[實(shí)用新型]一種CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420085378.1
• 申請(qǐng)日: 2014-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN203746601U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅林堅(jiān);歐陽(yáng)鵬根;湯承偉;曹建偉;朱亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江晶盛機(jī)電股份有限公司;杭州慧翔電液技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): H01F5/00
• 分類號(hào): H01F5/00;H01F41/04;C30B30/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及非金屬晶體的制造設(shè)備，特別涉及一種CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

硅單晶材料是最重要的半導(dǎo)體材料，是信息社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。受集成電路快速發(fā)展的促使和利潤(rùn)因素的刺激，硅單晶材料的科學(xué)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(zhuǎn)等，坩堝內(nèi)熔體存在著復(fù)雜的對(duì)流，在大直徑單晶爐中這種對(duì)流更加劇烈。這些熱對(duì)流將導(dǎo)致結(jié)晶時(shí)單晶棒在軸向和徑向的不均勻，導(dǎo)致單晶棒電阻率不均勻甚至出現(xiàn)缺陷，同時(shí)也會(huì)造成單晶棒氧含量高，滿足不了要求。在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中加入磁場(chǎng)可以有效的抑制熱對(duì)流。目前，在大直徑單晶爐中使用的是一種較先進(jìn)的非均勻磁場(chǎng)——CUSP磁場(chǎng)。CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置中線圈的加工和制作是重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，目前線圈多采用空心方銅管直接繞制而成，存在加工難度大、易變形、易損壞等缺點(diǎn)，影響CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置的使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置。

為解決技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的解決方案是：

提供一種CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置，包括屏蔽體、置于屏蔽體內(nèi)的線圈、支撐塊和置于屏蔽體外水冷器；所述屏蔽體包括圓柱形筒體和設(shè)置在圓柱形筒體上下端的環(huán)形端蓋；所述線圈包括上線圈和下線圈，所述上線圈和下線圈均采用相同尺寸的銅管密繞而成，相鄰銅管之間均設(shè)置絕緣板，繞制完成后采用環(huán)氧樹脂澆筑成型；絕緣板采用具有一定彈性的電工絕緣板，可作為銅管熱變形之后的有效緩沖，提高線圈整體的熱穩(wěn)定性，且線圈繞制后完成后采用環(huán)氧樹脂整體澆注成型，使得線圈整體的絕緣性能好，不容易破損；所述上線圈和下線圈之間、下線圈和屏蔽體之間均設(shè)有支撐塊；所述置于屏蔽體外水冷器是用以控制上線圈、下線圈的溫度不超過(guò)60℃和屏蔽體的溫度不超過(guò)45℃，即所述水冷器中的冷卻水在空心紫銅管中流過(guò)而將線圈發(fā)熱量帶走。

作為一種改進(jìn)，所述銅管為倒圓角的空心方形紫銅管。

作為一種改進(jìn)，所述銅管滿足：r=（0.05～0.15）×A，其中：r為倒圓角半徑，A為方形紫銅管邊長(zhǎng)；傳統(tǒng)采用不倒角的空心方形紫銅管繞制而成的線圈，由于銅管的熱變形，相鄰的銅管的兩個(gè)銳角容易擠壓甚至切斷銅管之間絕緣材料，造成銅管之間短路，整個(gè)線圈報(bào)廢。

作為一種改進(jìn)，所述上線圈和下線圈均采用平行布置的方式：所述上線圈和下線圈的繞制方式、線圈半徑、徑向匝數(shù)、銅管截面都相同，且下線圈軸向匝數(shù)不少于上線圈軸向匝數(shù)。

作為一種改進(jìn)，該裝置工作時(shí)，上線圈和下線圈通以大小相同、方向相反的直流電流。在晶體生長(zhǎng)的過(guò)程中，晶體生長(zhǎng)的表面在“零磁面”附近，這樣晶體生長(zhǎng)表面上面的磁場(chǎng)都沒(méi)起到作用。為了節(jié)省線圈的資源消耗和功耗，采用的是下線圈軸向匝數(shù)多，上線圈軸向匝數(shù)少的方式，這樣在保證在熔體區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度的情況下，可以減少線圈的資源消耗，也能降低一定的功耗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

該磁場(chǎng)磁力線分布為軸對(duì)稱，晶棒的軸向徑向均勻性得到保證；在拉晶面上縱向磁場(chǎng)基本為零，不會(huì)影響氧的蒸發(fā)；在坩堝壁上磁場(chǎng)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(qiáng)的軸向和徑向磁場(chǎng)，能夠有效的抑制熱對(duì)流。相比傳統(tǒng)的不加磁場(chǎng)或者加單一橫向、縱向磁場(chǎng)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。本實(shí)用新型提高的CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置，線圈結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，具體熱穩(wěn)定性好，加工制作簡(jiǎn)單且低功耗的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的整體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的線圈剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記為：屏蔽體1；上線圈2；下線圈3；支撐塊4；水冷器5；紫銅管2a；絕緣板2b；環(huán)氧樹脂2c。

具體實(shí)施方式

以下的實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面的了解本實(shí)用新型，但不以任何方式限制本實(shí)用新型。

如圖1～2所示，本實(shí)用新型為一種CUSP磁場(chǎng)發(fā)生裝置，包括屏蔽體1、置于屏蔽體1內(nèi)的線圈、支撐塊4和置于屏蔽體1外水冷器5；所述屏蔽體1包括圓柱形筒體和設(shè)置在圓柱形筒體上下端的環(huán)形端蓋；