CN112522778A - 加料装置及单晶炉 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种加料装置及单晶炉，其中，该加料装置包括加料腔、第一部件和连接结构；其中，加料腔上设置有加料口；第一部件设置于加料腔，用于打开或关闭加料口；连接结构的一端与第一部件相连，连接结构的另一端与主炉室相连，连接结构内设置有送料通道，连接结构上还设置有真空阀。本申请可以实现加料装置独立抽真空，并通过连接结构与主炉室连接后，可以对连接结构独立抽真空，从而可以减小在对主炉室建立真空环境时需要抽真空的容积，缩短了抽真空的时长，提升了生产效率。

Description

加料装置及单晶炉

技术领域

本申请涉及单晶硅制备技术领域，尤其涉及一种加料装置及单晶炉。

背景技术

在制备单晶棒前，需要在单晶炉的主炉室内形成真空环境。对于需要采用外部加料设备的主炉室而言，主炉室需要与加料设备相连后才可以对主炉室和加料设备同时抽真空。由于加料设备扩大了需要抽真空的空间，导致抽真空的时长增加，不利于加料机服务于多台单晶炉的操作，降低了生产效率。

发明内容

本申请的目的在于提供一种加料装置及单晶炉，以解决上述主炉室和加料设备同时抽真空而导致抽真空时长增加、降低生产效率的问题。

本申请的第一方面提供了一种加料装置，其中，包括：

加料腔，所述加料腔上设置有加料口；

第一部件，设置于所述加料腔，用于打开或关闭所述加料口；

连接结构，所述连接结构的一端与所述第一部件相连，所述连接结构的另一端与主炉室相连，所述连接结构内设置有送料通道，所述连接结构上设置有真空阀。

在一种可能的实现方式中，还包括第一密封件，所述第一密封件设置在所述连接结构上与所述第一部件相连的一端。

在一种可能的实现方式中，还包括送料机构，所述送料机构设置在所述加料腔中，所述送料机构可伸缩地穿设在所述加料口中。

在一种可能的实现方式中，所述送料机构包括料隧和滑轨，所述料隧与所述滑轨滑动相连，所述料隧通过所述滑轨可伸缩地穿设在所述加料口中。

在一种可能的实现方式中，所述料隧中形成有料槽，所述料槽的截面形状为弧形或矩形。

在一种可能的实现方式中，所述送料机构还包括保温机构，所述保温机构滑动设置在所述料隧上，所述保温机构能够与所述加料口密封配合。

在一种可能的实现方式中，所述保温机构包括保温结构和推杆，所述推杆和所述保温结构可拆卸连接。

在一种可能的实现方式中，所述保温结构上设置有轴向连通的导向孔和转动孔，所述导向孔的一侧露出所述保温结构的端面，所述转动孔的径向尺寸大于所述导向孔的径向尺寸，所述转动孔与所述导向孔之间形成有第一台阶面；

