CN201551929U - 一种用于直拉硅单晶炉的尾气自净化过滤装置 - Google Patents

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Inventor
戴小林
吴志强
张果虎
王学锋
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You Yan Semi Materials Co., Ltd.
Original Assignee
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Abstract

本实用新型提供一种用于直拉硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，它包括：外壳，上盖，进气口，排气口，外壳内设有除尘筒，除尘筒上部有一传动轴，该轴伸出外壳，并设密封，传动轴与驱动系统连接，除尘筒内设筒形过滤芯，轴上设限位开关的触点。本实用新型的优点是：它可以有效地防止一氧化硅糊住过滤器，拉晶期间能在更长时间内保持单晶炉内的压力的稳定。

Description

一种用于直拉硅单晶炉的尾气自净化过滤装置
技术领域
本发明涉及一种用于直拉硅单晶炉的尾气自净化过滤装置
背景技术
半导体硅单晶体的约85％均用切克劳斯基(Czochralski)法制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英埚内，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。
直拉硅单晶在制造时大致分为这么几个阶段：装多晶料、抽空、多晶硅熔化、颈及肩的生长、等直径生长、尾部晶体的生长、晶体冷却、停炉。从多晶料熔化到停炉期间，炉内是负压，充高纯氩气保护，典型的压力是20TORR；部分硅熔体会与石英埚以及其它元素反应，生成气态的一氧化硅，这些一氧化硅，随着氩气被抽到真空管道，部分一氧化硅会沉结在炉室和管道的内表面，还有一部分会进入泵中，引起泵油变粘稠，泵的工作性能下降，使用寿命缩短。
为了减少一氧化硅进入真空泵，传统的方法是在炉体排气管和真空泵之间安装一个过滤器，过滤器可以是丝网式的或者是纸质的，它可以把一氧化硅或者其它粉尘挡在滤芯的外面，防止它们随着气体进入泵内。这种过滤器有个致命的缺点：随着时间延长，过滤阻力加大，使单晶炉内的压力升高(因为过滤器堵管道阻力加大的)，影响到拉单晶的无位错生长。所以许多工厂甚至不使用过滤器，这样做泵的使用寿命会很短，同时还要经常更换泵油。
发明内容
本实用新型的目的是一种用于直拉硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，它可以不断地清除附着在过滤器芯表面的一氧化硅以及粉尘，保持过滤器低阻力。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案
这种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，它包括：外壳，上盖，进气口，排气口，外壳内设有除尘筒，除尘筒上部有一传动轴，该轴伸出外壳，并设密封，传动轴与驱动系统连接，除尘筒内设筒形过滤芯，轴上设限位开关的触点。
所述的除尘筒还包括支撑杆，支撑杆上设支撑环，环上连接毛刷。
除尘筒的旋转速度R是0.02转/分-100转/分。
除尘筒的上升或下降速度V是0.05毫米/分-1000毫米/分。
除尘筒向上或且向下移动距离H＝10-500毫米。
除尘筒刷体支撑环之间的距离D＝9-499毫米。
刷子的高度h＝0.5-300毫米。
所述的密封可为磁流体密封。
本实用新型的优点是：它可以有效地防止一氧化硅糊住过滤器，拉晶期间能在更长时间内保持单晶炉内的压力的稳定。
附图说明
图1是直拉硅单晶炉热场的结构示意图。
图2是直拉硅单晶炉糸统示意图。
图3是老式过滤器的结构示意图。
图4是自净式过滤器的结构示意图。
图5是除尘筒的结构示意图。
附图说明
具体实施方式
图1是切克劳斯基(直拉)法制造的硅单晶炉糸统构件图。它由14个部件构成。包括(20)石英埚、(21)石墨埚、(22)硅熔体、(23)排气口、(24)反射板、(25)中轴、(26)炉底保温材料、(27)炉筒、(28)石墨发热体、(29)温度信号孔、(30)侧面保温材料、(31)上盖板、(32)单晶棒组成。正常拉制晶体时，氩气从上部向下方流动，经过排气口23进入真空管道。
