CN212983094U - 一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，包括底座、籽晶和冷却装置，本实用新型通过在炉体内部上端设置了冷却装置，依次将进水管和出水管与外部水冷设备连接，然后在将进气管和出气管与外部惰性气体设备连接，然后在外部水冷设备与外部惰性气体设备的运行作用下，使水冷管实现冷却箱内部的循环活动，而在惰性气体循环下，进一步加大冷却箱内部冷却效果，然后单晶棒移入到冷却箱中部时，会在冷却箱内部冷却效果下，实现对单晶棒的冷却，避免单晶棒生长缺陷，从而达到了提高对单晶硅生产速率，避免生产缺陷的优点。

Description

一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置

技术领域

本实用新型具体是一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，涉及单晶硅生产加工相关领域。

背景技术

如今，单晶硅是大多数半导体元器件的基底材料，而在单晶硅的生产需要经过装料、熔化、缩颈生长、放肩生长、等径生长与尾部生长六个加工生产过程，将多晶硅硅料放置在石英坩埚内融化，然后将籽晶和熔体接触，使固液界面处的熔硅沿着籽晶冷却结晶，并通过缓慢拉出籽晶而生长，缩颈完成之后通过降低拉速和熔体温度来放大晶体生长直径直至达到目标直径；转肩之后，通过控制拉速和熔体温度使晶体生长进入“等径生长”阶段；最后，通过增大拉速和提高熔体温度使晶体生长面的直径逐步减小形成尾锥，直至最后晶体离开熔体表面，即完成了单晶硅棒的生长。

而在进行单晶硅生产加工拉晶炉的使用时，炉体内部所使用的冷却措施一般采用惰性气体进行冷却，或者采用水冷方式冷却，从而单一的冷却方式，冷却效果较低，不能够充分实现对单晶硅的冷却，无法很好的提高单晶硅的生长速度。

实用新型内容

因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置。

本实用新型是这样实现的，构造一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，该装置包括底座、籽晶和冷却装置，所述底座上端右侧设置有控制箱，所述冷却装置设置于炉体内部上端，所述冷却装置包括冷却箱、水冷管、进水管、出水管、进气管、出气管和通孔，所述冷却箱固定连接于炉体上端内部，并且冷却箱内部设置有水冷管，所述水冷管左侧插接固定有进水管，并且水冷管右侧插接固定有出水管，所述进气管与冷却箱左侧上端插接固定，并且进气管左侧与炉体插接固定，所述出气管与冷却箱右侧上端插接固定，并且出气管右侧与炉体插接固定，所述通孔开设于冷却箱中部。

优选的，所述控制箱前端设置有控制面板，并且控制箱后侧设置有电源线，所述底座左侧上端固定连接有炉体，所述籽晶设置于炉体上端内部，并且籽晶下端设置有单晶棒，所述单晶棒下端与坩埚相贴合，所述坩埚设置于加热器上端内部，并且坩埚下端转动连接有坩埚轴，所述加热器安装于炉体内部下端，并且加热器内部下端设置有炉底护盘，所述坩埚轴下端贯穿底座，并且坩埚轴与电机上端紧固连接，所述电机设置于底座左侧内部，所述加热器与电机均与控制面板电连接。

优选的，所述加热器内径大于坩埚内径，并且坩埚可沿坩埚轴转动角度为360°。

优选的，所述坩埚轴上端通过连接件与坩埚紧固连接，并且坩埚轴外表面呈光滑状。

优选的，所述冷却箱整体呈圆柱状，并且冷却箱内部设置有保温层。

优选的，所述水冷管管道直径为4CM，并且水冷管整体呈环绕循环状。

优选的，所述进水管与出水管远离水冷管一侧均与炉体插接固定，并且进水管和出水管与水冷管呈密封插接。

优选的，所述进气管与出气管沿冷却箱上端左右相对称设置，并且冷却箱开设通孔沿冷却箱中部上下相对称开设。

优选的，所述坩埚轴采用合金钢材质制成。

优选的，所述坩埚采用石英材质制成。

本实用新型具有如下优点：本实用新型通过改进在此提供一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，与同类型设备相比，具有如下改进：

本实用新型所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，通过在炉体内部上端设置了冷却装置，依次将进水管和出水管与外部水冷设备连接，然后在将进气管和出气管与外部惰性气体设备连接，然后在外部水冷设备与外部惰性气体设备的运行作用下，使水冷管实现冷却箱内部的循环活动，而在惰性气体循环下，进一步加大冷却箱内部冷却效果，然后单晶棒移入到冷却箱中部时，会在冷却箱内部冷却效果下，实现对单晶棒的冷却，避免单晶棒生长缺陷，从而达到了提高对单晶硅生产速率，避免生产缺陷的优点。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型炉体内部结构示意图；

