單晶爐的保溫裝置的製作方法

2023-05-10 16:33:36

專利名稱：單晶爐的保溫裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單晶爐的保溫裝置。
背景技術：
單晶爐的熱系統的好壞能直接影響拉晶的成品率和耗能。現有的國內外的單晶爐只重視側向的保溫，而上下部分都比較開放，造成大量能量損失，必須加大功耗。同時熔矽和晶體的縱向溫度梯度較大，如中國專利文獻CN1272146A中的「背景技術」中所描述的，縱向溫度梯度是關係到單晶矽晶體生長過程中，決定晶體成品質量的一個重要因素。其中進一步說明，縱向溫度梯度高就會提高單晶矽毛坯在固化時形成的內在點缺陷的濃度，導致熔體中常發生均勻成核及坩堝邊緣常會生成非均勻晶核，難以保持一個平坦的固液交界面，從而難以提高單晶矽晶體生長的成品率。為解決上述技術問題，中國專利文獻CN1272146A公開了一種拉晶爐用熱屏蔽，該熱屏蔽包括一種反射器，其所具有環繞正在生長毛坯的中央開口的尺寸和形狀能減少來自坩堝的傳熱。但該申請的熱屏蔽僅僅解決了單晶爐的上端的散熱問題，還沒有解決下端散熱的問題，特別是加熱器有效發熱部位離爐底很近，大量熱能從爐底損失是能源浪費的關鍵部位；同時該申請不能較好解決熔矽和晶體的縱向溫度梯度較差的問題。中國專利文獻CN1417386A公開了一種直拉矽單晶爐熱屏方法及熱屏蔽器，在該申請中雖然在單晶爐的底部具有碳保溫層，但是因為在該碳保溫層的兩側具有排氣口，大量的熱能從該排氣口中導出並損失掉了，因此該申請的單晶爐的底部保溫的效果還不夠顯著，還不能徹底解決單晶爐爐底保溫的目的和節能的要求；同時該申請不能較好解決熔矽和晶體的縱向溫度梯度較差的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種能使單晶爐中的熔矽和晶體的縱向溫度梯度好、利於提高單晶矽晶體生長的成品率且節能的單晶爐的保溫裝置。
實現本發明目的的技術方案是，本發明的單晶爐的保溫裝置具有熱屏和保溫罩，其特徵在於還具有保溫爐底；保溫罩為碳纖維或石墨製成的中空柱體，保溫罩設置在保溫爐底的上端，熱屏設置在保溫罩的上端。
上述技術方案中，保溫爐底託座為由石墨製成，保溫爐底託座具有底盤託座、槽外壁柱託座和槽內壁柱託座；槽外壁柱託座和槽內壁柱託座垂直於底盤託座，槽外壁柱託座與槽內壁柱託座之間為槽託座，槽託座內由碳氈填滿；底盤託座上具有軸孔託座、電源孔託座、託座、託座、託座；軸孔託座的軸心即為柱體保溫爐底託座的軸心，電源孔託座、託座、託座、託座的圓心均勻分布在底盤託座上的圓託座上，且軸孔託座、電源孔託座、託座、託座、託座所在平面垂直於保溫爐底託座的柱體軸心線；軸孔託座、電源孔託座、託座、託座、託座均具有上圓孔和下圓孔，且各個上圓孔與下圓孔之間具有擱置臺。
上述技術方案中，保溫爐底託座還具有碳氈製成的、設置在底盤託座上的隔溫層託座，隔溫層託座具有軸孔和4個電源孔，它們圓心的位置與底盤託座上的軸孔託座、電源孔託座、託座、託座、託座的圓心的位置上下對應，隔溫層託座的軸孔的直徑等於底盤託座的軸孔託座的上圓孔的直徑，隔溫層託座的4個電源孔的直徑等於底盤託座的電源孔託座、託座、託座、託座的上圓孔的直徑。
上述技術方案中，槽內壁柱託座具有上槽內壁柱託座和下槽內壁柱託座，上槽內壁柱託座和下槽內壁柱託座的接觸面上具有支撐臺託座；還具有石墨製成的、擱置於支撐臺託座上的圓形壓片託座；壓片託座也具有軸孔和4個電源孔，它們圓心的位置與底盤託座上的軸孔託座、電源孔託座、託座、託座、託座的圓心的位置上下對應，壓片託座的軸孔直徑等於底盤託座的軸孔託座的上圓孔的直徑，壓片託座的4個電源孔的直徑等於底盤託座的電源孔託座、託座、託座、託座的上圓孔的直徑。
上述技術方案中，在保溫罩託座與保溫爐底託座之間設置有圓環狀的託座託座；託座託座具有階梯槽託座和凸臺託座，階梯槽託座的上端面為擱置面託座；託座託座置於保溫爐底託座上端，且凸臺託座與槽託座緊配合；保溫罩託座擱置在擱置面託座上。
