CN112981528B - 一种相互补料的单晶炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相互补料的单晶炉及其使用方法，包括炉体，所述炉体内设有两个开口向上的存放腔，所述存放腔内设有用于熔融多晶硅的熔融组件，所述存放腔上侧设有用于夹紧固定子晶的夹紧组件，两个所述存放腔之间设有用于导流的熔融液体的转接组件，所述转接组件包括连通左右两侧所述存放腔的连通腔，在进行超规模单晶硅棒拉晶时，根据需要自动完成左右两侧石英埚内的熔融液体的互换，从而可以便于实现所需的长度拉晶，从而扩大生产范围，在二次添加熔融液体的时候，自动完成左右两侧的石英埚的升降，从而保证拉晶的石英埚的拉晶液体平面，从而保证拉晶的平稳进行。

Description

一种相互补料的单晶炉及其使用方法

技术领域

本发明涉及单晶硅制造领域，具体为一种相互补料的单晶炉及其使用方法。

背景技术

单晶炉是常用的单晶硅制造设备，单晶硅在制作的过程中需要进行拉晶，而拉晶是把多晶硅放进石英埚里，关上炉子加热，石英埚的融点一千七百度，硅的融点才一千四百十度左右，融化了硅以后石英埚慢慢转起来，子晶从上面下降，点到锅的中心液面点，也慢慢反方向转，锅下面同时在电加热，液面上加冷，子晶点到液面上就会出现一个光点，慢慢旋转，向上拉引，放肩，转肩，正常拉棒，从而制作出硅棒；

但一般石英埚容量有限，当需要做出超出规格的单晶硅棒时，由于容量不足，不能满足制作的要求，从而影响制作的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相互补料的单晶炉及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种相互补料的单晶炉，包括炉体，所述炉体内设有两个开口向上的存放腔，所述存放腔内设有用于熔融多晶硅的熔融组件，所述存放腔上侧设有用于夹紧固定子晶的夹紧组件，两个所述存放腔之间设有用于导流的熔融液体的转接组件，所述转接组件包括连通左右两侧所述存放腔的连通腔，所述连通腔内设有左右两端分别位于左右两侧所述存放腔内的固定管，所述存放腔内还设有封盖，所述封盖以及位于所述存放腔内的所述固定管内均设有连通所述存放腔的圆环腔，所述圆环腔内滑动连接有圆环块，左右两侧所述圆环块之间固定连接有圆筒，所述圆筒上侧设有连通所述圆筒且可伸缩的伸缩管，所述伸缩管上端固定有内部连通所述伸缩管内部的连接管，所述存放腔下侧设有抬升组件，所述炉体内还设有控制所述夹紧组件升降的升降组件。

进一步地，所述熔融组件包括位于所述存放腔内的石英埚，所述石英埚内设有开口向上的熔融腔，所述熔融腔左右内壁以及下内壁内均设有用于加热的加热板，所述熔融腔底部设有用于转动的石英圆板，所述熔融腔远离所述转接组件的内壁捏设有转动腔，所述转动腔上内壁固定连接有转动电机，所述转动电机下端动力连接有转动轴，所述转动轴下端固定有靠近所述转接组件的一端与所述石英圆板啮合的转动齿轮，所述熔融腔靠近所述转接组件的内壁内设有连通所述熔融腔与所述存放腔的移动腔，所述移动腔内滑动连接有阻止所述熔融腔与所述存放腔连通的阻挡板，所述阻挡板内设有连通所述熔融腔与所述存放腔的进料管，所述进料管内设有开关，所述进料管靠近所述转接组件的一端伸入到所述连接管内部。

进一步地，所述移动腔前后内壁之间的距离大于所述熔融腔前后内壁之间的距离。

进一步地，所述抬升组件包括位于所述存放腔下内壁内且开口向上的液压抬升腔，所述液压抬升腔内滑动连接有抬升板，所述抬升板上端固定有上端位于所述存放腔内的支撑柱，所述支撑柱上端固定有支撑所述存放腔的支撑板。

进一步地，左右两侧所述液压抬升腔之间通过液压管道连通，所述液压管道内设有第一液压泵。

进一步地，所述升降组件包括位于所述炉体内的储液腔，所述储液腔内设有两个上内壁连通外部的液压升降腔，所述液压升降腔与所述储液腔之间通过连接管道连通，所述连接管道内设有第二液压泵，所述液压升降腔内滑动连接有升降板，所述升降板上端固定连接有上端位于外部的升降柱。

