专利名称：一体化集成环境维护的坩埚下降法单晶生产装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一体化集成环境维护的坩埚下降法单晶生产装置，属于C30B单 晶生长领域。
背景技术：
坩埚下降单晶生长法是一种常用的单晶生长方法。用于单晶生长用的材料装在圆 柱型的坩埚中，缓慢地下降，并通过一个具有一定温度梯度的加热炉，炉温控制在略高于材 料的熔点附近。根据材料的性质加热器件可以选用电阻炉或高频炉。在通过加热区域时，坩 埚中的材料被熔融，当坩埚持续下降时，坩埚底部的温度先下降到熔点以下，并开始结晶， 单晶随坩埚下降而持续长大。坩埚下降法单晶生产车间通常用来生产大尺寸的工业用途的大单晶，关于这一 点，对于单晶生长领域的人员而言，是公知的。在采用坩埚下降法生产的各型单晶中，有相当一部分涉及有毒元素，所述有毒元 素例如铅、镉、碲、汞等，更具体地，相关单晶例如，二氧化碲单晶，钨酸镉单晶、亚碲酸铋单 晶，等等。在使用坩埚下降法生产单晶的过程中，为保持单晶生长炉腔区的温场稳定，以期 生长出结晶良好的单晶，通常还要求坩埚下降单晶生长装置周边空气的温场稳定，因为，单 晶生长炉腔区其空气氛与装置外部空气之间有一个接壤的空气过渡区，装置外部空气温场 的稳定通常被认为是有利于在更精细的层面上支持单晶生长炉腔区的温场稳定，基于这一 考虑，坩埚下降法单晶生产车间通常是门窗紧闭，处于空气流通不畅、很少更新的状态，在 此单晶生长过程中，生产人员仍需要间隔时段地进入所述车间内监察单晶生长情况。多数 的单晶生长情形中，所用坩埚是敞口坩埚，而在使用封口坩埚的情形下，由于高温高压及化 学侵蚀作用，常发生坩埚封口被突破的情况，此时的封口坩埚与敞口坩埚并无实质上的不 同，上文已述及，此单晶生长法常涉及有毒元素，在高温区间，这些有毒元素在与空气接触 的条件下，常生成在高温下具有一定挥发性的有毒物质，关于这一点，对于化学专业人员来 说，无须赘言，这些挥发性有毒物质顺着炉子内外的所述空气过渡区扩散到所述车间的室 内空气中，这类有毒物质其毒性有多大，对于化学专业人员来说，亦无须赘言，这类混杂于 车间空气中的有毒物质无色、无味，不易觉察，问题还在于，为保持车间内部空气温场稳定 而紧闭车间门窗的习惯性做法使得上述有毒物质在车间空气中进一步积聚到更为有害的 浓度。相关生产人员进出于这样的有毒空气氛中，其所受到的健康损害不言而喻。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述坩埚下降法单晶生产车间存在的有毒元 素污染车间空气的状况，研发出一种既能够保持单晶生产场所空气温场基本稳定，又能够 保护相关生产人员使其免受有毒空气损害的装置。本发明通过如下方案解决所述技术问题，该方案提供的是一种一体化集成环境维 护的坩埚下降法单晶生产装置，该装置的结构包括由上而下依序邻接装设在一起的配气仓以及单晶培育仓以及集气仓，所述配气仓是用于均勻分配来自单晶培育仓外部的新鲜空气 的带有空腔的仓形物，配气仓的底侧面板上均勻分布着许多孔洞，配气仓的侧面或顶部装 设有进风接口，所述集气仓是用于均勻收集来自单晶培育仓内部的有毒污染空气的带有空 腔的仓形物，集气仓的上侧面板上均勻分布着许多孔洞，集气仓的侧面或底部装设有排风 接口，配气仓的底侧面板与集气仓的上侧面板相互平行、相互对映、结构位置一上一下面对 面相互对峙，所述单晶培育仓是带有空腔的仓形物，配气仓的底侧面板同时是单晶培育仓 的顶部面板，集气仓的上侧面板同时是单晶培育仓的底部面板，在单晶培育仓的底部面板 上装设有坩埚下降法单晶生长炉，在单晶培育仓的侧壁上装设有门形机构以及窗形机构， 以及，通风机，该通风机的出风口与所述配气仓的进风接口联通。