一種單晶硅生長爐水冷套裝置的制作方法

本發明涉及單晶硅生長設備，具體涉及一種應用于單晶硅生長爐的水冷套裝置。

背景技術：

現有主流單晶硅生長爐不配有水冷套裝置，目前8.5寸晶棒的等徑生長平均拉速為0.8～0.9mm/min，長晶速率較低，難以獲得高收率、高品質，低成本的晶錠。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種單晶硅生長爐水冷套裝置，可以有效提高拉晶速率，減少晶棒生長時間；加裝水冷套裝置后，8.5寸單晶棒的等徑生長平均拉速提高到1.2-1.3mm/min，可以獲得高收率、高品質，成本更低的晶錠。

本發明的技術方案是：一種單晶硅生長爐水冷套裝置，包括水冷法蘭、兩個進水管、兩個出水管和水冷筒；

所述水冷法蘭的法蘭圓盤內開有相互獨立的圓環形水冷槽和圓環形氬氣槽；

所述氬氣槽上開設有一個穿過法蘭圓盤的氬氣進口和若干個穿過法蘭圓盤且能夠向法蘭圓盤下方出氣的氬氣出口；

所述水冷槽一側開設有一個穿過法蘭圓盤的水冷套進水口，水冷槽上與水冷套進水口相對的另一側開設有一個穿過法蘭圓盤的水冷套出水口；所述水冷套出水口兩側設置有進出水隔板將水冷槽分為帶有水冷套進水口的進水區和帶有水冷套出水口的出水區，所述進水區內開設有兩個水冷法蘭出水口，所述出水區內開設有兩個水冷法蘭進水口；

所述水冷筒包括內筒，外筒和設置于內筒與外筒之間的第二隔水板；所述內筒外壁，外筒內壁和第二隔水板的板壁配套組成兩個獨立的水冷筒冷卻水回路，每個獨立的水冷筒冷卻水回路包括一條豎直的直線回路和一條s形回路；所述直線回路頂端設置水冷筒進水口，底端連接s形回路底端；所述s形回路頂端設置水冷筒出水口；

所述進水管一端連接水冷法蘭出水口，一端連接水冷筒進水口；

所述出水管一端連接水冷法蘭進水口，一端連接水冷筒出水口。

進一步的，所述水冷槽的進水區內設置有第一隔水板；所述第一隔水板為與水冷槽同心的環形結構，設置于進水區徑向中分線上，將進水區分為內進水區和外進水區，且第一隔水板兩端與進出水隔板距離不接觸；

所述水冷槽內還設置有第三隔板，所述第三隔板將內進水區分隔為周向均等的兩部分，兩個水冷法蘭出水口設置于第三隔板兩側；水冷套進水口位于與第三隔板對應的外進水區中部。

進一步的，所述水冷套裝置加裝在隔離閥與爐蓋之間；所述水冷套進水口管道連接至單晶硅生長爐主進水管，連接管道上設置有第一球閥；所述水冷套出水口管道連接至單晶硅生長爐主出水管，連接管道上設置有流量傳感器、溫度傳感器和第二球閥；所述氬氣進口管道連接至單晶硅生長爐氬氣單元，連接管道上設置有流量計和電磁閥。

進一步的，所述氬氣出口為圓孔，距離氬氣進口越遠直徑越大。因為距離越遠，氣體壓力越小，增大直徑，能夠保證所有的氬氣出口出氣均勻，提高清理水冷套外壁的效率。

進一步的，所述水冷法蘭、和水冷筒之間設置有加固圓鋼。保證水冷法蘭和水冷筒之間支撐連接可靠，且減少進水管和出水管承受的壓力，延長裝置的使用壽命。

進一步的，所述水冷筒底部設置有若干個觀察缺口。能夠方便單晶硅生長爐上ccd和單眼鏡的觀察。

本發明的有益效果是：

1、在單晶硅生長爐上加裝水冷套裝置，有效提高拉晶速率，減少晶棒生長時間。加裝水冷套裝置后，8.5寸單晶棒的等徑生長平均拉速提高到1.2-1.3mm/min，可以獲得高收率、高品質，成本更低的晶錠。

2、配有流量傳感器和溫度傳感器，可實時監控冷卻水的流量和溫度，避免發生事故，安全性高。

3、可在現有單晶爐上改造加裝水冷套裝置，改造成本較低，有效提升現有單晶爐性能和生產成本，將水冷套裝置與單晶硅生長爐的主進水管與主出水管之間連接，省去了單獨的進出水管道，減少零部件，節約成本。

4、利用第一隔水板與第三隔板將水冷套進水口和水冷法蘭出水口隔開，使得從水冷套進水口進來的冷卻水需要繞一個s形之后，從水冷法蘭出水口流出，從而提高水冷法蘭的水冷作用。

5、采用兩個獨立的水冷筒冷卻水回路，每個獨立的水冷筒冷卻水回路包括一條豎直的直線回路和一條s形回路，直線回路將冷卻水之間送到水冷筒底部，再經s形回路將冷卻水自底部傳送至頂部，冷卻效率高。同時采用兩個獨立的水冷筒冷卻水回路，更好的提高冷卻效率。

