CN114808114A - 一种拉晶方法及单晶炉 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种拉晶方法及单晶炉，涉及单晶炉拉晶技术领域，单晶硅棒包括籽晶和通过籽晶引出的等径部，等径部靠近籽晶的一端沿自身径向延伸形成凸出部，凸出部的直径大于等径部的直径，拉晶方法包括：控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置，其中，第一相对位置表示第一限位件和第二限位件之间的距离大于凸出部直径时所处的位置；获取单晶硅棒的状态参数；在状态参数满足预设条件时，控制第一限位件和第二限位件处于第二相对位置，其中，第二相对位置表示第一限位件和所述第二限位件之间的距离小于凸出部直径，且大于等径部直径时所处的位置。

Description

一种拉晶方法及单晶炉

技术领域

本发明涉及单晶炉拉晶技术领域，尤其涉及一种拉晶方法及单晶炉。

背景技术

目前，直拉法生产单晶硅棒被广泛应用，单晶炉是采用直拉法生产单晶硅棒的主要设备。拉晶过程中，通常将籽晶伸入坩埚内部，先利用籽晶进行引晶，形成一段细晶，然后再通过放肩、转肩等操作形成等径的单晶硅棒。这一过程中，由于单晶硅棒仅依靠上部的细晶实现悬挂固定，当单晶硅棒质量较大或遇到设备晃动等情况时，单晶硅棒容易从细晶处断裂掉落，造成坩埚损坏甚至炉体爆炸的严重后果。

现有技术中，为避免单晶硅棒断裂掉落，通常利用传感器监测单晶硅棒的状态，当单晶硅棒快速掉落时，传感器监测到该异常现象，再控制防掉装置开启。

采用现有技术的防掉落方法，由于传感器与防掉装置之间的通信延迟，会出现防掉装置无法及时开启的问题，仍然存在单晶硅棒断裂掉落的风险。

发明内容

本发明提供一种拉晶方法及单晶炉，以解决现有技术中，采用传感器与防掉装置配合的方式，由于传感器与防掉装置之间的通信延迟，防掉装置无法及时开启，仍然存在单晶硅棒断裂掉落风险的问题。

为了解决上述问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种拉晶方法，用于拉制单晶硅棒，所述单晶硅棒包括籽晶和通过所述籽晶引出的等径部，所述等径部靠近所述籽晶的一端沿自身径向延伸形成凸出部，所述凸出部的直径大于所述等径部的直径，所述拉晶方法包括：

控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置，其中，所述第一相对位置表示所述第一限位件和所述第二限位件之间的距离大于所述凸出部直径时所处的位置；

获取所述单晶硅棒的状态参数；

在所述状态参数满足预设条件时，控制所述第一限位件和所述第二限位件处于第二相对位置，其中，所述第二相对位置表示所述第一限位件和所述第二限位件之间的距离小于所述凸出部直径，且大于所述等径部直径时所处的位置。

可选地，所述获取所述单晶硅棒的状态参数，包括：获取所述单晶硅棒的拉晶时长，其中，所述拉晶时长与所述单晶硅棒的形状和位置相对应；

或者，

获取所述单晶硅棒的重量，其中，所述重量与所述单晶硅棒的形状和位置相对应，

或者，

获取所述单晶硅棒的位置信息。

本发明实施例还提供了一种单晶炉，所述单晶炉包括副室和设置于所述副室的限位装置；

所述限位装置包括第一限位件和第二限位件，所述第一限位件至少部分位于所述副室内，所述第二限位件至少部分位于所述副室内；

所述第一限位件和所述第二限位件分别与所述副室的侧壁连接，所述第一限位件与所述第二限位件相对设置；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于第一相对位置时，所述第一限位件与所述第二限位件之间的距离大于所述凸出部的直径；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于第二相对位置时，所述第一限位件与所述第二限位件之间的距离小于所述凸出部的直径，且大于所述等径部的直径。

可选地，所述限位装置还包括驱动机构；

所述第一限位件和所述第二限位件分别穿设于所述副室的侧壁，沿所述副室的径向，所述第一限位件和所述第二限位件分别与所述副室滑动连接；

所述驱动机构分别与所述第一限位件和所述第二限位件连接，以驱动所述第一限位件和所述第二限位件沿所述副室的径向分别与所述副室相对滑动。

可选地，所述驱动机构包括气缸、第一传动件以及第二传动件；

所述第一传动件分别与所述气缸的动力输出端以及所述第一限位件连接；

所述第二传动件分别与所述气缸以及所述第二限位件连接。

可选地，所述驱动机构还包括浮动连接块和浮动接头；

所述浮动连接块与所述浮动接头固定连接；

所述浮动连接块与所述第一传动件连接且间隙配合；

所述气缸的动力输出端与所述浮动接头连接且间隙配合。

可选地，所述限位装置还包括安装支架；

所述安装支架与所述副室固定连接；

所述安装支架包括导向安装板、滑轨以及导向组件；

所述导向组件分别与所述第一传动件以及所述第二传动件连接；

所述滑轨的一侧与所述导向组件滑动连接，所述滑轨的另一侧与所述导向安装板固定连接，所述滑轨的长度方向与所述气缸的动力方向一致。

可选地，所述限位装置还包括第三限位件、第四限位件、第五限位件以及第六限位件；

所述安装支架还包括第一限位挡板和第二限位挡板；

所述导向安装板通过所述第一限位挡板和所述第二限位挡板与所述副室固定连接；

所述第三限位件和所述第四限位件分别与所述第一传动件连接，且所述第三限位件和所述第四限位件与所述第一限位挡板相对设置；

所述第五限位件和所述第六限位件分别与所述第二传动件连接，且所述第五限位件和所述第六限位件与所述第二限位挡板相对设置；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于所述第一相对位置时，所述第三限位件与所述第一限位挡板抵接，所述第五限位件与所述第二限位挡板抵接；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于所述第二相对位置时，所述第四限位件与所述第一限位挡板抵接，所述第六限位件与所述第二限位挡板抵接。

