一种双坩埚结构
技术领域
本实用新型属于单晶硅料制备设备技术领域，具体涉及一种连续直拉单晶所用的双坩埚结构。
背景技术
CZ单晶工艺是制备单晶硅的常规工艺。CZ直拉单晶硅制造过程是将多晶硅料放入石英坩埚中，加热融化形成液态硅料，然后经过调温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等六个步骤，最终生产出单晶硅棒。采用常规CZ工艺通常采用一次加料或副室多次复投料，由于加料、熔料过程耗费时间长，导致生产效率较低、制造成本相对较高。另外，常规CZ工艺通常在初始装料和多次加料时添加掺杂剂，由于掺杂元素分凝系数的影响，拉制的单晶硅棒轴向电阻率分布不均匀。
CCZ单晶工艺是制备单晶硅的另一种工艺，为连续拉晶工艺。CCZ工艺主要通过炉外加料器装置，在拉晶制备过程中将硅料以连续加入到炉体内坩埚中，从而保证长时间连续拉晶的进行。而CCZ工艺便于掺杂剂的随时添加，从而保证制备的单晶硅棒轴向电阻率均匀。CCZ工艺，通常采用双坩埚，即在外坩埚内设置内坩埚，将硅料添加在外坩埚与内坩埚之间的区域，现有技术的双坩埚结构如图1所示，内坩埚通过连接件11固定于外坩埚上方，连接件11固连支撑件12、然后通过升降装置14与支撑件12外侧的螺纹13匹配带动移动。采用双坩埚，防止在拉晶制备过程，由于加料导致坩埚内熔体波动、温度变化异常等，影响晶体的生长。内坩埚稳定的设置在熔体生长的坩埚中，对保证熔体稳定性、提高拉晶成功率具有重要意义。而且公开号为JP 1996005736B2的日本专利公开一种双坩埚结构，其包括内坩埚升降装置1，内坩埚10通过连接件11连接到管状支撑件12上，支撑件12下部设置螺纹13，升降机构14与支撑件螺纹卡和，对内坩埚10进行升降。该专利公开的内坩埚悬挂装置占用炉体空间大、结构复杂、不易操作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双坩埚结构，其结构简单、易于操作，能够将内坩埚稳定的设置在外坩埚中，提高内坩埚设置的稳定性，同时能够对内坩埚的平衡性、水平性进行调节，提高安装精度。
本实用新型所采用的技术方案是：一种双坩埚结构，包括内坩埚和外坩埚，所述外坩埚位于炉体内，用于容纳硅料，炉体内设置有盖板，所述盖板位于外坩埚上方，还包括多个支持装置，内坩埚通过所述多个支持装置连接于盖板，并悬挂于容纳硅料的外坩埚中。
优选地，所述支持装置包括支撑件、固定件和连接件，所述支撑件和固定件分别连接于连接件的上下端，所述支撑件连接于盖板，所述固定件连接于所述内坩埚。
进一步地，所述盖板上设置有与所述支持装置数量一致的固定孔，所述固定孔分散设置于所述盖板上，所述支撑件为螺杆，所述螺杆通过对应的固定孔与所述盖板连接。
优选地，所述固定孔以炉体中心轴为中心线均匀分布于所述盖板上。
更进一步地，所述连接件为卡扣，所述卡扣上端设置有安装孔，所述螺杆通过所述安装孔与卡扣连接。
更进一步地，所述固定件为横杆，所述横杆与所述卡扣配合连接所述内坩埚。
进一步地，所述内坩埚为圆筒状，所述内坩埚侧壁上部设置有与所述支持装置数量一致的悬挂孔，所述横杆穿过所述悬挂孔与所述卡扣配合连接所述内坩埚。
进一步地，所述支持装置为一体式结构，所述支持装置上端连接于盖板、下端连接于内坩埚。
事例性地，所述支持装置为耐高温材料制成。
本实用新型提供一种占用炉体空间小、结构简单、运行稳定、容易操作的内坩埚悬挂的双坩埚结构，其利用螺杆可以对内坩埚的平衡性、水平性进行调节，能够提高内坩埚的安装精度；采用多个支持装置，能够提高内坩埚设置的稳定性；支撑装置连接于盖板，保证了内坩埚与炉体中心对中，从而提升内坩埚运行的稳定性及拉晶成功率。
附图说明
图1现有双坩埚结构的示意图；
图2本实用新型双坩埚结构的示意图；
