CN110552059B - 一种液口距定位装置、方法及单晶炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液口距定位装置、方法及单晶炉，所述液口距定位装置，设置于单晶炉内，通过发射器发出的光束经过反射器反射与定位孔重合时，定位重锤至初始位置，控制重锤下降预设距离，以使重锤到达目标位置，调节坩埚的位置，以使硅液液面与定位件下沿接触，此时硅液液面到热屏下沿的距离为预设液口距，从而达到定位液口距的目的，本发明实施例提供的液口距定位装置，通过控制重锤下降的距离来确定液口距，液口距定位的精度高，减少拉晶过程中晶体断线的概率。

Description

一种液口距定位装置、方法及单晶炉

技术领域

本发明涉及单晶炉技术领域，特别是涉及一种液口距定位装置、方法及单晶炉。

背景技术

随着光伏技术的不断提高，作为光伏发电基础材料的单晶硅得到快速发展，直拉法是目前生长单晶硅的主要技术，通过在单晶炉内加热多晶硅，拉制出单晶硅。

液口距是单晶炉中热屏下沿距坩埚中硅液的液面的距离，在直拉生产单晶硅的过程中，无论是调温、引晶、放肩、转肩、等径，还是收尾等工序，都需要对液口距进行定位，以获得精确的液口距，从而保证拉晶过程中热场温度恒定，提高拉晶的精度。

然而，现有技术中，液口距的定位主要是凭借肉眼观察，精度低，差异性大，容易导致液口距精度不够，造成拉晶的精度较差，甚至晶体断线的情况发生。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种液口距定位装置、方法及单晶炉。

为了解决上述问题，一方面，本发明公开了一种液口距定位装置，设置于单晶炉内，所述单晶炉包括：壳体、热屏和盛有硅液的坩埚，所述热屏位于所述硅液的上方，所述液口距定位装置包括：固定块、发射器、牵引绳、重锤、反射器和处理器；其中，

所述固定块固定在所述壳体上，所述发射器固定在所述固定块的一侧，所述牵引绳的一端与所述固定块可伸缩连接，所述牵引绳的另一端与所述重锤连接，所述重锤的下端设置有定位件；

所述反射器设置在所述重锤上，所述反射器的反射面与所述发射器发射的光束承预设夹角；

所述热屏上设置有定位孔；

所述处理器用于，调节所述重锤至初始位置，其中，所述初始位置指的是，所述发射器发出的光束经过所述反射器反射与所述定位孔重合时的位置；所述处理器还用于，控制所述重锤下降预设距离，以使所述重锤到达目标位置，其中，所述目标位置指的是，所述定位件下沿低于所述热屏下沿预设液口距的距离；所述处理器还用于，调节所述坩埚的位置，以使所述硅液液面与所述定位件下沿接触。

