CN106757311A - 一种可有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，包括炉架和炉体，所述炉体上设置测温装置，所述炉体底部密封设置炉体座，炉体座固定设置于炉架上，所述炉体座上设置有熔融锅支撑杆，熔融锅支撑杆上设置熔融锅；所述炉体顶部密封设置的炉体盖上，设置有与熔融锅支撑杆相对且同轴的提晶杆，所述提晶杆下端设置籽晶夹持装置；炉体外部对应于熔融锅区域设置加热炉套，加热炉套上方设置保温套，保温套外部设置绝热套。本发明通过外移加热与控温组件、水冷炉体部件，大大降低了高温下炉体内挥发物产生而导致的炉内污染问题，有利于改善并掌控炉内长晶工况环境，提高并稳定晶体品质。
Description
技术领域
本发明属于提拉生长晶体技术领域，具体涉一种有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉。
背景技术
从熔体中提拉生长晶体的方法为Czochralski于1918年首创的晶体生长方法，简称CZ法。传统提拉法晶体生长设备均存在最致命的缺陷，即长晶环境对生长的单晶材料的污染问题，典型特征为：长晶腔室较大，外部均设置水冷，晶体生长材料长晶是在密封腔室中进行的，熔融锅内放长晶材料，加热方式大多采加热炉套加热 (也有电阻丝加热的），还包括保温套和绝热材料等，并且均置于炉体腔室内部，即和长晶材料在同一个腔室内。长时间高温环境下，加热炉套、保温套、发热材料及绝热材料等均会产生挥发物，从而污染长晶材料，而生长的单晶纯度要求达到99.99995-99.99999%，形成天然的矛盾，材料要求很纯，但生长过程中总有污染物，长晶最理想的生长环境为零污染，因此，要生长出高纯度的目标晶体，防止炉膛内的污染是克服这一难题的关键，需要开发一种能有效防止炉体内污染的提拉法晶体生长炉。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单，实施简便，可有效防止炉内部件高温下产生的挥发物对生长晶体产生污染的污染问题，确保长晶的高纯度。
本发明的目的是这样实现的：包括炉架和炉体，所述炉体上设置测温装置，所述炉体底部密封设置炉体座，炉体座固定设置于炉架上，所述炉体座上设置有熔融锅支撑杆，熔融锅支撑杆上设置熔融锅；所述炉体顶部密封设置的炉体盖上，设置有与熔融锅支撑杆相对且同轴的提晶杆，所述提晶杆下端设置籽晶夹持装置；所述炉体外部对应于熔融锅区域设置加热炉套，加热炉套上方设置保温套，保温套外部设置绝热套。
本发明的目的在于克服现有技术因加热部件置于炉体内，而引起的部件材料在高温下易产生挥发物而污染炉内环境，影响炉内长晶工况，干扰测温装置测温的准确性，从而影响晶体生长质量的弊端，本发明通过外移加热与控温组件、水冷炉体部件，即将感应圈，保温套，绝热材料等相关部件外移至密封的炉体外，炉内只有石英包裹的石墨熔融锅和长晶材料；同时，不锈钢材质炉体座和炉体盖分别设置水冷系统，以降低两者的温度，防止其在高温下产生挥发物。抽真空系统也方便了提拉单晶材料时冲入氢气或惰性气体。法兰盘式不锈钢炉体盖可上下移动，方便装取长晶材料和晶体。本发明外置加热炉套，保温套，绝热材料，同样防止了在生长易挥发型材料单晶时，材料融化变成熔汤时，大量挥发物污染这些部件，而降低其工作效率的问题出现。因此，本发明从根本上克服了炉内挥发物污染问题，有利于改善并掌控炉内长晶工况环境，提高并稳定晶体品质。
附图说明
图1为本发明整体结构半剖示意图；
图2为本发明之熔融锅结构剖视图；
图中：1~炉架，2~熔融锅支撑杆，3~熔融锅，4~炉体座，4a~排气管，4b~真空管接口，4c~炉体座水冷管接口，5~炉体，6、炉体盖，6a~炉体盖水冷管接口，7~提晶杆，8~测温装置，9~排气管，10~长晶熔液，11~密封连接件，12~晶体，13~保温套，14~加热炉套，15~绝热套，16~籽晶夹持装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制。
如图1~2所示的可有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，包括炉架1和炉体5，所述炉体5上设置测温装置8，所述炉体5底部密封设置炉体座4，炉体座4固定设置于炉架1上，所述炉体座4上设置有熔融锅支撑杆2，熔融锅支撑杆2上设置熔融锅3；所述炉体5顶部密封设置的炉体盖6上，设置有与熔融锅支撑杆2相对且同轴的提晶杆7，所述提晶杆7下端设置籽晶夹持装置16；所述炉体5外部对应于熔融锅3区域设置加热炉套14，加热炉套14上方设置保温套13，保温套13外部设置绝热套15。
所述炉体5为高纯石英管式炉体，所述炉体5为高纯石英管式炉体，其两端设置法兰盘式结构的炉体盖6和炉体座5，通过密封圈与炉体5构成密封腔式的炉膛，炉膛连接抽真空系统；石英管外部对应于熔融锅3设置加热炉套14，所述加热炉套14为感应式加热环套，其外设置保温套13。
