本實(shí)用新型涉及單晶硅生產(chǎn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種直拉單晶制造法多次加料設(shè)備。

背景技術(shù)：

直拉單晶制造法是半導(dǎo)體單晶硅棒的主要生產(chǎn)方法，其中石英坩堝、多晶料的費(fèi)用占生產(chǎn)成本的50％以上。多晶料、石英坩堝作為半導(dǎo)體單晶硅的主要原物料，對(duì)單晶的品質(zhì)有較大的影響，主要影響：?jiǎn)尉w內(nèi)的雜志含量，單晶的氣孔發(fā)生率、單晶的OSF、斷棱率等。面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，成本作為制造的重要考量數(shù)據(jù)。由于熱場(chǎng)大小的限制，一個(gè)石英坩堝所能容納的多晶料十分有限，在未達(dá)到石英坩堝壽命的情況下，石英坩堝單耗過高。

為了解決直拉單晶硅生產(chǎn)中首次投料量不足的缺陷，并最大程度地提高坩堝利用率、提高單爐產(chǎn)量，通常采用二次加料方法，即在首次化料后完成后，利用二次加料裝置，分批向石英坩堝內(nèi)裝入多晶原料，以提高產(chǎn)能、降低能耗。

目前，已有多種適用于不同類型復(fù)投料的加料器被開發(fā)并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。其中最常見的多次加料裝置有兩種，第一種是采用單次活塞式結(jié)構(gòu)(如公告號(hào)為CN201331263Y的一種單晶硅熱場(chǎng)二次加料裝置)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但因?yàn)閮H能實(shí)現(xiàn)二次投料，適用性低。第二種則采用不銹鋼為結(jié)構(gòu)材料(如公告號(hào)為CN202148365U的直拉法單晶硅制備中具有二次投料裝置的單晶爐)，底部由葉片組合進(jìn)行封底，葉片與料筒采用合頁(yè)連接，但此種裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用中底部的合頁(yè)結(jié)構(gòu)容易被高溫軟化變形甚至掉落，使用性能不夠穩(wěn)定，并且還可能將Fe等金屬雜質(zhì)帶入單晶爐內(nèi)，最終會(huì)導(dǎo)致單晶硅棒少子壽命降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)多次投料，活動(dòng)件過多易損壞的問題。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，提供一種直拉單晶制造法多次加料設(shè)備，包括單晶爐體和加料治具，所述單晶爐體內(nèi)底部安裝有坩堝，單晶爐體頂部安裝有用于配合加料治具的升降裝置，所述加料治具豎直插入單晶爐體內(nèi)進(jìn)行加料操作，所述加料治具包括用于容納多晶硅原料的套筒和穿設(shè)于套筒中的拉桿；所述拉桿一端連接于升降裝置，另一端固定有用于密封套筒出口的擋板；拉桿上設(shè)擋環(huán)，所述套筒內(nèi)壁上設(shè)與擋環(huán)配合密封用的擋圈；所述套筒的外筒壁設(shè)有限位凸起，所述單晶爐體內(nèi)壁上設(shè)置有配合限位凸起以限制套筒向下位移的卡環(huán)。

優(yōu)選的，所述擋板縱截面為∧型，所述擋板與拉桿的連接點(diǎn)位于∧型頂端。

優(yōu)選的，所述擋板的邊緣固定有與套筒下緣配合的彈性密封圈。

優(yōu)選的，所述擋圈的底部與套筒下緣齊平。

擋圈厚度與內(nèi)徑的乘積值為單次加料量。

優(yōu)選的，所述套筒采用透明、穩(wěn)定的材質(zhì)制成。

優(yōu)選的，所述套筒的外壁沿軸向設(shè)有標(biāo)示容積的刻度尺。

優(yōu)選的，所述套筒中還設(shè)置有一根容納拉桿用的導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管通過其外壁上輻射狀的撐條與套筒固定。

優(yōu)選的，擋環(huán)與擋圈采用彈性材料制成。

加料動(dòng)作前，拉桿和套筒處于原始位置，擋環(huán)與擋圈處于錯(cuò)開狀態(tài)，擋板與套筒的底部呈密封狀態(tài)，因此套筒內(nèi)的籽晶可以在重力的作用下自由地將套筒下部填滿。在加料動(dòng)作時(shí)，拉桿在升降裝置裝置的作用下，從原始位置往下運(yùn)動(dòng)，套筒依靠重力壓在擋板上。當(dāng)限位凸起接觸到卡環(huán)時(shí)，套筒無法繼續(xù)下降，而拉桿繼續(xù)下降，擋環(huán)與擋圈開始相互接觸，并把套筒內(nèi)部空間分為上部?jī)?chǔ)存空間和下部投料空間，下部投料空間的籽晶在擋板與套筒分開后得以落入坩堝。如此上下往復(fù)，得以實(shí)現(xiàn)多次加料。

