[实用新型]能够测量熔硅液面与导流筒之间距离的单晶炉热场装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及直拉式硅单晶炉中的热场结构技术，特别是一种能够测量熔硅液面与导流筒之间距离的单晶炉热场装置。 

背景技术

在直拉式单晶硅生产过程中，整个生长流程都在单晶炉热场内完成。要求热场保持一个稳定可控的热交换环境，用以平衡硅单晶生长过程中放出的结晶热以及向系统以外的热量散失，并且提供符合硅单晶生长所需的温度梯度，以保证硅原子不断的在单晶生长的固液界面上规则排列，而不产生新的晶核。热场中各个点的温度梯度都不相同，只有硅熔液与单晶生长界面处于热场内具有满足硅单晶生长的温度梯度的区域内时，单晶硅才能正常生长。此外，硅单晶生长过程中由于熔硅与石英坩埚、熔硅与炉内少量氧气等气体的化学反应将不断产生主要为一氧化硅的杂质，这些杂质如果进入单晶生长界面会破坏硅原子的规则排列过程，中断单晶体的生长。因此，杂质必须迅速的从熔硅液面蒸发并排出热场之外。在直拉式硅单晶的生长工艺中，通常不断从热场的导流筒处充入氩气，并让氩气流过熔硅液面与导流筒之间的间隙，最后在真空泵的作用下从热场的排气口排出。因此熔硅液面与导流筒之间的间距大小对于氩气的流动、杂质的蒸发、硅棒旋转稳定性和硅棒氧含量等关系到单晶生长和品质的因素都有很大的影响。并且由于导流筒位置在热场内是固定的，如果确定了熔硅液面与导流筒的间距，就确定了硅熔液和生长界面在热场内的位置，也即确定了硅熔液和生长界面所处位置的温度梯度。 

传统的热场结构无法直接判断熔硅液面与导流筒的间距，只能通过目测的方式，其误差大，重复性差，人为因素占主导。对于现代化的大规模自动化生产，采用传统的目测方式，限制了硅单晶生长的工艺一致性和生产效率。 

综上所述，实用新型一种可方便的测量熔硅液面与导流筒的间距的热场装置对于稳定硅单晶生长环境，提高直拉式硅单晶生长的成晶率，提高规模化硅单晶生产的效率具有非常重要的意义。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种可方便的测量熔硅液面与导流筒的间距的热场装置。通过该实用新型所指的热场装置对于熔硅液面与导流筒的间距的测量，有 助于在硅单晶生长过程中实时控制该间距。可保证通畅的气流，稳定的温度梯度，提高硅单晶生长的成晶率和生产效率。 

为解决技术问题，本实用新型提供的解决方案是： 

提供一种能够测量熔硅液面与导流筒间距的单晶炉热场装置，在硅单晶炉热场的下保温盖中间的孔内设置用于引导保护气体的内导流筒和外导流筒，内导流筒与外导流筒的上沿、内导流筒与外导流筒的下沿分别相接形成闭合的接触缘；在内导流筒或外导流筒的下沿处设置通孔，通孔中活动安装一根石英棒，该石英棒相对于通孔的位置变化使其能具备下述两种状态：(1)石英棒的下部末端垂直向下伸出内导流筒或外导流筒的下沿以作为测量距离的标尺；或，(2)石英棒的下部末端收回至内导流筒或外导流筒的最下缘之上以便于单晶炉热场装置的移动。 

作为一种改进，所述石英棒为直线型，其上部端头呈T形；所述通孔开设于外导流筒下沿的下表面，石英棒以T形端头作为向下移动的限位器；内导流筒与外导流筒之间具有足够距离以使石英棒能够向上位移进入两者之间的空腔。 

作为一种改进，所述石英棒呈L形，组成L形的一段为固定段，另一段为测量段；所述通孔开设于内导流筒下沿的侧壁上；石英棒的固定段活动安装于该通孔中，而测量段能够以该固定段为水平回转轴在竖直平面上旋转。 

作为一种改进，所述通孔为“一”字形长通孔，活动安装于通孔中的石英棒固定段的端头具有上下相对设置的凸出部；该凸出部的存在，使得固定段的端头在测量段呈竖直状态时不能滑出通孔，而只能在测量段呈水平状态时才能从通孔中进出。 

作为一种改进，所述石英棒的测量段能够以固定段为水平回转轴在竖直平面上作360°旋转。 

作为一种改进，所述下保温盖中间的孔是圆孔，所述内导流筒与外导流筒的上沿、内导流筒与外导流筒的下沿分别相接所形成闭合的接触缘是环形的。 

作为一种改进，所述外导流筒与下保温盖之间呈环形紧密连接。 

本实用新型与背景技术相比，具有的有益的效果是： 

(1)可以直观的测量硅熔液面与导流筒的间距，不需要操作者凭经验判断； 

(2)通过透明石英棒，可实时监测熔液面位置，为操作者提供控制液面位置依据； 

(3)可伸缩或旋转的设计使石英棒在操作过程中不易损坏。 

附图说明

图1为L形石英棒的装配示意图； 

图2为图1中通孔结构示意图；