一种掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法与流程

1.本发明涉及直拉法生产单晶硅设备技术领域，具体为一种掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法。


背景技术：

2.现有的8寸以及12寸砷、红磷n型硅单晶掺杂主要以气相挥发的掺杂方式，由于电阻率的要求，掺杂量较大。原掺杂装置的设计方案，依靠单晶炉内热量将掺杂剂气化，然后依靠氩气扩散进硅熔液，气态掺杂剂会扩散至单晶炉的副炉室和主炉室，只有部分进入石英坩埚的态掺杂剂与硅熔液接触，才能被有效利用，导致掺杂效率低，需要大量的掺杂剂进行掺杂，造成掺杂剂浪费。
3.根据专利号为cn213596456u一种增设导气管的掺杂剂掺杂装置，包括石英钟罩、第一挂钩、石英杯、导气管，所述石英钟罩的顶部封闭，所述石英钟罩的底部开口，在石英钟罩内侧的顶部设有第一挂钩，该增设导气管的掺杂剂掺杂装置，提高了掺杂剂的利用率，避免了掺杂剂的浪费，但是该增设导气管的掺杂剂掺杂装置仍存在以下不足，
4.(1)在使用时，石英钟罩与导气管上端密封性一般，会存在一部分掺杂剂会通过石英钟罩与导气管接触处漏出，造成掺杂剂的浪费；
5.(2)在对石英杯悬挂时，由于没有限位装置，导致在使用过程中若发生晃动，石英杯易发生掉落，使用安全性有待提高。
6.因此，本发明提出一种掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法，以解决上述提到的问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法，解决了在使用时，石英钟罩与导气管上端密封性一般，会存在一部分掺杂剂会通过石英钟罩与导气管接触处漏出，造成掺杂剂的浪费；在对石英杯悬挂时，由于没有限位装置，导致在使用过程中若发生晃动，石英杯易发生掉落，使用安全性有待提高的问题。
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种掺杂钟罩系统，包括主炉室，所述主炉室的顶部固定有隔离阀，所述隔离阀的顶部固定有副炉室，所述主炉室内壁的底部通过支杆固定有石英坩埚，所述副炉室内壁的左侧滑动连接有滑板，所述滑板的右侧固定有石英钟罩，所述石英钟罩的内部设置有石英杯，所述石英杯的顶部固定有挂环，所述副炉室的内部设置有上连接罩，所述上连接罩与石英钟罩配合使用，所述上连接罩的底部连通有连接管，所述连接管的底端依次贯穿副炉室、隔离阀、主炉室并延伸至主炉室的内部，所述连接管的底端连通有下连接罩，所述下连接罩位于石英坩埚的内部，所述副炉室上设置有驱动密封机构，所述石英钟罩的内部设置有防脱落挂钩机构，所述石英钟罩与上连接罩之间设置有辅助密封机构。
9.所述驱动密封机构包括固定在副炉室顶部的驱动电机，所述驱动电机的输出轴固
定有螺杆，所述螺杆的底端贯穿副炉室并与副炉室内壁的底部转动连接，所述螺杆的表面与滑板的内壁螺纹连接，所述副炉室内壁的底部固定有充气筒，所述充气筒的内壁滑动有挤压活塞，所述挤压活塞的顶部固定有贯穿至充气筒外部的驱动杆，所述驱动杆与滑板配合使用，所述挤压活塞的底部与充气筒内壁的底部之间固定有复位弹簧，所述充气筒的表面连通有加气管，所述上连接罩的顶部开设有环形槽，所述石英钟罩的底部嵌设安装有与环形槽配合使用的空心环形密封圈，所述加气管的一端贯穿石英钟罩并与空心环形密封圈的表面连通，所述充气筒的内部设置有限位机构。
10.所述限位机构包括固定在充气筒内壁的上限位块，所述上限位块的底部与挤压活塞的顶部接触，所述充气筒的内壁还固定有下限位块，所述下限位块位于加气管的上方。
11.优选的，所述防脱落挂钩机构包括固定在石英钟罩内壁顶部的钩体，所述钩体与挂环配合使用，所述钩体的内侧开设有弧形槽。
12.优选的，所述弧形槽的内壁转动有弧形条，所述弧形条与弧形槽配合使用。
13.优选的，所述弧形条的表面固定有挤压弹簧，所述挤压弹簧的一端与弧形槽的内壁固定连接。
14.优选的，所述弧形条的表面还固定有拉绳，所述拉绳的一端贯穿钩体并延伸至钩体的外部，所述拉绳的一端固定有拉环，所述拉环的一端与钩体的外侧接触。
15.优选的，所述辅助密封机构包括固定在石英钟罩底部的第一镂空密封环，所述上连接罩的顶部固定有与第一镂空密封环配合使用的第二镂空密封环。
16.优选的，所述第一镂空密封环的内壁固定有第一吸附磁环，所述第二镂空密封环的内壁固定有第二吸附磁环。
17.优选的，所述第一吸附磁环与第二吸附磁环配合使用，所述第一吸附磁环与第二吸附磁环相互靠近的一侧为异性磁极。
18.本发明还公开了一种掺杂钟罩系统的改变掺杂气体分子路径方法，具体包括以下步骤:
