CN107385506A - 熔体设备的保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种熔体设备的保护装置，所述熔体设备包括：底座以及坩埚轴，所述底座中设置有供所述坩埚轴穿过的通孔，所述通孔壁与坩埚轴之间具有容置空间；所述保护装置包括：保护套管，填充于所述通孔壁与坩埚轴之间的容置空间内；保护垫，固定连接于所述保护套管的底部。本发明在底板及坩埚轴之间插入石墨管及耐高温毛毡，可以避免熔体泄漏后，流至冷却水系统导致冷却水系统损坏而造成漏水的问题。同时，可以防止熔体泄漏至其他生长设备上导致生长设备的损坏的问题。本发明采用耐高温的石墨材料以及耐高温且吸附性能优异的耐高温毛毡作为保护装置，可以大大提高熔体设备的可靠性。

Description

熔体设备的保护装置
技术领域
本发明属于半导体制造设备领域，涉及一种熔体设备的保护装置，特别是涉及一种在单晶炉熔体泄漏后，防止熔体进一步流动的保护装置。
背景技术
单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。
现有的一种单晶炉设备如图1所示，所述单晶炉设备包括底座101、坩埚轴102、导向环103、炉底护盘104、熔体坩埚105、坩埚固定埚106、所述熔体坩埚105承载有熔体107，所述底座下方为冷却水管道108。
如图2～图3所示，在单晶硅熔融过程中，熔化的硅是由熔体坩埚所包围的，熔体温度约为1400-1450摄氏度，然而，如果在单晶炉的工作过程中发生异常，如熔体坩埚受到热冲击，会在比较薄弱的位置(如焊接点)发生泄漏110，熔体107会沿着底座与坩埚轴之间的容置空间109往下流至冷却水管道上，造成冷却水管道破损112，从而造成漏水的问题。另外，熔体流至底座下方的生长设备或腔室，会造成生长设备或腔室的严重损坏，甚至发生爆炸等情况发生。
鉴于以上所述，提供一种可以有效防止熔体流至冷却水管道及生长设备或腔室的保护装置实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种熔体设备的保护装置，用于解决现有技术中熔体泄漏容易导致熔体设备损坏的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种熔体设备的保护装置，所述熔体设备包括：底座以及坩埚轴，所述底座中设置有供所述坩埚轴穿过的通孔，所述通孔壁与坩埚轴之间具有容置空间；所述保护装置包括：保护套管，填充于所述通孔壁与坩埚轴之间的容置空间内；保护垫，套设于所述坩埚轴上且固定连接于所述保护套管的底部；导向环，套设于所述坩埚轴上且固定连接于所述保护套管的上部。
作为本发明的熔体设备的保护装置的一种优选方案，所述保护套管的材料选用为石墨。
作为本发明的熔体设备的保护装置的一种优选方案，所述保护套管与所述通孔侧壁紧密相连。
作为本发明的熔体设备的保护装置的一种优选方案，所述保护垫选用为两层或以上的耐高温材料。
优选地，所述耐高温材料选用为耐高温毛毡。
进一步地，所述耐高温毛毡与所述坩埚轴及保护套管底部壁紧密相连。
作为本发明的熔体设备的保护装置的一种优选方案，所述坩埚轴为T型坩埚轴，所述坩埚轴可沿其轴心转动。
优选地，所述坩埚轴上设置有坩埚固定结构，所述坩埚固定结构包括石墨坩埚。
优选地，所述熔体设备还包括设置于所述坩埚固定结构上的熔体坩埚，所述熔体坩埚通过焊接固定于所述坩埚固定结构上。
进一步地，所述熔体坩埚选用为石英坩埚。
作为本发明的熔体设备的保护装置的一种优选方案，所述底座下方设置有冷却水管道。
如上所述，本发明的熔体设备的保护装置，具有以下有益效果：
本发明在底板及坩埚轴之间插入石墨管及耐高温毛毡，可以避免熔体泄漏后，流至冷却水系统导致冷却水系统损坏而造成漏水的问题。同时，可以防止熔体泄漏至其他生长设备上导致生长设备的损坏的问题。本发明采用耐高温的石墨材料以及耐高温且吸附性能优异的耐高温毛毡作为保护装置，可以大大提高熔体设备的可靠性。本发明结构简单，可有效保护熔体设备，在半导体制造设备领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1显示为现有技术中的单晶炉的结构示意图。
图2显示为现有技术中的单晶炉的在熔体泄漏时所呈现的结构示意图。
图3显示为现有技术中的单晶炉的在熔体泄漏时，底座通孔处的放大结构示意图。
图4显示为本发明的设置有保护装置的熔体设备的结构示意图。
图5显示为本发明的保护装置的具体结构示意图。
元件标号说明
201 底座
202 坩埚轴
203 保护套管
204 保护垫
205 导向环
206 炉底护盘
207 熔体坩埚
208 坩埚固定结构
209 熔体
210 冷却水管道
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图4～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图4～图5所示，本实施例提供一种熔体设备的保护装置，所述熔体设备包括：底座201以及坩埚轴202，所述底座201中设置有供所述坩埚轴202穿过的通孔，所述通孔壁与坩埚轴202之间具有容置空间。
如图4所示，具体地，所述熔体设备为单晶炉，其包括底座201、坩埚轴202、导向环205、炉底护盘206、熔体坩埚207、坩埚固定结构208、所述熔体坩埚207承载有熔体209，所述底座下方为冷却水管道210。