擋板縱截面為∧型，將加料分散，便于融化。

彈性密封圈確保套筒底部與擋板的密封性能，保證不產(chǎn)生漏料問題。

擋圈的底部與套筒下緣齊平使得擋圈的厚度乘以擋圈內(nèi)圓面積得出一次加料的使用量，便于加料的精確控制。

套筒采用透明、穩(wěn)定的材質(zhì)制成，便于觀察加料的完成情況，防止參入雜質(zhì)。

刻度尺的設(shè)置使得精確加料的實(shí)現(xiàn)成為可能。

導(dǎo)向管穩(wěn)定住拉桿，使其不發(fā)生偏移，便于擋環(huán)與擋圈、擋板與套筒的底部之間的相互配合。

擋環(huán)與擋圈采用彈性材料制成，在確保密封性能的基礎(chǔ)上，為拉桿不發(fā)生偏移產(chǎn)生一定作用。

本實(shí)用新型的有益效果是能以簡(jiǎn)單的活塞式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多晶硅料的多次投料，降低石英坩堝使用成本。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的直拉單晶制造法多次加料設(shè)備加料動(dòng)作示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的直拉單晶制造法多次加料設(shè)備停止加料動(dòng)作示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的單晶爐體示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的加料治具套筒示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的加料治具活塞桿示意圖；

其中：

1-單晶爐體 11-坩堝 12-升降裝置

13-卡環(huán) 2-加料治具 21-套筒

211-擋圈 212-限位凸起 213-導(dǎo)向管

2131-撐條 22-拉桿 221-擋板

2211-彈性密封圈 222-擋環(huán)

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

根據(jù)圖1至圖5所示的一種直拉單晶制造法多次加料設(shè)備，包括單晶爐體1和加料治具2，所述單晶爐體1內(nèi)底部安裝有坩堝11，單晶爐體1頂部安裝有用于配合加料治具2的升降裝置12，所述加料治具2豎直插入單晶爐體1內(nèi)進(jìn)行加料操作，所述加料治具2包括用于容納多晶硅原料的套筒21和穿設(shè)于套筒21中的拉桿22；所述拉桿22一端連接于升降裝置12，另一端固定有用于密封套筒21出口的擋板221；拉桿22上設(shè)擋環(huán)222，所述套筒21內(nèi)壁上設(shè)與擋環(huán)222配合密封用的擋圈211；所述套筒21的外筒壁設(shè)有限位凸起212，所述單晶爐體1內(nèi)壁上設(shè)置有配合限位凸起212以限制套筒21向下位移的卡環(huán)13。

所述擋板221縱截面為∧型，所述擋板221與拉桿22的連接點(diǎn)位于∧型頂端。所述擋板221的邊緣固定有與套筒21下緣配合的彈性密封圈2211。所述擋圈211的底部與套筒21下緣齊平。擋圈211厚度與內(nèi)徑的乘積值可計(jì)算為單次加料量。擋環(huán)222與擋圈211采用彈性材料制成。

所述套筒21采用透明、穩(wěn)定的材質(zhì)制成。所述套筒21的外壁沿軸向設(shè)有標(biāo)示容積的刻度尺(圖中未示出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)描述理解其內(nèi)容)。

所述套筒21中還設(shè)置有一根容納拉桿22用的導(dǎo)向管213，所述導(dǎo)向管213通過其外壁上輻射狀的撐條2131與套筒21固定。

在初次化料結(jié)束后，將裝入多晶硅料的加料治具2懸掛于升降裝置12上，緩緩下降，待加料治具2下降至單晶爐體1附室口，點(diǎn)動(dòng)下降按鈕，待加料器下口打開后，其內(nèi)部的多晶料緩緩下落。完畢后，升高功率再次化料。循環(huán)多次后實(shí)現(xiàn)多次加料的效果。

本方案在不降低石英坩堝11、多晶料品質(zhì)的情況下，通過多次加料的技術(shù)，降低石英坩堝11的單耗，由于熱場(chǎng)大小的限制，假設(shè)原本投料60KG使用一個(gè)石英坩堝11，假設(shè)產(chǎn)出率70％，產(chǎn)出42KG，假設(shè)單個(gè)石英坩堝11成本為2000人民幣，石英坩堝11單耗為：47.6人民幣/KG。通過多次加料技術(shù)，可以增加投料量50％以上，石英坩堝11單耗降低為31.7人民幣/KG，降幅達(dá)33％，在石英坩堝11壽命內(nèi)相較單次和雙次加料，可以降低更多成本。

以上已對(duì)本實(shí)用新型創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述的實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。