19.s1、掺杂剂放置于石英杯中，然后向下拉动拉环，通过拉绳将弧形条拉入至弧形槽中，然后松开拉环，在挤压弹簧弹力作用下带动弧形条快速复位，然后将挂环挂在钩体中；
20.s2、然后启动驱动电机，进而带动螺杆转动，通过滑板带动石英钟罩下移，使得空心环形密封圈能进入至环形槽内部，同时在滑板下移的过程中会挤压驱动杆，进而带动挤压活塞下移，可将充气筒内部气体通过加气管压入至空心环形密封圈中，直到挤压活塞与下限位块顶部接触，空心环形密封圈充气后发生膨胀，进而使得空心环形密封圈能与环形槽内壁贴合，实现密封，同时第一镂空密封环底部与第二镂空密封环顶部接触，同时第一吸附磁环与第二吸附磁环相互吸附，实现外部的辅助密封；
21.s3、气体掺杂剂通过石英杯进入石英钟罩中，并通过石英钟罩进入上连接罩中，然后通过上连接罩中进入连接管中，再通过连接管进入至下连接罩中，最后进入石英坩埚中。
22.优选的，所述步骤s2中驱动电机为三相交流异步电机。
23.有益效果
24.本发明提供了一种掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
25.(1)、该掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法，通过在驱动密封机构包括
固定在副炉室顶部的驱动电机，驱动电机的输出轴固定有螺杆，螺杆的底端贯穿副炉室并与副炉室内壁的底部转动连接，螺杆的表面与滑板的内壁螺纹连接，副炉室内壁的底部固定有充气筒，充气筒的内壁滑动有挤压活塞，挤压活塞的顶部固定有贯穿至充气筒外部的驱动杆，驱动杆与滑板配合使用，挤压活塞的底部与充气筒内壁的底部之间固定有复位弹簧，充气筒的表面连通有加气管，上连接罩的顶部开设有环形槽，石英钟罩的底部嵌设安装有与环形槽配合使用的空心环形密封圈，加气管的一端贯穿石英钟罩并与空心环形密封圈的表面连通，充气筒的内部设置有限位机构，通过驱动密封机构的设置，便于加强石英钟罩与上连接罩之间的密封性，使得气体掺杂剂不会从石英钟罩与上连接罩接触处泄漏，进而使得气体掺杂剂能顺利进入至石英坩埚中，进一步提高气体掺杂剂的利用率。
26.(2)、该掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法，通过在防脱落挂钩机构包括固定在石英钟罩内壁顶部的钩体，钩体与挂环配合使用，钩体的内侧开设有弧形槽，弧形槽的内壁转动有弧形条，弧形条与弧形槽配合使用，弧形条的表面固定有挤压弹簧，挤压弹簧的一端与弧形槽的内壁固定连接，通过防脱落挂钩机构的设置，便于将石英杯稳定挂上，有效防止石英杯掉落，提高使用安全性。
27.(3)、该掺杂钟罩系统及其改变掺杂气体分子路径方法，通过在辅助密封机构包括固定在石英钟罩底部的第一镂空密封环，上连接罩的顶部固定有与第一镂空密封环配合使用的第二镂空密封环，第一镂空密封环的内壁固定有第一吸附磁环，第二镂空密封环的内壁固定有第二吸附磁环，通过辅助密封机构的设置，便于进一步实现二次密封，进一步提高密封效果。
附图说明
28.图1为本发明内部结构的示意图；
29.图2为本发明副炉室内部结构的示意图；
30.图3为本发明局部结构的示意图；
31.图4为本发明充气筒内部结构的示意图；
32.图5为本发明石英钟罩第一视角结构的立体图；
33.图6为本发明石英钟罩第二视角结构的立体图；
34.图7为本发明石英钟罩结构的主剖视图；
35.图8为本发明上连接罩结构主剖视图；
36.图9为本发明防脱落挂钩机构结构的示意图；
37.图10为本发明图7中a处的局部放大图；
38.图11为本发明图8中b处的局部放大图。
39.图中：1-主炉室、2-隔离阀、3-副炉室、4-支杆、5-石英坩埚、6-滑板、7-石英钟罩、8-石英杯、9-挂环、10-上连接罩、11-连接管、12-下连接罩、13-驱动密封机构、131-驱动电机、132-螺杆、133-充气筒、134-挤压活塞、135-驱动杆、136-复位弹簧、137-加气管、138-环形槽、139-空心环形密封圈、1310-限位机构、1310-1-上限位块、1310-2-下限位块、14-防脱落挂钩机构、141-钩体、142-弧形槽、143-弧形条、144-挤压弹簧、145-拉绳、146-拉环、15-辅助密封机构、151-第一镂空密封环、152-第二镂空密封环、153-第一吸附磁环、154-第二吸附磁环。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种掺杂钟罩系统，包括主炉室1，主炉室1的顶部固定有隔离阀2，隔离阀2的顶部固定有副炉室3，主炉室1内壁的底部通过支杆4固定有石英坩埚5，副炉室3内壁的左侧滑动连接有滑板6，滑板6的右侧固定有石英钟罩7，石英钟罩7的内部设置有石英杯8，石英杯8的顶部固定有挂环9，副炉室3的内部设置有上连接罩10，上连接罩10与石英钟罩7配合使用，上连接罩10的底部连通有连接管11，连接管11的底端依次贯穿副炉室3、隔离阀2、主炉室1并延伸至主炉室1的内部，连接管11的底端连通有下连接罩12，下连接罩12位于石英坩埚5的内部，副炉室3上设置有驱动密封机构13，石英钟罩7的内部设置有防脱落挂钩机构14，石英钟罩7与上连接罩10之间设置有辅助密封机构15。