进一步地，所述夹紧组件包括固定连接在所述升降柱上端的固定板，所述固定板上端转动连接有被外部动力带动转动的转动盘，所述转动盘内设有上下贯通且下内壁贯通所述固定板的转动孔，所述转动孔左右内壁内均设有靠近所述转动孔中心的一端位于转动孔内的夹紧螺纹杆，所述夹紧螺纹杆远离所述转动孔中心的一端位于外部，所述夹紧螺纹杆与所述转动盘通过螺纹连接。

一种相互补料的单晶炉的使用方法，具体步骤如下：

初始状态下，所述伸缩管处于被收缩的状态；

第一步：将子晶放置在转动孔内，手动转动左侧夹紧螺纹杆，使得左右两侧的夹紧螺纹杆夹紧子晶，将多晶硅放置在两侧熔融腔内，加热板工作开始加热多晶硅使得多晶硅融化；

第二步：需要进行拉晶时，第二液压泵工作使得左侧升降板下侧的液压油抽回到储液腔内，从而使得左侧升降板下降，从而使得左侧升降柱与固定板下降，从而使得子晶与熔融腔内熔融液面接触，此时外部动力驱动左侧转动盘转动，从而带动子晶转动，而左侧转动电机工作带动转动轴转动，从而使得转动齿轮转动，从而使得石英圆板转动，从而使得熔融腔内熔融液体的转动方向与子晶转动的方向相反；

第三步：此时第二液压泵工作将储液腔内的液体抽回到液压升降腔内，从而使得升降板上升，从而使得子晶上升，从而开始拉晶，当拉晶的长度过长而熔融腔内的熔融液体不够时，第一液压泵工作将左侧的液压抬升腔内的液压油抽向右侧的液压抬升腔内，从而使得左侧的抬升板下降，而右侧的抬升板上升，从而使得左侧的石英埚下降而右侧的石英埚上升，从而使得伸缩管被拉长，此时两侧的开关工作，从而右侧的熔融液体进入到左侧的熔融腔内，从而补充左侧的熔融腔内的熔融液体，从而便于拉晶的继续进行；

第四步：当拉晶结束时，右侧的开关停止工作，第一液压泵工作使得左侧的抬升板下降到最下侧，从而使得阻挡板在移动腔内前后移动，同时伸缩管与连接管以及圆筒转动至最下侧，从而便于固定管与伸缩管以及连接管内的熔融液体进入到左侧的熔融腔内便于收集。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结构简单，操作便捷，在进行超规模单晶硅棒拉晶时，根据需要自动完成左右两侧石英埚内的熔融液体的互换，从而可以便于实现所需的长度拉晶，从而扩大生产范围，在二次添加熔融液体的时候，自动完成左右两侧的石英埚的升降，从而保证拉晶的石英埚的拉晶液体平面，从而保证拉晶的平稳进行。

附图说明

图1为本发明一种相互补料的单晶炉整体结构示意图；

图2为本发明一种相互补料的单晶炉图1中A处结构放大示意图；

图3为本发明一种相互补料的单晶炉图2中B-B结构放大示意图；

图4为本发明一种相互补料的单晶炉图2中C处结构放大示意图。

具体实施方式

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。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种相互补料的单晶炉，包括炉体10，所述炉体10内设有两个开口向上的存放腔14，所述存放腔14内设有用于熔融多晶硅的熔融组件50，所述存放腔14上侧设有用于夹紧固定子晶的夹紧组件49，两个所述存放腔14之间设有用于导流的熔融液体的转接组件54，所述转接组件54包括连通左右两侧所述存放腔14的连通腔37，所述连通腔37内设有左右两端分别位于左右两侧所述存放腔14内的固定管38，所述存放腔14内还设有封盖39，所述封盖39以及位于所述存放腔14内的所述固定管38内均设有连通所述存放腔14的圆环腔43，所述圆环腔43内滑动连接有圆环块42，左右两侧所述圆环块42之间固定连接有圆筒40，所述圆筒40上侧设有连通所述圆筒40且可伸缩的伸缩管36，所述伸缩管36上端固定有内部连通所述伸缩管36内部的连接管35，所述存放腔14下侧设有抬升组件52，所述炉体10内还设有控制所述夹紧组件49升降的升降组件51。