图3本实用新型双坩埚结构支持装置的示意图；
图4本实用新型双坩埚结构支持装置分布示意图；
图5本实用新型双坩埚结构盖板的俯视图。
图中，1.内坩埚升降装置，10.内坩埚，11.连接件，12.支撑件，13.螺纹，14.升降机构，100.双坩埚结构，20.炉体，21.盖板，22.加热器，23.硅料输送装置，24.热屏，25外坩埚，26.晶棒，27.硅液，30.支持装置，31.支撑件，32.连接件，33.固定件，40.悬挂孔，41.固定孔，42.安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型涉及采用CCZ工艺，制备晶棒26的双坩埚结构100，其结构如图2所示，包括外坩埚25、内坩埚10，外坩埚25位于炉体20内，用于容纳硅料，炉体20内设置有盖板21，还包括至少两个支持装置30，支持装置30用于将内坩埚10连接于盖板21，并位于外坩埚25内。支持装置30如果为两个，则相对设置，如果为三个或三个以上，则分散设置即可。炉体20内设置有加热器22，用于加热熔化硅料，形成硅液27；还设置有热屏24，用于引导气体流通。在连续拉晶制备过程中，炉外加料装置(图中未示出)通过硅料输送装置23将硅料连续地加入到外坩埚25与内坩埚10的间隙处，加热器22加热熔化硅料。
本实施例提供的双坩埚结构100，内坩埚10为圆筒状，内坩埚10侧壁上方设置有悬挂孔40，悬挂孔40个数为三个。当然，悬挂孔40也可以为两个或多于三个。悬挂孔40作为连接孔，其位置可以任意设置。优选地，悬挂孔40以内坩埚10中心轴为中心线，均匀分布在内坩埚10侧壁上方。通过打孔机对内坩埚10进行打孔，孔的直径能够匹配支持装置30即可。
双坩埚结构还包括3个支持装置30，其结构如图3所示，支持装置30包括支撑件31、固定件33和连接件32，支撑件31和固定件33分别连接于连接件32两端，支撑件31连接于盖板21、固定件33连接于内坩埚10。盖板21结构如图5所示，盖板21上设置有3个固定孔41，固定孔41以炉体20中心轴为中心线均匀分布。当然，固定孔41也可以为多个。
具体地，如图3所示，本实施例支持装置30的支撑件31为螺杆、固定件33为横杆、连接件32为卡扣，卡扣上端设置有安装孔42。如图4所示，螺杆上端通过盖板21上对应的固定孔41与盖板21螺纹连接，螺杆下端通过安装孔42与卡扣螺纹连接。内坩埚10上的悬挂孔40与横杆配合，卡合在卡扣下端。卡扣下端设置有开孔，通过横杆对内坩埚10进行螺纹固定。
当然，本实施例提供的双坩埚结构100，其支持装置30还可以为一体式结构，支持装置30上端通过盖板上对应固定孔41连接于盖板21、支持装置30下端通过内坩埚10上对应悬挂孔40连接于内坩埚10。
支持装置30无论是哪种结构，均优选耐高温材料制成，例如钨、碳化物、石墨或者复合材料。
本实施例的内坩埚10通过三个支持装置30与盖板21相连，当然也可以为两个或多于三个的支持装置30对应设置。安装完成后，使用测量尺进行测量，通过拧动螺杆螺纹，调节内坩埚10的水平。
采用本实用新型提供的双坩埚结构100制备单晶硅棒。首先对炉体20进行清扫，然后将热场在炉体内20进行安装，安装时保证热场的中心与炉体中心对中。前期工作准备完成后，进行装料工序，先安装外坩埚25，然后将多晶硅料均匀的装入外坩埚25中。最后，将盖板21连同通过支持装置30连接的内坩埚10放入炉体内。
加热器22加热熔化硅料时，外坩埚25与内坩埚10无重叠区域，当外坩埚25内的硅料熔化完成后，将外坩埚25通过炉体底部装置上升至拉晶位置，进行正常拉晶。防止未熔化的多晶硅料与内坩埚10接触，造成内坩埚10破损；及防止内坩埚10过早地进入硅液27中，以降低内坩埚10的软化腐蚀速度。