42.驱动密封机构13包括固定在副炉室3顶部的驱动电机131，与外部电源电性连接并通过控制开关进行控制，驱动电机131的输出轴固定有螺杆132，螺杆132的底端贯穿副炉室3并与副炉室3内壁的底部转动连接，螺杆132的表面与滑板6的内壁螺纹连接，副炉室3内壁的底部固定有充气筒133，充气筒133的内壁滑动有挤压活塞134，与充气筒133接触处密封性良好，挤压活塞134的顶部固定有贯穿至充气筒133外部的驱动杆135，驱动杆135与滑板6配合使用，挤压活塞134的底部与充气筒133内壁的底部之间固定有复位弹簧136，充气筒133的表面连通有加气管137，为软管，上连接罩10的顶部开设有环形槽138，石英钟罩7的底部嵌设安装有与环形槽138配合使用的空心环形密封圈139，中间为空心结构，加气管137的一端贯穿石英钟罩7并与空心环形密封圈139的表面连通，充气筒133的内部设置有限位机构1310。
43.限位机构1310包括固定在充气筒133内壁的上限位块1310-1，对挤压活塞134上方进行限位，上限位块1310-1的底部与挤压活塞134的顶部接触，充气筒133的内壁还固定有下限位块1310-2，对挤压活塞134下方进行限位，下限位块1310-2位于加气管137的上方。
44.本发明实施例中，防脱落挂钩机构14包括固定在石英钟罩7内壁顶部的钩体141，钩体141与挂环9配合使用，钩体141的内侧开设有弧形槽142。
45.本发明实施例中，弧形槽142的内壁转动有弧形条143，弧形条143与弧形槽142配合使用。
46.本发明实施例中，弧形条143的表面固定有挤压弹簧144，挤压弹簧144的一端与弧形槽142的内壁固定连接。
47.本发明实施例中，弧形条143的表面还固定有拉绳145，拉绳145的一端贯穿钩体141并延伸至钩体141的外部，拉绳145的一端固定有拉环146，拉环146的一端与钩体141的外侧接触。
48.本发明实施例中，辅助密封机构15包括固定在石英钟罩7底部的第一镂空密封环151，上连接罩10的顶部固定有与第一镂空密封环151配合使用的第二镂空密封环152。
49.本发明实施例中，第一镂空密封环151的内壁固定有第一吸附磁环153，第二镂空
密封环152的内壁固定有第二吸附磁环154。
50.本发明实施例中，第一吸附磁环153与第二吸附磁环154配合使用，第一吸附磁环153与第二吸附磁环154相互靠近的一侧为异性磁极，通过异性磁极相互吸附原理，进而使得第一镂空密封环151能与第二镂空密封环152紧密贴合。
51.本发明还公开了一种掺杂钟罩系统的改变掺杂气体分子路径方法，具体包括以下步骤:
52.s1、掺杂剂放置于石英杯8中，然后向下拉动拉环146，通过拉绳145将弧形条143拉入至弧形槽142中，然后松开拉环146，在挤压弹簧144弹力作用下带动弧形条143快速复位，然后将挂环9挂在钩体141中；
53.s2、然后启动驱动电机131，进而带动螺杆132转动，通过滑板6带动石英钟罩7下移，使得空心环形密封圈139能进入至环形槽138内部，同时在滑板6下移的过程中会挤压驱动杆135，进而带动挤压活塞134下移，可将充气筒133内部气体通过加气管137压入至空心环形密封圈139中，直到挤压活塞134与下限位块1310-2顶部接触，空心环形密封圈139充气后发生膨胀，进而使得空心环形密封圈139能与环形槽138内壁贴合，实现密封，同时第一镂空密封环151底部与第二镂空密封环152顶部接触，同时第一吸附磁环153与第二吸附磁环154相互吸附，实现外部的辅助密封；
54.s3、气体掺杂剂通过石英杯8进入石英钟罩7中，并通过石英钟罩7进入上连接罩10中，然后通过上连接罩10中进入连接管11中，再通过连接管11进入至下连接罩12中，最后进入石英坩埚5中。
55.本发明实施例中，步骤s2中驱动电机131为三相交流异步电机。
56.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
57.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
58.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。