CN202881441U - 一种排气护盘压片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排气护盘压片，位于炉体底部，包括平板状的中护盘压片、两个带排气孔的圆弧状支撑板、四个侧挡板和两个半圆环状的排气压片上盖板，其中两个支撑板对称设置在中护盘压片上表面，且两个支撑板之间留有供石墨电极和电极护套通过的间隔，两个排气压片上盖板分别设置在两个支撑板上端，支撑板和排气压片上盖板的两端设置有侧挡板，中护盘压片、排气压片上盖板和侧挡板三者的外边缘与炉体内壁连接，从而形成空腔，空腔内安装多层碳毡材料，既起到过滤排气的作用，又有额外保温的功能，使设备排气孔不容积被堵塞、排气均匀流畅，热场的温度稳定。

Description

一种排气护盘压片

技术领域

当前制备单晶硅主要由两种技术，根据晶体生长方式不同，可以分为区熔单晶硅和直拉单晶硅。直拉单晶硅主要应用于微电子集成电路和太阳能电池方面，是单晶硅的主体。

直拉法是运用熔体的冷凝结晶驱动原理，在固液界面处，藉由熔体温度下降，将产生由液体转换成固态的相变化。为了生长质量合格（硅单晶电阻率、氧含量及氧浓度分布、碳含量、金属杂质含量、缺陷等）的单晶硅棒，在采用直拉法生长时，必须考虑以下问题。首先是根据技术要求，选择使用合适的单晶生长设备，其次是要掌握一整套单晶硅的制备工艺、技术，包括：（1）单晶硅系统内的热场设计，确保晶体生长有合理稳定的温度梯度；（2）单晶硅生长1系统内的氩气气体系统设计；（3）单晶硅挟持技术系统的设计；（4）为了提高生产效率的连续加料系统的设计；（5）单晶硅制备工艺的过程控制。

热的传输靠三种主要模式，亦即辐射、对流及热传导。由于晶体的生长是在高温下进行，所以这三种模式都存在于系统中。在直拉法里，熔体是藉由石墨加热器的辐射热而被加热，而熔体内部的热传导则是主要靠着对流，晶棒内部的热传输主要靠着传导。另外，从液面及晶棒表面散失到外围的热则是藉由辐射作用。系统内的温度分布对晶体生长质量有很大的影响。包括缺陷的密度与分布、氧的析出物生成等。

直拉单晶制造法（Czochralski，CZ法）是将原料多硅晶块放入适应坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有10mm的棒状晶种（籽晶）浸入熔液中。在合适的温度下，熔液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升，熔液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶，并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定，就可以周而复始的形成结晶，最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。

目前，热场周围及底部设置有保温材料对热场保温，但仍存在由于底部保温的不好引起温度的不稳定造成单晶的成活率低，晶体内存在缺陷，热能的利用率低等问题，底部的保温材料上设置护盘压片，护盘压片为一层薄片结构，只是起保护保温材料的作用，并没有保温的作用，现在，硅的制备过程中会产生气体，气体由单晶炉底部两侧的排气口排出，单晶炉运行时由于排气不畅通，易发生炉内氧化，如石墨排气护套堵塞，热场设计气流不通畅，管道氧化物没有清理干净等，会引起炉内排气不畅通。炉内排气设计在单晶硅制备中占有很重的分量。

申请号201120435339.6公开了一种直拉八英寸硅单晶热场，其中采用双层护盘压片，护盘压片设于下护盘压片之上，下护盘压片和护盘压片之间填充有石墨毡，加强了热场保温、增大了晶体内部的纵向温度梯度、提高了整体拉速，更好的保证了成晶的稳定性，但是只是加强了炉底的保温功能，气体还是直接由排气口排出。

