晶体生长装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶体生长技术领域，尤其是涉及一种晶体生长装置。


背景技术：

2.在晶体生长过程中，炉体需要进行二次加料、籽晶更换、晶棒移除等操作，都需要将副室与主室分开，主室在工作过程中是负压状态，且由于工艺需要，主室内一直处于高温状态，为了避免生产事故发生，副室和主室分开的前提条件，就是要将副室和主室隔开，为此在副室和主室之间设计了隔离阀；而为了放置隔离阀，对应设计了隔离室。
3.为了保持炉体内高温状态下，热场部件不受氧化，采用了保护气体从副室顶部从上往下进行吹扫，保护气体经过隔离室时，气体流场会发生较大变化，影响晶体生长。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种晶体生长装置，所述晶体生长装置可以减小保护气流流场不恒定对晶体生长的影响，有利于提升晶体生长效率以及晶体品质。
5.根据本实用新型实施例的晶体生长装置，包括：炉体，所述炉体内限定出炉腔，所述炉腔包括主室、隔离室和副室，所述隔离室设于所述主室和所述副室之间，且与所述主室和所述副室分别连通；隔离阀，所述隔离阀设于所述隔离室，且用于隔断或导通所述隔离室；护套组件，所述护套组件的至少部分设于所述隔离室，所述护套组件限定出连通通道以连通所述主室和所述副室，所述护套组件适于套设于所述晶体外，所述隔离阀导通所述隔离室时在所述炉体的径向上，所述护套组件适于将所述晶体与所述隔离室的周壁面以及所述隔离阀间隔开。
6.根据本实用新型实施例的晶体生长装置，通过将护套组件的至少部分设于隔离室，并在隔离阀导通隔离室时用于将晶体与隔离室的周壁面和隔离阀在炉体的径向上隔开，以在保护气体流经连通通道时流场较为稳定，减小气流流场不恒定对晶体生长的影响，避免外界杂质击中晶棒，有利于提升晶体生长效率以及晶体品质。
7.在一些实施例中，所述护套组件包括第一调节机构，所述第一调节机构用于调节并锁定所述护套组件的轴向长度。
8.在一些实施例中，所述护套组件具有收纳状态和伸展状态，在所述收纳状态下，所述护套组件位于所述隔离阀的一侧以避让所述隔离阀，在所述伸展状态下，所述护套组件的至少轴向一端伸出所述隔离室。
9.在一些实施例中，在所述收纳状态下，所述护套组件收纳于所述隔离室，且位于所述隔离阀的对应于所述副室的一侧，在所述伸展状态下，所述护套组件朝向所述主室伸出所述隔离室。
10.在一些实施例中，所述第一调节机构构造成使所述护套组件的轴向长度可连续调节并锁定。
11.在一些实施例中，所述护套组件包括第一管段和第二管段，所述第一管段和所述第二管段均参与限定所述连通通道，所述第一管段和所述第二管段内外套设且沿所述护套组件的轴向滑移配合，所述第一调节机构用于调节并锁定所述第一管段和所述第二管段的相对位置；和/或，所述第一管段和所述第二管段中的至少一个为伸缩管，所述第一调节机构用于调节并锁定所述伸缩管的轴向长度。
12.在一些实施例中，所述第一调节机构包括驱动件、齿轮和齿条，所述齿条沿所述护套组件的轴向延伸，所述驱动件用于通过所述齿轮驱动所述齿条沿所述护套组件的轴向移动；或者，所述调节机构包括驱动件、丝杠和螺母，所述驱动件用于通过所述丝杠和所述螺母中的其中一个驱动另一个沿所述护套组件的轴向移动。
13.在一些实施例中，所述护套组件内限定出冷却液通道，所述冷却液通道内具有冷却液。
14.在一些实施例中，所述护套组件包括第二调节机构，所述第二调节机构用于调节所述护套组件在所述炉体轴向上的位置，以使所述护套组件具有第一高度位置和第二高度位置，在所述第一高度位置，所述护套组件位于所述隔离阀的一侧以避让所述隔离阀，在所述第二高度位置，所述护套组件的至少轴向一端伸出所述隔离室。
15.在一些实施例中，所述护套组件为不锈钢件。
16.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是根据本实用新型一个实施例的晶体生长装置的示意图；
19.图2是图1中所示的护套组件与隔离室、隔离阀的示意图，其中隔离阀打开，护套组件处于伸展状态；
20.图3是图1中所示的晶体生长装置的另一个示意图；
