1.本发明涉及单晶硅生长技术领域,单晶单晶具体为单晶硅加料监测方法和单晶硅连续加料装置及其生长装置。硅加硅连
背景技术:
2.单晶生长炉是料监料装一种在惰性气体环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,测方长装程用直拉法生长无错位单晶的法和设备。单晶炉的续加生产工艺流程一般如下:先将一定量的多晶硅原料放入坩埚中,加热至熔化,置及置流在拉杆下端装夹籽晶,其生沉浸到熔化的单晶单晶晶体原料中,将拉杆缓缓向上提拉,硅加硅连同时缓慢旋转,料监料装最终生长出圆柱体形状的测方长装程单晶硅棒。将圆柱体形状的法和单晶硅棒拉出后,需要向生长炉内部继续添加硅原料。续加
3.料,置及置流加料过程不能实现自动化。其次,向生长炉内部加硅原料时,由于硅原料是块状,块状硅原料可能溅起坩埚内部剩余的熔融硅,因此需要进一步改进。
技术实现要素:
4.(一)解决的技术问题针对现有技术的不足,本发明提供了单晶硅加料监测方法和单晶硅连续加料装置及其生长装置,解决了现有单晶硅加料装置不能实现精准监测加料量和自动加料问题。
5.(二)技术方案为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:本发明实施例提供一种单晶硅生长装置,包括底座,所述底座顶端一侧固定连接有生长炉,所述生长炉顶端开设有取料口,且生长炉顶端靠近取料口处固定连接有副室,所述生长炉内部固定连接有保温筒,所述保温筒内部固定有石墨加热器,所述石墨加热器内部设置有坩埚,所述生长炉顶壁一侧开设有观察口,所述生长炉侧壁顶端贯穿固定连接有加料管,且加料管两端均为敞口设计,所述加料管位于生长炉内的一端固定连接有翻边,且翻边的侧边贯穿且滑动连接有两个导杆,两个所述导杆远离加料管一端共同固定连接有挡板,所述底座内部固定连接有总控制器。
6.优选的,所述挡板靠近加料管一侧固定连接有堵块,且堵块外侧壁与加料管内壁贴合。通过挡板和堵块可以封堵加料管,挡板和堵块脱离加料管后,就可以通过加料管向生长炉内部加料。
7.优选的,所述坩埚下表面中部固定连接有底轴,所述底座内部固定连接有第一电机,所述底轴底端与第一电机驱动端固定连接,通过第一电机可以驱动坩埚在石墨加热器内部转动。
8.优选的,所述保温筒顶端且位于坩埚上方固定连接有导料斗,导料斗可以保证加入的硅原料能沿着导料斗进入坩埚内部。
9.单晶硅连续加料装置,包括固定于底座表面的横移驱动机构以及位于横移驱动机构上方的储料箱,所述横移驱动机构顶端且位于储料箱下方连接有送料机构,所述储料箱
顶端盖合有顶盖,且储料箱顶端内部设置有粉碎机构,所述储料箱底壁为倾斜设计,且储料箱底端固定连接有粉料阀,所述粉料阀底端固定连接有与送料机构连通的折叠管。
10.优选的,所述粉碎机构包括与储料箱内壁转动连接的两个转轴,两个所述转轴表面均固定连接有挤压辊,两个所述转轴一端贯穿储料箱侧壁均固定连接有齿轮,且两个齿轮相互啮合,所述储料箱外侧壁且远离齿轮的一侧固定连接有第四电机,所述第四电机驱动端与任一转轴固定连接,所述储料箱内侧壁且位于两个挤压辊顶部固定连接有两个倾斜的导料板。在两个齿轮的传动下,第四电机转动后,就会驱动两个挤压辊相对转动,向储料箱内部加入块状硅原料时,挤压辊就可以将硅原料碾碎。
