一种单晶炉用坩埚轴及单晶炉
技术领域
本实用新型涉及硅单晶炉技术领域。
背景技术
单晶硅是具有基本完整的点阵结构的晶体，是一种良好的半导体材料，纯度可达到99.9999999％以上，可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造，其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域处于新材料发展的前沿。
半导体级硅单晶炉是单晶硅产业链中重要的晶体生长设备，目前，世界上用于硅单晶体生长的主流方法主要有两种：一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法具有生长单晶质量大、直径大、成本低廉、生产效率高等优点，一直是半导体硅衬底制备的主要手段。
在采用直拉法的单晶炉中，将籽晶浸入坩埚内的熔融原料中，在转动籽晶及坩埚的同时提拉籽晶，并在籽晶下端生长晶硅棒。拉晶前后，坩埚在坩埚轴的带动下进行转动及升降运动。
如中国专利ZL 201621265760.6公开的一种现有的坩埚轴，即为上述说明中使用在单晶炉中的坩埚轴。但是包括该专利中公开的现有技术中的坩埚轴均为不锈钢等特种金属制成，，不锈钢本身不能承受连接处高温，需要在对坩埚轴进行冷却设计。
实用新型内容
实用新型目的：提供一种单晶炉用坩埚轴，能够解决如何使坩埚轴在使用时冷却的技术问题。
本实用新型另外提供一种包含坩埚轴的单晶炉，该单晶炉能够对坩埚轴冷却。
技术方案：为达到上述目的，本实用新型单晶炉用坩埚轴可采用如下技术方案：
一种单晶炉用坩埚轴，包括主轴及安装在主轴前端并与主轴同轴延伸的轴头；所述主轴内部包括自主轴后端沿主轴中轴线向前延伸的第一进水通道、围绕第一进水通道且与第一进水通道同轴的第一出水通道；所述轴头内部包括与第一进水通道同轴连接的第二进水通道及围绕第二进水通道的第二出水通道，所述第二进水通道的前端与第二出水通道连通；所述主轴的前端内部还设有主轴同轴的内部圆盘空腔，该圆盘空腔与第一出水通道的侧面连通，且圆盘空腔内设有圆盘形隔板，该隔板的内侧与第一进水通道外侧连接且将圆盘空腔分隔为第三出水通道及第四出水通道，该第三出水通道位于隔板的前侧，而第四出水通道位于隔板的后侧，第三出水通道与第四出水通道在隔板的外侧缘处连通。
有益效果：本实用新型的单晶炉用坩埚轴在主轴及轴头内部设置供冷却水进入的进水通道及在整体进水通道最前端将水排出的出水通道，通过进水及出水将坩埚轴的热量带走以对坩埚轴冷却。需要注意的是，该出水通道中，第三及第四出水通道将整个主轴的前端部位都用冷却水流过而带走了大面积的热量，而主轴与轴头相交的该台阶位置是坩埚轴在使用时热量较高的位置，故在第三及第四出水通道的引导将冷却水扩散到该部分后才能够高效率的冷却坩埚轴，提高坩埚轴在使用中的寿命。
进一步的，所述主轴包括轴体及覆盖在轴体前端的端盖，所述轴头自该端盖前表面延伸，所述圆盘空腔位于端盖及轴体连接处之间，且端盖后表面凹设有第一圆盘形凹槽，轴体前表面凹设有第二圆盘形凹槽，第一圆盘形凹槽与第二圆盘形凹槽共同形成所述圆盘空腔；
所述第一圆盘形凹槽与隔板之间形成第三出水通道，第二圆盘形凹槽与隔板之间形成第四出水通道。
进一步的，所述隔板与轴体之间设有至少两个定位柱，该两个定位柱位于第四出水通道内并分别位于第一进水通道的两侧，所述定位柱的前端与隔板连接固定，定位柱的后端与轴体前端固定。
进一步的，所述轴头的直径小于主轴的直径。
进一步的，第一进水通道与第二进水通道的内径相同，第一出水通道与第二出水通道的内径相同。
本实用新型还提供了一种单晶炉的技术方案，具体为：
一种包含上述坩埚轴的单晶炉，该单晶炉还包括进水水源，该进水水源向第一进水通道内充入高压水流。
有益效果，该单晶炉中在坩埚轴中已经设置进水通道和出水通道的情况下，提供冷却水水源向第一进水通道充入，该冷却水在依次经过第一进水通道、第二进水通道、第二出水通道、第三出水通道、第四出水通道、第一出水通道的回路后自第一出水通道排出并带走坩埚轴的热量，以使坩埚轴在使用中得到及时的冷却。
附图说明
