CN203923441U - 内置排气装置的单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内置排气装置的单晶炉。所述保温筒和保温毡内置有排气装置，所述排气装置的出气口与真空抽口连通，排气装置的进气口与保温筒和加热器之间的内腔连通。通过增加排气孔数量使热系统排气更顺畅，更能有效将挥发物带走，提高拉晶成品率，通过增加保温圈的数量不但使单晶炉炉壁与热场中间增设了缓冲带，并且改变传统排气方式，使挥发物从热场内部流向由内、中保温圈进而组成的实体保温材料，挥发物不但不会在排气孔处聚集和堵塞排气孔而且当石英埚发生硅液溢流时，经过排气装置缓冲后，硅液只能流向缓冲的空间内，从而不会发生硅液流向单晶炉管道的事故，因此，安全隐患大大降低，由于硅液溢流造成的安全事故也会避免发生。

Description

内置排气装置的单晶炉

技术领域

本实用新型涉及一种硅单晶制备领域，特别是一种内置排气装置的单晶炉，属于硅单晶生产制造设备。

背景技术

单晶炉是在惰性气体环境中，采用加热器，将硅材料熔化，并采用直拉法生长无位错单晶的设备，在单晶硅制造领域，如何降低生产成本，提高晶体硅品质，并且保证单晶炉设备安全运行，成为该领域一直研究的课题。

在传统的单晶硅制造过程中使用的单晶炉普遍采用2个排气口，一般设置在单晶炉两侧，左右各设置一个，因此，在设计石墨热场时，由于传统理念的束缚，与单晶炉对接也是采用2个出气口的工业设计，技术人员在长期的生产实践中发现，采用2个排气孔有诸多弊端，其一，拉晶过程中，由于投料量增大后，多晶料与石英埚反应就会增强，挥发物也会随着增多，增多的挥发物不能通过排气孔被真空泵及时抽走，就容易堵塞排气孔，导致整炉液体硅拉不成单晶，造成焖炉，增加成本；其二，当发生石英埚破裂导致硅液溢流后，由于热场内部与排气孔没有缓冲带，一旦发生硅液溢流，就会造成硅液直接通过排气口流向单晶炉两侧的不锈钢管道，由于管道为不锈钢材质，一旦遇到极高温度的硅溶液，不锈钢管道就会被高温硅溶液烫坏迅速破裂，管道中的冷却水也会迅速窜出，水蒸气遇高温迅速膨胀，轻微事故会出现单晶炉石墨热系统被氧化整炉报废；重大事故会出现水蒸气膨胀造成单晶炉部件瞬间爆开，会危及操作者的安全。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种内置排气装置的单晶炉，用于制备单晶硅的工艺中，解决了因堵塞排气孔出现焖炉和硅液溢流出现管道爆裂的问题。

本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是这样的：

一种内置排气装置的单晶炉，包括炉体，所述炉体内设置有保温筒，炉体与保温筒之间设置有保温毡，所述炉体内设有石墨坩埚，所述石墨坩埚内设有石英坩埚，所述石英坩埚外侧设有加热器，所述炉体下部两侧设置有真空抽口，其关键技术在于：所述保温筒和保温毡内置有排气装置，所述排气装置的出气口与真空抽口连通，排气装置的进气口与保温筒和加热器之间的内腔连通。

本实用新型的进一步改进在于：所述排气装置由自内向外依次布置的同心内、中、外保温圈以及与其贴合形成具有双层环形气道结构的上、下盖板圈构成，所述内、中、外保温圈的环壁上均设置有环列排气孔。

本实用新型的进一步改进在于：所述内保温圈的环壁上设置的第一环列排气孔与中保温圈的环壁上设置的第二环列排气孔相对应，所述外保温圈的环壁上设置有第三环列排气孔，所述第三环列排气孔的孔径大于第一环列排气孔和第二环列排气孔孔径。

本实用新型的进一步改进在于：所述内保温圈与中保温圈形成的环形气道内填充有保温材料。

本实用新型的有益效果是：

该单晶炉在保温筒和保温毡内设置排气装置，通过增加排气孔数量使热系统排气更顺畅，更能有效将挥发物带走，提高拉晶成品率，通过增加保温圈的数量不但使单晶炉炉壁与热场中间增设了缓冲带，并且改变传统排气方式，使挥发物从热场内部流向由内、中保温圈进而组成的实体保温材料，在装置的上端面、下端面分别由上盖板圈、下盖板圈包裹，保证了整套装置的密封效果。挥发物不但不会在排气孔处聚集和堵塞排气孔而且当石英埚发生硅液溢流时，经过排气装置缓冲后，硅液只能流向缓冲的空间内，从而不会发生硅液流向单晶炉管道的事故，因此，安全隐患大大降低，由于硅液溢流造成的安全事故也会避免发生。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的A部放大图。

