一种单晶炉热场加热装置及其加热方法

摘要

本发明公开一种单晶炉热场加热装置及其加热方法，加热装置位于单晶炉内，所述单晶炉内设有支撑架，支撑架上设有底座和调节件，调节件控制底座位于支撑架上上下移动，底座上设有基准盘，底座上设有阵列分布的调节螺杆，调节螺杆用于调节基准盘的水平度，支撑架上设有加热件，加热件上可拆卸设有填充件，填充件用于向石英罩和坩埚四周填充沙子。本发明加热装置通过转动第二转动手柄，使得底座向下移动，使得基准盘与加热件产生间隙将石英罩放置在基准盘上，取代传统的将石英罩分散成多个部分从加热件的上方放入，操作方便，有利于提高效率；通过转动调节螺杆,使得基准盘的水平度发生改变，取代传统的垫片调节，方便快捷。

说明书

技术领域

本发明涉及单晶炉领域，具体是一种单晶炉热场加热装置及其加热方法。

背景技术

单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。

单晶炉在使用过程中操作繁琐，石英罩由多个部件组成，在向发热件内放置时，传统的操作方法需要将各个部件进行拆卸后，从加热件的上方放入，操作繁琐不便；石英罩在放置后，需要对石英罩的水平度和石英罩与籽晶杆的同轴度进行调节，现有技术中通常采用在基准件的下方放置垫片进行调节，操作不便，而且准确度较低，需要多从调节的校准才能达到要求，效率低下，而且工作人员的劳动强度较高；在校准之后需要在石英罩内填充沙子，传统的采用勺子进行添加，效率低下，而且沙子极易洒落。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶炉热场加热装置及其加热方法，通过转动第二转动手柄，使得底座向下移动，使得基准盘与加热件产生间隙将石英罩放置在基准盘上，取代传统的将石英罩分散成多个部分从加热件的上方放入，操作方便，有利于提高效率，转动第二转动手柄，使得石英罩插入发热件内；调节第二螺纹杆上的螺母对加热件的水平度进行调节，此时发热件与籽晶杆同轴心；通过转动调节螺杆,使得基准盘的水平度发生改变，取代传统的垫片调节，方便快捷；移动石英罩，使得石英罩的轴心与籽晶杆的轴心相同，使得石英罩能够同步受热；向石英罩内填充沙子，将填充件的放置区内填充满沙子，提拉提拉件，将配合槽套装在第一支撑环上，松开提拉件，沙子进入石英罩内，从观测口观察沙子填充情况，提拉提拉件，截留件对沙子进行截留，取下填充件，取代传统的采用勺子进行填充，方便快捷，避免洒落；将石英罩内的沙子抹平，在沙子上放置坩埚，坩埚位于石英罩的中间位置；采用S5中的方法在坩埚的四周填充沙子；关闭门体，通过转动第一转动手柄，通过挤压块对门体进行挤压限位，通过连通孔向发热管内填充石墨，取代传统的端部填充，提高填充的效率的同时有利于石墨均匀的填充，通过电极部通电进行加热。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种单晶炉热场加热装置，加热装置位于单晶炉内，所述单晶炉内设有支撑架，支撑架上设有底座和调节件，调节件控制底座位于支撑架上上下移动，底座上设有基准盘，底座上设有阵列分布的调节螺杆，调节螺杆用于调节基准盘的水平度，支撑架上设有加热件，加热件上可拆卸设有填充件，填充件用于向石英罩和坩埚四周填充沙子。

进一步的，所述单晶炉包括方形框体，方形框体的一侧转动设有门体，另一侧设有锁合件，门体包括门主体，门主体的一侧与方形框体紧固连接，另一侧设有对称分布的卡口。

进一步的，所述锁合件包括转动件和锁合件单元，转动件包括与方形框体转动连接的第一转动轴，第一转动轴上垂直设有第一螺纹杆，锁合件单元上设有第一连接杆，第一连接杆的一端设有与第一螺纹杆配合的第一螺纹孔，另一端设有第一转动手柄，第一连接杆上设有挤压块。

