[發(fā)明專(zhuān)利]一種單晶爐

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710224908.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106757316A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊曉紅;朱偉忠;蘇曉良;周杰;沈浩鋒;王宏琳;俞敏人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天通吉成機(jī)器技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B15/20
• 分類(lèi)號(hào): C30B15/20;C30B15/30;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 李海建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單晶爐。

背景技術(shù)

單晶爐是一種在惰性氣體環(huán)境中，用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生長(zhǎng)無(wú)錯(cuò)位單晶的設(shè)備。

現(xiàn)有的單晶爐主要包括機(jī)架、主爐室、副室、晶體提拉機(jī)構(gòu)、坩堝和坩堝提升機(jī)構(gòu)。副室連接于主爐室上，坩堝設(shè)置于主爐室內(nèi)，坩堝的下部通過(guò)坩堝提升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)升降；晶體提拉機(jī)構(gòu)設(shè)置于副室上方，晶體提拉機(jī)構(gòu)的提拉繩穿過(guò)副室進(jìn)入主爐室中，對(duì)仔晶進(jìn)行提拉生成晶棒。由于在晶體生長(zhǎng)的過(guò)程中，隨著晶體提拉機(jī)構(gòu)的不斷提拉，坩堝中的熔融態(tài)原料在仔晶處形成固態(tài)晶棒，此時(shí)，坩堝內(nèi)的溶液不斷減小，液位下降，為了保證晶棒的持續(xù)生長(zhǎng)，在單晶爐晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，需要根據(jù)工藝要求和坩堝里剩余料的情況調(diào)整鍋跟比，鍋跟比即坩堝的移動(dòng)速度與晶體提拉機(jī)構(gòu)的提拉速度之間的比值。

目前采用的鍋跟比是通過(guò)公式計(jì)算，得出晶棒每段長(zhǎng)度生長(zhǎng)的鍋跟比。在生長(zhǎng)過(guò)程中按照表中鍋跟比根據(jù)晶體提拉機(jī)構(gòu)的提拉速度控制坩堝上升的速度，根據(jù)晶體生長(zhǎng)的實(shí)際情況來(lái)人為手動(dòng)干預(yù)修改鍋跟比系數(shù)，修正晶體的生長(zhǎng)過(guò)程。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于生長(zhǎng)的晶體直徑有變化，導(dǎo)致會(huì)出現(xiàn)實(shí)際的鍋跟比過(guò)大或者過(guò)小，影響晶體的正常生長(zhǎng)。

綜上所述，如何解決鍋跟比調(diào)節(jié)不精確的問(wèn)題，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種單晶爐，以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)鍋跟比，避免鍋跟比過(guò)大或過(guò)小影響晶體生長(zhǎng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種單晶爐，包括主爐室、副室、坩堝、坩堝提升機(jī)構(gòu)和晶體提拉機(jī)構(gòu)，還包括：

稱(chēng)重機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述晶體提拉機(jī)構(gòu)上，所述晶體提拉機(jī)構(gòu)的提拉繩承載于所述稱(chēng)重機(jī)構(gòu)上，用于稱(chēng)量晶體重量；

鍋跟比調(diào)節(jié)裝置，與所述稱(chēng)重機(jī)構(gòu)和所述坩堝提升機(jī)構(gòu)均控制連接，用于根據(jù)所述稱(chēng)重機(jī)構(gòu)所稱(chēng)量的當(dāng)前時(shí)刻的晶體重量、所述坩堝的裝料總重量和所述坩堝的內(nèi)部尺寸得到當(dāng)前時(shí)刻的理論鍋跟比，并根據(jù)所述理論鍋跟比調(diào)整所述坩堝提升機(jī)構(gòu)的提升速度，使所述坩堝的實(shí)際鍋跟比接近所述理論鍋跟比。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述稱(chēng)重機(jī)構(gòu)包括：

支架，安裝在所述晶體提拉機(jī)構(gòu)內(nèi)；

稱(chēng)重器件，安裝在所述支架上，用于稱(chēng)量晶體重量，所述稱(chēng)重器件與所述鍋跟比調(diào)節(jié)裝置控制連接；

承載件，支撐于所述稱(chēng)重器件上，用于承載所述提拉繩。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述承載件為滑輪，所述滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于所述稱(chēng)重器件上，所述提拉繩繞過(guò)所述滑輪。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述稱(chēng)重器件的數(shù)量為至少兩個(gè)，分別支撐于所述承載件的兩端。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述稱(chēng)重器件為電子秤或重量傳感器。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述提拉繩為鎢繩。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述晶體提拉機(jī)構(gòu)包括提拉箱體、提拉驅(qū)動(dòng)裝置和提拉繩，所述提拉驅(qū)動(dòng)裝置安裝于所述提拉箱體內(nèi)，所述提拉繩與所述提拉驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述稱(chēng)重機(jī)構(gòu)安裝于所述提拉箱體內(nèi)。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述鍋跟比調(diào)節(jié)裝置包括：

晶體重量獲取單元，用于獲取當(dāng)前時(shí)刻的所述晶體重量；

剩余料重量計(jì)算單元，用于根據(jù)所述裝料總重量減去當(dāng)前時(shí)刻的所述晶體重量得到當(dāng)前時(shí)刻坩堝內(nèi)的剩余料重量；

剩余料體積轉(zhuǎn)化單元，用于根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻所述坩堝內(nèi)的剩余料重量除以硅在1450℃時(shí)的密度，得到所述坩堝內(nèi)的剩余料體積；

剩余料液位確定單元，用于根據(jù)所述坩堝內(nèi)的剩余料體積和所述坩堝的內(nèi)部尺寸得到當(dāng)前時(shí)刻的所述坩堝內(nèi)的液面位置；

鍋跟比計(jì)算單元，用于根據(jù)所述坩堝內(nèi)的液面位置和對(duì)應(yīng)該液面位置的計(jì)算公式得到當(dāng)前時(shí)刻的理論鍋跟比；

坩堝速度調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻所述理論鍋跟比調(diào)整所述坩堝提升機(jī)構(gòu)的提升速度，使所述坩堝的當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際鍋跟比接近所述理論鍋跟比。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述坩堝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由上至下依次包括柱體段、圓弧段和底部段；

所述剩余料液位確定單元用于根據(jù)液面位置的高度判斷所述液面位置位于所述坩堝的柱體段、圓弧段或底部段內(nèi)；

所述鍋跟比計(jì)算單元用于根據(jù)所述液面位置所在的坩堝段所對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻的理論鍋跟比。

優(yōu)選地，在上述的單晶爐中，所述坩堝速度調(diào)節(jié)單元包括：

鍋跟比偏差計(jì)算模塊，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻所述實(shí)際鍋跟比減去當(dāng)前時(shí)刻理論鍋跟比，得到當(dāng)前時(shí)刻的所述鍋跟比偏差；