[发明专利]单晶炉及其连续加料装置

说明书

本发明涉及一种单晶炉的连续加料装置，包括：外壳体，设有加料口及起吊接口；支架，固定于外壳体内；料斗，支撑于支架，料斗的底部设有出料口；加料管，上端口位于外壳体内，下端口伸出外壳体的底部；硅料输送装置，位于外壳体内，与出料口及加料管的上端口之间均密封连接；掺杂管，一端位于外壳体的外部，另一端位于加料管的上端口的上方，并与加料管的上端口密封连接；及定位销，固定于外壳体的底部。外壳体可安装至单晶炉的立柱并通过定位销定位，从而能够快速连接至炉体，且硅料输送装置与出料口及加料管之间均密封连接，能在封闭环境下实现连续加料，避免污染。还提出一种单晶炉，包括上述的连续加料装置。

技术领域

本发明涉及单晶制备装置领域，具体涉及一种单晶炉及其连续加料装置。

背景技术

目前，直拉法硅单晶炉是大多数厂商生产单晶硅棒的主要设备，在保证单晶硅棒性能优良可靠的前提下，如何降低产品的制造成本是单晶硅制造厂家一直以来努力寻求的。面对行业需求，增大单炉投料量，提升单晶炉的单炉产量和效率，成为了行业重要的发展方向。

直拉单晶硅除了有生产流程长、工艺繁琐的缺点外，还有坩埚小，而且不能连续加料等弱点。因此，每融化一坩埚的多晶硅料只能拉一根单晶棒。每拉一根单晶棒就要降一次温，就得停一次炉，拆一次炉，清理一次热场以及过滤系统等等，这样子不仅浪费人力、浪费能源，而且严重影响生产效率，造成成本大，不利于单晶硅直拉炉的发展。

围绕单次运行增加硅容量的方向，一方面可以增加坩埚尺寸，增加单次硅装料容量，但是增加坩埚尺寸，就要加大单晶炉的尺寸，同时加大热场尺寸，加大功率，加大制造难度，最关键当坩埚较大时，对于工艺上控制难度加大，例如温度梯度的控制，同时坩埚的制造难度加大，制造成本加大。另一方向则考虑辅助投料装置。下面就关于辅助投料装置进行详细阐述，辅助投料装置目前分为2部分，一是多次投料Recharging Process(半连续)和连续加料Continuous Czochralski Process。市面上98％以上的单晶炉均采用多次投料，具体方式为：在单晶炉的炉盖上设置一个加料口，待一根单晶拉出后，坩埚内硅液在低液位，通过连接多次加料装置至炉盖加料口，一次性将块状物料输送到坩埚内进行持续拉晶的过程，在拉晶过程中随着晶棒不断的的拉出，液面也在同时降低。这种方法较传统的单次装料(batch)的单晶棒炉在效率上有很大的提高，但同时在存在一些弊端：如(1)在加料过程中容易将硅液溅出坩埚外(2)再者用机械机构和导料筒磨损会对硅料进行二次污染(3)加料斗与炉体连接时需要人工介入，或者装置工作过程中属于半自动状态工作。(4)多次加料会造成杂质的累加而无法测量，同时存在杂质的增加不以特定线性或规律增长，造成掺杂难度加大和棒子的品质逐渐变差，掺杂物浓度轴向分布不均匀，可控度差。

发明内容

基于此，有必要提供一种可快速连接至炉体以实现连续加料，且避免污染的单晶炉及其连续加料装置。

一种单晶炉的连续加料装置，包括：外壳体，所述外壳体的顶部设有加料口，所述外壳体的外壁设有起吊接口；支架，固定于所述外壳体内；料斗，支撑于所述支架，所述料斗的底部设有出料口；加料管，所述加料管的上端口位于所述外壳体内，下端口伸出外壳体的底部；硅料输送装置，位于所述外壳体内，与所述出料口及所述加料管的上端口之间均密封连接；掺杂管，一端位于外壳体的外部，另一端位于所述加料管的上端口的上方，并与所述加料管的上端口密封连接；及定位销，固定于所述外壳体的底部。

在其中一个实施例中，所述料斗的内壁具有保护内衬。

在其中一个实施例中，所述下端口的外部套设有固定于所述外壳体的波纹管。

在其中一个实施例中，所述出料口的上方还设有硅料分布器，所述硅料分布器为锥体。

在其中一个实施例中，还包括具有内腔的转接件，所述加料管、所述硅料输送装置及掺杂管插入所述转接件的内腔中。