專利名稱：單晶爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單晶爐，具體涉及單晶爐的熱場氣流排出導向裝置。
背景技術：
圖1為切克勞斯基(直拉)法制造硅單晶的單晶爐剖面示意圖；在圖中 省略了支承結(jié)構(gòu)、爐蓋、晶體提拉艙室、提拉桿、視窗部分，單晶爐外殼 由不銹鋼制成。圖中，1為籽晶，3為硅單晶棒，4為上蓋，5為碳保溫材 料，6為溫度信號孔，7為石墨的發(fā)熱體、8為晶體生長室，9為排氣口， IO為防漏盤、ll為石墨中軸、12為碳保溫層、13為硅熔體、14為石墨的 坩堝支持器、16為石英坩堝、17為保溫筒、18為保溫筒底座。發(fā)熱體通過 圖5中的一對電極柱15與供電電源相連。
直拉硅單晶在生長過程中需要向單晶爐內(nèi)不斷充入氬氣，并與爐內(nèi)生 成的一氧化硅及雜質(zhì)粉塵混合，由于單晶爐內(nèi)的加熱器和坩堝支持器等均 由石墨制成， 一氧化硅易腐蝕所述石墨制成的器件且雜質(zhì)粉塵易吸附在這 些器件上，從而影響了單晶爐的使用壽命。因此，在向單晶爐內(nèi)不斷充入 氬氣的同時，還必須用真空泵將混合氣體排出爐外；在排氣時，混合氣體 流經(jīng)爐中的加熱器、坩堝支持器等處，最后經(jīng)過爐下端的排氣口排出。
上述圖1的單晶爐的不足之處在于單晶爐內(nèi)空間較大，尤其是坩堝 支持器下方的空間較大，導致坩堝支持器下方的混合氣體不能及時排出， 且熱能和氬氣消耗量較大。
中國專利文獻CN1205 362C公開了 一種直拉硅單晶爐熱場的氣流控制方 法及裝置，其包括在單晶爐晶體生長室內(nèi)的石墨加熱器和保溫筒間裝有密 封導氣裝置，使含有一氧化硅的氬氣氣體的氣流經(jīng)密封導氣裝置的導氣管 及排氣口，在真空泵的作用下，排出爐外。密封導氣管裝置由導氣管、底 座、密封環(huán)、排氣口所組成，安裝在石墨加熱器和保溫筒之間。
上述現(xiàn)有技術的不足之處在于單晶爐的坩堝支持器下方的混合氣體
不能有效的排出，從而使混合氣體中的一氧化硅對加熱器和坩堝進行腐蝕， 影響單晶爐的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種易于及時排出單晶爐內(nèi)的混合氣體，且可減 少熱能及氬氣消耗的單晶爐。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是提供一種單晶爐，其包括設于單晶爐 的坩堝支持器下方和單晶爐底部的排氣口之間的氣流導向裝置；該氣流導 向裝置為由石墨制成的碗形，其包括設于氣流導向裝置底部中央的中軸 孔、設于所述中軸孔兩側(cè)的一對電才及孔、以及設于所述中軸孔兩側(cè)并與單 晶爐的排氣口相對的通氣孔；單晶爐的石墨中軸穿過所述氣流導向裝置的 中軸孔，單晶爐的一對電極柱分別穿過所述電極孔，單晶爐的排氣口與氣 流導向裝置的各通氣孔相連通，氣流導向裝置的上端部設于單晶爐的保溫 筒與發(fā)熱體之間。
所述氣流導向裝置的中軸孔與單晶爐的石墨中軸活動密封連接，以防 止因該中軸孔與石墨中軸之間的間隙而漏氣，影響排氣效果。
所述氣流導向裝置的電極孔分別與單晶爐的電極柱密封連接，以防止 因該電極孔與電極柱之間的間隙而漏氣，影響排氣效果。
所述氣流導向裝置的上端部的外壁與單晶爐的保溫筒密封連接，以防 止因氣流導向裝置的上端部的外壁與單晶爐的保溫筒之間的間隙而漏氣， 影響排氣效果。
所述氣流導向裝置各通氣孔與單晶爐的排氣口通過通氣管相連通，以 提高排氣效果。
所述氣流導向裝置由石墨制成，石墨具有強度高、抗熱震性好、耐高 溫、抗氧化、電阻系數(shù)小、耐腐蝕、易于精密機加工等優(yōu)點。