进一步的，所述支撑架包括支撑盘，支撑盘上设有对称分布的第二螺纹杆，支撑盘上设有第一贯穿孔和第二贯穿孔，支撑盘的下方设有第一连接块，第一连接块上设有第三贯穿孔。

进一步的，所述调节件包括第二转动轴和第三转动轴，第二转动轴位于第二贯穿孔内转动，第二转动轴的一端设有第二转动手柄，另一端设有第一锥齿轮，第三转动轴位于第三贯穿孔内转动，第三转动轴的一端设有与第一锥齿轮啮合传达的第二锥齿轮，另一端设有齿轮。

进一步的，所述底座包括与第一贯穿孔滑动连接的滑动轴，滑动轴上设有第一放置槽，第一放置槽内设有与齿轮啮合传动的齿条，滑动轴的一端设有底座主体，底座主体上设有阵列分布的第二螺纹孔，调节螺杆与第二螺纹孔配合。

进一步的，所述基准盘放置在底座主体上，通过转动调节螺杆调节基准盘的水平度。

进一步的，所述加热件包括发热件，发热件与籽晶杆同轴心，发热件包括螺旋分布的发热管，发热管的两端分别设有电极部，发热件上设有对称分布的第二连接块，第二连接块的两端分别设有第一支撑环，第二连接块内设有连通孔，连通孔与发热管连通，第二连接块上设有第二连接杆，第二连接杆上设有套装孔；

所述加热件通过套装孔套装在第二螺纹杆上，通过第二螺纹杆与螺母配合对加热件进行固定，同时对加热件的水平度进行调节。

进一步的，所述填充件包括支撑件，支撑件的下方转动设有阵列分布的截留件，支撑件上设有提拉件；

所述支撑件包括锥形套和支撑外壳，锥形套的下方设有第二支撑环，锥形套的上方设有观测口，锥形套的外壁设有阵列分布的支撑套，支撑套内设有滑动孔，第二支撑环与支撑外壳之间设有阵列分布的第三连接杆；

所述锥形套与支撑外壳之间形成放置沙子的放置区，第二支撑环与支撑外壳之间形成流通沙子的流通区；

所述支撑外壳的下方设有阵列分布的第三连接块，第三连接块上设有第二放置槽，第三连接块上设有转动连接孔；

所述支撑外壳外套装有第三支撑环，第三支撑环的下方设有配合槽，填充件通过配合槽套装在第一支撑环上，支撑外壳与第三支撑环之间设有阵列分布的第四连接杆；

所述截留件包括截留主体，截留主体之间形成环形结构位于流通区的下方进行截留；

所述截留主体上设有连接柱，截留主体的一侧设有第四连接块，第四连接块上设有固定轴，截留件通过固定轴位于转动连接孔内转动；

所述提拉件包括阵列分布的连接绳，连接绳的一端固定设有提拉绳，另一端固定在连接柱内，连接绳位于滑动孔内，提拉绳的一端与连接绳紧固连接，另一端设有提拉环，手提提拉环，填充件在重力的作用下，截留件对流通区进行截留，避免放置区内的沙子流出，将配合槽套装在第一支撑环上后，截留件在重力和沙子的压力作用下发生转动，沙子从流通区流出。

一种单晶炉热场加热装置的加热方法,所述加热方法包括以下步骤：

S1:石英罩放置

转动第二转动手柄，使得底座向下移动，使得基准盘与加热件产生间隙将石英罩放置在基准盘上，取代传统的将石英罩分散成多个部分从加热件的上方放入，操作方便，有利于提高效率，转动第二转动手柄，使得石英罩插入发热件内；

S2:水平调节

调节第二螺纹杆上的螺母对加热件的水平度进行调节，此时发热件与籽晶杆同轴心；

S3:石英罩水平调节

通过转动调节螺杆,使得基准盘的水平度发生改变，取代传统的垫片调节，方便快捷；

S4:轴心调节

移动石英罩，使得石英罩的轴心与籽晶杆的轴心相同，使得石英罩能够同步受热；

S5:沙子填充

向石英罩内填充沙子，将填充件的放置区内填充满沙子，提拉提拉件，将配合槽套装在第一支撑环上，松开提拉件，沙子进入石英罩内，从观测口观察沙子填充情况，提拉提拉件，截留件对沙子进行截留，取下填充件，取代传统的采用勺子进行填充，方便快捷，避免洒落；

