CN113403675B - 一种导流筒和拉晶炉 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种导流筒和拉晶炉；所述导流筒包括：由外导流筒上部和外导流筒下部于第一接合处接合形成的外导流筒；与所述外导流筒同轴设置并连接的内导流筒；与所述内导流筒在第二接合处接合且与所述外导流筒下部形成缝隙的导流筒套筒；其中，第一接合处和/或所述缝隙处经设置以避免多晶硅熔液飞溅填充而产生粘连。
Description
技术领域
本发明实施例涉及硅片加工技术领域，尤其涉及一种导流筒和拉晶炉。
背景技术
单晶硅棒大部分采用切克劳斯基(Czochralski)法，又或被称之为直拉法制造生产，并且通常采用的制造设备为拉晶炉设备。
在单晶硅棒的拉制过程中，拉晶炉设备中的导流筒部件对于提供晶体生长所需的温度梯度起到关键的作用：一方面，导流筒能够给晶棒提供较高的热阻隔作用，利于晶体散热，形成晶体生长所需的温度梯度，用以提高晶体生长速度；另一方面，导流筒引导氩气流从上向下集中到单晶炉内的生长液面附近，维持其清洁度，同时更加利于晶体散热，加大晶体生长所需的温度梯度，以提高晶体生长速度。
但是，目前在单晶硅棒的拉制过程中，比如在向多晶硅熔液投入多晶硅熔料时，极易发生已经熔融的多晶硅熔液飞溅至导流筒上的现象，随着导流筒的长时间使用，飞溅至导流筒上的多晶硅熔液逐渐增加，导致出现熔液粘连而无法将导流筒的各组件进行分离的现象，从而无法对导流筒中的组件进行单独更换，致使导流筒使用成本以及单晶硅棒的生产成本增加，经济效益降低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种导流筒和拉晶炉；能够降低导流筒的使用成本以及单晶硅棒的生产成本。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种导流筒，所述导流筒包括：
由外导流筒上部和外导流筒下部于第一接合处接合形成的外导流筒；
与所述外导流筒同轴设置并连接的内导流筒；
与所述内导流筒在第二接合处接合且与所述外导流筒下部形成缝隙的导流筒套筒；
其中，第一接合处和/或所述缝隙处经设置以避免多晶硅熔液飞溅填充而产生粘连。
第二方面，本发明实施例提供了一种拉晶炉，所述拉晶炉包括第一方面所述的导流筒。
本发明实施例提供了一种导流筒和拉晶炉；为了降低导流筒的组件之间由于被飞溅的多晶硅熔液填满形成粘连从而导致无法分离，通过对各组件在组合过程中较易产生粘连的组件组合处(例如第一接合处以及缝隙处)的空间尺寸进行设置，从而避免多晶硅熔液飞溅填充而产生粘连，能够较易对导流筒的各组件进行分离以实现单独更换，降低了导流筒的使用成本以及单晶硅棒的生产成本。
附图说明
图1为示例性的利用直拉法制造单晶硅棒所使用的拉晶炉的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种导流筒的结构剖面图；
图3为本发明实施例提供的第一接合处的放大示意图；
图4为本发明实施例提供的一种关于外导流筒的俯视示意图；
图5为本发明实施例提供的缝隙处的放大示意图；
图6为本发明实施例提供的一种一体结构示意图；
图7为本发明实施例提供的外导流筒上部的俯视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，其示出了一种示例性的利用直拉法制造单晶硅棒所使用的拉晶炉1的结构示意图，在图1所示的拉晶炉1中，至少可以包括：炉体10、导流筒11、盛放的多晶硅原料(或可称之为多晶硅熔料)的石英坩埚12以及用于驱动石英坩埚12移动以及旋转的机械部件13，此外，还可以包括用于加热多晶硅原料以形成多晶硅熔液2的加热器14、设置于炉体10底端的底部隔热材料15和排气口管道16，其中，排气口管道16的排气方向如图1中箭头所示；需要说明的是，图1所示的单晶炉1结构并非具体限定，为了清楚地阐述本发明实施例的技术方案从而省略地没有为拉晶炉1的其他部件进行标记，比如加热器14周围设置有如交叉填充块所示的中部隔热材料等。
