一种单晶炉的制作方法

本发明涉及单晶硅制备技术领域，具体涉及一种单晶炉。

背景技术：

随着单晶炉自动化程度的日益提升，操作方便性要求的日益增强，对单晶炉各方面性能有了更多要求。单晶炉副室在主炉室与上传动之间，用于容纳单晶硅棒、加料筒。现有技术中副室存在以下问题：

上观察窗多采用法兰或大直径锁母安装形式，该窗口距离作业地面7米以上，此种结构易造成螺钉、玻璃，甚至法兰掉落，安全隐患大。且锁母结构一般尺寸偏小，不利于维护操作；

下观察窗因重量重，受重力影响合门歪斜。窗口合页处无配合要求，为防止漏气，需要三个锁母拧紧阀门，操作繁琐；

单晶托为单侧固定的悬臂结构，承载能力差，危险系数高；

副室就位无导向，易剐蹭与旋阀的连接柱，掉金属屑从而影响单晶品质；

副室与旋阀的连接卡盘由气缸带动，受空间限制，加工难度较大。检测连接卡盘开合的方式单一。气缸多设置在副室后部，开合位置不易确认，对限位检测依赖性强；

副室无对射检测，对射设置在旋阀上部，单晶托下放时、副室脱离旋阀旋转时，有干涉的风险，安全性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种高功能性、高安全性、自动化程度较高的单晶炉。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的单晶炉，包括：

副室主体，所述副室主体内形成有副腔室；

上观察窗，所述上观察窗设置在所述副室主体上端前方，所述上观察窗包括上观察窗门，所述上观察窗门的一侧通过第一合页转动连接在所述副室主体上且另一侧设有第一连接部以打开/闭合所述上观察窗门；

气动单晶托，所述气动单晶托设置在所述副室主体下端侧面用于承托硅棒；

定位导向机构，所述定位导向机构设置在所述副室主体下端前侧，用于在所述单晶炉与旋阀进行连接时连接所述旋阀顶端。

进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，所述气动单晶托包括：

连接板安装座，所述连接板安装座固定在所述副室主体下端侧面；

单晶托盘连接板，所述单晶托盘连接板一端可转动地连接所述连接板安装座；

单晶托盘，所述单晶托盘可拆卸地连接在所述单晶托盘连接板的另一端且所述单晶托盘可转动到所述副室主体下端前侧；

气缸装置，所述气缸装置安装在所述副室主体上且位于所述连接板安装座的上端，所述气缸装置连接所述单晶托盘连接板以带动所述单晶托盘连接板旋转。

更进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，所述气缸装置包括：

气缸连接座，所述气缸连接座安装在所述单晶托板连接板上；

气缸安装座，所述气缸安装座固定在所述副室主体侧面且位于所述连接板安装座的上端；

气缸，所述气缸的一端可转动地连接所述气缸安装座，所述气缸的另一端连接有鱼眼接头，所述鱼眼接头连接所述气缸连接座。

更进一步地，所述气缸安装座包括两个，两个所述气缸安装座分别设置在所述副室主体的两侧。

进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，所述定位导向机构包括：

导向座安装块，所述导向座安装块焊接在所述副室主体下端前侧；

导向座，所述导向座安装在所述导向座安装块上远离所述副室主体的一端且所述导向座表面开设有安装孔，所述安装孔内设有尼龙衬套以与单晶炉炉盖上的旋阀上安装的导向柱相配合。

根据本发明实施例的单晶炉，还包括：

下观察窗，所述下观察窗设置在所述副室主体下端前方，所述下观察窗包括下观察窗门，所述下观察窗门的一侧通过第二合页转动连接在所述副室主体上且另一侧设有第二连接部以打开/闭合所述下观察窗门；

导向块，所述导向块设置在所述副室主体上且位于所述下观察窗的下方，用于引导所述下观察窗门闭合。

进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，还包括连接卡盘，所述连接卡盘连接在所述副室主体的底端法兰上方，用于连接所述副室主体与旋阀，所述连接卡盘包括：

