CN210394587U - 单晶炉用晶体提拉设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种单晶炉用晶体提拉设备，其包括主室、下伸缩管、下副室、上伸缩管、副室旋臂和提拉杆。主室的下方设有坩埚，坩埚用于盛放晶体原料；下伸缩管的下端连接于主室的上端，下伸缩管的上端可分离地连接于下副室的下端并能够沿高度方向伸缩；上伸缩管的下端可分离地连接于下副室的上端，上伸缩管能够沿高度方向伸缩；提拉杆悬设在坩埚的上方并与坩埚对准，提拉杆的下端用于安放籽晶；副室旋臂的一侧固定连接于下副室，副室旋臂能够带动下副室一起在水平面内旋转，以使下副室与上伸缩管和下伸缩管在水平面内错开。在取晶时，副室旋臂的设置能够单独带动下副室在水平面内旋转，保证了籽晶与坩埚相对位置的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶提拉领域，尤其涉及一种单晶炉用晶体提拉设备。
背景技术
单晶提拉是在单晶提拉设备中进行的，所以单晶提拉设备的安全稳定直接关乎单晶产品的质量。于2019年01月29日授权公告的中国专利CN208440729U提供了一种“电动接晶托”，其包括提升杆、用于驱动提升杆升降的升降驱动装置、用于承接晶棒的托板和用于驱动托板旋转的旋转驱动装置，提升杆连接在升降驱动装置上，以便于升降驱动装置驱动提升杆升降，托板连接在提升杆上，旋转驱动装置连接在提升杆与托板之间，此种装置可实现接晶托的自动下降及旋转。该装置在使用过程中有以下问题：(1)接晶托的旋转机制独立于副室旋臂，接晶托的转入及转出操作较复杂且位置都需要精准控制；(2)“对中”问题：大量实验证明，在进行多次提拉作业后，副室复位过程中，籽晶很难再对准坩埚中心，导致晶体因热场不均匀而产生缺陷。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种单晶炉用晶体提拉设备，其能够通过仅转动下副室来取晶，避免其它部件的位置在水平面上发生变动，从而保证籽晶与坩埚相对位置的稳定性。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种单晶炉用晶体提拉设备，其包括主室、下伸缩管、下副室、上伸缩管、副室旋臂和提拉杆。主室的下方设有坩埚，坩埚用于盛放晶体原料；下伸缩管的下端连接于主室的上端，下伸缩管的上端可分离地连接于下副室的下端并能够沿高度方向伸缩；上伸缩管的下端可分离地连接于下副室的上端，上伸缩管能够沿高度方向伸缩；提拉杆悬设在坩埚的上方并与坩埚对准，提拉杆的下端用于安放籽晶；副室旋臂的一侧固定连接于下副室，副室旋臂能够带动下副室在水平面内同步旋转，以使下副室与上伸缩管和下伸缩管在水平面内错开。
在一实施例中，单晶炉用晶体提拉设备还包括托晶装置，托晶装置包括本体和托盘，本体的一端固定连接于副室旋臂上，本体包括收容腔，托盘能够收容于收容腔中，且托盘的至少部分能够从收容腔中伸出，托盘的伸出的端部与提拉杆对准。
在一实施例中，托盘包括基体、第一托盘和第二托盘，基体固定于收容腔中，第一托盘铰接连接于基体的端部，第二托盘铰接连接于第一托盘的端部。
在一实施例中，托盘包括基体、第一托盘以及第二托盘，基体固定于收容腔中，第一托盘可伸缩地连接于基体，第二托盘可伸缩地连接于第一托盘。
在一实施例中，单晶炉用晶体提拉设备还包括支撑柱，支撑柱与下副室在水平面内间隔开并沿高度方向延伸，副室旋臂的一侧套设于支撑柱上，副室旋臂能够以支撑柱为旋转中心在水平面内转动。
在一实施例中，单晶炉用晶体提拉设备还包括保护套，保护套的上端可拆卸地固定于下副室的上端，保护套用于对成形的单晶棒的上端定位。
在一实施例中，下副室包括取晶窗，取晶窗能够打开以用于取出成形的单晶棒。
