炉体排气系统、清洁方法和具有其的拉晶炉系统与流程

本发明涉及单晶硅制造技术领域,更具体地，涉及一种炉体排气系统、炉体排气系统的清洁方法和具有该炉体排气系统的拉晶炉系统。

背景技术：

直拉法被广泛应用于大尺寸硅单晶的生产中。直拉法生长单晶硅主要可分为以下过程：装料、熔化、引晶、缩颈、放肩、等径生长、收尾等过程。由于反应温度较高，整个过程中会发生副反应并产生杂质，通常需要在腔体内持续通入氩气，作为保护气体的同时并进行引流，带走高温过程产生的氧化物、碳化物等。但部分杂质会在随氩气排出的过程中附着在排气管道的内壁上，有的还会进入真空泵中。

传统方法是在真空泵前装一个过滤装置，阻止粉尘等杂质进入真空泵。这种过滤器有个缺陷：随着时间的增加，排气管道内积攒的粉尘等杂质越来越多，导致过滤阻力增大，单晶炉内压力升高，影响拉出单晶硅的质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种炉体排气系统，便于清洁吸附在排气管道的管壁上的淤积物，防止排气管道堵塞。

本发明还提供一种炉体排气系统的清洁方法和具有该炉体排气系统的拉晶炉系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的炉体排气系统，包括：排气管道，所述排气管道包括设置于所述排气管道两端的排气管道入口和排气管道出口，所述入口用于与炉体的出气口连接，在所述出口附近的所述排气管道上开设有窗口，所述窗口的尺寸大于用于清洁所述排气管道的滚动件的尺寸；开合板，设置于所述窗口上，所述开合板具有闭合状态和打开状态，在所述闭合状态下，使所述窗口封闭，在所述打开状态下，使所述窗口打开；控制部，与所述开合板连接，用于控制所述开合板处于闭合状态或打开状态。

进一步地，所述排气管道包括：第一管道本体，所述第一管道本体的截面大致形成为y形，包括第一支管、第二支管和第三支管，所述第一支管和第二支管的一端分别与所述炉体连接，所述第一支管和第二支管的另一端分别与第三支管的一端连接；第二管道本体，所述第二管道本体与所述第三支管的另一端连接，并与所述第三支管垂直，所述窗口设置于所述第二管道本体上。

进一步地，炉体排气系统还包括：滚动件，当需要清洁所述排气管道时，从所述排气管道的入口处，向所述排气管道内投放滚动件以吸附所述排气管道的管壁上的淤积物；当需要取出所述滚动件时，控制所述排气管道上的窗口上的开合板处于打开状态，所述滚动件能够从所述排气管道的所述窗口中滚出。

进一步地，所述滚动件为滚动球。

进一步地，炉体排气系统还包括：网状挡板，设置于在所述出口附近的所述排气管道中，且位于所述出口与所述开合板之间。

进一步地，炉体排气系统还包括：过滤器，设置于所述排气管道的出口上。

进一步地，炉体排气系统还包括：真空泵，与所述过滤器相连且与所述排气管道相连通。

进一步地，炉体排气系统还包括：收集装置，所述收集装置位于所述开合板的下端。

根据本发明第二方面实施例的炉体排气系统的清洁方法，应用于上述实施例中所述炉体排气系统，所述方法包括：当需要清洁所述排气管道时，从所述排气管道的入口处，向所述排气管道内投放滚动件，所述滚动件在排气管道内滚动的过程中吸附所述排气管道的管壁上的淤积物；当需要取出所述滚动件时，控制所述排气管道上的窗口上的开合板处于打开状态，所述滚动件能够从所述排气管道的窗口中滚出。