21.图4是图3中所示的护套组件与隔离室、隔离阀的示意图，其中隔离阀关闭，护套组件处于收纳状态。
22.附图标记：
23.晶体生长装置100、
24.炉体1、炉腔10、主室10a、隔离室10b、副室10c、
25.隔离阀2、
26.护套组件3、连通通道3a、
27.第一调节机构31、第一管段32、第二管段33。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的
限制。
29.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
30.下面，参考附图，描述根据本实用新型实施例的晶体生长装置100。
31.如图1-图4所示，晶体生长装置100包括炉体1和隔离阀2，炉体1内限定出炉腔10，炉腔10包括主室10a、隔离室10b和副室10c，隔离室10b设于主室10a和副室10c之间，且隔离室10b与主室10a和副室10c分别连通，以为晶体生长提供足够的空间；隔离阀2设于隔离室10b，且隔离阀2用于隔断或导通隔离室10b，例如隔离阀2打开，此时隔离室10b导通，使得主室10a可以通过隔离室10b与副室10c连通，隔离阀2关闭，此时隔离室10b隔断，主室10a无法通过隔离室10b与副室10c连通。例如，在图1-图4的示例中，副室10c设于主室10a的上方，隔离室10b连通在主室10a和副室10c之间。
32.由此，晶体生长装置100在运行过程中，如果晶体生长装置100需要进行二次加料、更换籽晶、移除晶棒等操作时，可以将主室10a和副室10c分隔开，而炉腔10内呈负压状态且温度较高，为了保证生产安全，此时可以将隔离阀2关闭以将主室10a和副室10c隔绝，而后进行上述相应操作。
33.如图1-图4所示，晶体生长装置100还包括护套组件3，护套组件3的至少部分设于隔离室10b，则护套组件3的一部分设于隔离室10b、或者整个护套组件3设于隔离室10b，护套组件3限定出连通通道3a以连通主室10a和副室10c，则护套组件3的设置不会影响主室10a和副室10c的连通；护套组件3适于套设于晶体外，隔离阀2导通隔离室10b时，在炉体1的径向上，护套组件3适于将晶体与隔离室10b的周壁面以及隔离阀2间隔开，即隔离阀2打开以导通隔离室10b时，护套组件3用于将晶体与隔离室10b的周壁面在炉体1的径向上隔开、且护套组件3用于将晶体与隔离阀2在炉体1的径向上隔开，也就是说，隔离阀2打开以导通隔离室10b时，在炉体1的横截面上，晶体的正投影间隔位于护套组件3的正投影对应的环形区域内，而隔离室10b的周壁面的正投影位于护套组件3的正投影对应的环形区域外，且隔离阀2的正投影位于护套组件3的正投影对应的环形区域外；比如，对于隔离室10b的横截面、护套组件3的横截面、晶体的横截面均为圆形时，隔离室10b的内径＞护套组件3的外径＞护套组件3的内径＞晶体的直径。
34.由此，在晶体生长过程中，由于护套组件3在炉体1的径向上位于晶体和隔离阀2之间，则护套组件3可以为晶体提供良好的保护氛围；为了保持炉体1内高温状态下，热场部件不受氧化，采用了保护气体(例如惰性气体)进行吹扫，惰性气体还将炉体1内挥发物带出，减少炉体1内杂质；当保护气体自副室10c的上部朝向主室10a流动过程中，保护气体会流经隔离室10b和连通通道3a，由于隔离室10b结构不规整且较为复杂，则保护气体在流经隔离室10b时受到隔离室10b影响导致流场发生较大变化，而连通通道3a大致呈柱形通道，结构较为规整，则气体在流经连通通道3a时流场较为稳定，从而使得晶体长度较小时、吹向晶体的气体的流场整体较为稳定，晶体长度较大时、晶体周围的气体的流场整体较为稳定，减小
气流流场不恒定对晶体生长的影响，有利于提升晶体生长效率以及晶体品质。
35.此外，在晶体生长过程中，护套组件3还可以对晶体起到一定保护作用，阻挡杂质进入晶体提拉区域、保护生长的晶体不受杂质污染，阻止外界的氧进入连通通道3a内产生氧化物，也防止氧化物击中晶棒。