可选地，所述限位装置还包括第一法兰、第一支撑件、第二法兰以及第二支撑件；

所述第一法兰和所述第二法兰设置于所述副室外，且分别与所述副室的侧壁固定连接；

所述第一支撑件和所述第二支撑件设置于所述副室内，且分别与所述副室的侧壁固定连接；

所述第一限位件依次穿设于所述第一法兰、所述副室的侧壁以及所述第一支撑件；

所述第二限位件依次穿设于所述第二法兰、所述副室的侧壁以及所述第二支撑件；

所述第一支撑件与所述第一限位件之间设置有第一轴套；

所述第二支撑件与所述第二限位件之间设置有第二轴套。

可选地，所述限位装置还包括第一波纹管和第二波纹管；

所述第一波纹管设置于所述第一法兰与所述第一传动件之间，且所述第一波纹管的两端分别与所述第一法兰以及所述第一传动件固定连接；

所述第二波纹管设置于所述第二法兰与所述第二传动件之间，且所述第二波纹管的两端分别与所述第二法兰以及所述第二传动件固定连接。

可选地，所述单晶炉包括多个所述限位装置；

多个所述限位装置沿所述副室的长度方向间隔设置。

在本发明实施例中，拉晶方法用于拉制单晶硅棒，单晶硅棒包括籽晶和通过籽晶引出的等径部，等径部靠近籽晶的一端沿自身径向延伸形成凸出部，凸出部的直径大于等径部的直径，拉晶方法包括：控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置，其中，第一相对位置表示第一限位件和第二限位件之间的距离大于凸出部直径时所处的位置；获取单晶硅棒的状态参数；在状态参数满足预设条件时，控制第一限位件和第二限位件处于第二相对位置，其中，第二相对位置表示第一限位件和所述第二限位件之间的距离小于凸出部直径，且大于等径部直径时所处的位置。在第一限位件和第二限位件处于第一相对位置时，第一限位件的第一端与第二限位件的第一端之间的距离大于凸出部的直径，不会阻碍单晶硅棒的提升。根据单晶硅棒的状态参数可获取单晶硅棒的形状和位置信息，当凸出部提升通过第一限位件和第二限位件后，可控制第一限位件和第二限位件处于第二相对位置时，此时，第一限位件的第一端与第二限位件的第一端之间的距离小于凸出部的直径，且大于等径部的直径，第一限位件和第二限位件能够在单晶硅棒发生断裂掉落时，对凸出部进行支撑，避免其继续下落。在拉晶过程中，第一限位件和第二限位件能够对单晶硅棒持续施加保护，同时保证了等径部的正常生长。无需借助传感器，避免了通信延迟导致防掉装置无法及时开启的风险；并且，第一限位件和第二限位件无需随单晶硅棒一同运动，结构简单耐久性好，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例的一种拉晶方法的步骤流程图；

图2表示本发明实施例的一种单晶炉结构示意图；

图3表示本发明实施例的一种限位装置结构示意图；

图4表示本发明实施例的一种单晶硅棒结构示意图。

附图标记说明：

10-单晶硅棒；20-副室；30-限位装置；101-籽晶；102-等径部；103-凸出部；301-第一限位件；302-第二限位件；303-驱动机构；304-安装支架；305-第三限位件；306-第四限位件；307-第五限位件；308-第六限位件；309-第一法兰；310-第一支撑件；311-第二法兰；312-第二支撑件；313-第一轴套；314-第一波纹管；315-第二波纹管；3031-气缸；3032-第一传动件；3033-第二传动件；3034-浮动连接块；3035-浮动接头；3041-导向安装板；3042-滑轨；3043-导向组件；3044-第一限位挡板；3045-第二限位挡板。

具体实施方式

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作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。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

参照图1所示，其示出了本发明实施例中一种拉晶方法的步骤流程图，具体如下：本发明实施例公开的拉晶方法用于拉制单晶硅棒，所述单晶硅棒包括籽晶和通过所述籽晶引出的等径部，所述等径部靠近所述籽晶的一端沿自身径向延伸形成凸出部，所述凸出部的直径大于所述等径部的直径。

单晶硅棒在单晶炉中拉制时，会执行引晶、放肩、转肩、等径等操作。拉晶准备工作完成后，先利用籽晶进行引晶形成一段细晶，再进行放肩。本发明实施例中，为得到具有凸出部的单晶硅棒，放肩所得的单晶硅棒的直径需比目标拉晶直径稍大，可通过控制转速和提拉速度，得到对应直径的晶棒。放肩直径达到凸出部的直径后进行转肩，然后等径一段时间，最后再按照目标拉晶尺寸进行收径，从而形成凸出部。当收径达到目标拉晶直径后，正常等径，继续进行单晶硅棒的拉制。

步骤101、控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置，其中，所述第一相对位置表示所述第一限位件和所述第二限位件之间的距离大于所述凸出部直径时所处的位置。

