專利名稱：具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直拉硅單晶爐設(shè)備，特別涉及一種具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的直拉硅單晶爐在其爐體上部配有一個副爐室，用于在晶體提拉出熔體后上升到副爐室內(nèi)部緩慢冷卻。生長直徑8英寸的單晶冷卻時間通常需要6 8小時，但在此冷卻過程中不能進行下一根單晶的拉制。這直接導(dǎo)致爐體有效運行時間縮短，并且在此期間，還必須為維持爐體溫度提供持續(xù)的電力供應(yīng)，造成嚴重浪費。自直拉法硅單晶生長爐投入使用以來，一直沒有開發(fā)出有效的設(shè)備以降低由于晶體冷卻對的設(shè)備運轉(zhuǎn)效率的影響， 硅單晶爐生產(chǎn)效率無法進一步提高，限制了生產(chǎn)企業(yè)進一步降低成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐。為解決技術(shù)問題，本實用新型提供的方案是提供具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐，該單晶爐有一個主爐室，主爐室上部裝配有一個副爐室；該單晶爐還額外配置一個副爐室，兩個副爐室均具備爐筒、晶體提升機構(gòu)、水平調(diào)整機構(gòu)、副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和控制副爐室升降的液壓缸，副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)均通過連接件活動安裝于支撐柱上；各副爐室的下端設(shè)置一個副爐室閘閥，副爐室閘閥內(nèi)設(shè)置活動的閥板； 所述主爐室的上端設(shè)有一個隔離閥座，隔離閥座內(nèi)部設(shè)置活動的主爐室隔離閥板，隔離閥座上側(cè)與兩個副爐室閘閥相互匹配。本實用新型中，副爐室閘閥內(nèi)部設(shè)置的活動閥板采用插入式結(jié)構(gòu)，隔離閥座內(nèi)部設(shè)置的活動的主爐室隔離閥板可采用翻板式結(jié)構(gòu)，以此滿足密封保障，以及為晶體留出上升通道的要求。作為一種改進，所述兩個副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)分別安裝于左右兩個支撐柱上，或是安裝于同一個支撐柱上。作為一種改進，所述支撐柱固定于主爐室的外側(cè)。基于前述單晶爐的單晶硅生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)先使用I號副爐室與主爐室配合完成第一根單晶生長過程，然后將晶體上升到爐筒內(nèi)；關(guān)閉主爐室隔離閥板和I號副爐室閥板，并向隔離閥座內(nèi)充入氬氣；達到大氣壓力后，將I號副爐室升起并旋轉(zhuǎn)到主爐室旁邊，晶體在I號副爐室完成冷卻；號副爐室升起并旋轉(zhuǎn)到主爐室旁邊后，隨即將II號副爐室旋轉(zhuǎn)到主爐室上方，下降后與隔離閥座實現(xiàn)密閉連接；(3)確認主爐室隔離閥板處于關(guān)閉狀態(tài)，II號副爐室閥板處于打開狀態(tài)，對II號副爐室進行抽真空到lOOTorr，再向II號副爐室內(nèi)充入氬氣達到400Torr，再重復(fù)抽真空過程和充氬氣過程兩次；然后將II號副爐室內(nèi)壓力調(diào)整到與主爐室壓力相同，再打開主爐室隔離閥板，開始下一根單晶生長過程；(4)重復(fù)并連續(xù)完成與步驟⑴至(3)相同的操作步驟，即可實現(xiàn)I號副爐室與 II號副爐室交替輪換、主爐室不間斷的連續(xù)生長多根單晶的過程。本實用新型的有益效果是本實用新型中為主爐體上配置雙副爐室，拉晶完成后，通過兩個爐筒的交替使用， 可在晶棒冷卻的同時進行下一根晶棒的拉制，縮短了生產(chǎn)周期，大幅度提高生產(chǎn)效率。經(jīng)測試，采用本實用新型后，在單爐連續(xù)生長3 5根單晶過程中，可以減少約12 25小時的等待時間。據(jù)統(tǒng)計單臺單晶爐每年因此累計增加有效運行時間超過500小時，因此至少可提高生產(chǎn)效率達8%以上，大幅度提高了熱場、坩堝等的使用效率，有效降低成本。

圖1為具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐的示意圖；圖2為圖1中A處的局部右視剖面圖。附圖標(biāo)記1為II號晶體提升機構(gòu)，2為II號水平調(diào)整機構(gòu)，3為II號爐筒，4為 II號副爐室閘閥，5為II號副爐室閥板，6為I號晶體提升機構(gòu)，7為I號水平調(diào)整機構(gòu)，8 為I號爐筒，9為II號副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，10為II號支撐柱，11為II號液壓缸，12為I號副爐室閘閥，13為I號副爐室閥板，14隔離閥座，15主爐室隔離閥板，16為I號副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，17為I號支撐柱，18為I號液壓缸，19為主爐室。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細表述。具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐有一個主爐室19，主爐室19的上部裝配有一個副爐室，該單晶爐還額外地配置了第二個副爐室。兩個副爐室分別具備爐筒3和8、晶體提升機構(gòu)1和6、水平調(diào)整機構(gòu)2和7、控制副爐室升降的液壓缸11和18、副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)9和16、 副爐室閘閥4和12、副爐室閥板5和13 ；兩個副爐室閘閥4和12分別設(shè)于爐筒3和8的底部，副爐室閘閥4和12的內(nèi)部分別設(shè)置活動的副爐室閥板5和13 ；兩個副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)9 和16通過連接件分別活動安裝于支撐柱10和17上；所述主爐室19的上端設(shè)置一個隔離閥座14，隔離閥座14的內(nèi)部設(shè)置活動的主爐室隔離閥板15，隔離閥座14上側(cè)與I號副爐室閘閥12和II號副爐室閘閥4相互匹配。