图1为本实用新型中坩埚轴的剖视示意图。
图2为图1所示坩埚轴中冷却水流向示意图。
图3为图1所示坩埚轴中端盖部分示意图。
图4为图1所示坩埚轴中主轴部分示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例一提供一种单晶炉用坩埚轴的实施例。
请结合图1至图4所示，该单晶炉用坩埚轴，包括主轴1及安装在主轴1前端并与主轴1同轴延伸的轴头2。所述轴头2的直径小于主轴1的直径。。所述主轴1内部包括自主轴后端沿主轴中轴线向前延伸的第一进水通道11、围绕第一进水通道11且与第一进水通道11同轴的第一出水通道12。这里的第一出水通道12包围第一进水通道11以减少对坩埚轴内部的空间占用，当然第一出水通道12的内径比第一进水通道11的外径大。所述轴头2内部包括与第一进水通道11同轴连接的第二进水通道21及围绕第二进水通道21的第二出水通道22。这里的第二进水通道21与第一进水通道11是一体的，为了便于描述，将位于主轴1内部部分的进水通道称为第一进水通道，位于轴头2内部部分的进水通道称为第二进水通道。第一进水通道11与第二进水通道21的内径相同，第一出水通道12与第二出水通道22的内径相同。所述第二进水通道21的前端与第二出水通道22连通，即在该连通处，冷却水由进水通道回流。所述主轴1的前端内部还设有主轴同轴的内部圆盘空腔3。该圆盘空腔3与第一出水通道12的侧面连通，且圆盘空腔3内设有圆盘形隔板4，该隔板4的内侧与第一进水通道11外侧连接且将圆盘空腔3分隔为第三出水通道31及第四出水通道32，该第三出水通道31位于隔板4的前侧，而第四出水通道32位于隔板4的后侧，第三出水通道31与第四出水通道32在隔板4的外侧缘处连通即在该处冷却水能够自第三出水通道31进入第四出水通道32。由图1可以看到，第三出水通道31、第四出水通道32将整个主轴1的前端部位都用冷却水流过而带走了大面积的热量，而主轴1与轴头2相交的该台阶位置是坩埚轴在使用时热量较高的位置，故在第三及第四出水通道的引导将冷却水扩散到该部分后才能够高效率的冷却坩埚轴，提高坩埚轴在使用中的寿命。
由前所述，本实施方式中，所述主轴1包括轴体13及覆盖在轴体13前端的端盖14，所述轴头2自该端盖14前表面延伸。所述圆盘空腔3位于端盖14及轴体13连接处之间，且端盖14后表面凹设有第一圆盘形凹槽141(图3所示)，轴体13前表面凹设有第二圆盘形凹槽131(图4所示)。第一圆盘形凹槽141与第二圆盘形凹槽131共同形成所述圆盘空腔3。这里的圆盘空腔3设置为在可拆卸的端盖14与轴体13之间，即方便圆盘空腔3中的隔板4的安装和维护。
所述第一圆盘形凹槽141与隔板4之间即形成上述的第三出水通道31；第二圆盘形凹槽131与隔板4之间形成第四出水通道32。
进一步的，隔板4的安装方式为，所述隔板4与轴体之间设有至少两个定位柱，41该两个定位柱41位于第四出水通道32内并分别位于第一进水通道11的两侧。所述定位柱41的前端与隔板4连接固定，定位柱的后端与轴体13前端固定。当定位柱41设置多个时，即围绕第一进水通道11排布。
该坩埚轴中设置的进水通道、出水通道形成冷却水进入的回路。该回路的组成依次第一进水通道11、第二进水通道12、第二出水通道22、第三出水通道31、第四出水通道32、第一出水通道12，即冷却水自第一进水通道11进入最终自第一出水通道12排出并带走坩埚轴的热量，以使坩埚轴在使用中得到及时的冷却。
实施例二
本实施例提供了一种包含实施例一中坩埚轴的单晶炉(未图示)。
该单晶炉还包括进水水源，该进水水源向第一进水通道内充入高压水流。
该单晶炉中在坩埚轴中已经设置进水通道和出水通道的情况下，提供冷却水水源向第一进水通道充入，该冷却水在依次经过第一进水通道、第二进水通道、第二出水通道、第三出水通道、第四出水通道、第一出水通道的回路后自第一出水通道排出并带走坩埚轴的热量，以使坩埚轴在使用中得到及时的冷却。
另外，本实用新型的具体实现方法和途径很多，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