单晶炉具有主炉室和副室，副室位于主炉室上方，副室与主炉室连通。主炉室内放置有坩埚等部件，在拉晶准备工作阶段，先将单晶硅料在主炉室的坩埚内加热至熔融状态，提拉装置穿过副室伸入主炉室内，提拉装置上设置有籽晶，籽晶伸入坩埚内实现引晶。提拉装置带动籽晶持续上升，晶棒长度逐渐增加，在提拉装置的牵引下由主炉室进入副室内。

在副室内设置有第一限位件和第二限位件。在拉晶准备工作阶段，或者在晶棒未到达第一限位件和第二限位件所在位置之前，控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置，可由人工控制第一限位件和第二限位件，也可通过驱动机构控制第一限位件和第二限位件。例如，在拉晶准备工作阶段，由操作人员手动控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置；或者，当拉晶设备处于准备阶段时，驱动机构自动控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置。此时，第一限位件和第二限位件之间的距离大于凸出部的直径，单晶硅棒的凸出部可顺利通过第一限位件和第二限位件所在位置，不会影响拉晶过程的正常进行。

步骤102、获取所述单晶硅棒的状态参数。

单晶硅棒的状态参数可以包括拉晶时长、拉晶重量等，根据该状态参数可判断单晶硅棒的形状以及移动位置等信息。

步骤103、在所述状态参数满足预设条件时，控制所述第一限位件和所述第二限位件处于第二相对位置，其中，所述第二相对位置表示所述第一限位件和所述第二限位件之间的距离小于所述凸出部直径，且大于所述等径部直径时所处的位置。

获取单晶硅棒的状态参数后，可判断单晶硅棒的状态参数是否满足预设条件，该预设条件与状态参数相对应，例如，获取的单晶硅棒的状态参数为拉晶时长，则对应的预设条件可以为预设拉晶时长，根据拉晶时长可判断单晶硅棒的凸出部在副室内的位置。当凸出部通过第一限位件和第二限位件所在位置时，对应一个拉晶时长，可将预设条件设定为凸出部通过第一限位件和第二限位件所在位置时的拉晶时长。当实际拉晶时长超过预设拉晶时长时，则单晶硅棒的状态参数满足预设条件，可控制第一限位件和第二限位件处于第二相对位置。同样地，在控制第一限位件和第二限位件处于第二相对位置时，可通过人工控制，也可通过驱动机构控制。在第一限位件和第二限位件处于第二相对位置时，第一限位件和第二限位件之间的距离小于凸出部直径，且大于等径部的直径。此时，单晶硅棒的等径部可顺利通过第一限位件和第二限位件所在位置，不会影响拉晶过程的正常进行；当单晶硅棒由籽晶处发生断裂下落时，处于第二相对位置的第一限位件和第二限位件可对凸出部形成支撑，凸出部无法通过第一限位件和第二限位件所在位置，能够避免单晶硅棒持续掉落砸坏坩埚，防止出现安全事故。

在本发明实施例中，根据单晶硅棒的状态参数可获取单晶硅棒的形状和位置信息，当凸出部提升通过第一限位件和第二限位件后，可控制第一限位件和第二限位件处于第二相对位置时，此时，第一限位件的第一端与第二限位件的第一端之间的距离小于凸出部的直径，且大于等径部的直径，第一限位件和第二限位件能够在单晶硅棒发生断裂掉落时，对凸出部进行支撑，避免其继续下落。在拉晶过程中，第一限位件和第二限位件能够对单晶硅棒持续施加保护，同时保证了等径部的正常生长。无需借助传感器，避免了通信延迟导致防掉装置无法及时开启的风险；并且，第一限位件和第二限位件无需随单晶硅棒一同运动，结构简单耐久性好，降低了生产成本。

在本发明的一种可选实施例中，步骤102所述获取所述单晶硅棒的状态参数，包括：

S11、获取所述单晶硅棒的拉晶时长，其中，所述拉晶时长与所述单晶硅棒的形状和位置相对应；或者，获取所述单晶硅棒的重量，其中，所述重量与所述单晶硅棒的形状和位置相对应；或者，获取所述单晶硅棒的位置信息。

单晶硅棒的状态参数可以为拉晶时长，拉晶时长与单晶硅棒的形状和位置相对应，根据拉晶时长可判断单晶硅棒的凸出部在副室内的位置。例如，在拉晶过程持续第一拉晶时长时，对应的单晶硅棒的凸出部生长完成，凸出部仍然位于主炉室内。在拉晶过程持续第二拉晶时长时，对应的单晶硅棒的凸出部进入副室，但还未通过第一限位件和第二限位件所在位置。在拉晶过程持续第三拉晶时长时，对应的单晶硅棒的凸出部通过第一限位件和第二限位件所在位置。操作人员或拉晶设备可根据拉晶时长判断第一限位件和第二限位件应该处于第一相对位置还是第二相对位置。

单晶硅棒的状态参数可以单晶硅棒的重量，单晶硅棒的重量与单晶硅棒的形状和位置相对应，根据单晶硅棒的重量可判断单晶硅棒的凸出部在副室内的位置。例如，在单晶硅棒处于第一重量，对应的单晶硅棒的凸出部生长完成，凸出部仍然位于主炉室内。在单晶硅棒处于第二重量，对应的单晶硅棒的凸出部进入副室，但还未通过第一限位件和第二限位件所在位置。在单晶硅棒处于第三重量，对应的单晶硅棒的凸出部通过第一限位件和第二限位件所在位置。操作人员或拉晶设备可根据单晶硅棒的重量判断第一限位件和第二限位件应该处于第一相对位置还是第二相对位置。