所述推杆的一端设置有连接部，所述连接部与所述第一台阶面卡接。

在一种可能的实现方式中，所述料隧中形成有料槽，所述保温材料与所述料槽滑动相连；

所述保温结构的侧壁上设置有凸台，所述保温结构通过所述凸台搭接在所述料槽的边缘。

在一种可能的实现方式中，所述加料腔中还设置有加料桶，所述加料桶设置在所述料隧的上方，所述加料桶的底部设置有出料孔，所述出料孔与所述料隧位置相对。

在一种可能的实现方式中，所述加料桶中设置有加热器。

在一种可能的实现方式中，所述加料腔中还设置有碎料机构，所述碎料机构设置在所述加料桶和所述料隧之间。

在一种可能的实现方式中，所述碎料机构包括驱动机构、主动辊和被动辊，所述主动辊上设置有第一齿，所述被动辊上设置有第二齿，所述第一齿与所述第二齿啮合；

所述驱动机构用于驱动所述主动辊和所述被动辊相向转动。

在一种可能的实现方式中，所述第一部件为闸板阀。

本申请的第二方面还提供了一种单晶炉，其中，包括本申请第一方面提供的加料装置，所述单晶炉还包括主炉室和第二部件，所述主炉室上设置有进料口；

所述第二部件设置于所述主炉室，用于打开或关闭所述进料口；

所述连接结构上远离所述第一部件的一端与所述第二部件相连。

在一种可能的实现方式中，还包括第二密封件，所述第二密封件设置在所述连接结构上与所述第二部件相连的一端。

在一种可能的实现方式中，所述第二部件为闸板阀。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供的加料装置及单晶炉，在进行拉晶工艺前，可以仅对主炉室及连接结构进行抽真空，从而有效缩短了抽真空的时间，提升了生产效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的加料装置的结构示意图；

图2为料隧的结构示意图；

图3为一种实施例中保温结构的结构示意图；

图4为保温结构的半剖视图(一)；

图5为保温结构的半剖视图(二)；

图6为另一种实施例中保温结构的结构示意图；

图7为推杆的结构示意图；

图8为碎料机构在加料腔中的示意图；

图9为碎料机构的结构示意图。

附图标记：

1-加料腔；

11-第一部件；

12-送料机构；

121-料隧；

1211-料槽；

1212-边缘；

122-滑轨；

13-加料桶；

131-出料孔；

14-加料口；

2-主炉室；

21-第二部件；

3-连接结构；

31-真空阀；

4-保温结构；

41-导向孔；

42-转动孔；

43-第一台阶面；

44-凸台；

5-推杆；

51-连接部；

52-第二台阶面；

6-碎料机构；

61-主动辊；

62-被动辊；

63-驱动机构。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1至图9所示，本申请实施例提供了一种加料装置，其包括加料腔1、第一部件11和连接结构3；其中，加料腔1上设置有加料口；第一部件11设置于加料腔1，用于打开或关闭加料口；连接结构3的一端与第一部件11相连，连接结构3的另一端与主炉室2相连，连接结构3内设置有送料通道，连接结构3上还设置有真空阀31。

可以理解的是，拉晶工艺在主炉室2中进行，在进行拉晶工艺之前，主炉室2需要与加料设备保持连接，同时需要在主炉室2内预先建立真空环境，由于主炉室2与加料设备相连，在主炉室2内建立真空环境的同时也会在加料设备内部建立真空环境，即加料设备的存在会造成需要建立真空的容积扩大，导致在主炉室2内建立真空环境所需要耗费的时间增多，降低生产效率。

为此，本实施例提供了一种具有第一部件11和连接结构3的加料装置。在该加料装置未与主炉室2相连时，可以对加料装置独立抽真空，并可以控制第一部件11关闭加料口14。

在需要与主炉室2连接以进行加料和拉晶工艺时，抽真空后的该加料装置可以通过连接结构3与主炉室2相连，然后，可以使连接结构3上的真空阀31连接至外部抽真空设备，以对连接结构3和主炉室2进行抽真空，在此抽真空过程中，第一部件11可以保持关闭状态，由此，相对于现有技术而言，在进行拉晶工艺前，可以仅对主炉室2及连接结构3进行抽真空，从而有效缩短了抽真空的时间，提升了生产效率。

其中，为了便于对第一部件11进行打开或关闭的控制，第一部件11可以为闸板阀。

此外，主炉室2上可以设置有第二部件21，该第二部件21可以实现对主炉室2上的进料口的打开或关闭，该第二部件21可以与连接结构3相连。在主炉室2抽真空后，可以将第二部件21关闭，使主炉室2内保持密封的真空环境。当已抽真空的该加料装置通过连接结构3与第二部件21相连后，第一部件11和第二部件21均保持关闭状态，此时，主炉室2和加料装置内均保持真空状态，而连接结构3内则为非真空状态。由此，可以通过真空阀31仅对连接结构3处进行抽真空，当第一部件11和第二部件21打开后，主炉室2、连接结构3及加料装置连通后仍为真空环境，而无需再对主炉室2抽真空，由于连接结构3的空间远远小于主炉室2及加料装置内的空间，从而极大程度地缩短了抽真空的时间，有效提升了主炉室2拉晶的生产效率。