在一实施例中，下伸缩管与下副室的下端经由法兰连接；上伸缩管的下端与下副室的上端经由法兰连接。
在一实施例中，单晶炉用晶体提拉设备还包括挂钩，上伸缩管被向上压缩后经由挂钩固定；下伸缩管被向下压缩后经由挂钩固定。
在一实施例中，上伸缩管和下伸缩管均为波纹管。
本实用新型的有益效果如下：
在根据本实用新型的单晶炉用晶体提拉设备中，在取晶时，下伸缩管、上伸缩管沿高度方向分别与下副室分开，而副室旋臂的设置能够单独带动下副室在水平面内旋转，从而在不改变其它成形部件的情况下便能够将单晶棒取出，保证了籽晶与坩埚相对位置的稳定性，很大程度上降低了单晶棒提拉的难度。
附图说明
图1是根据本实用新型的单晶炉用晶体提拉设备提拉单晶棒完成后，单晶棒被拉升至取晶位置的示意图。
图2是根据本实用新型的单晶炉用晶体提拉设备的下副室与上、下伸缩管分离并准备转出的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1主室 711收容腔
2下伸缩管 72托盘
3下副室 721基体
31取晶窗 722第一托盘
4上伸缩管 723第二托盘
R提拉杆 723A定位槽
S籽晶 8保护套
5副室旋臂 9法兰
6支撑柱 P连接片
7托晶装置 C单晶棒
71本体 H高度方向
具体实施方式
附图示出本实用新型的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本实用新型的示例，本实用新型可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本实用新型。
参照图1和图2，本实用新型的单晶炉用晶体提拉设备包括主室1、下伸缩管2、下副室3、上伸缩管4、副室旋臂5、提拉杆R。本实用新型的单晶炉用晶体提拉设备还包括支撑柱6、托晶装置7、保护套8、法兰9以及连接片P。
主室1经由石英管制成，主室1的下方设有坩埚(未示出)，坩埚用于盛放晶体原料。优选地，坩埚的中心与主室1的轴心位置对准。需要说明的是，单晶炉用晶体提拉设备还包括坩埚升降旋转机构(未示出)，坩埚升降旋转机构控制坩埚的运动。
下伸缩管2的下端连接于主室1的上端，进一步地，下伸缩管2的下端密封连接于主室1的上端。下伸缩管2的上端可分离地连接于下副室3的下端并能够沿高度方向H伸缩。下伸缩管2为波纹管，从而保证下伸缩管2能够沿高度方向H被向下压缩。优选地，下伸缩管2被向下压缩的距离为100mm-140mm。单晶炉用晶体提拉设备还包括挂钩(未示出)，下伸缩管2被向下压缩后经由挂钩固定。下伸缩管2被向下压缩既能够与下副室3分离，还有利于下文所述的托晶装置7的第二托盘723伸入下伸缩管2与下副室3之间的间隔中，从而使得在取晶时，单晶棒C能够被第二托盘723从下方支撑。
下副室3设置于下伸缩管2与上伸缩管4之间，下副室3在高度方向H不发生移动，下伸缩管2的上端经由法兰连接于下副室3的下端，进一步地，为了保持单晶炉用晶体提拉设备在提拉过程的密封性，下伸缩管2与下副室3在法兰连接处设有密封圈，从而保证单晶炉用晶体提拉设备形成密封的成形空间，当然不限于此，还可以采用其它的密封方式，在此不再详细说明。下副室3包括取晶窗31，取晶窗31能够打开以用于取出成形的单晶棒C。
上伸缩管4的下端可分离地连接于下副室3的上端，上伸缩管4能够沿高度方向H伸缩，优选地，上伸缩管4被向上压缩的距离为50mm-100mm。上伸缩管4被向上压缩后可经由挂钩(未示出)固定。在一实施例中，上伸缩管4为波纹管，从而保证上伸缩管4能够沿高度方向H被向上压缩。上伸缩管4的下端经由法兰连接于下副室3的上端，同理，如上所述，为了保持单晶炉用晶体提拉设备在提拉过程的密封性，上伸缩管4与下副室3在法兰连接处设有密封圈，从而保证单晶炉用晶体提拉设备形成密封的成形空间，当然不限于此，还可以采用其它的密封方式，在此不再详细说明。上伸缩管4被向上压缩，便于人工或剪切结构伸入上伸缩管4与下副室3之间的间隔中，以将下文所述的籽晶S的末端与单晶棒C的顶端分离。