上述技術方案中，還具有由石墨或石英製成的空心隔離圓柱託座；空心隔離圓柱託座擱置在底盤託座的電源孔內的擱置臺上。
上述技術方案中，還有保溫裹層託座，保溫裹層託座為裹繞在保溫罩託座外側的10至20層碳氈。
本發明具有的積極效果(1)本發明的通過使用碳纖維製成的保溫罩和保溫爐底使單晶爐中的熔矽和晶體具有較好的縱向溫度梯度，利於提高單晶矽晶體生長的成品率，且相對於現有的單晶爐可節能20％至30％。(2)本發明的保溫爐底上還具有碳氈製成的隔溫層，進一步提高了保溫性能。(3)在隔溫層上設置壓片，在隔溫層的軸孔和電源孔處設置空心隔離圓柱，使增強了受壓強度，同時隔溫層中的碳氈不易變形，延長了使用壽命。(4)保溫裹層裹繞在保溫罩外側，進一步提高了單晶爐側面的保溫性能。


圖1為本發明的單晶爐的縱向截面示意圖。
圖2為圖1中的保溫爐底的縱向截面示意圖。
圖3為圖2中的保溫爐底的俯視圖。
圖4為圖1中的託還6的縱向截面示意圖。
圖5為圖1中的壓片8的縱向截面示意圖。
圖6為圖5中的壓片8的俯視圖。
具體實施例方式
(實施例1)見圖1，本實施例的單晶爐的保溫裝置具有熱屏1、保溫裹層3、保溫罩4、託座6、保溫爐底7和壓片8。保溫罩4內設置加熱器5，加熱器5內為晶體生長室2。
熱屏1設置在保溫罩4的上端。
保溫裹層3為裹繞在保溫罩4外側的10層(其它實施例中可以是5層或15層)碳氈。
保溫罩4由厚度為8毫米的碳纖維製成的中空柱體。
在保溫罩4與保溫爐底7之間設置有圓環狀的託座6。見圖4，託座6具有階梯槽61和凸臺62，階梯槽61的上端面為擱置面63；託座6置於保溫爐底7上端，且凸臺62與槽74緊配合；保溫罩4擱置在擱置面63上。
見圖2，保溫爐底7為由石墨製成的圓槽體，保溫爐底7高200毫米，外徑為785毫米。
保溫爐底7具有底盤71、槽外壁柱72和槽內壁柱73；槽外壁柱72和槽內壁柱73垂直於底盤71，槽外壁柱72與槽內壁柱73之間為槽74，槽74內由碳氈填滿。
見圖3，底盤71上具有軸孔711、電源孔712、713、714、715；軸孔711的軸心即為柱體保溫爐底7的軸心，電源孔712、713、714、715的圓心均勻分布在底盤71上的圓716上，且軸孔711、電源孔712、713、714、715所在平面垂直於保溫爐底7的柱體軸心線。
軸孔711、電源孔712、713、714、715均具有上圓孔和下圓孔，且各個上圓孔與下圓孔之間具有擱置臺。軸孔711的上圓孔和下圓孔的直徑分別為112毫米和90毫米，電源孔712、713、714、715均的上圓孔和下圓孔的直徑分別為122毫米和100毫米。槽74的內外徑分別為653毫米和755毫米，底盤71厚25毫米。
保溫爐底7還具有碳氈製成的、設置在底盤71上的隔溫層75，隔溫層75具有軸孔和4個電源孔，它們圓心的位置與底盤71上的軸孔711、電源孔712、713、714、715的圓心的位置上下對應，隔溫層75的軸孔的直徑等於底盤71的軸孔711的上圓孔的直徑，隔溫層75的4個電源孔的直徑等於底盤71的電源孔712、713、714、715的上圓孔的直徑。
槽內壁柱73具有上槽內壁柱731和下槽內壁柱732，上槽內壁柱731和下槽內壁柱732的接觸面上具有支撐臺733；上槽內壁柱731的內徑為623毫米，下槽內壁柱732的內徑為603毫米。下槽內壁柱732高60毫米，上槽內壁柱731高115毫米。
見圖1，用於保護隔溫層75的圓形壓片8擱置於支撐臺733上。
見圖5和圖6，圓形壓片8也具有軸孔和4個電源孔，它們圓心的位置與底盤71上的軸孔711、電源孔712、713、714、715的圓心的位置上下對應，壓片8的軸孔直徑等於底盤71的軸孔711的上圓孔的直徑，壓片8的4個電源孔的直徑等於底盤71的電源孔712、713、714、715的上圓孔的直徑。壓片8厚15毫米，壓片8的外徑為619毫米。
由石英(在其它實施例中可以是石墨)製成的空心隔離圓柱76擱置在底盤71的電源孔內的擱置臺上。
權利要求
