一种单晶硅生长炉水冷套装置的制作方法

本发明涉及单晶硅生长设备，具体涉及一种应用于单晶硅生长炉的水冷套装置。

背景技术：

现有主流单晶硅生长炉不配有水冷套装置，目前8.5寸晶棒的等径生长平均拉速为0.8～0.9mm/min，长晶速率较低，难以获得高收率、高品质，低成本的晶锭。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种单晶硅生长炉水冷套装置，可以有效提高拉晶速率，减少晶棒生长时间；加装水冷套装置后，8.5寸单晶棒的等径生长平均拉速提高到1.2-1.3mm/min，可以获得高收率、高品质，成本更低的晶锭。

本发明的技术方案是：一种单晶硅生长炉水冷套装置，包括水冷法兰、两个进水管、两个出水管和水冷筒；

所述水冷法兰的法兰圆盘内开有相互独立的圆环形水冷槽和圆环形氩气槽；

所述氩气槽上开设有一个穿过法兰圆盘的氩气进口和若干个穿过法兰圆盘且能够向法兰圆盘下方出气的氩气出口；

所述水冷槽一侧开设有一个穿过法兰圆盘的水冷套进水口，水冷槽上与水冷套进水口相对的另一侧开设有一个穿过法兰圆盘的水冷套出水口；所述水冷套出水口两侧设置有进出水隔板将水冷槽分为带有水冷套进水口的进水区和带有水冷套出水口的出水区，所述进水区内开设有两个水冷法兰出水口，所述出水区内开设有两个水冷法兰进水口；

所述水冷筒包括内筒，外筒和设置于内筒与外筒之间的第二隔水板；所述内筒外壁，外筒内壁和第二隔水板的板壁配套组成两个独立的水冷筒冷却水回路，每个独立的水冷筒冷却水回路包括一条竖直的直线回路和一条s形回路；所述直线回路顶端设置水冷筒进水口，底端连接s形回路底端；所述s形回路顶端设置水冷筒出水口；

所述进水管一端连接水冷法兰出水口，一端连接水冷筒进水口；

所述出水管一端连接水冷法兰进水口，一端连接水冷筒出水口。

进一步的，所述水冷槽的进水区内设置有第一隔水板；所述第一隔水板为与水冷槽同心的环形结构，设置于进水区径向中分线上，将进水区分为内进水区和外进水区，且第一隔水板两端与进出水隔板距离不接触；

所述水冷槽内还设置有第三隔板，所述第三隔板将内进水区分隔为周向均等的两部分，两个水冷法兰出水口设置于第三隔板两侧；水冷套进水口位于与第三隔板对应的外进水区中部。

进一步的，所述水冷套装置加装在隔离阀与炉盖之间；所述水冷套进水口管道连接至单晶硅生长炉主进水管，连接管道上设置有第一球阀；所述水冷套出水口管道连接至单晶硅生长炉主出水管，连接管道上设置有流量传感器、温度传感器和第二球阀；所述氩气进口管道连接至单晶硅生长炉氩气单元，连接管道上设置有流量计和电磁阀。

进一步的，所述氩气出口为圆孔，距离氩气进口越远直径越大。因为距离越远，气体压力越小，增大直径，能够保证所有的氩气出口出气均匀，提高清理水冷套外壁的效率。

进一步的，所述水冷法兰、和水冷筒之间设置有加固圆钢。保证水冷法兰和水冷筒之间支撑连接可靠，且减少进水管和出水管承受的压力，延长装置的使用寿命。

进一步的，所述水冷筒底部设置有若干个观察缺口。能够方便单晶硅生长炉上ccd和单眼镜的观察。

本发明的有益效果是：

1、在单晶硅生长炉上加装水冷套装置，有效提高拉晶速率，减少晶棒生长时间。加装水冷套装置后，8.5寸单晶棒的等径生长平均拉速提高到1.2-1.3mm/min，可以获得高收率、高品质，成本更低的晶锭。

2、配有流量传感器和温度传感器，可实时监控冷却水的流量和温度，避免发生事故，安全性高。

3、可在现有单晶炉上改造加装水冷套装置，改造成本较低，有效提升现有单晶炉性能和生产成本，将水冷套装置与单晶硅生长炉的主进水管与主出水管之间连接，省去了单独的进出水管道，减少零部件，节约成本。

4、利用第一隔水板与第三隔板将水冷套进水口和水冷法兰出水口隔开，使得从水冷套进水口进来的冷却水需要绕一个s形之后，从水冷法兰出水口流出，从而提高水冷法兰的水冷作用。

5、采用两个独立的水冷筒冷却水回路，每个独立的水冷筒冷却水回路包括一条竖直的直线回路和一条s形回路，直线回路将冷却水之间送到水冷筒底部，再经s形回路将冷却水自底部传送至顶部，冷却效率高。同时采用两个独立的水冷筒冷却水回路，更好的提高冷却效率。