本实用新型公开一种排气护盘压片，同时具有保温、过滤气体、分散气流的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的为加强热场底部保温性能，降低热场内部上下热量对流，使拉晶温度场更稳定；避免排气口堵塞，保证排气顺畅。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种排气护盘压片，位于炉体底部，包括平板状的中护盘压片、两个带排气孔的圆弧状支撑板、四个侧挡板和两个半圆环状的排气压片上盖板，其中两个支撑板对称设置在中护盘压片上表面，且两个支撑板之间留有供石墨电极和电极护套通过的间隔，两个排气压片上盖板分别设置在两个支撑板上端，支撑板和排气压片上盖板的两端设置有侧挡板，中护盘压片、排气压片上盖板和侧挡板三者的外边缘与炉体内壁连接，从而形成空腔。

所述的中护盘压片与支撑板，支撑板与排气压片上盖板，支撑板与侧挡板均为凹凸卡接连接。

所述的中护盘压片上表面设置有一圈直角型凹槽，支撑板底端部设置在凹槽内，凹槽宽度与支撑板厚度相吻合，深度为中护盘压片板厚的1/4~1/2。

所述的支撑板设置有一横排等直径等间距的排气孔。

所述的排气孔的直径为支撑板高度的1/4~1/2，,排气孔间距为排气孔直径的2~3倍，分布在支撑板的水平中心线位置。

所述的支撑板的两侧设置有直角型凹槽，侧挡板的一端嵌入到凹槽内固定连接，凹槽宽度与侧挡板厚度相吻合，深度为支撑板厚度的1/4~1/2。

所述的排气压片上盖板为半圆环形状的平板，其下表面有直角型卡槽，支撑板的上端部嵌入到卡槽内固定连接，排气压片上盖板外侧有起连接作用的凸缘，凸缘嵌入与其连接的炉体内壁的凹槽内固定连接。

所述的侧挡板其中的一个窄侧面是与中护盘压片外圆等直径的圆柱面。

排气型护盘压片的空腔位置放置多层用于保温和过滤气体的碳毡材料，所述的空腔的与炉体排气口联通。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、排气护盘压片内放置多层碳毡可有效的过滤氧化物防止排气口护套被氧化物堵塞，降低了设备清理的频率。

2、排气护盘压片内多层碳毡可有效的增加底部保温效果，减少底部热对流，保证热场温度稳定。

3、排气护盘压片由支撑板上的多个排气孔均匀排气，可以让气流更顺畅，避免以往两个排气口排气不均匀。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

说明书附图

图1：本实用新型的排气护盘压片安装示意图

图2：本实用新型的排气护盘压片俯视图

图3：图1的A-A剖视图

图4：本实用新型的中护盘压片俯视图

图5：图3的B-B剖视图

图6：本实用新型的支撑板主视图

图7：本实用新型的支撑板俯视图

图8：本实用新型的排气压片上盖板主视图

图9：本实用新型的排气压片上盖板俯视图

图10：本实用新型的侧挡板主视图

图11：本实用新型的侧挡板俯视图

其中：1、中护盘压片，2、支撑板，3、侧挡板，4、排气压片上盖板，5、凹槽，6、凹槽，7、卡槽，8、凸缘，9、窄侧面，10、炉体排气口，11、排气孔,12、炉体，13、排气护盘压片，1-1、炉体内壁，1-2、隔热材料，1-4、下保温筒，1-7、中保温筒，1-25、上保温筒，1-8、加热器，1-18、熔硅，1-20、籽晶，1-19、硅单晶棒，1-15、石墨坩埚，1-16、石英坩埚，1-14、埚托，1-13、坩埚托杆，1-10、托杆护套。

具体实施例

实施例一

本实用新型所述的一种排气护盘压片，如图1所示，安装在单晶炉炉体底部，与炉体12的炉体内壁1-1固定连接，坩埚托杆1-13和托杆护套1-10从排气护盘压片中间的孔14通过，排气护盘压片的空腔与炉体排气口10联通，同时具有保温、过滤气体、分散气流的功能。

