CN215757726U - 坩埚托杆及单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种坩埚托杆，包括：托杆本体，其内部设有第一通道；气管连接部，设于所述托杆本体，用于连通进气管和所述第一通道；以及托盘，设于所述托杆本体的顶部，设有与所述第一通道连通的第二通道，所述第二通道用以排出所述进气管导入的气体。本实用新型还公开一种包括该坩埚托杆的单晶炉。本实用新型提供的坩埚托杆能够在发生多晶硅溶液溢流时降低坩埚中多晶硅溶液的温度，避免由于多晶硅溶液溢流产生的安全问题。

Description

坩埚托杆及单晶炉

技术领域

本实用新型涉及单晶硅生产设备技术领域，尤其涉及一种坩埚托杆，此外，还涉及一种包括该坩埚托杆的单晶炉。

背景技术

目前，采用直拉法生产单晶硅的主要设备为单晶炉。在单晶硅的生产过程中，需要将固体多晶硅原料熔化，再次进行定向凝固。多晶硅原料放入石英坩埚中，石英坩埚放置于位于单晶炉热场中的石墨坩埚或者碳/碳坩埚中，其中石墨坩埚或者碳/碳坩埚通常被一根圆柱状的坩埚托杆支撑，坩埚托杆的下部穿过单晶炉的炉底与外部的驱动装置连接。

然而，在单晶硅的生产过程中，有时遇到停水、停电、漏气、坩埚裂纹等多种不利情形，导致熔化后的多晶硅溶液从石英坩埚中流出(即溢流)而发生硅泄漏事故。具体地，多晶硅溶液从石英坩埚中流出后经石墨坩埚或者碳/碳坩埚流到坩埚托杆上，然后沿着坩埚托杆侧壁流向坩埚托杆的底部。一方面，多晶硅溶液会烫坏设置在坩埚托杆底部的坩埚轴波纹管；另一方面，坩埚轴波纹管下方设置有控制线路和水冷电缆，当多晶硅溶液流到这些配件上时，就会损坏这些配件，这对单晶炉的整体运转产生较大影响，造成严重的后果，并且具有极大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种坩埚托杆，当坩埚中的多晶硅溶液发生溢流时，该坩埚托杆能够通入气体，从而快速降低多晶硅溶液的温度，防止多晶硅溶液继续向下流到托杆底部的电缆上而产生的安全问题。

本实用新型的另一目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种单晶炉，该单晶炉能避免由于多晶硅溶液溢流产生的安全问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种坩埚托杆，包括：托杆本体，其内部设有第一通道；气管连接部，设于所述托杆本体，用于连通进气管和所述第一通道；以及托盘，设于所述托杆本体的顶部，设有与所述第一通道连通的第二通道，所述第二通道用以排出所述进气管导入的气体。

作为一种可实施的方式，所述托杆本体包括上托杆和下托杆；所述气管连接部为旋转导气盘，所述旋转导气盘设置在所述上托杆和所述下托杆之间，其侧面设有进气口用以连接所述进气管，朝向所述上托杆的一侧具有与所述进气口连通的出气口。

作为一种可实施的方式，所述下托杆为中空结构，用以填充隔热材料。

作为一种可实施的方式，所述隔热材料为石墨软毡或者氧化铝纤维。

作为一种可实施的方式，所述第二通道为设置在所述托盘顶部表面的凹槽，所述凹槽从所述托盘的中心向外延伸。

作为一种可实施的方式，所述凹槽的数量为6，相邻两条凹槽成60°布置。

作为一种可实施的方式，所述气管连接部为连接孔，所述连接孔设置在所述托杆本体的周壁上，所述连接孔与所述进气管适配。

作为一种可实施的方式，还包括支架，所述支架用以固定所述进气管。

作为一种可实施的方式，还包括气源，所述气源的出口设有阀门，所述进气管与所述阀门连接。

一种单晶炉，具有上述的坩埚托杆。

与现有技术相比，本实用新型提供的坩埚托杆和单晶炉具有以下有益效果：

本实用新型提供的坩埚托杆，由托杆本体、气管连接部和托盘组成，托杆本体内部设有第一通道，托盘设有第二通道，进气管连通气管连接部，气管连接部连通第一通道，第一通道连通第二通道。当坩埚中的多晶硅溶液发生溢流时，外部的气体通过进气管、气管连接部、第一通道和第二通道排出至坩埚托杆的外部，进而对坩埚进行降温，降低了坩埚中多晶硅溶液的温度，这种气冷降温方式使坩埚的降温速度变快，防止多晶硅溶液继续向下流到托杆底部的波纹管、控制线路和水冷电缆上，避免了由于多晶硅溶液溢流产生的安全问题。此外，气体在坩埚托杆内部流动过程中也会降低坩埚托杆的温度，根据坩埚向坩埚托杆的热传导，降低坩埚托杆的温度又加快了坩埚的降温。

本实用新型提供的单晶炉包括上述的坩埚托杆，其具备上述坩埚托杆的所述的任一项优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的坩埚托杆的剖视图；

图2为本实用新型实施例所提供的坩埚托杆的俯视图；

图3为本实用新型实施例所提供的单晶炉的结构示意图。

附图标记说明：

1、托杆本体；11、第一通道；12、上托杆；13、下托杆；2、气管连接部；3、托盘；31、第二通道；4、进气管；5、坩埚；6、支架；7、气源；8、阀门。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种坩埚托杆，包括托杆本体1、气管连接部2和托盘3。托杆本体1的内部具有第一通道11，第一通道11设置在托杆本体1的中心并且沿轴向延伸。气管连接部2设置在托杆本体1上，气管连接部2是具有通道的零件或者本身就是一个通道，用来连通第一通道 11与外部的进气管4，使得外部的气体通过进气管4导入到第一通道11中，该气体用于对坩埚5进行降温，例如氩气。托盘3设置在托杆本体1的顶部，它具有第二通道31，第二通道31的一端与第一通道11连通，另一端通向坩埚5，使得外部的气体依次经过进气管4、气管连接部2、第一通道11和第二通道31，最终吹向坩埚5，以此降低坩埚5的温度。