11.优选的,所述送料机构包括送料筒,所述送料筒靠近生长炉一端为敞口设计,所述送料筒内部转动连接有绞龙,所述送料筒外侧壁固定连接有第三电机,且第三电机驱动端与绞龙的中心轴固定连接,所述送料筒靠近第三电机一端的顶壁开设有进料口,所述折叠管底端与进料口固定连接。打开粉料阀后,储料箱内部的粉状硅原料就会沿着折叠管进入送料筒内部,再通过第三电机驱动绞龙转动,可以将粉状硅原料沿着送料筒输送。
12.优选的,所述送料筒直径与加料管直径相同,所述绞龙长度大于送料筒长度,所述绞龙位于送料筒外的一端延伸至加料管内部,所述绞龙的中心轴且位于加料管内部的一端与堵块中心通过轴承转动连接,所述底座上表面且位于送料筒和加料管交接处下方设置有收集盒。送料机构移动时,可以使得送料筒与加料管对接或分离。
13.优选的,所述横移驱动机构包括固定于底座表面的固定座,且固定座顶端开设有滑槽,所述滑槽内部滑动连接有两个滑块,所述滑槽内部转动连接有丝杆,所述丝杆贯穿两个滑块且与两个滑块螺纹转动连接,所述固定座外侧壁固定连接有第二电机,所述第二电机驱动端与丝杆固定连接,两个所述滑块顶端均固定连接有支撑杆,所述支撑杆顶端固定连接有支撑板,所述送料筒固定于支撑板表面,所述支撑板上表面且位于送料筒两侧固定有两个支撑筒,两个所述支撑筒内部均滑动连接有压板,且压板上表面固定连接有立杆,所述立杆顶端穿过支撑筒顶部开口与储料箱下表面固定连接,两个所述支撑筒内底壁均固定连接有压力传感器,且压力传感器与总控制器电性连接。通过第二电机驱动丝杆转动后,丝杆可以驱动滑块移动,滑块可以驱动支撑杆和支撑板移动,进而带动送料机构和储料箱移动。
14.单晶硅加料监测方法,包括以下具体步骤:s1、向所述储料箱内部添加块状硅原料,在两个齿轮啮合传动作用下,通过第四电机驱动两个挤压辊相向转动,从而将硅原料挤压粉碎后落入储料箱底部,此时支撑筒内部的压力传感器会监测储料箱内部硅原料重量;s2、所述横移驱动机构的第二电机会驱动丝杆转动,丝杆会驱动两个滑块移动,两个滑块通过支撑杆带动储料箱以及送料机构的送料筒向生长炉移动;s3、送料机构移动时,绞龙会将挡板和堵块推离加料管,并且送料筒会与加料管对接;s4、接着打开所述粉料阀,储料箱内部的硅原料沿着折叠管进入送料筒内部,再由第三电机驱动绞龙转动,通过绞龙将原料沿着送料筒和加料管送入生长炉,并落入坩埚内部;s5、随着硅原料进入坩埚,储料箱内部硅原料减少,压力传感器数值会发生变化,
当总控制器检测的加入量达到设定值后,关闭粉料阀并停止第三电机,并且该过程中,安装在生长炉顶部观察口的ccd相机可监测加入硅原料状态;s6、加入完毕后,第二电机反转,驱动送料机构远离生长炉,送料机构的绞龙再拉动挡板和堵块重新封堵加料管,送料筒和加料管分离,分离时脱落的原料会落入收集盒中,由此实现整个加料过程。
15.(三)有益效果本发明提供了单晶硅加料监测方法和单晶硅连续加料装置及其生长装置。具备以下有益效果:该单晶硅加料监测方法和单晶硅连续加料装置及其生长装置,设置有底座、生长炉、副室、储料箱、横移驱动机构、送料机构、粉碎机构、压力传感器和加料管,通过横移驱动机构可以驱动送料机构和储料箱向生长炉移动,使得送料机构的绞龙伸入生长炉内部,从而可以将储料箱内的硅原料送入生长炉内部,并且通过压力传感器监测储料箱的重量变化配合生长炉本身的观察口安装ccd相机对加料进行自动监测,加料完成后自动停止。其次,储料箱顶部还设有粉碎机构,可以对硅原料挤压粉碎,使得硅原料落入坩埚时不会溅起熔融的硅,并且粉状硅原料加料时可以更加精准的控制加料的量。
附图说明
16.图1为本发明的整体示意图;图2为本发明的加料机构立体图;图3为本发明的横移驱动机构剖视图;图4为本发明的局部剖视图;图5为本发明的进料管剖视图。