所述配气仓的内部腔体形状可以允许是任意的形状，所述配气仓的内部腔体形状例如四方体、长方体、立方体、圆柱体、椭圆柱体，等等。所述集气仓的内部腔体形状可以允许是任意的形状，所述集气仓的内部腔体形状例如四方体、长方体、立方体、圆柱体、椭圆柱体，等等。所述单晶培育仓是单晶生产区间，所述单晶培育仓的内部腔体形状可以允许是任意的形状，所述单晶培育仓的内部腔体形状例如四方体、长方体、立方体、圆柱体、椭圆柱 体，等等。所述门形机构以及窗形机构即是装设位置在单晶培育仓侧壁上的门和窗。所述集气仓的排风接口可以直接通往装置外部，与装置外部的空气联通，此情形 下，启动所述与配气仓的进风接口联通的通风机，新空气进入配气仓，继而由配气仓内透过 均勻分布于配气仓底侧面板上的许多孔洞，呈面状均勻地输入单晶培育仓，同时，受气压的 作用，有毒的受污染的空气就可以从集气仓的上侧面板上均勻分布着的许多孔洞呈面状均 勻地进入集气仓，并继而由集气仓通过排风接口向装置外部排出，如此更新空气，保持了单 晶培育仓内部的空气温场基本稳定，这是一种准静态的均衡的空气更新方法。所述通风机一词本身的技术含义是公知的。为了在单晶培育仓门被临时打开的情形下仍然能够保持空气的准静态均衡更新， 本案装置的结构还可以进一步包括另一台通风机，所述另一台通风机的进风口与集气仓的 排风接口联通。如此，装置运行时可以形成单晶培育仓上、下的进、出气流的联动式的流动 更新。所述另一台通风机不是必需的。配气仓底侧面板上的各个孔洞距离配气仓的所述进风接口远近不同，这将造成各 孔洞进气侧的压力分配不够均衡，从而影响新空气向所述单晶培育仓的面状均衡输入，所 述孔洞的口径大小不同，则相关影响大小亦不同，显然，在所述孔洞口径较小的情形下，所 述影响也会小一些。为了改善配气仓底侧面板上各孔洞进气侧压力分配均衡状况，本案装 置的结构还可以包括节流毡，该节流毡贴附装设在所述配气仓的底侧面板上，所述节流毡 是透气的毡状物。节流毡既可以贴附装设在配气仓底部的内侧表面，也可以贴附装设在配 气仓底部的外侧表面。凭借能够透气但又有一些透气阻力的节流毡，可以增强配气仓底侧 各孔洞的配气均衡性，以此方式，装置运行时能够较完美地使新空气向单晶培育仓呈面状 均衡输入。所述贴附装设在配气仓底侧面板上的节流毡不是必需的。集气仓上侧面板上的各个孔洞距离集气仓的所述排风接口远近不同，这将造成各孔洞排气侧即靠近集气仓内腔的一侧的排气压力分配不够均衡，从而影响有毒污染空气从 所述单晶培育仓底部呈面状均衡排出，所述孔洞的口径大小不同，则相关影响大小亦不同， 显然，在所述孔洞口径较小的情形下，所述影响也会小一些。为了改善集气仓上侧面板上各 孔洞排气侧压力分配均衡状况，本案装置的结构还可以包括节流毡，该节流毡贴附装设在 所述集气仓的上侧面板上，所述节流毡是透气的毡状物。