一種單晶爐二次加料系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及單晶硅制備領域，更具體地說，涉及一種單晶爐二次加料系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶爐是生產(chǎn)單晶硅棒的專業(yè)設備。傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中，將多晶硅原料一次性裝入石英坩禍內(nèi)熔化，熔料結(jié)束后采用直拉法拉制單晶硅棒。單晶硅棒的有效質(zhì)量受最大投料量限制，而最大投料量是由石英坩禍的尺寸決定的，石英坩禍裝滿的塊狀硅料重量，即為最大投料量。因此，投料量越大，石英坩禍費用在總成本中所占的比例越低，從而使生產(chǎn)出的單晶硅棒有效重量比例越大，這樣就降低了成本。然而，實際操作中，不同的操作人員在相同尺寸的石英坩禍中能夠達到的最大投料量存在差別。而且，由于在硅料熔化過程中，塊狀固體硅變成液體，料塊間縫隙所占用的空間得到釋放，從而使一次性投料不能做到足量投料，在一定程度上減少了最大投料量
[0003]現(xiàn)有生產(chǎn)中試圖采用二次加料裝置解決上述問題，例如授權(quán)公告號:CN204690162 U，授權(quán)公告日為2015年10月7日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種單晶爐加料裝置，該申請案涉及與單晶爐匹配使用的附件，特別涉及一種單晶爐用多次加料裝置。該單晶爐加料裝置包括兩端開口的石英筒體，在石英筒體的外表面套設不銹鋼筒，在石英筒體內(nèi)腔徑向的中間設有拉桿，在拉桿下端連接石英錐頭，石英錐頭的下部伸出石英筒體的下端口；拉桿向上伸出石英筒體的上端口，在拉桿頂部設有與單晶爐副室中的籽晶重錘連接部結(jié)構(gòu)相匹配的連接部;在石英筒體上端口內(nèi)側(cè)通過連接桿固連限位軸，在限位軸軸孔上設有若干大間隙孔洞；限位軸孔位于石英筒體橫截面的圓心位置;在不銹鋼筒的上端口端面外側(cè)固設固定環(huán)。但是，該申請案的加料裝置中，拉桿直接與石英筒體內(nèi)的碎硅料接觸，一方面增加了拉桿的運動阻力，不利于控制加料的速度，另一方面拉桿運動過程中與碎硅料摩擦接觸，容易對碎硅料形成金屬污染。
[0004]又如授權(quán)公告號:CN 202017072 U，授權(quán)公告日為2011年10月26日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:單晶爐二次加料裝置，該申請案涉及一種單晶爐二次加料裝置，它包括單晶爐、設置在單晶爐內(nèi)的石英坩禍，單晶爐內(nèi)石英坩禍的上方設有加料筒，加料筒的頂端通過法蘭盤設置在爐口上，加料筒中心處設有套管，套管與加料筒通過套管支撐件連接；吊桿自上而下貫穿于套管并通到加料筒底部；吊桿底部設置有與加料筒相配合的托碗;托碗的頂面為錐形面;單晶爐爐口處設置有控制吊桿升降的升降裝置。但是，該申請案的二次加料裝置中，套管與加料筒通過套管支撐件連接，套管支撐件設置在加料筒內(nèi)部，阻礙了加料筒內(nèi)硅料向下掉落的過程，不利于控制二次加料的速度。
[0005]經(jīng)檢索，現(xiàn)有技術(shù)中關于采用二次加料裝置進行二次加料的的方法也已有相關專利公開，例如申請公布號:CN 103397389 A，申請公布日為2013年11月20日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:單晶棒的生產(chǎn)方法，該申請案提供了一種單晶棒的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:步驟S10:向坩禍內(nèi)投入第一批硅料，加熱坩禍以熔化第一批硅料，然后使熔化后的第一批硅料結(jié)晶以得到第一根單晶棒，并且取出第一根單晶棒;步驟S20:向坩禍內(nèi)投入第二批硅料，并加熱坩禍以熔化第二批硅料，然后使熔化后的第二批硅料結(jié)晶以得到第二根單晶棒。但是該申請案中僅僅是對向坩禍內(nèi)投入第二批硅料的大致過程進行介紹，如何改進現(xiàn)有的工藝過程從而提尚拉制的單晶娃棒的純度卻沒有涉及到。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]1.實用新型要解決的技術(shù)問題
[0007]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供了一種單晶爐二次加料系統(tǒng)，主要實現(xiàn)了在單晶爐拉制單晶硅棒過程中隨時添加原料的功能。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0010]本實用新型的單晶爐二次加料系統(tǒng)，包括單晶爐主體和二次加料裝置，所述單晶爐主體包括爐筒、隔離倉和副室，所述爐筒的上部為爐筒頸口，該爐筒頸口通過隔離倉與上方的副室相連通，爐筒頸口處設有隔離閥；爐筒內(nèi)設有石英坩禍，石英坩禍的底部與具有升降和旋轉(zhuǎn)功能的支撐部相連，石英坩禍的四周設有加熱器，石英坩禍的上方設有導流筒，該導流筒為一個自上而下直徑漸漸縮小的筒體;爐筒的上部設有進氣口，爐筒的下部對稱設置有兩個排氣口，該兩個排氣口均與真空栗相連通；
