塌料过程中掉落的硅料会将已经熔化的硅液溅起,而四处飞溅的硅料(硅液)会飞溅到石墨坩埚和石墨电阻加热器的上沿、导流筒(内导流筒和外导流筒)的下沿,或落在上保温筒的内壁上。由于石墨坩埚、石墨电阻加热器等的材质均是碳,这些碳材料会受到高温的硅液的影响,从而缩短了石墨件的使用寿命,间接地增加了生产成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种单晶炉,以解决现有技术中飞溅的硅液影响单晶炉的石墨件的使用寿命的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种单晶炉,包括:炉体,具有炉腔;导流筒,设置在炉腔内;石英坩埚,设置在炉腔内并位于导流筒下方;单晶炉还包括:防溅料装置,设置在导流筒内,其中,防溅料装置包括:用于防护导流筒的末端的多个防护件以及驱动机构,其中,多个防护件具有相互靠近的回收位置以及相互远离的防护位置;驱动机构与多个防护件驱动连接,以驱动多个防护件在回收位置和防护位置之间移动。
进一步地,驱动机构包括:支架,支撑在导流筒的内壁上;多个导向部,设置在支架上;多个导向块,与多个导向部一一对应地设置且与多个防护件一一对应地设置,各导向块可移动地安装在对应的导向部内,各导向块与对应的防护件连接。
进一步地,各导向部为开设在支架上的导向槽。
进一步地,驱动机构还包括:配重块,与多个导向块的第一端驱动连接,以驱动多个导向块移动;提升绳,与多个导向块的第二端驱动连接,以驱动多个导向块移动;其中,各导向块在提升绳和配重块的共同作用下带动各相应的防护件在回收位置和防护位置之间移动。
进一步地,提升绳包括总绳及多根分绳,各分绳的第一端与对应的导向块连接,各分绳的第二端相互连接形成提升头,提升头与总绳的第一端连接。
进一步地,驱动机构还包括设置在炉体的顶部的卷扬机,总绳的第二端被卷扬机驱动。
进一步地,各导向部以总绳为中心轴线发散地设置在支架上。
进一步地,驱动机构还包括第一导向轮、第二导向轮以及第三导向轮,第一导向轮安装在导向部的远离总绳的一端,第二导向轮与第三导向轮均安装在导向部的靠近总绳的一端,配重块通过连接线依次绕设过第一导向轮和第二导向轮后与相应的导向块连接,各分绳绕设过第三导向轮后与相应的导向块连接。
进一步地,驱动机构还包括多个固定杆,各固定杆的一端与对应的防护件固定连接,各固定杆的第二端与对应的导向块固定连接。
进一步地,导向槽呈十字形地开设在支架上。
进一步地,多个防护件在防护位置时形成的外圆的直径小于石英坩埚的内径且大于导流筒的末端开口的外径。
应用本发明的技术方案,该单晶炉具有石英坩埚,硅料置于石英坩埚中进行加热熔化,并通过设置在炉体的炉腔内的导流筒吹入惰性气体(氦气)对从硅料析出的杂质进行吹扫,进一步地,该单晶炉包括防溅料装置,且该防溅料装置设置在导流筒内,防溅料装置具有多个防护件,多个防护件由驱动机构驱动,从而使得多个防护件具有相互靠近的回收位置和相互远离的防护位置,这样,当石英坩埚内的硅料在熔化过程中发生塌料现象而是硅液飞溅的时候,处于防护位置的多个防护件可以将飞溅起来的硅液阻挡住,从而防止了硅液飞溅到单晶炉内的石墨器件上,进而延长了石墨器件的使用寿命,减少了生产设备的投入成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明的单晶炉的实施例在防溅料装置处于回收位置时的结构示意图;
图2示出了图1的实施例中A处的放大示意图;
图3示出了图1的实施例的防溅料装置在防护位置时的装配示意图;
图4示出了本发明的实施例的防溅料装置的主视结构示意图;
图5示出了图4的俯视结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、支架;                           100、单晶炉;
101、导流筒;                        1011、内导流筒;
1012、外导流筒;                     213、导向块;
30、防护件;                         102、石英坩埚;
21、导向部;                         23、固定杆;
24、配重块;                         25、提升绳;
301、上保温筒;                      302、石墨电阻加热器电极;
303、排气管;                        304、石墨埚;
305、石墨电阻加热器;                2121、第一导向轮;
2122、第二导向轮;                   2123、第三导向轮。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图3所示,本实施例的单晶炉100包括具有炉腔的炉体、设置在炉腔内的导流筒101和设置在炉腔内并位于导流筒101下方的石英坩埚102,进一步地,单晶炉100还包括设置在导流筒101内的防溅料装置,其中,结合参见如图4和图5所示,防溅料装置包括多个防护件30和驱动机构,多个防护件30用于防护导流筒101的末端,并且多个防护件30具有相互靠近的回收位置以及相互远离的防护位置,驱动机构与多个防护件30驱动连接,以驱动多个防护件30在回收位置和防护位置之间移动。