优选地，托杆本体1为由上托杆12(即托杆上节)和下托杆13(即托杆下节)组成的分段结构，这样便于更换上托杆12或者下托杆13，并且节约成本。气管连接部2为旋转导气盘，它的侧面(壳体上)设有进气口，该进气口连接进气管4，它的顶面(即朝向上托杆12的一侧)具有与进气口连通的出气口，进气口和出气口连通形成一个通道。旋转导气盘可拆卸地设置在上托杆12和下托杆13之间，例如，上托杆12卡接在旋转导气盘的上端，下托杆13卡接在旋转导气盘的下端。当托杆本体1旋转时，安装在旋转导气盘上的进气管4不会缠绕托杆本体1，即进气管4与旋转导气盘的连接部位不会随着托杆本体1旋转，几乎保持在原有位置，换句话说，该连接部位能相对于旋转导气盘的其他部件发生相对运动。

如图1和图3所示，下托杆13为中空结构，下托杆13内填充隔热材料或者保温材料，例如石墨软毡或者氧化铝纤维。因此，下托杆13防止热量过多地沿着坩埚托杆向下传递。另外，在维护或者检修单晶炉设备时，只需更换隔热材料即可，而无需更换下托杆13，以此节约成本。可选地，下托杆13 为实心结构。

如图2所示，第二通道31为开设在托盘3顶部的凹槽结构，凹槽从托盘 3的中心位置向边缘位置延伸，即中心向外延伸，从俯视图上看，凹槽呈直线。凹槽的数量为6条，6条凹槽在托盘3顶部均匀布置，即相邻两条凹槽成60°布置。需要说明的是，当第二通道31为凹槽时，即第二通道31的上部不是封闭的，其上部为坩埚，进气管4导入的气体能直接作用在坩埚上，在坩埚表面(尤其是底部表面)向外流动而带走热量，带有热量的气体最终从第二通道31的出口排出至托盘3的外部。

可选地，第二通道31为内部通道，即该内部通道除了进口和出口均不能与外部连通，内部通道的气体不会直接作用在坩埚的表面，其出口朝向托盘3 外部，带有热量的气体从该出口排出。此外，第二通道31设置在托盘3的底部位置，进气管4导入的气体在托盘3的底部快速流过，同样能带走坩埚向托盘3传递的热量，进而降低坩埚的温度。

如图3所示，为了固定安装在旋转导气盘上的进气管4，在进气管4和旋转导气盘连接位置的下方且在托杆本体1的附近安装一个支架6，支架6的顶部固定进气管4，以防止进气管4随着旋转导气盘转动。支架6为上下可调节的结构，例如其设置有滑轨，通过滑轨调节支架6的高度，以防止进气管4 向下滑动。

进气管4连接气源7，气源7例如为氩气源，气源7的出口安装一个阀门 8用来控制气源7的开关。当多晶硅溶液发生溢流，打开阀门8将气源7中的氩气导入到坩埚托杆中并从托盘3排出，以此降低坩埚的温度。

作为另一种可实施的方式，气管连接部2为连接孔，该连接孔设置在托杆本体1的周壁上，该连接孔的尺寸与进气管4适配，进气管4直接安装在该连接孔，该连接孔作为连接通道连通进气管4和第一通道31。当坩埚托杆旋转时，进气管4也随之旋转，只需增加进气管4的长度使其缠绕坩埚托杆也能实现导入气体。

如图3所示，本实用新型还提供了一种单晶炉，安装有上述的坩埚托杆、支架6、气源7和阀门8。单晶炉的其他部件与现有技术相同或者类似，在此不做赘述。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种坩埚托杆，其特征在于，包括：

托杆本体(1)，其内部设有第一通道(11)；

气管连接部(2)，设于所述托杆本体(1)，用于连通进气管(4)和所述第一通道(11)；以及

托盘(3)，设于所述托杆本体(1)的顶部，设有与所述第一通道(11)连通的第二通道(31)，所述第二通道(31)用以排出所述进气管(4)导入的气体。

2.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，所述托杆本体(1)包括上托杆(12)和下托杆(13)；所述气管连接部(2)为旋转导气盘，所述旋转导气盘设置在所述上托杆(12)和所述下托杆(13)之间，其侧面设有进气口用以连接所述进气管(4)，朝向所述上托杆(12)的一侧具有与所述进气口连通的出气口。

3.根据权利要求2所述的坩埚托杆，其特征在于，所述下托杆(13)为中空结构，用以填充隔热材料。

4.根据权利要求3所述的坩埚托杆，其特征在于，所述隔热材料为石墨软毡或者氧化铝纤维。

5.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，所述第二通道(31)为设置在所述托盘(3)顶部表面的凹槽，所述凹槽从所述托盘(3)的中心向外延伸。

6.根据权利要求5所述的坩埚托杆，其特征在于，所述凹槽的数量为6，相邻两条凹槽成60°布置。

7.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，所述气管连接部(2)为连接孔，所述连接孔设置在所述托杆本体(1)的周壁上，所述连接孔与所述进气管(4)适配。

8.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，还包括支架(6)，所述支架(6)用以固定所述进气管(4)。

9.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，还包括气源(7)，所述气源(7)的出口设有阀门(8)，所述进气管(4)与所述阀门(8)连接。

10.一种单晶炉，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的坩埚托杆。

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