3、根据权利要求1或2所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述保温套13本体内部设置加热丝，其外部包敷绝热材料。
所述熔融锅3为高纯石墨坩埚，其表面包敷石英质护壳。
所述炉体座4、炉体盖6为不锈钢材料制作，分别与炉体5底部或顶端密封配合；所述炉体座4和/或炉体盖6之本体内分别设置循环水冷装置，连接炉体盖水冷管接口6a。
所述的炉体座4上部连接法兰上设置炉体座水冷管接口4c，连通其内部的水循环管路；炉体座4下部设置气控装置，包括排气管4a和真空管路接口4b。
所述熔融锅支撑杆2与炉体座4底端罩盖密封动配合；熔融锅支撑杆2顶段中心孔与熔融锅3底部支杆静配合，熔融锅支撑杆2底端连接驱动机构；所述提晶杆7与炉体盖6上的中心孔密封动配合，提晶杆7顶部联接提拉装置。
所述炉体5两端通过密封卡槽和密封连接件11分别与炉体座4和炉体盖6密封连接。
所述密封连接件11为耐高温密封圈。
本发明工作时，首先对晶体生长炉进行全面检查、清理之后，在熔融锅内放入晶体生长材料，关闭系统，开始系统内抽真空；同时给感应式加热环套、保温套通电升温，加热熔融锅内的晶体生长材料至熔融状态后，提晶杆下降，将夹持的籽晶伸入熔融锅内并与熔融的长晶材料接触，随即按程序慢慢提升提晶杆开始引晶，开始长晶作业，直至完成。同时，炉体座和炉体盖内的循环水系统开始工作，保证其相对较低的温度，避免产生挥发物。
Claims (9)
1.一种可有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，包括炉架（1）和炉体（5），所述炉体（5）上设置测温装置（8），所述炉体（5）底部密封设置炉体座（4），炉体座（4）固定设置于炉架（1）上，所述炉体座（4）上设置有熔融锅支撑杆（2），熔融锅支撑杆（2）上设置熔融锅（3）；所述炉体（5）顶部密封设置的炉体盖（6）上，设置有与熔融锅支撑杆（2）相对且同轴的提晶杆（7），所述提晶杆（7）下端设置籽晶夹持装置（16）；其特征是：所述炉体（5）外部对应于熔融锅（3）区域设置加热炉套（14），加热炉套（14）上方设置保温套（13），保温套（13）外部设置绝热套（15）。
2.根据权利要求1所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述炉体（5）为高纯石英管式炉体，所述炉体（5）为高纯石英管式炉体，其两端设置法兰盘式结构的炉体盖（6）和炉体座（5），通过密封圈与炉体（5）构成密封腔式的炉膛，炉膛连接抽真空系统；石英管外部对应于熔融锅（3）设置加热炉套（14），所述加热炉套（14）为感应式加热环套，其外设置保温套（13）。
3.根据权利要求1或2所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述保温套（13）本体内部设置加热丝，其外部包敷绝热材料。
4.根据权利要求1所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述熔融锅（3）为高纯石墨坩埚，其表面包敷石英质护壳。
5.根据权利要求1所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述炉体座（4）、炉体盖（6）为不锈钢材料制作，分别与炉体（5）底部或顶端密封配合；所述炉体座（4）和/或炉体盖（6）之本体内分别设置循环水冷装置，连接炉体盖水冷管接口（6a）。
6.根据权利要求1或5所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述的炉体座（4）上部连接法兰上设置炉体座水冷管接口（4c），连通其内部的水循环管路；炉体座（4）下部设置气控装置，包括排气管（4a）和真空管路接口（4b）。
7.根据权利要求1所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述熔融锅支撑杆（2）与炉体座（4）底端罩盖密封动配合；熔融锅支撑杆（2）顶段中心孔与熔融锅（3）底部支杆静配合，熔融锅支撑杆（2）底端连接驱动机构；所述提晶杆（7）与炉体盖（6）上的中心孔密封动配合，提晶杆（7）顶部联接提拉装置。
8.根据权利要求1所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述炉体（5）两端通过密封卡槽和密封连接件（11）分别与炉体座（4）和炉体盖（6）密封连接。
9.根据权利要求8所述有效防止炉内污染的提拉法晶体生长炉，其特征是：所述密封连接件（11）为耐高温密封圈。
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