[發明專利]物料供給裝置以及晶體生長系統

有效

• 申請號: 201710623916.6
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN109306513B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 周銳;李定武;李僑;張永輝;付澤華;張偉建
• 申請（專利權）人: 隆基綠能科技股份有限公司
• 主分類號: C30B15/02
• 分類號: C30B15/02;C30B29/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 鐘歡

本發明公開的物料供給裝置，用于向爐體內部的坩堝中供給物料，物料供給裝置包括儲料機構、振動輸料機構和喂料機構，儲料機構用于容納物料且具有出料口，振動輸料機構包括輸料部和振動模組，輸料部與所述儲料機構的出料口對接，振動模組作用于輸料部且使得由儲料機構落入輸料部中的物料在氣密狀態下移向喂料機構，喂料機構將物料從爐體外部輸入爐體內部。本發明公開的晶體生長系統，包括爐體，坩堝以及如上所述的物料供給系統，物料供給裝置給坩堝傳送物料。本發明提高了單晶硅棒的生產效率，同時提高了外部加料的穩定性和安全性。

技術領域

本發明屬于單晶生長技術領域，涉及單晶生長的輔助設備，具體涉及一種物料供給裝置，還涉及一種具有該物料供給裝置的晶體生長系統。

背景技術

多晶硅是生產太陽能光伏產品和半導體產品的主要原材料。丘克拉爾斯基(Czochralski，簡稱為Cz)法是單晶硅最常用的制備方法之一，高純度固態多晶硅原料在晶體生成爐(單晶爐)內的坩堝中熔化形成熔體，下降籽晶使其與旋轉坩堝中的熔體接觸，然后，將籽晶緩慢拉出，熔體圍繞籽晶凝固形成單晶硅棒。

傳統的Cz單晶爐在完成一爐原料拉晶生產后，需要為新一爐的生產做很多繁雜的前期準備工作，包括停爐冷卻、爐體清潔、備料、裝料、抽真空、檢漏、化料等工序。這些前期工序費時費力，嚴重制約著直拉式單晶硅的生產效率。另外，裝填的多晶硅料(多為塊狀料)熔化后體積縮小，使得坩堝的利用率降低。為了提高坩堝的利用率，增大總體投料量，則需要向坩堝中多次重復加料。這也是降低拉晶成本的有效措施之一。目前，直拉式單晶硅生長的主流加料裝置是副室內置式加料器。這種加料器由于單次加料量小(一般不超過30kg)，需要進行多次重復加料，人工操作繁雜且效率低下；且每次加料后都要進行抽真空處理，必須頻繁進行副室隔離與凈化，時間浪費嚴重，也增加了物料污染的風險。

為了滿足增大總體投料量的要求并彌補內置式加料器的技術缺陷，已有專利公開向單晶爐輸送多晶硅料的外部加料裝置。申請公布號為CN1153230A的專利申請給出一種爐子用的固體物料供料系統，該供料系統的送料管可以有選擇地改變送料管出口相對于坩堝頂部的徑向位置，避免濺料，提高熱能的利用率，但供料系統結構復雜，復雜的操縱機構存在物料堵塞的風險，并且送料管出口的定位難以精準控制。授權公告號為CN102312285B的專利提供一種用于單晶爐的外部連續投料機構，具有放料內管和放料外管，多晶硅料由放料內管輸送至放料外管，這就限制了放料內管的內徑，不適用于粒徑較大的塊狀料；另外投料機構的整體高度較高，不利于投料操作，并且增加了操作安全隱患。申請公布號為CN106400105A的專利申請公開了外接投料裝置的技術缺陷與專利CN102312285B類似，并且，多晶硅料的投料量和投料速度難以有效控制。

因此，為了增大總體投料量，降低拉晶成本，單晶爐爐外加料裝置作為提高總體投料量的主要輔助工具，對其進行優化和改進顯得尤為重要。

發明內容

本發明針對現有單晶爐爐外加料裝置的技術缺陷，提供一種單晶爐外接的物料供給裝置。這種物料供給裝置可以與單晶爐精準對接，實現多晶硅料投料速度和投料量的有效控制，可以降低物料供給裝置的整體高度，易于加料操作，提高了加料操作的安全性和便利性，節省操作人員并縮短加料時間占比，降低制造成本。

本發明還提供了一種具有上述物料供給裝置的晶體生長系統。

本發明所采用的一種方案是：物料供給裝置，用于向爐體內部的坩堝中供給物料，所述物料供給裝置包括儲料機構、振動輸料機構和喂料機構，所述儲料機構用于容納物料且具有出料口，所述振動輸料機構包括輸料部和振動模組，所述輸料部與所述儲料機構的出料口對接，所述振動模組作用于所述輸料部且使得由儲料機構落入所述輸料部中的物料在氣密狀態下移向所述喂料機構，所述喂料機構將物料從爐體外部輸入爐體內部；還包括位于爐體內部、且與坩堝相對的投料通路，所述喂料機構包括喂料通路，喂料通路與投料通路對接，物料經喂料通路進入投料通路并輸入坩堝中。