[发明专利]一种单晶炉坩埚提升下轴称重装置

说明书

本发明属于晶体生长技术领域，具体的说是一种单晶炉坩埚提升下轴称重装置，包括坩埚基座，所述坩埚基座内部通过螺纹连接有丝杆，所述丝杆下端固定有埚升组件，所述坩埚基座内部贯通连接有坩埚轴，所述坩埚轴外部套接有波纹管，所述波纹管下端固定有磁流体安装板，所述磁流体安装板内部固定有埚转磁流体；本发明通过在坩埚轴的底部设置磁流体安装板与压力检测机构，可以有效的通过下轴称重的方式对坩埚的重量进行实时的监测，通过系统对比坩埚内的质量变化与生产晶体的质量变化，可以达到以下有益效果：可自动对坩埚炉下轴进行称重并判断是否出现泄露的情况；可直接反馈埚中剩余硅料质量；可以判断结晶情况；可以用于埚中硅料质量校准。

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，具体是一种单晶炉坩埚提升下轴称重装置。

背景技术

单晶是指整体在三维方向上由容易空间格子构成的晶体，其中以硅的单晶体应用的最为广泛，单晶硅是制造半导体硅器件的原料，在信息化高度发展的今天，人们对于单晶硅的需求也在逐渐增大，而单晶硅的主要制备方法是直拉法。

中国专利公告号CN106757125A提出一种单晶炉的称重装置，包括：称重器件，用于安装在所述单晶炉的晶体提拉机构内，用于称量晶体重量；承载件，支撑于所述称重器件上，用于承载所述晶体提拉机构的提拉绳。本单晶炉的称重装置，利用坩埚内的装料总重量和称量的晶体重量，得到坩埚内的剩余料重量，来控制坩埚提升机构的提升速度，避免锅跟比过小或者过大影响晶体生长。

在上述技术方案中，提出在生产无位错单晶硅产品时，通过位于上部晶体提升机构内置的称重传感器实现对晶棒产品的动态称重，来达到实时监控，而对坩埚以及对应剩余硅原料未直接称重，而是通过计算方式，算出差值得出下部坩埚及剩余硅硅料重量，故而其中实时监控过程中存在不足，无法通过对坩埚内重量变化监测判断硅料是否泄露，同时现有的直拉法单晶硅设备，由于炉内为密闭空间，且由于热场设计需求，无法设置可视时口，因此出现泄露事故，主要通过炉压变化等简洁判断，而漏硅前期主要为微漏硅，前期判断困难，当漏硅达到一定量时候才可以判断，更多依靠操作人员经验判断，存在判断反应周期长，不准确的现象；因此，针对上述问题提出一种单晶炉坩埚提升下轴称重装置。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种单晶炉坩埚提升下轴称重装置，包括坩埚基座，所述坩埚基座内部设置有丝杆，所述丝杆下端固定有埚升组件，所述坩埚基座内部设置连接有坩埚轴，所述坩埚轴外部套接有波纹管，所述波纹管下端固定有磁流体安装板，所述磁流体安装板内部固定有埚转磁流体，所述磁流体安装板下端固定有压力监测机构，所述压力监测机构下端固定有磁流体基座，所述坩埚轴下端设置有埚转组件；在制备单晶硅时，将坩埚安装在坩埚轴的顶部，并将波纹管与炉盘底相连接，使得坩埚炉内形成一个密闭的空间，从而使得坩埚内抽空，在制备的过程中，埚升组件驱动丝杆转动从而带动坩埚基座升降，进而调整坩埚的位置，而埚转组件驱动坩埚轴进行转动，形成埚转提高制备的单晶质量，在制备的过程中，随着坩埚内的原料逐渐的减少，其重力也在减小，从而使得坩埚轴对压力监测机构施加的压力减小，此时通过对压力监测机构发出的信号进行监测，便可得到坩埚内的实时重量数据，通过对比这些重量数据可以达到以下效果：可实现下轴称重方式对漏硅情况进行监测的效果；可以通过对坩埚重量的监测更加直接的实现对于拉晶的控制，直接反馈埚中剩余硅料质量；可以判断结晶情况，判断长晶过程中，液面是否存在结晶情况，若因为液面处低温导致结晶，该结晶会随晶棒一同提升，称重质量会发生明显变化；可以用于埚中硅料质量校准，在此前对坩埚内部加料，硅料都是在外面称重结束后连续往坩埚中加料，现直接通过对坩埚称重进行监测，需要说明的是对于坩埚泄露的判断方式有多种，但是通过下轴称重的方式最为直接并且还有多种附加有益效果。

优选的，所述磁流体安装板与埚转磁流体及压力监测机构利用螺钉相连接；工作时，坩埚轴插入埚转磁流体，埚转磁流体与磁流体安装板相连，在坩埚轴发生重力变化时磁流体安装板可及时的感应到，如此便可实现在支撑坩埚进行长晶的同时对其进行称重。