CN118685867A - 一种串联式多坩埚设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种串联式多坩埚设备及使用方法，涉及晶体生长领域。该串联式多坩埚设备包括保温筒、加热件、升降装置以及至少两个坩埚，保温筒具有沿竖直方向设置的空腔，空腔包括相互连通的加热腔和存储腔，加热件设置于保温筒的外部，且加热件的位置和加热腔的位置相对应，至少两个坩埚均设置于空腔内，升降装置和坩埚连接，升降装置带动至少两个坩埚在空腔内沿竖直方向滑动，使得至少两个坩埚依次到达加热腔以及存储腔，从而依次进行加热工作以及加热后的存储工作。从而增加一次生产过程中合成的碳化硅原料的数量，提高生产效率。

Description

一种串联式多坩埚设备及使用方法

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，具体而言，涉及一种串联式多坩埚设备及使用方法。

背景技术

目前，高纯碳化硅原料的合成主流工艺技术是将高纯碳粉和高纯硅粉充分混合后放入石墨坩埚内进行高温烧结合成。现有技术中的坩埚设备存在每次只安装一个石墨坩埚，每次只能合成一埚原料，生产效率低下的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种串联式多坩埚设备及使用方法，其能够一次安装多个坩埚，从而增加一次生产过程中合成的碳化硅原料的数量，提高生产效率。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种串联式多坩埚设备，其包括：

保温筒，所述保温筒具有沿竖直方向设置的空腔，所述空腔包括相互连通的加热腔和存储腔；

加热件，所述加热件设置于所述保温筒的外部，且所述加热件的位置和所述加热腔的位置相对应；

至少两个坩埚，至少两个所述坩埚均设置于所述空腔内；

升降装置，所述升降装置和所述坩埚连接，所述升降装置带动至少两个所述坩埚在所述空腔内沿竖直方向滑动，使得至少两个所述坩埚依次到达所述加热腔以及所述存储腔，从而依次进行加热工作以及加热后的存储工作；

所述坩埚的数量为N个，N个所述坩埚沿竖直方向层叠设置，所述存储腔的高度不小于N﹣1个所述坩埚的总高度；

所述加热件的高度是所述加热腔的高度的1.1倍-2倍；

所述升降装置包括滑动框体以及驱动件，所述驱动件和所述滑动框体连接，所述滑动框体可滑动地设置于所述空腔，至少两个所述坩埚均设置于所述滑动框体内；

所述滑动框体包括下保温板以及隔热板，所述下保温板的底部和所述驱动件连接，至少两个所述坩埚均承托在所述下保温板上，且所述隔热板设置于相邻两个所述坩埚之间。

可选地，所述坩埚的数量为三个，所述升降装置和位于底部的所述坩埚连接, 所述存储腔的高度不小于两个所述坩埚的总高度。

可选地，所述坩埚的侧壁设有排气孔，所述坩埚内部的无用元素通过所述排气孔排出。

可选地，所述串联式多坩埚设备还包括石英管，所述石英管套设于所述保温筒的外部，所述加热件位于所述石英管的外部。

可选地，所述加热件包括感应加热件和/或电阻加热件。

本发明的实施例还提供了一种串联式多坩埚设备的使用方法，利用串联式多坩埚设备进行工作，所述串联式多坩埚设备的使用方法包括：

驱动所述升降装置滑动，使得所述升降装置带动至少两个所述坩埚在所述空腔内滑动；

驱动第一个所述坩埚到达所述加热腔，所述加热件对位于所述加热腔内的所述坩埚进行加热，并对下一个到达所述加热腔的所述坩埚进行预热；

在位于所述加热腔内的所述坩埚加热完毕后，驱动所述升降装置继续滑动，加热完毕的第一个所述坩埚移动至所述存储腔进行保温存储，使得下一个所述坩埚进入所述加热腔，并通过所述加热件进行加热。

本发明实施例的串联式多坩埚设备及使用方法的有益效果包括，例如：

该串联式多坩埚设备包括保温筒、加热件、升降装置以及至少两个坩埚，所述保温筒具有沿竖直方向设置的空腔，所述空腔包括相互连通的加热腔和存储腔，所述加热件设置于所述保温筒的外部，且所述加热件的位置和所述加热腔的位置相对应，至少两个所述坩埚均设置于所述空腔内，所述升降装置和所述坩埚连接，所述升降装置带动至少两个所述坩埚在所述空腔内沿竖直方向滑动，使得至少两个所述坩埚依次到达所述加热腔以及所述存储腔，从而依次进行加热工作以及加热后的存储工作。使用时，将至少两个坩埚放置在保温筒的空腔中，升降装置能带动至少两个坩埚相对于空腔滑动，使得至少两个坩埚依次进入加热腔内，并通过加热件进行加热合成工作，从而形成碳化硅原料，加热完毕后依次进入存储腔内进行保温存储，从而增加一次生产过程中合成的碳化硅原料的数量，提高生产效率。