附图说明

图1为本系统的连接框图；

图2为本系统的结构示意图；

图3为竖直方向的截面图；

图4为带有水冷槽的截面图；

图5为带有氩气槽的截面图；

图6为立体示意图；

图7为立体示意图。

图中：1为水冷法兰，2为水冷筒，3为进水管，4为出水管，5为加固圆钢，6为第一隔水板，7为第二隔水板，8为圆环形水冷槽，9为圆环形氩气槽，10为氩气出口，11为氩气进口，12为水冷套进水口，13为水冷法兰出水口，14为水冷法兰进水口，15为水冷套出水口，16为观察缺口，17为进出水隔板，18为第三隔板，31为第一球阀，32为水冷套装置，33为流量传感器，34为温度传感器，35为流量计，36为第二球阀，37为电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图2-7所示，一种单晶硅生长炉水冷套装置，包括水冷法兰1、两个进水管3、两个出水管4和水冷筒2；所述水冷法兰1的法兰圆盘内开有相互独立的圆环形水冷槽8和圆环形氩气槽9；所述氩气槽9上开设有一个穿过法兰圆盘的氩气进口11和若干个穿过法兰圆盘且能够向法兰圆盘下方出气的氩气出口10；所述水冷槽8一侧开设有一个穿过法兰圆盘的水冷套进水口12，水冷槽8上与水冷套进水口12相对的另一侧开设有一个穿过法兰圆盘的水冷套出水口15；所述水冷套出水口15两侧设置有进出水隔板17将水冷槽8分为带有水冷套进水口12的进水区和带有水冷套出水口15的出水区，所述进水区内开设有两个水冷法兰出水口13，所述出水区内开设有两个水冷法兰进水口14；所述水冷筒2包括内筒，外筒和设置于内筒与外筒之间的第二隔水板7；所述内筒外壁，外筒内壁和第二隔水板7的板壁配套组成两个独立的水冷筒冷却水回路，每个独立的水冷筒冷却水回路包括一条竖直的直线回路和一条s形回路；所述直线回路顶端设置水冷筒进水口，底端连接s形回路底端；所述s形回路顶端设置水冷筒出水口；所述进水管3一端连接水冷法兰出水口13，一端连接水冷筒进水口；所述出水管4一端连接水冷法兰进水口14，一端连接水冷筒出水口。所述水冷筒2底部设置有3个观察缺口16。能够方便单晶硅生长炉上ccd和单眼镜的观察。

本装置采用两个独立的水冷筒冷却水回路，每个独立的水冷筒冷却水回路包括一条竖直的直线回路和一条s形回路，直线回路将冷却水之间送到水冷筒底部，再经s形回路将冷却水自底部传送至顶部，冷却效率高。同时采用两个独立的水冷筒冷却水回路，更好的提高冷却效率。在单晶硅生长炉上加装水冷套装置，有效提高拉晶速率，减少晶棒生长时间。加装水冷套装置后，8.5寸单晶棒的等径生长平均拉速提高到1.2-1.3mm/min，可以获得高收率、高品质，成本更低的晶锭。

作为优选的实施方式，所述水冷槽8的进水区内设置有第一隔水板6；所述第一隔水板6为与水冷槽8同心的环形结构，设置于进水区径向中分线上，将进水区分为内进水区和外进水区，且第一隔水板6两端与进出水隔板17距离不接触；所述水冷槽8内还设置有第三隔板18，所述第三隔板18将内进水区分隔为周向均等的两部分，两个水冷法兰出水口13设置于第三隔板18两侧；水冷套进水口12位于与第三隔板18对应的外进水区中部。利用第一隔水板与第三隔板将水冷套进水口和水冷法兰出水口隔开，使得从水冷套进水口进来的冷却水需要绕一个s形之后，从水冷法兰出水口流出，从而提高水冷法兰的水冷作用。

如图1所示，所述水冷套装置32加装在隔离阀与炉盖之间；所述水冷套进水口12管道连接至单晶硅生长炉主进水管，连接管道上设置有第一球阀31；所述水冷套出水口15管道连接至单晶硅生长炉主出水管，连接管道上设置有流量传感器33、温度传感器34和第二球阀36；所述氩气进口11管道连接至单晶硅生长炉氩气单元，连接管道上设置有流量计35和电磁阀37。配有流量传感器和温度传感器，可实时监控冷却水的流量和温度，避免发生事故，安全性高；可在现有单晶炉上改造加装水冷套装置，改造成本较低，有效提升现有单晶炉性能和生产成本。将水冷套装置与单晶硅生长炉的主进水管与主出水管之间连接，省去了单独的进出水管道，减少零部件，节约成本。

作为优选的实施方式，所述氩气出口10为圆孔，距离氩气进口11越远直径越大。因为距离越远，气体压力越小，增大直径，能够保证所有的氩气出口出气均匀，提高清理水冷套外壁的效率。

作为优选的实施方式，所述水冷法兰1、和水冷筒2之间设置有2根加固圆钢5。保证水冷法兰和水冷筒之间支撑连接可靠，且减少进水管和出水管承受的压力，延长装置的使用寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。