36.可以理解的是，在隔离阀2导通隔离室10b时，护套组件3的轴向长度可以根据实际需求具体设置。例如，护套组件3的轴向长度大于隔离室10b的轴向长度，以使护套组件3的一部分伸入主室10a内，以便于保证在隔离阀2导通隔离室10b时、护套组件3将晶体与整个隔离室10b的周壁面在炉体1的径向上隔开且将晶体与整个隔离阀2在炉体1的径向上隔开，有利于增大晶体周围稳定流场的区域。
37.根据本实用新型实施例的晶体生长装置100，通过将护套组件3的至少部分设于隔离室10b，并在隔离阀2导通隔离室10b时用于将晶体与隔离室10b的周壁面和隔离阀2在炉体1的径向上隔开，以在保护气体流经连通通道3a时流场较为稳定，减小气流流场不恒定对晶体生长的影响，避免外界杂质击中晶棒，有利于提升晶体生长效率以及晶体品质。
38.在一些实施例中，如图1-图4所示，护套组件3包括第一调节机构31，第一调节机构31用于调节并锁定护套组件3的轴向长度，则第一调节机构31可以调节护套组件3的轴向长度，且在护套组件3的轴向长度调节完成后，第一调节机构31可以锁定护套组件3的长度，使得护套组件3的长度保持固定不变，从而可以使得护套组件3可以适用于不同轴向长度的隔离室10b，以更好地满足不同晶体生长装置100的差异化需求，同时护套组件3在处于最大轴向长度的状态时，便于保证晶体与隔离室10b和隔离阀2的分隔效果。
39.可以理解的是，当护套组件3的轴向长度的调节范围可以根据需要设置。
40.需要说明的是，在本技术的描述中，护套组件3的轴向可以理解为炉体1的轴向，护套组件3的径向可以理解为炉体1的径向。
41.在一些实施例中，如图1-图4所示，护套组件3具有收纳状态和伸展状态，且护套组件3可以在收纳状态和伸展状态之间切换，且护套组件3可以通过调节器轴向长度在上述两种状态之间切换。在收纳状态下，护套组件3位于隔离阀2的一侧以避让隔离阀2，此时隔离阀2可以顺利打开或关闭，以实现隔离室10b的导通或隔断，使得护套组件3不影响隔离阀2的打开、关闭；在伸展状态下，护套组件3的至少轴向一端伸出隔离室10b，即护套组件3的轴向一端(例如，图1中的上端或下端)伸出隔离室10b、或者护套组件3的轴向两端分别伸出隔离室10b(例如，图1中的上下两端)，以便于保证晶体与隔离室10b和隔离阀2的分隔效果。
42.由此，晶体生长装置100在运行过程中，如果晶体生长装置100需要进行二次加料、更换籽晶、移除晶棒等操作时，在关闭隔离阀2之前，可以先将护套组件3切换至收纳状态，以便于保证隔离阀2顺利关闭，此时主室10a和副室10c分隔开，再打开副室10c进行相应操作；当完成上述操作之后，关闭副室10c，并可以先将隔离阀2打开，而后将护套组件3切换至伸展状态。
43.可选地，在收纳状态下，护套组件3收纳于隔离室10b，且护套组件3位于隔离阀2的对应于副室10c的一侧，在伸展状态下，护套组件3朝向主室10a伸出隔离室10b；可见，在护套组件3的轴向长度调节的过程中，护套组件3的下端可以沿炉体1的轴向移动，使得护套组件3的下端可以伸至主室10a内，从而在一定程度上将晶体与热量隔绝，起到冷却晶体的作用。比如，在图1-图4的示例中，在收纳状态下，护套组件3位于隔离阀2的上侧，此时护套组
件3的上端可以伸出隔离室10b或收纳于隔离室10b内，在伸展状态下，护套组件3的下端朝向主室10a伸出隔离室10b，此时护套组件3伸入主室10a的长度可以根据实际需求设置。
44.当然，护套组件3的设置不限于此；在其他示例中，在收纳状态下，护套组件3收纳于隔离室10b，且护套组件3位于隔离室10b阀的对应于主室10a的一侧(例如，图1中的下侧)，在伸展状态下，护套组件3朝向副室10c伸出隔离室10b。
45.下面，以护套组件3的上端固设于炉体1为例进行说明，本领域技术人员在阅读了以下的技术方案之后，容易理解护套组件3的其他部位比如中部、或下端等等固设于炉体1的技术方案。
46.比如，护套组件3的上端可以固设于隔离室10b的顶端，第一调节机构31可以调节护套组件3的轴向长度使得护套组件3的下端的高度位置发生变化，在收纳状态下，护套组件3的下端位于隔离阀2上侧，以使整个护套组件3位于隔离阀2上侧，在伸展状态下，护套组件3的下端向下运动至伸入主室10a内，以使护套组件3用于将晶体与整个隔离室10b的周壁面隔开、将晶体与整个隔离阀2隔开。当然，护套组件3的上端还可以固设于副室10c、或隔离室10b的中部等。