根据本发明第三方面实施例的拉晶炉系统，包括：炉体，所述炉体内限定有腔室，所述炉体上设有与所述腔室连通的进气口和出气口；炉体排气系统，所述炉体排气系统为根据上述实施例中所述的所述炉体排气系统，所述炉体排气系统与所述出气口连接。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的炉体排气系统，便于清洁吸附在排气管道的管壁上的淤积物，防止排气管道堵塞。本发明实施例的炉体排气系统的清洁方法简单，通过滚动件在排气管道内滚动的过程，吸附排气管道的管壁上的淤积物，从而将排气管道的管壁清理干净。

附图说明

图1为本发明实施例的拉晶炉系统的一个结构示意图；

图2为本发明实施例的拉晶炉系统的另一个结构示意图。

附图标记：

拉晶炉系统100；

排气管道110；第一管道本体111；第二管道本体112；

开合板120；

滚动件130；

网状挡板140；

过滤器150；

真空泵160；

收集装置170；

淤积物180；

炉体20；支样台210；石英坩埚220；石墨坩埚230；电极240；加热器250；导流筒260；籽晶提拉装置270；单晶硅棒280。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的炉体排气系统。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的炉体排气系统包括排气管道110、开合板120和控制部。

具体而言，排气管道110包括设置于排气管道110两端的排气管道入口和排气管道出口，入口用于与炉体20的出气口连接，在出口附近的排气管道110上开设有窗口，窗口的尺寸大于用于清洁排气管道110的滚动件130的尺寸。开合板120设置于窗口上，开合板120具有闭合状态和打开状态，在闭合状态下，使窗口封闭，在打开状态下，使窗口打开。控制部与开合板120连接，用于控制开合板120处于闭合状态或打开状态。

换言之，如图1和图2所示，根据本发明实施例的炉体排气系统可以应用于拉晶炉系统100生产大尺寸单晶硅。炉体排气系统主要由排气管道110、开合板120和控制部组成。其中，排气管道110的两端可以加工有排气管道入口和排气管道出口，排气管道入口可以用于与炉体20的出气口连接，在出口附近的排气管道110上可以加工有窗口，窗口的尺寸大于用于清洁排气管道110的滚动件130的尺寸，便于滚动件130沿排气管道110的管壁滚落并清洁出排气管道110的淤积物180后，能够从窗口处收集滚动件130。开合板120可以加工在窗口上，开合板120具有闭合状态和打开状态。开合板120在闭合状态下，可以使窗口封闭，保证排气管道110的管壁处于闭合状态。开合板120在打开状态下，可以使窗口打开，便于收集用于清洁排气管道110淤积物180的滚动件130。控制部可以与开合板120连接，控制部可以用于控制开合板120处于闭合状态或打开状态。

由此，根据本发明实施例的炉体排气系统，便于清洁吸附在排气管道110的管壁上的淤积物180，防止排气管道110堵塞。

根据本发明的一个实施例，排气管道110包括第一管道本体111和第二管道本体112。

具体地，第一管道本体111的截面大致形成为y形，包括第一支管、第二支管和第三支管，第一支管和第二支管的一端分别与炉体20连接，第一支管和第二支管的另一端分别与第三支管的一端连接。第二管道本体112与第三支管的另一端连接，并与第三支管垂直，窗口设置于第二管道本体112上。

也就是说，排气管道110主要由第一管道本体111和第二管道本体112组成。其中，第一管道本体111的截面可以大致加工成y形，第一管道本体111主要由第一支管、第二支管和第三支管组成，第一支管和第二支管的一端可以分别与炉体20连接，第一支管、第二支管与炉体20连接的一端可以分别加工有排气管道入口，通过排气管道入口可以与炉体20上的出气口相连通，保证炉体20内的气流可以由排气管道入口导入排气管道110。第一支管和第二支管的另一端可以分别与第三支管的一端连接，第三支管与第一支管和第二支管可以配合形成为y形管道。第二管道本体112可以与第三支管的另一端连接，并且第二管道本体112可以与第三支管垂直相连，窗口可以加工在第二管道本体112上。由第一管道本体111和第二管道本体112组成的排气管道110，整体结构简单，便于将排气管道110内堆积的不纯物清理干净。