作為可選方案，兩個副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)9和16也可以安裝于同一個支撐柱10上，支撐柱10可設(shè)置在主爐室19的外側(cè)?；谒鼍邆潆p副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)先使用I號副爐室與主爐室19配合完成第一根單晶生長過程，然后將晶體上升到I號爐筒8內(nèi)；關(guān)閉主爐室隔離閥板15和I號副爐室閥板13，并向隔離閥座14內(nèi)充入氬氣；達到大氣壓力后，升起I號液壓缸18，分離隔離閥座14和I號副爐室閘閥12 ；通過I 號副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)16將I號副爐室旋轉(zhuǎn)到主爐室19旁邊，晶體在I號爐筒8內(nèi)完成冷卻； 冷卻6至8小時后，向I號爐筒8內(nèi)充入氬氣，達到大氣壓力后打開I號副爐室閥板13取下單晶；(2) I號副爐室旋轉(zhuǎn)到主爐室19旁邊后，隨即將II號副爐室旋轉(zhuǎn)到主爐室19上方，下降后將Π號副爐室閘閥4與隔離閥座14實現(xiàn)密閉連接；(3)確認主爐室隔離閥板15處于關(guān)閉狀態(tài)，II號副爐室閥板5處于打開狀態(tài)，對 II號副爐室進行抽真空到lOOTorr，再向II號副爐室內(nèi)充入氬氣達到400Torr，再重復(fù)抽真空過程和充氬氣過程兩次；然后將II號副爐室內(nèi)壓力調(diào)整到與主爐室19壓力相同，再打開主爐室隔離閥板15，開始下一根單晶生長過程；(4)使用II號副爐室與主爐室19配合完成第二根單晶生長過程，然后將晶體上升到II號爐筒3內(nèi)；關(guān)閉主爐室隔離閥板15和II號副爐室閥板5，并向隔離閥座14內(nèi)充入氬氣；達到大氣壓力后，升起II號液壓缸11，分離隔離閥座14和II號副爐室閘閥4 ；通過II號副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)9將II號副爐室旋轉(zhuǎn)到主爐室19旁邊，晶體在II號爐筒3內(nèi)完成冷卻；冷卻6至8小時后，向II號爐筒3內(nèi)充入氬氣，達到大氣壓力后打開II號副爐室閥板5取下單晶；(5) II號副爐室旋轉(zhuǎn)到主爐室19旁邊后，隨即將I號副爐室旋轉(zhuǎn)到主爐室19上方，下降后將I號副爐室閘閥12與隔離閥座14實現(xiàn)密閉連接；(6)確認主爐室隔離閥板15處于關(guān)閉狀態(tài)，I號副爐室閥板13處于打狀態(tài)，對I 號副爐室進行抽真空到lOOTorr，再向I號副爐室內(nèi)充入氬氣達到400Torr，再重復(fù)抽真空過程和充氬氣過程兩次；然后將I號副爐室內(nèi)壓力調(diào)整到與主爐室19壓力相同，再打開主爐室隔離閥板15，開始下一根單晶生長過程；(7)重復(fù)并連續(xù)完成上述操作步驟，即可實現(xiàn)I號副爐室與II號副爐室交替輪換、 主爐室不間斷的連續(xù)生長多根單晶的過程。
權(quán)利要求1.具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐，該單晶爐有一個主爐室，主爐室上部裝配有一個副爐室；其特征在于，該單晶爐還另外配置一個副爐室，兩個副爐室均具備爐筒、晶體提升機構(gòu)、 水平調(diào)整機構(gòu)、副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和控制副爐室升降的液壓缸，各副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)均通過連接件活動安裝于支撐柱上；各副爐室的下端設(shè)置一個副爐室閘閥，副爐室閘閥內(nèi)設(shè)置活動的閥板；所述主爐室的上端設(shè)有一個隔離閥座，隔離閥座內(nèi)部設(shè)置活動的主爐室隔離閥板， 隔離閥座上側(cè)與兩個副爐室閘閥相互匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐，其特征在于，所述兩個副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)分別安裝于左右兩個支撐柱上，或是安裝于同一個支撐柱上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐，其特征在于，所述支撐柱位于主爐室的外側(cè)。
專利摘要本實用新型涉及直拉硅單晶爐設(shè)備，旨在提供一種具備雙副爐室結(jié)構(gòu)的單晶爐。該單晶爐有一個主爐室，主爐室上部裝配有一個副爐室；該單晶爐還額外配置一個副爐室，兩個副爐室均具備爐筒、晶體提升機構(gòu)、水平調(diào)整機構(gòu)、副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和控制副爐室升降的液壓缸，副爐室旋轉(zhuǎn)機構(gòu)均通過連接件活動安裝于支撐柱上；各副爐室的下端設(shè)置一個副爐室閘閥，副爐室閘閥內(nèi)設(shè)置活動的閥板；所述主爐室的上端設(shè)有一個隔離閥座，隔離閥座內(nèi)部設(shè)置活動的主爐室隔離閥板，隔離閥座上側(cè)與兩個副爐室閘閥相互匹配。通過兩個爐筒的交替使用，可在晶棒冷卻的同時進行下一根晶棒的拉制，縮短了生產(chǎn)周期，大幅度提高生產(chǎn)效率，有效降低成本。
文檔編號C30B15/00GK202202012SQ20112023386
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者孫明, 曹建偉, 朱亮, 王魏, 邱敏秀 申請人:浙江晶盛機電股份有限公司