[實用新型]大直徑單晶爐勾型電磁場裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120137901.7
• 申請日: 2011-05-04
• 公開（公告）號: CN202090094U
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設計）人: 曹建偉;傅林堅;石剛;葉欣;邱敏秀
• 申請（專利權）人: 杭州慧翔電液技術開發(fā)有限公司;浙江晶盛機電股份有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B35/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本實用新型涉及硅單晶材料加工設備，具體涉及一種大直徑單晶爐配套的勾型電磁場裝置。

背景技術

硅單晶材料是最重要的半導體材料，是信息社會的物質(zhì)基礎。受集成電路快速發(fā)展的促使和利潤因素的刺激，硅單晶材料的科學研究必將向著高純度、高完整性、高均勻性和大直徑的方向發(fā)展。而在直拉法生產(chǎn)單晶中，由于溫度梯度、重力、坩堝晶棒自轉等，坩堝內(nèi)熔體存在著復雜的對流，在大直徑單晶爐中這種對流更加劇烈。這些熱對流將導致結晶時單晶棒在軸向和徑向的不均勻，導致單晶棒電阻率不均勻甚至出現(xiàn)缺陷，同時也會造成單晶棒氧含量高，滿足不了要求。在晶體生長過程中加入磁場可以有效的抑制熱對流。目前，在大直徑單晶爐中使用的是一種較先進的非均勻磁場——勾型磁場(CUSP磁場)。該磁場磁力線分布為軸對稱，晶棒的軸向徑向均勻性得到保證；在拉晶面上縱向磁場基本為零，不會影響氧的蒸發(fā)；在坩堝壁上磁場基本與之垂直，可以減少坩堝的溶解；在其他大部分區(qū)域有著較強的軸向和徑向磁場，能夠有效的抑制熱對流。相比傳統(tǒng)的不加磁場或者加單一橫向、縱向磁場的單晶爐相比，這種單晶在氧含量、均勻性和完整性等性能上都得到了很大的提高。

目前的大直徑單晶爐中使用的勾型磁場，通常都是采用空心螺線管，銅管中間必須要有足夠的空心來保證線圈的冷卻。這種方式的缺陷是：空心銅管必須符合一個最小尺寸，因此在實際安裝尺寸的限制下，采用空心螺線管方式線圈匝數(shù)會受到限制，因為磁場強度是與線圈匝數(shù)和通過線圈電流的積成正比，而為了保證磁場強度足夠大，則必然要提高線圈的通電電流I，這樣就必然增加線圈的功耗。

同時，現(xiàn)有技術中整體式屏蔽體，由于線圈和屏蔽體之間間隙比較小，上下兩個線圈一起裝配麻煩，不易于裝配和維護。而且整體式屏蔽體總質(zhì)量大，對吊車要求高。因此將兩個線圈的屏蔽體分成雙體將有利于裝配和吊裝，可降低廠房吊車要求，更加適應于普通安裝廠房。并且對于日常維護和檢修，雙體式的磁屏蔽體非常有利于單獨拆卸和檢修。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種大直徑單晶爐勾型電磁場裝置，以提高單晶的品質(zhì)，并降低磁場的功耗。

為解決技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：

提供一種大直徑單晶爐勾型電磁場裝置，包括用于產(chǎn)生勾型電磁場的直流線圈，該裝置包括至少兩個充滿冷卻油的環(huán)狀密閉容腔，且上下疊加呈中空的圓筒狀；每個密閉容腔均由位于外側的半包圍式的屏蔽體、位于內(nèi)側的內(nèi)筒和兩塊厄板以焊接形式相互連接形成，且通過管路與油泵、油冷卻器共同組成強制油冷卻系統(tǒng)；所述密閉容腔中分別設置一組以實心銅管繞制成的直流線圈。

作為一種改進，所述直流線圈采用非完全對稱的平行布置方式；各直流線圈的半徑、徑向匝數(shù)、導線面積等都相同，但位于下方的直流線圈的軸向匝數(shù)要多于位于上方的直流線圈。

作為一種改進，所述屏蔽體外周安裝有水冷套。

作為一種改進，所述裝置有一用于固定安裝的定位裝置，上下兩個密閉容腔通過螺栓聯(lián)接于定位裝置。

作為一種改進，所述屏蔽體是DT4純鐵材料制成的屏蔽體。

作為一種改進，所述油冷卻器是板式換熱器。

作為一種改進，所述密閉容腔外部設置用于吊裝的吊裝固定部位。

作為一種改進，所述密閉容腔的冷卻油出口處裝有測溫儀，并通過信號線與裝置的電控開關相連。

本實用新型的有益效果在于：

1、由于采用了上下兩個線圈平行布置方式，產(chǎn)生的磁力線分布為軸對稱，同時磁場強度連續(xù)可調(diào)，晶棒的軸向徑向均勻性得到保證；在拉晶面上縱向磁場基本為零，不會影響SiO的蒸發(fā)；在坩堝壁上磁場基本與之垂直，可以減少坩堝的溶解；在其他大部分區(qū)域有著較強的軸向和徑向磁場，能夠有效的抑制熱對流。相對于傳統(tǒng)不施加磁場或加橫向或者縱向磁場的單晶，施加勾型磁場的單晶氧含量控制效果要好。

2、采用二分式結構，使用時通過螺栓聯(lián)接起來，運輸、拆卸、安裝和調(diào)試都更簡單、方便。

3、直流線圈采用強制對流冷卻方式，傳熱好、溫升低、結構簡單；相比一般采用的空心螺線管，通水冷卻的方式，這種方式簡單可靠，少了復雜的水路分布，實心銅管繞制工藝也簡單很多。

4、直流線圈采用非完全對稱形式，下線圈匝數(shù)多，節(jié)省材料；可對線圈直徑、線圈間距、線圈軸向徑向匝數(shù)等進行優(yōu)化，磁場裝置在產(chǎn)生同樣磁場強度下，與同類產(chǎn)品相比功耗減少20％以上。

附圖說明

圖1為本實用新型專利的安裝外形的俯視圖；

圖2為本實用新型專利的剖面結構示意圖；