專利名稱：一種用于正壓晶體生長爐的操作及觀察窗口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種非金屬晶體制造設(shè)備中的一個部分，特別涉及一種用于正壓晶體生長爐的操作及觀察窗口。
背景技術(shù)：
晶體生長爐是一種用于人工晶體生長的設(shè)備，按照晶體生長氛圍壓力，可分為負(fù)壓晶體生長爐、微正壓晶體生長爐以及正壓晶體生長爐等。正壓區(qū)熔爐是一種典型的正壓單晶硅生長爐，它利用線圈將原料硅棒局部加熱熔化，熔區(qū)依靠熔硅的表面張力和加熱線圈提供的磁托浮力而處于懸浮態(tài)，然后從熔區(qū)下方利用旋轉(zhuǎn)著的籽晶將熔硅拉制成單晶硅。懸浮區(qū)熔時，熔區(qū)呈懸浮狀態(tài)，不與任何物質(zhì)相接觸，因而不會被沾污。此外，由于硅中雜質(zhì)的分凝效應(yīng)和蒸發(fā)效應(yīng)，可以獲得高純硅單晶。由于區(qū)熔生長法的特殊性，到目前區(qū)熔單晶爐自動長晶工藝尚不成熟，區(qū)熔硅單晶生長的過程中，需要拉晶人員根據(jù)熔區(qū)狀態(tài)進(jìn)行功率、生長速度和轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)的調(diào)整，這要求區(qū)熔爐提供一個拉晶人員便于觀察的觀察窗口。同時為了方便爐室清理以及加熱線圈等設(shè)備的更換和維護(hù)，還需要區(qū)熔爐提供一個操作及維護(hù)窗口。由于區(qū)熔爐爐內(nèi)充滿保護(hù)氣體或摻雜氣體，絕對壓力達(dá)到5bar以上，這對觀察窗口的密封性、安全性都提出了很高的要求:摻雜氣體泄漏、觀察窗口玻璃破碎等都將嚴(yán)重威脅拉晶人員人身安全。傳統(tǒng)的晶體生長爐觀察窗口中，最典型的是直拉硅單晶爐以及多晶硅鑄錠爐觀察窗口。中國專利CN 201648563U公開了一種鍍金隔熱單晶爐視窗，采用雙層玻璃結(jié)構(gòu):內(nèi)層玻璃為石英玻璃，外層玻璃采用鍍金玻璃隔熱，中間為空氣。這種結(jié)構(gòu)主要用于負(fù)壓的單晶生長爐觀察窗，無法滿足正壓的密封和承壓要求，且鍍金玻璃價格高，隔熱效果無法達(dá)到水冷的效果，無法滿足拉晶人員長時間、近距離觀察的要求。中國專利CN 102296357A公開了一種拉晶爐觀察窗，采用單層鍍膜玻璃，也無法滿足要求。中國專利CN 102181942A、CN102212886AXN 101274759B等均為單晶爐或多晶硅鑄錠爐觀察窗口，利用攝像頭成像的形式觀察，而區(qū)熔單晶爐中由于熔區(qū)處于線圈中間，攝像機無法成像，這種結(jié)構(gòu)也無法滿足要求。而在現(xiàn)有的區(qū)熔單晶爐的操作及觀察窗口中，操作窗口及觀察窗口分別為兩個窗口，不利于結(jié)構(gòu)集成，且其觀察窗口較小，承受壓力較低，無法滿足大直徑區(qū)熔爐中5bar以上壓力的要求。實有必要開發(fā)一種滿足大直徑區(qū)熔硅單晶爐的操作及觀察窗口。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種方便拉晶人員清理爐膛、設(shè)備維護(hù)和更換的用于正壓晶體生長爐的操作及觀察窗口。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的解決方案是:提供一種用于正壓晶體生長爐的操作及觀察窗口，包括窗口玻璃，所述操作及觀察窗口還包括爐室法蘭、壓板、墊片、觀察窗口座和操作窗口座；所述壓板包括中層玻璃壓板和外層玻璃壓板，窗口玻璃包括內(nèi)層玻璃、中層玻璃和外層玻璃；所述外層玻璃固定在中層玻璃壓板和外層玻璃壓板之間，中層玻璃固定在觀察窗口座和中層玻璃壓板之間，內(nèi)層玻璃固定在觀察窗口座上，觀察窗口座固定在操作窗口座中間，操作窗口座與爐室法蘭連接；窗口玻璃與觀察窗口座、壓板之間，以及窗口玻璃之間設(shè)有墊片；在操作窗口座內(nèi)設(shè)有循環(huán)水道，外表面上設(shè)有操作窗口進(jìn)水口和操作窗口出水口 ；中層玻璃壓板上設(shè)有觀察窗口進(jìn)水口和觀察窗口出水口；爐室法蘭固定在爐體上。