专利名称：一种晶体材料区熔基硼检测装置的制作方法
技术领域：
一种晶体材料区熔基硼检测装置
技术领域：
本实用新型涉及晶体材料杂质含量检测装置，尤其是涉及一种晶体材料区熔基硼检测装置。
背景技术：
已知的，多晶硅是生产单晶硅的直接原料，也是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的基础材料。多晶硅是一种高纯物质，俗称高纯硅。一般金属硅纯度达到五个“9”就算是了不起了，可是对多晶硅来说还远远不够，电子工业所用的多晶硅必须是八个“9”到十个“9”;也就是说，在十亿到百亿个硅原子中仅有一个杂质原子。由此可知，对多晶硅的纯度要求是相当高的。多晶硅产品质量情况是通过区熔拉制成单晶(通称“硼检”所述硼检就是通过将多晶硅经过区熔拉制成为单晶，并使硼含量均勻分布在单晶内)后，用国标规定的方法测得电阻率，寿命和导电型号。在这过程中，任何的杂质都会影响检测的准确性，误导多晶硅的产品质量。在对多晶硅进行硼检过程中，要求多晶硅在高真空环境下进行区熔拉制，故对检测装置的密闭性非常高，在目前将多晶硅在高真空环境下区熔拉制成单晶进行检测的设备较为笨重，而且操作起来较为繁琐，在拉制过程中由于密闭、预热等等因素的影响，往往对晶棒的污染严重，最终达不到预期检测的目的。
发明内容为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种晶体材料区熔基硼检测装置，本实用新型所述的晶体材料区熔基硼检测装置通过设置在密闭真空腔体上下端的上、 下部的升降系统的联动将原料晶棒在具有高真空状态的密闭腔体内将多晶拉制成符合要求的单晶，本实用新型具有结构简单，易于操作，密封性能好，真空度高且能快速开合，实现了效率高，成本低的目的。为了实现所述的发明目的，本实用新型采用如下技术方案一种晶体材料区熔基硼检测装置，包括上部升降机构、真空腔体、下部升降机构、 导轨和机架，所述真空腔体设置在机架中部，上部升降机构对应真空腔体且通过上轴联动真空腔体内的原料棒，下部升降机构上部通过下轴联动真空腔体内的籽晶，所述上部升降机构、真空腔体和下部升降机构为同心设置，上部升降机构和下部升降机构通过丝杠、导轨做轴向运动，所述真空腔体通过抽气口连接管连接扩散泵形成所述晶体材料区熔基硼检测
直ο所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述真空腔体为真空炉室，在真空炉室前部设有炉门，所述炉门的中部设有观察窗，在炉门一侧设有连接炉室的合页，炉门的另一侧通过锁扣与炉室连接，其中所述炉门的合页两侧分别设有锁扣，形成炉门与炉室的密闭机构， 所述炉室的后部设有预热机构，其中预热机构前端设置的“C”形预热器设置在炉室的内壁上，其中炉室的炉壁为双层，内外层之间形成中空冷却介质通道，在炉室的后部还设有晶棒
4加热器，所述晶棒加热器为炉室内或炉室后部两处移动设置，在晶棒加热器的前端设置有加热线圈，在炉室的上端设有上炉脖，上密封盒设置在上炉脖内；在炉室的下部设有下炉脖，下密封盒设置在下炉脖内。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述抽气口连接管上设置有连接口，在炉室的另一侧设有进气口，所述进气口通过进气阀门控制。