所述保护装置包括：保护套管203，其填充于所述通孔壁与坩埚轴之间的容置空间内；保护垫，其套设于所述坩埚轴202且固定连接于所述保护套管的底部；以及导向环205，所述导向环205套设于所述坩埚轴202上且固定连接于所述保护套管203的上部。
如图4所示，所述坩埚轴202为T型坩埚轴，所述坩埚轴202可沿其轴心转动，从而带动其上方的熔体坩埚207转动，所述熔体设备还包括加热装置，其通常设置为包围所述熔体坩埚207，以保证熔体坩埚207内的熔体209维持在一定的温度范围内，并且，通过坩埚轴202的转动可以保证熔体207受热的均匀性。
如图4所示，所述坩埚轴上设置有坩埚固定结构208，所述坩埚固定结构208包括石墨坩埚。所述熔体设备还包括设置于所述坩埚固定结构上的熔体坩埚207，所述熔体坩埚207通过焊接固定于所述坩埚固定结构208上。在本实施例中，所述熔体坩埚选207用为石英坩埚，以满足其耐高温性能的要求。
如图5所示，所述保护套管203与所述通孔侧壁紧密相连，以阻碍泄漏熔体进一步往下流动，在本实施例中，所述保护套管203的材料选用为石墨。
如图5所示，所述保护垫204选用为两层或以上的耐高温材料。优选地，所述耐高温材料选用为耐高温毛毡，本实施例选用耐高温毛毡作为保护垫，具有既耐高温又耐磨，而且质地柔软，无污染、吸附能力强等优点。另外，所述耐高温毛毡与所述坩埚轴及保护套管底部壁紧密相连，由于该耐高温毛毡质地柔软，即使其与坩埚轴紧密相连，也不会影响坩埚轴的转动。
如图4～图5所示，本实施例的保护装置的工作原理为：
安装时，将坩埚轴的上部和下部进行拆分后，先将保护垫204垫在通孔底部，然后将所述导向环连同保护套管一起压紧在所述保护垫204上，最后将坩埚轴重新安装；
当熔体发生泄漏沿着坩埚轴202流至底座时，所述保护套管203(石墨材质)可以阻碍熔体进一步往下流，或减少流至通孔下方的熔体的体积；
当少量的熔体穿过所述保护套管203后，其会被保护套管203下方的保护垫204(耐高温毛毡材质)吸收冷却，并结成晶体，这些结成的晶体可以进一步阻碍熔体的流动，从而使得熔体不能通过底座上的通孔进入到冷却水管道以及其它的生长设备中，大大提高熔体设备的可靠性。
在需要拆卸时(如保护装置发生故障或者结晶过多或需要进行清洗等情况)，由于所述保护套管203、导向环205为一个固定的整体，只要将导向环205往上提，所述保护套管203便可随导向环205一起被提出，另外，所述保护垫204上如果有结晶，其通常会与所述保护套管203粘接在一起，这时，在提出所述导向环的同时便可将保护垫204(可能是一片耐高温毛毡或两片耐高温毛毡)一起提出，具有易拆卸易维护的优点。
如上所述，本发明的熔体设备的保护装置，具有以下有益效果：
本发明在底板及坩埚轴之间插入石墨管及耐高温毛毡，可以避免熔体泄漏后，流至冷却水系统导致冷却水系统损坏而造成漏水的问题。同时，可以防止熔体泄漏至其他生长设备上导致生长设备的损坏的问题。本发明采用耐高温的石墨材料以及耐高温且吸附性能优异的耐高温毛毡作为保护装置，可以大大提高熔体设备的可靠性。本发明结构简单，可有效保护熔体设备，在半导体制造设备领域具有广泛的应用前景。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种熔体设备的保护装置，其特征在于：所述熔体设备包括：底座以及坩埚轴，所述底座中设置有供所述坩埚轴穿过的通孔，所述通孔壁与坩埚轴之间具有容置空间；
所述保护装置包括：
保护套管，填充于所述通孔壁与坩埚轴之间的容置空间内；
保护垫，套设于所述坩埚轴上且固定连接于所述保护套管的底部；
导向环，套设于所述坩埚轴上且固定连接于所述保护套管的上部。
2.根据权利要求1所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述保护套管的材料选用为石墨。
3.根据权利要求1所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述保护套管与所述通孔侧壁紧密相连。
4.根据权利要求1所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述保护垫选用为两层或以上的耐高温材料。
5.根据权利要求4所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述耐高温材料选用为耐高温毛毡。
6.根据权利要求4所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述耐高温毛毡与所述坩埚轴及保护套管底部壁紧密相连。
7.根据权利要求1所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述坩埚轴为T型坩埚轴，所述坩埚轴可沿其轴心转动。
8.根据权利要求7所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述坩埚轴上设置有坩埚固定结构，所述坩埚固定结构包括石墨坩埚。
9.根据权利要求8所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述熔体设备还包括设置于所述坩埚固定结构上的熔体坩埚，所述熔体坩埚通过焊接固定于所述坩埚固定结构上。
10.根据权利要求9所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述熔体坩埚选用为石英坩埚。
11.根据权利要求1所述的熔体设备的保护装置，其特征在于：所述底座下方设置有冷却水管道。
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