CN207294942U - 一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，包括炉体、吸收晶棒、提升机构、复合热屏、加热装置和坩埚；所述复合热屏包括内层热屏和外层热屏，所述提升机构为两个且相对于所述吸收晶棒对称设置，所述内层热屏两侧通过铰链与所述外层热屏相连接；所述石英坩埚固定于所述外层热屏下方的所述炉体的下部，所述石英坩埚内设有硅熔体。由于采用了上述技术方案，本实用新型的一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，能够吸收结晶潜热，并且同时隔绝水冷装置对硅熔体的温度影响，结晶界面附近的温度梯度稳定，真空密封性好，结晶环境稳定。
Description
技术领域
本实用新型属于单晶硅生产设备技术领域，具体的说是涉及一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉。
背景技术
当代直拉硅单晶正向着高纯度、高完整性、高均匀性和大直径方向发展，大直径CZ硅单晶的生长新技术还在不断地探索，新技术应具有的优点，除改善电阻率和氧分布的均匀性外，均要考虑到降低成本这一重大问题。大直径硅单晶生长中，欲降低成本就要提高生长速度降低加热器的功耗，结晶速率决定生长速度，因此结晶界面的温度和结晶潜热散发的良性循环就至关重要。
目前拉晶过程中主要采用保护性气体吹拂和循环冷却水吸收结晶潜热来维持固液界面的温度，随着晶体直径的增大现有方法使结晶潜热的散发更加困难，固液界面附近的温度及热传输便会受到影响。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉。
本实用新型采用的技术手段如下：一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，包括炉体、吸收晶棒、提升机构、复合热屏、加热装置和石英坩埚；
所述炉体顶部中部设置中部通孔，所述吸收晶棒由下至上穿过所述中部通孔伸入所述炉体内；
所述复合热屏包括内层热屏和外层热屏，所述提升机构为两个且相对于所述吸收晶棒对称设置，所述内层热屏包括连接臂和内层热屏主体，所述连接臂下端与所述内层热屏主体两侧上端相连接，所述内层热屏主体两侧通过铰链与所述外层热屏相连接；
所述炉体顶部两侧设置提升通孔，所述连接臂由上至下穿过所述提升通孔伸入所述炉体内；
所述石英坩埚固定于所述外层热屏下方的所述炉体的下部，所述石英坩埚内设有硅熔体，所述石英坩埚周围设置环形主加热器，所述石英坩埚下方的所述炉体的底部设置底部加热器。
进一步地，在上述技术方案中，所述内层热屏主体为中空的不锈钢壳体，冷却层内设置冷却水管道，所述外层热屏包括单层或者多层石墨层。
进一步地，在上述技术方案中，所述内层热屏主体为倒锥形，所述冷却水管道与外部循环水管道相连接。
进一步地，在上述技术方案中，所述连接臂上端通过上连接板与外部的用于控制复合热屏上升或下降的外部的提升装置相连接，所述提升机构下端通过下固定板与固定于所述提升通孔位置的所述炉体顶部，所述上连接板与所述提升机构滑动连接。
进一步地，在上述技术方案中，所述连接臂与所述提升通孔内侧壁滑动连接，所述连接臂下端与所述内层热屏主体固定连接。
进一步地，在上述技术方案中，还包括套置于所述连接臂上部的波纹管套，所述波纹管套下端密封固定连接于所述下固定板上，所述波纹管套上端密封固定连接于所述上连接板下表面。
进一步地，在上述技术方案中，所述外层热屏为倒锥形，所述外层热屏下端设置石墨凸台。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型的所述带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，能够吸收结晶潜热，并且同时隔绝水冷装置对硅熔体的温度影响；
(2)本实用新型的所述带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，结晶界面附近的温度梯度稳定；
(3)本实用新型的所述带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，真空密封性好，结晶环境稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为实施例1所述带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉结构示意图。
图中：1、石英坩埚，2、吸收晶棒，3、硅熔体，4、环形主加热器，5、外层热屏，6、内层热屏，7、铰链，8、提升机构，10、波纹管套，11、中部通孔，12、提升通孔，13、底部加热器，15、连接臂，16、上连接板，17、下固定板，18、石墨凸台，19、炉体。
具体实施方法
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述， 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1
如图1所示，一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，包括炉体19、吸收晶棒2、提升机构8、复合热屏、加热装置和石英坩埚1；
所述炉体19顶部中部设置中部通孔11，所述吸收晶棒2由下至上穿过所述中部通孔11伸入所述炉体19内；
所述复合热屏包括内层热屏和外层热屏5，所述提升机构8为两个且相对于所述吸收晶棒2对称设置，所述内层热屏包括连接臂15和内层热屏主体6，所述连接臂15下端与所述内层热屏主体6两侧上端相连接，所述内层热屏主体6两侧通过铰链7与所述外层热屏5相连接；
所述炉体19顶部两侧设置提升通孔12，所述连接臂15由上至下穿过所述提升通孔12伸入所述炉体19内；
所述石英坩埚1固定于所述外层热屏5下方的所述炉体19的下部，所述石英坩埚1内设有硅熔体3，所述石英坩埚1周围设置环形主加热器4，所述石英坩埚1下方的所述炉体19的底部设置底部加热器13。
进一步地，在上述技术方案中，所述内层热屏主体6为中空的不锈钢壳体，冷却层内设置冷却水管道，所述外层热屏5包括单层或者多层石墨层。