如图2和图3所示，包括中护盘压片1、两个带排气孔的圆弧状支撑板2、四个侧挡板3、两个半圆环状的排气压片上盖板4，中护盘压片1与支撑板2，支撑板2与排气压片上盖板4，支撑板2与侧挡板3均为凹凸卡接连接，其中中护盘压片上表面设置有一圈凹槽5，带排气孔的支撑板对称设置，一端嵌入凹槽5中，另一端支撑排气压片上盖板4，支撑板2与排气压片上盖板4两端设置有侧挡板3，中护盘压片（1）和排气压片上盖板（4）与炉体内壁垂直且外边缘与炉体内壁连接，支撑板2、排气压片上盖板4、侧挡板3与中护盘压片形成空腔。空腔内放置多层用于保温和过滤气体的碳毡材料，可有效的过滤氧化物防止排气口护套被氧化物堵塞，设备维护方便，也可有效的增加底部保温效果，减少底部热对流，保证热场温度稳定，空腔与炉体排气口10相连通，炉内的气体通过支撑板2上面的多个排气孔11进入空腔，经过保温材料碳毡的过滤，再由炉体排气口10排出炉外，这样可以让气流更顺畅，避免以往两个排气口排气不均匀，避免排气口11堵塞，另外，空腔内的碳毡还能起到炉底保温的作用。

如图4和图5所示，中护盘压片1上表面设置有一圈直角型凹槽5，凹槽5宽度与支撑板2厚度相吻合，凹槽5深度为中护盘压片（1）板厚的1/4~1/2，本实施例凹槽深度为3~5mm，用于定位、固定支撑板，中护盘压片1中心位置设置有圆孔14，供坩埚托杆1-13和托杆护套1-10通过，，中护盘压片1上还设置有圆孔15，供石墨电极和电极护套通过。

如图6和图7所示，支撑板2中心位置设置有一横排等直径等间距的排气孔11，排气孔11的直径为支撑板2高度的1/4~1/2，,本实施例排气孔11的直径为20mm,为支撑板2高度的2/5，排气孔11间距为排气孔11直径的2~3倍，本实施例排气孔11间距为60mm，为排气孔11直径的3倍，排气孔11均匀分布在支撑板2的水平中心线位置，气体通过支撑板上的排气孔11分散排气，可以让气流更顺畅，避免以往两个排气口直接排气不均匀，支撑板2的两端设置有用于固定侧挡板的直角型凹槽6，凹槽6宽度与侧挡板厚度相吻合，凹槽6深度为支撑板（2）厚度的1/4~1/2，本实施例凹槽6深度为3~5mm。

如图8和图9所示，排气压片上盖板4为半圆环形状，其下表面有支撑定位作用的直角型卡槽7，支撑板2的上端伸入卡槽7，以支撑排气压片上盖板4，排气压片上盖板4外侧有起连接作用的凸缘8，凸缘8伸入到炉体内壁上与之相匹配的卡槽内，以固定排气压片上盖板4。

如图10和图11所示，侧挡板3其中的一个窄侧面9是与中护盘压片1外圆等直径的圆柱面，这样在安装时窄侧面9和炉体的内壁正好贴合，能达到很好的密封效果。

针对22寸单晶石墨热场，如图4和图5所示，在中护盘压片1离外边缘50~70mm位置处设置有直角型凹槽5，凹槽5宽10mm、下凹5mmmm，如图6和图7所示，弧形支撑板2高50mm~60mm，优选50mm，圆弧角度140~160度，优选150度，其水平中心线位置有15个间隔60mm，内径20mm的排气孔，气体通过支撑板上的排气孔分散排气，可以让气流更顺畅，避免以往两个排气口直接排气导致不均匀，如图8和图9所示，排气压片上盖板4为150度弧状平板结构，与支撑板2相匹配，如图10和图11所示，侧挡板3的窄侧面9为一圆弧面，其直径与中护盘压片1的外圆直径相同，这样可以在安装时与炉体内壁正好贴合，达到很好的密封效果。

