CN110284185A - 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法 - Google Patents

一种直拉单晶液位保护装置及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110284185A
CN110284185A CN201910682727.5A CN201910682727A CN110284185A CN 110284185 A CN110284185 A CN 110284185A CN 201910682727 A CN201910682727 A CN 201910682727A CN 110284185 A CN110284185 A CN 110284185A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid level
crucible
pulling
voltage detection
detection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910682727.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王建平
皇甫亚楠
王永青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia Central Xiexin Photovoltaic Material Co Ltd
Inner Mongolia Zhonghuan Solar Material Co Ltd
Original Assignee
Inner Mongolia Central Xiexin Photovoltaic Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia Central Xiexin Photovoltaic Material Co Ltd filed Critical Inner Mongolia Central Xiexin Photovoltaic Material Co Ltd
Priority to CN201910682727.5A priority Critical patent/CN110284185A/zh
Publication of CN110284185A publication Critical patent/CN110284185A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明提供一种直拉单晶液位保护装置，包括液位杆、电压探测装置、埚升驱动装置和控制装置，液位杆与电压探测装置电连接，电压探测装置与控制装置电连接，控制装置与埚升驱动装置电连接。本发明的有益效果是结构简单，使用方便，通过判定液位保护装置的接触电压，可以有效防止硅熔液因操作失误或系统失误导致的喷硅或爆炸事故。