该单晶炉100具有石英坩埚102,硅料置于石英坩埚102中进行加热熔化,并通过设置在炉体的炉腔内的导流筒101吹入惰性气体(氦气)对从硅料析出的杂质进行吹扫,并将吹扫气相杂质的气体从单晶炉100底部的排气管303导出,进一步地,该单晶炉100包括防溅料装置,且该防溅料装置设置在导流筒101内,防溅料装置具有多个防护件30,多个防护件30由驱动机构驱动,从而使得多个防护件30具有相互靠近的回收位置和相互远离的防护位置,这样,当石英坩埚102内的硅料在熔化过程中发生塌料现象而使硅液飞溅的时候,处于防护位置的多个防护件30可以将飞溅起来的硅液阻挡住,从而防止了硅液飞溅到单晶炉100内的石墨器件上,进而延长了石墨器件的使用寿命,减少了生产设备的投入成本。
在本实施例中,驱动机构包括支架10、多个导向部21和多个导向块213,其中,支架10支撑在导流筒101的内壁上,多个导向部21设置在支架10上,多个导向块213,与多个导向部21一一对应地设置且与多个防护件30一一对应地设置,各导向块可移动地安装在对应的导向部21内,各导向块213与对应的防护件30连接。进一步地,结合参见如图5所示,各导向部21为开设在支架10上的导向槽,个导向槽以总绳为中心轴线发散地设置在支架10上。。这样,各个导向块213在驱动机构的驱动下沿着导向槽在回收位置与防护位置之间移动,从而对导流筒101的末端进行防护,以防止在硅料熔化的过程发生塌料而引起硅料飞溅到石墨器件上,造成不必要的损失。
结合参见如图4所示,驱动机构还包括配重块24、提升绳25,其中,配重块24与多个导向块213的第一端驱动连接,以驱动多个导向块213移动,提升绳25与多个导向块213的第二端驱动连接,以驱动多个导向块213移动,各导向块213在提升绳25和配重块24的共同作用下带动各相应的防护件30在回收位置和防护位置之间移动。工作人员在石英坩埚102内装填好硅料之后,通过提升绳25将防溅料装置从单晶炉100的炉体的上部开口放进炉腔内,此时,防溅料装置与内导流筒1011的内壁相配合,从而防溅料装置的支架10支撑在内导流筒1011中,工作人员继续放提升绳25,这时,配重块24在自身重力的作用下驱动各导向块213从回收位置向防护位置移动。这样,配重块24和提升绳25之间的相互配合,从而实现对多个导向块213的驱动,继而带动多个防护件30移动至预定的防护位置对飞溅的硅液进行阻挡。
具体地,提升绳25包括总绳及多根分绳,各分绳的第一端与对应的导向块213连接,各分绳的第二端相互连接形成提升头,提升头与总绳的第一端连接。并且,驱动机构还包括设置在单晶炉100的炉体的顶部的卷扬机,总绳的第二端被卷扬机驱动,这样,工作人员无需手动操作总绳来安放防溅料装置,而是通过电控的卷扬机就可以实现自动安放防溅料装置的工作,简便、快捷,降低了工作人员的工作强度,提高了工作效率。
为了使提升绳25和配重块24之间的配合更加准确,也使得配重块24和提升绳25对导向块213的驱动方向更加稳定,因此,驱动机构还包括第一导向轮2121、第二导向轮2122以及第三导向轮2123,第一导向轮2121安装在导向部21的远离总绳的一端,第二导向轮2122与第三导向轮2123均安装在导向部21的靠近总绳的一端,配重块24通过连接线依次绕设过第一导向轮2121和第二导向轮2122后与各相应的导向块213连接,各分绳绕设过第三导向轮2123后与对应的导向块213连接。同时,第一导向轮2121、第二导向轮2122和第三导向轮2123对提升绳25和连接线不仅具有导向的作用,更进一步地降低了提升绳25和连接线在对导向块213进行驱动过程中的摩擦(将滑动摩擦转换为滚动摩擦),延长了提升绳25和连接线的使用寿命。
结合参见如图4所示,为了减少多个防护件30在移动的过程中与支架10形成干涉,因此,驱动机构还包括多个固定杆23,各固定杆23的一端与对应的防护件30固定连接,各固定杆23的第二端与对应的导向块213固定连接。这样,各固定杆23将相应的防护件30远离支架10设置,避免了防护件30与支架10之间的运动干涉。
结合参见如图5所示,导向槽呈十字形地开设在支架10上。这样,导向块213与导向槽配合,因此选取四块导向块213安装在导向槽内,同时选用四块相互配合的防护件30连接在相应的导向块213上,从而简化了防溅料装置的基本组成结构。
为了在对石英坩埚102内的硅料进行熔化的过程中使石英坩埚102内的硅液受热均匀而加快熔化过程并加快析出杂质,因而石英坩埚102需要在炉腔内进行上下、左右的轻微移动和晃动。在对石英坩埚102进行动作的时候,为了避免石英坩埚102在上下移动的过程中与防护件30形成干涉,因此,多个防护件30在防护位置时形成的外圆的直径小于石英坩埚102的内径且大于导流筒101的末端开口的外径。
