[發明專利]區熔連續加料生長硅單晶的裝置和方法

有效

• 申請號: 202310493254.0
• 申請日: 2023-05-05
• 公開（公告）號: CN116180229B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 李濤勇;許堃;李安君;陳偉;李林東;吳超慧;高巖;陳志軍
• 申請（專利權）人: 蘇州晨暉智能設備有限公司
• 主分類號: C30B27/02
• 分類號: C30B27/02;C30B29/06
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 趙亞楠

1.一種區熔連續加料生長硅單晶的裝置，包括具有上爐腔室（07）和下爐腔室（08）的爐體，設置在下爐腔室（08）內的電磁約束加熱器（22），設置在爐體上的抽真空裝置和保護氣體流量控制裝置，設置在下爐腔室（08）內的硅單晶錠支撐拉晶模塊（06），以及設置在上爐腔室（07）和下爐腔室（08）之間的隔離閥（31），其特征在于，還包括：

送料模塊（04），其設置在上爐腔室（07）內，其具有夾持頭（45），用于夾持多晶硅棒新料（11），并持續送料，并且在所夾持多晶硅棒新料（11）消耗至預定長度、由余料送料模塊（05）夾持接續送料時自動對多晶硅棒余料（12）解持，返回上爐腔室（07）；

余料送料模塊（05），其安裝在下爐腔室（08）內，其具有夾持插頭（56），用于在連續加料時，通過夾持插頭（56）夾持前一時段的多晶硅棒余料（12）以代替送料模塊（04）進行夾持送料，便于送料模塊（04）夾持后一時段的多晶硅棒新料（11）；

焊接線圈（21），其設置在所述下爐腔室（08）內電磁約束加熱器（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塊（05）夾持多晶硅棒余料（12），同時送料模塊（04）夾持多晶硅棒新料（11）與多晶硅棒余料（12）尾部對位后，將多晶硅棒余料（12）的尾部與多晶硅棒新料（11）頭部進行焊接，從而便于余料送料模塊（05）解持后，通過送料模塊（04）繼續送料，實現連續加料；

其中，所述余料送料模塊（05）包括：

升降驅動裝置（51）；

絲桿（52），其上端與所述升降驅動裝置（51）連接；

導軸（54），其上端套接在所述絲桿（52）外組成絲桿副，且其上部具有非圓形的外輪廓橫截面；

旋動驅動裝置（53），其套接在所述導軸（54）非圓形的外輪廓橫截面之外，用于借助導軸（54）非圓形的外輪廓橫截面，限制導軸（54）與旋動驅動裝置（53）間的轉動自由度，同時保持導軸（54）升降運動的自由度；

轉臂（55），其第一端與所述導軸（54）的下部固接，其第二端靠近多晶硅棒設置；

夾持插頭（56），其與所述轉臂（55）第二端固接，用于借助升降驅動裝置（51）和旋動驅動裝置（53）驅動導軸（54）帶動轉臂（55）控制夾持插頭（56）旋動而插入多晶硅棒新料（11）預設的插槽（112）進行夾持送料或解持。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多晶硅棒新料（11）的尾部柱面有預設的、沿圓周方向延伸的插槽（112），所述插槽（112）距多晶硅棒新料（11）尾端的距離為150mm-350mm；

和/或，所述多晶硅棒新料（11）的尾部柱面設置預設的卡槽（111），所述卡槽（111）對稱設置，卡槽（111）上邊緣距多晶硅棒新料（11）尾端的距離＞2mm。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述送料模塊（04）包括驅動機構和具有解持互推面（451）的能伸縮滑動的夾持頭（45），所述驅動機構為至少兩個且分別連接相對應的夾持頭（45），夾持頭（45）位于多晶硅棒的外周且為至少兩個并能通過相應夾持頭（45）的內側卡接在多晶硅棒的卡槽（111）內以形成夾持，其中位于多晶硅棒的相對側的兩個解持互推面（451）在兩個相對夾持頭（45）分別沿垂直于多晶硅棒軸向的相反方向位移時，能通過驅動機構驅動夾持頭（45）互推移動，實現解持。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述驅動機構包括：

送料驅動裝置（41）；

絲桿副（42），其為至少兩副并分布在多晶硅棒的外周面外，且其分別與送料驅動裝置（41）一一對應并連接；

夾持頭座（43），其靠近多晶硅棒的一側設置滑動槽以容納夾持頭（45）并供夾持頭（45）沿垂直于多晶硅棒軸向的方向滑動，且其與所述絲桿副（42）一一對應并連接，用于隨絲桿副（42）進行升降；

高溫彈簧（44），其一端安裝在所述夾持頭座（43）的滑動槽內，另一端安裝在所述夾持頭（45）的遠離多晶硅棒的一側。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述余料送料模塊（05）還包括晶體硅或金屬鉬的套圈（561），其套設在所述夾持插頭（56）的外部。