[实用新型]一种直拉硅单晶惰性保护气体转换及互锁装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及直拉单晶硅生产技术领域，特别是一种直拉硅单晶生长过程中的惰性保护气体转换及防止误操作的装置。

背景技术

直拉硅单晶的氮保护气氛属于半导体材料制造技术。在直拉(切氏法)硅单晶技术中，通常使用氩气作为拉晶的保护气体，所用的氩气纯度为99.999%以上，氩气在单晶生长过程中一直处于充气状态，氩气在晶体生长过程中起到保护石墨热场在高温下不被氧化和带走结晶潜热，使单晶能够顺利生长，但是氩气价格高，且受钢厂空分厂家制约，因此应尽量减少氩气的用量。经过比较发现氮气是理想的替代者，可以用纯度为99.99%以上的氮气，在高温化料和收尾停加热后利用高纯氮气替代氩气，进入硅单晶炉内氮气流量为20-50升/分。由于氮气来源丰富,价格低廉,可大幅度地降低硅单晶成本，产生积极的效果。由于是在单晶生长过程的部分阶段使用氮气替换氩气，因此需要进行氩气和氮气的转换。在拉晶过程中达到氩气和氮气在不同的工艺要求人为切换，保证向单晶炉炉内准确灌冲单一气体，生产出优质合格的单晶。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够降低成本，实现拉晶过程中氮气和氩气的安全切换，保证向炉内准确灌冲单一气体的气体转换及互锁装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种直拉硅单晶惰性保护气体转换及互锁装置，包括由两个并联的氩气流量计和控制两个氩气流量计同时开启的氩气控制球阀组成的氩气充气装置；其特征在于：还包括由氮气流量计和控制氮气流量计开启的氮气控制球阀组成的氮气充气装置，以及使得所述两个充气装置在同一时刻只能使用一个的机械互锁装置。

所述机械互锁装置为U形卡槽，U形卡槽的两个侧面上开有一个球阀手柄旋转口，U形卡槽的底面上设有滑道，氩气控制球阀和氮气控制球阀的手柄转轴位于滑道内。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）在单晶生长过程的部分阶段使用氮气替换氩气，降低了生产成本；（2）采用卡槽，保证两个控制球阀在同一时刻只能开启一个，实现了氮气与氩气的安全、准确切换。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1的A-A向视图；

图中，1、氩气控制球阀，2、氮气控制球阀，3、氩气流量计，4、氮气流量计，5、U形卡槽，6、球阀手柄旋转口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种直拉硅单晶惰性保护气体转换及互锁装置，包括由两个并联的氩气流量计3和控制两个氩气流量计3同时开启的氩气控制球阀1组成的氩气充气装置；其特征在于：还包括由氮气流量计4和控制氮气流量计4开启的氮气控制球阀2组成的氮气充气装置，以及使得所述两个充气装置在同一时刻只能使用一个的机械互锁装置。

氩气流量计3采用质子横流氩气流量计，氮气流量计4采用质子横流氮气流量计。

所述机械互锁装置为U形卡槽5，U形卡槽5的两个侧面上开有球阀手柄旋转口6，U形卡槽5的底面上设有滑道，氩气控制球阀1和氮气控制球阀2的手柄转轴位于滑道内。

氩气控制球阀1与氮气控制球阀2水平安装在专门设计的U形卡槽5内，U形卡槽5的侧面上设计有专门的球阀手柄旋转口6，如图2所示，此旋转口是按照一个球阀手柄的旋转直径预留的，因此同一时刻只能允许一个手柄旋转打开。正常状态下两个球阀都处在关闭状态，球阀手柄都不能动作。只有当人为的将U形卡槽5的球阀手柄旋转口6移动到需要接通的控制球阀手柄位置时，此球阀手柄才能旋转打开，而另一个球阀仍处在关闭状态，这样能够做到防止两种气体同时混充到炉内，同样保证了能够准确及时地切换氩气和氮气。

具体操作过程：

在停用时，氩气控制球阀1和氮气控制球阀2都处在关闭状态，两个手柄同时卡在U形卡槽5之中，手柄不能旋转；当需要冲氩气时，将U形卡槽5移动，让球阀手柄旋转口6对准氩气控制球阀1，此时氩气控制球阀1的手柄可自由旋转打开，向炉内冲氩气，而氮气控制球阀2的手柄卡在U形卡槽5内不可旋转；如需要向炉内充氮气时，先将氩气控制球阀1关闭，移动U形卡槽5，让球阀手柄旋转口6对准氮气控制球阀2的手柄，此时氮气控制球阀2的手柄可自由旋转打开，向炉内冲氮气。