一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及單晶硅技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶爐正常運(yùn)行期間，處于連續(xù)的加熱狀態(tài)的時(shí)間要在40~80h，在此生產(chǎn)期間，單晶爐內(nèi)的多晶硅處于融化后1420°C的液態(tài)狀態(tài)，在此期間不允許出現(xiàn)任何異常的加熱功率丟失及大幅度波動(dòng)情況。等徑拉制過(guò)程中，是利用對(duì)多晶硅液態(tài)和固態(tài)的臨界溫度的精準(zhǔn)控制，保證多晶硅能穩(wěn)定的從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)晶棒，對(duì)溫度的要求更高，爐內(nèi)液態(tài)多晶硅的溫度波動(dòng)量要控制在± I °C之內(nèi)。
[0003]單晶爐加熱控制系統(tǒng)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，偶爾會(huì)出現(xiàn)一些硬性或軟性故障，導(dǎo)致加熱功率突然丟失或大幅度下降。若正處于等徑生長(zhǎng)拉制期間，5s左右爐內(nèi)溫度波動(dòng)量就會(huì)超出正常拉晶范圍，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)單晶硅棒出現(xiàn)晶變，變成廢品，Imin左右液態(tài)硅就開(kāi)始在晶棒周?chē)Y(jié)晶，3min左右液面就會(huì)整個(gè)結(jié)晶，使石英坩禍和晶棒結(jié)為一體。由于晶棒和石英坩禍?zhǔn)且恢痹谧鱿喾捶较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)速度為20r/min左右，而此時(shí)如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并采取緊急措施使晶棒和石英坩禍停止旋轉(zhuǎn)，就會(huì)造成上軸的軟鋼絲繩因一直朝一個(gè)方向絞動(dòng)而絞斷，導(dǎo)致上軸上吊著的籽晶卡具連帶已拉制出來(lái)的晶棒一起跌落至還未完全凝固的半液態(tài)硅料中。特別是拉制出來(lái)的晶棒較重的情況下，有可能直接將盛托硅料的石英坩禍砸漏，導(dǎo)致液態(tài)硅泄漏至石墨熱場(chǎng)中，引起更大的事故，造成整套石墨熱場(chǎng)的報(bào)廢。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，使操作人員能在第一時(shí)間對(duì)單晶爐設(shè)備進(jìn)行緊急操作，最大限度降低安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，單晶爐包括爐體、分別固定在爐體上下端部的爐蓋和爐底板、坩禍以及用于提拉硅單晶棒的上立柱，坩禍的外周面設(shè)有加熱器，所述的坩禍通過(guò)下立柱固定在爐體內(nèi)，上立柱固定在正對(duì)坩禍中心位置的爐蓋上，爐體內(nèi)部設(shè)有保溫桶，保溫桶下端部設(shè)有下保溫層，保溫桶上端部設(shè)有上保溫蓋，且上保溫蓋中心設(shè)有供硅單晶棒通過(guò)的缺口 ；爐體外壁上設(shè)有構(gòu)成一電連接回路的用于接收加熱器輸出加熱電壓信號(hào)的數(shù)字信號(hào)控制器、中間繼電器以及報(bào)警器，當(dāng)加熱電壓信號(hào)低于/高于爐體內(nèi)部正常運(yùn)行的設(shè)定值時(shí)，數(shù)字信號(hào)控制器輸出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器報(bào)警。
[0006]其中，上保溫蓋中心的缺口處設(shè)有呈圓錐臺(tái)形的熱屏蔽板，且熱屏蔽板的下端伸入到坩禍內(nèi)部。
[0007]本實(shí)用新型中，坩禍由石英坩禍和包覆在石英坩禍外的石墨坩禍組成。其中，石墨坩禍的內(nèi)徑尺寸與石英坩禍的外形尺寸相配合，且石墨坩禍需要具有一定的強(qiáng)度，用以承受硅料和適應(yīng)坩禍的重量。本實(shí)用新型采用三瓣式石墨坩禍。
[0008]其中，爐蓋上設(shè)有觀察窗，該觀察窗上加裝有CCD測(cè)徑系統(tǒng)，能直接測(cè)出硅單晶棒的直徑。CXD即電荷藕荷器件測(cè)徑系統(tǒng)的工作原理:當(dāng)一束平行光透過(guò)硅單晶棒透射到CXD器件上時(shí)，由于硅單晶棒的存在，硅單晶棒的陰影將同時(shí)投到CCD器件上，將CCD器件輸出信號(hào)形成凹陷。其中，陰影尺寸就代表了硅單晶棒的尺寸，統(tǒng)計(jì)出陰影部分的CCD象元個(gè)數(shù)，象元個(gè)數(shù)與象元尺寸的乘積就代表了硅單晶棒的尺寸。
[0009]其中，爐體外壁上設(shè)有延伸至保溫桶內(nèi)部的測(cè)溫窗口。
[0010]本實(shí)用新型中，保溫桶下端部設(shè)置的下保溫層，能夠加強(qiáng)坩禍底部的保溫效果，避免因熱量損失對(duì)檢測(cè)效果的影響。