该串联式多坩埚设备的使用方法利用串联式多坩埚设备进行工作，所述串联式多坩埚设备的使用方法包括：驱动所述升降装置滑动，使得所述升降装置带动至少两个所述坩埚在所述空腔内滑动；驱动第一个所述坩埚到达所述加热腔，所述加热件对位于所述加热腔内的所述坩埚进行加热，并对下一个到达所述加热腔的所述坩埚进行预热；在位于所述加热腔内的所述坩埚加热完毕后，驱动所述升降装置继续滑动，加热完毕的第一个所述坩埚移动至所述存储腔进行保温存储，使得下一个所述坩埚进入所述加热腔，并通过所述加热件进行加热。该串联式多坩埚设备的使用方法能够增加一次生产过程中合成的碳化硅原料的数量，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本实施例提供的串联式多坩埚设备的结构示意图。

图标：10-保温筒；11-加热腔；12-存储腔；20-加热件；30-坩埚；31-排气孔；40-升降装置；41-滑动框体；411-下保温板；412-隔热板；42-驱动件；421-驱动气缸；422-支撑杆；50-石英管；60-机架；70-测温仪；80-炉底板；81-抽气口；90-炉盖；91-充气口；100-过渡板；1000-串联式多坩埚设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

目前，高纯碳化硅原料的合成主流工艺技术是将高纯碳粉和高纯硅粉充分混合后放入石墨坩埚内进行高温烧结合成。现有技术中的坩埚设备存在每次只安装一个石墨坩埚，每次只能合成一埚原料，生产效率低下的技术问题。

请参考图1，本实施例提供了一种串联式多坩埚设备1000，其可以有效改善上述提到的技术问题，能够一次安装多个坩埚30，从而增加一次生产过程中合成的碳化硅原料的数量，提高生产效率。

该串联式多坩埚设备1000包括保温筒10、加热件20、升降装置40以及至少两个坩埚30，保温筒10具有沿竖直方向设置的空腔，空腔包括相互连通的加热腔11和存储腔12，加热件20设置于保温筒10的外部，且加热件20的位置和加热腔11的位置相对应，至少两个坩埚30均设置于空腔内，升降装置40和坩埚30连接，升降装置40带动至少两个坩埚30在空腔内沿竖直方向滑动，使得至少两个坩埚30依次到达加热腔11以及存储腔12，从而依次进行加热工作以及加热后的存储工作。

具体地，保温筒10采用石墨软毡或硬毡材质制成，石墨软毡和石墨硬毡的导热系数都很小，从而使得保温筒10实现保温的作用。

在本实施例中，加热腔11和存储腔12为上下层叠设置，存储腔12设置在加热腔11的下方，升降装置40带动至少两个坩埚30下降，从而依次到达加热腔11和存储腔12。在其他实施例中，存储腔12也可以设置在加热腔11的上方，升降装置40带动至少两个坩埚30上升，从而依次到达加热腔11和存储腔12。

需要进行说明的是，为了确保存储腔12能够容纳下所有加热完毕的坩埚30，在本实施例中，坩埚30的数量为N个，N个坩埚30沿竖直方向层叠设置，存储腔12的高度不小于N﹣1个坩埚30的总高度。

具体地，坩埚30的数量为三个，升降装置40和位于底部的坩埚30连接, 存储腔12的高度不小于两个坩埚30的总高度。在最后一个坩埚30进入加热腔11内进行加热工作的情况下，已经加热完毕的两个坩埚30都能够容纳在存储腔12内进行保温存储。

工作时，升降装置40下降，从而带动第一个坩埚30进入加热腔11，加热件20对第一个坩埚30进行加热；第一个坩埚30加热完毕后升降装置40继续下降，第一个坩埚30进入存储腔12进行存储，第二个坩埚30进入加热腔11进行加热工作；第二个坩埚30加热完毕后升降装置40继续下降，第二个坩埚30进入存储腔12进行存储，第三个坩埚30进入加热腔11进行加热工作。该串联式多坩埚设备1000在使用时，每个坩埚30都是独立的生长环境，多个坩埚30依次进行加热合成，使得一次生产过程就能够合成多个碳化硅原料，而且节省了多次装卸、抽真空、预热以及降温的时间，整体提高生产效率。