在本发明的一种可选实施例中，单晶硅棒的状态参数还可以是单晶硅棒的位置信息，可以直接通过传感器获取单晶硅棒的位置信息。单晶硅棒的位置信息具体可包括凸出部的位置信息，或者等径部的位置信息。获取凸出部的位置可直接判断凸出部是否通过限位装置，获取等径部位置信息，可根据等径部的位置推出凸出部的位置，进而判断凸出部是否通过限位装置。在一个具体的实施例中，可以通过传感器直接获取单晶硅棒凸出部的位置信息，传感器可以设置于副室内，靠近第一限位件和第二限位件的位置处，在单晶硅棒的凸出部通过第一限位件和第二限位件时，可被传感器检测到。传感器可以为光电传感器、霍尔传感器等。在传感器未检测到单晶硅棒凸出部通过第一限位件和第二限位件时，可控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置。在传感器检测到单晶硅棒凸出部通过第一限位件和第二限位件时，可控制第一限位件和第二限位件处于第二相对位置。传感器的数量可以根据第一限位件和第二限位件的数量对应选择。

参照图1至图3所示，本发明实施例还提供了一种单晶炉，所述单晶炉包括副室20和设置于所述副室20的限位装置30；所述限位装置30包括第一限位件301和第二限位件302，所述第一限位件301至少部分位于所述副室20内，所述第二限位件302至少部分位于所述副室20内；所述第一限位件301和所述第二限位件302分别与所述副室20的侧壁连接，所述第一限位件301与所述第二限位件302相对设置；在所述第一限位件301和所述第二限位件302处于第一相对位置时，所述第一限位件301与所述第二限位件302之间的距离大于所述凸出部103的直径；在所述第一限位件301和所述第二限位件302处于第二相对位置时，所述第一限位件301与所述第二限位件302之间的距离小于所述凸出部103的直径，且大于所述等径部102的直径。

具体而言，如图1至图3所示，单晶炉具有主炉室和副室20，副室20位于主炉室上方，副室20与主炉室连通。主炉室内放置有坩埚等部件，在拉晶准备工作阶段，先将单晶硅料在主炉室的坩埚内加热至熔融状态，提拉装置穿过副室20伸入主炉室内，提拉装置上设置有籽晶101，籽晶101伸入坩埚内实现引晶。提拉装置带动籽晶101持续上升，晶棒长度逐渐增加，在提拉装置的牵引下由主炉室进入副室20内。

第一限位件301和第二限位件302至少部分位于所述副室20内，第一限位件301与第二限位件302相对设置，在副室20内形成限位空间。第一限位件301与第二限位件302可选用耐高温材质，避免副室20内高温导致第一限位件301与第二限位件302出现损坏。限位空间的形状由第一限位件301和第二限位件302的形状决定，例如，第一限位件301与第二限位件302为半圆弧形，则形成的限位空间则为圆形，圆形限位空间环绕单晶硅棒10实现限位；第一限位件301与第二限位件302为直杆，则直杆的端部相对设置形成半开放式空间，仅在第一限位件301与第二限位件302的端部具有限位功能。

第一限位件301和第二限位件302具有第一相对位置和第二相对位置，第一限位件301和第二限位件302分别与副室20的侧壁连接，具体可采用铰接、滑动连接以及卡接等，能够实现第一限位件301和第二限位件302在第一相对位置和第二相对位置之间切换即可。在控制第一限位件301和第二限位件302在第一相对位置和第二相对位置切换时，可通过人工控制，也可通过驱动机构303控制。

在第一限位件301和第二限位件302处于第一相对位置时，第一限位件301与第二限位件302之间的距离大于凸出部103的直径，从而第一限位件301与第二限位件302形成的限位空间的尺寸也大于凸出部103的直径，单晶硅棒10的凸出部103可顺利通过第一限位件301和第二限位件302所在位置，不会影响拉晶过程的正常进行。

在第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置时，第一限位件301和第二限位件302之间的距离小于凸出部103直径，且大于等径部102的直径。此时，单晶硅棒10的等径部102可顺利通过第一限位件301和第二限位件302所在位置，不会影响拉晶过程的正常进行；当单晶硅棒10由籽晶101处发生断裂下落时，处于第二相对位置的第一限位件301和第二限位件302可对凸出部103形成支撑，凸出部103无法通过第一限位件301和第二限位件302所在位置，能够避免单晶硅棒10持续掉落砸坏坩埚，防止出现安全事故。

在拉晶过程中，第一限位件301和第二限位件302能够对单晶硅棒10持续施加保护，同时保证了等径部102的正常生长。无需借助传感器，避免了通信延迟导致防掉装置无法及时开启的风险；并且，第一限位件301和第二限位件302无需随单晶硅棒10一同运动，结构简单耐久性好，降低了生产成本。

可选地，参照图3所示，所述限位装置30还包括驱动机构303；所述第一限位件301和所述第二限位件302分别穿设于所述副室20的侧壁，沿所述副室20的径向，所述第一限位件301和所述第二限位件302分别与所述副室20滑动连接；所述驱动机构303分别与所述第一限位件301和所述第二限位件302连接，以驱动所述第一限位件301和所述第二限位件302沿所述副室20的径向分别与所述副室20相对滑动。