S6:坩埚放置

将石英罩内的沙子抹平，在沙子上放置坩埚，坩埚位于石英罩的中间位置；

S7:再次填充沙子

采用S5中的方法在坩埚的四周填充沙子；

S8:加热作业

关闭门体，通过转动第一转动手柄，通过挤压块对门体进行挤压限位，通过连通孔向发热管内填充石墨，取代传统的端部填充，提高填充的效率的同时有利于石墨均匀的填充，通过电极部通电进行加热。

本发明的有益效果：

1、本发明加热装置通过转动第二转动手柄，使得底座向下移动，使得基准盘与加热件产生间隙将石英罩放置在基准盘上，取代传统的将石英罩分散成多个部分从加热件的上方放入，操作方便，有利于提高效率；

2、本发明加热装置通过调节第二螺纹杆上的螺母对加热件的水平度进行调节，此时发热件与籽晶杆同轴心；通过转动调节螺杆,使得基准盘的水平度发生改变，取代传统的垫片调节，方便快捷；

3、本发明加热装置将填充件的放置区内填充满沙子，提拉提拉件，将配合槽套装在第一支撑环上，松开提拉件，沙子进入石英罩内，从观测口观察沙子填充情况，提拉提拉件，截留件对沙子进行截留，取下填充件，取代传统的采用勺子进行填充，方便快捷，避免洒落。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明加热装置结构示意图；

图2是本发明图1中A处放大结构示意图；

图3是本发明锁合件结构示意图；

图4是本发明加热装置部分结构示意图；

图5是本发明加热装置部分结构示意图；

图6是本发明支撑架结构示意图；

图7是本发明底座结构示意图；

图8是本发明加热件结构示意图；

图9是本发明填充件结构示意图；

图10是本发明填充件结构示意图；

图11是本发明填充件剖视图；

图12是本发明支撑件结构示意图；

图13是本发明图12中B处放大结构示意图；

图14是本发明填充件结构示意图；

图15是本发明截留件结构示意图；

图16是本发明提拉件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种单晶炉热场加热装置，加热装置位于单晶炉1内，如图1、图2、图4、图5所示，单晶炉1内设有支撑架4，支撑架4上设有底座6和调节件5，调节件5控制底座6位于支撑架4上上下移动，底座6上设有基准盘7，底座6上设有阵列分布的调节螺杆10，调节螺杆10用于调节基准盘7的水平度，支撑架4上设有加热件8，加热件8上可拆卸设有填充件9，填充件9用于向石英罩和坩埚四周填充沙子。

单晶炉1包括方形框体11，方形框体11的一侧转动设有门体2，另一侧设有锁合件3，门体2包括门主体21，门主体21的一侧与方形框体11紧固连接，另一侧设有对称分布的卡口22。

锁合件3包括转动件31和锁合件单元32，如图3所示，转动件31包括与方形框体11转动连接的第一转动轴311，第一转动轴311上垂直设有第一螺纹杆312，锁合件单元32上设有第一连接杆321，第一连接杆321的一端设有与第一螺纹杆312配合的第一螺纹孔323，另一端设有第一转动手柄322，第一连接杆321上设有挤压块324。

支撑架4包括支撑盘41，如图6所示，支撑盘41上设有对称分布的第二螺纹杆42，支撑盘41上设有第一贯穿孔43和第二贯穿孔46，支撑盘41的下方设有第一连接块44，第一连接块44上设有第三贯穿孔45。

调节件5包括第二转动轴51和第三转动轴54，第二转动轴51位于第二贯穿孔46内转动，第二转动轴51的一端设有第二转动手柄53，另一端设有第一锥齿轮52，第三转动轴54位于第三贯穿孔45内转动，第三转动轴54的一端设有与第一锥齿轮啮合传达的第二锥齿轮55，另一端设有齿轮56。

底座6包括与第一贯穿孔43滑动连接的滑动轴61，如图7所示，滑动轴61上设有第一放置槽62，第一放置槽62内设有与齿轮56啮合传动的齿条63，滑动轴61的一端设有底座主体64，底座主体64上设有阵列分布的第二螺纹孔65，调节螺杆10与第二螺纹孔65配合。