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述上部升降机构包括减速机A、上滑轨、上支撑块、减速机B、上轴、上轴升降丝杠、连接座B、电机A、连接座C和电机B，所述上支撑块前端的下部台阶面上固定有减速机B，所述减速机B的动力输入端通过连接座C与电机B连接，所述电机B的主轴通过联轴器与减速机B的动力输入轴连接，在减速机B的动力输出端设置有动力输出轴，所述动力输出轴穿过上支撑块与动力传输轮A连接，在上支撑块内设置的上丝杠穿入孔内固定有丝母，所述丝母与上轴升降丝杠丝接配合，所述上轴升降丝杠两端通过轴座固定在机架的上部面上，在上轴升降丝杠一端安装座的上部设有减速机A，减速机A的动力输出端与上轴升降丝杠上端连接，所述减速机A的动力输入端通过接座B与电机A连接，所述电机A的主轴通过联轴器与减速机A的动力输入轴连接，上轴通过轴承与上支撑块内的上轴穿入孔连接，在上轴的上端固定有动力传输轮B，所述动力传输轮B与动力传输轮A连接，上轴的下端设置在真空腔体内，所述上轴的下部与上炉脖内的上密封盒紧密连接且滑动配合，在上支撑块的上滑块安装面上固定有滑块，所述滑块与设置在机架安装面上的上滑轨滑动配合；所述动力传输轮B与动力传输轮A通过带传动或链传动或齿合传动。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述上支撑块的一侧安装有限位开关推板， 所述限位开关推板与安装在机架或上轴升降丝杠两端轴座上的两限位开关A形成上轴升降的保护机构。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述下部升降机构包括下轴、连接座A、减速机C、下支撑块、电机C、下轴升降丝杠、下滑轨、减速机D、连接座D和电机D，所述下支撑块前端的上部台阶面上固定有减速机C，所述减速机C的动力输入端通过连接座A与电机C连接，所述电机C的主轴通过联轴器与减速机C的动力输入轴连接，在减速机C的动力输出端设置有动力输出轴，所述动力输出轴穿过下支撑块与动力传输轮C连接，在下支撑块内设置的下丝杠穿入孔内固定有丝母，所述丝母与下轴升降丝杠丝接配合，所述下轴升降丝杠两端通过轴座固定在机架安装面的下部面，在下轴升降丝杠一端安装座的上部设有减速机 D，减速机D的动力输出端与下轴升降丝杠下端连接，所述减速机D的动力输入端通过连接座D与电机D连接，所述电机D的主轴通过联轴器与减速机D的动力输入轴连接，下轴通过轴承与下支撑块内的下轴穿入孔连接，在下轴的下端固定有动力传输轮D，所述动力传输轮 D与动力传输轮C连接，下轴的上端设置在真空炉体内，所述下轴的上部与下炉脖内的下密封盒紧密连接且滑动配合，在下支撑块的下滑块安装面上固定有滑块，所述滑块与设置在机架安装面上的下滑轨滑动配合；所述动力传输轮D与动力传输轮C通过带传动或链传动。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述下支撑块的一侧安装有限位开关推板， 所述限位开关推板与安装在机架或下轴升降丝杠两端轴座上的两限位开关B形成下轴升降的保护机构。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述扩散泵通过软管与真空泵连接，在扩散泵上设置有真空检测仪，在扩散泵的下部设置有高度调整块A。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，在机架的下部设置有底座，所述底座的下部设置有调整块B，在机架的上端设置有至少两个吊装环。采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是本实用新型所述的晶体材料区熔基硼检测装置，实现了真空炉室的快速抽取真空，密封性能好，上、下轴升降系统升降稳定，实现了快慢速升降及上下轴的旋转，使得最终获取的单晶晶棒的硼含量非常均勻的分布在晶棒上任一部位，在后续的检测过程中，获得更为准确的检测数据；本实用新型具有结构简单，易于操作，能快速开合，实现了效率高，成本低的发明目的。
