发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种单晶炉硅棒拉制用降氧装置。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种单晶炉硅棒拉制用降氧装置,包括单晶炉体和安装在单晶炉体内的熔硅坩埚,所述熔硅坩埚由位于底部的底盘和位于底盘上表面的多个第一拼接板和多个第二拼接板组成,多个第一拼接板和多个第二拼接板共同组成圆形,并且多个第一拼接板和多个第二拼接板交错分布,第一拼接板和第二拼接板均能够在底盘上表面上滑动,第一拼接板的端部通过第二拼接板的端面滑动插入第二拼接板内。
优选的,所述第二拼接板内部中空,并且第二拼接板底部开口,由此第二拼接板底部开口位置与底盘上表面处于接触并滑动的状态,第二拼接板的外壁上连通设置有输气管。
优选的,所述第一拼接板底部开设有引气槽,引气槽的端部与第二拼接板内部连通。
优选的,所述熔硅坩埚外侧套设有多个电磁环,电磁环固定在单晶炉体内壁上。
优选的,所述单晶炉体内壁上呈环形设置有多个吹气管,吹气管水平,并且吹气管的开口方向朝向熔硅坩埚顶部。
优选的,所述输气管的外端密封,输气管的外端穿过单晶炉体并滑动伸出,单晶炉体外侧的输气管顶部开设有长口,单晶炉体外侧的输气管上滑动套设有封套,封套固定在单晶炉体外壁上,并且封套内壁对长口进行封堵,封套上连通设置有导管,导管通过长口与输气管内部连通;
所述单晶炉体的外侧套设有分气管,导管与分气管连通,并且吹气管与分气管连通,分气管上连通有进气管。
优选的,还包括推动结构,所述推动结构用于推动输气管在封套内滑动;
所述推动结构包括安装在输气管外端的拐角板,所述封套底部开设有豁口,拐角板穿过豁口并伸出,拐角板与单晶炉体之间倾斜转动连接有调节气缸。
优选的,所述单晶炉体内壁上竖向滑动设置有压环,压环的内壁上设置有多个连接套,所述第二拼接板顶部固定有直角压板,直角压板的水平直角边滑动插入连接套内;
所述单晶炉体的外壁上设置有多个推进气缸,推进气缸竖直,推进气缸的活动端设有连接板,所述单晶炉体外壁上开设有多个通口,压环外壁对通口进行封堵,连接板穿过通口并固定在压环上。
与现有技术相比本发明的有益效果为:通过采用在硅棒拉制的过程中改变熔硅坩埚内径的方式,从而使熔硅坩埚的内径由大到小缓慢变化,方便使熔硅深度在较小的情况下使熔硅量始终满足拉制需求,从而在拉制过程中使热对流现象得到有效降低,实现降氧的目的,并且方便使硅棒拉制长度能够满足要求,提高硅棒产能,减少熔硅剩余。
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,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本发明的描述中,需要说明的是,属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体式连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。
如图1至图3所示,本发明的一种单晶炉硅棒拉制用降氧装置,包括单晶炉体1和安装在单晶炉体1内的熔硅坩埚2,所述熔硅坩埚2由位于底部的底盘3和位于底盘3上表面的多个第一拼接板4和多个第二拼接板5组成,多个第一拼接板4和多个第二拼接板5共同组成圆形,并且多个第一拼接板4和多个第二拼接板5交错分布,第一拼接板4和第二拼接板5均能够在底盘3上表面上滑动,第一拼接板4的端部通过第二拼接板5的端面滑动插入第二拼接板5内。
具体的,底盘3、多个第一拼接板4和多个第二拼接板5可共同组成密封筒状,并且能够用于盛放熔化后的熔硅,多个第一拼接板4和多个第二拼接板5所组成的圆形直径较大,并且高度较小,此时熔硅的溶体界面较大,并且其深度较小,当进行硅棒拉制时,由于熔硅量逐渐减小,为保证熔硅深度始终满足拉制需求,则可以使多个第二拼接板5沿底盘3径线方向朝向底盘3中心位置移动,此时由于第一拼接板4与第二拼接板5相对滑动,从而使相邻两个第二拼接板5能够推动第一拼接板4同步朝向底盘3中心位置移动,并且第一拼接板4能够滑动插入第二拼接板5内,方便在减小热对流的情况下使使硅棒缓慢拉出,从而减小因热对流而造成的氧污染现象,实现硅棒降氧的目的。
底盘3、第一拼接板4和第二拼接板5均采用石英制作而成。