通过图1所示的拉晶炉1生产单晶硅的过程，可以包括在石英坩埚12内通过导流筒11装入多晶硅原料；随后通过加热器14对石英坩埚12内的多晶硅原料2进行加热以熔化多晶硅原料形成多晶硅熔液；待多晶硅熔液2温度稳定时，接着通过籽晶与多晶硅熔液相接触的方式生长成为单晶硅棒。
需要说明的是，在生产单晶硅棒的过程中，通常会向石英坩埚12内的多晶硅熔液2增加多晶硅熔料，此时，掉落于石英坩埚12的多晶硅熔料极大可能会造成多晶硅熔液2的飞溅，并且大概率会飞溅至拉晶炉1内距石英坩埚12最近的导流筒11上。通常来说，导流筒11通常由多个组件组成，而随着导流筒的长时间使用，飞溅至导流筒11上的多晶硅熔液逐渐增加，导致出现熔液粘连而无法将导流筒的各组件进行分离的现象，从而无法对导流筒中的组件进行单独更换，致使导流筒使用成本以及单晶硅棒的生产成本增加，经济效益降低。
为了避免出现熔液粘连的现象，本发明实施例期望对图1所示的拉晶炉1中的导流筒11的结构进行改进。如图2所示的导流筒11的结构剖面图，导流筒11可以包括：由外导流筒上部211和外导流筒下部212于如实线圈所示的第一接合处3接合形成的外导流筒21；
与所述外导流筒21同轴设置并连接的内导流筒22；
与所述内导流筒22在第二接合处4接合且与所述外导流筒下部212形成如虚线圈所示的缝隙5的导流筒套筒23；
其中，第一接合处3和/或所述缝隙处5的空间尺寸经设置以避免多晶硅熔液飞溅填充而产生粘连。
在一些示例中，外导流筒21与内导流筒22经由连接形成空腔，并且该空腔中填充有隔热材料24。
对于图2所示的导流筒11的结构，为了降低图2中导流筒11的组件之间由于被飞溅的多晶硅熔液2填满形成粘连从而导致无法分离，通过对各组件在组合过程中较易产生粘连的组件组合处(例如第一接合处3以及缝隙处5)的空间尺寸进行设置，从而避免多晶硅熔液飞溅填充而产生粘连，能够较易对导流筒11的各组件进行分离以实现单独更换，降低了导流筒的使用成本以及单晶硅棒的生产成本。
在一些可能的实现方式中，本发明实施例期望通过增加导流筒11的各组件组合处的空间尺寸，降低被飞溅的多晶硅熔液2填满的概率以避免产生粘连。
基于此，在一些示例中，所述第一接合处3的空间31内设置一设定高度的垫块6以增加所述第一接合处3的空间31尺寸。对于该示例，参见图3所示的第一接合处3的放大示意图，通常来说，常规的导流筒结构中，外导流筒上部211和外导流筒下部212一般采用紧密贴合的方式进行接合，但此时第一接合处3的空间31尺寸较小，容易被飞溅的多晶硅熔液2填满而造成外导流筒上部211和外导流筒下部212的粘连；为了避免这种现象发生，本发明实施例则采用在空间31中设置具有一定高度的垫块6来适当增加空间31的尺寸，从而使得空间31较难被多晶硅熔液2填满以形成粘连。此外，对于该示例来说，所述垫块6除了增加空间31的尺寸以外，还可以起到类似于卡扣的作用，也就是说，垫块6还可以用于固定所述外导流筒上部211和所述外导流筒下部212之间的连接以避免所述外导流筒上部211和所述外导流筒下部212之间由于滑动而造成磨损。可以理解地，如图4所示的关于外导流筒21的俯视示意图，本发明实施例优选地在整个外导流筒21底部的四个方位分别设置一垫块6，且相邻垫块6之间的夹角为90度，从而实现外导流筒上部211和所述外导流筒下部212之间的固定连接。
