专利名称：一种单晶炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单晶炉，具体涉及单晶炉的热场气流排出导向装置。
背景技术：
图l为切克劳斯基(直拉)法制造硅单晶的单晶炉剖面示意图；在图中 省略了支承结构、炉盖、晶体提拉抢室、提拉杆、视窗部分，单晶炉外壳
由不锈钢制成。图中，l为籽晶，3为硅单晶棒，4为上盖，5为碳保温材 料，6为温度信号孔，7为石墨的发热体、8为晶体生长室，9为排气口， IO为防漏盘、ll为石墨中轴、12为碳保温层、13为硅熔体、14为石墨的 坩埚支持器、16为石英坩埚、17为保温筒、18为保温筒底座。发热体通过 图5中的一对电极柱15与供电电源相连。
直拉硅单晶在生长过程中需要向单晶炉内不断充入氩气，并与炉内生 成的一氧化硅及杂质粉尘混合，由于单晶炉内的加热器和坩埚支持器等均 由石墨制成， 一氧化硅易腐蚀所述石墨制成的器件且杂质粉尘易吸附在这 些器件上，从而影响？单晶炉的使用寿命。因此，在向单晶炉内不断充入 氩气的同时，还必须用真空泵将混合气体排出炉外；在排气时，混合气体 流经炉中的加热器、坩埚支持器等处，最后经过炉下端的排气口排出。
上述图1的单晶炉的不足之处在于单晶炉内空间较大，尤其是坩埚 支持器下方的空间较大，导致坩埚支持器下方的混合气体不能及时排出， 且热能和氩气消耗量较大。
中国专利文献CN1205 362C ^^开了 一种直拍^圭单晶炉热场的气流控制方 法及装置，其包括在单晶炉晶体生长室内的石墨加热器和保温筒间装有密 封导气装置，使含有一氧化硅的氩气气体的气流经密封导气装置的导气管 及排气口，在真空泵的作用下，排出炉外。密封导气管装置由导气管、底 座、密封环、排气口所组成，安装在石墨加热器和保温筒之间。
上述现有技术的不足之处在于单晶炉的坩埚支持器下方的混合气体 不能有效的排出，从而使混合气体中的一氧化硅对加热器和坩埚进行腐蚀，影响单晶炉的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种易于及时排出单晶炉内的混合气体，且 可减少热能及氩气消耗的单晶炉。
实现本实用新型目的的技术方案是提供一种单晶炉，其包括设于单 晶炉的坩埚支持器下方和单晶炉底部的排气口之间的气流导向装置；该气 流导向装置为碗形，其包括设于气流导向装置底部中央的中轴孔、设于 所述中轴孔两侧的一对电极孔、以及设于所述中轴孔两侧并与单晶炉的排 气口相对的通气孔；单晶炉的石墨中轴穿过所述气流导向装置的中轴孔， 单晶炉的一对电极柱分别穿过所述电极孔，单晶炉的排气口与气流导向装 置的各通气孔相连通，气流导向装置的上端部设于单晶炉的保温筒与发热 体之间。
所述气流导向装置的中轴孔与单晶炉的石墨中轴活动密封连接，以防 止因该中轴孔与石墨中轴之间的间隙而漏气，影响排气效果。
所述气流导向装置的电极孔分别与单晶炉的电极柱密封连接，以防止 因该电极孔与电极柱之间的间隙而漏气，影响排气效果。
所述气流导向装置的上端部的外壁与单晶炉的保温筒密封连接，以防 止因气流导向装置的上端部的外壁与单晶炉的保温筒之间的间隙而漏气， 影响排气效果。
所述气流导向装置各通气孔与单晶炉的排气口通过通气管相连通，以 提高排气效杲。
所述气流导向装置由石墨制成，石墨具有强度高、抗热震性好、耐高 温、抗氧化、电阻系数小、耐腐蚀、易于精密才儿力a工等优点。
本实用新型具有积极的效果(1)本实用新型的单晶炉中，碗形的气 流导向装置设于坩埚支持器下方和单晶炉底部的排气口之间，且气流导向 装置的中轴孔及一对电极孔分别与单晶炉的石墨中轴及一对电极孔配合设 置，有效地减小了单晶炉的炉内空间，便于迅速及时地将单晶炉内的一氧 化硅与氩气的混合气体排出，且利于减少热能和氩气的消耗量，使原有的 引晶功率从65KW减到61KW;另外，由于单晶炉的排气口与气流导向装置的 各通气孔相连通，整个单晶炉内的一氧化硅与氩气的混合气体(包括坩埚支持器下方的混合气体)能通畅地排出炉外，整个单晶炉内不存在排气不 畅的地方，即不存在排气死角，既有效地防止了一氧化硅气体对加热器和 坩埚支持器等石墨器件的腐蚀，还可使吸附在这些石墨器件上的杂质粉尘 减少30%以上，从而确保了单晶炉的使用寿命，使所述石墨器件的使用寿
命从原来的90炉次提高至110炉次以上，另外还可对硅晶体的生长过程起 到稳定作用，使平均成品率从原来的65%提高至68%以上，并可提高单晶 的内在质量。本实用新型的气流导向装置的 一对通气孔与单晶炉的一对排 气口相对设置，缩短了排气管路，利于提高排气效率。
图1为现有技术的切克劳斯基(直拉)法制造硅单晶的单晶炉的剖面结 构示意图2为实施例1中单晶炉的气流导向装置的结构示意图3为图2的A-A剖面视图4为图2的B-B剖面视图5为实施例1中单晶炉的剖面结构示意图6为实施例1中单晶炉的另一剖面结构示意图。
具体实施方式(实施例1 )
见图2-6,本实施例的单晶炉包括设于单晶炉的坩埚支持器l4下方 和单晶炉底部的排气口 9之间的气流导向装置2;该气流导向装置2为碗形， 其包括设于气流导向装置2底部中央的中轴孔2-l、设于所述中轴孔2-l 两侧的一对电极孔2-2、以及设于所述中轴孔2-1两侧并与单晶炉的排气口 9相对的通气孔2-3;单晶炉的石墨中轴11穿过所述气流导向装置2的中 轴孔2-l，单晶炉的一对电极柱15分别穿过所述电极孔2-2,单晶炉的排 气口 9与气流导向装置2的各通气孔2-3相连通，气流导向装置2的上端 部2-4设于单晶炉的保温筒17与发热体7之间。