通过采用在硅棒拉制的过程中改变熔硅坩埚2内径的方式,从而使熔硅坩埚2的内径由大到小缓慢变化,方便使熔硅深度在较小的情况下使熔硅量始终满足拉制需求,从而在拉制过程中使热对流现象得到有效降低,实现降氧的目的,并且方便使硅棒拉制长度能够满足要求,提高硅棒产能,减少熔硅剩余。
优选的,如图4所示,所述第二拼接板5内部中空,并且第二拼接板5底部开口,由此第二拼接板5底部开口位置与底盘3上表面处于接触并滑动的状态,第二拼接板5的外壁上连通设置有输气管6。
具体的,第一拼接板4的底面与第二拼接板5底部开口处于同一平面上并与底盘3上表面接触,此时底盘3、第一拼接板4和第二拼接板5之间的缝隙较小或可忽略不计,通过输气管6向第二拼接板5内部充入氩气,使第二拼接板5内部形成高压状态,当底盘3、第一拼接板4和第二拼接板5之间缝隙较小并无法满足氩气流通时,底盘3、第一拼接板4和第二拼接板5之间缝隙则无法满足熔硅液体流出,当氩气可以通过底盘3、第一拼接板4和第二拼接板5之间缝隙流通时,由于硅晶相比氩原子体积大,并且其流动性差,氩气压力大,氩气则会先一步将缝隙填满,此时熔硅无法进入缝隙内,从而实现气密封的效果。
优选的,如图4所示,所述第一拼接板4底部开设有引气槽7,引气槽7的端部与第二拼接板5内部连通。
具体的,第二拼接板5内的氩气可进入引气槽7内,此时氩气可对第一拼接板4和底盘3之间进行气密封处理,从而提高熔硅坩埚2的密封性。
优选的,如图2所示,所述熔硅坩埚2外侧套设有多个电磁环8,电磁环8固定在单晶炉体1内壁上。
具体的,电磁环8产生的电磁场能够熔硅内的热对流现象造成影响,从而降低氧原子游离效果,降低氧原子污染,提高降氧效果。
优选的,如图2所示,所述单晶炉体1内壁上呈环形设置有多个吹气管9,吹气管9水平,并且吹气管9的开口方向朝向熔硅坩埚2顶部。
具体的,吹气管9能够向熔硅坩埚2顶部的溶体界面位置吹动氩气,通过氩气可携带挥发出的一氧化硅快速远离熔体界面,从而方便对溶体界面的环境进行改善,降低一氧化硅的分压效果。
根据分压理论,炉内气氛中一氧化硅的分压对一氧化硅的挥发起到控制作用,若一氧化硅的分压达到饱和,一氧化硅的挥发会受到抑制,硅单晶中氧含量将增加;若一氧化硅的分压较小且欠饱和,熔硅与气氛中的一氧化硅浓度差将促使一氧化硅加速挥发,使熔硅中的氧含量降低,晶体中氧含量随之降低。
优选的,如图1至图6所示,所述输气管6的外端密封,输气管6的外端穿过单晶炉体1并滑动伸出,单晶炉体1外侧的输气管6顶部开设有长口10,单晶炉体1外侧的输气管6上滑动套设有封套11,封套11固定在单晶炉体1外壁上,并且封套11内壁对长口10进行封堵,封套11上连通设置有导管12,导管12通过长口10与输气管6内部连通;
所述单晶炉体1的外侧套设有分气管13,导管12与分气管13连通,并且吹气管9与分气管13连通,分气管13上连通有进气管14。
具体的,氩气可通过进气管14泵入分气管13内,分气管13内的氩气可通过导管12、长口10导入输气管6内,由于输气管6需要推动第二拼接板5移动,因此,输气管6在封套11内滑动,此时导管12始终与长口10保持连通状态,同时分气管13可将氩气供入吹气管9内。
优选的,如图5所示,还包括推动结构,所述推动结构用于推动输气管6在封套11内滑动;
所述推动结构包括安装在输气管6外端的拐角板15,所述封套11底部开设有豁口,拐角板15穿过豁口并伸出,拐角板15与单晶炉体1之间倾斜转动连接有调节气缸16。
具体的,调节气缸16伸缩时可通过拐角板15推动输气管6在封套11内滑动,从而对输气管6和第二拼接板5提供动力。
优选的,如图2所示,所述单晶炉体1内壁上竖向滑动设置有压环17,压环17的内壁上设置有多个连接套18,所述第二拼接板5顶部固定有直角压板19,直角压板19的水平直角边滑动插入连接套18内;
所述单晶炉体1的外壁上设置有多个推进气缸20,推进气缸20竖直,推进气缸20的活动端设有连接板21,所述单晶炉体1外壁上开设有多个通口,压环17外壁对通口进行封堵,连接板21穿过通口并固定在压环17上。
具体的,推进气缸20可通过连接板21对压环17产生下推力,压环17通过连接套18和直角压板19可对第二拼接板5产生下推力,从而使多个第一拼接板4和多个第二拼接板5紧贴底盘3上表面,提高密封性,并且避免第一拼接板4与第二拼接板5均与底盘3分离。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。