提拉杆R悬设在坩埚的上方并与坩埚对准，提拉杆R的下端用于安放籽晶S。需要说明的是，提拉杆R设有籽晶夹具(未示出)，籽晶S是通过籽晶夹具固定于提拉杆R的下端。在一实施例中，坩埚的中心与主室1的轴心正对，提拉杆R与坩埚的中心正对。提拉杆R能够带动籽晶S沿高度方向H向下运动并伸入至主室1下方的坩埚中，以使籽晶S与坩埚中的熔化的晶体原料接触，且提拉杆R能够沿高度方向H提拉并旋转，以使晶体原料在主室1的区域生长出单晶棒C。需要说明的是，单晶炉用晶体提拉设备还包括籽晶升降旋转机构(未示出)，籽晶升降旋转机构连接于提拉杆R的上部，以控制提拉杆R的运动。
副室旋臂5的一侧固定连接于下副室3，副室旋臂5能够带动下副室3在水平面内同步旋转，以使下副室3与上伸缩管4和下伸缩管2在水平面内错开。在一实施例中，下副室3经由连接片P固定于副室旋臂5上，即，连接片P的一端固定于下副室3的壁上，另一端经由螺栓固定于副室旋臂5上，从而使得副室旋臂5能够带动下副室3同步转动。
在根据本实用新型的单晶炉用晶体提拉设备中，下伸缩管2、上伸缩管4可分离地连接于下副室3，在取晶时，下伸缩管2、上伸缩管4沿高度方向H分别与下副室3分开，而副室旋臂5的设置能够单独带动下副室3在水平面内同步旋转，从而使得其它成形部件(例如坩埚和提拉杆R)的位置在水平面不发生变动的情况下便能够将单晶棒C取出，从而使得坩埚和提拉杆R始终保持对准的状态，避免了已知技术中的籽晶S与坩埚对中性问题，保证了籽晶S与坩埚相对位置的稳定性，很大程度上降低了单晶棒C提拉的难度；此外，副室旋臂5带动下副室3同步旋转的过程操作简单，容易控制；且下副室3转动到取晶位置后，沿高度方向H与下伸缩管2、上伸缩管4错开，然后仅需取下主室1便可向坩埚内补充晶体原料，简化了加料复杂程度。
参照图1和图2，支撑柱6与下副室3在水平面内间隔开并沿高度方向H延伸，副室旋臂5的一侧套设于支撑柱6上，副室旋臂5能够以支撑柱6为旋转中心在水平面内转动。当然不限于此，副室旋臂5与支撑柱6还可以有其它的连接方式，例如，在另一实施例(未示出)中，副室旋臂5也可以固定连接于支撑柱6上，然后通过控制支撑柱6旋转来带动副室旋臂5和下副室3同步转动。
单晶炉用晶体提拉设备还包括托晶装置7，托晶装置7包括本体71和托盘72，本体71的一端固定连接于副室旋臂5上，具体地，本体71的一端可焊接连接于副室旋臂5上，当然也可以采用其它的固定连接方式。托晶装置7的一端固定连接于副室旋臂5上，使得在取晶过程中，托晶装置7与副室旋臂5同步转动，避免了已知技术中的托晶装置与副室旋臂5彼此独立运动而造成的操作复杂以及位置控制难度大等问题。本体71包括收容腔711，托盘72能够收容于收容腔711中，且托盘72的至少部分能够从收容腔711中伸出，托盘72的伸出的部分的端部与提拉杆R对准。在取晶时，下伸缩管2被向下压缩，此时，托盘72的至少部分需从收容腔711中伸出并伸入至下伸缩管2与下副室3之间的间隔中，托盘72的伸出的端部位于单晶棒C的正下方。托晶装置7的设计使得取晶时，单晶棒C可以被托晶装置7从下方支撑，而在取晶完毕后托晶装置7的支撑单晶棒C的部分可收容于收容腔711内，从而节省了托晶装置7伸出的部分所占据的空间，同时防止了伸出的部分受到外界污染而影响而单晶棒C的质量。