图1是本实用新型的立体结构示意图；图2是本实用新型的上支撑块结构示意图；图3是本实用新型的下支撑块结构示意图；在图中1、吊装环；2、机架；3、减速机A ；4、上滑轨；5、上支撑块；6、减速机B ；7、上轴；8、上轴升降丝杠；9、进气阀门；10、炉门；11、合页；12、下炉脖；13、下密封盒；14、下轴； 15、连接座A ;16、减速机C ;17、下支撑块；18、连接座B ;19、电机A ；20、限位开关A ；21、连接座C ；22、电机B ;23、上密封盒；24、上炉脖；25、真空炉室；26、锁扣；27、晶棒加热器；28、预热机构；29、连接口 ；30、抽气口连接管；31、限位开关B ;32、电机C ;33、下轴升降丝杠；34、 下滑轨；35、减速机D ;36、连接座D ;37、电机D ；38、扩散泵；39、底座；40、调整块A ；41、调整块B ;42、上滑块安装面；43、上丝杠穿入孔；44、上轴穿入孔；45、下滑块安装面；46、下丝杠穿入孔；47、下轴穿入孔；48、观察窗。
具体实施方式参考下面的实施例，可以更详细解释本实用新型，但是本实用新型并不限于这些实施例。结合附图1中所述的晶体材料区熔基硼检测装置，包括上部升降机构、真空腔体、 下部升降机构、导轨和机架，所述真空腔体设置在机架中部，上部升降机构对应真空腔体且通过上轴7联动真空腔体内的原料棒，下部升降机构上部通过下轴14联动真空腔体内的籽晶，所述上部升降机构、真空腔体和下部升降机构为同心设置，上部升降机构和下部升降机构通过丝杠、导轨做轴向运动，所述真空腔体通过抽气口连接管30连接扩散泵38，所述抽气口连接管30上设置有连接口四，在炉室25的另一侧设有进气口，所述进气口通过进气阀门9控制；所述扩散泵38通过软管与真空泵连接，在扩散泵38上设置有真空检测仪，在扩散泵38的下部设置有高度调整块A40 ；在机架2的下部设置有底座39，所述底座39的下部设置有调整块B41，在机架2的上端设置有至少两个吊装环1形成所述晶体材料区熔基硼检测装置。所述的晶体材料区熔基硼检测装置，所述真空腔体为真空炉室25，在真空炉室25 前部设有炉门10，所述炉门10的中部设有观察窗48，在炉门10—侧设有连接炉室25的合页11，炉门10的另一侧通过锁扣沈与炉室25连接，其中所述炉门10的合页11两侧分别设有锁扣26，形成炉门10与炉室25的密闭机构，所述炉室25的后部设有预热机构观，其中预热机构观前端设置的“C”形预热器设置在炉室25的内壁上，其中炉室25的炉壁为双层，内外层之间形成中空冷却介质通道，在炉室25的后部还设有晶棒加热器27，所述晶棒加热器27为炉室25内或炉室25后部两处移动设置，在晶棒加热器27的前端设置有加热线圈，在炉室25的上端设有上炉脖M，上密封盒23设置在上炉脖M内；在炉室25的下部设有下炉脖12，下密封盒13设置在下炉脖12内。结合附图1或2所述上部升降机构包括减速机A3、上滑轨4、上支撑块5、减速机 B6、上轴7、上轴升降丝杠8、连接座B18、电机A19、连接座C21和电机B22，所述上支撑块5 前端的下部台阶面上固定有减速机B6，所述减速机B6的动力输入端通过连接座C21与电机 B22连接，所述电机B22的主轴通过联轴器与减速机B6的动力输入轴连接，在减速机B6的动力输出端设置有动力输出轴，所述动力输出轴穿过上支撑块5与动力传输轮A连接，在上支撑块5内设置的上丝杠穿入孔43内固定有丝母，所述丝母与上轴升降丝杠8丝接配合， 所述上轴升降丝杠8两端通过轴座固定在机架2的上部面上，在上轴升降丝杠8 一端安装座的上部设有减速机A3，减速机A3的动力输出端与上轴升降丝杠8上端连接，所述减速机 A3的动力输入端通过接座B18与电机A19连接，所述电机A19的主轴通过联轴器与减速机 A3的动力输入轴连接，上轴7通过轴承与上支撑块5内的上轴穿入孔44连接，在上轴7的上端固定有动力传输轮B，所述动力传输轮B与动力传输轮A连接，上轴7的下端设置在真空腔体内，所述上轴7的下部与上炉脖24内的上密封盒23紧密连接且滑动配合，在上支撑块5的上滑块安装面42上固定有滑块，所述滑块与设置在机架2安装面上的上滑轨4滑动配合；所述动力传输轮B与动力传输轮A通过带传动或链传动或齿合传动；所述上支撑块5 的一侧安装有限位开关推板，所述限位开关推板与安装在机架20或上轴升降丝杠8两端轴座上的两限位开关A20形成上轴7升降的保护机构。