进一步地，在上述技术方案中，所述内层热屏主体6为倒锥形，所述冷却水管道与外部循环水管道相连接。
进一步地，在上述技术方案中，所述连接臂15上端通过上连接板16与外部的用于控制复合热屏上升或下降的外部的提升装置相连接，所述提升机构8下端通过下固定板17与固定于所述提升通孔12位置的所述炉体19顶部，所述上连接板16与所述提升机构8滑动连接。
进一步地，在上述技术方案中，所述连接臂15与所述提升通孔12内侧壁滑动连接，所述连接臂15下端与所述内层热屏主体6固定连接。
进一步地，在上述技术方案中，还包括套置于所述连接臂15上部的波纹管套10，所述波纹管套10下端密封固定连接于所述下固定板17上，所述波纹管 套10上端密封固定连接于所述上连接板16下表面。
进一步地，在上述技术方案中，所述外层热屏5为倒锥形，所述外层热屏5下端设置石墨凸台18。
优选的，所述吸收晶棒2上端与外部的升降装置相连接。
在所述坩埚1上方设置所述内层热屏主体6，所述冷却水管道与外部循环水管道相连接所述冷却水管道内部循环冷却水，所述外层热屏5为单层或者多层石墨层。
所述外层热屏5的石墨层遮挡所述内层热屏主体6,隔绝热量，防止所述内层热屏主体6过热，所述内层热屏主体6通过循环水将热量排出，进而降低所述吸收晶棒2和外层热屏5的温度，所述复合热屏包括内外设置的所述外层热屏5和所述内层热屏主体6能够能够吸收结晶潜热，并且同时隔绝水冷装置对硅熔体的温度影响。
所述内层热屏主体6吸收所述吸收晶棒2的热量及所述硅熔体3转变为固体产生的结晶潜热，创造出适宜晶体快速生长的温度梯度；所述外层热屏5有效的遮挡所述内层热屏主体6和所述硅熔体3之间的热传递，使固液界面形成一个稳定适宜的温度，有效减少所述环形主加热器4和所述底部加热器13的能量消耗，所述内层热屏主体6顶部与两个所述提升机构8下端焊接连接，两个所述提升机构8使得所述复合热屏能够上下移动，满足拉晶过程中对液面位置的调节，所述波纹管套10能够保证热屏的所述提升机构8保持真空密封性，进一步满足单晶硅生产需要，保证单晶硅的生产质量。
所述外层热屏5下端设置石墨凸台18，能够强化对岁所述内层热屏主体6下端的保护。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，所述内层热屏主体6内的冷却水管道穿过所述连接臂15与外部循环水管道相连接。
优选的，所述环形主加热器4和所述底部加热器13皆为石墨加热器。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，能够吸收结晶潜热，并且同时隔绝水冷装置对硅熔体的温度影响，结晶界面附近的温度梯度稳定，真空密封性好，结晶环境稳定。本实用新型在单晶硅生产设备技术领域，具有广阔的应用前景。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方法，但本实用新型的保护范 围且不局限于此，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，其特征在于：包括炉体、吸收晶棒、提升机构、复合热屏、加热装置和石英坩埚；
所述炉体顶部中部设置中部通孔，所述吸收晶棒由下至上穿过所述中部通孔伸入所述炉体内；
所述复合热屏包括内层热屏和外层热屏，所述提升机构为两个且相对于所述吸收晶棒对称设置，所述内层热屏包括连接臂和内层热屏主体，所述连接臂下端与所述内层热屏主体两侧上端相连接，所述内层热屏主体两侧通过铰链与所述外层热屏相连接；
所述炉体顶部两侧设置提升通孔，所述连接臂由上至下穿过所述提升通孔伸入所述炉体内；
所述石英坩埚固定于所述外层热屏下方的所述炉体的下部，所述石英坩埚内设有硅熔体，所述石英坩埚周围设置环形主加热器，所述石英坩埚下方的所述炉体的底部设置底部加热器。
2.根据权利要求1所述的带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，其特征在于：所述连接臂上端通过上连接板与外部的用于控制复合热屏上升或下降的外部的提升装置相连接，所述提升机构下端通过下固定板与固定于所述提升通孔位置的所述炉体顶部，所述上连接板与所述提升机构滑动连接。
3.根据权利要求2所述的带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，其特征在于：还包括套置于所述连接臂上部的波纹管套，所述波纹管套下端密封固定连接于所述下固定板上，所述波纹管套上端密封固定连接于所述上连接板下表面。
4.根据权利要求1所述的带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉，其特征在于：所述外层热屏为倒锥形，所述外层热屏下端设置石墨凸台。
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| CN201721071609.3U CN207294942U (zh) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | 一种带石墨和水冷复合热屏的高效单晶生长炉 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111876824A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-03 | 上海汉虹精密机械有限公司 | 单晶炉主腔室上部导热系统及其控制方法 |
| CN116084007A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 安徽联效科技有限公司 | 一种单晶体生长炉的热屏装置 |
| WO2023179626A1 (zh) * | 2022-03-21 | 2023-09-28 | 洛阳长缨新能源科技有限公司 | 人工晶体炉及包括人工晶体炉的人工晶体炉系统 |
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2017
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