具体而言，如图3所示，在本发明的一种可选地实施例中，由驱动机构303控制第一限位件301和第二限位件302在第一相对位置和第二相对位置之间切换。驱动机构303可设置于副室20内部，也可设置于副室20外部。当驱动机构303设置于副室20内部时，由于副室20内部高温，可在驱动机构303处设置冷却装置，避免高温对驱动机构303产生影响。冷却装置可以为环绕驱动机构303的液冷管路，也可以为翅片管或者半导体制冷片等装置。

在本发明实施例中，驱动机构303设置于副室20外部，能够避免高温对驱动机构303的性能产生影响。驱动机构303可以为电机、气缸3031等装置。

副室20的侧壁开设有通孔，第一限位件301和第二限位件302分别穿设于副室20的侧壁，且分别与副室20滑动连接。第一限位件301部分外露于副室20外部，并与驱动机构303相连，具体的连接方式可以为焊接、卡接等；同样地，第二限位件302也部分外露于副室20外部，并与驱动机构303相连，具体的连接方式可以为焊接、卡接等。在驱动机构303的控制下，第一限位件301和第二限位件302沿副室20的径向分别与副室20相对滑动，实现在第一相对位置和第二相对位置之间切换。

在本发明的另一种可选地实施例中，驱动机构303设置于副室20内，第一限位件301和第二限位件302也设置于副室20内部，且分别与副室20的侧壁铰接。驱动机构303控制第一限位件301和第二限位件302处于第一相对位置时，第一限位件301和第二限位件302通过铰接轴折叠至副室20的侧壁上，此时，第一限位件301和第二限位件302之间的距离大于凸出部103的直径，单晶硅棒10的凸出部103可顺利通过第一限位件301和第二限位件302所在位置，不会影响拉晶过程的正常进行。

驱动机构303控制第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置时，第一限位件301和第二限位件302利用铰接轴，由折叠状态转动至展开状态，第一限位件301和第二限位件302之间的距离小于凸出部103直径，且大于等径部102的直径。此时，单晶硅棒10的等径部102可顺利通过第一限位件301和第二限位件302所在位置，不会影响拉晶过程的正常进行；当单晶硅棒10由籽晶101处发生断裂下落时，处于第二相对位置的第一限位件301和第二限位件302可对凸出部103形成支撑，凸出部103无法通过第一限位件301和第二限位件302所在位置，能够避免单晶硅棒10持续掉落，防止出现安全事故。

可选地，参照图3所示，所述驱动机构303包括气缸3031、第一传动件3032以及第二传动件3033；所述第一传动件3032分别与所述气缸3031的动力输出端以及所述第一限位件301连接；所述第二传动件3033分别与所述气缸3031以及所述第二限位件302连接。

具体而言，如图3所示，在本发明的一种可选地实施例中，采用气缸3031驱动第一限位件301和第二限位件302，驱动机构303包括气缸3031、第一传动件3032以及第二传动件3033；气缸3031用于提供动力输出，第一传动件3032和第二传动件3033用于将气缸3031的动力传递至第一限位件301和第二限位件302上，以使第一限位件301和第二限位件302与副室20侧壁相对滑动。

气缸3031固定于第二传动件3033上，气缸3031与第二传动件3033的连接方式可以为焊接、螺栓连接等；气缸3031的动力输出端与第一传动件3032连接，第一传动件3032又与第一限位件301连接，连接方式也可以为焊接、螺栓连接等。气缸3031的动力输出端伸缩运动时，会带动第一传动件3032和第二传动也相对运动，进而控制第一限位件301和第二限位件302运动，实现第一相对位置和第二相对位置之间的切换。利用气缸3031驱动第一限位件301和第二限位件302，结构简单，稳定性强。

可选地，参照图3所示，所述驱动机构303还包括浮动连接块3034和浮动接头3035；所述浮动连接块3034与所述浮动接头3035固定连接；所述浮动连接块3034与所述第一传动件3032连接且间隙配合；所述气缸3031的动力输出端与所述浮动接头3035连接且间隙配合。

具体而言，如图3所示，气缸3031通过第一传动件3032和第二传动件3033驱动第一限位件301和第二限位件302运动时，由于气缸3031的动力输出方向为线性，为避免气缸3031的动力输出方向与第一传动件3032以及第二传动件3033之间产生偏角，导致气缸3031磨损的问题，在气缸3031的动力输出端与第一传动件3032连接处设置有浮动连接块3034和浮动接头3035。浮动连接块3034与浮动接头3035固定连接，浮动连接块3034与第一传动件3032连接且间隙配合，气缸3031的动力输出端与浮动接头3035连接且间隙配合，气缸3031在带动第一传动件3032运动时，浮动连接块3034与第一传动件3032之间的间隙，以及气缸3031的动力输出端与浮动接头3035之间的间隙，均可以对气缸3031的动力输出端的施力位置进行动态调整，避免气缸3031的动力输出端与第一传动件3032之间产生摩擦，同时也不会影响气缸3031正常的动力输出，提升了驱动机构303的耐久性。

可选地，参照图2和图3所示，所述限位装置30还包括安装支架304；所述安装支架304与所述副室20固定连接；所述安装支架304包括导向安装板3041、滑轨3042以及导向组件3043；所述导向组件3043分别与所述第一传动件3032以及所述第二传动件3033连接；所述滑轨3042的一侧与所述导向组件3043滑动连接，所述滑轨3042的另一侧与所述导向安装板3041固定连接，所述滑轨3042的长度方向与所述气缸3031的动力方向一致。