[0011]所述二次加料裝置包括鉬制加料筒、不銹鋼套筒、鉬制連桿和石英錐，所述鉬制加料筒的上下端均開口設置，所述不銹鋼套筒的上端分別設有向兩側(cè)延伸的延伸段，上述延伸段置于鉬制加料筒的上端使得不銹鋼套筒架設在鉬制加料筒的內(nèi)部中心位置;所述石英錐的形狀為正三棱錐，石英錐內(nèi)設有自頂部到底部的貫穿孔，且石英錐的底部設有正三棱錐的凹槽;所述鉬制連桿上端穿過不銹鋼套筒的內(nèi)部并與副室內(nèi)的籽晶繩連接，鉬制連桿的下端側(cè)面上設有螺紋，鉬制連桿的下端穿過石英錐內(nèi)的貫穿孔，鉬制連桿的下端螺紋連接有兩個鉬制螺母，且兩個鉬制螺母分別位于石英錐的上、下兩側(cè)；
[0012]所述鉬制加料筒的上部側(cè)面設有外法蘭，所述爐筒頸口的內(nèi)壁上設有等間距分布的擋塊，上述等間距分布的擋塊圍成的圓形開口直徑大于鉬制加料筒的外徑，且小于外法蘭的外徑;所述石英錐的側(cè)面與底面的夾角為α，石英錐底部設有的正三棱錐的凹槽其側(cè)面與底面的夾角為β，且β比α小5°。
[0013]作為本實用新型更進一步的改進，所述延伸段遠離不銹鋼套筒上端的一端上設有向下的翻邊。
[0014]作為本實用新型更進一步的改進，所述α為45?60°。
[0015]作為本實用新型更進一步的改進，所述石英錐上側(cè)的鉬制螺母其底部距石英錐的頂部I?2mm，石英錐下側(cè)的鉬制螺母其底部距鉬制連桿的底部3?4mm;上述正三棱錐的凹槽其高度大于5mm。
[0016]3.有益效果
[0017]采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0018](I)采用本實用新型的單晶爐二次加料系統(tǒng)進行加料，能夠不受石英坩禍最大投料量的限制，分兩次或多次加入多晶硅原料，相對提高了單晶硅棒的有效質(zhì)量，提升了石英坩禍的使用率，進而降低了單晶硅棒的生產(chǎn)成本;通過本實用新型的單晶爐二次加料系統(tǒng)，只要發(fā)現(xiàn)石英坩禍內(nèi)溶化后的原料不足，即可打開副室添加原料，實現(xiàn)了在單晶爐拉制單晶硅棒過程中隨時添加原料的目的。
[0019](2)本實用新型中將石英錐側(cè)面與底面的夾角設計為45?60°的較大角度，相對來說使得石英錐下降后出現(xiàn)的縫隙更小，原料只能一點一點地從上述縫隙中通過，有利于控制二次加料的速度，避免一次性加料過多引起的事故。
[0020](3)本實用新型中，在石英錐的底部設有正三棱錐的凹槽，且正三棱錐的凹槽其側(cè)面與底面的夾角為比α小5°，發(fā)明人經(jīng)過多次現(xiàn)場實驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，正三棱錐凹槽的上述結(jié)構(gòu)設計能夠有效分散、釋放石英錐受熱后產(chǎn)生熱應力，降低石英錐因受熱而導致破裂情況發(fā)生的概率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型中二次加料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實用新型中鉬制加料筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實用新型中不銹鋼套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本實用新型中鉬制連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本實用新型中石英錐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本實用新型中二次加料裝置內(nèi)原料的分布示意圖；
[0027]圖7為本實用新型中二次加料裝置放入副室內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8為本實用新型中二次加料裝置置于擋塊上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9為本實用新型中二次加料裝置進行點動加料操作的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖10為本實用新型中二次加料方法的流程圖。
[0031]附圖中的標號說明:1、鉬制加料筒；101、外法蘭;2、不銹鋼套筒;201、延伸段;202、翻邊;3、鉬制連桿;301、鉬制螺母;4、石英錐;401、貫穿孔;Cl、原料