本發(fā)明具有積極的效杲(l)本發(fā)明的單晶爐中，碗形的氣流導向裝 置設于坩堝支持器下方和單晶爐底部的排氣口之間，且氣流導向裝置的中 軸孔及一對電極孔分別與單晶爐的石墨中軸及一對電+及孔配合設置，有效 地減小了單晶爐的爐內(nèi)空間，便于迅速及時地將單晶爐內(nèi)的 一氧化硅與氬 氣的混合氣體排出，且利于減少熱能和氬氣的消耗量，使原有的引晶功率 從65KW減到61KW;另外，由于單晶爐的排氣口與氣流導向裝置的各通氣孔 相連通，整個單晶爐內(nèi)的一氧化硅與氬氣的混合氣體(包括坩堝支持器下 方的混合氣體)能通暢地排出爐外，整個單晶爐內(nèi)不存在排氣不暢的地方， 即不存在排氣死角，既有效地防止了一氧化硅氣體對加熱器和坩堝支持器等石墨器件的腐蝕，還可使吸附在這些石墨器件上的雜質(zhì)粉塵減少30 %以 上，從而確保了單晶爐的使用壽命，使所述石墨器件的使用壽命從原來的
90爐次提高至110爐次以上，另外還可對硅晶體的生長過程起到穩(wěn)定作用， 使平均成品率從原來的65%提高至68%以上，并可提高單晶的內(nèi)在質(zhì)量。 本發(fā)明的氣流導向裝置的 一對通氣孔與單晶爐的 一對排氣口相對設置，縮 短了排氣管路，利于提高排氣效率。


圖1為現(xiàn)有技術的切克勞斯基(直拉)法制造硅單晶的單晶爐的剖面結(jié) 構(gòu)示意圖2為實施例1中單晶爐的氣流導向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3為圖2的A-A剖面視圖4為圖2的B-B剖面^L圖5為實施例1中單晶爐的剖面結(jié)構(gòu)示意圖6為實施例1中單晶爐的另一剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
(實施例1)
見圖2-6，本實施例的單晶爐包括設于單晶爐的坩堝支持器14下方 和單晶爐底部的排氣口 9之間的氣流導向裝置2;該氣流導向裝置2為碗形， 其包括設于氣流導向裝置2底部中央的中軸孔2-l、設于所述中軸孔2-l 兩側(cè)的一對電極孔2-2、以及設于所述中軸孔2-1兩側(cè)并與單晶爐的排氣口 9相對的通氣孔2-3;單晶爐的石墨中軸11穿過所述氣流導向裝置2的中 軸孔2-1,單晶爐的一對電極柱15分別穿過所述電極孔2-2,單晶爐的排 氣口 9與氣流導向裝置2的各通氣孔2-3相連通，氣流導向裝置2的上端 部2-4設于單晶爐的保溫筒17與發(fā)熱體7之間。
在單晶爐工作前，由設于排氣口 9上的真空泵將單晶爐內(nèi)的空氣排盡， 然后從單晶爐上端充入氬氣。工作時，單晶爐內(nèi)的石英坩堝上方不斷有一 氧化硅和粉塵雜質(zhì)生成，因此在不斷充入氬氣的同時，所述真空泵同時將 一氧化硅、粉塵雜質(zhì)與氬氣等的混合氣體排出，其中，氣體的流動過程為 從石英坩堝上方經(jīng)坩堝支持器14與發(fā)熱體7之間的間隙，以及發(fā)熱體7與 保溫筒17之間的間隙流入氣流導向裝置2，然后經(jīng)圖6中的氣流導向裝置2的一對通氣孔2-3、通氣管19從排氣口 9排出。
本實施例的氣流導向裝置2可有效減小單晶爐的爐內(nèi)空間(尤其是坩 堝支持器14下方的空間)，便于排氣，且利于減少熱能和氬氣的消耗量； 另外，由于單晶爐的排氣口 9與氣流導向裝置2的各通氣孔2-3相連通， 整個單晶爐內(nèi)的一氧化硅與氬氣的混合氣體(包括坩堝支持器14下方的混
合氣體)能通暢地排出爐外，整個單晶爐內(nèi)不存在排氣死角，既有效地防 止了一氧化硅氣體對加熱器7和坩堝支持器14等石墨器件的腐蝕，還可有 效防止雜質(zhì)粉塵吸附在這些石墨器件上，從而確保了單晶爐的使用壽命。 氣流導向裝置2的一對通氣孔2-3與單晶爐的一對排氣口 9相對設置，縮 短了排氣管路的長度，利于提高排氣效率。
見圖5-6，所述氣流導向裝置2的中軸孔2-1與單晶爐的石墨中軸11 活動密封連4^,以防止因該中軸孔2-l與石墨中軸ll之間的間隙而漏氣， 影響排氣效果。
見圖5,所述氣流導向裝置2的電極孔2-2分別與單晶爐的電極柱15