具体而言，如图2和图3所示，在气缸3031驱动第一传动件3032以及第二传动件3033时，容易出现晃动偏移的问题。因此，在副室20的外侧壁上还设置有安装支架304，安装支架304与副室20的外侧壁固定连接，可以采用焊接、螺栓连接等方式进行固定。

安装支架304包括导向安装板3041、滑轨3042以及导向组件3043，导向安装板3041固定于副室20的外侧壁，导向安装板3041上设置有滑轨3042，且滑轨3042的长度方向与气缸3031的动力方向一致。第一传动件3032以及第二传动件3033分别与导向组件3043连接，并通过导向组件3043沿滑轨3042的长度方向滑动，导向组件3043可以为滑轮、滑片或滑块等。

由于导向安装板3041与副室20固定，能够提供稳定的支撑作用，气缸3031在驱动第一传动件3032以及第二传动件3033运动时，通过导向组件3043沿滑轨3042运动，能够对第一传动件3032以及第二传动件3033的运动方向进行限位，提升其运行的平稳性。

可选地，参照图3所示，所述限位装置30还包括第三限位件305、第四限位件306、第五限位件307以及第六限位件308；所述安装支架304还包括第一限位挡板3044和第二限位挡板3045；所述导向安装板3041通过所述第一限位挡板3044和所述第二限位挡板3045与所述副室20固定连接；所述第三限位件305和所述第四限位件306分别与所述第一传动件3032连接，且所述第三限位件305和所述第四限位件306与所述第一限位挡板3044相对设置；所述第五限位件307和所述第六限位件308分别与所述第二传动件3033连接，且所述第五限位件307和所述第六限位件308与所述第二限位挡板3045相对设置；在所述第一限位件301和所述第二限位件302处于所述第一相对位置时，所述第三限位件305与所述第一限位挡板3044抵接，所述第五限位件307与所述第二限位挡板3045抵接；在所述第一限位件301和所述第二限位件302处于所述第二相对位置时，所述第四限位件306与所述第一限位挡板3044抵接，所述第六限位件308与所述第二限位挡板3045抵接。

具体而言，如图3所示，驱动机构303驱动第一限位件301和第二限位件302相对于副室20的侧壁滑动。安装支架304包括导向安装板3041、第一限位挡板3044以及第二限位挡板3045，导向安装板3041的两端分别与第一限位挡板3044以及第二限位挡板3045固定，导向安装板3041、第一限位挡板3044以及第二限位挡板3045可采用一体式结构。导向安装板3041通过第一限位挡板3044和第二限位挡板3045与副室20固定连接。

限位装置30还包括第三限位件305、第四限位件306、第五限位件307以及第六限位件308，其中，第一传动件3032具有水平部和竖直部，水平部用于与气缸3031的动力输出端连接，竖直部与第一限位挡板3044相对，第三限位件305和第四限位件306连接于第一传动件3032的竖直部，具体的连接方式可以为卡接或者螺纹连接等。第一限位挡板3044设置有通孔，第三限位件305穿过通孔与第一限位挡板3044滑动连接，第三限位件305靠近第一限位挡板3044的一端设置有大头结构，大头结构的直径大于通孔的直径。第四限位件306与第一限位挡板3044相对设置。

第二传动件3033也具有水平部和竖直部，水平部用于与气缸3031连接，竖直部与第二限位挡板3045相对，第五限位件307和第六限位件308连接于第二传动件3033的竖直部，具体的连接方式可以为卡接或者螺纹连接等。第二限位挡板3045设置有通孔，第五限位件307穿过通孔与第二限位挡板3045滑动连接，第五限位件307靠近第一限位挡板3044的一端设置有大头结构，大头结构的直径大于通孔的直径。第六限位件308与第一限位挡板3044相对设置。

在第一限位件301和第二限位件302处于第一相对位置时，第三限位件305的大头结构与第一限位挡板3044抵接，第五限位件307的大头结构与第二限位挡板3045抵接，实现限位。在第一限位件301和第二限位件302朝远离副室20的方向滑动时，由于第三限位件305和第五限位件307的限位作用，滑动一定距离后就会停止，避免了第一限位件301和第二限位件302由副室20直接滑出的风险。

在第一限位件301和第二限位件302处于所述第二相对位置时，第四限位件306与第一限位挡板3044抵接，第六限位件308与第二限位挡板3045抵接，实现限位。在第一限位件301和第二限位件302朝靠近副室20的方向滑动时，由于第四限位件306和第六限位件308的限位作用，滑动一定距离后就会停止，避免了第一限位件301和第二限位件302过度伸入副室20内，与单晶硅棒10摩擦，影响正常拉晶过程。

可选地，参照图3所示，所述限位装置30还包括第一法兰309、第一支撑件310、第二法兰311以及第二支撑件312；所述第一法兰309和所述第二法兰311设置于所述副室20外，且分别与所述副室20的侧壁固定连接；所述第一支撑件310和所述第二支撑件312设置于所述副室20内，且分别与所述副室20的侧壁固定连接；所述第一限位件301依次穿设于所述第一法兰309、所述副室20的侧壁以及所述第一支撑件310；所述第二限位件302依次穿设于所述第二法兰311、所述副室20的侧壁以及所述第二支撑件312；所述第一支撑件310与所述第一限位件301之间设置有第一轴套313；所述第二支撑件312与所述第二限位件302之间设置有第二轴套。