具体地，加热件20包括感应加热件和/或电阻加热件。

需要进行说明的是，加热件20的高度是加热腔11的高度的1.1倍-2倍。其中，加热件20的高度稍大于加热腔11的高度，使得加热件20的加热温度不仅能够覆盖加热腔11，还可以覆盖在加热腔11外的部分空腔区域，也就是说，加热件20不仅能够对进入加热腔11的坩埚30进行加热，还能够对没有进入加热腔11的坩埚30进行预热，进一步提高了加热效率，节约了能耗。

可以理解地，第一个坩埚30在加热腔11内进行加热工作时，第二个坩埚30能够在加热腔11的上方进行预热；第二个坩埚30在加热腔11内进行加热工作时，第三个坩埚30能够在加热腔11的上方进行预热。

在本实施例中，升降装置40包括滑动框体41以及驱动件42，驱动件42和滑动框体41连接，滑动框体41可滑动地设置于空腔，至少两个坩埚30均设置于滑动框体41内。具体地，滑动框体41包括下保温板411以及隔热板412，下保温板411的底部和驱动件42连接，至少两个坩埚30均承托在下保温板411上，且隔热板412设置于相邻两个坩埚30之间。

具体地，隔热板412的数量为两个，隔热板412设置在相邻两个坩埚30之间，用于减小坩埚30在加热腔11内加热时的热量散失，从而提高加热工作的热量效率，同时还可以减小各个坩埚30之间的影响，提高各个坩埚30工作时的独立性，更有利于单个坩埚30在加热过程中的精准控制。

驱动件42包括驱动气缸421和支撑杆422，支撑杆422的底端和驱动气缸421连接，支撑杆422的顶端和下保温板411的底面连接，支撑杆422用于在驱动气缸421的驱动下带动下保温板411上下滑动，从而带动三个坩埚30一起上下滑动。

还需要进行说明的是，每个坩埚30的侧壁设有排气孔31，坩埚30内部的无用元素通过排气孔31排出。其中，排气孔31的数量为多个，多个排气孔31沿坩埚30的圆周方向间隔设置。

更多地，串联式多坩埚设备1000还包括石英管50，石英管50套设于保温筒10的外部，加热件20位于石英管50的外部。

除此之外，串联式多坩埚设备1000还包括机架60、过渡板100、炉底板80以及炉盖90，过渡板100设置在机架60上，过渡板100的底部和炉底板80连接，石英管50的底端和过渡板100连接，炉盖90设置在石英管50的顶端，炉盖90、石英管50、过渡板100以及炉底板80共同形成封闭的安装壳，保温筒10设置在安装壳内，石英管50能够起到密封作用。

其中，过渡板100的数量为多个，多个过渡板100沿圆周方向共同形成过渡腔，保温筒10的底部位于过渡腔内，炉底板80覆盖在过渡腔的底部，过渡板100上设有抽气口81。其中，由于加热件20的位置是固定的，无法移动，至少两个坩埚30是需要在空腔内滑动的，过渡腔能够给坩埚30向下移动提供一个过渡的空间，从而保证坩埚30的移动。

具体地，炉盖90上设有充气口91。

在本实施例中，惰性气体通过充气口91进入炉盖90内，并顺着管道进入保温筒10内，惰性气体能够调节腔体内部压强，同时能够将坩埚30内部泄露的原料通过抽气口81带出，从而减小热场腐蚀。

为了更好的确保坩埚30加热工作的顺利进行，本实施例提供的串联式多坩埚设备1000还包括测温仪70，测温仪70设置在炉底板80的下方，从而方便安装，测温仪70能够实时监测加热温度，从而为坩埚30加热工作的进行温度参考。

本发明的实施例还提供了一种串联式多坩埚设备1000的使用方法，利用串联式多坩埚设备1000进行工作，串联式多坩埚设备1000的使用方法包括：

S1：驱动升降装置40滑动，使得升降装置40带动至少两个坩埚30在空腔内滑动；

S2：驱动第一个坩埚30到达加热腔11，加热件20对位于加热腔11内的坩埚30进行加热，并对下一个到达加热腔11的坩埚30进行预热；

S3：在位于加热腔11内的坩埚30加热完毕后，驱动升降装置40继续滑动，加热完毕的第一个坩埚30移动至存储腔12进行保温存储，使得下一个坩埚30进入加热腔11，并通过加热件20进行加热。

