一种单晶炉热场用半导体石墨坩埚及其使用方法转让专利
申请号 : CN202010669559.9
文献号 : CN112030223B
文献日 : 2021-11-30
发明人 : 武晨洁 , 张培林 , 武建军 , 柴利春 , 张作文 , 王志辉
申请人 : 大同新成新材料股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种单晶炉热场用半导体石墨坩埚,包括单晶炉本体,其特征在于:所述单晶炉本体纵向固接在底板(7)的顶面中部上,且所述单晶炉本体包括外壳(1)和内壳(10),所述外壳(1)和内壳(10)均为开口向上的圆桶状,且外壳(1)的直径大于内壳(10)的直径,所述外壳(1)的底面轴向设有内壳(10),且所述外壳(1)和内壳(10)之间形成腔体,所述内壳(10)的底面中部轴向固接有石墨坩埚(15),且所述石墨坩埚(15)开口向上,所述石墨坩埚(15)的底部轴向设有石英坩埚(14),所述石英坩埚(14)开口向上,且石英坩埚(14)与石墨坩埚(15)接触,所述内壳(10)的底部同轴处纵向固接有若干根导向杆(12),每根所述导向杆(12)上均滑动连接有下部保温筒(11),且所述下部保温筒(11)为两端连通的圆筒状,所述下部保温筒(11)的外侧壁上设有升降组件,所述下部保温筒(11)的内侧壁的顶部上接触滑动有上部保温桶(13)的底部,且所述上部保温桶(13)的顶部固接在内壳(10)的顶部,所述下部保温筒(11)与石墨坩埚(15)之间的内壳(10)的底面上轴向设有若干个石墨加热装置,所述外壳(1)的顶部设有炉盖(2),在所述外壳(1)的外壁顶部固接有进水管,且进水管与腔体连通,在所述底板(7)的底面固接有出水管,所述出水管贯穿底板(7),且出水管与腔体连通;
所述底板(7)的顶面两端边缘处均纵向固接有第一支撑杆(3),每根所述第一支撑杆(3)的顶面均纵向开设有方形槽,每个所述方形槽内均滑动连接有第二支撑杆(4),每根所述第二支撑杆(4)的顶面均固接在支撑板(5)的顶面,所述支撑板(5)的顶面中部设有搅拌组件,所述支撑板(5)的底面一端设有调节组件;
所述升降组件包括第二条形板(21)、螺纹套筒(22)、矩形板(23)、第三电机(24)、第一连接板(25)、丝杆(26)、活动柱(27)、第二连接板(28),所述底板(7)的底面纵向固接有第二条形板(21)的一端,所述第二条形板(21)的一侧面中部开设有第二T型槽,所述第二T型槽内滑动连接有第二T型滑块,所述第二T型滑块的顶面固接在螺纹套筒(22)的一侧面,所述螺纹套筒(22)的另一侧面固接有第一连接板(25),所述第一连接板(25)的顶面中部固接有活动柱(27)的一端,所述活动柱(27)分别贯穿底板(7)、外壳(1)和内壳(10),且活动柱(27)分别与底板(7)、外壳(1)和内壳(10)滑动连接,所述活动柱(27)的顶面固接有第二连接板(28),所述第二连接板(28)的一侧面固接在下部保温筒(11)的侧壁,在所述螺纹套筒(22)中的螺纹孔内螺纹连接有丝杆(26),所述丝杆(26)的一端螺纹连接在固定块上,且固定块固接在底板(7)的底面上,丝杆(26)的另一端螺纹连接在矩形板(23)的顶面,且丝杆(26)贯穿矩形板(23),所述丝杆(26)的底部固接在第三电机(24)的输出轴端部上;
调节组件包括齿轮(16)、第一T型滑块(17)、第二电机(18)、第一条形板(19)、齿条板(20),所述支撑板(5)的一端底面对称纵向固接有第一条形板(19)的顶部,所述第一条形板(19)的底部固接在底板(7)的顶面上,每块所述第一条形板(19)的一侧面中部均开设有第一T型槽,每个所述第一T型槽内均滑动连接有第一T型滑块(17),每块所述第一T型滑块(17)的顶面均固接在齿条板(20)的两侧面中部,在所述底板(7)的顶面一侧纵向固接有第一支撑柱(8),所述第一支撑柱(8)的顶面固接有安装板(9),所述安装板(9)的顶面中部安装有第二电机(18),所述第二电机(18)的输出轴端部固接有齿轮(16),所述齿轮(16)与齿条板(20)啮合;
