一种新型坩埚托杆及单晶炉的制作方法

1.本实用新型属于单晶硅生产设备技术领域，特别是涉及一种基于分体式的坩埚托杆以及使用该坩埚托杆的单晶炉。


背景技术：

2.目前，采用直拉法(cz法)生产单晶硅的主要设备为单晶炉，直拉法是沿着垂直方向从熔体中拉制单晶的方法。在单晶硅的生产过程中，需要将固体多晶硅原料熔化，再次进行定向凝固。多晶硅原料放入石英坩埚中，石英坩埚放置于位于单晶炉热场中的石墨坩埚或者碳/碳坩埚中，其中石墨坩埚或者碳/碳坩埚通常直接或间接被一根圆柱状的坩埚托杆支撑，坩埚托杆的下部穿过单晶炉的炉底与外部的驱动装置连接。
3.现有的坩埚托杆多采用一体式的结构，如：cn201821812579.1一种单晶炉用坩埚托杆、cn202121816519.9坩埚托杆及单晶炉、cn201921185854.6一种单晶炉及其坩埚托杆等；由于坩埚托杆使用的场景中随时可能会遇到停水、停电、漏气或坩埚裂纹等诸多不利情形，可能会导致多晶硅液溅出或溢出导致硅泄露事故，并造成溢出的硅液经坩埚、坩埚托盘位置流至坩埚托杆上，由于现有坩埚托杆采用的一体式的结构，在遇到硅液后会造成整体式损坏，一体式的结构采用整体切削打磨而成的一体成型，更换往往需要整体进行更替，维修灵活度不够，不利于局部维修，维护成本高；另外由于多晶硅采用直拉法制造，会出现对坩埚进行高度调节的情形，虽然直接调节托杆长度可实现整体高度的调节，但是目前采用的一体式托杆结构无法实现高度调节的需求。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种新型基于可组合拆卸形式的承托部与杆体部构成的坩埚托杆，能够实现便捷的部件更换及杆体高度的调节，解决因整体式坩埚托杆在遇到不利情形需要整体更换造成的维护成本高，以及需要高度升降调节时，一体式托杆无法实现此情景的高度调节的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型的一种新型坩埚托杆及单晶炉，包括承托部与杆体部；
7.所述承托部包括与坩埚托盘底部相接触的承载部以及套接卡合于承载部底部的托举部；
8.所述杆体部包括底部杆体段、与托举部底部套接卡合设置的顶部杆体段、套接卡合于底部杆体段与顶部杆体段之间的至少一个连接杆体段。
9.进一步地，所述托举部为圆台型，位于托举部的侧棱面上环绕设置有第一定位部。
10.进一步地，所述承载部采用棱边向上外翻形式的圆环形结构，且承载部底部设有与托举部外轮廓相贴合的开口，位于承载部的底部开口上环绕设置有与第一定位部相对应卡合连接的第二定位部。
11.进一步地，所述托举部的底部设有与顶部杆体段的顶部棱台部相对应且贴合的限
位槽口，且顶部棱台部的表面设置有第三定位部，所述限位槽口内设置有与第三定位部相对应卡合连接的第四定位部。
12.进一步地，所述连接杆体段两端以及顶部杆体段的底端、底部杆体段的顶端之间设置有相配合使用的套接卡合结构，使形成一体式的杆体结构，所述杆体部位于轴心位置竖向开设有贯穿式的孔道。
13.一种单晶炉，为包括所述坩埚托杆的单晶炉。
14.本实用新型相对于现有技术包括有以下有益效果：
15.本技术方案的坩埚托杆采用分体式结构，由承托部和杆体部构成，承托部包括直接与坩埚托盘相接触的承载部以及设置于其底部可分离的托举部，且承载部采用棱边向上外翻形式的圆环形结构，能够减小多晶炉内不利情形下因硅液溅射造成的影响，即使单个部件如承载部造成损坏，仅单个零件进行更换或维修即可，避免了整个坩埚托杆进行更换或维修造成的成本过高的问题，并且由于采用了分体式结构承托部能够根据坩埚及坩埚托盘不同尺寸进行选择更换不同直径尺寸的形式，提高了坩埚托杆使用的通用性及效率；坩埚托杆的杆体段采用竖向套接卡合连接的结构，能够实现高度的调节，适用于多晶炉体内高度调节的需求场景。
16.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例1的一种新型坩埚托杆的结构示意图；
19.图2为图1中a视角的结构示意图；
20.图3为图1的结构主视图；
21.图4为图1的竖向结构剖面视图；
22.图5为图1的结构分解图；
23.图6为图5中b视角的结构示意图；
24.图7为实施例1中托举部的结构示意图；
25.图8为图7中c视角的结构示意图；
26.图9为实施例1中顶部杆体段的结构示意图；
27.图10为图9中d视角的结构示意图；
28.图11为实施例1中连接杆体段的结构示意图；