Description

一种直拉单晶液位保护装置及控制方法
技术领域
本发明属于直拉硅单晶技术领域，尤其是涉及一种直拉单晶液位保护装置及控制方法。
背景技术
在直拉单晶生长过程中，为了硅晶体能够稳定生长，在硅单晶提拉的过程中，硅熔液液位，即埚位(导流筒下沿距离液面的距离)需要保持恒定。目前通过设置埚跟比参数来实现埚位控制，埚跟比＝坩埚上升的速度/单晶上升的速度(设置原理：单位时间内拉出的晶体体积＝坩埚上升的溶体体积)，埚跟比在工艺参数中的设定是通过提前测算进行设置的。坩埚上升的速度＝当时单晶的生长速率*埚跟比，也就是正常情况下不管单晶直径大小，坩埚上升的速率是一定的。即单位时间内拉出的晶体体积不管多与少，但是坩埚上升的溶体体积是一定的。
在实际生产过程中，在稳温环节，拉晶操作需要升起坩埚，进行稳温操作，在加料环节，操作工人要升降埚位进行加料，如此很多环节都会涉及升降坩埚的操作，如果操作失误，会造成硅熔液浸入导流筒，造成喷硅事故，甚至硅熔液烫穿水冷套发生单晶炉爆炸事故；硅晶体的直径大小和石英坩埚的大小以及石墨坩埚大小都会影响埚位的稳定，埚位低时易造成单晶细、扭等情况。
发明内容
鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种直拉单晶液位保护装置及控制方法，适合直拉单晶过程中埚升安全控制使用，通过判定液位保护装置的接触电压，做出相应动作，控制坩埚迅速下降或停止上升，可以有效防止硅熔液因操作失误或系统失误导致的喷硅或爆炸事故。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种直拉单晶液位保护装置，包括液位杆、电压探测装置、埚升驱动装置和控制装置，液位杆与电压探测装置电连接，电压探测装置与控制装置电连接，控制装置与埚升驱动装置电连接，液位杆与硅溶液液面接触时，产生电压变化信号，并通过电压探测装置显示，电压探测装置将信号传递给控制装置，控制装置控制坩埚的停止或下降。
进一步的，液位杆设于导流筒上，且液位杆与炉盖连接。
进一步的，液位杆为钼丝导线。
进一步的，电压探测装置为继电器。
进一步的，控制装置为PLC或CPU。
一种直拉单晶液位保护装置的控制方法，包括以下步骤：
S1：在坩埚上升过程中，判断液位杆是否与硅溶液液面接触；
S2：若液位杆与硅溶液液面接触，则控制坩埚下降；否则，坩埚继续上升。
进一步的，步骤S1中判断液位杆与硅溶液是否接触的依据是电压探测装置是否有电压变化。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使得直拉单晶液位保护装置结构简单，使用方便，通过判定液位保护装置的接触电压，可以有效防止硅熔液因操作失误或系统失误导致的喷硅或爆炸事故；防止拉晶过程中埚位变高时，出现单晶晃动；防止拉晶过程中埚位变高时，出现喷硅事故；防止拉晶过程中升埚位时误操作，一直上升坩埚，出现喷硅等事故；防止控制系统出现异常时，埚升一直上升，出现爆炸事故；设备安全性提高，异常损失降低，操作工人生命安全有保障，生产稳定性提高。
附图说明
图1是本发明的一实施例的结构示意图。
图中：
1、电压探测装置 2、液位杆 3、导流筒
4、硅溶液 5、坩埚
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
图1示出了本发明一实施例的结构，本实施例涉及一种直拉单晶液位保护装置及控制方法，用于直拉单晶过程中，在坩埚上升的过程中，对坩埚内硅溶液的液面与导流筒下沿之间的距离进行监控，避免导流筒的下沿与硅溶液液面接触，通过判定液位保护装置的接触电压，可以有效防止硅熔液因操作失误或系统失误导致的喷硅或爆炸事故。
一种直拉单晶液位保护装置，包括液位杆2、电压探测装置1、埚升驱动装置和控制装置，液位杆2与电压探测装置1电连接，电压探测装置1与控制装置电连接，控制装置与埚升驱动装置电连接，液位杆2用于与硅溶液4接触，电压探测装置1用于显示电压的变化，液位杆2与电压探测装置1通过导线电连接，液位杆2与硅溶液4接触时，会产生电压变化，并将该电压变化在电压探测装置1显示出来，以此实现对液位杆2是否与硅溶液4液面接触进行判断，进而判断硅溶液4液面与导流筒3下沿是否接触，避免导流筒3下沿与硅溶液4液面接触，造成喷硅。
具体地，上述的液位杆2设于导流筒3上，且液位杆2安装在导流筒3的内壁上，并向下露出导流筒3下沿1-10mm，同时，液位杆2向上延伸，一直延伸到液位杆2与炉盖连接，使得液位杆2与安装在炉盖上的电压探测装置1通过导线电连接，使得液位杆2时时将信号传递给电压探测装置1，进行液位杆2是否与硅溶液4接触进行判断，该液位杆2为钼丝导线，钼丝导线与硅溶液4接触时会产生电压变化，该电压变化可以在电压探测装置1上显示出来，该电压探测装置1为继电器，控制装置为PLC或CPU，为市售产品，根据实际需求进行选择。
该直拉单晶液位保护装置在工作时，当液位杆2与硅溶液4液面接触时，液位杆2发生电压变化，并通过导线显示在电压探测装置1上，具体显示为电压探测装置1的断开或闭合，电压探测装置1将该信号传递给控制装置，控制装置内预设有编辑好的程序，对电压探测装置1的信号进行判断，进而控制坩埚的停止或下降。
上述的埚升驱动装置为电机，控制装置根据电压探测装置的信号，控制电机的正转和反转，进而控制坩埚5的停止和下降，避免在直拉单晶过程中，导流筒3的下沿与坩埚5内的硅溶液4液面接触。
一种直拉单晶液位保护装置的控制方法，应用于直拉单晶过程中的坩埚上升过程中，包括以下步骤：
S1：在坩埚5上升过程中，判断液位杆2是否与硅溶液4液面接触，该判断液位杆2与硅溶液4是否接触的依据是电压探测装置1是否有电压变化，若液位杆2与硅溶液4液面接触，则液位杆2的钼丝导线产生电压的变化，液位杆2将电压变化传递给电压探测装置1，电压探测装置1进行断开或接触，并将该信号传递给控制装置，控制装置根据该电压探测装置的信号，控制埚升驱动装置动作，控制坩埚5的停止或下降。
S2：若液位杆2与硅溶液4液面接触，则控制坩埚5下降或停止；否则，坩埚5正常动作；当液位杆2与硅溶液4液面接触时，液位杆2产生电压变化，进而使得电压探测装置1产生电压变化，电压探测装置1将该信号传递给控制装置，控制装置控制埚升驱动装置动作，控制坩埚5下降或停止；若液位杆2没有与硅溶液4液面接触，则液位杆2不产生电压变化，则电压探测装置1不动作，则控制装置不控制埚升驱动装置动作，坩埚可以继续上升。
本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使得直拉单晶液位保护装置结构简单，使用方便，通过判定液位保护装置的接触电压，可以有效防止硅熔液因操作失误或系统失误导致的喷硅或爆炸事故；防止拉晶过程中埚位变高时，出现单晶晃动；防止拉晶过程中埚位变高时，出现喷硅事故；防止拉晶过程中升埚位时误操作，一直上升坩埚，出现喷硅等事故；防止控制系统出现异常时，埚升一直上升，出现爆炸事故；设备安全性提高，异常损失降低；设备安全性提高，操作工人生命安全有保障；设备安全性提高，生产稳定性提高。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种直拉单晶液位保护装置，其特征在于：包括液位杆、电压探测装置、埚升驱动装置和控制装置，所述液位杆与所述电压探测装置电连接，所述电压探测装置与所述控制装置电连接，所述控制装置与所述埚升驱动装置电连接，所述液位杆与硅溶液液面接触时，产生电压变化信号，并通过所述电压探测装置显示，所述电压探测装置将所述信号传递给所述控制装置，所述控制装置控制坩埚的停止或下降。
2.根据权利要求1所述的直拉单晶液位保护装置，其特征在于：所述液位杆设于所述导流筒上，且所述液位杆与炉盖连接。
3.根据权利要求1或2所述的直拉单晶液位保护装置，其特征在于：所述液位杆为钼丝导线。
4.根据权利要求3所述的直拉单晶液位保护装置，其特征在于：所述电压探测装置为继电器。
5.根据权利要求4所述的直拉单晶液位保护装置，其特征在于：所述控制装置为PLC或CPU。
6.一种直拉单晶液位保护装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在坩埚上升过程中，判断液位杆是否与硅溶液液面接触；
S2：若所述液位杆与所述硅溶液液面接触，则控制所述坩埚下降。
7.根据权利要求6所述的直拉单晶液位保护装置，其特征在于：所述步骤S1中判断所述液位杆与所述硅溶液是否接触的依据是所述电压探测装置是否有电压变化。
CN201910682727.5A 2019-07-26 2019-07-26 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法 Pending CN110284185A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910682727.5A CN110284185A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910682727.5A CN110284185A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110284185A true CN110284185A (zh) 2019-09-27