所述炉盖(2)包括第一弹簧(29)、矩形活动板(30)、半圆形活动板(31)、第二弹簧(32),所述炉盖(2)包括的顶面中部纵向开设有第二圆柱孔,且第二圆柱孔贯穿炉盖(2),所述第二圆柱孔的两侧横向对称开设有第一矩形槽,每个所述第一矩形槽内均滑动连接有矩形活动板(30),每块所述矩形活动板(30)的一侧面中部均固接有第一弹簧(29)的一端,每根所述第一弹簧(29)的另一端均固接在第一矩形槽的一侧面中部,每块所述矩形活动板(30)的一侧面均横向开设有第二矩形槽,每个所述第二矩形槽内均滑动连接有半圆形活动板(31),每块所述半圆形活动板(31)的一侧面均固接有第二弹簧(32)的一端、每根所述第二弹簧(32)的另一端均固接在第二矩形槽的一侧面中部,且第二弹簧(32)在自然状态下,第二圆柱孔封闭。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉热场用半导体石墨坩埚,其特征在于:所述搅拌组件包括第一电机(6)、长轴(33)、搅拌叶片(34),所述支撑板(5)的顶面纵向安装有第一电机(6),且所述第一电机(6)的输出轴贯穿支撑板(5),所述第一电机(6)的输出轴端部固接有长轴(33)的一端,所述长轴(33)的另一端外壁上固接有若杆个搅拌叶片(34),且每个搅拌叶片(34)均为矩形状,每个所述搅拌叶片(34)的一侧面均横向开设有若干个第一圆柱孔(35),且第一圆柱孔贯穿搅拌叶片(34),所述搅拌叶片(34)与石英坩埚(14)配合。
3.根据权利要求1所述的一种单晶炉热场用半导体石墨坩埚,其特征在于:在所述底板(7)的底面四角处均纵向设有四个支撑腿,每根所述支撑腿的底面均固接有防滑垫。
4.根据权利要求1‑3任一所述的一种单晶炉热场用半导体石墨坩埚的使用方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一,首先将第一电机(6)、第二电机(18)、第三电机(24)、石墨加热装置分别通过导线与外部电源电性连接,然后再将多晶硅放进石英坩埚(14),通过热场将多晶硅融化;
步骤二,启动第二电机(18),通过第二电机(18)的输出轴转动带动齿轮(16)转动,齿轮(16)带动齿条板(20)上下移动,齿条板(20)带动支撑板(5)上下移动,支撑板(5)带动搅拌组件上下移动;
步骤三,启动第一电机(6),第一电机(6)的输出轴带动长轴(33)转动,长轴带动搅拌叶片(34);
步骤四,启动第三电机(24),第三电机(24)的输出轴带动丝杆(26)转动,丝杆(26)使螺纹套筒(22)上下升降,螺纹套筒(22)带动第一连接板(25)上下升降,第一连接板(25)带动活动柱(27)上下升降,活动柱(27)带动第二连接板(28)上下升降,第二连接板(28)带动下部保温筒上下升降;
步骤五,使用完之后,将所有的电器元件全部断电。
说明书 :
一种单晶炉热场用半导体石墨坩埚及其使用方法
技术领域
背景技术
炉在多晶硅融化时,靠近石英坩埚的多晶硅先融化,最后中间部位的多晶硅被多晶硅液体
包裹,很难融化,需要很长时间才能使多晶硅全部融化,等待的时间长,导致生产效率底;现
有的单晶炉在停炉时,关闭发热体,热场部件中的余热,仅能靠保温材料的自然热量传递和
辐射至炉底板、炉筒、炉盖和副室等,再通过循环水将炉底板、炉筒、炉盖和副室等表面的热
量带走,热量散失缓慢,冷却时间长;冷却后,在拆炉时单晶炉里的温度还是很高,导致热场
部件因温度高,出现局部氧化,热场老化速度较快,导致石墨件寿命偏低。
发明内容