连接环，所述连接环顶端四周开设有用于连接所述旋阀的一个或多个连接孔；

到位检测装置及开合检测装置，所述到位检测装置与所述开合检测装置在所述连接环周向上间隔开设置，所述连接环前侧粘贴有连接卡盘动作变换指示箭头，且在所述副室主体底端位于所述连接卡盘动作变换指示箭头的下方处粘贴有开合指示标签，到位检测装置及开合检测装置用于结合连接卡盘动作变换指示箭头以及所述开合指示标签检测所述副室主体与所述旋阀之间的连接状态；

旋转手柄，所述旋转手柄固定在所述连接环上以旋转所述连接卡盘。

更进一步地，所述连接环上开设有贯通所述连接环的第一定位孔，所述副室主体的底端法兰上开设有第二定位孔，所述到位检测装置包括：

弹簧座，所述弹簧座设置在所述连接环上，且所述弹簧座在竖直方向上形成有连通所述第一定位孔的连通孔；

弹簧，所述弹簧沿竖直方向可压缩地设置在所述连通孔内；

直动式限位器，所述直动式限位器设置在所述弹簧座一侧；

压盘，所述压盘连接所述直动式限位器的上端，由所述直动式限位器限制所述压盘在竖直方向上移动；

限位杆，所述限位杆顶端固定在所述压盘上，所述限位杆穿过所述弹簧以及第一定位孔并且所述限位杆的底端在所述压盘和所述弹簧的作用下可伸入/退出所述第二定位孔。

更进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，所述开合检测装置包括：

限位触发块，所述限位触发块固定在所述副室主体下端；

限位安装座，所述限位安装座固定在所述连接环上且位于所述限位触发块的上方；

滚轮式限位器，所述滚轮式器限位固定在所述限位安装座上，所述滚轮式限位器包括触脚且所述触脚的底端设有滚轮。

根据本发明实施例的单晶炉，还包括两组对射组件，两组所述对射组件分别设置在所述副室主体底端的两侧，所述对射组件包括：

对射法兰，所述对射法兰的四周均开设有螺栓孔通过螺栓连接在所述副室主体底端侧面，且所述对射法兰中心开设有长孔形窗口；

对射支架，所述对射支架表面两侧开设有竖直方向延伸的长孔，所述对射支架通过螺钉穿过所述长孔安装在所述对射法兰上，所述对射支架表面还开设有三个呈三角形分布的调整螺钉孔，用于通过调整螺钉调整所述对射支架相对于所述对射法兰的角度；

对射传感器，所述对射传感器安装在所述对射支架上。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

根据本发明实施例的单晶炉，将上观察窗采用合页形式，维护方便，避免了零件掉落风险，单晶托采用气动控制，提高设备自动化程度，通过设置定位定向机构，确保导向的平稳准确性；

进一步地，在下观察窗的窗口下部增焊导向块，有效防止合门歪斜；

进一步地，连接卡盘采用双限位，确保了就位准确；

进一步地，对射组件设置在副室下部，确保了对射信号的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的单晶炉结构示意图；

图2为本发明实施例的单晶炉与旋阀连接局部示意图；

图3为本发明实施例的气动单晶托结构示意图；

图4为本发明实施例的定位导向机构结构示意图；

图5为本发明实施例的连接卡盘结构示意图；

图6为本发明实施例的连接卡盘动作变换指示箭头以及开合指示标签放大示意图；

图7为本发明实施例的到位检测装置结构示意图；

图8为本发明实施例的开合检测装置结构示意图；

图9为本发明实施例的对射组件结构示意图。

附图标记：

1.副室主体；201.上观察窗门；202.第一合页；203.第一连接部；301.导向块；302.第二合页；303.第二连接部；304.下观察窗门；401.单晶托盘；402.单晶托盘连接板；403.气缸连接座；404.连接板安装座；405.气缸安装座；406.气缸；407.鱼眼接头；5.定位导向机构；501.导向座；502.尼龙衬套；503.导向柱；504.导向座安装块；601.到位检测装置；602.开合检测装置；603.连接环；604.旋转手柄；611.直动式限位器；612.压盘；613.限位杆；614.弹簧；615.弹簧座；616.连通孔；617.第二定位孔；621.滚轮式限位器；622.限位触发块；623.限位安装座；624.触角；625.滚轮；631.连接孔；651.开合指示标签；652.连接卡盘动作变换指示箭头；7.对射组件；701.对射法兰；702.对射传感器；703.对射支架；704.螺钉；705.调整螺钉。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