有益地，所述熔融组件50包括位于所述存放腔14内的石英埚29，所述石英埚29内设有开口向上的熔融腔13，所述熔融腔13左右内壁以及下内壁内均设有用于加热的加热板12，所述熔融腔13底部设有用于转动的石英圆板56，所述熔融腔13远离所述转接组件54的内壁捏设有转动腔58，所述转动腔58上内壁固定连接有转动电机57，所述转动电机57下端动力连接有转动轴55，所述转动轴55下端固定有靠近所述转接组件54的一端与所述石英圆板56啮合的转动齿轮59，所述熔融腔13靠近所述转接组件54的内壁内设有连通所述熔融腔13与所述存放腔14的移动腔33，所述移动腔33内滑动连接有阻止所述熔融腔13与所述存放腔14连通的阻挡板30，所述阻挡板30内设有连通所述熔融腔13与所述存放腔14的进料管31，所述进料管31内设有开关32，所述进料管31靠近所述转接组件54的一端伸入到所述连接管35内部。

有益地，所述移动腔33前后内壁之间的距离大于所述熔融腔13前后内壁之间的距离。

有益地，所述抬升组件52包括位于所述存放腔14下内壁内且开口向上的液压抬升腔18，所述液压抬升腔18内滑动连接有抬升板19，所述抬升板19上端固定有上端位于所述存放腔14内的支撑柱17，所述支撑柱17上端固定有支撑所述存放腔14的支撑板16。

有益地，左右两侧所述液压抬升腔18之间通过液压管道20连通，所述液压管道20内设有第一液压泵23。

有益地，所述升降组件51包括位于所述炉体10内的储液腔24，所述储液腔24内设有两个上内壁连通外部的液压升降腔11，所述液压升降腔11与所述储液腔24之间通过连接管道21连通，所述连接管道21内设有第二液压泵22，所述液压升降腔11内滑动连接有升降板15，所述升降板15上端固定连接有上端位于外部的升降柱25。

有益地，所述夹紧组件49包括固定连接在所述升降柱25上端的固定板26，所述固定板26上端转动连接有被外部动力带动转动的转动盘28，所述转动盘28内设有上下贯通且下内壁贯通所述固定板26的转动孔，所述转动孔左右内壁内均设有靠近所述转动孔中心的一端位于转动孔内的夹紧螺纹杆27，所述夹紧螺纹杆27远离所述转动孔中心的一端位于外部，所述夹紧螺纹杆27与所述转动盘28通过螺纹连接。

一种相互补料的单晶炉的使用方法，具体步骤如下：

初始状态下，所述伸缩管36处于被收缩的状态。

第一步：将子晶放置在转动孔内，手动转动左侧夹紧螺纹杆27，使得左右两侧的夹紧螺纹杆27夹紧子晶，将多晶硅放置在两侧熔融腔13内，加热板12工作开始加热多晶硅使得多晶硅融化；

第二步：需要进行拉晶时，第二液压泵22工作使得左侧升降板15下侧的液压油抽回到储液腔24内，从而使得左侧升降板15下降，从而使得左侧升降柱25与固定板26下降，从而使得子晶与熔融腔13内熔融液面接触，此时外部动力驱动左侧转动盘28转动，从而带动子晶转动，而左侧转动电机57工作带动转动轴55转动，从而使得转动齿轮59转动，从而使得石英圆板56转动，从而使得熔融腔13内熔融液体的转动方向与子晶转动的方向相反；

第三步：此时第二液压泵22工作将储液腔24内的液体抽回到液压升降腔11内，从而使得升降板15上升，从而使得子晶上升，从而开始拉晶，当拉晶的长度过长而熔融腔13内的熔融液体不够时，第一液压泵23工作将左侧的液压抬升腔18内的液压油抽向右侧的液压抬升腔18内，从而使得左侧的抬升板19下降，而右侧的抬升板19上升，从而使得左侧的石英埚29下降而右侧的石英埚29上升，从而使得伸缩管36被拉长，此时两侧的开关32工作，从而右侧的熔融液体进入到左侧的熔融腔13内，从而补充左侧的熔融腔13内的熔融液体，从而便于拉晶的继续进行；

第四步：当拉晶结束时，右侧的开关32停止工作，第一液压泵23工作使得左侧的抬升板19下降到最下侧，从而使得阻挡板30在移动腔33内前后移动，同时伸缩管36与连接管35以及圆筒40转动至最下侧，从而便于固定管38与伸缩管36以及连接管35内的熔融液体进入到左侧的熔融腔13内便于收集。

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。

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。

Claims (2)