17.其中,1、底座;2、生长炉;201、取料口;202、保温筒;203、石墨加热器;204、坩埚;205、导料斗;206、观察口;207、底轴;208、第一电机;3、副室;4、储料箱;5、横移驱动机构;51、固定座;52、滑块;53、丝杆;54、支撑杆;55、支撑板;56、第二电机;6、送料机构;61、送料筒;62、绞龙;63、进料口;64、第三电机;7、顶盖;8、粉碎机构;81、转轴;82、挤压辊;83、齿轮;84、第四电机;9、导料板;10、粉料阀;11、折叠管;12、立杆;13、支撑筒;14、压板;15、压力传感器;16、加料管;17、翻边;18、导杆;19、挡板;20、堵块;21、收集盒;22、总控制器。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
19.实施例:如图1-图5所示,本发明实施例提供单晶硅生长装置,包括底座1,底座1顶端一侧固定连接有生长炉2,生长炉2顶端开设有取料口201,且生长炉2顶端靠近取料口201处固定连接有副室3,生长炉2内部固定连接有保温筒202,保温筒202内部固定有石墨加热器203,石墨加热器203内部设置有坩埚204,生长炉2顶壁一侧开设有观察口206,生长炉2侧壁顶端
贯穿固定连接有加料管16,且加料管16两端均为敞口设计,加料管16位于生长炉2内的一端固定连接有翻边17,且翻边17的侧边贯穿且滑动连接有两个导杆18,两个导杆18远离加料管16一端共同固定连接有挡板19,底座1内部固定连接有总控制器22。
20.如图1和图5所示,挡板19靠近加料管16一侧固定连接有堵块20,且堵块20外侧壁与加料管16内壁贴合。当挡板19和堵块20与加料管16贴合时,加料管16被堵住,当挡板19和堵块20与加料管16分离时,可以通过加料管16向生长炉2内部加入硅原料。
21.如图1所示,坩埚204下表面中部固定连接有底轴207,底座1内部固定连接有第一电机208,底轴207底端与第一电机208驱动端固定连接。通过第一电机208可以驱动坩埚204转动如图1所示,保温筒202顶端且位于坩埚204上方固定连接有导料斗205。通过导料斗205导向,使得硅原料可以落入坩埚204内部。
22.如图1-图5所示,单晶硅连续加料装置,包括固定于底座1表面的横移驱动机构5以及位于横移驱动机构5上方的储料箱4,横移驱动机构5顶端且位于储料箱4下方连接有送料机构6,储料箱4顶端盖合有顶盖7,且储料箱4顶端内部设置有粉碎机构8,储料箱4底壁为倾斜设计,且储料箱4底端固定连接有粉料阀10,粉料阀10底端固定连接有与送料机构6连通的折叠管11。
23.如图1和图2所示,粉碎机构8包括与储料箱4内壁转动连接的两个转轴81,两个转轴81表面均固定连接有挤压辊82,两个转轴81一端贯穿储料箱4侧壁均固定连接有齿轮83,且两个齿轮83相互啮合,储料箱4外侧壁且远离齿轮83的一侧固定连接有第四电机84,第四电机84驱动端与任一转轴81固定连接,储料箱4内侧壁且位于两个挤压辊82顶部固定连接有两个倾斜的导料板9。导料板9可以将加入储料箱4内部的硅原料导入两个挤压辊82之间,再通过第四电机84驱动两个挤压辊82转动,可以将硅原料挤压粉碎,粉碎后的硅原料会落入储料箱4底部。
