一种cusp磁场发生装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及非金属晶体的制造设备，旨在提供一种CUSP磁场发生装置，包括屏蔽体、置于屏蔽体内的线圈、支撑块和置于屏蔽体外水冷器；所述屏蔽体包括圆柱形筒体和设置在圆柱形筒体上下端的环形端盖；所述上线圈和下线圈均采用相同尺寸的铜管密绕而成，相邻铜管之间均设置绝缘板；所述上线圈和下线圈之间、下线圈和屏蔽体之间均设有支撑块；该磁场磁力线分布为轴对称，晶棒的轴向径向均匀性得到保证；在拉晶面上纵向磁场基本为零，不会影响氧的蒸发；在坩埚壁上磁场基本与之垂直，可以减少坩埚的溶解；在其他大部分区域有着较强的轴向和径向磁场，能够有效的抑制热对流。
【专利说明】—种CUSP磁场发生装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及非金属晶体的制造设备，特别涉及一种⑶SP磁场发生装置。
【背景技术】
[0002]硅单晶材料是最重要的半导体材料，是信息社会的物质基础。受集成电路快速发展的促使和利润因素的刺激，娃单晶材料的科学研究必将向着闻纯度、闻完整性、闻均勻性和大直径的方向发展。而在直拉法生产单晶中，由于温度梯度、重力、坩埚晶棒自转等，坩埚内熔体存在着复杂的对流，在大直径单晶炉中这种对流更加剧烈。这些热对流将导致结晶时单晶棒在轴向和径向的不均匀，导致单晶棒电阻率不均匀甚至出现缺陷，同时也会造成单晶棒氧含量高，满足不了要求。在晶体生长过程中加入磁场可以有效的抑制热对流。目前，在大直径单晶炉中使用的是一种较先进的非均匀磁场——CUSP磁场。CUSP磁场发生装置中线圈的加工和制作是重点和难点之一，目前线圈多采用空心方铜管直接绕制而成，存在加工难度大、易变形、易损坏等缺点，影响CUSP磁场发生装置的使用寿命。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种CUSP磁场发
生装置。
[0004]为解决技术问题，本实用新型的解决方案是:
[0005]提供一种⑶SP磁场发生装置，包括屏蔽体、置于屏蔽体内的线圈、支撑块和置于屏蔽体外水冷器；所述屏蔽体包括圆柱形筒体和设置在圆柱形筒体上下端的环形端盖；所述线圈包括上线圈和下线圈，所述上线圈和下线圈均采用相同尺寸的铜管密绕而成，相邻铜管之间均设置绝缘板，绕制完成后采用环氧树脂浇筑成型；绝缘板采用具有一定弹性的电工绝缘板，可作为铜管热变形之后的有效缓冲，提高线圈整体的热稳定性，且线圈绕制后完成后采用环氧树脂整体浇注成型，使得线圈整体的绝缘性能好，不容易破损；所述上线圈和下线圈之间、下线圈和屏蔽体之间均设有支撑块；所述置于屏蔽体外水冷器是用以控制上线圈、下线圈的温度不超过60°C和屏蔽体的温度不超过45°C，即所述水冷器中的冷却水在空心紫铜管中流过而将线圈发热量带走。
[0006]作为一种改进，所述铜管为倒圆角的空心方形紫铜管。
[0007]作为一种改进,所述铜管满足:r= (0.05?0.15)XA,其中:r为倒圆角半径,A为方形紫铜管边长；传统采用不倒角的空心方形紫铜管绕制而成的线圈，由于铜管的热变形，相邻的铜管的两个锐角容易挤压甚至切断铜管之间绝缘材料，造成铜管之间短路，整个线圈报废。
[0008]作为一种改进，所述上线圈和下线圈均采用平行布置的方式:所述上线圈和下线圈的绕制方式、线圈半径、径向匝数、铜管截面都相同，且下线圈轴向匝数不少于上线圈轴向匝数。
[0009]作为一种改进，该装置工作时，上线圈和下线圈通以大小相同、方向相反的直流电流。在晶体生长的过程中，晶体生长的表面在“零磁面”附近，这样晶体生长表面上面的磁场都没起到作用。为了节省线圈的资源消耗和功耗，采用的是下线圈轴向匝数多，上线圈轴向匝数少的方式，这样在保证在熔体区域磁场强度的情况下，可以减少线圈的资源消耗，也能降低一定的功耗。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0011]该磁场磁力线分布为轴对称，晶棒的轴向径向均匀性得到保证；在拉晶面上纵向磁场基本为零，不会影响氧的蒸发；在坩埚壁上磁场基本与之垂直，可以减少坩埚的溶解；在其他大部分区域有着较强的轴向和径向磁场，能够有效的抑制热对流。相比传统的不加磁场或者加单一横向、纵向磁场的单晶炉相比，这种单晶在氧含量、均匀性和完整性等性能上都得到了很大的提高。本实用新型提高的CUSP磁场发生装置，线圈结构经过优化，具体热稳定性好，加工制作简单且低功耗的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0013]图2为本实用新型的整体剖面结构示意图；