具体而言，如图3所示，第一法兰309和第一支撑件310分别位于副室20侧壁的两侧，第一法兰309、副室20侧壁以及第一支撑件310连通，形成第一限位件301的滑动支撑空间。第二法兰311和第二支撑件312分别位于副室20侧壁的两侧，第二法兰311、副室20侧壁以及第二支撑件312连通，形成第二限位件302的滑动支撑空间。通过设置法兰和支撑件，能够对第一限位件301以及第二限位件302实现支撑限位，驱动机构303驱动第一限位件301以及第二限位件302在滑动支撑空间内滑动，实现第一相对位置和第二相对位置之间的切换。

为避免副室20内高温对器件性能产生影响，在第一法兰309、第二法兰311、第一支撑件310以及第二支撑件312内部还设置有水冷通道，能够对器件及时降温，提升设备运行的稳定性。同时在法兰处还设置有密封圈，进一步提升了装置的密封性能。

第一支撑件310和第二支撑件312采用金属材质，为避免支撑件与限位件之间机械活动产生金属粉尘对拉晶环境的污染，在第一支撑件310与第一限位件301之间设置有第一轴套313；第二支撑件312与第二限位件302之间设置有第二轴套。第一轴套313或第二轴套为聚甲醛等耐磨塑胶材质，在与第一限位件301或第二限位件302滑动摩擦时，不易产生碎屑，避免对拉晶环境造成污染。

可选地，参照图3所示，所述限位装置30还包括第一波纹管314和第二波纹管315；所述第一波纹管314设置于所述第一法兰309与所述第一传动件3032之间，且所述第一波纹管314的两端分别与所述第一法兰309以及所述第一传动件3032固定连接；所述第二波纹管315设置于所述第二法兰311与所述第二传动件3033之间，且所述第二波纹管315的两端分别与所述第二法兰311以及所述第二传动件3033固定连接。

具体而言，如图3所示，第一传动件3032带动第一限位件301与第一法兰309相对滑动，第一传动件3032与第一法兰309之间的距离会发生变化。为保证滑动过程中副室20的密闭性，可在第一法兰309与第一传动件3032之间设置第一波纹管314，波纹管是由多个以冲压方式成型的薄形中空膜(波)片，利用精密焊接所制成的高度可弯曲及伸缩的金属管。第一波纹管314套设于第一限位件301，且第一波纹管314的两端分别与第一法兰309以及第一传动件3032固定连接。在第一限位件301与第一法兰309相对滑动时，第一波纹管314可随之伸长或缩短，保证了滑动过程中副室20的密闭性。

同样地，为保证滑动过程中副室20的密闭性，可在第二法兰311与第二传动件3033之间设置第二波纹管315。第二波纹管315套设于第二限位件302，且第二波纹管315的两端分别与第二法兰311以及第二传动件3033固定连接。在第二限位件302与第二法兰311相对滑动时，第二波纹管315可随之伸长或缩短，保证了滑动过程中副室20的密闭性。

可选地，参照图2所示，所述单晶炉包括多个所述限位装置30；多个所述限位装置30沿所述副室20的长度方向间隔设置。

具体而言，如图2所示，在副室20上设置有多个限位装置30，多个限位装置30沿副室20的长度方向间隔设置。在安装限位装置30时，先将多个限位装置30安装至副室20预留法兰上，调整每个限位装置30中第三限位件305、第四限位件306、第五限位件307以及第六限位件308的位置，确保每个限位装置30中第一限位件301和第二限位件302处于第一相对位置时，第一限位件301和第二限位件302之间的距离大于凸出部103的直径；第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置时，第一限位件301和第二限位件302之间的距离大于等径部102的直径且小于出部的直径。

正常拉晶状态下，每个限位装置30中的第一限位件301和第二限位件302均处于第一相对位置，正常进行引晶作业，放肩至凸出部103直径后，等径一端时间，等径长度约为10～50mm，之后调整拉速，缩径至单晶硅棒10的目标直径，进行正常等径工步，随着提拉机构持续上升，晶棒长度逐步变长，当凸出部103经过第一个限位装置30后，控制限位装置30中第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置，如不出现掉棒事故，晶棒逐步上升，每经过一个限位装置30后，均控制该限位装置30中第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置。取晶前，控制所有限位装置30中第一限位件301和第二限位件302处于第一相对位置，正常取晶。

通过在副室20的高度方向设置多个限位装置30，多个限位装置30沿副室20的长度方向间隔设置，且设置于副室20的不同位置。可以根据拉晶时间、单晶硅棒10的重量或者传感器参数，获取凸出部103的位置信息，当检测到凸出部103通过副室20侧壁上的第一个限位装置30后，即可控制该限位装置30中的第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置，单晶硅棒10在第一限位件301和第二限位件302的保护下不会发生坠落，在凸出部103通过下一个限位装置30之前，均处于第一个限位装置30的保护范围之内。凸出部103继续提升，当检测到凸出部103通过副室20侧壁上的第二个限位装置30后，可控制该限位装置30中的第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置，从而单晶硅棒10进入到第二个限位装置30的保护范围之内。以此类推，单晶硅棒10逐步上升，每经过一个限位装置30后，均控制该限位装置30中第一限位件301和第二限位件302处于第二相对位置，能够对单晶硅棒10实现分段保护，减少单晶硅棒10掉落时的冲击力，进而提升了单晶炉的安全系数。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种拉晶方法，用于拉制单晶硅棒，所述单晶硅棒包括籽晶和通过所述籽晶引出的等径部，所述等径部靠近所述籽晶的一端沿自身径向延伸形成凸出部，所述凸出部的直径大于所述等径部的直径，其特征在于，所述拉晶方法包括：