[0011]有益效果:本實(shí)用新型的爐體內(nèi)設(shè)有熱屏蔽板及多個(gè)保溫裝置，避免熱損失對(duì)檢測(cè)效果的影響。其中，本實(shí)用新型將單晶爐加熱器的加熱電壓信號(hào)作為采樣信號(hào)，接入數(shù)字信號(hào)控制器，觀察設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)候的信號(hào)值，將數(shù)字信號(hào)控制器設(shè)定為當(dāng)該采樣信號(hào)低于或高于正常運(yùn)行值一定數(shù)值后輸出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器工作，及時(shí)提醒工作人員進(jìn)行應(yīng)急操作。該技術(shù)操作實(shí)施方便，安全性能好，能做大限度防止單晶爐因加熱功率丟失、大幅降低或超過(guò)正常拉晶范圍，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而造成的嚴(yán)重后果。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型中單晶爐的示意圖；
[0013]圖2為圖1中爐蓋的示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型的檢測(cè)原理圖。
[0015]附圖標(biāo)記:1、爐體，2、爐蓋，3、爐底板，4、坩禍，5、上立柱，6、下立柱，7、加熱器，8、硅單晶棒，9、保溫桶，10、上保溫蓋，11、下保溫層，12、缺口，13、數(shù)字信號(hào)控制器，14、中間繼電器，15、報(bào)警器，16、熱屏蔽板，17、石英坩禍，18、石墨坩禍，19、觀察窗，20、CXD測(cè)徑系統(tǒng)，21、測(cè)溫窗口。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的單晶爐加熱電壓信號(hào)的檢測(cè)報(bào)警裝置作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本實(shí)用新型并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0017]—種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，如圖1所示，單晶爐包括爐體1、爐蓋2、爐底板3、坩禍4、上立柱5、下立柱6和加熱器7，其中，爐蓋2和爐底板3分別固定在爐體I的上下端部，上立柱5用于提拉硅單晶棒8，加熱器7設(shè)在坩禍4的外周面。所述的坩禍4通過(guò)下立柱6固定在爐體I內(nèi)，上立柱5固定在正對(duì)坩禍4中心位置的爐蓋2上。如圖2所示，爐蓋2上設(shè)有觀察窗19，該觀察窗19上加裝有CCD測(cè)徑系統(tǒng)20，該觀察窗19的中心軸線與爐蓋2的中心軸線之間的夾角α為20~22°，此角度便于操作者觀察爐內(nèi)的情況。拉晶過(guò)程中該觀察窗19位置需裝上鍍金玻璃，以減少輻射。
[0018]其中，下立柱6的高度可以調(diào)節(jié)，這樣可以保證在熔料時(shí)，能夠調(diào)整坩禍4的位置；而在拉晶時(shí)，有足夠的坩禍4跟隨行程。
[0019]其中，爐體I內(nèi)部設(shè)有保溫桶9，爐體I外壁上設(shè)有延伸至保溫桶9內(nèi)部的測(cè)溫窗口 21，保溫桶9下端部設(shè)有下保溫層11，保溫桶9上端部設(shè)有上保溫蓋10，且上保溫蓋10中心設(shè)有供硅單晶棒8通過(guò)的缺口 12，上保溫蓋10中心的缺口 12處設(shè)有呈圓錐臺(tái)形的熱屏蔽板16，且熱屏蔽板16的下端伸入到坩禍4內(nèi)部，坩禍4由石英坩禍17和包覆在石英坩禍17外的石墨坩禍18組成。
[0020]爐體I外壁上設(shè)有構(gòu)成電連接回路的一個(gè)用于接收加熱器7輸出加熱的電壓信號(hào)的數(shù)字信號(hào)控制器13、兩個(gè)中間繼電器14以及一個(gè)報(bào)警器15，當(dāng)加熱時(shí)，電壓信號(hào)低于/高于爐體I內(nèi)部正常運(yùn)行的設(shè)定值時(shí)，數(shù)字信號(hào)控制器13輸出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器15報(bào)警。其工作原理如圖3所示，圖3中的FU表示總保險(xiǎn)，KA1、KA2表示中間繼電器，報(bào)警器為IlOV交流輸入，ALl表示數(shù)字控制器上限位輸出報(bào)警點(diǎn)，AL2表示數(shù)字控制器下限位輸出點(diǎn)。