下面首先结合附图1-9具体描述根据本发明实施例的单晶炉。

如图1至图2所示，本发明提供了一种单晶炉，包括副室主体1、上观察窗、气动单晶托、定位导向机构5。

副室主体1内形成有副腔室。

上观察窗设置在副室主体1上端前方，上观察窗包括上观察窗门201，上观察窗门201的一侧通过第一合页202转动连接在副室主体1上且另一侧设有第一连接部203以打开/闭合上观察窗门201。由此，通过第一连接部203使得上观察窗门201在打开/闭合时，可围绕第一合页202转动，提升了该上观察窗整体的灵活性与安全性，方便了操作人员对上观察窗的维护操作，并且能够避免在上观察窗门201打开时会出现零件掉落的风险。作为优选方案，可将上观察窗通径设置为156mm，通过增加通径的尺寸提升了清理维护的便利性。将上观察窗口设置为100mm，方便观察副室主体的内部。

气动单晶托设置在副室主体1下端侧面用于承托硅棒。气动单晶托采用气动控制，能够提升该设备整体的自动化程度，保障了操作过程中的安全性。

定位导向机构5设置在副室主体1下端前侧，用于在单晶炉与旋阀8进行连接时连接旋阀8顶端。通过设置定位导向机构5在下端前侧，能够保证导向过程的平稳性。

气动单晶托采用气动控制用来承托硅棒，定位导向机构5为旋阀8与副室主体1连接时提供导向作用，操作人员可通过上观察门观察副室主体1内部的副腔室。该单晶炉的上观察窗通过设置第一合页202，提升了维护的便利性，避免了零件掉落风险；气动单晶托采用气动控制，提高设备自动化程度；通过设置定位定向机构，确保了导向平稳准确性。由此，提升了该单晶炉整体的安全性与自动化程度。

进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，如图1-3所示，气动单晶托包括连接板安装座404、单晶托盘连接板402、单晶托盘401、气缸装置。

连接板安装座404固定在副室主体1下端侧面。

单晶托盘连接板402一端可转动地连接连接板安装座404。单晶托盘连接板402通过连接板安装座404固定在副室主体1下端，由此保障了单晶托盘连接板402与副室主体1连接的稳固性。

单晶托盘401可拆卸地连接在单晶托盘连接板402的另一端且单晶托盘401可转动到副室主体1下端前侧。单晶托盘401与单晶托盘连接板402可通过例如螺钉连接，使得单晶托盘401两侧固定在单晶托盘连接板402上，由此形成u形结构，同时，单晶托盘401通过单晶托盘连接板402的带动能够转动到副室主体1下端前侧。该设置扩大了单晶托盘401的转动范围，同时使得单晶托盘401中心承受硅棒冲击及硅棒重力，而单晶托盘连接板402仅受拉力。相较于现有技术中悬臂结构的单晶托，该设置的受力状态更自然，避免了悬臂根部应力集中，大大提升了该单晶托盘401的使用寿命。

气缸装置安装在副室主体1上且位于连接板安装座404的上端，气缸装置连接单晶托盘连接板402以带动单晶托盘连接板旋转。

由此，气缸装置启动时带动所连接的单晶托盘连接板402围绕连接板安装座404进行旋转，两侧固定在单晶托盘连接板402上的单晶托盘401也随之旋转，单晶托盘401在旋转过程中承托硅棒的冲击与硅棒的重力，相比于现有技术中单晶托的设置，优化了受力状态，提升了整体的耐久度与使用寿命。

更进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，如图1-3所示，气缸装置包括气缸连接座403、气缸安装座405、气缸406。

气缸连接座403安装在单晶托板连接板上402上。

气缸安装座405固定在副室主体1侧面且位于连接板安装座404的上端。

气缸406的一端可转动地连接气缸安装座405，气缸406的另一端连接有鱼眼接头407，鱼眼接头407连接气缸连接座403。

通过在副室主体1侧面且在连接板安装座404的上端设置气缸安装座405，不仅保证了气缸406能够通过气缸安装座405在副室主体1的侧面固定，而且还能够实现旋转的功能。气缸406的另一端通过鱼眼接头407与气缸连接座403相连，增加了气缸406进行旋转时的灵活性与自动化程度。