其中，为了便于对第二部件21进行打开或关闭的控制，第二部件21也可以为闸板阀。

作为一种具体的实现方式，该加料装置还包括第一密封件，第一密封件设置在连接结构3上与第一部件11相连的一端。第一部件11可以通过第一密封件实现与连接结构3的密封，以保证连接结构3内部空间的密封性。其中，第一密封件可以为橡胶密封圈。

作为一种具体的实现方式，该加料装置还包括送料机构12，送料机构12设置在加料腔1中，送料机构12可伸缩地穿设在加料口中。由此可以通过送料机构将硅料通过加料口送入主炉室内的坩埚中，方便了加料操作。

作为一种具体的实现方式，送料机构包括料隧121和滑轨，料隧121与滑轨滑动相连，料隧121通过滑轨可伸缩地穿设在加料口中。

在加料时，料隧121可以沿滑轨122向主炉室2的方向移动，料隧121可以穿过加料口14，使料隧121的出料端置于坩埚的上方，从而可以将料隧121中的硅料加入至坩埚中。在加料完成后，料隧121沿滑轨122移动至加料腔1中，以储备下一次需要加入坩埚中的硅料。

具体地，如图2所示，料隧121中形成有料槽1211，硅料可以盛放在料槽1211中，料槽1211可以在料隧121的长度方向延伸，从而可以增大盛装硅料的量，有利于减少加料次数。其中，料槽1211的截面形状可以为弧形或矩形，当然也可以为其它多边形，本实施例中，料槽1211的截面形状优选为半圆弧形。

作为一种具体的实现方式，如图2至图7所示，送料机构12还包括保温机构(该保温机构包括下文提到的保温结构4和推杆5)，保温机构滑动设置在料隧121上，保温机构能够与加料口14密封配合。

当需要通过加料口14向坩埚中加料时，料隧121的出料端穿过加料口14，保温机构置于远离加料口14的位置处。当加料完成后，料隧121退回加料腔1内，同时，保温机构可以相对于料隧121滑动至加料口14处，以封堵加料口14，避免在加料口14处产生过大的热损失，保证主炉室2整体热场的均匀性。

具体地，如图3至图7所示，保温机构可以包括保温结构4和推杆5，推杆5和保温结构4可拆卸连接。由此可以通过推杆5实现对保温结构4的推动，以使保温结构4能够封堵或打开加料口14。

在具体操作中，当需要向坩埚中加料时，可以拉动推杆5，以通过推杆5的带动使保温结构4相对于料隧121移动至远离加料口14的位置处；当加料完成时，可以推动推杆5，以通过推杆5的带动使保温结构4封堵在加料口14中，实现对主炉室2热场的封闭。

其中，为了提升保温结构4对加料口14的密封效果，保温结构4的材质可以为石墨。

作为一种具体的实现方式，如图3至图7所示，保温结构4上设置有轴向连通的导向孔41和转动孔42，导向孔41的一侧露出保温结构4的端面，转动孔42的径向尺寸大于导向孔41的径向尺寸；推杆5的一端设置有连接部51，连接部51穿过导向孔41后卡接至转动孔42中。

其中，由于转动孔42的径向尺寸大于导向孔41的径向尺寸，转动孔42与导向孔41连接处形成第一台阶面43，连接部51的边缘1212凸出于推杆5的主体部位，使连接部51与推杆5的主体部位之间形成第二台阶面52。当连接部51经过导向孔41并置于转动孔42中时，可以适当地转动推杆5，从而可以使第一台阶面43与第二台阶面52相抵接，实现推杆5与保温结构4的卡合固定。

作为一种具体的实现方式，如图2和图6所示，料隧121中形成有料槽1211，保温结构4与料槽1211滑动相连。保温结构4的侧壁上设置有凸台44，保温结构4通过凸台44搭接于料槽1211的边缘1212。