基准盘7放置在底座主体64上，通过转动调节螺杆10调节基准盘7的水平度。

加热件8包括发热件，发热件与籽晶杆同轴心，发热件包括螺旋分布的发热管81，如图8所示，发热管81的两端分别设有电极部82，发热件上设有对称分布的第二连接块83，第二连接块83的两端分别设有第一支撑环84，第二连接块83内设有连通孔85，连通孔85与发热管81连通，第二连接块83上设有第二连接杆86，第二连接杆86上设有套装孔87。

加热件8通过套装孔87套装在第二螺纹杆42上，通过第二螺纹杆42与螺母配合对加热件8进行固定，同时对加热件8的水平度进行调节。

填充件9包括支撑件91，如图9、图10、图11所示，支撑件91的下方转动设有阵列分布的截留件93，支撑件91上设有提拉件92。

支撑件91包括锥形套911和支撑外壳916，如图12、图13所示，锥形套911的下方设有第二支撑环912，锥形套911的上方设有观测口913，锥形套911的外壁设有阵列分布的支撑套914，支撑套914内设有滑动孔915，第二支撑环912与支撑外壳916之间设有阵列分布的第三连接杆917。

锥形套911与支撑外壳916之间形成放置沙子的放置区94，第二支撑环912与支撑外壳916之间形成流通沙子的流通区95。

支撑外壳916的下方设有阵列分布的第三连接块9161，第三连接块9161上设有第二放置槽9162，第三连接块9161上设有转动连接孔9163。

支撑外壳916外套装有第三支撑环918，如图14所示，第三支撑环918的下方设有配合槽9181，填充件9通过配合槽9181套装在第一支撑环84上，支撑外壳916与第三支撑环918之间设有阵列分布的第四连接杆919。

截留件93包括截留主体931，如图15所示，截留主体931之间形成环形结构位于流通区95的下方进行截留。

截留主体931上设有连接柱932，截留主体931的一侧设有第四连接块933，第四连接块933上设有固定轴934，截留件93通过固定轴934位于转动连接孔9163内转动。

提拉件92包括阵列分布的连接绳921，如图16所示，连接绳921的一端固定设有提拉绳922，另一端固定在连接柱932内，连接绳921位于滑动孔915内，提拉绳922的一端与连接绳921紧固连接，另一端设有提拉环923，手提提拉环923，填充件9在重力的作用下，截留件93对流通区95进行截留，避免放置区94内的沙子流出，将配合槽9181套装在第一支撑环84上后，截留件93在重力和沙子的压力作用下发生转动，沙子从流通区95流出。

一种单晶炉热场加热装置的加热方法，加热方法包括以下步骤：

S1:石英罩放置

转动第二转动手柄53，使得底座6向下移动，使得基准盘7与加热件8产生间隙将石英罩放置在基准盘7上，取代传统的将石英罩分散成多个部分从加热件8的上方放入，操作方便，有利于提高效率，转动第二转动手柄53，使得石英罩插入发热件内。

S2:水平调节

调节第二螺纹杆42上的螺母对加热件8的水平度进行调节，此时发热件与籽晶杆同轴心。

S3:石英罩水平调节

通过转动调节螺杆10,使得基准盘7的水平度发生改变，取代传统的垫片调节，方便快捷。

S4:轴心调节

移动石英罩，使得石英罩的轴心与籽晶杆的轴心相同，使得石英罩能够同步受热。

S5:沙子填充

向石英罩内填充沙子，将填充件9的放置区94内填充满沙子，提拉提拉件92，将配合槽9181套装在第一支撑环84上，松开提拉件92，沙子进入石英罩内，从观测口913观察沙子填充情况，提拉提拉件92，截留件93对沙子进行截留，取下填充件9，取代传统的采用勺子进行填充，方便快捷，避免洒落。

S6:坩埚放置

将石英罩内的沙子抹平，在沙子上放置坩埚，坩埚位于石英罩的中间位置。

S7:再次填充沙子

采用S5中的方法在坩埚的四周填充沙子。

S8:加热作业

关闭门体2，通过转动第一转动手柄322，通过挤压块324对门体2进行挤压限位，通过连通孔85向发热管81内填充石墨，取代传统的端部填充，提高填充的效率的同时有利于石墨均匀的填充，通过电极部82通电进行加热。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。