可选的，所述定位件为籽晶。

可选的，所述重锤的下端设置有夹头，所述夹头用于夹持所述籽晶。

可选的，所述预设距离为：所述重锤在所述初始位置时所述定位件下沿距所述热屏下沿的距离，与所述预设液口距的和。

可选的，所述预设夹角为45°。

可选的，所述液口距定位装置还包括：检测器，所述检测器设置在所述热屏外且与所述定位孔相对，所述检测器与所述处理器连接。

可选的，所述牵引绳为钢丝绳。

可选的，所述发射器为激光发射器，所述反射器为石英激光反射器。

另一方面，本发明实施例还提供一种液口距定位方法，应用于上述的液口距定位装置，所述液口距定位方法包括：

调节所述重锤至初始位置，其中，所述初始位置指的是，所述发射器发出的光束经过所述反射器反射与所述定位孔重合时的位置；

控制所述重锤下降预设距离，以使所述重锤到达目标位置，其中，所述目标位置指的是，所述定位件下沿低于所述热屏下沿预设液口距的距离；

调节所述坩埚的位置，以使所述硅液液面与所述定位件下沿接触。

另一方面，本发明实施例还提供一种单晶炉，所述单晶炉包括：上述的液口距定位装置。

本发明包括以下优点：

本发明实施例所述的液口距定位装置，设置于单晶炉内，通过将固定块固定在单晶炉的壳体上，发射器固定在固定块的一侧，牵引绳的一端与固定块可伸缩连接，另一端与重锤连接，通过调节牵引绳吊拉重锤的长度，从而可以调节重锤的位置，反射器设置在重锤上，反射器的反射面与发射器发射的光束承预设夹角，从发射器发出的光束可以在反射面上发生反射，热屏上设置有定位孔，用于标定重锤的位置。重锤下端设置有定位件，处理器用于，调节重锤至初始位置，其中，初始位置指的是，发射器发出的光束经过反射器反射与定位孔重合时的位置；处理器还用于，控制重锤下降预设距离，以使重锤到达目标位置，其中，目标位置是定位件下沿低于热屏下沿预设液口距的距离；处理器还用于，调节坩埚的位置，以使硅液液面与定位件下沿接触，由于定位件下沿低于热屏下沿距热屏下沿的距离为预设液口距，则硅液液面到热屏下沿的距离也为预设液口距，从而达到定位液口距的目的，本发明实施例提供的液口距定位装置，通过控制重锤下降的距离来确定液口距，液口距定位的精度高，减少拉晶过程中晶体断线的概率。

附图说明

图1是本发明的一种液口距定位装置的结构示意图之一；

图2是本发明的一种液口距定位装置的结构示意图之二；

图3是本发明的一种液口距定位装置的结构示意图之三；

图4是本发明的一种液口距定位方法的步骤流程图。

附图标记说明：

10-液口距定位装置，101-固定块，102-发射器，103-牵引绳，104-重锤， 105-反射器，106-定位件，20-热屏，201-定位孔，30-坩埚。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种液口距定位装置的结构示意图之一；如图1所示，液口距定位装置10设置于单晶炉内，且单晶炉包括：壳体、热屏20和盛有硅液的坩埚30，热屏20位于硅液的上方，热屏20的存在能够引导氩气呈定向流动，保证硅液及晶体周围总是充满氩气，使硅单晶在周围气氛保护下生长。

本发明实施例中，液口距定位装置10具体可以包括：固定块101、发射器102、牵引绳103、重锤104、反射器105和处理器，其中，固定块101 固定在壳体上，发射器102固定在固定块101的一侧，牵引绳103的一端与固定块可伸缩连接，牵引绳103的另一端与重锤104连接，重锤104的下端设置有定位件106，牵引绳103吊拉重锤104的长度可发生变化，从而可以改变重锤104的位置，即定位件106的位置，从而对液口距进行定位。

具体地，反射器105设置在重锤104上，反射器105的反射面与发射器 102发射的光束承预设夹角，从发射器102发射出来的光束，可以经反射面反射；热屏20上设置有定位孔201，当重锤104运动到相应位置时，从发射器102发射的光束，经过反射器105的反射面反射后，可以与定位孔201重合，从而可以标定重锤104的位置。

在实际应用中，液口距定位装置10还包括处理器，处理器用于，调节重锤104至初始位置，其中，所述初始位置指的是，发射器102发出的光束经过反射器105反射与定位孔201重合时的位置；处理器还用于，控制重锤 104下降预设距离，以使重锤104到达目标位置，其中，所述目标位置指的是，定位件106下沿低于热屏20下沿预设液口距的距离；处理器还用于，调节坩埚30的位置，以使所述硅液液面与定位件106下沿接触。

具体地，本发明实施例中，液口距定位装置10还可以包括检测器，检测器设置在热屏20外且与定位孔201相对，检测器与处理器连接，当检测器检测到从定位孔201穿过的被反射器105反射的光束时，说明重锤104 正好运动到反射器105反射的光束与定位孔201重合时的位置，处理器会将该位置标定为初始位置，在初始位置的基础上，控制重锤104下降预设距离，以使定位件106运动到，定位件106下沿低于热屏20下沿预设液口距的距离，其中，预设距离是，重锤104在初始位置时定位件106下沿距热屏20 下沿的距离，与预设液口距的和。

具体地，图1示出了重锤104在初始位置时的结构示意图。如图1所示，在初始位置时，定位件106下沿距热屏20下沿的距离为定位孔201距热屏 20下沿的距离H减去定位件106下沿距反射面上反射点的距离h1+h2，其中， h1是反射点到重锤104下沿的距离，h2是定位件106显露在重锤104外侧的长度。

为了表述清楚，参照图2，示出了本发明的一种液口距定位装置的结构示意图之二。当重锤104从图1中下降定位件106下沿距热屏20下沿的距离(H-h1-h2)的时候，到达如图2所示的位置，此时，定位件106下沿与热屏20下沿平齐。接着，参照图3，示出了本发明的一种液口距定位装置的结构示意图之三。重锤104再下降预设液口距的距离，以使重锤104到达如图3所示的目标位置，即定位件106下沿低于热屏20下沿预设液口距的距离h，此位置可以作为标定液口距的位置。最后，调节坩埚30的位置，以使硅液液面与定位件106下沿接触，以保证硅液液面距热屏20下沿的距离为预设液口距，从而提高了液口距定位的精度，减少拉晶过程中晶体断线的概率，提高拉晶的精度。

