CN106521616A - 一种单晶炉石英导流筒 - Google Patents

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姜树炎
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

本发明公开了一种单晶炉石英导流筒，设有石英内筒和内筒支架，所述内筒支架设在所述石英内筒的外壁，所述石英内筒的内壁设有铱层，所述石英内筒与所述内筒支架之间设置有保温层；所述石英内筒为圆锥体，所述石英内筒的上端边缘设有裙边；所述石英内筒上下两端均设有一密封的凹台；所述石英内筒具有光滑内表面且四周无任何接痕；所述铱层设置于所述光滑内表面上；所述内筒支架为埚形，所述内筒支架的上下两端均具有一密封的凸台，所述凸台与所述凹台相匹配使所述石英内筒固定在所述内筒支架上；所述内筒支架的上端设有一小平面的轴肩；在单晶硅生长过程中，导流筒具有较高的强度与隔热性，在高温条件下具有较高的抗裂性和抗震性。

Description

一种单晶炉石英导流筒
技术领域
本发明涉及到机械领域，尤其涉及到一种单晶炉石英导流筒。
背景技术
硅单晶炉拉制硅单晶的过程中，在保护气体氩气或氮气保护中，石墨加热器对石墨坩埚托内装满多晶硅原料的石英坩埚进行加热，使坩埚中的多晶硅原料熔化，并达到工艺引晶要求。此时，单晶硅晶种通过导流筒直接插入到熔融的多晶硅的溶液里，逐步引导石英坩埚内的熔融多晶硅溶液按照单晶硅晶种的原子排列方式进行结晶，生长出新的硅单晶体。
目前硅单晶炉内使用的导流筒主要采用高纯石墨与石墨保温材料的组合或C/C复合材料制备而成。在使用的过程中主要对高温保护气体起到导流作用。这就要求制作导流筒所需的材料不但要能有耐高温的性能，还需要具有一定的韧性及抗氧化性能。引晶及生长的过程中要具备一定的保温隔热性能和抗裂性能，保证导流筒内单晶硅棒与熔融的多晶硅原料之间的温度差。
现有技术主要存在以下缺点：
1、导流筒加工材料使用的是高纯石墨及石墨保温材料或C/C复合材料加工而成，材料本身存在一定的杂质，在高温条件下，杂质会挥发出来，影响单晶体的纯度；
2、石墨材料虽然能耐高温，但是其韧性和抗氧化的性能较差，在高温环境中石墨会变得越来越硬，发挥出其抗压特性，但韧性逐步降低，且容易与炉内残留氧气发生氧化；
3、石墨制品在保温和隔热方面的性能比较差，高温条件下的使用寿命也比较短。为了保证导流筒内单晶硅棒与熔融的多晶硅原料之间的温度差，现在普遍引进冷却管通水对导流筒进行冷却，但这会带来巨大的隐形事故，一旦冷却水管破裂，炉内压力迅速上升，炉子有爆炸的可能。
4、大尺寸的导流筒加工周期长，耗材多，成本高，加工困难，不利于设备在生产过程中随工艺的调整而做相应的部件调整；因此现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单晶炉石英导流筒。
为实现上述目的，本发明所采用了下述的技术方案：一种单晶炉石英导流筒，设有石英内筒和内筒支架，，所述内筒支架设在所述石英内筒的外壁，所述石英内筒的内壁设有铱层，所述石英内筒与所述内筒支架之间设置有保温层； 所述石英内筒为圆锥体，所述石英内筒的上端边缘设有裙边；所述石英内筒上下两端均设有一密封的凹台；所述石英内筒具有光滑内表面且四周无任何接痕；所述铱层设置于所述光滑内表面上；所述内筒支架为埚形，所述内筒支架的上下两端均具有一密封的凸台，所述凸台与所述凹台相匹配使所述石英内筒固定在所述内筒支架上；所述内筒支架的上端设有一小平面的轴肩。
优选的，所述裙边为所述石英内筒的上端边缘一周，所述裙边带有密封沟槽，所述裙边宽度大约在5cm左右。
优选的，所述凹台为四个，所述凹台分别设置在所述石英内筒的上端和下端的左右两侧。
优选的，所述凸台为四个，所述凸台分别设置在所述内筒支架的上端和下端的左右两侧。
优选的，所述保温层为高纯石墨保温毡。
优选的，所述内筒支架的上部设有固定件，通过所述固定件对导流筒进行定位和固定。
相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明在单晶硅生长过程中减少石墨材料中杂质对单晶硅棒的污染，具有较高的强度与隔热性，在高温条件下具有较高的抗裂性和抗震性，不易与氧结合进行氧化。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“固定”、“一体成型”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