更进一步地，气缸安装座405包括两个，两个气缸安装座405分别设置在副室主体1的两侧。如图1所示，在副室主体1的两侧均设置气缸安装座405，将其中一个气缸安装座405作为预留气缸安装座，在单个气动单晶托的承托力不足的情况下，在副室主体1的两侧对称安装气动单晶托，由单气缸驱动提升为双气缸驱动，进一步提升了驱动力与自动化程度。

进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，如图2、图4所示，定位导向机构5包括导向座安装块504、导向座501。

导向座安装块504焊接在副室主体1下端前侧。

导向座501安装在导向座安装块504上远离副室主体1的一端且导向座501表面开设有安装孔，安装孔内设有尼龙衬套502以与单晶炉炉盖上的旋阀8上安装的导向柱503相配合。如图2所示，通过设置具有一定长度的导向柱503，提升了导向过程的平稳度与准确度，亦确保了该副室的起升高度，防止了气动单晶托与其他部件产生干涉。同时，在安装孔内设置尼龙衬套502与导向柱503配合能够避免金属之间的剐蹭使得掉落金属屑从而影响单晶品质。

根据本发明实施例的单晶炉，如图1所示，还包括下观察窗与导向块301。

下观察窗设置在副室主体1下端前方，下观察窗包括下观察窗门304，下观察窗门304的一侧通过第二合页302转动连接在副室主体1上且另一侧设有第二连接部303以打开/闭合下观察窗门304。操作人员通过操作第二连接部303使得下观察窗门304围绕第二合页302转动以实现打开/闭合，提升了下观察窗整体的灵活性。

导向块301设置在副室主体1上且位于下观察窗的下方，用于引导下观察窗门301闭合。通过在下观察窗的下方设置导向块301，在下观察窗门304转动时提供导向作用，提升了下观察窗的抗磨损性。

进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，如图1-2所示，还包括连接卡盘。连接卡盘连接在副室主体1的底端法兰上方，用于连接副室主体1与旋阀8。操作人员可通过操作连接卡盘对旋阀8实现开合操作，将连接卡盘设置在副室主体1的底端，提升了操作人员的便利性。

如图5所示，连接卡盘包括连接环603、到位检测装置601、开合检测装置602、旋转手柄604。

连接环603顶端四周开设有用于连接旋阀8的一个或多个连接孔631。连接环603上开设有一个或多个连接孔631与旋阀8相配合连接，从而提升了连接的稳固性与紧密性。

如图1、图6所示，到位检测装置601与开合检测装置602在连接环603周向上间隔开设置，连接环603前侧粘贴有连接卡盘动作变换指示箭头652，且在副室主体1底端位于连接卡盘动作变换指示箭头652的下方处粘贴有开合指示标签651，到位检测装置601及开合检测装置602用于结合连接卡盘动作变换指示箭头652以及开合指示标签651检测副室主体1与旋阀8之间的连接状态。

需要对旋阀8进行打开操作时，沿着开合指示标签651上“开”字方向的顺序对连接环603进行旋转，直到连接卡盘动作变换指示箭头652指向“开”字，旋阀8打开，到位检测装置601及开合检测装置602检测旋阀8与副室主体1之间是否处于打开状态；当需要对旋阀8进行闭合操作时，沿着开合指示标签651上“合”字方向的顺序对连接环603进行旋转，直到连接卡盘动作变换指示箭头652指向“合”字，旋阀8闭合。到位检测装置601及开合检测装置602检测旋阀8与副室主体1之间是否处于闭合状态。到位检测装置601及开合检测装置602的结合使得操作人员更加清楚地了解在旋转过程中旋阀8与副室主体1连接的状态，连接卡盘动作变换指示箭头652以及开合指示标签651的配合提升了操作过程的便利性。