29.图12为图11中e视角的结构示意图；
30.图13为实施例1中底部杆体段的结构示意图；
31.图14为图13中f视角的结构示意图；
32.图15为使用本实施例的坩埚托杆的单晶炉的结构简图；
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1-承载部，101-第二定位部，2-托举部，201-第一定位部，202-限位槽口，203-第四
定位部，204-第一盲孔槽，3-顶部杆体段，301-顶部棱台部，302-第一定位环，303-第三定位部，304-第一定位孔，305-支撑，4-连接杆体段，401-第二定位环，402-第一定位凸起，403-第三定位环，404-第二定位凸起，5-底部杆体段，501-第三盲孔槽，502-第二定位孔，6-孔道。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“顶部”、“侧”、“环绕”、“表面”、“底端”、“轴心位置”、“竖向”等指示方位或位置关系，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组件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。
37.具体实施例1：
38.请参阅图1-14所示，本实用新型的一种新型坩埚托杆，包括承托部与杆体部；承托部包括与坩埚托盘底部相接触的承载部1以及套接卡合于承载部1底部的托举部2；托举部2为圆台型，位于托举部2的侧棱面上环绕设置有第一定位部201；承载部1采用棱边向上外翻形式的圆环形结构，且承载部1底部设有与托举部2外轮廓相贴合的开口，位于承载部1的底部开口上环绕设置有与第一定位部201相对应卡合连接的第二定位部101；本具体实施例中托举部2上部为内凹的凹槽，凹槽的周侧为刮边形式的结构，与坩埚托盘底部相贴合，内凹的凹槽有利于进行空间散热；对于托举部2在使用时可采用标准尺寸和形式，对于直接与坩埚托盘相接触的承载部1可以根据具体的坩埚托盘的尺寸和面积更换为不同的直径尺寸，但底部的开口需统一成能够与托举部2外轮廓相贴合的形式，从而提高使用的便捷性；本具体实施例中第一定位部201与第二定位部101具体环绕设置的定位凸柱与定位凹孔的形式，通过插接实现限位固定；
39.托举部2的底部设有与顶部杆体段3的顶部棱台部301相对应且贴合的限位槽口202，且顶部棱台部301的表面设置有第三定位部303，限位槽口202内设置有与第三定位部303相对应卡合连接的第四定位部203；本具体实施例中第三定位部303、第四定位部203具体环绕设置的定位凸柱与定位凹孔的形式，通过插接实现限位固定；限位槽口202内底部中心位置开设有圆环形的第一盲孔槽204，对应的顶部棱台部301的表面设置有与第一盲孔槽204相对应圆环形的第一定位环302；
40.杆体部包括底部杆体段5、与托举部2底部套接卡合设置的顶部杆体段3、套接卡合于底部杆体段5与顶部杆体段3之间的至少一个连接杆体段4；本具体实施例中连接杆体段4设置有一个；连接杆体段4两端以及顶部杆体段3的底端、底部杆体段5的顶端之间设置有相配合使用的套接卡合结构，使形成一体式的杆体结构，杆体部位于轴心位置竖向开设有贯穿式的孔道6；对应的本具体实施例中套接卡合结构具体包括设置于顶部杆体段3底部环绕开设的第一定位孔304以及第二盲孔槽305、设置于底部杆体段5顶端的第二定位孔502以及第三盲孔槽501、设置于连接杆体段4顶端的与第一定位孔304相对应的第一定位凸起402以
及与第二盲孔槽305相对应插接配合的第二定位环401、设置于连接杆体段4底端与第二定位孔502相对应的第二定位凸起404以及与第三盲孔槽501相对应插接配合的第三定位环403。
41.如图15所示，一种单晶炉，为包括上述具体技术特征坩埚托杆的单晶炉。
42.具体实施例2：
43.本具体实施例相对于具体实施例1的区别在于，连接杆体段4设置有不止一个，本具体实施例中具体为两个，实现坩埚托杆的高度的调节，连接杆体段4的具体长度可以根据适应性需要进行设定和调整，且套接卡合结构具体包括采用两端分别设计为定位凸起及对应的定位孔的结构，实现两个连接杆体段4能够套接卡合配合，并且对应的顶部杆体段3底部以及底部杆体段5的顶部设置有与连接杆体段4端部设置的定位凸起或定位孔相对应配合的定位孔或定位凸起。
44.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。