图3是本实用新型冷却装置正视剖面结构示意图；

图4是本实用新型冷却装置正视剖面部分结构示意图。

其中：底座-1、控制箱-2、控制面板-3、电源线-4、炉体-5、籽晶-6、单晶棒-7、坩埚-8、加热器-9、坩埚轴-10、电机-11、炉底护盘-12、冷却装置-13、冷却箱-131、水冷管-132、进水管-133、出水管-134、进气管-135、出气管-136、通孔-137。

具体实施方式

下面将结合附图1-4对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。

请参阅图1和图2，本实用新型通过改进在此提供一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，包括底座1、籽晶6和冷却装置13，底座1上端右侧设置有控制箱2，控制箱2前端设置有控制面板3，并且控制箱2后侧设置有电源线4，底座1左侧上端固定连接有炉体5，籽晶6设置于炉体5上端内部，并且籽晶6下端设置有单晶棒7，单晶棒7下端与坩埚8相贴合，坩埚8设置于加热器9上端内部，并且坩埚8下端转动连接有坩埚轴10，加热器9安装于炉体5内部下端，并且加热器9内部下端设置有炉底护盘12，坩埚轴10下端贯穿底座1，并且坩埚轴10与电机11上端紧固连接，电机11设置于底座1左侧内部，加热器9与电机11均与控制面板3电连接，加热器9内径大于坩埚8内径，并且坩埚8可沿坩埚轴10转动角度为360°，使得坩埚8转动提高单晶硅的生产效率，坩埚轴10上端通过连接件与坩埚8紧固连接，并且坩埚轴10外表面呈光滑状，使得坩埚轴10带动转动流畅不卡顿，坩埚轴10采用合金钢材质制成，坩埚8采用石英材质制成。

请参阅图3和图4，本实用新型通过改进在此提供一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，包括冷却装置13设置于炉体5内部上端，冷却装置13包括冷却箱131、水冷管132、进水管133、出水管134、进气管135、出气管136和通孔137，冷却箱131固定连接于炉体5上端内部，并且冷却箱131内部设置有水冷管132，水冷管132左侧插接固定有进水管133，并且水冷管132右侧插接固定有出水管134，进气管135与冷却箱131左侧上端插接固定，并且进气管135左侧与炉体5插接固定，出气管136与冷却箱131右侧上端插接固定，并且出气管136右侧与炉体5插接固定，通孔137开设于冷却箱131中部，冷却箱131整体呈圆柱状，并且冷却箱131内部设置有保温层，使得可以很好的保证冷却箱131内部的温度，不易发生变化，水冷管132管道直径为4CM，并且水冷管132整体呈环绕循环状，使得水冷管132管道直径较大，携带的冷却介质多，冷却效果更佳，进水管133与出水管134远离水冷管132一侧均与炉体5插接固定，并且进水管133和出水管134与水冷管132呈密封插接，使得可以实现水冷冷却活动，进气管135与出气管136沿冷却箱131上端左右相对称设置，并且冷却箱131开设通孔137沿冷却箱131中部上下相对称开设，使得可以实现惰性气体的冷却循环。

本实用新型通过改进提供一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，按照如下方式运行；

第一，首先将多晶硅原料及硼、磷、锑、砷等掺杂放入坩埚8内，然后通过通电的控制面板3将炉体5内部下端设置的加热器9，使坩埚8内部放置的多晶硅原料融化，并且在通过控制面板3将电机11运行，来带动电机11上端坩埚轴10转动，而在坩埚轴10转动下，坩埚8同步实现转动，然后当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶6慢慢浸入坩埚8内部的硅熔体中，使固液界面处的熔硅沿着籽晶6冷却结晶，形成单晶棒7，然后在通过外部设备将籽晶6缓慢上拉，实现单晶棒7的生长，随着籽晶6的上拉，籽晶6直径会缩小到一定大小，实现缩颈生长，然后完成缩颈生长后，需要降低炉体5内部温度、坩埚8的转速和籽晶6的拉速，使得单晶棒7外表面晶体的直径渐渐增大到所需的大小，在完成细颈和肩部之后，借着拉速与温度的不断调整，可使单晶棒7直径维持一定的大小，形成等径部分，然后完成等径部分之后，通过增大加大对籽晶6的拉速和提高坩埚8转速使硅熔体温度升高，达到单晶棒7外表面晶体生长面的直径逐步减小形成尾锥，直至最后单晶棒7离开熔体表面，即完成了单晶棒7的生长，进而即完成对单晶硅的生产加工活动；

第二，在进行单晶硅生产加工拉晶炉的使用时，炉体内部所使用的冷却措施一般采用惰性气体进行冷却，或者采用水冷方式冷却，从而单一的冷却方式，冷却效果较低，不能够充分实现对单晶棒7的冷却，无法很好的提高单晶硅的生长速度；