旋转手柄604固定在连接环603上以旋转连接卡盘。通过设置旋转手柄604用于推动旋转卡盘，进一步提升了操作过程中的便利性。

由此，通过固定在连接环603上的旋转手柄604旋转连接环603直到连接卡盘动作变换指示箭头652指向“开”字，旋阀8打开；旋转连接环603沿着开合指示标签651上“合”字方向的顺序，直到连接卡盘动作变换指示箭头652指向“合”字，旋阀8闭合。该设置不仅提升了旋阀8与副室主体1连接的稳定性，而且提升了操作人员旋转旋阀8时的便利性。

更进一步地，如图7所示，连接环603上开设有贯通连接环603的第一定位孔，副室主体1的底端法兰上开设有第二定位孔617。

到位检测装置601包括弹簧座615、弹簧614、直动式限位器611、压盘612、限位杆613。

弹簧座615设置在连接环603上，且弹簧座615在竖直方向上形成有连通第一定位孔的连通孔616。

弹簧614沿竖直方向可压缩地设置在连通孔616内。将弹簧614设置在弹簧座615的内部不仅使得弹簧614能够保持弹力，而且对弹簧614起到了一定程度的保护作用。

直动式限位器611设置在弹簧座615一侧。

压盘612连接直动式限位器611的上端，由直动式限位器611限制压盘612在竖直方向上移动。通过设置直动式限位器611能够使得压盘612不会因受到压力而产生竖直方向的位移，进一步提升了该到位检测装置601整体的精确度。

限位杆613顶端固定在压盘612上，限位杆613穿过弹簧614以及第一定位孔并且限位杆613的底端在压盘612和弹簧614的作用下可伸入/退出第二定位孔617。

由此，在对压盘612向上提拉时，弹簧614开始压缩，限位杆613的底端在压盘612与弹簧614的作用下向上伸出第二定位孔617，此时操作旋转手柄604旋转连接环603，使得连接卡盘动作变换指示箭头652指向开合指示标签651的“合”字后，松开压盘612，弹簧614恢复原状，限位杆613的底端向下伸入第二定位孔617，触发直动式限位器611，压盘612因直动式限位器611的限制在竖直方向上无法移动，使得限位杆613的底端锁定在第二定位孔617中，从而能够将连接环603与副室主体1的底端法兰连接更为紧密。

更进一步地，根据本发明实施例的单晶炉，如图8所示，开合检测装置602包括限位触发块622、限位安装座623、滚轮式限位器621。

限位触发块622固定在副室主体1下端，限位安装座623固定在连接环603上且位于限位触发块622的上方。

滚轮式限位器621固定在限位安装座623上，滚轮式限位器621包括触脚624且触脚624的底端设有滚轮625。当操作人员通过旋转手柄604旋转连接环603时，带动固定在限位安装座623上的滚轮式限位器621旋转，当滚轮625离开限位触发块622时，连接卡盘动作变换指示箭头652指向开合指示标签651的“合”字，此时副室主体1与旋阀8处于闭合状态；当滚轮625触碰限位触发块622时，连接卡盘动作变换指示箭头652指向开合指示标签651的“开”字，副室主体1与旋阀8处于打开状态。

通过到位检测装置601与开合检测装置602想配合，为旋阀8与副室主体1的打开/闭合提供了双保险，保障了该副室整体的稳定性与安全性。

根据本发明实施例的单晶炉，如图1所示，还包括两组对射组件7。两组对射组件7分别设置在副室主体1底端的两侧，提升了副室旋转、气动单晶托下放时的安全性。如图9所示，对射组件7包括对射法兰701、对射支架703、对射传感器702。

对射法兰701的四周均开设有螺栓孔通过螺栓连接在副室主体1底端侧面，增强了对射法兰701与副室主体1连接的稳固性。对射法兰701中心开设有长孔形窗口。

对射传感器702安装在对射支架701上。

对射支架703表面两侧开设有竖直方向延伸的长孔，对射支架703通过螺钉704穿过长孔安装在对射法兰701上，对射支架703表面还开设有三个呈三角形分布的调整螺钉孔，用于通过调整螺钉705调整对射支架703相对于对射法兰701的角度。该设置使得对射传感器702具备了高度与角度可调节的功能，从而保障了对射信号准确性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。