在另一些示例中，本发明实施例采用增加缝隙处5的空间尺寸的方式以实现增加导流筒11的各组件组合处的空间尺寸。对于该示例，参见图5所示的缝隙处5的放大示意图，可以将所述缝隙处5的空间51尺寸增加至以避免多晶硅熔液2飞溅填充而在所述缝隙处5产生粘连的程度。
对于上述示例来说，优选地，可以将所述导流筒套筒23的尺寸进行缩小以增加所述缝隙处的空间51的尺寸。
对于上述示例来说，优选地，结合图2中的黑色粗实线箭头所示，可以将所述导流筒套筒23向下朝远离所述外导流筒下部212的方向延伸以增加所述缝隙处的空间52尺寸。
除了上述实现方式及其示例所阐述的方案以外，在一些可能的实现方式中，还可以通过避免在导流筒11的各组件组合处产生能够被飞溅的多晶硅熔液2填充的空间以避免产生粘连。基于此，如图6所示，在一些示例中，可以将所述外导流筒上部211、外导流筒下部212以及所述导流筒套筒23形成为一体结构以避免形成所述第一接合处3和所述缝隙处5；从而可以通过避免在导流筒11上出现被飞溅的多晶硅熔液2填充的空间。但是该示例由于将外导流筒上部211、外导流筒下部212以及所述导流筒套筒23形成一体结构，因此，即便能够较为容易地对形成后的一体结构进行更换，但是一体结构的成本还是会略大于该一体结构各组件的成本。
对于前述实现方式及示例所阐述的导流筒11结构中，在使用时需要通过耳洞进行导流筒11的悬挂，常规的导流筒结构中通常在外导流筒211上部的顶端设置两个对向的耳洞，但是若某一耳洞发生损坏，则无法将导流筒11整体悬挂，于是只能对外导流筒上部211进行更换才可以使用，从而增加了使用成本。基于此，在一些示例中，如图1所示，可以在所述外导流筒上部211顶端沿所述导流筒11的径向向外延伸处对向开设多对耳洞7；其中，每对耳洞7均匀地分布于所述外导流筒上部顶端的延伸处。举例来说，如图7所示的外导流筒上部211的俯视示意图，优选地，可以在外导流筒上部211的延伸处打出四对耳洞，每对耳洞之间夹角为90°；当某一耳洞发生损坏时，更换其他两个耳洞悬挂导流筒11即可，该优选方案易操作可实现，对单晶硅棒的生产有积极作用，节约生产成本和制造成本，提高了经济收益。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种导流筒，其特征在于，所述导流筒包括：
由外导流筒上部和外导流筒下部于第一接合处接合形成的外导流筒；
与所述外导流筒同轴设置并连接的内导流筒；
与所述内导流筒在第二接合处接合且与所述外导流筒下部形成缝隙的导流筒套筒；
其中，第一接合处的空间尺寸经设置以避免多晶硅熔液飞溅填充而产生粘连；其中，
所述第一接合处的空间内设置一设定高度的垫块以增加所述第一接合处的空间尺寸；其中，所述垫块用于固定所述外导流筒上部和所述外导流筒下部之间的连接以避免所述外导流筒上部和所述外导流筒下部之间由于滑动而造成磨损。
2.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述外导流筒上部、外导流筒下部以及所述导流筒套筒为一体结构以避免形成所述第一接合处和所述缝隙处。
3.根据权利要求1或2所述的导流筒，其特征在于，所述外导流筒上部顶端沿所述导流筒的径向向外延伸处对向开设多对耳洞；其中，每对耳洞均匀地分布于所述外导流筒上部顶端的延伸处。
4.一种拉晶炉，其特征在于，所述拉晶炉包括权利要求1至3任一项所述的导流筒。
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