使用时，如图2和图3所示，支撑板2下边缘卡在中护盘压片1的凹槽5中，上边缘卡在排气压片上盖板4的卡槽7中，侧挡板分别卡在支撑板2两侧的凹槽6中，侧挡板3、中护盘上盖板4、支撑板2和炉体的内壁形成空腔，空腔内放置2-3层碳毡，可有效的过滤氧化物防止排气口护套被氧化物堵塞，设备维护方便，也可有效的增加底部保温效果，减少底部热对流，保证热场温度稳定，炉内的气体通过支撑板上的多个排气孔，进入空腔，再经过碳毡过滤后由炉体排气口排出，这样可以让气流更顺畅，避免以往两个排气口排气不均匀，另外，空腔内的碳毡还能起到炉底保温的作用。

实施例二

针对不同尺寸的石墨热场系统（20寸、24寸、26寸、28寸、30寸、32寸），改变中护盘压片1的直径、护盘压片1厚度、护盘压片1上凹槽的位置、支撑板2上排气孔的个数、支撑板2的圆弧角度、支撑板2的高度、排气压片上盖板4的圆弧角度以匹配不同的石墨热场及不同的单晶炉构造，从而达到既增加护盘压片本身的保温功能，又能过滤气体防止排气口护套被氧化物堵塞，设备维护方便，通过排气护盘压片的支撑板上的多个排气孔均匀排气，可以让气流更顺畅，避免以往两个排气口排气不均匀。

在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种排气护盘压片，位于炉体底部，其特征在于：包括平板状的中护盘压片（1）、两个带排气孔（11）的圆弧状支撑板（2）、四个侧挡板（3）和两个半圆环状的排气压片上盖板（4），其中两个支撑板（2）对称设置在中护盘压片（1）上表面，且两个支撑板（2）之间留有供石墨电极（1-13）和电极护套（1-10）通过的间隔，两个排气压片上盖板（4）分别设置在两个支撑板（2）上端，支撑板（2）和排气压片上盖板（4）的两端设置有侧挡板（4），中护盘压片（1）、排气压片上盖板（4）和侧挡板（4）三者的外边缘与炉体内壁连接，从而形成空腔。

2.根据权利要求1所述的排气护盘压片，其特征在于：中护盘压片（1）与支撑板（2），支撑板（2）与排气压片上盖板（4），支撑板（2）与侧挡板（3）均为凹凸卡接连接。

3.根据权利要求2所述的排气护盘压片，其特征在于：所述的中护盘压片（1）的上表面设置有一圈直角型凹槽（5），支撑板（2）底端部设置在凹槽（5）内，凹槽（5）宽度与支撑板（2）厚度相吻合，深度为中护盘压片（1）板厚的1/4~1/2。

4.根据权利要求2所述的排气护盘压片，其特征在于：所述的支撑板（2）设置有一横排等直径等间距的排气孔（11）。

5.根据权利要求4所述的排气护盘压片，其特征在于：所述的排气孔（11）的直径为支撑板（2）高度的1/4~1/2，,排气孔（11）间距为排气孔直径的2~3倍，分布在支撑板（2）的水平中心线位置。

6.根据权利要求2所述的排气护盘压片，其特征在于：所述的支撑板（2）的两侧设置有直角型凹槽（6），侧挡板（3）的一端嵌入到凹槽（6）内固定连接，凹槽（6）的宽度与侧挡板的厚度相吻合，凹槽（6）的深度为支撑板（2）厚度的1/4~1/2。

7.根据权利要求2所述的排气护盘压片，其特征在于：所述的排气压片上盖板（4）为半圆环形状的平板，其下表面有直角型卡槽（7），支撑板（2）的上端部嵌入到卡槽（7）内固定连接，排气压片上盖板（4）外侧有起连接作用的凸缘（8），凸缘（8）嵌入与其连接的炉体内壁的凹槽内固定连接。

8.根据权利要求2所述的排气护盘压片，其特征在于：所述的侧挡板（3）其中的一个窄侧面（9）是与中护盘压片（1）外圆等直径的圆柱面。

9.根据权利要求2所述的排气护盘压片，其特征在于：排气型护盘压片的空腔位置放置多层用于保温和过滤气体的碳毡材料，所述的空腔的与炉体排气口（10）联通。

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