当保温结构4与料槽1211配合后，凸台44可以搭接在料槽1211的边缘1212，从而可以通过凸台44防止保温结构4随意转动，提升了通过推杆5控制保温结构4运动的稳定性。

作为一种具体的实现方式，如图1所示，加料腔1中还设置有加料桶13，加料桶13设置在料隧121的上方，加料桶13的底部设置有出料孔131，出料孔131与料隧121位置相对。

其中，加料桶13可以具有较大的容积，其内部可以存储大量的硅料，加料桶13可以通过其底部的出料孔131向料隧121的料槽1211中备料，并通过料隧121向坩埚中加料。

为了便于对加入料槽1211中的硅料的量的控制，加料桶13上的出料孔131处可以设置有阀门，以通过控制阀门的开关实现对硅料的释放和截止。

作为一种具体的实现方式，加料桶13中可以设置有加热器。当需要向主炉室2中加液态料时，可以通过加热器预先将加料桶13中的料进行化料，并将融化完成的料加入料隧121中，并进一步通过料隧121将融化后的料送入至主炉室2中，从而可以无需在主炉室2中化料，节约了硅料融化时间，提升了生产效率。

作为一种具体的实现方式，如图8和图9所示，加料腔1中还设置有碎料机构6，碎料机构6设置在加料桶13和料隧121之间。

当需要加固态料时，固态的硅料一般成不均匀的块状，尺寸不一，过大的硅料块不易融化拉晶。为此，通过在加料桶13和料隧121之间设置碎料机构6，可以使尺寸较大的硅料块在经过碎料机构6时被碾碎成尺寸较小的硅料块，从而可以使盛放于料隧121内的硅料块尺寸均较均匀，便于拉晶。

具体地，如图8和图9所示，碎料机构6可以包括驱动机构63、主动辊61和被动辊62，主动辊61上设置有第一齿，被动辊62上设置有第二齿，第一齿与第二齿啮合；驱动机构63用于驱动主动辊61和被动辊62相向转动。

当尺寸较大的硅料块经过主动辊61和被动辊62之间的位置，可以通过第一齿和第二齿的啮合作用被碾碎成尺寸较小的硅料块。当然，主动辊61和被动辊62上也可以设置有环形凸条等凸起结构，通过主动辊61和被动辊62上的凸起结构的配合来实现对硅块的破碎，并不局限于第一齿及第二齿，对此本实施例不做限定。

本申请实施例还提供了一种单晶炉，其包括本申请任意实施例提供的加料装置，该单晶炉还包括主炉室22和第二部件2121，主炉室22上设置有进料口；第二部件2121设置于主炉室22，用于打开或关闭进料口；连接结构33上远离第一部件1111的一端与第二部件2121相连。

具体地，在主炉室2抽真空后，可以将第二部件21关闭，使主炉室2内保持密封的真空环境。当已抽真空的该加料装置通过连接结构3与第二部件21相连后，第一部件11和第二部件21均保持关闭状态，此时，主炉室2和加料装置内均保持真空状态，而连接结构3内则为非真空状态。由此，可以通过真空阀31仅对连接结构3处进行抽真空，当第一部件11和第二部件21打开后，主炉室2、连接结构3及加料装置连通后仍为真空环境，而无需再对主炉室2抽真空，由于连接结构3的空间远远小于主炉室2及加料装置内的空间，从而极大程度地缩短了抽真空的时间，有效提升了主炉室2拉晶的生产效率。

其中，为了便于对第二部件21进行打开或关闭的控制，第二部件21也可以为闸板阀。

具体地，该单晶炉还包括第二密封件，第二密封件设置在连接结构3上与第二部件21相连的一端。

第二部件21可以通过第二密封件实现与连接结构3之间的密封，以配合第一密封件保证连接结构3内部空间的密封性。其中，第二密封件也可以为橡胶密封圈。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种加料装置，其特征在于，包括：