结合附图1和3所述下部升降机构包括下轴14、连接座A15、减速机C16、下支撑块17、电机C32、下轴升降丝杠33、下滑轨34、减速机D35、连接座D36和电机D37，所述下支撑块17前端的上部台阶面上固定有减速机C16，所述减速机C16的动力输入端通过连接座 A15与电机C32连接，所述电机C32的主轴通过联轴器与减速机C16的动力输入轴连接，在减速机C16的动力输出端设置有动力输出轴，所述动力输出轴穿过下支撑块17与动力传输轮C连接，在下支撑块17内设置的下丝杠穿入孔46内固定有丝母，所述丝母与下轴升降丝杠33丝接配合，所述下轴升降丝杠33两端通过轴座固定在机架2安装面的下部面，在下轴升降丝杠33 —端安装座的上部设有减速机D35，减速机D35的动力输出端与下轴升降丝杠 33下端连接，所述减速机D35的动力输入端通过连接座D36与电机D37连接，所述电机D37 的主轴通过联轴器与减速机D35的动力输入轴连接，下轴14通过轴承与下支撑块17内的下轴穿入孔47连接，在下轴14的下端固定有动力传输轮D，所述动力传输轮D与动力传输轮C连接，下轴14的上端设置在真空炉体内，所述下轴14的上部与下炉脖12内的下密封盒13紧密连接且滑动配合，在下支撑块17的下滑块安装面45上固定有滑块，所述滑块与设置在机架2安装面上的下滑轨34滑动配合；所述动力传输轮D与动力传输轮C通过带传动或链传动；所述下支撑块17的一侧安装有限位开关推板，所述限位开关推板与安装在机架20或下轴升降丝杠33两端轴座上的两限位开关B31形成下轴14升降的保护机构。实施本实用新型所述的晶体材料区熔基硼检测装置，首先准备好直径Φ15 20mmX 150mm的原料晶棒，并将原料晶棒固定在位于炉室25内部上轴7的下端，其中原料晶棒越接近设置在晶棒加热器27前端的加热线圈越好，但不能接触加热线圈，然后在位于炉室25内部下轴14的上端固定有籽晶固定座，在籽晶固定座上固定有籽晶，调整设置在炉室25后部预热机构上固定的“C”形预热器，使“C”形预热器与原料晶棒靠近但不接触，关闭炉门10，同时关闭进气阀门9，使炉室25与炉门10形成一个密闭的腔体，通过真空泵、扩散泵38对真空腔体进行抽真空，并通过设置在真空泵38上的真空检测仪监控真空度，当真空度<6. 67X 10-2 时，停止对真空腔体抽真空，启动高频装置“所述高频装置是指通过三相整流将三相交流电变成高压直流电，然后通过电子管逆变装置将高压直流电转换成高频交电流，转换后的高频交流电通过感应加热线圈产生高频交变磁场，高频交变磁场与原料晶棒产生高频涡流，通过产生的高频涡流对原料棒进行加热，这便是高频装置的工作过程和所起的作用”，通过晶棒加热器27前端设置的加热线圈对原料晶棒进行加热，同时为了使原料晶棒快速融化，通过“C”形预热器实现对原料晶棒进行辅助预热，当原料晶棒融化形成熔区后，由下部升降机构带动下轴14慢速上升，直至将籽晶穿过加热线圈内孔并接触原料晶棒熔区，待籽晶与原料晶棒熔区熔为一体后，由下部升降机构带动下轴14勻速下降，同时上部升降系统带动上轴7随之勻速下降，通过拉制所形成新的柱形晶棒便是成品晶棒， 当拉制完成后，关闭高频装置，停止加热，使炉内温度冷却到常温后，开启进气阀门9，使炉室25内通入空气，开启炉门，取出晶棒，便完成了对晶棒的加工与检测过程，最终获取的晶棒是由多晶体变成了单晶体，同时使晶棒中的硼含量均勻分布在晶棒上任一部位，在后续的检测过程中，获得更为准确的检测数据。以上内容中未细述部份为现有技术，故未做细述。为了公开本实用新型的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本实用新型旨在包括一切属于本构思和本实用新型范围内的实施例的所有变换和改进。
