CN201258367Y - 一种用于直拉单晶炉热场的电极机构 - Google Patents

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CN201258367Y CNU2008201091883U CN200820109188U CN201258367Y CN 201258367 Y CN201258367 Y CN 201258367Y CN U2008201091883 U CNU2008201091883 U CN U2008201091883U CN 200820109188 U CN200820109188 U CN 200820109188U CN 201258367 Y CN201258367 Y CN 201258367Y
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邓德辉
方峰
郑沉
高恺
梁开金
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You Yan Semi Materials Co., Ltd.
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GUOTAI SEMICONDUCTOR MATERIALS CO Ltd
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Abstract

一种用于直拉单晶炉热场的电极机构，它包括：电极脚，该电极脚包括：与加热器连接的部位和放置电极的部位，与加热器连接的部位相对于金属电极弯曲成一弧度，在其交界处为一平台，平台上对应于电极螺丝的上方架一石英支管，支管上搭放一石英片，石英片上架放反射板。本实用新型的优点是：有效的解决了电极与加热器尺寸之间的矛盾，还避开了上述问题中抽气孔的位置，缩小了反射板与加热器之间的距离，提高了热场的保温效果，对整个热场也没有不利的影响。同时去掉了反射板支撑，通过将耐高温的绝缘材料进行简单加工使其起到支撑的作用。

