一種氬氣填充穩(wěn)流裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于直拉法硅單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種氬氣填充穩(wěn)流裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在硅單晶生產(chǎn)過程中，單晶爐上的充氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成對(duì)單晶爐體內(nèi)部填充氬氣，氬氣氣流自上而下貫穿單晶生產(chǎn)的區(qū)域，使生產(chǎn)中的單晶始終處于惰性氣體環(huán)境之中，且保證單晶爐室內(nèi)部壓力穩(wěn)定。同時(shí)，氬氣氣流可攜帶爐室內(nèi)因高溫而產(chǎn)生的硅氧化物和雜質(zhì)揮發(fā)物，并通過單晶爐的真空系統(tǒng)帶出爐室外。然而在氬氣填充過程中存在有填充氬氣分布不均勻和氬氣流偏流大、不平穩(wěn)的問題，這些問題一直是直拉法單晶爐氬氣填充過程渴望解決的問題。氬氣流不平穩(wěn)，對(duì)晶棒進(jìn)行沖擊會(huì)造成晶棒擺動(dòng)，不利于單晶生長；氬氣分布不均又會(huì)影響晶棒中氧碳含量。因此氬氣的填充直接影響硅單晶棒的成晶率和成晶品質(zhì)。
[0003]目前，在直拉法硅單晶生產(chǎn)過程中，氬氣填充主要采用下述二種方法:一種是通過單一進(jìn)氣口充氣系統(tǒng)從單晶爐室的頂端將氬氣填充到單晶爐室內(nèi)。這種填充方法的缺陷是氬氣入口直徑遠(yuǎn)小于單晶爐室的直徑，氬氣由小口徑入口噴入到大直徑的爐室內(nèi)，這時(shí)氬氣在入口附近區(qū)域的流速很大，而且氬氣氣流的能量是以動(dòng)能為主，靜壓能很小，由此導(dǎo)致氬氣在進(jìn)入爐室之后分布不均，而且部分硅氧化物和雜質(zhì)揮發(fā)物也不易被及時(shí)帶走，非常不利于硅單晶的生長。第二種氬氣填充方法是采用一進(jìn)多出的氬氣分流裝置。一進(jìn)多出的氬氣分流裝置在氬氣填充過程中對(duì)消除氬氣氣流所形成的氣流漩渦，偏流較大的問題有一定的改善，但仍然存在著氬氣氣流對(duì)生產(chǎn)中的晶棒產(chǎn)生點(diǎn)式?jīng)_擊而使晶棒產(chǎn)生擺動(dòng)和單晶爐室內(nèi)的氬氣分布不均勻而造成晶棒氧碳含量超標(biāo)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)并公開了一種氬氣填充穩(wěn)流裝置。所公開的氬氣填充穩(wěn)流裝置通過對(duì)氬氣填充氣孔、氣路的合理設(shè)計(jì)以保證氬氣流量充足，滿足硅單晶拉制工藝對(duì)爐體內(nèi)部的壓力要求；采用前級(jí)整流體多重分流的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和后級(jí)穩(wěn)流體由細(xì)頸至擴(kuò)徑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了氬氣進(jìn)入單晶爐室內(nèi)偏流大的問題，使得進(jìn)入爐室后的氬氣流量平穩(wěn)有序，消除了氣流漩渦和因氣流沖擊造成的生長中晶棒的擺動(dòng)。擴(kuò)徑穩(wěn)流的導(dǎo)流溝槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使?fàn)t室內(nèi)氬氣分布均勻，整個(gè)爐室都能被惰性氣體均勻填充，以解決晶棒氧碳含量超標(biāo)問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是:一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，主要由前級(jí)整流體、后級(jí)穩(wěn)流體、穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽、內(nèi)六方連接螺釘、定位銷軸構(gòu)成；其中前級(jí)整流體由初級(jí)分流層、二級(jí)分流層、三級(jí)分流層、末級(jí)分流層組成，初級(jí)分流層、二級(jí)分流層、三級(jí)分流層、末級(jí)分流層上分別設(shè)有分氣孔，形成逐級(jí)倍增的四級(jí)分氣孔流；各分流層之間通過定位銷軸組裝在一起，后級(jí)穩(wěn)流體由穩(wěn)流體內(nèi)層部件和穩(wěn)流體外層部件組成；前級(jí)整流體通過內(nèi)六方連接螺釘與后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件連接在一起，后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體外層部件用內(nèi)六方連接螺釘與前級(jí)整流體的初級(jí)分流層一起固定在單晶爐體付爐室內(nèi)部的頂部；穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽設(shè)置在后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件和穩(wěn)流體外層部件之間，穩(wěn)流導(dǎo)流溝槽的上部與前級(jí)整流體的末級(jí)分流層相連，穩(wěn)流導(dǎo)流溝槽的中部設(shè)計(jì)有穩(wěn)流細(xì)頸和圓滑弧面，下部為喇叭口狀擴(kuò)徑穩(wěn)流通道；所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其中氬氣填充穩(wěn)流裝置的高度尺寸為115.2mm ;所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其中前級(jí)整流體的初級(jí)分流層、二級(jí)分流層、三級(jí)分流層、末級(jí)分流層的各層之間以及末級(jí)分流層與后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件和穩(wěn)流體外層部件之間的接觸面均為平面無縫隙接觸；所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其中穩(wěn)流導(dǎo)流溝槽上的穩(wěn)流細(xì)頸間隙尺寸為0.8mm至0.9mm ;所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其中內(nèi)六方連接螺釘上加工有氣孔；所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其中初級(jí)分流層、二級(jí)分流層、三級(jí)分流層、末級(jí)分流層上的分氣孔數(shù)量分別為二個(gè)、四個(gè)、八個(gè)、十六個(gè)，分氣孔沿分流層圓周方向均勻分布。
[0006]本發(fā)明所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝操作方便，可靠性強(qiáng)。能夠完全滿足直拉式單晶爐填充氬氣時(shí)所要求的氬氣流量和爐室內(nèi)的壓力要求，能夠有效解決氬氣流量偏流較大和氬氣在單晶爐室內(nèi)分布不均的問題，克服了晶棒擺動(dòng)和氧碳含量超標(biāo)缺陷，明顯提尚了成晶品質(zhì)。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的剖面示意圖；
圖3為本發(fā)明中分流層上分氣孔示意圖。
[0008]圖中:1、穩(wěn)流體內(nèi)層部件；2、穩(wěn)流體外層部件；3、末級(jí)分流層；4、三級(jí)分流層；5、二級(jí)分流層；6、初級(jí)分流層；7、內(nèi)六方連接螺釘；8、定位銷軸；9、內(nèi)六方連接螺釘；10、穩(wěn)流細(xì)頸；11、穩(wěn)流導(dǎo)流溝槽；12、圓滑弧面；13、擴(kuò)徑穩(wěn)流通道；14、氣孔；15、氣孔；16、氬氣輸送管；17分氣孔。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如下:
如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，主要是由前級(jí)整流體、后級(jí)穩(wěn)流體、穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽11、內(nèi)六方連接螺釘7、定位銷軸8、內(nèi)六方連接螺釘9構(gòu)成。其中前級(jí)整流體是由初級(jí)分流層6、二級(jí)分流層5、三級(jí)分流層4、末級(jí)分流層3組成，初級(jí)分流層6、二級(jí)分流層5、三級(jí)分流層4以及末級(jí)分流層3上分別設(shè)有分氣孔17，形成逐級(jí)倍增的四級(jí)分氣孔流。分氣孔17沿分流層圓周方向均勻分布。分流層各層之間采用定位銷軸8組裝在一起，各分流層之間的接觸面均為平面無縫隙接觸。后級(jí)穩(wěn)流體是由穩(wěn)流體內(nèi)層部件I和穩(wěn)流體外層部件2組成；后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件I通過內(nèi)六方連接螺釘7與前級(jí)整流體連接在一起；后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體外層部件2采用內(nèi)六方連接螺釘9與前級(jí)整流體的初級(jí)分流層6 —起固定在單晶爐的付爐室內(nèi)的頂部。前級(jí)整流體的末級(jí)分流層3與后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件I和穩(wěn)流體外層部件2之間的接觸面均為平面無縫隙接觸。為了排除螺紋中的殘留空氣，在內(nèi)六方連接螺釘7和內(nèi)六方連接螺釘9上加工有氣孔14和氣孔15。穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽11設(shè)置在后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件I和穩(wěn)流體外層部件2之間，穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽11的頂部與前級(jí)整流體的末級(jí)分流層3相連接，穩(wěn)流體導(dǎo)流構(gòu)槽11的中部設(shè)計(jì)有間隙尺寸為0.8mm至0.9mm的穩(wěn)流細(xì)頸10和圓滑弧面12，穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽11的下部為喇叭口狀的擴(kuò)徑穩(wěn)流通道13，可使氬氣穩(wěn)定均勻的向爐內(nèi)填充。向爐內(nèi)填充氬氣時(shí)，氬氣通過氬氣輸送管道16進(jìn)入單晶爐的爐室后，經(jīng)過前級(jí)整流體的初級(jí)分流層