24.如图1、图2和图5所示,送料机构6包括送料筒61,送料筒61靠近生长炉2一端为敞口设计,送料筒61内部转动连接有绞龙62,送料筒61外侧壁固定连接有第三电机64,且第三电机64驱动端与绞龙62的中心轴固定连接,送料筒61靠近第三电机64一端的顶壁开设有进料口63,折叠管11底端与进料口63固定连接。储料箱4内部的粉状硅原料可以沿着折叠管11进入送料筒61内部,通过第三电机64驱动绞龙62转动,绞龙62可以将原料沿着送料筒61往生长炉2输送。
25.送料筒61直径与加料管16直径相同,绞龙62长度大于送料筒61长度,绞龙62位于送料筒61外的一端延伸至加料管16内部,绞龙62的中心轴且位于加料管16内部的一端与堵块20中心通过轴承转动连接,底座1上表面且位于送料筒61和加料管16交接处下方设置有收集盒21。送料筒61和加料管16对接时,送料筒61内的原料就可以进入加料管16内部。
26.如图1-图3所示,横移驱动机构5包括固定于底座1表面的固定座51,且固定座51顶端开设有滑槽,滑槽内部滑动连接有两个滑块52,滑槽内部转动连接有丝杆53,丝杆53贯穿两个滑块52且与两个滑块52螺纹转动连接,固定座51外侧壁固定连接有第二电机56,第二电机56驱动端与丝杆53固定连接,两个滑块52顶端均固定连接有支撑杆54,支撑杆54顶端固定连接有支撑板55,送料筒61固定于支撑板55表面,支撑板55上表面且位于送料筒61两侧固定有两个支撑筒13,两个支撑筒13内部均滑动连接有压板14,且压板14上表面固定连
接有立杆12,立杆12顶端穿过支撑筒13顶部开口与储料箱4下表面固定连接,两个支撑筒13内底壁均固定连接有压力传感器15,且压力传感器15与总控制器22电性连接。通过压力传感器15可以监测储料箱4内部原料的重量,当储料箱4内部的原料减少时,压力传感器15的数值会发生变化,由此监测加入生长炉2内部的硅原料的量,加入量达到设定值后,总控制器22会控制第三电机64停止转动以及控制粉料阀10关闭。接着控制第二电机56驱动丝杆53转动,丝杆53驱动两个滑块52移动,滑块52就可以通过支撑杆54和支撑板55带动储料箱4以及送料机构6移动。使得送料机构6的送料筒61能与加料管16对接或分离。
27.单晶硅加料监测方法,包括以下具体步骤:s1、向储料箱4内部添加块状硅原料,在两个齿轮83啮合传动作用下,通过第四电机84驱动两个挤压辊82相向转动,从而将硅原料挤压粉碎后落入储料箱4底部,此时支撑筒13内部的压力传感器15会监测储料箱4内部硅原料重量;s2、横移驱动机构5的第二电机56会驱动丝杆53转动,丝杆53会驱动两个滑块52移动,两个滑块52通过支撑杆54带动储料箱4以及送料机构6的送料筒61向生长炉2移动;s3、送料机构6移动时,绞龙62会将挡板19和堵块20推离加料管16,并且送料筒61会与加料管16对接;s4、接着打开粉料阀10,储料箱4内部的硅原料沿着折叠管11进入送料筒61内部,再由第三电机64驱动绞龙62转动,通过绞龙62将原料沿着送料筒61和加料管16送入生长炉2,并落入坩埚204内部;s5、随着硅原料进入坩埚204,储料箱4内部硅原料减少,压力传感器15数值会发生变化,当总控制器22检测的加入量达到设定值后,关闭粉料阀10并停止第三电机64,并且该过程中,安装在生长炉2顶部观察口206的ccd相机可监测加入硅原料状态;s6、加入完毕后,第二电机56反转,驱动送料机构6远离生长炉2,送料机构6的绞龙62再拉动挡板19和堵块20重新封堵加料管16,送料筒61和加料管16分离,分离时脱落的原料会落入收集盒21中,由此实现整个加料过程。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。