节流毡既可以贴附装设在集气仓 顶部的内侧表面，也可以贴附装设在集气仓顶部的外侧表面。凭借能够透气但又有一些透 气阻力的节流毡，可以增强集气仓上侧面板上各孔洞的集气均衡性，以此方式，装置运行时 能够较完美地将有毒污染空气从单晶培育仓底部呈面状均衡排出。所述贴附装设在集气仓上侧面板上的节流毡不是必需的。本案所述能够被用来分别在不同结构位置装设的节流毡是具有同一类形态的物 件，所述节流毡都是透气的毡状物。所述节流毡可以是任意厚度的毡状物，由于所述毡状物的装设，或多或少总会发 挥一些所述功用。所述节流毡的厚度可以根据需要任意设定。将有毒污染空气从单晶培育仓的底部排出，而非从顶部排出，是基于这样一个因 素，即所述污染空气内的有毒元素主要是一些无机的重元素，这一类有毒气体成分具有下 沉的趋势，从单晶培育仓的底部排出受污染空气更为有效。本案装置当然还可以包括一些附件，所述附件例如，可以在所述通风机与配气仓 的进风接口的连接处装设的气体过滤网，该气体过滤网可用于阻止外部的尘土之类的东西 进入单晶培育仓；所述附件又例如，可以在与配气仓的进风接口连接的通风机的出风口位 置装设的用于观测通风量的气体流量表；所述附件还例如，可用于在配气仓底侧面板上的 若干孔洞位置贴附装设的一些用于指示通风状况的飘带；所述附件再例如，可以在单晶培 育仓的底部面板上装设的温控装置，该温控装置与坩埚下降法单晶生长炉连接，用于控制 炉温的升降程序，所述坩埚下降法单晶生长炉及相关温控装置在单晶生长技术领域是公知 的；所述附件还可例如，可以在单晶培育仓的底部面板之上安置的实验台，等等。本案方法所述孔洞的形状不限，所述孔洞的形状例如圆形、椭圆形、方形、矩形、长 条形，等等。所述孔洞的尺寸可以是根据需要设定的任意的尺寸。本发明的优点是，装置的结构集成了服务于单晶生产场所即单晶培育仓的空气维 护机构，运行该装置，就能够在单晶生产的过程中，既保持单晶生产场所的空气温场基本稳 定，又对单晶生产场所的空气进行持续置换，及时地排除混杂了有毒元素的受污染的空气， 本案装置的应用有助于保护相关单晶生产人员使其免受有毒空气损害。
图1是本案实施例及其运作方式的示意图，该图没有绘出所述通风机，该图也没 有绘出所述门形机构以及窗形机构，图中出现的箭头显示进、出气流的流动、更新方式。图中，1是配气仓，2是配气仓的底侧面板，3是坩埚下降法单晶生长炉，4是埋置坩 埚下降法单晶生长坩埚的外部陶瓷质套筒，所述坩埚埋置其内，5是坩埚下降法单晶生长炉 的支脚，6是用于控制坩埚下降法单晶生长坩埚升降的电动机械装置，7是集气仓的上侧面 板，8是集气仓，9是集气仓的排风接口，10是配气仓的进风接口，11是单晶培育仓。
具体实施例方式图1展示本案实施例局部形态以及装置启动后的单晶培育仓空气更新运作情形， 本例装置的结构包括由上而下依序邻接装设在一起的配气仓1以及单晶培育仓11以及集 气仓8，所述配气仓1是用于均勻分配来自单晶培育仓11外部的新鲜空气的带有空腔的仓 形物，配气仓1的底侧面板2上均勻分布着许多孔洞，配气仓1的侧面或顶部装设有进风接 口 10，所述集气仓8是用于均勻收集来自单晶培育仓11内部的有毒污染空气的带有空腔的 仓形物，集气仓8的上侧面板7上均勻分布着许多孔洞，集气仓8的侧面或底部装设有排风 接口 9，配气仓1的底侧面板2与集气仓8的上侧面板7相互平行、相互对映、结构位置一上 一下面对面相互对峙，所述单晶培育仓11是带有空腔的仓形物，配气仓1的底侧面板2同 时是单晶培育仓11的顶部面板，集气仓8的上侧面板7同时是单晶培育仓11的底部面板， 在单晶培育仓11的底部面板上装设有坩埚下降法单晶生长炉3，在单晶培育仓11的侧壁上 装设有门形机构以及窗形机构，以及，通风机，该通风机的出风口与所述配气仓1的进风接 口 10联通。