1.一种相互补料的单晶炉，包括炉体，其特征在于：所述炉体内设有两个开口向上的存放腔，所述存放腔内设有用于熔融多晶硅的熔融组件，所述存放腔上侧设有用于夹紧固定子晶的夹紧组件，两个所述存放腔之间设有用于导流的熔融液体的转接组件，所述转接组件包括连通左右两侧所述存放腔的连通腔，所述连通腔内设有左右两端分别位于左右两侧所述存放腔内的固定管，所述存放腔内还设有封盖，所述封盖以及位于所述存放腔内的所述固定管内均设有连通所述存放腔的圆环腔，所述圆环腔内滑动连接有圆环块，左右两侧所述圆环块之间固定连接有圆筒，所述圆筒上侧设有连通所述圆筒且可伸缩的伸缩管，所述伸缩管上端固定有内部连通所述伸缩管内部的连接管，所述存放腔下侧设有抬升组件，所述炉体内还设有控制所述夹紧组件升降的升降组件；所述熔融组件包括位于所述存放腔内的石英埚，所述石英埚内设有开口向上的熔融腔，所述熔融腔左右内壁以及下内壁内均设有用于加热的加热板，所述熔融腔底部设有用于转动的石英圆板，所述熔融腔远离所述转接组件的内壁捏设有转动腔，所述转动腔上内壁固定连接有转动电机，所述转动电机下端动力连接有转动轴，所述转动轴下端固定有靠近所述转接组件的一端与所述石英圆板啮合的转动齿轮，所述熔融腔靠近所述转接组件的内壁内设有连通所述熔融腔与所述存放腔的移动腔，所述移动腔内滑动连接有阻止所述熔融腔与所述存放腔连通的阻挡板，所述阻挡板内设有连通所述熔融腔与所述存放腔的进料管，所述进料管内设有开关，所述进料管靠近所述转接组件的一端伸入到所述连接管内部；所述移动腔前后内壁之间的距离大于所述熔融腔前后内壁之间的距离；所述抬升组件包括位于所述存放腔下内壁内且开口向上的液压抬升腔，所述液压抬升腔内滑动连接有抬升板，所述抬升板上端固定有上端位于所述存放腔内的支撑柱，所述支撑柱上端固定有支撑所述存放腔的支撑板；左右两侧所述液压抬升腔之间通过液压管道连通，所述液压管道内设有第一液压泵；所述升降组件包括位于所述炉体内的储液腔，所述储液腔内设有两个上内壁连通外部的液压升降腔，所述液压升降腔与所述储液腔之间通过连接管道连通，所述连接管道内设有第二液压泵，所述液压升降腔内滑动连接有升降板，所述升降板上端固定连接有上端位于外部的升降柱；所述夹紧组件包括固定连接在所述升降柱上端的固定板，所述固定板上端转动连接有被外部动力带动转动的转动盘，所述转动盘内设有上下贯通且下内壁贯通所述固定板的转动孔，所述转动孔左右内壁内均设有靠近所述转动孔中心的一端位于转动孔内的夹紧螺纹杆，所述夹紧螺纹杆远离所述转动孔中心的一端位于外部，所述夹紧螺纹杆与所述转动盘通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种相互补料的单晶炉的使用方法，其特征在于：

初始状态下，所述伸缩管处于被收缩的状态；

第一步：将子晶放置在转动孔内，手动转动左侧夹紧螺纹杆，使得左右两侧的夹紧螺纹杆夹紧子晶，将多晶硅放置在两侧熔融腔内，加热板工作开始加热多晶硅使得多晶硅融化；

第二步：需要进行拉晶时，第二液压泵工作使得左侧升降板下侧的液压油抽回到储液腔内，从而使得左侧升降板下降，从而使得左侧升降柱与固定板下降，从而使得子晶与熔融腔内熔融液面接触，此时外部动力驱动左侧转动盘转动，从而带动子晶转动，而左侧转动电机工作带动转动轴转动，从而使得转动齿轮转动，从而使得石英圆板转动，从而使得熔融腔内熔融液体的转动方向与子晶转动的方向相反；

第三步：此时第二液压泵工作将储液腔内的液体抽回到液压升降腔内，从而使得升降板上升，从而使得子晶上升，从而开始拉晶，当拉晶的长度过长而熔融腔内的熔融液体不够时，第一液压泵工作将左侧的液压抬升腔内的液压油抽向右侧的液压抬升腔内，从而使得左侧的抬升板下降，而右侧的抬升板上升，从而使得左侧的石英埚下降而右侧的石英埚上升，从而使得伸缩管被拉长，此时两侧的开关工作，从而右侧的熔融液体进入到左侧的熔融腔内，从而补充左侧的熔融腔内的熔融液体，从而便于拉晶的继续进行；

第四步：当拉晶结束时，右侧的开关停止工作，第一液压泵工作使得左侧的抬升板下降到最下侧，从而使得阻挡板在移动腔内前后移动，同时伸缩管与连接管以及圆筒转动至最下侧，从而便于固定管与伸缩管以及连接管内的熔融液体进入到左侧的熔融腔内便于收集。

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