根据本发明的一个实施例，炉体排气系统还包括滚动件130。

具体地，当需要清洁排气管道110时，从排气管道110的入口处，向排气管道110内投放滚动件130以吸附排气管道110的管壁上的淤积物180；当需要取出滚动件130时，控制排气管道110上的窗口上的开合板120处于打开状态，滚动件130能够从排气管道110的窗口中滚出。

换句话说，炉体排气系统还可以包括滚动件130。当需要清洁排气管道110时，可以从排气管道110的入口处，向排气管道110内投放滚动件130，滚动件130可以从排气管入口处顺着管壁向排气管出口处滚落。在滚动件130滚落的过程中，滚动件130可以吸附排气管道110的管壁上的淤积物180，完成对排气管道110内的淤积物180的清洁。当需要取出滚动件130时，可以通过控制部控制排气管道110上的窗口上的开合板120处于打开状态，滚动件130能够从排气管道110的窗口中滚出。通过利用滚动件130来清洁排气管道110内的淤积物180，方法简单且高效。

优选地，滚动件130可以为滚动球，具体来说，滚动件130可以由涤纶材料加工形成的滚动球，涤纶材料具有弹性和良好的吸附特性，有利于将排气管道110内的淤积物180清理干净。当然，滚动件130也不限于由涤纶材料加工形成的滚动球，其他具有一定弹性和吸附性能的材料的滚动球也属于本发明的保护范围。

根据本发明的一个实施例，炉体排气系统还包括网状挡板140，网状挡板140设置于在出口附近的排气管道110中，且位于出口与开合板120之间。

也就是说，炉体排气系统还可以包括网状挡板140，网状挡板140可以安装在排气管道110的出口附近，网状挡板140可以位于出口与开合板120之间。在清洁排气管道110时，滚动件130从排气管入口处顺着管壁向排气管出口处滚落，并通过网状挡板140阻隔附着有淤积物180的滚动件130，保证滚动件130全部落在开合板120的位置处，便于取出和收集滚动件130。

根据本发明的一个实施例，炉体排气系统还包括：过滤器150，过滤器150设置于排气管道110的出口上。

换句话说，炉体排气系统还可以包括过滤器150。过滤器150可以安装排气管道110的出口上。过滤器150可以用于过滤排气管道110内漂浮的粉尘等不纯物，提高排气管道110的排气性能。

根据本发明的一个实施例，炉体排气系统还可以包括真空泵160。真空泵160可以与过滤器150相连，并且真空泵160可以与排气管道110相连通，排气管道110内的气流可以通过真空泵160排到系统外。

根据本发明的一个实施例，炉体排气系统还可以包括收集装置170，收集装置170可以放置于开合板120的下端，便于收集清洁排气管壁后的滚动件130。

总而言之，根据本发明实施例的炉体排气系统，便于清洁吸附在排气管道110的管壁上的淤积物180，防止排气管道110堵塞。

根据本发明第二方面实施例的炉体排气系统的清洁方法，应用于上述实施例中的炉体排气系统，方法包括：当需要清洁排气管道110时，从排气管道110的入口处，向排气管道110内投放滚动件130，滚动件130在排气管道110内滚动的过程中吸附排气管道110的管壁上的淤积物180；当需要取出滚动件130时，控制排气管道110上的窗口上的开合板120处于打开状态，滚动件130能够从排气管道110的窗口中滚出。

也就是说，如图1和图2所示，根据本发明实施例的炉体排气系统的清洁方法，当需要清洁排气管道110时，可以从排气管道110的入口处，向排气管道110内投放滚动件130，滚动件130在真空泵160的作用下，由排气管道入口沿管壁滚落，滚动件130在排气管道110内滚动的过程中，利用滚动件130的材料的吸附特性可以吸附排气管道110的管壁上的淤积物180，最后粘附有淤积物180的滚动件130通过网状挡板140阻隔，停留在排气管道110的开合板120处，完成排气管道110的清洁。当需要取出滚动件130时，可以通过控制部打开排气管道110上的窗口上的开合板120，使其处于打开状态，滚动件130能够从排气管道110的窗口中滚出，并通过收集装置170进行收集。

