一种用于硅单晶炉的收尘器及硅单晶炉系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于硅单晶炉的收尘器及硅单晶炉系统。
【背景技术】
[0002]硅单晶炉的晶体生长过程是在高温和高真空状态下完成的。为了防止硅在高温下氧化和控制硅熔体的挥发，在硅晶体生长过程中单晶炉要被抽成真空状态并通氩气做保护气。装在石英坩祸中的多晶硅在约1500°C的温度下被熔化成液态，然后其温度被稳定到约1430-1440°C稳定范围进行晶体生长。在这样高的温度下，熔硅和来源于石英坩祸的氧以硅蒸汽、氧化硅蒸汽的形态挥发并凝结成细小的固体颗粒，固体颗粒被扫过硅熔体表面的氩气带离硅熔体表面。这些固体颗粒一部分会沉积在真空管道壁上，剩余部分会被抽进真空栗内。如果使用的是滑阀真空栗，硅和氧化硅颗粒会导致滑阀真空栗磨损、使栗油变粘稠，缩短栗油和栗的寿命。
[0003]在生长重度掺杂的硅单晶时，由于用做掺杂剂的磷、砷、锑等都是容易挥发的，高浓度的掺杂剂的加入使得挥发物的量大大增加，如果不采用有效的收尘器去除尾气中的固体粉尘，栗的寿命会大大缩短，甚至晶体生长过程都不能顺利完成。
[0004]现在已有的用于硅单晶炉的收尘器过于简单、收尘效率太低，只能用于掺杂浓度低的硅单晶的生长过程，不能用于重度掺杂的硅单晶的生长过程。如果用于重度掺杂的硅单晶的生长过程且与滑阀真空栗相配套，高浓度的固体颗粒会使真空栗油迅速变粘稠并使真空栗迅速磨损；如果用于重度掺杂的硅单晶的生长过程且与水环真空栗相配套，高浓度的固体颗粒会堵塞水环栗的喷射器，显著降低单晶炉的真空度。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供的一种用于硅单晶炉的收尘器及硅单晶炉系统，高效可靠，提高在各种晶体生长条件下真空栗的使用寿命和真空系统的可靠性。
[0006]一种用于硅单晶炉的收尘器，主体外形是圆柱形，内部分为上下两个室，上部是过滤室，下部是下部收尘室，上下两个室由中心风管连通，过滤室设有中心清洗水管、周边清洗水管、盖子、抽气口、排污管、金属滤网、反吹氮气管；盖子盖住过滤室；金属滤网成环状，将过滤室分成内外室；中心清洗水管的上部穿出盖子，下部插入中心风管；周边清洗水管位于过滤室的内室，上部穿出盖子；反吹氮气管位于过滤室的外室，上部穿出盖子；抽气口、排污管相对设置，位于过滤室的外室的底部；下部收尘室设有旋风分离器体、进气口、下部冲洗水管，旋风分离器体的顶部被中心风管贯穿，底部穿出下部收尘室的底端，底部穿出的部分依次连有集灰斗、排尘管真空阀、排尘管；进气口与旋风分离器体的上端相切连通；下部冲洗水管穿过下部收尘室侧壁从旋风分离器体的顶部穿入。
[0007]所述的下部冲洗水管的接水管处设有水管阀门，排污管设有排污真空阀。
[0008]所述的下部收尘室设有支撑脚。
[0009]所述的旋风分离器体的直筒内径D为150-220_，其它部分的尺寸取其与D的比值，进气口长α为0.38-0.54、进气口宽b为0.20-0.30、出风管内径De为0.33-0.58、出风管插入深度S为0.5-0.86、排灰口内径D。为0.34-0.68、旋风分离器体的直筒高度h为
1.5-3.5、旋风分离器总高度H为4.0-6.0 ;收尘器的内径D1S 300_450mm，过滤室的高度h ι为400-500mm，下部收尘室的高度匕为500_600mm。
[0010]一种采用所述的收尘器的硅单晶炉系统，包括单晶炉、水环真空栗、机械栗，进一步设有所述的收尘器，单晶炉分别通过机械栗真空阀与机械栗相连，通过进气口真空阀与收尘器相连；收尘器进一步通过水环真空栗真空阀与水环真空栗相连。
[0011]本发明的有益效果:采用所述旋风分离器，可显著提高单晶炉尾气中粉尘的收尘效率，增加真空栗的使用寿命和单晶炉真空系统的可靠性；特别是在生长重度掺杂的硅单晶时，效果尤为突出。
