CN204803435U - 一种晶棒生长用冷却装置以及单晶炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种晶棒生长用冷却装置以及单晶炉，所述冷却装置包括法兰、中空的筒体、以及用于连接法兰和筒体的支撑管，晶棒能够从筒体中穿过，所述法兰上开有进水口和出水口，筒体包括内层和外层，所述内层和外层之间为层间腔，法兰和筒体之间还连接有进水管道和出水管道，所述进水管道的一端与法兰上的进水口连通，另一端与筒体的层间腔连通；所述出水管道的一端与法兰上的出水口连通，另一端与筒体的层间腔连通，冷却水能够从法兰上的进水口中流入，经进水管道进入筒体的层间腔，再流经出水管道后，从法兰上的出水口中流出。该冷却装置的冷却效果好，且能够带走硅溶液凝固过程中释放出的结晶潜热。
Description
技术领域
本实用新型属于单晶拉制技术领域，具体涉及一种晶棒生长用冷却装置以及单晶炉。
背景技术
目前，单晶生长用冷却装置主要有两种，一种是常规的石墨热屏，一种是水冷套装置。
其中，石墨热屏主要是用来屏蔽加热器和高温熔体对单晶棒的直接辐射，同时石墨热屏可使得副室向下吹送的氩气集中流过生长界面附近，进而强化单晶棒散热，增大热场纵向温度梯度，从而起到提高晶体生长速度的作用。一般情况下，石墨热屏分内、外两层，其内外层之间的空隙中填充有碳毡，以增加隔热作用，降低功率，增加晶棒的冷却速度。但单纯采用石墨热屏，并不能从本质上强化晶棒热量的散失，对晶棒生长速度的提升幅度有限。
水冷套装置通常设置在单晶炉的炉颈位置，在拉晶过程中水冷套装置中通有循环的冷却水，利用循环水可带走热量，对晶棒起到冷却作用，从而提高等径生长速度，在拉晶过程中能提高生产效率。但水冷套装置主要是用于加快热场上部及晶棒表面热量的散失，其位置与单晶炉中坩埚内的固液界面的距离相对较大，不利于及时带走硅溶液凝固过程中释放出的结晶潜热。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是根据现有技术存在的上述不足，提供一种晶棒生长用冷却装置和具有该冷却装置的单晶炉，该冷却装置的冷却效果好，且能够带走硅溶液凝固过程中释放出的结晶潜热，使得对晶棒的冷却作用更加明显。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该晶棒生长用冷却装置包括法兰、中空的筒体、以及用于连接法兰和筒体的支撑管，晶棒能够从筒体中穿过，所述法兰上开有进水口和出水口，筒体包括内层和外层，所述内层和外层之间为层间腔，法兰和筒体之间还连接有进水管道和出水管道，
所述进水管道的一端与法兰上的进水口连通，另一端与筒体的层间腔连通；所述出水管道的一端与法兰上的出水口连通，另一端与筒体的层间腔连通，冷却水能够从法兰上的进水口中流入，经进水管道进入筒体的层间腔，再流经出水管道后，从法兰上的出水口中流出。
优选的是，进水口和出水口对称设置在法兰上，法兰的内部为空腔。
优选的是，所述筒体与进水管道连接的位置和筒体与出水管道连接的位置对称设置。
优选的是，所述筒体的外径大于晶棒的外径，且筒体的外径小于单晶炉中热屏的外径。
优选的是，法兰的内径大于筒体的外径，法兰的外径与单晶炉的炉体的外径一致。
优选的是，法兰、支撑管和筒体采用不锈钢制成。
优选所述支撑管的形状为折弯形。
本实用新型还提供一种单晶炉，包括炉体，该单晶炉还包括上述的晶棒生长用冷却装置，所述晶棒生长用冷却装置设于所述炉体内。
优选的是，所述炉体包括炉身和炉盖，所述炉盖包括炉盖法兰，所述晶棒生长用冷却装置的法兰上设有定位孔，法兰设置在炉盖法兰下方，通过在所述定位孔中设置定位销，从而能够将法兰与炉盖法兰安装在一起。