图3为本实用新型的排气装置断面示意图。

图中：1、炉盖，2、炉体，3、保温毡，4、石英坩埚，5、石墨坩埚，6、加热器，7、保温筒，8、排气装置，9、真空抽口，10、第三环列排气孔，11、外保温圈，12、中保温圈，13、内保温圈，14、第二环列排气孔，15、第一环列排气孔，16、上盖板圈，17、保温材料，18、下盖板圈。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例：如图1-3所示

一种内置排气装置的单晶炉，炉体2主体呈圆柱状，炉体2顶部盖有炉盖，所述炉体2内套装有保温筒7，炉体2与保温筒7之间填装有保温毡3，保温毡3主要为保温碳毡，所述炉体2内架设有石墨坩埚5，石墨坩埚5内套有石英坩埚4，石英坩埚4外侧设有加热器6，所述炉体2下部两侧对称设置有与管道连接的真空抽口9，利用管道另一端安装的真空泵进行抽气，所述保温筒7和保温毡3靠近加热器6底部位置内嵌有排气装置8，排气装置8由自内向外依次布置的同心内保温圈13、中保温圈12、外保温圈11以及与其贴合形成具有双层环形气道结构的上盖板圈16、下盖板圈18构成，所述内保温圈13、中保温圈12、外保温圈11的环壁上均设置有环列排气孔。内保温圈13的环壁上设置的第一环列排气孔15与中保温圈12的环壁上设置的第二环列排气孔14相对应，每个保温圈上设置有四个排气孔，这四个排气孔呈十字交叉布置，内保温圈13和中保温圈12的排气孔的十字连线与外保温圈11的排气孔的十字连线的夹角为45度，并且保证第三环列排气孔10的孔径大于第一环列排气孔15和第二环列排气孔14孔径。将内保温圈与13中保温圈形成的环形气道内填充保温材料17。工作时保证排气装置8的外保温圈11的出气口与真空抽口9连通，排气装置8的内保温圈13的进气口与保温筒7和加热器6之间的内腔连通。在拉晶过程中由于1450左右高温的持续，造成石英埚与石墨埚产生化学反应，生成SIC、SIO、CO等多种气体，气体冷却后，生成固体膨化物，俗称黄色挥发物，该挥发物从热场内部流向由内保温圈13、中保温圈12构成的环形气道，挥发物通过6个排气孔流出中保温圈12后会进入由中保温圈12与外保温圈11形成的一个直径为30mm的立体式缓冲空间，挥发物在此被收集，然后通过外保温圈11的2个孔与单晶炉炉体外壁装有的真空抽口相连，进而将挥发物有效带走。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种内置排气装置的单晶炉，包括炉体(2)，所述炉体(2)内设置有保温筒(7)，炉体(2)与保温筒(7)之间设置有保温毡(3)，所述炉体(2)内设有石墨坩埚(5)，所述石墨坩埚(5)内设有石英坩埚(4)，所述石英坩埚(4)外侧设有加热器(6)，所述炉体(2)下部两侧设置有真空抽口(9)，其特征在于：所述保温筒(7)和保温毡(3)内置有排气装置(8)，所述排气装置(8)的出气口与真空抽口(9)连通，排气装置(8)的进气口与保温筒(7)和加热器(6)之间的内腔连通；所述排气装置(8)由自内向外依次布置的同心内、中、外保温圈以及与其贴合形成具有双层环形气道结构的上、下盖板圈构成，所述内、中、外保温圈的环壁上均设置有环列排气孔。

2.根据权利要求1所述的内置排气装置的单晶炉，其特征在于：所述内保温圈(13)的环壁上设置的第一环列排气孔(15)与中保温圈(12)的环壁上设置的第二环列排气孔(14)相对应，所述外保温圈(11)的环壁上设置有第三环列排气孔(10)，所述第三环列排气孔(10)的孔径大于第一环列排气孔(15)和第二环列排气孔孔径(14)。

3.根据权利要求1所述的内置排气装置的单晶炉，其特征在于：所述内保温圈(13)与中保温圈(12)形成的环形气道内填充有保温材料(17)。