控制第一限位件和第二限位件处于第一相对位置，其中，所述第一相对位置表示所述第一限位件和所述第二限位件之间的距离大于所述凸出部直径时所处的位置；

获取所述单晶硅棒的状态参数；

在所述状态参数满足预设条件时，控制所述第一限位件和所述第二限位件处于第二相对位置，其中，所述第二相对位置表示所述第一限位件和所述第二限位件之间的距离小于所述凸出部直径，且大于所述等径部直径时所处的位置。

2.根据权利要求1所述的拉晶方法，其特征在于，所述获取所述单晶硅棒的状态参数，包括：

获取所述单晶硅棒的拉晶时长，其中，所述拉晶时长与所述单晶硅棒的形状和位置相对应；

或者，

获取所述单晶硅棒的重量，其中，所述重量与所述单晶硅棒的形状和位置相对应；

或者，

获取所述单晶硅棒的位置信息。

3.一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括副室和设置于所述副室的限位装置；

所述限位装置包括第一限位件和第二限位件，所述第一限位件至少部分位于所述副室内，所述第二限位件至少部分位于所述副室内；

所述第一限位件和所述第二限位件分别与所述副室的侧壁连接，所述第一限位件与所述第二限位件相对设置；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于第一相对位置时，所述第一限位件与所述第二限位件之间的距离大于所述凸出部的直径；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于第二相对位置时，所述第一限位件与所述第二限位件之间的距离小于所述凸出部的直径，且大于所述等径部的直径。

4.根据权利要求3所述的单晶炉，其特征在于，所述限位装置还包括驱动机构；

所述第一限位件和所述第二限位件分别穿设于所述副室的侧壁，沿所述副室的径向，所述第一限位件和所述第二限位件分别与所述副室滑动连接；

所述驱动机构分别与所述第一限位件和所述第二限位件连接，以驱动所述第一限位件和所述第二限位件沿所述副室的径向分别与所述副室相对滑动。

5.根据权利要求4所述的单晶炉，其特征在于，所述驱动机构包括气缸、第一传动件以及第二传动件；

所述第一传动件分别与所述气缸的动力输出端以及所述第一限位件连接；

所述第二传动件分别与所述气缸以及所述第二限位件连接。

6.根据权利要求5所述的单晶炉，其特征在于，所述驱动机构还包括浮动连接块和浮动接头；

所述浮动连接块与所述浮动接头固定连接；

所述浮动连接块与所述第一传动件连接且间隙配合；

所述气缸的动力输出端与所述浮动接头连接且间隙配合。

7.根据权利要求5所述的单晶炉，其特征在于，所述限位装置还包括安装支架；

所述安装支架与所述副室固定连接；

所述安装支架包括导向安装板、滑轨以及导向组件；

所述导向组件分别与所述第一传动件以及所述第二传动件连接；

所述滑轨的一侧与所述导向组件滑动连接，所述滑轨的另一侧与所述导向安装板固定连接，所述滑轨的长度方向与所述气缸的动力方向一致。

8.根据权利要求7所述的单晶炉，其特征在于，所述限位装置还包括第三限位件、第四限位件、第五限位件以及第六限位件；

所述安装支架还包括第一限位挡板和第二限位挡板；

所述导向安装板通过所述第一限位挡板和所述第二限位挡板与所述副室固定连接；

所述第三限位件和所述第四限位件分别与所述第一传动件连接，且所述第三限位件和所述第四限位件与所述第一限位挡板相对设置；

所述第五限位件和所述第六限位件分别与所述第二传动件连接，且所述第五限位件和所述第六限位件与所述第二限位挡板相对设置；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于所述第一相对位置时，所述第三限位件与所述第一限位挡板抵接，所述第五限位件与所述第二限位挡板抵接；

在所述第一限位件和所述第二限位件处于所述第二相对位置时，所述第四限位件与所述第一限位挡板抵接，所述第六限位件与所述第二限位挡板抵接。

9.根据权利要求5所述的单晶炉，其特征在于，所述限位装置还包括第一法兰、第一支撑件、第二法兰以及第二支撑件；

所述第一法兰和所述第二法兰设置于所述副室外，且分别与所述副室的侧壁固定连接；

所述第一支撑件和所述第二支撑件设置于所述副室内，且分别与所述副室的侧壁固定连接；

所述第一限位件依次穿设于所述第一法兰、所述副室的侧壁以及所述第一支撑件；

所述第二限位件依次穿设于所述第二法兰、所述副室的侧壁以及所述第二支撑件；

所述第一支撑件与所述第一限位件之间设置有第一轴套；

所述第二支撑件与所述第二限位件之间设置有第二轴套。

10.根据权利要求9所述的单晶炉，其特征在于，所述限位装置还包括第一波纹管和第二波纹管；

所述第一波纹管设置于所述第一法兰与所述第一传动件之间，且所述第一波纹管的两端分别与所述第一法兰以及所述第一传动件固定连接；

所述第二波纹管设置于所述第二法兰与所述第二传动件之间，且所述第二波纹管的两端分别与所述第二法兰以及所述第二传动件固定连接。

11.根据权利要求3所述的单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括多个所述限位装置；

多个所述限位装置沿所述副室的长度方向间隔设置。

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