加料腔(1)，所述加料腔(1)上设置有加料口；

第一部件(11)，设置于所述加料腔(1)，用于打开或关闭所述加料口(14)；

连接结构(3)，所述连接结构(3)的一端与所述第一部件(11)相连，所述连接结构(3)的另一端与主炉室(2)相连，所述连接结构(3)内设置有送料通道，所述连接结构(3)上设置有真空阀(31)。

2.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，还包括第一密封件，所述第一密封件设置在所述连接结构(3)上与所述第一部件(11)相连的一端。

3.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，还包括送料机构(12)，所述送料机构(12)设置在所述加料腔(1)中，所述送料机构(12)可伸缩地穿设在所述加料口(14)中。

4.根据权利要求3所述的加料装置，其特征在于，所述送料机构包括料隧(121)和滑轨(122)，所述料隧(121)与所述滑轨(122)滑动相连，所述料隧(121)通过所述滑轨(122)可伸缩地穿设在所述加料口(14)中。

5.根据权利要求4所述的加料装置，其特征在于，所述料隧(121)中形成有料槽(1211)，所述料槽(1211)的截面形状为弧形或矩形。

6.根据权利要求4所述的加料装置，其特征在于，所述送料机构还包括保温机构，所述保温机构滑动设置在所述料隧(121)上，所述保温机构能够与所述加料口(14)密封配合。

7.根据权利要求6所述的加料装置，其特征在于，所述保温机构包括保温结构(4)和推杆(5)，所述推杆(5)和所述保温结构(4)可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的加料装置，其特征在于，所述保温结构(4)上设置有轴向连通的导向孔(41)和转动孔(42)，所述导向孔(41)的一侧露出所述保温结构(4)的端面，所述转动孔(42)的径向尺寸大于所述导向孔(41)的径向尺寸，所述转动孔(42)与所述导向孔(41)之间形成有第一台阶面(43)；

所述推杆(5)的一端设置有连接部(51)，所述连接部(51)与所述第一台阶面(43)卡接。

9.根据权利要求7所述的加料装置，其特征在于，所述料隧(121)中形成有料槽(1211)，所述保温材料与所述料槽(1211)滑动相连；

所述保温结构(4)的侧壁上设置有凸台(44)，所述保温结构(4)通过所述凸台(44)搭接在所述料槽(1211)的边缘(1212)。

10.根据权利要求4所述的加料装置，其特征在于，所述加料腔(1)中还设置有加料桶(13)，所述加料桶(13)设置在所述料隧(121)的上方，所述加料桶(13)的底部设置有出料孔(131)，所述出料孔(131)与所述料隧(121)位置相对。

11.根据权利要求4所述的加料装置，其特征在于，所述加料桶(13)中设置有加热器。

12.根据权利要求4所述的加料装置，其特征在于，所述加料腔(1)中还设置有碎料机构(6)，所述碎料机构(6)设置在所述加料桶(13)和所述料隧(121)之间。

13.根据权利要求12所述的加料装置，其特征在于，所述碎料机构(6)包括驱动机构(63)、主动辊(61)和被动辊(62)，所述主动辊(61)上设置有第一齿，所述被动辊(62)上设置有第二齿，所述第一齿与所述第二齿啮合；

所述驱动机构(63)用于驱动所述主动辊(61)和所述被动辊(62)相向转动。

14.根据权利要求1-13任一项所述的加料装置，其特征在于，所述第一部件(11)为闸板阀。

15.一种单晶炉，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的加料装置，所述单晶炉还包括主炉室(2)和第二部件(21)，所述主炉室(2)上设置有进料口；

所述第二部件(21)设置于所述主炉室(2)，用于打开或关闭所述进料口；

所述连接结构(3)上远离所述第一部件(11)的一端与所述第二部件(21)相连。

16.根据权利要求15所述的单晶炉，其特征在于，还包括第二密封件，所述第二密封件设置在所述连接结构(3)上与所述第二部件(21)相连的一端。

17.根据权利要求15或16所述的单晶炉，其特征在于，所述第二部件(21)为闸板阀。

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