在实际应用中，为了调节牵引绳103的长度，固定块101内设置有卷轴，牵引绳103的一端缠绕在卷轴上，处理器可以控制卷轴转动，以改变牵引绳 103吊拉重锤104的长度，进而改变重锤104的位置。处理器还可以用于控制发射器102发射光束，另外，调节坩埚30的设备可以是现有的设备，为了提高液口距定位装置的自动化，处理器可以与卷轴、发射器102、检测器和调节坩埚30的设备进行电连接。

本发明实施例中，为了防止定位件106与硅液液面接触时，发生腐蚀，定位件106为籽晶，且籽晶还可以防止对硅液造成污染，提高了晶体的纯度。

在实际应用中，为了在重锤104下端安装籽晶，重锤104下端还设置有夹头，夹头上设置有夹持部，用于夹持所述籽晶，其中，夹持部可以是一个通孔，籽晶包括籽晶本体和头部，籽晶本体的尺寸小于通孔的尺寸，头部的尺寸大于通孔的尺寸，当籽晶本体穿过通孔时，头部阻挡在通孔外侧，从而起到加持籽晶的目的。具体的籽晶本体和头部的尺寸可以根据实际需要进行设置，本发明实施例对此不做限定。

在实际应用中，反射器105的反射面与发射器102发射的光束的预设夹角可以根据实际情况进行设置，本发明实施例中，为了保证从发射器102发射的垂直向下的光束，被反射面反射后，正好可以从定位孔201穿过，预设夹角为45°。

在实际应用中，为了防止牵引绳103发生摆动，牵引绳103可以选择硬度较大的材质，例如，牵引绳103为钢丝绳。

由于激光具有高亮度和高方向性，本发明实施例中，发射器102为激光发射器，反射器105为石英激光反射器，从发射器102发射的激光光束，更容易被检测器检测得到，提高了液口距定位装置10的检测精度。

在实际应用中，为了便于操作人员对整个定位过程进行监控，单晶炉的外侧还设置有显示单元，用于对重锤104的初始位置、下降距离和目标位置进行显示，以帮助操作人员根据需要进行相应的操作，例如，当重锤104到达目标位置时，操作人员还可以通过手动调节坩埚的位置，以使硅液液面与定位件106下沿接触。

本发明实施例提供的液口距定位装置10，可以应用于不同的单晶炉中，也可以在同一个车间不同的埚位中通用，节约成本的基础上，提高了引放液口距的一致性，不仅提高引放成功率，还能够降低等径断线率。

综上，本发明实施例提供的液口距定位装置至少包括以下优点：

本发明实施例所述的液口距定位装置，设置于单晶炉内，通过将固定块固定在单晶炉的壳体上，发射器固定在固定块的一侧，牵引绳的一端与固定块可伸缩连接，另一端与重锤连接，通过调节牵引绳吊拉重锤的长度，从而可以调节重锤的位置，反射器设置在重锤上，反射器的反射面与发射器发射的光束承预设夹角，从发射器发出的光束可以在反射面上发生反射，热屏上设置有定位孔，用于标定重锤的位置。重锤下端设置有定位件，处理器用于，调节重锤至初始位置，其中，初始位置指的是，发射器发出的光束经过反射器反射与定位孔重合时的位置；处理器还用于，控制重锤下降预设距离，以使重锤到达目标位置，其中，目标位置是定位件下沿低于热屏下沿预设液口距的距离；处理器还用于，调节坩埚的位置，以使硅液液面与定位件下沿接触，由于定位件下沿低于热屏下沿距热屏下沿的距离为预设液口距，则硅液液面到热屏下沿的距离也为预设液口距，从而达到定位液口距的目的，本发明实施例提供的液口距定位装置，通过控制重锤下降的距离来确定液口距，液口距定位的精度高，减少拉晶过程中晶体断线的概率。

本发明实施例提供了一种液口距定位方法，该方法应用于上述的液口距定位装置，其中，液口距定位装置的具体结构和基本原理已经在前述实施例中进行了详细的描述，本实施例在此不再赘述。

参照图4，示出了本发明实施例所述的一种液口距定位方法的步骤流程图。所述液口距定位方法具体包括：

步骤101：调节所述重锤至初始位置，其中，所述初始位置指的是，所述发射器发出的光束经过所述反射器反射与所述定位孔重合时的位置。

本发明实施例中，通过调节液口距定位装置10中重锤104的位置，来定位液口距，当重锤104运动到，发射器102发出的光束经过反射器105反射与定位孔201重合的位置时，标定此时重锤104的位置为初始位置。