密封連接，以防止因該電極孔2-2與電極柱15之間的間隙而漏氣，影響排
t 二a田 飛政果。
見圖5或6,所述氣流導向裝置2的上端部2-4的外壁與單晶爐的保溫 筒17密封連接，以防止因氣流導向裝置2的上端部2-4的外壁與單晶爐的 保溫筒17之間的間隙而漏氣，影響排氣效果。
見圖6,所述氣流導向裝置2各通氣孔2-3與單晶爐的排氣口 9通過通 氣管19相連通，以提高排氣效果。
所述氣流導向裝置2由石墨制成，石墨具有強度高、抗熱震性好、耐 高溫、抗氧化、電阻系數(shù)小、耐腐蝕、易于精密機加工等優(yōu)點。
顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例， 而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說， 在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也 無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯 而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
權(quán)利要求
1、一種單晶爐，其特征在于包括設于單晶爐的坩堝支持器(14)下方和單晶爐底部的排氣口(9)之間的氣流導向裝置(2)；該氣流導向裝置(2)為由石墨制成的碗形，其包括設于氣流導向裝置(2)底部中央的中軸孔(2-1)、設于所述中軸孔(2-1)兩側(cè)的一對電極孔(2-2)、以及設于所述中軸孔(2-1)兩側(cè)并與單晶爐的排氣口(9)相對的通氣孔(2-3)；單晶爐的石墨中軸(11)穿過所述氣流導向裝置(2)的中軸孔(2-1)，單晶爐的一對電極柱(15)分別穿過所述電極孔(2-2)，單晶爐的排氣口(9)與氣流導向裝置(2)的各通氣孔(2-3)相連通，氣流導向裝置(2)的上端部(2-4)設于單晶爐的保溫筒(17)與發(fā)熱體(7)之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐，其特征在于所述氣流導向裝置(2 ) 的中軸孔(2-1 )與單晶爐的石墨中軸(11 )活動密封連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單晶爐，其特征在于所述氣流導向裝 置(2)的電極孔(2-2)分別與單晶爐的電極柱(15)密封連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶爐，其特征在于所述氣流導向裝置(2) 的上端部(2-4)的外壁與單晶爐的保溫筒(17)密封連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的單晶爐，其特征在于所述氣流導向裝置(2 ) 各通氣孔(2-3)與單晶爐的排氣口 (9)通過通氣管(19)相連通。
全文摘要
為將單晶爐內(nèi)的混合氣體及時排出，并減少熱能及氬氣消耗的技術問題，本發(fā)明提供了一種單晶爐，其包括設于單晶爐的坩堝支持器下方和單晶爐底部的排氣口之間的氣流導向裝置；該氣流導向裝置為碗形，其包括設于氣流導向裝置底部中央的中軸孔、設于所述中軸孔兩側(cè)的一對電極孔、以及設于所述中軸孔兩側(cè)并與單晶爐的排氣口相對的通氣孔；單晶爐的石墨中軸穿過所述氣流導向裝置的中軸孔，單晶爐的一對電極柱分別穿過所述電極孔，單晶爐的排氣口與氣流導向裝置的各通氣孔相連通，氣流導向裝置的上端部設于單晶爐的保溫筒與發(fā)熱體之間。
文檔編號C30B27/00GK101319351SQ20081012272
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者劉運廣 申請人:常州中弘光伏有限公司