在单晶炉工作前，由设于排气口 9上的真空泵将单晶炉内的空气排尽， 然后从单晶炉上端充入氩气。工作时，单晶炉内的石英坩埚上方不断有一 氧化硅和粉尘杂质生成，因此在不断充入氩气的同时，所述真空泵同时将 一氧化硅、粉尘杂质与氩气等的混合气体排出，其中，气体的流动过程为从石英蚶埚上方经蚶埚支持器14与发热体7之间的间隙，以及发热体7与 保温筒17之间的间隙流入气流导向装置2，然后经图6中的气流导向装置 2的一对通气孔2-3、通气管19从排气口 9排出。
本实施例的气流导向装置2可有效减小单晶炉的炉内空间(尤其是坩 埚支持器14下方的空间)，便于排气，且利于减少热能和氩气的消耗量； 另外，由于单晶炉的排气口 9与气流导向装置2的各通气孔2-3相连通， 整个单晶炉内的一氧化硅与氩气的混合气体(包括坩埚支持器14下方的混
合气体)能通畅地排出炉外，整个单晶炉内不存在排气死角，既有效地防 止了一氧化硅气体对加热器7和坩埚支持器14等石墨器件的腐蚀，还可有 效防止杂质粉尘吸附在这些石墨器件上，从而确保了单晶炉的使用寿命。 气流导向装置2的一对通气孔2-3与单晶炉的一对排气口 9相对设置，缩 短了排气管路的长度，利于提高排气效率。
见图5-6,所述气流导向装置2的中轴孔2-1与单晶炉的石墨中轴11 活动密封连接，以防止因该中轴孔2-1与石墨中轴11之间的间隙而漏气， 影响排气效果。
见图5,所述气流导向装置2的电极孔2-2分别与单晶炉的电极柱15 密封连接，以防止因该电^l孔2-2与电;fel柱15之间的间隙而漏气，影响排 气效果。
见图5或6,所述气流导向装置2的上端部2-4的外壁与单晶炉的保温 筒17密封连接，以防止因气流导向装置2的上端部2-4的外壁与单晶炉的 保温筒17之间的间隙而漏气，影响排气效果。
见图6，所述气流导向装置2各通气孔2-3与单晶炉的排气口 9通过通 气管19相连通，以提高排气效果。
所述气流导向装置2由石墨制成，石墨具有强度高、抗热震性好、耐 高温、抗氧化、电阻系数小、耐腐蚀、易于精密机加工等优点。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作 的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通 技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变 动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型 的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之 中。
权利要求1、一种单晶炉，其特征在于包括设于单晶炉的坩埚支持器(14)下方和单晶炉底部的排气口(9)之间的气流导向装置(2)；该气流导向装置(2)为碗形，其包括设于气流导向装置(2)底部中央的中轴孔(2-1)、设于所述中轴孔(2-1)两侧的一对电极孔(2-2)、以及设于所述中轴孔(2-1)两侧并与单晶炉的排气口(9)相对的通气孔(2-3)；单晶炉的石墨中轴(11)穿过所述气流导向装置(2)的中轴孔(2-1)，单晶炉的一对电极柱(15)分别穿过所述电极孔(2-2)，单晶炉的排气口(9)与气流导向装置(2)的各通气孔(2-3)相连通，气流导向装置(2)的上端部(2-4)设于单晶炉的保温筒(17)与发热体(7)之间。
2、 根据权利要求l所述的一种单晶炉，其特征在于所述气流导向装 置(2)的中轴孔(2-1)与单晶炉的石墨中轴(11)活动密封连接。
3、 根据权利要求1或2所述的一种单晶炉，其特征在于所述气流导 向装置(2)的电极孔(2-2)分别与单晶炉的电极柱(15)密封连接。
4、 根椐权利要求3所述的一种单晶炉，其特征在于所述气流导向装 置(2)的上端部(2-4)的外壁与单晶炉的保温筒(17)密封连接。
5、 根据权利要求4所述的一种单晶炉，其特征在于所述气流导向装 置(2)各通气孔(2-3)与单晶炉的排气口 (9)通过通气管(19)相连通。
专利摘要为将单晶炉内的混合气体及时排出，并减少热能及氩气消耗的技术问题，本实用新型提供了一种单晶炉，其包括设于单晶炉的坩埚支持器下方和单晶炉底部的排气口之间的气流导向装置；该气流导向装置为碗形，其包括设于气流导向装置底部中央的中轴孔、设于所述中轴孔两侧的一对电极孔、以及设于所述中轴孔两侧并与单晶炉的排气口相对的通气孔；单晶炉的石墨中轴穿过所述气流导向装置的中轴孔，单晶炉的一对电极柱分别穿过所述电极孔，单晶炉的排气口与气流导向装置的各通气孔相连通，气流导向装置的上端部设于单晶炉的保温筒与发热体之间。
文档编号C30B35/00GK201228292SQ200820037619
公开日2009年4月29日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者刘运广 申请人:常州中弘光伏有限公司