权利要求1.一种晶体材料区熔基硼检测装置，包括上部升降机构、真空腔体、下部升降机构、导轨和机架，其特征是所述真空腔体设置在机架中部，上部升降机构对应真空腔体且通过上轴(7)联动真空腔体内的原料棒，下部升降机构上部通过下轴(14)联动真空腔体内的籽晶，所述上部升降机构、真空腔体和下部升降机构为同心设置，上部升降机构和下部升降机构通过丝杠、导轨做轴向运动，所述真空腔体通过抽气口连接管(30)连接扩散泵(38)形成所述晶体材料区熔基硼检测装置。
2.根据权利要求1所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是所述真空腔体为真空炉室(25)，在真空炉室05)前部设有炉门(10)，所述炉门(10)的中部设有观察窗(48)， 在炉门(10) 一侧设有连接炉室(25)的合页(11)，炉门(10)的另一侧通过锁扣(26)与炉室(25)连接，其中所述炉门(10)的合页(11)两侧分别设有锁扣( )，形成炉门(10)与炉室05)的密闭机构，所述炉室05)的后部设有预热机构(观)，其中预热机构08)前端设置的“C”形预热器设置在炉室05)的内壁上，其中炉室05)的炉壁为双层，内外层之间形成中空冷却介质通道，在炉室0 的后部还设有晶棒加热器(27)，所述晶棒加热器(XT)为炉室05)内或炉室05)后部两处移动设置，在晶棒加热器(XT)的前端设置有加热线圈， 在炉室05)的上端设有上炉脖(M)，上密封盒03)设置在上炉脖04)内；在炉室05)的下部设有下炉脖(12)，下密封盒(13)设置在下炉脖(12)内。
3.根据权利要求1所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是所述抽气口连接管 (30)上设置有连接口(四)，在炉室0 的另一侧设有进气口，所述进气口通过进气阀门 (9)控制。
4.根据权利要求1所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是所述上部升降机构包括减速机A(3)、上滑轨0)、上支撑块(5)、减速机B (6)、上轴(7)、上轴升降丝杠(8)、连接座B(18)、电机A(19)、连接座C(21)和电机B(22)，所述上支撑块(5)前端的下部台阶面上固定有减速机B(6)，所述减速机B(6)的动力输入端通过连接座以21)与电机W22)连接，所述电机^2 的主轴通过联轴器与减速机B (6)的动力输入轴连接，在减速机B (6)的动力输出端设置有动力输出轴，所述动力输出轴穿过上支撑块 与动力传输轮A连接，在上支撑块(5)内设置的上丝杠穿入孔内固定有丝母，所述丝母与上轴升降丝杠(8)丝接配合，所述上轴升降丝杠(8)两端通过轴座固定在机架( 的上部面上，在上轴升降丝杠 (8) 一端安装座的上部设有减速机A(3)，减速机A(3)的动力输出端与上轴升降丝杠(8)上端连接，所述减速机AC3)的动力输入端通过接座B(18)与电机A(19)连接，所述电机A(19) 的主轴通过联轴器与减速机A ( 的动力输入轴连接，上轴(7)通过轴承与上支撑块(5)内的上轴穿入孔G4)连接，在上轴(7)的上端固定有动力传输轮B，所述动力传输轮B与动力传输轮A连接，上轴(7)的下端设置在真空腔体内，所述上轴(7)的下部与上炉脖04)内的上密封盒紧密连接且滑动配合，在上支撑块(5)的上滑块安装面0 上固定有滑块，所述滑块与设置在机架( 安装面上的上滑轨(4)滑动配合；所述动力传输轮B与动力传输轮A通过带传动或链传动或齿合传动。
