一种组合排气管和单晶炉的制作方法

本发明涉及晶棒制备技术领域，具体涉及一种组合排气管和单晶炉。

背景技术：

随着半导体硅晶圆品质要求的不断提高，对拉晶过程中的晶棒的晶体缺陷有了更高的管控要求。影响晶体缺陷的因素主要有两个因素，其一是拉晶工艺参数，用优化的工艺参数去拉晶能制得品质更好的晶棒；其二是热场的结构和性能，其好坏是晶棒品质的先决条件，热场是拉晶炉中至关重要的组成部分，由于拉晶炉拉晶环境要求严苛，对于热场的品质和材质要求极高，不仅要耐高温，热稳定性好，而且纯度要高。通常情况下，热场主要由石墨部件和热毡组成，高强度、热稳定性极佳的石墨部件是热场的核心部件，石墨部件通常是由高纯石墨一体成形，其表面还会镀一层碳化硅镀层，热毡主要起到隔热和定向导热的作用，热毡通常要经过很多道高纯化处理工序，制作过程的繁琐和材质的严格要求使得热场的价格相当昂贵。

拉晶过程中需向拉晶炉内充入惰性气体，一是维持炉内压力恒定，给晶体一个稳定的生长空间；二是带走晶体生长过程中生成的大量sio气体及不纯物，避免这些物质大量沉积在热场部件表面，影响其正常使用。拉晶炉的排气系统保证了尾气及不纯物的正常排出，其中一个很重要热场部件就是排气管，通常排气管是由高纯石墨制成，当尾气经过排气管时，会发生反应沉积现象，随着拉晶次数的增多，沉积物会逐渐变大，变成块状阻塞物，尤其在排气管下端口，由于此处温度比较低，尾气会遇冷沉积，其沉积物更多，时间一长，排气管会被阻塞，这很大程度上影响了尾气的正常排出，同时也影响了拉晶炉内的气压，使得炉内压力很不稳定，这不利于晶体的稳定生长；另一方面，如果排气不顺畅，尾气很容易发生倒流，尾气会呈漂浮物漂浮在硅溶液表面，这些漂浮物相互聚集，形成大的杂质进入溶液中，会导致晶棒断线，进而影响整根晶棒的良率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种组合排气管和单晶炉，能够解决现有技术中的排气管处温度较低、尾气遇冷沉积造成排气管堵塞，影响尾气的正常排出和单晶炉内的气压，最终导致晶体生长不良的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面实施例提供了一种组合排气管，设置于单晶炉底部，包括：内筒、外筒和夹设于所述内筒和所述外筒之间的隔热材料层，所述内筒的内部形成有排气通道，所述组合排气管的一端与所述单晶炉的内腔连通，所述组合排气管的另一端贯穿所述单晶炉的底部。

可选的，所述内筒包括内上筒和内下筒，所述内上筒和所述内下筒可拆卸连接，且所述内下筒与所述外筒可拆卸连接。

可选的，所述内上筒的下表面设有凸环，所述内下筒的上表面设有凹槽，所述内上筒和所述内下筒通过所述凸环和所述凹槽实现凹凸配合连接。

可选的，所述外筒的内底部形成有第一螺纹，所述内下筒的外底部形成有第二螺纹，所述外筒和所述内筒通过所述第一螺纹和所述第二螺纹实现螺纹配合连接。

可选的，所述隔热材料层为隔热毡。

可选的，所述外筒的材质为石墨材质。

可选的，所述内上筒和所述内下筒的材质为钼、钨、碳化钨中的任一者。

本发明另一方面实施例还提供了一种单晶炉，包括如上所述的组合排气管。

本发明上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的组合排气管，通过设计成分体式结构，中间填充隔热材料，可以阻止单晶炉内的热量经由排气管向外散失，在保证单晶炉底部温度恒定的前提下，减少尾气在排气管的遇冷沉积，避免了排气不顺畅导致的尾气倒流，确保了晶体的稳定生长。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种组合排气管的剖视图；

图2为本发明实施例提供的外筒的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的隔热材料层的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的内下筒的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的内上筒的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种单晶炉的结构示意图。

