[發明專利]一種側面加樣的單晶爐加樣裝置

在審

• 申請號: 201810546875.X
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108385159A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 李小剛
• 申請（專利權）人: 峨眉山市元素新材料科技有限公司
• 主分類號: C30B15/02
• 分類號: C30B15/02;C30B29/06
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 白小明

本發明屬于單晶爐技術領域，具體涉及一種側面加樣的單晶爐加樣裝置。針對現有技術中，從單晶爐側面加樣的方式導致加料速度降低且影響單晶質量的問題，本發明的技術方案是：包括爐室和直拉室，爐室中設置有坩堝，坩堝上方設置有導流筒，所述爐室側面設置有密封閘門，密封閘門的外部和內部分別設置有外部密封法蘭和內部法蘭，所述內部法蘭上連接有石英導向管，石英導向管的末端位于坩堝的上沿與導流筒之間；外部密封法蘭上連接有真空加料箱。本發明適用于單晶爐。

技術領域

本發明屬于單晶爐技術領域，具體涉及一種側面加樣的單晶爐加樣裝置。

背景技術

單晶爐是一種在惰性氣體(氮氣、氦氣為主)環境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生長無錯位單晶的設備。多晶材料熔化后盛裝在一個坩堝中，而固體硅等半導體材料熔融后形成的熔融體體積會減小。因此為了提高生產效率，很多單晶爐都會多次加入固體原料使得坩堝中盛裝的熔融體較多，從而能夠一次生產更多的單晶棒，以提高生產效率。

現有的單晶爐加樣裝置多是在提拉開始前從單晶爐上部豎直插入加樣器，并一邊熔融固體原料，一邊通過加樣器不斷地補充固體原料。在熔融體填充足量后，取出加樣器進行提拉工藝。這種方式雖然能夠多次補充固體原料，但本質上還是一次加樣，且加樣時必須降真空，因而對生產效率的提升作用有限。

此外，人們還設計了一種從側面對坩堝進行加樣的裝置，其特點是不影響坩堝正上方的提拉工藝，有望實現在提拉過程中補充固體原料，大大提高生產效率。但是，這種設計采用進料管可伸入和縮出單晶爐的設置，這樣一方面導致進料管采用套管的結構，使得管內徑受到限制，降低了加料的速度；另一方面進料管伸縮到位需要的時間較長，而加料裝置的氣密性不如單晶爐的本體，最終使得單晶爐整體的氣密性下降，致使空氣進入單晶爐內，影響單晶生產的質量。

發明內容

針對現有技術中，從單晶爐側面加樣的方式導致加料速度降低且影響單晶質量的問題，本發明提供一種側面加樣的單晶爐加樣裝置，其目的在于：提高從單晶爐側面加樣的速度，并降低加樣裝置對單晶爐氣密性的影響。

本發明采用的技術方案如下：

一種側面加樣的單晶爐加樣裝置，包括爐室和直拉室，爐室中設置有坩堝，坩堝上方設置有導流筒，所述爐室側面設置有密封閘門，密封閘門的外部和內部分別設置有外部密封法蘭和內部法蘭，所述內部法蘭上連接有石英導向管，石英導向管的末端位于坩堝的上沿與導流筒之間；外部密封法蘭上連接有真空加料箱。

采用該技術方案后，預先在真空加料箱中添加需要補充的固體原料，并且使真空加料箱中的真空度及氣體氛圍和爐室內一致。在生產過程中，需要加料時，打開密封閘門，此時固體原料經過石英導向管進入坩堝中。這種方式的優點是只需要控制密封閘門即可進行，快速方便，既提高了效率又降低了加料過程中空氣進入爐室的可能性。此外，密封閘門關閉時，爐室和真空加料箱是相互獨立的兩個密封系統，在爐室中進行單晶提拉操作時，真空加料箱可進行補料、抽真空和通入惰性氣體的操作，因而該設置能夠進一步提高生產效率。

優選的，坩堝的一側設置有熔料腔，熔料腔的底部與坩堝內部連通，所述石英導向管的末端位于熔料腔的上方。采用該優選方案后，利用一個隔板將坩堝的內部分為進行單晶提拉的主體部分和用于加固體原料的熔料腔。固體原料加入熔料腔能夠避免固體原料落下時對熔融體的沖擊影響到單晶的提拉工藝。

優選的，密封閘門為電磁閘門。電磁閘門控制更加方便。

優選的，真空加料箱的底面設置為一個斜面，外部密封法蘭位于斜面的底部。采用該優選方案使得固體原料能夠在重力的作用下自動落入坩堝中。

優選的，真空加料箱的上部設置有惰性氣體管和真空管。惰性氣體管向真空加料箱中通入惰性氣體；真空管能夠對真空加料箱進行抽真空處理。

優選的，真空加料箱的頂部設置有密封門。真空加料箱的頂部設置有加料口，加料口上設置密封門能夠保證真空加料箱的氣密性。