5.根据权利要求4所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是所述上支撑块(5) 的一侧安装有限位开关推板，所述限位开关推板与安装在机架OO)或上轴升降丝杠(8)两端轴座上的两限位开关^^20)形成上轴(7)升降的保护机构。
6.根据权利要求1所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是所述下部升降机构包括下轴(14)、连接座A(15)、减速机C(16)、下支撑块(17)、电机C(32)、下轴升降丝杠 (33)、下滑轨(34)、减速机D (35)、连接座D (36)和电机D (37)，所述下支撑块(17)前端的上部台阶面上固定有减速机C(16)，所述减速机C(16)的动力输入端通过连接座A(M)与电机C(3》连接，所述电机C(3》的主轴通过联轴器与减速机C(16)的动力输入轴连接，在减速机C(16)的动力输出端设置有动力输出轴，所述动力输出轴穿过下支撑块(17)与动力传输轮C连接，在下支撑块(17)内设置的下丝杠穿入孔G6)内固定有丝母，所述丝母与下轴升降丝杠(3 丝接配合，所述下轴升降丝杠(3 两端通过轴座固定在机架( 安装面的下部面，在下轴升降丝杠(3 —端安装座的上部设有减速机D (35)，减速机D (3 的动力输出端与下轴升降丝杠(3 下端连接，所述减速机D (3 的动力输入端通过连接座D (36) 与电机D(37)连接，所述电机D(37)的主轴通过联轴器与减速机D(3 的动力输入轴连接， 下轴(14)通过轴承与下支撑块(17)内的下轴穿入孔G7)连接，在下轴(14)的下端固定有动力传输轮D，所述动力传输轮D与动力传输轮C连接，下轴(14)的上端设置在真空炉体内，所述下轴(14)的上部与下炉脖(1 内的下密封盒(1 紧密连接且滑动配合，在下支撑块(17)的下滑块安装面0 上固定有滑块，所述滑块与设置在机架( 安装面上的下滑轨(34)滑动配合；所述动力传输轮D与动力传输轮C通过带传动或链传动。
7.根据权利要求6所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是所述下支撑块(17) 的一侧安装有限位开关推板，所述限位开关推板与安装在机架00)或下轴升降丝杠(33) 两端轴座上的两限位开关B(31)形成下轴(14)升降的保护机构。
8.根据权利要求1所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是所述扩散泵(38)通过软管与真空泵连接，在扩散泵(38)上设置有真空检测仪，在扩散泵(38)的下部设置有高度调整块M40)。
9.根据权利要求1所述的晶体材料区熔基硼检测装置，其特征是在机架O)的下部设置有底座(39)，所述底座(39)的下部设置有调整块B (41)，在机架O)的上端设置有至少两个吊装环(1)。
专利摘要一种晶体材料区熔基硼检测装置，涉及晶体材料杂质含量检测装置，所述真空腔体设置在机架中部，上部升降机构对应真空腔体且通过上轴(7)联动真空腔体内的原料棒，下部升降机构上部通过下轴(14)联动真空腔体内的籽晶，所述上部升降机构、真空腔体和下部升降机构为同心设置，上部升降机构和下部升降机构通过丝杠、导轨做轴向运动，所述真空腔体通过抽气口连接管(30)连接扩散泵(38)；本实用新型通过设置在密闭真空腔体上下端的上、下部的升降系统的联动将原料晶棒在具有高真空状态的密闭腔体内将多晶拉制成符合要求的单晶，本实用新型具有结构简单，易于操作，密封性能好，真空度高且能快速开合，实现了效率高，成本低的目的。
文档编号C30B15/20GK202208776SQ20112031558
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者刘朝轩 申请人:洛阳金诺机械工程有限公司