[发明专利]一种直拉晶体生长炉热系统的拆装装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及坩埚法生长晶体炉子装置的改进机构，更具体地说是直拉硅单晶棒生长炉子中热系统安装和拆除的一种拆装装置。 

(二)背景技术

公知，单晶生长的工艺炉的结构为自下而上依次是炉体支架、坩埚轴传动升降部分、炉底板、下炉筒、中炉筒和炉盖，炉盖上方设置可容纳生长出晶体的副室，副室上方是晶体提拉和旋转机构，籽晶轴、重锤、籽晶夹头和籽晶从副室上方中心可一直下降到与石英坩埚内硅熔体接触，通过温度和各种控制，使硅熔体定向在籽晶下结晶并不断长大，达到晶体生长的目的。 

热系统是晶体生长炉中核心部件，它主要包括三大部份，安装在炉底两电极柱上的石墨电阻加热器为硅料熔化和晶体生长提供热量，其二是安装在加热器中间的石墨坩埚托(用于承放装有固体硅料的石英坩埚)及连接炉底坩埚轴的连杆和坩埚托盘，其三是提供保温及形成晶体生长所需的各部位、方向的温度梯度器件。保温器件材料主要分两大类，一类是内层保温器件需要材料耐高温、致密、有强度，通常采用高纯石墨、碳碳纤维或表面进行过气相沉积的梯度保温材料，另一类是在内保温层外面的热导率很低的保温材料，主要有石墨软毡、固化毡。保温器件的分布有炉底石墨保温底板及下面软毡或固化毡保温层、下炉体石墨下保温罩及外面的石墨软毡或固化毡保温层、加热器四周的石墨中保温层及外面的石墨软毡或固化毡保温层、加热器上方有上保温罩及外面的石墨软毡或固化毡保温层、在上保温罩上面有保温盖及呈下漏斗形的热屏。 

在一炉硅单晶生长结束后需将晶体升至副室内，用机械方式提起副室，并向左旋出后取出晶体。 

在取出晶体后，需拆除炉筒内热系统，特别是中炉筒内的保温盖、热屏、上保温罩、中保温罩及外面的软毡或固化毡等部件并进行工艺清洗工作，尤其是清洁下炉筒底部的碎屑杂质及抽气管道内的氧化挥发物，然后再重新安装热系统、再将多晶原料装进石英坩埚后合上炉筒、炉盖、副室并抽空进行新一炉拉晶程序。中炉筒提升并需要转出，由于升起高度限制，必须先将保温盖、热屏、上保温层等先取出来。 

其主要步骤一般如下：将晶体升至付室后提起付室，向左旋出后取出晶体。升起炉盖向左转出。取出热屏、保温盖、上保温罩及外面的软毡或固化毡等。吊升起中炉筒向右转出，再取出设置在加热器四周的石墨中保温罩及外面软毡或固化毡层，检查加热器电极接触是否良好并请洗加热器外表的氧化物，定期拆下加热器进行大清理，对下炉筒各部位和排气口进行工艺清洁工作，对取出的上、中保温罩及保温盖也需进行工艺清洁工作。清理工作结束后，按顺序自下而上装热系统，要求坩埚托、加热器、保温罩保持很好的同心度，达到热场均匀性目的。 

其生产工艺流程为：拆炉清洗炉子-装炉-抽空(充一定量的氩气，炉内压力保持1000-2000Pa)-化料-稳定-晶体生长-停炉 

随着技术进步和性能优良的保温材料广泛应用，热系统的保温性能越来越好，晶体生长的功率大幅下降，但同时炉子冷却需要时间也越来越长(硅熔液结晶温度是1420度，加热器温度不小于1500度，化料时温度应还要高)，为了提高生产效率，一般在石墨器件和保温材料在耐氧化极限温度范围内，放气至大气压打开炉子(目前停炉5-6小时，炉内温度约在400度-350度左右)，由于热系统很好的保温效果，即使在空气中冷却到可操作温度也还需要不少时间，一般情况下，打开炉子等待一段时间后，操作工还将冒很高温度先将上部石墨器件，包括保温盖、热屏、上保温罩等先取出，然后升起中炉筒转出，再把石墨中保温罩及外面保温石墨毡或固化毡一起抬起取出(20英寸热系统的中保温罩及石墨毡重二十几公斤)，待冷却一段时间后再进行工艺清洗，然后进行安装热场，将中保温罩安装在下保温罩上，升起中炉筒转入到下炉体上方并下降到下炉体法兰，此时还要调正保温罩方位，将保温罩测温 孔对准炉子上测温仪位置，以上这些工作费时、费力，安装要求高，要在很高的温度中操作调试，工作条件差，对人体损害大，而且还会影响安装装配质量，影响下一炉的产品质量。 

经调查和检索，国内外此类设备的结构和更换、清理的方法、过程概莫能外。 

生产实践需要一种改良装置，能方便简洁地拆卸炉筒内热系统和对各部位的清理活动，减少拆卸过程中由于对炉筒内部热系统部件冷却所需等待的时间，节约能耗，提高工作效率。 

(三)发明内容

本发明的目的拟提供一种直拉晶体生长炉的快速拆装装置，能方便拆卸移出炉筒内主要保温部件，加快拆卸、冷却、清理步骤。 

本发明的目的是如此来实现的。