【附图说明】
[0012]图1是一种用于硅单晶炉的收尘器主视图；
[0013]图2是过滤室剖面图；
[0014]图3是收尘室剖面图；
[0015]图4是旋风分离器各部分主要尺寸示意图；
[0016]图5是采用收尘器的硅单晶炉系统结构示意图；
[0017]图中，中心清洗水管1、周边清洗水管2、盖子3、过滤室4、中心风管5、抽气口 6、下部收尘室7、旋风分离器体8、集灰斗9、排尘管真空阀10、排尘管11、进气口 12、水管阀门13、下部冲洗水管14、排污管15、排污真空阀16、金属滤网17、反吹氮气管18、阀门19、阀门20、单晶炉21、机械栗真空阀22、水环真空栗真空阀23、进气口真空阀24、水环真空栗25、滑阀真空栗26、支撑脚27。
【具体实施方式】
[0018]如图1-3所示，一种用于硅单晶炉的收尘器，主体外形是圆柱形，内部分为上下两个室，上部是过滤室4，下部是下部收尘室7，上下两个室由中心风管5连通，过滤室4设有中心清洗水管1、周边清洗水管2 (—般是对称分布，图中所示为4根)、盖子3、抽气口 6、排污管15、金属滤网17、反吹氮气管18 (—般是对称分布，图中所示为4根);盖子3盖住过滤室4 ;金属滤网17成环状，将过滤室4分成内外室；中心清洗水管I的上部穿出盖子3，下部插入中心风管5 ;周边清洗水管2位于过滤室4的内室，上部穿出盖子3 ;反吹氮气管18位于过滤室4的外室，上部穿出盖子3 ;抽气口 6、排污管15相对设置，位于过滤室4的外室的底部；下部收尘室7设有旋风分离器体8、进气口 12、下部冲洗水管14，旋风分离器体8的顶部被中心风管5贯穿，底部穿出下部收尘室7的底端，底部穿出的部分依次连有集灰斗9、排尘管真空阀10、排尘管11 ;进气口 12与旋风分离器体8的上端相切连通；下部冲洗水管14穿过下部收尘室7侧壁从旋风分离器体8的顶部穿入。
[0019]所述的下部冲洗水管14的接水管处设有水管阀门13，排污管15设有排污真空阀16。
[0020]所述的下部收尘室7设有支撑脚27。
[0021]如图4、5所示，所述的旋风分离器体8的直筒内径D为150-220_，其它部分的尺寸取其与D的比值，进气口长α为0.38-0.54、进气口宽b为0.20-0.30、出风管内径De为
0.33-0.58、出风管插入深度S为0.5-0.86、排灰口内径D。为0.34-0.68、旋风分离器体8的直筒高度h为1.5-3.5、旋风分离器总高度H为4.0-6.0 ;收尘器的内径D1S 300_450mm，过滤室4的高度!^为400_500mm，下部收尘室7的高度h 2为500_600mm。
[0022]一种采用所述的收尘器的硅单晶炉系统，包括单晶炉21、水环真空栗25、机械栗26 (可以选用滑阀真空栗等)，进一步设有所述的收尘器，单晶炉21分别通过机械栗真空阀22与机械栗26相连，通过进气口真空阀24与收尘器相连；收尘器进一步通过水环真空栗真空阀23与水环真空栗25相连。
[0023]应用实例
[0024]如图1-5所示，将本发明与直拉硅单晶炉21、真空阀22、真空阀23、真空阀24、水环真空栗25、机械栗26用真空管道连接起来。在单晶炉装好料后(如图1所示)，保持阀门13、真空阀10、真空阀16、阀门19、阀门20、真空阀22(如图5所示)、真空阀23、真空阀24关闭，开滑阀真空栗26，打开真空阀22抽真空，完成单晶炉抽真空和检漏程序后，开水环真空栗25，关闭真空阀22，依次打开真空阀24和真空阀23，转换成用水环真空栗25抽真空，根据需要掺入磷、砷、锑等掺杂剂的掺杂过程和晶体生长过程都使用水环真空栗25抽真空。
[0025]在晶体生长过程中如果发生金属滤网17 (如图1所示)堵塞现象，打开阀门20通氮气反吹金属滤网17解除滤网堵塞。