本例图例中没有绘出所述通风机。图例中也没有绘出所述门形机构以及窗形 机构。为缓解因单晶培育仓的门形机构即单晶培育仓的门偶尔敞开造成的单晶培育仓空气温场的严重扰动，本例装置的结构还可以包括另一台通风机，所述另一台通风机的进 风口与集气仓8的排风接口 9联通。图例中没有绘出所述另一台通风机。
权利要求
一体化集成环境维护的坩埚下降法单晶生产装置，该装置的结构包括由上而下依序邻接装设在一起的配气仓以及单晶培育仓以及集气仓，所述配气仓是用于均匀分配来自单晶培育仓外部的新鲜空气的带有空腔的仓形物，配气仓的底侧面板上均匀分布着许多孔洞，配气仓的侧面或顶部装设有进风接口，所述集气仓是用于均匀收集来自单晶培育仓内部的有毒污染空气的带有空腔的仓形物，集气仓的上侧面板上均匀分布着许多孔洞，集气仓的侧面或底部装设有排风接口，配气仓的底侧面板与集气仓的上侧面板相互平行、相互对映、结构位置一上一下面对面相互对峙，所述单晶培育仓是带有空腔的仓形物，配气仓的底侧面板同时是单晶培育仓的顶部面板，集气仓的上侧面板同时是单晶培育仓的底部面板，在单晶培育仓的底部面板上装设有坩埚下降法单晶生长炉，在单晶培育仓的侧壁上装设有门形机构以及窗形机构，以及，通风机，该通风机的出风口与所述配气仓的进风接口联通。
2.根据权利要求1所述的一体化集成环境维护的坩埚下降法单晶生产装置，其特征在 于，该装置的结构还包括另一台通风机，所述另一台通风机的进风口与集气仓的排风接口 联通。
3.根据权利要求1所述的一体化集成环境维护的坩埚下降法单晶生产装置，其特征在 于，该装置的结构还包括节流毡，该节流毡贴附装设在所述配气仓的底侧面板上，所述节流 毡是透气的毡状物。
4.根据权利要求1或2所述的一体化集成环境维护的坩埚下降法单晶生产装置，其特 征在于，该装置的结构还包括节流毡，该节流毡贴附装设在所述集气仓的上侧面板上，所述 节流毡是透气的毡状物。
全文摘要
本发明涉及一种一体化集成环境维护的坩埚下降法单晶生产装置，属于单晶生长领域。坩埚下降法单晶生产场所存在有毒元素污染空气问题，本案旨在解决该问题。本案装置包括由上而下依序邻接装设在一起的配气仓以及单晶培育仓以及集气仓，配气仓的底侧面板上均匀分布着许多孔洞，配气仓装设有进风接口，集气仓的上侧面板上均匀分布着许多孔洞，集气仓装设有排风接口，配气仓的底侧面板同时是单晶培育仓的顶部面板，集气仓的上侧面板同时是单晶培育仓的底部面板，以及，通风机，该通风机的出风口与所述配气仓的进风接口联通。运行该装置，能够在单晶培育仓空气温场几乎不受扰动的情形下，对单晶培育仓空气进行持续更新。该装置呈一体化集成形态。
文档编号C30B11/00GK101798703SQ20091014158
公开日2010年8月11日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者李榕生 申请人:李榕生