图2是是直拉硅单晶炉糸统示意图。它由15个主要部件组成：(1)籽晶升降及旋转机构、(2)上炉室、(3)炉盖、(27)炉筒、(5)真空泵、(6)过滤器、(7)主泵阀门、(8)主真空管道、(9)炉架、(22)硅熔体、(11)单晶炉热场装置、(12)氩气源、(13)氩气阀门1、(14)质量流量计、(15氩气阀门2组成。工作时，氩气以及含一氧化硅粉尘的气体的流动方向见图2。工作的过程是氩气从气源12经过氩气阀门13、质量流量计14和氩气阀门15，进入上炉室2，流经单晶炉热场装置11时，与硅熔体10挥发出的一氧化硅混合，进入主真空管道8，经过主泵阀门7，进入过滤器6，一氧化硅等粉尘被过滤器6挡住，余下的气体经过真空泵5排到泵外。
图3是老式过滤器的结构示意图。它由5个部分组成：(40)进气口；(41)上盖；(42)外壳；(43)过滤芯；(44)排气口。工作时，混合气体从进口气40进入外壳内，一氧化硅等粉尘被过滤芯43挡住，其它的气体经排气口44进入真空泵内。上盖41与外壳42之间用螺丝联接，用法兰加O型环密封。去除上盖41后，可以更换或清洗过滤芯43。
图4是自净式过滤器的结构示意图。由7个部件组成。(40)进气口；(41)上盖；(42)外壳；(43)过滤芯；(44)排气口；(45)磁流体密封，也可以采用其它方式密封；(46)除尘筒。混合气体从进气口40进入外壳，一氧化硅等粉尘被过滤芯43挡住，其它气体经排气口44进入真空泵内。
上盖41与外壳42之间用螺丝联接，用法兰加O型环密封。去除上盖41后，可以更换或清洗过滤芯43。
图5除尘筒的结构示意图。它包括：毛刷48，它可以是耐温的塑料丝制成，也可以是金属丝或者其它相当品。它比较柔软，在刷过滤芯表面时，不会对它的表面造成划伤，但又可以去除附着在表面的一氧化硅，(49)刷体支撑环。(50)筒架，筒架的中心的上部有一传动轴，传动轴上设有限位开关的触点，限位开关的另一固定开关可设在与上盖垂直支撑杆上，限位开关可以采用机械式或干簧管等。除尘筒工作时，它以一定的速度R正向或反向旋转(以外壳中心为轴心)，同时，它还可以以一定的速度V向上或且向下移动，当它碰到下限位开关53时，除尘筒就停止了下降运动；如果它碰到上限位54，除尘筒就停止了上升运动。同时，控制电路又启动了新一轮的上升、下降和旋转运动。其移动的距离不超过H毫米，这里H大于D，可以保证过滤芯的所有表面都被刷洗到。
除尘筒绕轴线的旋转运动和沿轴线的上、下往复移动由驱动系统提供动力，其驱动系统可以是电机和齿轮箱传动机构，它们可由控制仪表控制，该仪表为常规仪表。

Claims (8)

1.一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：它包括：外壳，上盖，进气口，排气口，外壳内设有除尘筒，除尘筒上部有一传动轴，该轴伸出外壳，并设密封，传动轴与驱动系统连接，除尘筒内设筒形过滤芯，轴上设限位开关的触点。
2.根据权利要求1所述的一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：所述的除尘筒还包括支撑杆，支撑杆上设支撑环，环上连接毛刷。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：除尘筒的旋转速度R是0.02转/分-100转/分。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：除尘筒的上升或下降速度V是0.05毫米/分-1000毫米/分。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：除尘筒向上或且向下移动距离H＝10-500毫米。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：除尘筒刷体支撑环之间的距离D＝9-499毫米。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：刷子的高度h＝0.5-300毫米。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于直拉制造硅单晶炉的尾气自净化过滤装置，其特征在于：所述的密封为磁流体密封。
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