综上，本发明实施例提供了一种串联式多坩埚设备1000及使用方法，该串联式多坩埚设备1000包括保温筒10、加热件20、升降装置40以及至少两个坩埚30，保温筒10具有沿竖直方向设置的空腔，空腔包括相互连通的加热腔11和存储腔12，加热件20设置于保温筒10的外部，且加热件20的位置和加热腔11的位置相对应，至少两个坩埚30均设置于空腔内，升降装置40和坩埚30连接，升降装置40带动至少两个坩埚30在空腔内沿竖直方向滑动，使得至少两个坩埚30依次到达加热腔11以及存储腔12，从而依次进行加热工作以及加热后的存储工作。使用时，将至少两个坩埚30放置在保温筒10的空腔中，升降装置40能带动至少两个坩埚30相对于空腔滑动，使得至少两个坩埚30依次进入加热腔11内，并通过加热件20进行加热合成工作，从而形成碳化硅原料，加热完毕后依次进入存储腔12内进行保温存储，从而增加一次生产过程中合成的碳化硅原料的数量，提高生产效率。

该串联式多坩埚设备1000的使用方法利用串联式多坩埚设备1000进行工作，串联式多坩埚设备1000的使用方法包括：驱动升降装置40滑动，使得升降装置40带动至少两个坩埚30在空腔内滑动；驱动第一个坩埚30到达加热腔11，加热件20对位于加热腔11内的坩埚30进行加热，并对下一个到达加热腔11的坩埚30进行预热；在位于加热腔11内的坩埚30加热完毕后，驱动升降装置40继续滑动，加热完毕的第一个坩埚30移动至存储腔12进行保温存储，使得下一个坩埚30进入加热腔11，并通过加热件20进行加热。该串联式多坩埚设备1000的使用方法能够增加一次生产过程中合成的碳化硅原料的数量，提高生产效率。

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，可轻易想到的变化或替换，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 (6)

1.一种串联式多坩埚设备，其特征在于，包括：

保温筒（10），所述保温筒（10）具有沿竖直方向设置的空腔，所述空腔包括相互连通的加热腔（11）和存储腔（12）；

加热件（20），所述加热件（20）设置于所述保温筒（10）的外部，且所述加热件（20）的位置和所述加热腔（11）的位置相对应；

至少两个坩埚（30），至少两个所述坩埚（30）均设置于所述空腔内；

升降装置（40），所述升降装置（40）和所述坩埚（30）连接，所述升降装置（40）带动至少两个所述坩埚（30）在所述空腔内沿竖直方向滑动，使得至少两个所述坩埚（30）依次到达所述加热腔（11）以及所述存储腔（12），从而依次进行加热工作以及加热后的存储工作；

所述坩埚（30）的数量为N个，N个所述坩埚（30）沿竖直方向层叠设置，所述存储腔（12）的高度不小于N﹣1个所述坩埚（30）的总高度；

所述加热件（20）的高度是所述加热腔（11）的高度的1.1倍-2倍；

所述升降装置（40）包括滑动框体（41）以及驱动件（42），所述驱动件（42）和所述滑动框体（41）连接，所述滑动框体（41）可滑动地设置于所述空腔；

所述滑动框体（41）包括下保温板（411）以及隔热板（412），所述下保温板（411）的底部和所述驱动件（42）连接，至少两个所述坩埚（30）均承托在所述下保温板（411）上，且所述隔热板（412）设置于相邻两个所述坩埚（30）之间。

2. 根据权利要求1所述的串联式多坩埚设备，其特征在于，所述坩埚（30）的数量为三个，所述升降装置（40）和位于底部的所述坩埚（30）连接, 所述存储腔（12）的高度不小于两个所述坩埚（30）的总高度。

3.根据权利要求1所述的串联式多坩埚设备，其特征在于，所述坩埚（30）的侧壁设有排气孔（31），所述坩埚（30）内部的无用元素通过所述排气孔（31）排出。

4.根据权利要求1所述的串联式多坩埚设备，其特征在于，所述串联式多坩埚设备（1000）还包括石英管（50），所述石英管（50）套设于所述保温筒（10）的外部，所述加热件（20）位于所述石英管（50）的外部。

5.根据权利要求1-4任一项所述的串联式多坩埚设备，其特征在于，所述加热件（20）包括感应加热件和/或电阻加热件。

6.一种串联式多坩埚设备的使用方法，其特征在于，利用权利要求1-5任一项所述的串联式多坩埚设备进行工作，所述串联式多坩埚设备（1000）的使用方法包括：

驱动所述升降装置（40）滑动，使得所述升降装置（40）带动至少两个所述坩埚（30）在所述空腔内滑动；

驱动第一个所述坩埚（30）到达所述加热腔（11），所述加热件（20）对位于所述加热腔（11）内的所述坩埚（30）进行加热，并对下一个到达所述加热腔（11）的所述坩埚（30）进行预热；

在位于所述加热腔（11）内的所述坩埚（30）加热完毕后，驱动所述升降装置（40）继续滑动，加热完毕的第一个所述坩埚（30）移动至所述存储腔（12）进行保温存储，使得下一个所述坩埚（30）进入所述加热腔（11），并通过所述加热件（20）进行加热。