1.一種單晶爐的保溫裝置，具有圓柱形保溫罩(4)和置於保溫罩(4)頂端的倒置圓錐臺形的熱屏(1)，其特徵在於保溫罩(4)底端設有保溫爐底(7)；所述的保溫罩(4)為碳纖維或石墨製成的中空柱體。
2.根據權利要求1所述的一種單晶爐的保溫裝置，其特徵在於保溫爐底(7)為由石墨製成，保溫爐底(7)具有底盤(71)、槽外壁柱(72)和槽內壁柱(73)；槽外壁柱(72)和槽內壁柱(73)垂直於底盤(71)，槽外壁柱(72)與槽內壁柱(73)之間為槽(74)，槽(74)內由碳氈填滿；底盤(71)上具有軸孔(711)、電源孔(712)、(713)、(714)、(715)；軸孔(711)的軸心即為柱體保溫爐底(7)的軸心，電源孔(712)、(713)、(714)、(715)的圓心均勻分布在底盤(71)上的圓(716)上，且軸孔(711)、電源孔(712)、(713)、(714)、(715)所在平面垂直於保溫爐底(7)的柱體軸心線；軸孔(711)、電源孔(712)、(713)、(714)、(715)均具有上圓孔和下圓孔，且各個上圓孔與下圓孔之間具有擱置臺。
3.根據權利要求2所述的一種單晶爐的保溫裝置，其特徵在於保溫爐底(7)還具有碳氈製成的、設置在底盤(71)上的隔溫層(75)，隔溫層(75)具有軸孔和4個電源孔，它們圓心的位置與底盤(71)上的軸孔(711)、電源孔(712)、(713)、(714)、(715)的圓心的位置上下對應，隔溫層(75)的軸孔的直徑等於底盤(71)的軸孔(711)的上圓孔的直徑，隔溫層(75)的4個電源孔的直徑等於底盤(71)的電源孔(712)、(713)、(714)、(715)的上圓孔的直徑。
4.根據權利要求3所述的一種單晶爐的保溫裝置，其特徵在於槽內壁柱(73)具有上槽內壁柱(731)和下槽內壁柱(732)，上槽內壁柱(731)和下槽內壁柱(732)的接觸面上具有支撐臺(733)；還具有石墨製成的、擱置於支撐臺(733)上的圓形壓片(8)；壓片(8)也具有軸孔和4個電源孔，它們圓心的位置與底盤(71)上的軸孔(711)、電源孔(712)、(713)、(714)、(715)的圓心的位置上下對應，壓片(8)的軸孔直徑等於底盤(71)的軸孔(711)的上圓孔的直徑，壓片(8)的4個電源孔的直徑等於底盤(71)的電源孔(712)、(713)、(714)、(715)的上圓孔的直徑。
5.根據權利要求1所述的一種單晶爐的保溫裝置，的保溫裝置其特徵在於在保溫罩(4)與保溫爐底(7)之間設置有圓環狀的託座(6)；託座(6)具有階梯槽(61)和凸臺(62)，階梯槽(61)的上端面為擱置面(63)；託座(6)置於保溫爐底(7)上端，且凸臺(62)與槽(74)緊配合；保溫罩(4)擱置在擱置面(63)上。
6.根據權利要求4所述的一種單晶爐的保溫裝置，其特徵在於還具有由石墨或石英製成的空心隔離圓柱(76)；空心隔離圓柱(76)擱置在底盤(71)的電源孔內的擱置臺上。
7.根據權利要求1所述的一種單晶爐的保溫裝置，其特徵在於還有保溫裹層(3)，保溫裹層(3)為裹繞在保溫罩(4)外側的10至20層碳氈。
全文摘要
本發明涉及一種單晶爐的保溫裝置。該裝置具有熱屏、保溫罩和保溫爐底。保溫罩為碳纖維或石墨製成的中空柱體，保溫罩設置在保溫爐底的上端，熱屏設置在保溫罩的上端。本發明的碳纖維製成的保溫罩和保溫爐底，大大降低了單晶爐的使用功率，相對於現有的單晶爐可節能20％至30％；同時使單晶爐中的熔矽和晶體具有較好的縱向溫度梯度，利於提高單晶矽晶體生長的成品率。當保溫爐底上還具有碳氈製成的隔溫層時，能進一步提高保溫性能。當在隔溫層上設置壓片，在隔溫層的軸孔和電源孔處設置空心隔離圓柱時，能提高的受壓強度，同時隔溫層中的碳氈不易變形，延長了使用壽命。當保溫裹層裹繞在保溫罩外側時，能提高單晶爐側面的保溫性能。
文檔編號C30B15/14GK1840745SQ20051005932
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月28日 優先權日2005年3月28日
發明者荀建華 申請人:荀建華