CN115012034A - 一种拉晶生产设备和拉晶方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种拉晶生产设备和拉晶方法，涉及拉晶生产技术领域，该拉晶生产设备具有拉晶质量好，生产效率高的有益效果。拉晶生产设备包括单晶炉和加料组件，加料组件位于单晶炉外，用于向单晶炉内添加硅料，加料组件上设置有进气管，进气管用于通入清洁气体，清洁气体经过加料组件进入单晶炉。

Description

一种拉晶生产设备和拉晶方法

技术领域

本公开涉及拉晶生产技术领域，尤其涉及一种拉晶生产设备和拉晶方法。

背景技术

通常，生产单晶硅棒的设备包括单晶炉、输送装置和加料仓，输送装置将加料仓中的硅料朝向单晶炉运送。

为了保证长时间连续拉晶，需要持续的向单晶炉供给硅料。在固体硅料持续流动过程中会产生大量的粉尘，一方面，这些粉尘会随着气体流动而进入到单晶炉的拉晶坩埚中，降落在液体硅表面，造成断线现象，影响拉晶质量。另一方面，这些粉尘会附着在硅料运送通道内，导致通道内的清洁度差，对拉晶质量易产生不良影响。

另外，在熔化为熔融硅时，会产生硅蒸汽，硅蒸汽进入到单晶炉后，也会影响拉晶质量。

发明内容

本申请的目的在于提供一种拉晶生产设备和拉晶方法，该拉晶生产设备具有拉晶质量好，生产效率高的有益效果。

第一方面，本申请提供一种拉晶生产设备，拉晶生产设备包括单晶炉和加料组件，加料组件位于单晶炉外，用于向单晶炉内添加硅料，加料组件上设置有进气管，进气管用于通入清洁气体，清洁气体经过加料组件进入单晶炉。

采用该技术方案的情况下，可以在加料组件向单晶炉加料的过程中，或在进行拉晶生产之前，或在整个拉晶生产过程中，利用进气管持续向单晶炉通入清洁气体，随着清洁气体从单晶炉的排气口排出，清洁气体可以将上述的粉尘和硅蒸汽携带走，减少降落在单晶炉中液态硅料表面的粉尘和硅蒸汽，以及减少在设备内壁上附着的粉尘，降低粉尘和硅蒸汽对拉晶质量产生的不良影响，提高拉晶成功率。

在一种可能的实现方式中，加料组件包括液体加料装置，液体加料装置用于向单晶炉内添加液态硅料；进气管包括设置于液体加料装置上的第二进气管和/或第三进气管。采用该技术方案的情况下，利用第二进气管和/或第三进气管通入的清洁气体可以将添加固体硅料时产生的粉尘和熔化为液态硅料时产生的硅蒸汽携带走。

在一种可能的实施例中，液体加料装置包括容纳腔、容器和加热器，容器用于盛装固体硅料和/或液态硅料，容器具有与单晶炉连通的出料口，容器和加热器均位于容纳腔中，加热器用于加热熔化容器中的硅料。采用该技术方案的情况下，当容器中盛装有固体硅料时，加热器可以将其熔化为液态，当容器中盛装有液态硅料时，加热器可以加热使其保持液态。容纳腔既可以起到保温和密封的作用，还可以起到避免误触加热器和容器造成烫伤的情况。

在一种示例中，第二进气管连通设置于容纳腔的顶部，第二进气管的出气口与容器的进料口对应。这就利于第二进气管通入的清洁气体进入到进料口中，以将液体加料装置中的粉尘、硅蒸汽携带走。

在一种示例中，液体加料装置还包括位于容纳腔中的保温构件，保温构件具有内腔，容器和加热器均位于内腔中；保温构件具有避让孔，避让孔与容器的进料口对应。采用该技术方案的情况下，硅料从避让孔进入到容器中。保温构件可以起到保温的作用，利于使得容器中的固体硅料被加热器快速充分的加热熔化为液态硅料，或利于保持容器中的液态硅料保持在液态。

在一种示例中，第三进气管连通设置于容纳腔的侧部，保温构件具有通气孔，通气孔的内端与容器的进料口连通，外端与第三进气管的出气口对应。采用该技术方案的情况下，第三进气管通入的清洁气体经过通气孔进入到容器的进料口中，可以冲刷容器的内壁，将容器中的硅蒸汽、粉尘携带走，提高容器内的清洁度。