优选的是，炉体内包括有热屏，所述热屏包括内表层和外表层，所述筒体设于热屏的内表层和外表层之间的空隙中。
本实用新型晶棒生长用冷却装置的有益效果是：通过在中空的筒体内外层之间的层间腔中通入冷却水，由冷却水带走晶棒的大量热量，以降低生长的晶体的温度，达到对晶棒的冷却作用，形成巨大温差使得晶棒的散热进一步加快，从而能进一步提高晶棒的生长速度。并且，由于筒体的位置非常靠近单晶炉中的固液界面，因此相对于现有的冷却装置来说，本实用新型冷却装置能够有效地带走硅溶液凝固过程中释放出的结晶潜热。
附图说明
图1是本实用新型实施例1中晶棒生长用冷却装置的结构示意图。
图中：1-法兰；2-出水口；3-进水口；4-定位孔；5-进水管道；6-出水管道；7-支撑管；8-筒体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型晶棒生长用冷却装置包括法兰、中空的筒体、以及用于连接法兰和筒体的支撑管，晶棒能够从筒体中穿过，所述法兰上开有进水口和出水口，筒体包括内层和外层，所述内层和外层之间为层间腔，法兰和筒体之间还连接有进水管道和出水管道，所述进水管道的一端与法兰上的进水口连通，另一端与筒体的层间腔连通；所述出水管道的一端与法兰上的出水口连通，另一端与筒体的层间腔连通，冷却水能够从法兰上的进水口中流入，经进水管道进入筒体的层间腔，再流经出水管道后，从法兰上的出水口中流出。
本实用新型还提供一种单晶炉，其包括炉体，还包括上述的晶棒生长用冷却装置，所述晶棒生长用冷却装置设于所述炉体内。
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细叙述。
实施例1：
本实施例提供一种单晶炉，包括炉体，炉体内有石墨热屏和晶棒生长用冷却装置。
如图1所示，本实施例中，所述晶棒生长用冷却装置包括法兰1、筒体8、用于连接法兰1和筒体8的支撑管7、进水管道5和出水管道6。
其中，筒体8具有中空的内部，以使得晶棒能够从筒体8内部穿过。法兰上开有进水口3和出水口2。本实施例中，筒体8为夹层结构，即筒体包括内层和外层，所述内层和外层之间为层间腔。
本实施例中，进水管道5和出水管道6均连接在法兰1和筒体8之间。其中，进水管道的一端与法兰上的进水口3连通，另一端与筒体的层间腔连通；出水管道的一端与法兰上的出水口2连通，另一端与筒体的层间腔连通，因此循环的冷却水能够从法兰上的进水口3中流入，经进水管道进入筒体的层间腔，再流经出水管道后，最后从法兰上的出水口2中流出，以带走晶棒结晶时产生的热量。
优选地，本实施例中，进水口3和出水口2对称设置在法兰1上，法兰的内部为空腔，以供冷却水流通。相应地，筒体与进水管道连接的位置以及筒体与出水管道连接的位置也对称设置。
优选地，本实施例中，支撑管7的形状为折弯形。本实施例中，支撑管7采用多根，多根支撑管7沿法兰的圆周方向均匀布置。
优选地，本实施例中，法兰1、支撑管7和筒体8均采用不锈钢制成。支撑管7的两端通过焊接分别与法兰1和筒体8连接。进水管道5和出水管道6采用金属材料制成。
优选地，本实施例中，筒体的层间腔内设有能够均匀流通冷却水的水道结构，以使冷却水能够均匀地从筒体内部流过。
优选地，本实施例中，筒体的内径大于晶棒的外径，筒体的外径小于单晶炉中石墨热屏的外径；法兰的外径大于筒体的外径，且法兰的外径与单晶炉的炉体的外径一致。