6、二級(jí)分流層5、三級(jí)分流層4、末級(jí)分流層3的多級(jí)多層分流，消除了氣流漩渦，使氬氣的偏流變小，平穩(wěn)有序的進(jìn)入爐室內(nèi)。緊接著氬氣進(jìn)入了與末級(jí)分流層3相連接的穩(wěn)流導(dǎo)流溝槽11，并經(jīng)過穩(wěn)流導(dǎo)流槽11中部的穩(wěn)流細(xì)頸10后過渡至圓滑弧面12，再經(jīng)過擴(kuò)徑穩(wěn)流通道13均勻的向單晶爐內(nèi)填充。內(nèi)六方連接螺釘7和內(nèi)六方連接螺釘9上螺紋中的殘留氣體可通過在內(nèi)六方連接螺釘7和內(nèi)六方連接螺釘9上加工的氣孔14和氣孔15排出，以防止在單晶拉制過程中向爐室內(nèi)緩慢逸散，確保單晶爐室內(nèi)部真空狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其特征是:所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置主要是由前級(jí)整流體、后級(jí)穩(wěn)流體、穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽(11 )、內(nèi)六方連接螺釘(7 )、定位銷軸(8 )、內(nèi)六方連接螺釘(9)構(gòu)成；其中:前級(jí)整流體是由初級(jí)分流層(6)、二級(jí)分流層(5)、三級(jí)分流層(4)、末級(jí)分流層(3)組成，初級(jí)分流層(6)、二級(jí)分流層(5)、三級(jí)分流層(4)以及末級(jí)分流層(3)上分別設(shè)有分氣孔(17)，形成逐級(jí)倍增的四級(jí)分氣孔流；四級(jí)分流層相互之間采用定位銷軸(8)組裝在一起；后級(jí)穩(wěn)流體是由穩(wěn)流體內(nèi)層部件(I)和穩(wěn)流體外層部件(2)組成；后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件(I)通過內(nèi)六方連接螺釘(7)與前級(jí)整流體連接在一起；后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體外層部件(2)采用內(nèi)六方連接螺釘(9)與前級(jí)整流體的初級(jí)分流層(6)—起固定在單晶爐的付爐室內(nèi)的頂部；穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽(11)設(shè)置在后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件(I)和穩(wěn)流體外層部件(2)之間，穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽(11)的頂部與前級(jí)整流體的末級(jí)分流層(3)相連接，穩(wěn)流體導(dǎo)流構(gòu)槽(11)的中部設(shè)計(jì)有穩(wěn)流細(xì)頸(10)和圓滑弧面(12)，穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽(11)的下部為喇叭口狀的擴(kuò)徑穩(wěn)流通道(13 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其特征是:氬氣填充穩(wěn)流裝置的高度尺寸為115.2_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其特征是:前級(jí)整流體的初級(jí)分流層(6)、二級(jí)分流層(5)、三級(jí)分流層(4)、末級(jí)分流層(3)各層之間以及末級(jí)分流層(3)與后級(jí)穩(wěn)流體的穩(wěn)流體內(nèi)層部件(1)、穩(wěn)流體外層部件(2)之間的接觸面均為平面無縫隙接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其特征是:初級(jí)分流層(6)、二級(jí)分流層(5)、三級(jí)分流層(4)、末級(jí)分流層(3)上的分氣孔(17)數(shù)量分別為二個(gè)、四個(gè)、八個(gè)、十六個(gè)，分氣孔(17)沿分流層圓周方向均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其特征是:穩(wěn)流導(dǎo)流溝槽(11)上的穩(wěn)流細(xì)頸(10)間隙尺寸為0.8mm至0.9mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，其特征是:內(nèi)六方連接螺釘(7)、內(nèi)六方連接螺釘(9 )上加工有氣孔(14 )、氣孔(15 )。
【專利摘要】一種氬氣填充穩(wěn)流裝置，適用于直拉法硅單晶生產(chǎn)過程中向單晶爐體內(nèi)填充氬氣。本發(fā)明的氬氣填充穩(wěn)流裝置通過由初級(jí)分流層（6）、二級(jí)分流層（5）、三級(jí)分流層（4）、末級(jí)分流層（3）構(gòu)成的逐級(jí)倍增的四級(jí)分氣孔流的前級(jí)整流體和后級(jí)穩(wěn)流體以及穩(wěn)流體導(dǎo)流溝槽（11）的共同作用，可使填充到單晶爐內(nèi)的氬氣流量分配平穩(wěn)有序，偏流小并使?fàn)t室內(nèi)氬氣分布均勻，有效解決了由于氬氣填充造成的晶棒擺動(dòng)和晶棒氧碳含量超標(biāo)的問題，明顯提高了成晶率。本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組裝定位可靠，安裝和維修方便。
【IPC分類】C30B29-06, C30B15-00
【公開號(hào)】CN104562184
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510035492
【發(fā)明人】韓子萌, 司鵬輝
【申請(qǐng)人】麥斯克電子材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日