导流筒101包括内导流筒1011和外导流筒1012,内导流筒1011和外导流筒1012组合已形成装填内腔,装填内腔内填满用于保温的石墨软渣,从而对炉体的炉腔进行有效地保温。进一步地,在导流筒101的周向外围还设置了上保温筒301,从而利用上保温筒301对炉腔再次进行保温。这样,炉腔上部通过导流筒101和上保温筒301的双重保温作用,能够有效防止炉腔上部泄温,保证单晶炉100内的高温环境。
再次结合参见如1和图3所示,石英坩埚102的外壁设置有一层石墨埚304,该石墨埚304对石英坩埚102形成良好的保温作用,对石英坩埚102进行保温。石墨埚304支撑排气管303的顶部形成的埚托上,并且埚托与用于使石英坩埚102上下、左右地移动、晃动的动作机构连接。进一步地,单晶炉100的底部设置了石墨电阻加热器电极302,通过石墨电阻加热器电极302控制设置在石墨埚304外围的石墨电阻加热器305导通,从而对石英坩埚102内的硅料进行加热。为了对炉腔下部进行有效地保温,石墨电阻加热器305的外侧设置了叠加在一起的多层石墨保温层。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
应用本发明的技术方案可以将飞溅起来的硅液阻挡住,从而防止了硅液飞溅到单晶炉内的石墨器件上,进而延长了石墨器件的使用寿命,减少了生产设备的投入成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种单晶炉,包括:
炉体,具有炉腔;
导流筒(101),设置在所述炉腔内;
石英坩埚(102),设置在所述炉腔内并位于所述导流筒(101)下方;
其特征在于,所述单晶炉还包括:
防溅料装置,设置在所述导流筒(101)内,其中,所述防溅料装置包括:用于防护所述导流筒(101)的末端的多个防护件(30)以及驱动机构,其中,所述多个防护件(30)具有相互靠近的回收位置以及相互远离的防护位置;所述驱动机构与所述多个防护件(30)驱动连接,以驱动所述多个防护件(30)在所述回收位置和所述防护位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的单晶炉,其特征在于,所述驱动机构包括:
支架(10),支撑在所述导流筒(101)的内壁上;
多个导向部(21),设置在所述支架(10)上;
多个导向块(213),与所述多个导向部(21)一一对应地设置且与所述多个防护件(30)一一对应地设置,各所述导向块(213)可移动地安装在对应的所述导向部(21)内,各所述导向块(213)与对应的所述防护件(30)连接。
3.根据权利要求2所述的单晶炉,其特征在于,各所述导向部(21)为开设在所述支架(10)上的导向槽。
4.根据权利要求2所述的单晶炉,其特征在于,所述驱动机构还包括:
配重块(24),与所述多个导向块(213)的第一端驱动连接,以驱动所述多个导向块(213)移动;
提升绳(25),与所述多个导向块(213)的第二端驱动连接,以驱动所述多个导向块(213)移动;
其中,各所述导向块(213)在所述提升绳(25)和所述配重块(24)的共同作用下带动各相应的所述防护件(30)在所述回收位置和所述防护位置之间移动。
5.根据权利要求4所述的单晶炉,其特征在于,所述提升绳(25)包括总绳及多根分绳,各所述分绳的第一端与对应的所述导向块(213)连接,各所述分绳的第二端相互连接形成提升头,所述提升头与所述总绳的第一端连接。
6.根据权利要求5所述的单晶炉,其特征在于,所述驱动机构还包括设置在所述炉体的顶部的卷扬机,所述总绳的第二端被所述卷扬机驱动。
7.根据权利要求5所述的单晶炉,其特征在于,各所述导向部(21)以所述总绳为中心轴线发散地设置在所述支架(10)上。
8.根据权利要求5所述的单晶炉,其特征在于,所述驱动机构还包括第一导向轮(2121)、第二导向轮(2122)以及第三导向轮(2123),所述第一导向轮(2121)安装在所述导向部(21)的远离所述总绳的一端,所述第二导向轮(2122)与所述第三导向轮(2123)均安装在所述导向部(21)的靠近所述总绳的一端,所述配重块(24)通过连接线依次绕设过所述第一导向轮(2121)和所述第二导向轮(2122)后与相应所述导向块(213)连接,各所述分绳绕设过所述第三导向轮(2123)后与相应的所述导向块(213)连接。
9.根据权利要求2所述的单晶炉,其特征在于,所述驱动机构还包括多个固定杆(23),各所述固定杆(23)的一端与对应的所述防护件(30)固定连接,各所述固定杆(23)的第二端与对应的所述导向块(213)固定连接。
10.根据权利要求3所述的单晶炉,其特征在于,所述导向槽呈十字形地开设在所述支架(10)上。
11.根据权利要求1所述的单晶炉,其特征在于,所述多个防护件(30)在所述防护位置时形成的外圆的直径小于所述石英坩埚(102)的内径且大于所述导流筒(101)的末端开口的外径。
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