托盘72的结构可以有多种设计方式，在一实施例中，托盘72包括基体721、第一托盘722和第二托盘723，基体721固定于收容腔711中，第一托盘722铰接连接于基体721的端部，第二托盘723铰接连接于第一托盘722的端部。即，第二托盘723可折叠地连接于第一托盘722的端部，第一托盘722可折叠地连接于基体721的端部，从而使得折叠的第二托盘723和第一托盘722收容于收容腔711内，在使用时，第一托盘722能够相对于基体721展开，第二托盘723相对于第一托盘722能够展开，从而展开的第二托盘723位于单晶棒C的正下方，需要说明的是，第二托盘723包括定位槽723A，定位槽723A由第二托盘723的面向单晶棒C的一侧向下凹入，定位槽723A的形状与单晶棒C的底端的形状相匹配，以对单晶棒C进行定位。在另一实施例中，托盘72包括基体721、第一托盘722以及第二托盘723，基体721固定于收容腔711内，第一托盘722可伸缩地连接于基体721，第二托盘723可伸缩地连接于第一托盘722，具体地，第一托盘722嵌套连接于基体721，第二托盘723嵌套连接于第一托盘722；即，在使用时，第一托盘722可从基体721中拉出，第二托盘723可从第一托盘722中拉出且位于单晶棒C的正下方。当然还可以有其它的设计形式，可根据具体情况进行选择，在此不再具体说明。
单晶炉用晶体提拉设备还包括保护套8，保护套8的上端可拆卸地固定于下副室3的上端，保护套8用于对成形的单晶棒C的上端固定。具体地，在单晶棒C成形并提升至下副室3后，保护套8套设于单晶棒C的上部，从而对单晶棒C的上部进行定位，防止单晶棒C在取晶过程(副室旋臂5带动下副室3转动过程)发生晃动，避免了单晶棒C的损伤。
下面详细说明单晶炉用晶体提拉设备成形以及取晶过程。
在提拉前，上伸缩管4的下端密封连接于下副室3的上端，下伸缩管2的上端密封连接于下副室3的下端；待准备工作完成后，开始提拉，提拉杆R带动籽晶S沿高度方向H向下运动并伸入至主室1下方的坩埚中，籽晶S与坩埚中的熔化的晶体原料接触，提拉杆R在籽晶升降旋转机构的带动下沿高度方向H提拉并旋转，以使晶体原料在主室1的区域生长出单晶棒C。待单晶棒C在主室1内完成提拉后，将单晶棒C提升至下副室3区域，待下副室3内的温度冷却至室温后，上伸缩管4与下副室3的上端分开，上伸缩管4被向上压缩至指定距离；下伸缩管2与下副室3的下端分开，下伸缩管2被向下压缩至指定距离，托晶装置7的第一托盘722和第二托盘723通过手动或电动展开，以使第二托盘723位于单晶棒C的正下方，外部的剪切机构或手动伸入上伸缩管4与下副室3之间的间隔中，然后从籽晶S的末端剪断籽晶S与单晶棒C的连接处以将提籽晶S与单晶棒C分开，然后将单晶棒C手动放置于第二托盘723上，且单晶棒C的上端仍然保持在保护套8内，然后副室旋臂5带动下副室3以及定位在内部的单晶棒C在水平面内旋转至取晶位置，先从上方取下保护套8，然后打开取晶窗31将单晶棒C取出。
上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
Claims (10)
1.一种单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，包括主室(1)、下伸缩管(2)、下副室(3)、上伸缩管(4)、副室旋臂(5)和提拉杆(R)，
主室(1)的下方设有坩埚，坩埚用于盛放晶体原料；
下伸缩管(2)的下端连接于主室(1)的上端，下伸缩管(2)的上端可分离地连接于下副室(3)的下端并能够沿高度方向(H)伸缩；
上伸缩管(4)的下端可分离地连接于下副室(3)的上端，上伸缩管(4)能够沿高度方向(H)伸缩；
提拉杆(R)悬设在坩埚的上方并与坩埚对准，提拉杆(R)的下端用于安放籽晶(S)；
副室旋臂(5)的一侧固定连接于下副室(3)，副室旋臂(5)能够带动下副室(3)在水平面内同步旋转，以使下副室(3)与上伸缩管(4)和下伸缩管(2)在水平面内错开。
