[发明专利]区熔连续加料生长硅单晶的装置和方法

权利要求书

1.一种区熔连续加料生长硅单晶的装置，包括具有上炉腔室（07）和下炉腔室（08）的炉体，设置在下炉腔室（08）内的电磁约束加热器（22），设置在炉体上的抽真空装置和保护气体流量控制装置，设置在下炉腔室（08）内的硅单晶锭支撑拉晶模块（06），以及设置在上炉腔室（07）和下炉腔室（08）之间的隔离阀（31），其特征在于，还包括：

送料模块（04），其设置在上炉腔室（07）内，其具有夹持头（45），用于夹持多晶硅棒新料（11），并持续送料，并且在所夹持多晶硅棒新料（11）消耗至预定长度、由余料送料模块（05）夹持接续送料时自动对多晶硅棒余料（12）解持，返回上炉腔室（07）；

余料送料模块（05），其安装在下炉腔室（08）内，其具有夹持插头（56），用于在连续加料时，通过夹持插头（56）夹持前一时段的多晶硅棒余料（12）以代替送料模块（04）进行夹持送料，便于送料模块（04）夹持后一时段的多晶硅棒新料（11）；

焊接线圈（21），其设置在所述下炉腔室（08）内电磁约束加热器（22）的上方，并位于多晶硅棒的外周面，用于在所述余料送料模块（05）夹持多晶硅棒余料（12），同时送料模块（04）夹持多晶硅棒新料（11）与多晶硅棒余料（12）尾部对位后，将多晶硅棒余料（12）的尾部与多晶硅棒新料（11）头部进行焊接，从而便于余料送料模块（05）解持后，通过送料模块（04）继续送料，实现连续加料；

其中，所述余料送料模块（05）包括：

升降驱动装置（51）；

丝杆（52），其上端与所述升降驱动装置（51）连接；

导轴（54），其上端套接在所述丝杆（52）外组成丝杆副，且其上部具有非圆形的外轮廓横截面；

旋动驱动装置（53），其套接在所述导轴（54）非圆形的外轮廓横截面之外，用于借助导轴（54）非圆形的外轮廓横截面，限制导轴（54）与旋动驱动装置（53）间的转动自由度，同时保持导轴（54）升降运动的自由度；

转臂（55），其第一端与所述导轴（54）的下部固接，其第二端靠近多晶硅棒设置；

夹持插头（56），其与所述转臂（55）第二端固接，用于借助升降驱动装置（51）和旋动驱动装置（53）驱动导轴（54）带动转臂（55）控制夹持插头（56）旋动而插入多晶硅棒新料（11）预设的插槽（112）进行夹持送料或解持。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多晶硅棒新料（11）的尾部柱面有预设的、沿圆周方向延伸的插槽（112），所述插槽（112）距多晶硅棒新料（11）尾端的距离为150mm-350mm；

和/或，所述多晶硅棒新料（11）的尾部柱面设置预设的卡槽（111），所述卡槽（111）对称设置，卡槽（111）上边缘距多晶硅棒新料（11）尾端的距离＞2mm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述送料模块（04）包括驱动机构和具有解持互推面（451）的能伸缩滑动的夹持头（45），所述驱动机构为至少两个且分别连接相对应的夹持头（45），夹持头（45）位于多晶硅棒的外周且为至少两个并能通过相应夹持头（45）的内侧卡接在多晶硅棒的卡槽（111）内以形成夹持，其中位于多晶硅棒的相对侧的两个解持互推面（451）在两个相对夹持头（45）分别沿垂直于多晶硅棒轴向的相反方向位移时，能通过驱动机构驱动夹持头（45）互推移动，实现解持。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

送料驱动装置（41）；

丝杆副（42），其为至少两副并分布在多晶硅棒的外周面外，且其分别与送料驱动装置（41）一一对应并连接；

夹持头座（43），其靠近多晶硅棒的一侧设置滑动槽以容纳夹持头（45）并供夹持头（45）沿垂直于多晶硅棒轴向的方向滑动，且其与所述丝杆副（42）一一对应并连接，用于随丝杆副（42）进行升降；

高温弹簧（44），其一端安装在所述夹持头座（43）的滑动槽内，另一端安装在所述夹持头（45）的远离多晶硅棒的一侧。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述余料送料模块（05）还包括晶体硅或金属钼的套圈（561），其套设在所述夹持插头（56）的外部。