的圆桶状,且外壳的直径大于内壳的直径,所述外壳的底面轴向设有内壳,且所述外壳和内
壳之间形成腔体,所述内壳的底面中部轴向固接有石墨坩埚,且所述石墨坩埚开口向上,所
述石墨坩埚的底部轴向设有石英坩埚,所述石英坩埚开口向上,且石英坩埚与石墨坩埚接
触,所述内壳的底部同轴处纵向固接有若干根导向杆,每根所述导向杆上均滑动连接有下
部保温筒,且所述下部保温筒为两端连通的圆筒状,所述下部保温筒的外侧壁上设有升降
组件,所述下部保温筒的内侧壁的顶部上接触滑动有上部保温桶的底部,且所述上部保温
桶的顶部固接在内壳的顶部,所述下部保温筒与石墨坩埚之间的内壳的底面上轴向设有若
干个石墨加热装置,所述外壳的顶部设有炉盖,在所述外壳的外壁顶部固接有进水管,且进
水管与腔体连通,在所述底板的底面固接有出水管,所述出水管贯穿底板,且出水管与腔体
连通;
杆的顶面均固接在支撑板的顶面,所述支撑板的顶面中部设有搅拌组件,所述支撑板的底
面一端设有调节组件。
形板的一侧面中部开设有第二T型槽,所述第二T型槽内滑动连接有第二T型滑块,所述第二
T型滑块的顶面固接在螺纹套筒的一侧面,所述螺纹套筒的另一侧面固接有第一连接板,所
述第一连接板的顶面中部固接有活动柱的一端,所述活动柱分别贯穿底板、外壳和内壳,且
活动柱分别与底板、外壳和内壳滑动连接,所述活动柱的顶面固接有第二连接板,所述第二
连接板的一侧面固接在下部保温筒的侧壁,在所述螺纹套筒中的螺纹孔内螺纹连接有丝
杆,所述丝杆的一端螺纹连接在固定块上,且固定块固接在底板的底面上,丝杆的另一端螺
纹连接在矩形板的顶面,且丝杆贯穿矩形板,所述丝杆的底部固接在第三电机的输出轴端
部上。
顶面上,每块所述第一条形板的一侧面中部均开设有第一T型槽,每个所述第一T型槽内均
滑动连接有第一T型滑块,每块所述第一T型滑块的顶面均固接在齿条板的两侧面中部,在
所述底板的顶面一侧纵向固接有第一支撑柱,所述第一支撑柱的顶面固接有安装板,所述
安装板的顶面中部安装有第二电机,所述第二电机的输出轴端部固接有齿轮,所述齿轮与
齿条板啮合。
长轴的一端,所述长轴的另一端外壁上固接有若杆个搅拌叶片,且每个搅拌叶片均为矩形
状,每个所述搅拌叶片的一侧面均横向开设有若干个第一圆柱孔,且第一圆柱孔贯穿搅拌
叶片,所述搅拌叶片与石英坩埚配合。
的两侧横向对称开设有第一矩形槽,每个所述第一矩形槽内均滑动连接有矩形活动板,每
块所述矩形活动板的一侧面中部均固接有第一弹簧的一端,每根所述第一弹簧的另一端均
固接在第一矩形槽的一侧面中部,每块所述矩形活动板的一侧面均横向开设有第二矩形
槽,每个所述第二矩形槽内均滑动连接有半圆形活动板,每块所述半圆形活动板的一侧面
均固接有第二弹簧的一端、每根所述第二弹簧的另一端均固接在第二矩形槽的一侧面中
部,且第二弹簧在自然状态下,第二圆柱孔封闭。
连接板上下升降,第二连接板带动下部保温筒上下升降;
时间,提高生产效率;
提高石墨件的使用寿命;
附图说明
坩埚15、齿轮16、第一T型滑块17、第二电机18、第一条形板19、齿条板20、第二条形板21、螺
纹套筒22、矩形板23、第三电机24、第一连接板25、丝杆26、活动柱27、第二连接板28、第一弹
簧29、矩形活动板30、半圆形活动板31、第二弹簧32、长轴33、搅拌叶片34、第一圆柱孔35。
具体实施方式
外壳1和内壳10均为开口向上的圆桶状,且外壳1的直径大于内壳10的直径,所述外壳1的底
面轴向设有内壳10,且所述外壳1和内壳10之间形成腔体,便于将冷水包裹内壳10,从而快
速带走单晶炉内的热量,到达快速给单晶炉降温的目的。所述内壳10的底面中部轴向固接
有石墨坩埚15,且所述石墨坩埚15开口向上,所述石墨坩埚15的底部轴向设有石英坩埚14,
所述石英坩埚14开口向上,且石英坩埚14与石墨坩埚15接触,便于保护石英坩埚14;所述内
壳10的底部同轴处纵向固接有若干根导向杆12,每根所述导向杆12上均滑动连接有下部保