步骤102：控制所述重锤下降预设距离，以使所述重锤到达目标位置，其中，所述目标位置指的是，所述定位件下沿低于所述热屏下沿预设液口距的距离。

本发明实施例中，通过将重锤104下降预设距离，可以使定位件106下沿低于热屏20下沿预设液口距的距离，以此位置处，定位件106的下沿作为定位预设液口距的位置，可以提高定位的精度，其中，预设距离根据初始位置和预设液口距来确定，具体的确定方法已经在前述实施例中进行了详细的描述，本实施例在此不再赘述。

步骤103：调节所述坩埚的位置，以使所述硅液液面与所述定位件下沿接触。

本发明实施例中，以定位件106的下沿作为基准，调节坩埚30的位置，当硅液液面与定位件106下沿接触时，硅液液面距热屏20下沿的距离就是需要的预设液口距，实现液口距的定位。

综上，本发明实施例提供的液口距定位方法至少包括以下优点：

本发明实施例提供的液口距定位方法，通过调节重锤至初始位置，控制重锤下降预设距离，以使重锤到达目标位置，调节所述坩埚的位置，以使硅液液面与定位件下沿接触，从而达到定位液口距的目的，液口距定位的精度高，减少拉晶过程中晶体断线的概率，提高了成晶率。

本发明实施例提供了一种单晶炉，所述单晶炉包括：上述的液口距定位装置，其中，液口距定位装置的具体结构和基本原理已经在前述实施例中进行了详细的描述，本实施例在此不再赘述。

综上，本发明实施例提供的单晶炉至少包括以下优点：

本发明实施例提供的单晶炉，通过使用上述的液口距定位装置，提高了液口距定位的精度高，减少拉晶过程中晶体断线的概率，提高了引放液口距的一致性，提高了引放成功率。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种硅片传输装置及插片机，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种液口距定位装置，设置于单晶炉内，所述单晶炉包括：壳体、热屏和盛有硅液的坩埚，所述热屏位于所述硅液的上方，其特征在于，所述液口距定位装置包括：固定块、发射器、牵引绳、重锤、反射器和处理器；其中，

所述固定块固定在所述壳体上，所述发射器固定在所述固定块的一侧，所述牵引绳的一端与所述固定块可伸缩连接，所述牵引绳的另一端与所述重锤连接，所述重锤的下端设置有定位件；

所述反射器设置在所述重锤上，所述反射器的反射面与所述发射器发射的光束承预设夹角；

所述热屏上设置有定位孔；

所述处理器用于，调节所述重锤至初始位置，其中，所述初始位置指的是，所述发射器发出的光束经过所述反射器反射与所述定位孔重合时的位置；所述处理器还用于，控制所述重锤下降预设距离，以使所述重锤到达目标位置，其中，所述目标位置指的是，所述定位件下沿低于所述热屏下沿预设液口距的距离；所述处理器还用于，调节所述坩埚的位置，以使所述硅液液面与所述定位件下沿接触。

2.根据权利要求1所述的液口距定位装置，其特征在于，所述定位件为籽晶。

3.根据权利要求2所述的液口距定位装置，其特征在于，所述重锤的下端设置有夹头，所述夹头用于夹持所述籽晶。

4.根据权利要求1所述的液口距定位装置，其特征在于，所述预设距离为：所述重锤在所述初始位置时所述定位件下沿距所述热屏下沿的距离，与所述预设液口距的和。

5.根据权利要求1所述的液口距定位装置，其特征在于，所述预设夹角为45°。

6.根据权利要求1所述的液口距定位装置，其特征在于，所述液口距定位装置还包括：检测器，所述检测器设置在所述热屏外且与所述定位孔相对，所述检测器与所述处理器连接。

7.根据权利要求1所述的液口距定位装置，其特征在于，所述牵引绳为钢丝绳。

8.根据权利要求1所述的液口距定位装置，其特征在于，所述发射器为激光发射器，所述反射器为石英激光反射器。

9.一种液口距定位方法，应用于权利要求1-8任一项所述的液口距定位装置，其特征在于，所述液口距定位方法包括：

调节所述重锤至初始位置，其中，所述初始位置指的是，所述发射器发出的光束经过所述反射器反射与所述定位孔重合时的位置；

控制所述重锤下降预设距离，以使所述重锤到达目标位置，其中，所述目标位置指的是，所述定位件下沿低于所述热屏下沿预设液口距的距离；

调节所述坩埚的位置，以使所述硅液液面与所述定位件下沿接触。

10.一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括：如权利要求1-8任一项所述的液口距定位装置。

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