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述觀察窗口進(jìn)水口位于中層玻璃壓板的下方，觀察窗口出水口位于中層玻璃壓板的上方。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的墊片有5塊:內(nèi)層玻璃與觀察窗口座之間的墊片為全氟橡膠墊片，內(nèi)層玻璃與中層玻璃、中層玻璃與中層玻璃壓板、中層玻璃壓板與外層玻璃、外層玻璃與外層玻璃壓板之間的墊片為聚四氟乙烯墊片。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述中層玻璃壓板通過螺釘固定在觀察窗口座上，外層玻璃壓板通過螺釘固定在中層玻璃壓板上。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述操作窗口座與爐室法蘭通過鉸鏈連接；操作窗口座與爐室法蘭的貼合平面上至少各有2個對應(yīng)孔位，能通過固定螺釘固定操作窗口座與爐室法
ΛΑ
~O作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述內(nèi)層玻璃是厚度不少于35_的硼硅酸或者鋁硅酸玻璃。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述中層玻璃和外層玻璃是厚度不少于5mm的石英玻璃。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述操作窗口座是中間設(shè)有沉肩的不銹鋼材質(zhì)的圓盤，厚度不少于30mm。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述沉肩的直徑不小于200mm，深度大于內(nèi)層玻璃的厚度。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述操作窗口座內(nèi)表面設(shè)有至少一個燕尾槽型的O型圈槽和O型圈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:為拉晶人員提供了一個清理爐膛、設(shè)備維護(hù)和更換的操作及觀察窗口，操作空間大，觀察視野開闊，方便設(shè)備的維護(hù)和生產(chǎn)。同時，將操作窗口和觀察窗口集成在一起，布局緊湊、合理，強度高，密封性好，安全性高，為安全生產(chǎn)提供保證。

圖1為本實用新型的立體圖。圖2為本實用新型的剖視圖。圖中的附圖標(biāo)記為:1爐室法蘭；2操作窗口座；3觀察窗口座；4墊片；5內(nèi)層玻璃；6中層玻璃；7外層玻璃；8中層玻璃壓板；9外層玻璃壓板；10 O型圈；11鉸鏈；12操作窗口進(jìn)水口 ； 13操作窗口出水口 ； 14觀察窗口進(jìn)水口 ； 15觀察窗口出水口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:圖1、2中的一種用于正壓晶體生長爐的操作及觀察窗口，包括固定在爐體上的爐室法蘭1、觀察窗口組件和操作窗口座2。操作窗口座2是中間設(shè)有沉肩的不銹鋼材質(zhì)的圓盤，其厚度不少于30mm，以保證高爐膛壓力下操作窗口座2的強度和剛度。所述沉肩的直徑不小于200mm，深度大于內(nèi)層玻璃5的厚度。操作窗口座2與爐室法蘭I通過鉸鏈11連接，可沿鉸鏈11中心旋轉(zhuǎn)，且因為操作窗口座2與爐室法蘭I的貼合平面上各均布有不少于24個的對應(yīng)孔位，可通過固定螺釘使操作窗口座2與爐室法蘭I固定。