在本发明实施例的炉体排气系统的清洁方法中，可以一次向排气管道入口投放多颗滚动件130。并且当排气管道110内淤积的粉尘较多时，可以根据上述清理方法重复清理几次。本发明实施例的炉体排气系统的清洁方法，易于操作，清洁效率高。

根据本发明第三方面实施例的拉晶炉系统100包括炉体20和炉体排气系统。

具体地，炉体20内限定有腔室，炉体20上设有与腔室连通的进气口和出气口。炉体排气系统为上述实施例中的炉体排气系统，炉体排气系统与出气口连接。

换句话说，如图1和图2所示，根据本发明实施例的拉晶炉系统100主要由炉体20和炉体排气系统组成。拉晶炉系统100中的炉体20可以用于直拉法生产大尺寸硅单晶，炉体20内可以加工有腔室，炉体20上可以分别加工有与腔室连通的进气口和出气口。进气口可以和进气系统相连通，由进气系统向炉体20内通入拉晶炉系统100工作所需要的氩气。出气口可以和炉体排气系统连接。炉体20的截面可以大致加工成方形或锥形，炉体20内可以安装有支样台210，支样台210可以安装在腔室底部，支样台210可以位于两个出气口之间。支样台210可以大致加工成t形台，t形台由下往上可以依次放置石英坩埚220和石墨坩埚230，硅溶液可以盛放在石英坩埚220内，籽晶提拉装置270可以放置在硅溶液中，产生单晶硅棒280。支样台210的两侧可以安装有两个电极240，每个电极240上连接有加热器250，通过电极240与加热器250的配合加热腔室，保证拉晶炉系统100工作时，产生所需的反应温度。

腔室内还可以安装有两个导流筒260，两个导流筒260可以间隔开安装在石英坩埚220的上方，两个导流筒260可以与籽晶提拉装置270相配合以将由进气口导入的气流分割成两股(导流方向如图1中箭头所示)。炉体排气系统可以与出气口连接，两股气流可以分别通过两个出气口导入排气管道110，经过滤器150过滤后，通过真空泵160排到系统外。

本发明实施例的拉晶炉系统100工作时，腔室内产生高温，氩气可以作为保护气体，同时氩气还会与反应中生成的杂质混合，通过真空泵160的引流作用带走挥发杂质，进入排气管道110内，排气管道110内的杂质一部分被过滤器150过滤，另一部分会吸附在排气管道110的内壁上，影响拉晶炉系统100的拉晶质量，需要及时清洁排气管道110。本发明的排气管道110在过滤器150附近加工有窗口，窗口上可以安装有开合板120，开合板120打开或封闭窗口。在使用真空泵160时，可以通过控制部控制开合板120闭合，保证拉晶炉系统100处于真空环境，无气体漏出。

当需要清洁排气管道110时，可以从排气管道110的入口处，向排气管道110内投放滚动件130，滚动件130在真空泵160的作用下，由排气管道入口沿管壁滚落，滚动件130在排气管道110内滚动的过程中，利用滚动件130的材料的吸附特性可以吸附排气管道110的管壁上的淤积物180，最后粘附有淤积物180的滚动件130通过网状挡板140阻隔，停留在排气管道110的开合板120处，完成排气管道110的清洁。当需要取出滚动件130时，可以通过控制部打开排气管道110上的窗口上的开合板120，滚动件130能够从排气管道110的窗口中滚出，通过收集装置170进行收集。

根据本发明实施例的拉晶炉系统100的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“优选实施例”、“具体实施方式”、或“优选实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。