附圖說明

圖1為本系統的連接框圖；

圖2為本系統的結構示意圖；

圖3為豎直方向的截面圖；

圖4為帶有水冷槽的截面圖；

圖5為帶有氬氣槽的截面圖；

圖6為立體示意圖；

圖7為立體示意圖。

圖中：1為水冷法蘭，2為水冷筒，3為進水管，4為出水管，5為加固圓鋼，6為第一隔水板，7為第二隔水板，8為圓環形水冷槽，9為圓環形氬氣槽，10為氬氣出口，11為氬氣進口，12為水冷套進水口，13為水冷法蘭出水口，14為水冷法蘭進水口，15為水冷套出水口，16為觀察缺口，17為進出水隔板，18為第三隔板，31為第一球閥，32為水冷套裝置，33為流量傳感器，34為溫度傳感器，35為流量計，36為第二球閥，37為電磁閥。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的說明。

如圖2-7所示，一種單晶硅生長爐水冷套裝置，包括水冷法蘭1、兩個進水管3、兩個出水管4和水冷筒2；所述水冷法蘭1的法蘭圓盤內開有相互獨立的圓環形水冷槽8和圓環形氬氣槽9；所述氬氣槽9上開設有一個穿過法蘭圓盤的氬氣進口11和若干個穿過法蘭圓盤且能夠向法蘭圓盤下方出氣的氬氣出口10；所述水冷槽8一側開設有一個穿過法蘭圓盤的水冷套進水口12，水冷槽8上與水冷套進水口12相對的另一側開設有一個穿過法蘭圓盤的水冷套出水口15；所述水冷套出水口15兩側設置有進出水隔板17將水冷槽8分為帶有水冷套進水口12的進水區和帶有水冷套出水口15的出水區，所述進水區內開設有兩個水冷法蘭出水口13，所述出水區內開設有兩個水冷法蘭進水口14；所述水冷筒2包括內筒，外筒和設置于內筒與外筒之間的第二隔水板7；所述內筒外壁，外筒內壁和第二隔水板7的板壁配套組成兩個獨立的水冷筒冷卻水回路，每個獨立的水冷筒冷卻水回路包括一條豎直的直線回路和一條s形回路；所述直線回路頂端設置水冷筒進水口，底端連接s形回路底端；所述s形回路頂端設置水冷筒出水口；所述進水管3一端連接水冷法蘭出水口13，一端連接水冷筒進水口；所述出水管4一端連接水冷法蘭進水口14，一端連接水冷筒出水口。所述水冷筒2底部設置有3個觀察缺口16。能夠方便單晶硅生長爐上ccd和單眼鏡的觀察。

本裝置采用兩個獨立的水冷筒冷卻水回路，每個獨立的水冷筒冷卻水回路包括一條豎直的直線回路和一條s形回路，直線回路將冷卻水之間送到水冷筒底部，再經s形回路將冷卻水自底部傳送至頂部，冷卻效率高。同時采用兩個獨立的水冷筒冷卻水回路，更好的提高冷卻效率。在單晶硅生長爐上加裝水冷套裝置，有效提高拉晶速率，減少晶棒生長時間。加裝水冷套裝置后，8.5寸單晶棒的等徑生長平均拉速提高到1.2-1.3mm/min，可以獲得高收率、高品質，成本更低的晶錠。

作為優選的實施方式，所述水冷槽8的進水區內設置有第一隔水板6；所述第一隔水板6為與水冷槽8同心的環形結構，設置于進水區徑向中分線上，將進水區分為內進水區和外進水區，且第一隔水板6兩端與進出水隔板17距離不接觸；所述水冷槽8內還設置有第三隔板18，所述第三隔板18將內進水區分隔為周向均等的兩部分，兩個水冷法蘭出水口13設置于第三隔板18兩側；水冷套進水口12位于與第三隔板18對應的外進水區中部。利用第一隔水板與第三隔板將水冷套進水口和水冷法蘭出水口隔開，使得從水冷套進水口進來的冷卻水需要繞一個s形之后，從水冷法蘭出水口流出，從而提高水冷法蘭的水冷作用。

如圖1所示，所述水冷套裝置32加裝在隔離閥與爐蓋之間；所述水冷套進水口12管道連接至單晶硅生長爐主進水管，連接管道上設置有第一球閥31；所述水冷套出水口15管道連接至單晶硅生長爐主出水管，連接管道上設置有流量傳感器33、溫度傳感器34和第二球閥36；所述氬氣進口11管道連接至單晶硅生長爐氬氣單元，連接管道上設置有流量計35和電磁閥37。配有流量傳感器和溫度傳感器，可實時監控冷卻水的流量和溫度，避免發生事故，安全性高；可在現有單晶爐上改造加裝水冷套裝置，改造成本較低，有效提升現有單晶爐性能和生產成本。將水冷套裝置與單晶硅生長爐的主進水管與主出水管之間連接，省去了單獨的進出水管道，減少零部件，節約成本。

作為優選的實施方式，所述氬氣出口10為圓孔，距離氬氣進口11越遠直徑越大。因為距離越遠，氣體壓力越小，增大直徑，能夠保證所有的氬氣出口出氣均勻，提高清理水冷套外壁的效率。

作為優選的實施方式，所述水冷法蘭1、和水冷筒2之間設置有2根加固圓鋼5。保證水冷法蘭和水冷筒之間支撐連接可靠，且減少進水管和出水管承受的壓力，延長裝置的使用壽命。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。