Family

ID=68022499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910682727.5A Pending CN110284185A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110284185A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116288662A (zh) * 2023-05-18 2023-06-23 内蒙古中环领先半导体材料有限公司 一种控制直拉单晶液面距的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002338384A (ja) * 2001-05-22 2002-11-27 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上装置
JP2012240862A (ja) * 2011-05-16 2012-12-10 Mitsubishi Materials Techno Corp 単結晶インゴットの製造装置および液面位置測定方法
CN102995111A (zh) * 2012-11-07 2013-03-27 北京七星华创电子股份有限公司 单晶炉非接触式硅料液面位置测量方法及装置
CN106435714A (zh) * 2015-08-07 2017-02-22 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种多晶硅溶液液面距定位方法
CN107142516A (zh) * 2017-06-16 2017-09-08 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种热炉内用于直拉单晶时的液面定位装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002338384A (ja) * 2001-05-22 2002-11-27 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶引上装置
JP2012240862A (ja) * 2011-05-16 2012-12-10 Mitsubishi Materials Techno Corp 単結晶インゴットの製造装置および液面位置測定方法
CN102995111A (zh) * 2012-11-07 2013-03-27 北京七星华创电子股份有限公司 单晶炉非接触式硅料液面位置测量方法及装置
CN106435714A (zh) * 2015-08-07 2017-02-22 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种多晶硅溶液液面距定位方法
CN107142516A (zh) * 2017-06-16 2017-09-08 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种热炉内用于直拉单晶时的液面定位装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116288662A (zh) * 2023-05-18 2023-06-23 内蒙古中环领先半导体材料有限公司 一种控制直拉单晶液面距的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2256234B1 (en) Method of manufacturing silicon single crystal and apparatus for pulling silicon single crystal
CN110284184A (zh) 一种直拉单晶液位保护系统及其控制方法
CN110284185A (zh) 一种直拉单晶液位保护装置及控制方法
CN108037697B (zh) 一种次氯酸钠制备系统及其工作方法
US5026413A (en) Process for manufacturing quartz glass pipes having a high content of silica with only minor diameter deviations
CN109338462B (zh) 一种直拉单晶用变径籽晶及引晶方法
CN109306511A (zh) 一种具有多重安全保护的单晶炉
CN108998829B (zh) 冷却装置、单晶炉和晶棒的冷却方法
US1977969A (en) Glass level control mechanism and method
US10113247B2 (en) Semiconductor single crystal pulling apparatus and method for remelting semiconductor single crystal using this
US8083852B2 (en) Single crystal growth method and single crystal pulling apparatus
CN103147119A (zh) 一种氟化镁晶体的制备方法及生长设备
US5843228A (en) Apparatus for preventing heater electrode meltdown in single crystal pulling apparatus
CN109309376A (zh) 还原炉电源接地保护装置和方法
CN115044967B (zh) 单晶硅拉晶控制方法及装置、单晶硅拉晶炉
CN209243240U (zh) 一种具有多重安全保护的单晶炉
CN220503271U (zh) 一种带有安全防护的单晶炉
EP1895029B1 (en) Apparatus for producing semiconductor single crystal
CN210775157U (zh) 一种新型的酸腐蚀电极片实验的自动加水装置
CN207601647U (zh) 一种壳芯机温度控制系统
CN214782259U (zh) 一种用于晶体生长的电子秤恒温装置
CN210895104U (zh) 单晶炉用进料阀门控制装置及系统
CN104360623A (zh) 一种配电柜内加热器开关控制方法
CN219951290U (zh) 一种防止导流筒触液的感应机构及单晶炉
CN219259833U (zh) 一种投料机异常退出报警装置及投料机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190927