47.在一些实施例中，第一调节机构31构造成使护套组件3的轴向长度可连续调节并锁定，在护套组件3的轴向长度可以通过第一调节机构31调节至某一范围内的任意数值，且护套组件3的长度在调节过程中可以通过第一调节机构31锁定在上述某一范围内的任意数值。由此，有效提升了护套组件3长度的多样化设置，使得护套组件3可以适用于不同的炉体1，以更好地满足不同炉体1的差异化需求，同时在使用过程中，可以根据不同需求将护套组件3调节到合适长度，提升了护套组件3的适用性。
48.可以理解的是，第一调节机构31还可以构造成是护套组件3的轴向长度可连续调节、且被不连续锁定，则护套组件3的轴向长度可以通过第一调节机构31调节至某一范围内的任意数值，且护套组件3的轴向长度可以通过第一调节机构31锁定至上述某一范围内的其中一些不连续数值；也就是说，第一调节机构31在锁定护套组件3的轴向长度时，需要满足一定条件才可以被实施锁定。当然，第一调节机构31不限于此。
49.在一些实施例中，如图1-图4所示，护套组件3包括第一管段32和第二管段33，第一管段32和第二管段33均参与限定连通通道3a，即第一管段32可以限定出连通通道3a的一部分、第二管段33限定出连通通道3a的一部分。
50.其中，第一管段32和第二管段33内外套设，且第一管段32和第二管段33沿护套组件3的轴向滑移配合，第一调节机构31用于调节第一管段32和第二管段33的相对位置，以调节护套组件3的轴向长度，且第一调节机构31可以锁定第一管段32和第二管段33的相对位置，以锁定护套组件3的轴向长度。
51.或者，第一管段32和第二管段33中的至少一个为伸缩管，伸缩管具有沿炉体1的轴向伸缩变形的能力，第一调节机构31用于调节并锁定伸缩管的轴向长度，从而调节护套组件3的轴向长度。
52.可以理解的是，当第一管段32和第二管段33中的其中一个为伸缩管时，伸缩管可以设于第一管段32和第二管段33中的另一个的上侧或下侧；伸缩管设于上述另一个的上侧时，伸缩管的下端可以与上述另一个的上端固定相连，伸缩管设于上述另一个的下侧时，伸缩管的上端可以与上述另一个的下端固定相连。
53.可选地，当第一管段32和第二管段33中的其中一个为伸缩管时，第一调节机构31可以驱动第一管段32和第二管段33中的另一个沿炉体1的轴向移动，以使得上述伸缩管伸缩变形，改变护套组件3的轴向长度；但不限于此，比如，第一调节机构31可以驱动伸缩管的其中一端沿炉体1轴向移动，同样可以调节伸缩管的轴向长度。
54.可选地，伸缩管为波纹管；当然，伸缩管还可以为其他可以伸缩变形以改变长度的管。
55.亦或者，第一管段32和第二管段33内外套设，第一管段32和第二管段33沿护套组件3的轴向滑移配合，第一管段32和第二管段33中的至少一个为伸缩管，第一调节机构31用于调节并锁定伸缩管的轴向长度且用于调节并锁定第一管段32和第二管段33的相对位置，从而可以扩大护套组件3的轴向长度的调节范围，提升护套组件3的适用性。
56.比如，第一管段32为伸缩管，且第一管道套设于第二管段33外，第一调节机构31可以用于驱动第一管段32的下端沿炉体1的轴向移动；当第一调节机构31驱动第一管段32的下端向下移动，以使整个第一管段32相对于第二管段33向下滑移时，第一管段32未伸缩变形，在第一管段32的上端与第二管段33在炉体1的轴向上限位配合时，此时第一管段32的上端无法继续移动，此时第一调节机构31继续驱动第一管段32的下端向下移动，使得第一管段32变形，以进一步增大护套组件3的轴向长度。
57.当然，第一管段32和第二管段33还可以均为伸缩管，且第一管段32套设于第二管段33外，同样可以先驱动整个第一管段32相对于第二管段33滑移，并在第一管段32的上端与第二管段33的下端在炉体1的轴向上限位配合时，第一调节机构31继续驱动第一管段32移动，使得第一管段32和第二管段33均发生变形。
58.需要说明的是，在本技术的描述中，“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。