2.根据权利要求1所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，
单晶炉用晶体提拉设备还包括托晶装置(7)，托晶装置(7)包括本体(71)和托盘(72)，
本体(71)的一端固定连接于副室旋臂(5)上，本体(71)包括收容腔(711)，托盘(72)能够收容于收容腔(711)中，且托盘(72)的至少部分能够从收容腔(711)中伸出，托盘(72)的伸出的端部与提拉杆(R)对准。
3.根据权利要求2所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，
托盘(72)包括基体(721)、第一托盘(722)和第二托盘(723)，
基体(721)固定于收容腔(711)中，第一托盘(722)铰接连接于基体(721)的端部，第二托盘(723)铰接连接于第一托盘(722)的端部。
4.根据权利要求2所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，
托盘包括基体(721)、第一托盘(722)以及第二托盘(723)，
基体(721)固定于收容腔(711)中，第一托盘(722)可伸缩地连接于基体(721)，第二托盘(723)可伸缩地连接于第一托盘(722)。
5.根据权利要求1所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，
单晶炉用晶体提拉设备还包括支撑柱(6)，支撑柱(6)与下副室(3)在水平面内间隔开并沿高度方向(H)延伸，副室旋臂(5)的一侧套设于支撑柱(6)上，副室旋臂(5)能够以支撑柱(6)为旋转中心在水平面内转动。
6.根据权利要求1所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，
单晶炉用晶体提拉设备还包括保护套(8)，
保护套(8)的上端可拆卸地固定于下副室(3)的上端，保护套(8)用于对成形的单晶棒(C)的上端定位。
7.根据权利要求1所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，下副室(3)包括取晶窗(31)，取晶窗(31)能够打开以用于取出成形的单晶棒(C)。
8.根据权利要求1所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，
下伸缩管(2)与下副室(3)的下端经由法兰(9)连接；
上伸缩管(4)的下端与下副室(3)的上端经由法兰(9)连接。
9.根据权利要求1所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，
单晶炉用晶体提拉设备还包括挂钩，上伸缩管(4)被向上压缩后经由挂钩固定；下伸缩管(2)被向下压缩后经由挂钩固定。
10.根据权利要求1所述的单晶炉用晶体提拉设备，其特征在于，上伸缩管(4)和下伸缩管(2)均为波纹管。
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| CN201920891053.5U CN210394587U (zh) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 单晶炉用晶体提拉设备 |
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Publications (1)
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