[实用新型]一种炉室小型化的悬浮区熔单晶炉

说明书

本实用新型属于悬浮区熔单晶炉技术领域，具体涉及一种炉室小型化的悬浮区熔单晶炉。针对现有用于生产较长单晶棒的悬浮区熔单晶炉由于炉室过大，导致生产成本较高、占用空间较大的问题。本实用新型的技术方案是：包括炉室，炉室顶部设置有上轴，上轴的末端设置有夹具，炉室底部设置有下轴，炉室中还设置有挂架，挂架一端连接有用于将挂架输送至上轴下方的伸缩轴，伸缩轴通过能够横向滑动的滑动机构与炉室的内壁连接。本实用新型适用于长棒状单晶的生长工艺。

技术领域

本实用新型属于悬浮区熔单晶炉技术领域，具体涉及一种炉室小型化的悬浮区熔单晶炉。

背景技术

悬浮区熔单晶炉用于悬浮区熔提纯与悬浮单晶生长的装置。主要用于区熔硅的提纯和单晶生长，已用于工业生产半导体材料。悬浮区熔单晶炉结构由两部分组成，即炉室和机械传动部分以及电气控制柜和高频发生器部分。炉室为一不锈钢水套式直立容器，可抽高真空或通入流动氩气。从炉室顶底端各插入上轴和下轴，上轴下端夹持一根多晶硅棒，下轴顶端夹持一籽晶。炉室中央装设一单匝高频加热线圈。上下轴可分别旋转和升降。电气控制柜上装有指示仪表、调速旋钮、按钮开关。柜内装有电机控制系统等。

这种单晶炉的缺点是对于较长的单晶棒的生产，必须使用相同长度的原料晶体棒，这导致设置原料晶体棒的炉室也比较高，且体积也比较大。这一方面导致了抽真空的难度或增加了惰性气体的使用量，使得工艺成本较高；另一方面使得悬浮区熔单晶炉整体较高、体积较大，占用过多的空间。

实用新型内容

针对上述现有用于生产较长单晶棒的悬浮区熔单晶炉由于炉室过大，导致生产成本较高、占用空间较大的问题。本实用新型提供一种炉室小型化的悬浮区熔单晶炉，其目的在于：通过分段提供原料晶体棒的方式，降低炉室的高度，从而有效降低悬浮区熔单晶炉整体的体积，从而降低生产成本和占用的空间。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种炉室小型化的悬浮区熔单晶炉，包括炉室，炉室顶部设置有上轴，上轴的末端设置有夹具，炉室底部设置有下轴，炉室中还设置有挂架，挂架一端连接有用于将挂架输送至上轴下方的伸缩轴，伸缩轴通过能够横向滑动的滑动机构与炉室的内壁连接。

采用该技术方案后，需要熔融的原料晶体棒可截断成较短长度的多根短棒，并将短棒密集挂在挂架上。进行单晶棒的生长时，先将挂架输送至上轴的下方，由位于上轴底部的夹具从挂架上夹取一根原料晶体棒，然后将挂架移开，进行单晶棒的生长。上轴夹取的原料晶体棒消耗完后，将挂架再次输送到上轴下方，先将上轴上剩余的无法再继续熔融的原料晶体棒残余部放回挂架，然后微调挂架的位置，用上轴底部的夹具夹取另一根原料晶体棒，移开挂架后在上一次生长的基础上继续进行单晶棒的生长。上述过程一直重复，直到所有的原料晶体棒熔融生长成一根单晶棒。由于将原料晶体棒截成了多根短棒，因而容纳原料晶体棒的炉室的高度可以设计得更低，从而达到了减小炉室的体积和使得悬浮区熔单晶炉小型化的目的。更小的炉室体积可以使得抽真空和填充惰性气体更加容易，从而降低了工艺的成本。悬浮区熔单晶炉小型化则有利于减小设备的占用空间。

优选的，夹具和伸缩轴连接有控制系统。控制系统用于从炉室外部控制夹具和伸缩轴的运行，实现夹取原料单晶棒的操作。

优选的，挂架上设置有多个等距排列的限位条，所述限位条向上弯曲。挂架悬挂原料晶体棒的方式可以有多种选择。该优选方案结构简单，为较优的选择。该优选方案的实施方法是，使得每一根原料晶体棒的直径略大于两根相邻限位条之间的距离，然后在原料晶体棒的顶端附近刻出凹槽，使得凹槽与两根相邻限位条匹配，这样可以通过凹槽与限位条的配合悬挂原料晶体棒。限位条向上弯曲的目的是阻挡原料晶体棒，避免原料晶体棒在晃动的作用下掉落。