Description

一种用于直拉单晶炉热场的电极机构
技术领域
本实用新型涉及一种用于直拉单晶炉热场系统的电极结构，特别是热场中高温条件下的电极机构。
背景技术
随着半导体材料行业的迅速发展，大直径的硅单晶已成为生产的主导方向。要生长大直径单晶就需要配备大尺寸热系统，以增加装料量和保持的晶体直径/坩埚直径＝1/3的合适比例，在获得的晶体生产高效率的同时兼顾晶体参数的一致性。
由高纯石墨材料制作的加热器是单晶炉内热系统的核心部件，其外形呈圆筒状，切割成对称的数瓣到数十瓣以控制电流方向；在晶体生长过程中施加数千安培的电流，在安培效应下产生几十到一百多千瓦的热量，将坩埚中的几十到一百多公斤的多晶原料熔化，并保持在1420℃硅的熔点以上。
单晶炉的生产厂家正在逐渐的增多，单晶炉的结构也伴随着生产厂家的增加而变的多样化，有些构造在设计上和行业的快速发展会出现一些不协调的地方。比如部分早期设计的单晶炉只有两个电极，对于14＂以下热场没有问题，但对目前半导体材料领域而言，各种大直径的单晶已成为生产的主导方向，14＂热场已经不能满足日常的生产需要，随着16＂和18＂等大尺寸热场的普及，加热器的尺寸也在变大，如果只有两个支撑点容易使加热器产生变形，所以现在的加热器都有四个电极支撑点，其中两个是主电极通电加热，另外两个为辅助电极主要起支撑作用，这样一旦主电极发生意外损坏还可以调换主、辅电极继续使用。就目前的现状，各种尺寸的加热器在加工上已经变得非常规范，而单晶炉自出厂以后电极的位置就已确定且不可更改。一旦加热器和电极在尺寸、位置上发生冲突将会给工艺的发展带来一定的困难，以ZJS-60炉为例：
该炉只有两个电极，电极间的距离过近，与常见的加热器在尺寸上有冲突，而且与抽气孔紧密的排列在同一直线上(见图1)，大量的热量随气体被排走，对保温效果也会有影响。
目前单晶炉的结构大体上分为：炉体(不锈钢结构，通循环冷却水)和石墨件。
炉体为了达到良好的保温效果，内部的各种石墨部件都紧凑的安装在一起，可调节的空间非常小。通过石墨件的加热要使熔点为1420℃的硅熔化，至少要有上千安培的电流流过加热器才能实现，在这种环境下石墨件之间距离稍近都会产生打火的现象，要改动热场是有一定风险的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于直拉单晶炉热场的电极机构，本机构解决一些常见的热场尺寸上的冲突，并对热场的保温效果起到了明显的帮助。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：这种用于直拉单晶炉热场的电极机构，它包括：电极脚，该电极脚包括：与加热器连接的部位和放置电极的部位，与加热器连接的部位相对于金属电极弯曲成一弧度，在其交界处为一平台，平台上对应于电极螺丝的上方架一石英支管，支管上搭放一石英片，石英片上架放反射板。
所述的弯一弧度的中心夹角在30°-60°之间。
所述的反射板架放在两个电极结构的平台之上。
本实用新型的优点是：有效的解决了电极与加热器尺寸之间的矛盾，还避开了上述问题中抽气孔的位置，缩小了反射板与加热器之间的距离，提高了热场的保温效果，对整个热场也没有不利的影响。同时去掉了反射板支撑，通过将耐高温的绝缘材料进行简单加工使其起到支撑的作用。
附图说明
图1：已有的直拉炉结构图
图2-1：已有的电极脚的主剖视图
图2-2：图2-1的俯视图
图3-1：电极脚与电极连接示意图
图3-2：电极柱示意图
图3-3a：电极螺丝、加热器螺丝主视图
图3-3b：图3-3a的侧视图
图4-1：本实用新型(改进后)的电极主视图
图4-2：图4-1的侧视图
图4-3：图4-1的俯视图
图5：与电极连接的石英支管
图6：石英盖示意图
图7：本实用新型提供的一种电极机构
图8：图6中反射板示意图
图9：电极在热场中的安装位置示意图
图10a：电极在热场中的安装位置示意图
图10b：图10a中石墨加热器的中轴
具体实施方式
图1、图2-1、图2-2、图3-1、图3-2、图3-3a、b中，1为电极，2为电极脚，电极脚上有一个螺丝孔2-1，通过螺丝将电极脚与石墨加热器3连接，2-2接电极的螺丝孔，4为抽气孔，电极与抽气孔较近。图3-1中，5为电极螺丝，6为电极柱。
图4-1、图4-2、图4-3中，2-1’加热器螺丝孔，2-2’接电极的螺丝孔，2-3’电极柱位置孔。
图7中，2’为本实用新型的电极脚，该电极脚包括：与加热器连接的部位和放置电极的部位。与加热器连接的部位弯曲成一弧度，弯曲的程度由加热器尺寸决定，一般在30°-60°之间，本结构可在一定程度上调整石墨加热器的径向的空间，便于扩大加热器的尺寸即扩大其功率。之所以选择弧度是为了便于调整位置和使电极及加热器所受到的损害变得均匀。能有效的延长石墨件的使用寿命。
正对金属电极的方向留有一个因电极弯曲向加热器而留下的“圆形平台”，改动后仍然保持对称性，见图4-1。
在平台上对应于电极螺丝的上方架一石英支管7(石英是最为常见、加工方便的绝缘、耐高温材料)。石英支管7的高度需略高于电极螺丝5‘的头部，上面加一石英片8做盖子，搭建出一个绝缘、耐高温的小平台，用来支撑反射板9(见图7)，石英件的厚度可根据实际情况随意调节，用它们来隔绝石墨器件的接触。采用这种结构能够减少用石墨做成反射板支撑的开支而且简单实用，加工便捷，组装简单，即避免了弯曲的电极脚与反射板支撑在空间上的矛盾也解放了反射板以下的热场空间。为热场的改进创造了条件。而且缩小了反射板与加热器之间的距离，有效的提高了热场的保温。
反射板是一种防止热量从炉体底部流失将热量反射回炉膛的装置，反射板与加热器之间的距离越小热量从它们的缝隙中流失的就越少，采用这种绝缘装置支撑反射板可以极限的缩小这个距离，而且加热器与电极脚的相对位置是不变的，只要绝缘装置尺寸做的合适就可以避免调节的烦琐，也能够形成一种统一的标准。
图10a中，10为石墨加热器的中轴。
实施例
下表列举了三炉热场改动前后功率的变化情况：
热场改动前后功率(引晶功率)的变化表：
 
炉号 原热场(KW) 改变后的热场(KW)
GK07-5-2 72 65.5
GK07-5-3 71.3 66.2
GK07-5-4 72.5 66.4

Claims (3)

1、一种用于直拉单晶炉热场的电极机构，其特征在于：它包括：电极脚，该电极脚包括：与加热器连接的部位和放置电极的部位，与加热器连接的部位相对于金属电极弯曲成一弧度，在其交界处为一平台，平台上对应于电极螺丝的上方架一石英支管，支管上搭放一石英片，石英片上架放反射板。
2、根据权利要求1所述的一种用于直拉单晶炉热场的电极机构，其特征在于：所述的弯一弧度的中心夹角在30°-60°之间。
3、根据权利要求1或2所述的一种用于直拉单晶炉热场的电极机构，其特征在于：所述的反射板架放在两个电极结构的平台之上。
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CN102719892A (zh) * 2012-04-24 2012-10-10 浙江上城科技有限公司 一种蓝宝石长晶炉节能装置
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