[0021]按圖3所示方式，將數(shù)字信號(hào)控制器13、中間繼電器14和報(bào)警器15進(jìn)行連接，該電路回路中還設(shè)有復(fù)位按鈕，電源選取IlOV交流電源等級(jí)。從加熱器7兩端直接取加熱電壓信號(hào)，接入數(shù)字信號(hào)控制器13。假設(shè)，正常工作時(shí)加熱電壓信號(hào)值為800V，AL1報(bào)警輸出點(diǎn)設(shè)置為790V上限報(bào)警，AL2報(bào)警信號(hào)設(shè)置為780V下限報(bào)警，當(dāng)設(shè)備加熱初步階段，加熱功率從0~790V開(kāi)始慢慢向上升高時(shí)，AL2動(dòng)作，但因ALl未動(dòng)作，故KA2繼電器不能得電，不輸出報(bào)警信號(hào)，避免在初步加熱過(guò)程中報(bào)警器一直報(bào)警；當(dāng)加熱電壓超過(guò)790V時(shí)，ALl上限位報(bào)警點(diǎn)輸出，KAl線圈得電動(dòng)作，同時(shí)自保；當(dāng)爐子加熱電壓出現(xiàn)丟失或大幅降低，低于780V時(shí)，AL2動(dòng)作，KA2線圈得電，KA2節(jié)點(diǎn)動(dòng)作，報(bào)警器得電報(bào)警。當(dāng)人為按需要降低加熱功率時(shí)，因從正常工作點(diǎn)降溫至O按工藝要求需要一定時(shí)間，此間為防止報(bào)警器一直報(bào)警，可按下復(fù)位按鈕，使報(bào)警電路重新處于初始狀態(tài)，不再輸出報(bào)警信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，單晶爐包括爐體(1)、分別固定在爐體(I)上下端部的爐蓋(2)和爐底板(3)、坩禍(4)以及用于提拉硅單晶棒(8)的上立柱(5)，坩禍(4)的外周面設(shè)有加熱器(7)，所述的坩禍(4)通過(guò)下立柱(6)固定在爐體(I)內(nèi)，上立柱(5)固定在正對(duì)坩禍(4)中心位置的爐蓋(2)上，爐體(I)內(nèi)部設(shè)有保溫桶(9)，保溫桶(9)下端部設(shè)有下保溫層(11)，保溫桶(9)上端部設(shè)有上保溫蓋(10)，且上保溫蓋(10)中心設(shè)有供硅單晶棒(8)通過(guò)的缺口(12)，其特征在于:爐體(I)外壁上設(shè)有一構(gòu)成電連接回路的用于接收加熱器(7)輸出加熱電壓信號(hào)的數(shù)字信號(hào)控制器(13)、中間繼電器(14)以及報(bào)警器(15)，當(dāng)加熱電壓信號(hào)低于/高于爐體(I)內(nèi)部正常運(yùn)行的設(shè)定值時(shí)，數(shù)字信號(hào)控制器(13)輸出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器(15)報(bào)警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于:上保溫蓋(10)中心的缺口(12)處設(shè)有呈圓錐臺(tái)形的熱屏蔽板(16)，且熱屏蔽板(16)的下端伸入到坩禍(4)內(nèi)部。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于:所述的坩禍(4)由石英坩禍(17)和包覆在石英坩禍(17)外的石墨坩禍(18)組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于:所述的爐蓋(2)上設(shè)有觀察窗(19)，該觀察窗(19)上加裝有CXD測(cè)徑系統(tǒng)(20)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于:所述的爐體(I)外壁上設(shè)有延伸至保溫桶(9)內(nèi)部的測(cè)溫窗口(21)。
【專(zhuān)利摘要】一種單晶爐加熱電壓信號(hào)檢測(cè)報(bào)警裝置，包括爐體、分別固定在爐體上下端部的爐蓋和爐底板、坩堝以及用于提拉硅單晶棒的上立柱，坩堝的外周面設(shè)有加熱器，坩堝通過(guò)下立柱固定在爐體內(nèi)，爐體內(nèi)部設(shè)有保溫桶，保溫桶下端部設(shè)有下保溫層，保溫桶上端部設(shè)有上保溫蓋，且上保溫蓋中心設(shè)有供硅單晶棒通過(guò)的缺口；爐體外壁上設(shè)有構(gòu)成一電連接回路的用于接收加熱器輸出加熱電壓信號(hào)的數(shù)字信號(hào)控制器、中間繼電器以及報(bào)警器，當(dāng)加熱電壓信號(hào)低于/高于爐體內(nèi)部正常運(yùn)行的設(shè)定值時(shí)，數(shù)字信號(hào)控制器輸出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器報(bào)警。該技術(shù)操作實(shí)施方便，能做大限度防止單晶爐因加熱功率丟失、大幅降低或超過(guò)正常拉晶范圍，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而造成的嚴(yán)重后果。
【IPC分類(lèi)】C30B29/06, C30B15/20
【公開(kāi)號(hào)】CN204825122
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520612264
【發(fā)明人】焦二強(qiáng), 張明亮, 韓子萌, 司鵬輝, 令狐鐵兵
【申請(qǐng)人】麥斯克電子材料有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日