第三，因此，通过在炉体5内部上端设置了冷却装置13，首先依次将冷却箱131左右两侧设置的进水管133和出水管134与外部水冷设备连接，然后在将冷却箱131左右两侧上端设置的进气管135与出气管136与外部惰性气体设备连接，然后将外部水冷设备与外部惰性气体设备运行，使水冷管132内部进行水冷循环活动，实现冷却箱131内部的初步降温冷却活动，然后在通过惰性气体的输出，进一步加强冷却箱131内部的降温冷却效果，然后被上拉的籽晶6带动单晶棒7穿过冷却箱中部开设的通孔137，来与冷却箱131内部接触时，提高对单晶棒7的冷却速度和单晶棒7外表面结晶界面附近晶体的纵向温度梯度，有效避免单晶棒7中产生缺陷，提高了单晶棒7生长速率，缩短拉晶周期，从而达到了提高对单晶硅生产速率，避免生产缺陷的优点。

本实用新型通过改进提供一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，通过在炉体5内部上端设置了冷却装置13，依次将进水管133和出水管134与外部水冷设备连接，然后在将进气管135和出气管136与外部惰性气体设备连接，然后在外部水冷设备与外部惰性气体设备的运行作用下，使水冷管132实现冷却箱131内部的循环活动，而在惰性气体循环下，进一步加大冷却箱131内部冷却效果，然后单晶棒7移入到冷却箱131中部时，会在冷却箱131内部冷却效果下，实现对单晶棒7的冷却，避免单晶棒7生长缺陷，从而达到了提高对单晶硅生产速率，避免生产缺陷的优点。

Claims (8)

1.一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，包括底座(1)和籽晶(6)，所述底座(1)上端右侧设置有控制箱(2)；

其特征在于：还包括冷却装置(13)，所述冷却装置(13)设置于炉体(5)内部上端，所述冷却装置(13)包括冷却箱(131)、水冷管(132)、进水管(133)、出水管(134)、进气管(135)、出气管(136)和通孔(137)，所述冷却箱(131)固定连接于炉体(5)上端内部，并且冷却箱(131)内部设置有水冷管(132)，所述水冷管(132)左侧插接固定有进水管(133)，并且水冷管(132)右侧插接固定有出水管(134)，所述进气管(135)与冷却箱(131)左侧上端插接固定，并且进气管(135)左侧与炉体(5)插接固定，所述出气管(136)与冷却箱(131)右侧上端插接固定，并且出气管(136)右侧与炉体(5)插接固定，所述通孔(137)开设于冷却箱(131)中部。

2.根据权利要求1所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，其特征在于：所述控制箱(2)前端设置有控制面板(3)，并且控制箱(2)后侧设置有电源线(4)，所述底座(1)左侧上端固定连接有炉体(5)，所述籽晶(6)设置于炉体(5)上端内部，并且籽晶(6)下端设置有单晶棒(7)，所述单晶棒(7)下端与坩埚(8)相贴合，所述坩埚(8)设置于加热器(9)上端内部，并且坩埚(8)下端转动连接有坩埚轴(10)，所述加热器(9)安装于炉体(5)内部下端，并且加热器(9)内部下端设置有炉底护盘(12)，所述坩埚轴(10)下端贯穿底座(1)，并且坩埚轴(10)与电机(11)上端紧固连接，所述电机(11)设置于底座(1)左侧内部，所述加热器(9)与电机(11)均与控制面板(3)电连接。

3.根据权利要求2所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，其特征在于：所述加热器(9)内径大于坩埚(8)内径，并且坩埚(8)可沿坩埚轴(10)转动角度为360°。

4.根据权利要求2所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，其特征在于：所述坩埚轴(10)上端通过连接件与坩埚(8)紧固连接，并且坩埚轴(10)外表面呈光滑状。

5.根据权利要求1所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，其特征在于：所述冷却箱(131)整体呈圆柱状，并且冷却箱(131)内部设置有保温层。

6.根据权利要求1所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，其特征在于：所述水冷管(132)管道直径为4CM，并且水冷管(132)整体呈环绕循环状。

7.根据权利要求1所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，其特征在于：所述进水管(133)与出水管(134)远离水冷管(132)一侧均与炉体(5)插接固定，并且进水管(133)和出水管(134)与水冷管(132)呈密封插接。

8.根据权利要求1所述一种单晶硅生产加工拉晶炉的冷却装置，其特征在于：所述进气管(135)与出气管(136)沿冷却箱(131)上端左右相对称设置，并且冷却箱(131)开设通孔(137)沿冷却箱(131)中部上下相对称开设。

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