如图1所示，本发明的一个实施例是：一种单晶炉石英导流筒，设有石英内筒102和内筒支架104，所述内筒支架104设在所述石英内筒102的外壁，所述石英内筒102的内壁设有铱层101，所述石英内筒102与所述内筒支架104之间设置有保温层103；例如：所述石英内筒102具有倒置的圆锥形或圆台形；所述石英内筒102具有光滑内表面且四周无任何接痕，石英内筒102的壁厚较为均匀，斜锥面平整度及光洁度要求都比较高，光洁度最低需要在5μ之内，例如：有金属铱材料制成铱层101，铱层101设置在石英内筒102圆锥壁内中心位置，铱层101的镶嵌厚度只有2-3μ，铱层101和石英内筒102的形状一致；例如：所述石英内筒102的上端边缘设有裙边；所述裙边设在所述石英内筒102的上端边缘一周，所述裙边带有密封沟槽，所述裙边宽度大约在5cm左右，例如：所述石英内筒102上下两端均设有一密封的凹台；优选的，凹台为四个，所述凹台分别设置在石英内筒102的上端两侧和石英内筒102的下端两侧；下端两侧的凹台设置在向石英内筒102外壁向中心移动相对应的距离处，根据导流筒的大小，凹台设置的位置也会改变，比如;石英内筒102底部外壁向中心移动10CM左右，导流筒在对单晶硅棒与熔融的多晶硅原料加热时，底部夹角弧度比较薄，防止不能承受相对应的热度而出现破洞，防止危险事件发生；上端两侧的凹台与内筒支架104的上部凸台向配合；所述铱层101设置于所述光滑内表面上；例如：铱层101有多个铱锥环组成，铱锥环由于本身成锥环状的镜面结构，且没有任何接缝，具有很强的光及温度的反射功能，在加上石英本身具有抗弯强度大，导热系数小等特点，将二者结合为一个整体，具有很强的光及温度反射能力，且能承受一定温度，本身不会破裂、脱落。
所述内筒支架104为埚形，所述内筒支架104的上下两端均具有一密封的凸台，所述凸台与所述凹台相匹配使所述石英内筒102固定在所述内筒支架104上；例如：凸台为四个，所述凸台分别设置在所述内筒支架104的上端两侧和下端两侧，上端两侧的凸台与导流内筒102上端凹台配合，下端两侧的凸台与导流内筒102下端凹台配合，导流内筒102凹台与内筒支架104相配合使两者嵌套固定；所述内筒支架104的上端设有一小平面的轴肩，例如：轴肩与其他零件相配合定位和固定，承担整个石英导流筒的重量，因为条件和位置的不同，在对导流同进行定位安装、移动的时候，也可以通过轴肩来移动内筒支架104。
优选的，所述保温层103为高纯石墨保温毡。
优选的，所述内筒支架104的上部设有固定件5，通过所述固定件5对导流筒进行定位和固定，例如固定件5设在内筒支架104上部凸台的底部且两者不相连，固定件5的体积要比上部凸台大，这样在安装、定位的时候，固定件5可以有更多的空间进行移动，固定件5为多种形状的铁质产品，比如：板型、圆柱形、方形等，在铁质产品上设有定位件或安装位，便于定位和安装。
相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明在单晶硅生长过程中减少石墨材料中杂质对单晶硅棒的污染，具有较高的强度与隔热性，在高温条件下具有较高的抗裂性和抗震性，不易与氧结合进行氧化。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种单晶炉石英导流筒，其特征在于，设有石英内筒和内筒支架，所述内筒支架设在所述石英内筒的外壁，所述石英内筒的内壁设有铱层，所述石英内筒与所述内筒支架之间设置有保温层；
所述石英内筒为圆锥体，所述石英内筒的上端边缘设有裙边；所述石英内筒上下两端均设有一密封的凹台；所述石英内筒具有光滑内表面且四周无任何接痕；所述铱层设置于所述光滑内表面上；
所述内筒支架为埚形，所述内筒支架的上下两端均具有一密封的凸台，所述凸台与所述凹台相匹配使所述石英内筒固定在所述内筒支架上；所述内筒支架的上端设有一小平面的轴肩。
2.根据权利要求1所述一种单晶炉石英导流筒，其特征在于，所述裙边为所述石英内筒的上端边缘一周，所述裙边带有密封沟槽，所述裙边宽度大约在5cm左右。
3.根据权利要求1所述一种单晶炉石英导流筒，其特征在于，所述凹台为四个，所述凹台分别设置在所述石英内筒的上端和下端的左右两侧。
4.根据权利要求1所述一种单晶炉石英导流筒，其特征在于，所述凸台为四个，所述凸台分别设置在所述内筒支架的上端和下端的左右两侧。
5.根据权利要求1所述一种单晶炉石英导流筒，其特征在于，所述保温层为高纯石墨保温毡。
6.根据权利要求1所述一种单晶炉石英导流筒，其特征在于，所述内筒支架的上部设有固定件，通过所述固定件对导流筒进行定位和固定。
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