在操作窗口座2內(nèi)設(shè)有循環(huán)水道，外表面上設(shè)有操作窗口進(jìn)水口 12和操作窗口出水口 13，為操作窗口提供冷卻。操作窗口座2內(nèi)表面還設(shè)有燕尾槽型的O型圈槽及O型圈10，由于操作窗口需要經(jīng)常打開、關(guān)閉，O型圈槽采用燕尾槽型可防止O型圈10掉落。操作窗口座2中間設(shè)有觀察窗口組件，包括觀察窗口座3、窗口玻璃和墊片4。所述觀察窗口座3固定在操作窗口座2中間。所述壓板包括中層玻璃壓板8和外層玻璃壓板9，中層玻璃壓板8通過螺釘固定在觀察窗口固定座上，外層玻璃壓板9通過螺釘固定在中層玻璃壓板8上。窗口玻璃包括內(nèi)層玻璃5、中層玻璃6和外層玻璃7。外層玻璃7固定在中層玻璃壓板8和外層玻璃壓板9之間，中層玻璃6固定在觀察窗口座3和中層玻璃壓板8之間，內(nèi)層玻璃5固定在觀察窗口座3上。中層玻璃壓板8上設(shè)有觀察窗口進(jìn)水口 14和觀察窗口出水口 15，觀察窗口進(jìn)水口 14位于中層玻璃壓板8的下方，觀察窗口出水口 15位于中層玻璃壓板8的上方，防止?fàn)t膛內(nèi)高溫溶液對拉晶人員造成光熱輻射傷害。所述的墊片4有5塊:內(nèi)層玻璃5與觀察窗口座3之間的墊片4為全氟橡膠墊片，內(nèi)層玻璃5與中層玻璃6、中層玻璃6與中層玻璃壓板8、中層玻璃壓板8與外層玻璃7、外層玻璃7與外層玻璃壓板9之間均為聚四氟乙烯墊片。全氟橡膠墊片密封性、耐高溫性、耐老化性好，聚四氟乙烯墊片可以起到較好的密封和緩沖作用。本實用新型中采用三層玻璃結(jié)構(gòu):內(nèi)層玻璃5主要起到承壓作用，內(nèi)層玻璃5和中層玻6璃之間為空氣，中層玻璃6和外層玻璃7之間通水，這種結(jié)構(gòu)內(nèi)層承壓玻璃5里層和外層溫差較小，布局合理，安全可靠。內(nèi)層玻璃5是厚度不少于35mm的硼娃酸或者招娃酸玻璃，起到承受晶體生長爐內(nèi)正壓的作用。中層玻璃6和外層玻璃7是厚度不少于5mm的透明石英玻璃，且中層玻璃6和外層玻璃7之間通水，防止拉晶人員被爐內(nèi)高溫溶液輻射造成人身傷害。在傳統(tǒng)觀察窗口中，只有內(nèi)層玻璃5和外層玻璃7，內(nèi)層承壓玻璃與外層玻璃7之間通冷卻水，這樣內(nèi)層玻璃5里層直接受到高溫溶液輻射而溫度高，外層接觸冷卻水而溫度低，內(nèi)層玻璃5里、外層溫差大，反復(fù)拉晶生產(chǎn)后內(nèi)層玻璃5容易變形、產(chǎn)生裂紋甚至爆炸，對拉晶人員人身安全造成嚴(yán)重的威脅。—般的拉晶過程包括:拉晶準(zhǔn)備一晶體生長一開爐清理過程，結(jié)合生產(chǎn)過程中操作及觀察窗口的操作，能夠方便對本實用新型的理解:拉晶準(zhǔn)備工作中，拉晶人員需要從爐室法蘭I進(jìn)入爐膛進(jìn)行爐室清理以及設(shè)備更換和維護(hù)操作；準(zhǔn)備工作完成后旋轉(zhuǎn)操作窗口座2使其與爐室法蘭I貼合，擰緊固定螺釘，開始進(jìn)入晶體生長階段，拉晶過程中，拉晶人員透過觀察窗口觀察熔區(qū)狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)的功率、生長速度和轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)的調(diào)整；完成晶體生長過程后，擰開操作觀察窗口座3的固定螺釘，旋開操作窗口座2，開爐清理。