[0014]图3为本实用新型的线圈剖面结构示意图；
[0015]附图标记为:屏蔽体I ;上线圈2 ;下线圈3 ;支撑块4 ;水冷器5 ;紫铜管2a ;绝缘板2b ;环氧树脂2c。
【具体实施方式】
[0016]以下的实施例可以使本专业【技术领域】的技术人员更全面的了解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。
[0017]如图1?2所示，本实用新型为一种⑶SP磁场发生装置，包括屏蔽体1、置于屏蔽体I内的线圈、支撑块4和置于屏蔽体I外水冷器5 ;所述屏蔽体I包括圆柱形筒体和设置在圆柱形筒体上下端的环形端盖；
[0018]如图3所示，是线圈径向匝数为4匝，轴向匝数为6匝的截面示意图，所述线圈包括上线圈2和下线圈3，所述上线圈2和下线圈3均采用相同尺寸的铜管密绕而成，相邻铜管之间均设置绝缘板2b，绕制完成后采用环氧树脂2c浇筑成型；绝缘板2b采用具有一定弹性的电工绝缘板2b，可作为铜管热变形之后的有效缓冲，提高线圈整体的热稳定性，且线圈绕制后完成后采用环氧树脂2c整体浇注成型，使得线圈整体的绝缘性能好，不容易破损；所述上线圈2和下线圈3之间、下线圈3和屏蔽体I之间均设有支撑块4 ;所述置于屏蔽体I外水冷器5是用以控制上线圈2、下线圈3的温度不超过60°C和屏蔽体I的温度不超过45°C，即所述水冷器5中的冷却水在空心紫铜管2a中流过而将线圈发热量带走
[0019]所述铜管为倒圆角的空心方形紫铜管2a。
[0020]所述铜管满足:r= (0.05?0.15) XA,其中:r为倒圆角半径，A为方形紫铜管2a边长；传统采用不倒角的空心方形紫铜管2a绕制而成的线圈，由于铜管的热变形，相邻的铜管的两个锐角容易挤压甚至切断铜管之间绝缘材料，造成铜管之间短路，整个线圈报废。
[0021]所述上线圈2和下线圈3均采用平行布置的方式:所述上线圈2和下线圈3的绕制方式、线圈半径、径向匝数、铜管截面都相同，且下线圈3轴向匝数不少于上线圈2轴向匝数。
[0022]工作时，上线圈2和下线圈3通以大小相同、方向相反的直流电流。在晶体生长的过程中，晶体生长的表面在“零磁面”附近，这样晶体生长表面上面的磁场都没起到作用。为了节省线圈的资源消耗和功耗，采用的是下线圈3轴向匝数多，上线圈2轴向匝数少的方式，这样在保证在熔体区域磁场强度的情况下，可以减少线圈的资源消耗，也能降低一定的功耗。
[0023]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做进一步的修改，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种CUSP磁场发生装置，包括屏蔽体，其特征在于，还包括置于屏蔽体内的线圈、支撑块和置于屏蔽体外水冷器； 所述屏蔽体包括圆柱形筒体和设置在圆柱形筒体上下端的环形端盖； 所述线圈包括上线圈和下线圈，所述上线圈和下线圈均采用相同尺寸的铜管密绕而成，相邻铜管之间均设置绝缘板；所述上线圈和下线圈之间、下线圈和屏蔽体之间均设有支撑块，起支撑作用； 所述置于屏蔽体外水冷器是用以控制上线圈、下线圈的温度不超过60°c和屏蔽体的温度不超过45 °C。
2.根据权利要求1中所述的CUSP磁场发生装置，其特征在于，所述铜管为倒圆角的空心方形紫铜管。
3.根据权利要求2中所述的CUSP磁场发生装置，其特征在于，所述铜管满足:
r= (0.05 ~0.15) XA 其中:r为倒圆角半径，A为方形紫铜管边长。
4.根据权利要求1~3中任一项中所述的⑶SP磁场发生装置，其特征在于，所述上线圈和下线圈均采用平行布置的方式:所述上线圈和下线圈的绕制方式、线圈半径、径向匝数、铜管截面都相同，且下线圈轴向匝数不少于上线圈轴向匝数。
【文档编号】H01F41/04GK203746601SQ201420085378
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】傅林坚, 欧阳鹏根, 汤承伟, 曹建伟, 朱亮 申请人:浙江晶盛机电股份有限公司, 杭州慧翔电液技术开发有限公司