温筒11,且所述下部保温筒11为两端连通的圆筒状,所述下部保温筒11的外侧壁上设有升
降组件,便于下部保温筒11的升降;所述下部保温筒11的内侧壁的顶部上接触滑动有上部
保温桶13的底部,且所述上部保温桶13的顶部固接在内壳10的顶部,所述下部保温筒11与
石墨坩埚15之间的内壳10的底面上轴向设有若干个石墨加热装置,便于给保持单晶炉热场
的温度的平衡;所述外壳1的顶部设有炉盖2,在所述外壳1的外壁顶部固接有进水管,且进
水管与腔体连通,在所述底板7的底面固接有出水管,所述出水管贯穿底板7,且出水管与腔
体连通,便于冷水的流通,从而带走单晶炉内的热量。
支撑杆4的顶面均固接在支撑板5的顶面,所述支撑板5的顶面中部设有搅拌组件,所述支撑
板5的底面一端设有调节组件,便于搅拌叶片34的移动,在所述底板7的底面四角处均纵向
设有四个支撑腿,便于对底板7进行支撑,每根所述支撑腿的底面均固接有防滑垫。
形板21的一端,所述第二条形板21的一侧面中部开设有第二T型槽,所述第二T型槽内滑动
连接有第二T型滑块,所述第二T型滑块的顶面固接在螺纹套筒22的一侧面,所述螺纹套筒
22的另一侧面固接有第一连接板25,所述第一连接板25的顶面中部固接有活动柱27的一
端,所述活动柱27分别贯穿底板7、外壳1和内壳10,且活动柱27分别与底板7、外壳1和内壳
10滑动连接,所述活动柱27的顶面固接有第二连接板28,所述第二连接板28的一侧面固接
在下部保温筒11的侧壁,在所述螺纹套筒22中的螺纹孔内螺纹连接有丝杆26,所述丝杆26
的一端螺纹连接在固定块上,且固定块固接在底板7的底面上,丝杆26的另一端螺纹连接在
矩形板23的顶面,且丝杆26贯穿矩形板23,所述丝杆26的底部固接在第三电机24的输出轴
端部上,第三电机24的型号为90YR40GV11。
19的底部固接在底板7的顶面上,每块所述第一条形板19的一侧面中部均开设有第一T型
槽,每个所述第一T型槽内均滑动连接有第一T型滑块17,每块所述第一T型滑块17的顶面均
固接在齿条板20的两侧面中部,在所述底板7的顶面一侧纵向固接有第一支撑柱8,所述第
一支撑柱8的顶面固接有安装板9,所述安装板9的顶面中部安装有第二电机18,第二电机18
的型号为90YR40GV11,便于调节组件提供动力。所述第二电机18的输出轴端部固接有齿轮
16,所述齿轮16与齿条板20啮合。
所述第一电机6的输出轴贯穿支撑板5,所述第一电机6的输出轴端部固接有长轴33的一端,
所述长轴33的另一端外壁上固接有若杆个搅拌叶片34,且每个搅拌叶片34均为矩形状,每
个所述搅拌叶片34的一侧面均横向开设有若干个第一圆柱孔35,且第一圆柱孔贯穿搅拌叶
片34,所述搅拌叶片34与石英坩埚14配合。
述第二圆柱孔的的两侧横向对称开设有第一矩形槽,每个所述第一矩形槽内均滑动连接有
矩形活动板30,每块所述矩形活动板30的一侧面中部均固接有第一弹簧29的一端,每根所
述第一弹簧29的另一端均固接在第一矩形槽的一侧面中部,每块所述矩形活动板30的一侧
面均横向开设有第二矩形槽,每个所述第二矩形槽内均滑动连接有半圆形活动板31,每块
所述半圆形活动板31的一侧面均固接有第二弹簧32的一端、每根所述第二弹簧32的另一端
均固接在第二矩形槽的一侧面中部,且第二弹簧32在自然状态下,第二圆柱孔封闭。
从而便于搅拌叶片34的移动;
作效率;
升降,活动柱27带动第二连接板28上下升降,第二连接板28带动下部保温筒上下升降,便于
热场内的热量与内壳10接触,从而便于腔体内的冷水快速的带走热场中的热量,减少等待
的时间,同时能防止热场部件因温度高而出现部分氧化的现象,提高石墨件的使用寿命;
发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。