需要指出的是，以上實施案例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于正壓晶體生長爐的操作及觀察窗口，包括窗口玻璃，其特征在于，所述操作及觀察窗口還包括爐室法蘭、壓板、墊片、觀察窗口座和操作窗口座；所述壓板包括中層玻璃壓板和外層玻璃壓板，窗口玻璃包括內(nèi)層玻璃、中層玻璃和外層玻璃；所述外層玻璃固定在中層玻璃壓板和外層玻璃壓板之間，中層玻璃固定在觀察窗口座和中層玻璃壓板之間，內(nèi)層玻璃固定在觀察窗口座上，觀察窗口座固定在操作窗口座中間，操作窗口座與爐室法蘭連接；窗口玻璃與觀察窗口座、壓板之間，以及窗口玻璃之間設(shè)有墊片；在操作窗口座內(nèi)設(shè)有循環(huán)水道，外表面上設(shè)有操作窗口進(jìn)水口和操作窗口出水口 ；中層玻璃壓板上設(shè)有觀察窗口進(jìn)水口和觀察窗口出水口；爐室法蘭固定在爐體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述觀察窗口進(jìn)水口位于中層玻璃壓板的下方，觀察窗口出水口位于中層玻璃壓板的上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述的墊片有5塊:內(nèi)層玻璃與觀察窗口座之間的墊片為全氟橡膠墊片，內(nèi)層玻璃與中層玻璃、中層玻璃與中層玻璃壓板、中層玻璃壓板與外層玻璃、外層玻璃與外層玻璃壓板之間的墊片為聚四氟乙烯墊片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述中層玻璃壓板通過螺釘固定在觀察窗口座上，外層玻璃壓板通過螺釘固定在中層玻璃壓板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述操作窗口座與爐室法蘭通過鉸鏈連接；操作窗口座與爐室法蘭的貼合平面上至少各有2個對應(yīng)孔位，能通過固定螺釘固定操作窗口座與爐室法蘭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述內(nèi)層玻璃是厚度不少于35mm的硼娃酸或者招娃酸玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述中層玻璃和外層玻璃是厚度不少于5mm的石英玻璃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述操作窗口座是中間設(shè)有沉肩的不銹鋼材質(zhì)的圓盤，厚度不少于30_。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述沉肩的直徑不小于200mm，深度大于內(nèi)層玻璃的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任意一項所述的操作及觀察窗口，其特征在于，所述操作窗口座內(nèi)表面設(shè)有至少一個燕尾槽型的O型圈槽和O型圈。
專利摘要本實用新型涉及非金屬晶體制造設(shè)備中的一個部分，旨在提供一種用于正壓晶體生長爐的操作及觀察窗口。該操作及觀察窗口包括觀察窗口組件、爐室法蘭、壓板和操作窗口座，爐室法蘭固定在爐體上，觀察窗口組件包括觀察窗口座、窗口玻璃和墊片；觀察窗口組件之間以及窗口玻璃與壓板之間設(shè)有墊片；在操作窗口座內(nèi)設(shè)有循環(huán)水道，外表面上設(shè)有操作窗口進(jìn)水口和操作窗口出水口；壓板上設(shè)有觀察窗口進(jìn)水口和觀察窗口出水口。本實用新型操作空間大，觀察視野開闊，方便設(shè)備的維護(hù)和生產(chǎn)，同時，將操作窗口和觀察窗口集成在一起，布局緊湊、合理，強度高，密封性好，安全性高，為安全生產(chǎn)提供保證。
文檔編號C30B13/00GK202913081SQ20122058018
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者曹建偉, 傅林堅, 歐陽鵬根, 石剛, 陳明杰, 王丹濤, 邱敏秀, 蔣慶良 申請人:浙江晶盛機電股份有限公司