59.在一些实施例中，第一调节机构31包括驱动件、齿轮和齿条，齿条沿护套组件3的轴向延伸，驱动件用于通过齿轮驱动齿条沿护套组件3的轴向移动，从而齿条可以带动第一管段32或第二管段33沿炉体1的轴向移动、和/或、带动第一管段32和第二管段33中的至少一个变形，以改变护套组件3的轴向长度。由此，第一调节机构31结构简单、运行稳定。
60.在另一些实施例中，第一调节机构31包括驱动件、丝杠和螺母，驱动件用于通过丝杠和螺母中的其中一个驱动另一个沿护套组件3的轴向移动。比如，螺母与第一管段32或第二管段33固定相连，驱动件驱动丝杠转动，使得螺母沿丝杠的长度方向移动，从而带动第一管段32或第二管段33沿炉体1的轴向移动、和/或、带动第一管段32和第二管段33中的至少一个变形，以改变护套组件3的轴向长度。可见，丝杠和螺母配合可以形成滚珠丝杠机构。
61.当然，第一调节机构31的结构不限于此；例如，当第一管段32和第二管段33内外套设时，比如第一管段32套设在第二管段33外，第一调节机构31可以包括形成在第一管段32内周壁上的内螺纹、形成在第二管段33外周壁上的外螺纹以及驱动第一管段32和第二管段33相对转动的驱动组件，内螺纹与外螺纹螺纹配合。
62.可选地，驱动件为驱动电机(例如伺服电机等)，以使第一调节机构31为电动调节机构。当然，调节机构还可以为手动调节机构。
63.在一些实施例中，护套组件3内限定出冷却液通道，冷却液通道内具有冷却液，有利于进一步提升护套组件3对晶体的冷却效果，保证晶体生长效率。
64.可选地，冷却液通道沿护套组件3的轴向螺旋延伸。
65.在一些实施例中，护套组件3包括第二调节机构，第二调节机构用于调节护套组件3在炉体1轴向上的位置，以使护套组件3具有第一高度位置和第二高度位置。在第一高度位置，护套组件3位于隔离阀2的一侧以避让隔离阀2，例如护套组件3位于隔离阀2的朝向主室10a的一侧、或位于隔离阀2的朝向副室10c的一侧，此时隔离阀2可以顺利打开或关闭，以实现隔离室10b的导通或隔断，使得护套组件3不影响隔离阀2的打开、关闭；在第二高度位置，护套组件3的至少轴向一端伸出隔离室10b，以便于保证晶体与隔离室10b和隔离阀2的分隔效果。
66.当然，本技术不限于此；在其他实施例中，护套组件3包括第一调节机构31和第二调节机构，第一调节机构31用于调节并锁定护套组件3的轴向长度，第二调节机构用于调节护套组件3在炉体1轴向上的位置，进一步提升了护套组件3的灵活使用。
67.可选地，第二调节机构的结构与第一调节机构31的结构相同；例如，第二调节机构包括驱动件、齿轮和齿条，或者第二调节机构包括驱动件、丝杠和螺母。
68.还有一些实施例中，护套组件3固设于炉体1，使得护套组件3在炉体1周向上的位置不发生改变。
69.在一些实施例中，护套组件3为不锈钢件，不锈钢件具有良好的耐高温性能、耐腐蚀性能，便于保证护套组件3的使用可靠性。
70.需要说明的是，本文所述的“环形”当作广义理解，即不限于“圆环形”，例如还可以是“多边形环”等等。
71.根据本实用新型实施例的晶体生长装置100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
72.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
73.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
74.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”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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实用新型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。
75.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：
在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。