本实施例中，所述炉体包括炉身和炉盖，所述炉盖包括炉盖法兰。优选地，晶棒生长用冷却装置的法兰上对称设置有两个起定位作用的定位孔4，法兰设置在炉盖法兰下方，且炉盖法兰上与定位孔相应的位置设有开孔，通过使定位销依次穿过定位孔和所述开孔，从而能够将法兰与炉盖法兰定位安装在一起。
其中，所述石墨热屏采用夹层结构，其包括内表层和外表层，筒体8设于石墨热屏的内表层和外表层之间的空隙中(筒体与石墨热屏的内表层/外表层之间可以填充有碳毡)，由于筒体安装的位置距离坩埚很近(筒体伸入到坩埚内部)，因此筒体8与坩埚内的固液界面的距离相对较小，当筒体内通有循环的冷却水时，能够及时带走硅溶液凝固过程中释放出的结晶潜热。当晶棒进入筒体的包围区域后，筒体内循环的冷却水能对高温的晶棒起降温的作用，降温后的晶棒生长速度明显提高，并且能够保持固液界面更加平坦，减少了晶棒的微缺陷，提高了单晶棒的晶棒利用率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶棒生长用冷却装置，其特征在于，包括法兰、中空的筒体、以及用于连接法兰和筒体的支撑管，晶棒能够从筒体中穿过，法兰上开有进水口和出水口，筒体包括内层和外层，所述内层和外层之间为层间腔，法兰和筒体之间还连接有进水管道和出水管道，
所述进水管道的一端与法兰上的进水口连通，另一端与筒体的层间腔连通；所述出水管道的一端与法兰上的出水口连通，另一端与筒体的层间腔连通，冷却水能够从法兰上的进水口中流入，经进水管道进入筒体的层间腔，再流经出水管道后，从法兰上的出水口中流出。
2.如权利要求1所述的晶棒生长用冷却装置，其特征在于，进水口和出水口对称设置在法兰上，法兰的内部为空腔。
3.如权利要求2所述的晶棒生长用冷却装置，其特征在于，所述筒体与进水管道连接的位置以及筒体与出水管道连接的位置对称设置。
4.如权利要求1-3任一项所述的晶棒生长用冷却装置，其特征在于，所述筒体的内径大于晶棒的外径，筒体的外径小于单晶炉中热屏的外径。
5.如权利要求4所述的晶棒生长用冷却装置，其特征在于，法兰的外径大于筒体的外径，且法兰的外径与单晶炉的炉体的外径一致。
6.如权利要求4所述的晶棒生长用冷却装置，其特征在于，法兰、支撑管和筒体采用不锈钢制成。
7.如权利要求4所述的晶棒生长用冷却装置，其特征在于，所述支撑管的形状为折弯形。
8.一种单晶炉，包括炉体，其特征在于，该单晶炉还包括权利要求1-7任一项所述的晶棒生长用冷却装置，所述晶棒生长用冷却装置设于所述炉体内。
9.如权利要求8所述的单晶炉，其特征在于，所述炉体包括炉身和炉盖，所述炉盖包括炉盖法兰，所述晶棒生长用冷却装置的法兰上设有定位孔，法兰设置在炉盖法兰下方，通过在所述定位孔中设置定位销，从而能够将法兰与炉盖法兰安装在一起。
10.如权利要求9所述的单晶炉，其特征在于，炉体内包括有热屏，所述热屏包括内表层和外表层，所述筒体设于热屏的内表层和外表层之间的空隙中。
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| CN109811400A (zh) * | 2017-11-20 | 2019-05-28 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 一种长晶炉及长晶炉的水冷套 |
| CN110468450A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-11-19 | 南通智德光伏科技有限公司 | 一种单晶炉用的水冷热屏钨丝安全保护装置 |
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