[0026]在拉晶结束后如金属滤网17和旋风分离器堵塞，可打开阀门13、阀门19通自来水清洗金属滤网17和旋风分离器，打开真空阀16、真空阀10，开水环真空栗25清理过滤室4和旋风分离器内的污水。
【主权项】
1.一种用于硅单晶炉的收尘器，其特征在于:主体外形是圆柱形，内部分为上下两个室，上部是过滤室(4)，下部是下部收尘室(7)，上下两个室由中心风管(5)连通，过滤室(4)设有中心清洗水管(I)、周边清洗水管(2)、盖子(3)、抽气口(6)、排污管(15)、金属滤网(17)、反吹氮气管(18);盖子(3)盖住过滤室(4);金属滤网(17)成环状，将过滤室(4)分成内外室；中心清洗水管(I)的上部穿出盖子(3)，下部插入中心风管(5);周边清洗水管(2)位于过滤室(4)的内室，上部穿出盖子(3);反吹氮气管(18)位于过滤室(4)的外室，上部穿出盖子(3);抽气口 ￠)、排污管(15)相对设置，位于过滤室(4)的外室的底部；下部收尘室(7)设有旋风分离器体(8)、进气口(12)、下部冲洗水管(14)，旋风分离器体(8)的顶部被中心风管(5)贯穿，底部穿出下部收尘室(7)的底端，底部穿出的部分依次连有集灰斗(9)、排尘管真空阀(10)、排尘管(11);进气口(12)与旋风分离器体(8)的上端相切连通；下部冲洗水管(14)穿过下部收尘室(7)侧壁从旋风分离器体(8)的顶部穿入。2.根据权利要求1所述的收尘器，其特征在于:所述的下部冲洗水管(14)的接水管处设有水管阀门(13)，排污管(15)设有排污真空阀(16)。3.根据权利要求1所述的收尘器，其特征在于:所述的下部收尘室(7)设有支撑脚(27)。4.根据权利要求1所述的收尘器，其特征在于:所述的旋风分离器体(8)的直筒内径D为150-220mm，其它部分的尺寸取其与D的比值，进气口长α为0.38-0.54、进气口宽b为0.20-0.30、出风管内径De为0.33-0.58、出风管插入深度S为0.5-0.86、排灰口内径D。为0.34-0.68、旋风分离器体(8)的直筒高度h为1.5-3.5、旋风分离器总高度H为4.0-6.0 ; 收尘器的内径D1SSOO-ASOmm,过滤室⑷的高度h 400_500mm，下部收尘室(7)的高度 1^2为 500-600mm。5.一种采用如权利要求1所述的收尘器的硅单晶炉系统，包括单晶炉(21)、水环真空栗(25)、机械栗(26)，其特征在于:进一步设有所述的收尘器，单晶炉(21)分别通过机械栗真空阀(22)与机械栗(26)相连，通过进气口真空阀(24)与收尘器相连；收尘器进一步通过水环真空栗真空阀(23)与水环真空栗(25)相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于硅单晶炉的收尘器及硅单晶炉系统，主体外形是圆柱形，内部分为上下两个室，上部是过滤室，下部是下部收尘室，上下两个室由中心风管连通，过滤室设有中心清洗水管、周边清洗水管、盖子、抽气口、排污管、金属滤网、反吹氮气管；盖子盖住过滤室；金属滤网成环状，将过滤室分成内外室；下部收尘室设有旋风分离器体、进气口、下部冲洗水管，旋风分离器体的顶部被中心风管贯穿，底部穿出下部收尘室的底端，底部穿出的部分依次连有集灰斗、排尘管真空阀、排尘管。本新型采用所述旋风分离器，可显著提高单晶炉尾气中粉尘的收尘效率，增加真空泵的使用寿命和单晶炉真空系统的可靠性；在生长重度掺杂的硅单晶时，效果尤为突出。
【IPC分类】C30B29/06, C30B35/00
【公开号】CN204779924
【申请号】CN201520293334
【发明人】曾泽斌
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年5月8日