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。

请参考图1，为本发明实施例提供的一种组合排气管的剖视图。如图1所示，本发明实施例提供一种组合排气管，具体可以包括：内筒1、外筒2和夹设于内筒1和外筒2之间的隔热材料层3，内筒1的内部具有中空结构，形成为排气通道，该组合排气管设置于单晶炉的底部，即组合排气管的一端与单晶炉的内腔连通，组合排气管的另一端则贯穿单晶炉的底部，伸出到单晶炉外，由此，单晶炉内的尾气将通过组合排气管排出到炉外。本发明实施例中，组合排气管呈分体式设计，通过夹设隔热材料层3，可以尽量减少单晶炉内部的热量通过组合排气管流失到炉外，从而起到保温作用，确保单晶炉底部的温度恒定；而且，由于隔热材料层3的隔热作用，在高温的尾气从单晶炉内流经组合排气管时，可以有效减少因为遇冷而发生的物理沉积，由此减少组合排气管内部形成的块状沉积物的数量，避免造成组合排气管的堵塞，以免尾气逆流。

本发明实施例中，内筒1可以包括内下筒11和内上筒12，其中，内下筒11和内上筒12之间呈可拆卸连接，并且内下筒与外筒之间同样呈可拆卸连接，内下筒11可以单独拆离组合排气管，与内上筒12以及外筒2实现分离，由此，由于组合排气管夹设了隔热材料层3，因此尾气主要在组合排气管的伸出于单晶炉的一端发生沉积，即沉积物主要沉积在内下筒11的内表面，因此，可拆卸式设计使得内下筒11很容易地拆离组合排气管，然后再对内下筒11上的沉积物进行清洁，由此降低了清洁的难度，提高了清洁的效率。

请参考图2和图3，图2为本发明实施例提供的外筒的结构示意图，图3为本发明实施例提供的隔热材料层的结构示意图。如图2和图3所示，本发明实施例中，可选的，外筒2呈空心圆柱状，隔热材料层3也呈空心圆柱状，外筒2的顶部形成有凸缘，可以方便通过该凸缘将组合排气管与单晶炉的内部结构进行搭接。

请参考图4和图5，图4为本发明实施例提供的内下筒的结构示意图，图5为本发明实施例提供的内上筒的结构示意图。如图4和图5所示，在内上筒12的下表面形成有一圈凸环，而在内下筒11的上表面则对应形成有一圈凹槽，内上筒12和内下筒11之间通过所述凸环和所述凹槽实现两者之间的凹凸配合连接。

本发明实施例中，可选的，外筒2的内底部形成有第一螺纹，而内下筒11的外底部则形成有第二螺纹，外筒2和下内筒11之间通过所述第一螺纹和所述第二螺纹实现两者之间的螺纹配合连接，通过螺纹配合的方式可以方便内下筒11和外筒2之间拆离，同时也可以实现较为紧固的连接，避免在尾气的吹动下发生松动。

本发明实施例中，隔热材料层3由隔热毡形成，隔热毡具有良好的隔热保温效果，而外筒2的材质为石墨材质，两者可以有效阻止单晶炉内部的热量经由组合排气管向外散失，起到良好的保温效果；而内上筒12和内下筒11的材质可以采用强度高、硬度高、耐磨耐腐蚀的材质，可选的，可以采用钼、钨、碳化钨等材质，相较于现有技术中的石墨排气管，本发明实施例中采用上述材质的内筒后，不会与尾气发生化学反应，因此尾气只会遇冷发生物理沉积，形成块状沉积物，而又由于隔热材料层的保温隔热作用，遇冷物理沉积形成的沉积物也将在一定程度上减少，并且，由于内下筒11耐磨且可以拆卸，因此在方便清洁沉积物的同时不会破坏其完整性。

总之，本发明实施例的组合排气管通过设计成分体式结构，中间填充隔热材料，可以阻止单晶炉内的热量经由排气管向外散失，在保证单晶炉底部温度恒定的前提下，减少尾气在排气管的遇冷沉积，避免了排气不顺畅导致的尾气倒流，确保了晶体的稳定生长。

请参考图6，为本发明实施例提供的一种单晶炉的结构示意图。如图6所示，本发明实施例还提供了一种单晶炉，所述单晶炉可以包括炉体60，炉体60的底部设置有热毡61，还包括组合排气管62，组合排气管62的具体结构如上述实施例所述，在此不再赘述。所述组合排气管的一端与单晶炉的内腔连通，组合排气管的另一端则贯穿单晶炉的底部，伸出到单晶炉外，由此，单晶炉内的尾气将通过组合排气管排出到炉外。

根据本发明实施例中的单晶炉，可以阻止单晶炉内的热量经由排气管向外散失，在保证单晶炉底部温度恒定的前提下，减少尾气在排气管的遇冷沉积，避免了排气不顺畅导致的尾气倒流，确保了晶体的稳定生长。

以上所述是本发明的部分实施方式，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。