在一种可能的实现方式中，拉晶生产设备还包括冷却装置，冷却装置设置于容纳腔的侧部或者底部。采用该技术方案的情况下，冷却装置在容纳腔中可以对容器的侧壁进行冷却降温，可以通过调整冷却装置的冷却能力，以使得容器处于适宜的温度范围内，避免因加热温度过高导致容器出现软化的情况，同时保证容器中的硅料温度高于自身熔点，能够迅速熔化。

在一种可能的实现方式中，加料组件包括固体加料装置，固体加料装置用于向单晶炉内添加固体硅料，进气管包括位于固体加料装置上的第一进气管。采用该技术方案的情况下，第一进气管通入的清洁气体首先进入到固体加料装置中，可以吹拂其中的固体硅料，将固体硅料上附着的粉尘携带走，在固体硅料被添加进入单晶炉过程中产生的粉尘，以及固体硅料在单晶炉中熔化而产生的硅蒸汽，也可以被第一进气管通入的清洁气体携带走，随着清洁气体一起排出单晶炉外。

在一种可能的实施例中，固体加料装置包括加料仓和输送装置，输送装置的两端分别连通加料仓和单晶炉，用于将固体硅料从加料仓输送至单晶炉；第一进气管连通设置于加料仓的侧部，清洁气体通过输送装置进入单晶炉。采用该技术方案的情况下，在固体硅料被放置在输送装置中，以及从输送装置进入到单晶炉的过程中，产生的粉尘均可以被清洁气体携带而排出单晶炉外，从而可以减少粉尘降落在单晶炉中液态硅料的表面，降低对拉晶质量的不良影响；固体硅料在单晶炉中熔化为液态时产生的硅蒸汽也可以被清洁气体携带走。

在一种可能的实现方式中，加料组件包括固体加料装置和液体加料装置，固体加料装置将固体硅料输送至液体加料装置中，液体加料装置将固体硅料熔化为液态硅料后，将其输送至单晶炉中；进气管包括第一进气管、第二进气管和第三进气管中的至少一者，第一进气管位于固体加料装置，第二进气管和第三进气管位于液体加料装置上。采用该技术方案的情况下，上述三个进气管中的任一者通入的清洁气体，均可以将输送固体硅料时所产生的粉尘，以及熔化为液态硅料时所产生的硅蒸汽携带走。

在一种可能的实施例中，液体加料装置还包括隔离阀，液体加料装置具有进口，隔离阀安装在进口，当隔离阀打开时，固体加料装置通过进口伸入到液体加料装置中；当固体加料装置退出液体加料装置时，隔离阀关闭。采用该技术方案的情况下，可以在将固体硅料运送完毕后，使固体加料装置退出液体加料装置，降低液体加料装置中的高温对固体加料装置的不良影响。

在一种可能的实现方式中，拉晶生产设备还包括真空发生装置，单晶炉和冷却出气管均与真空发生装置连接。

第二方面，根据上述的拉晶生产设备，本申请还提供一种拉晶方法，拉晶方法包括：

封闭拉晶生产设备，使拉晶生产设备处于预设低压状态；

利用进气管持续通入清洁气体，并使清洁气体从单晶炉持续排出，以保持预设低压状态；

利用加料组件向单晶炉添加硅料，以进行拉晶；

拉晶完成后，停止通入清洁气体。

采用上述技术方案的情况下，持续通入清洁气体直至拉晶完成，可以将拉晶过程中产生的粉尘和硅蒸汽尽量多的携带走，降低对拉晶的不良影响，提高拉晶质量和成功率。

在一种示例中，可以使真空发生装置与单晶炉连接，以持续抽取拉晶生产设备中的气体，保持拉晶生产设备处于预设低压状态，使清洁气体在真空发生装置的作用下持续从单晶炉向外排放以将粉尘和硅蒸汽携带走，以清洁拉晶生产设备的内部。

在一种示例中，当拉晶生产设备包括第一进气管、第二进气管和第三进气管中的至少一者时，在需要通入清洁气体时，可以利用所有的进气管同时通入清洁气体，大流量的清洁气体可以携带走尽量多的粉尘和硅蒸汽。

在一种示例中，当固体加料装置退出液体加料装置时，固体加料装置和单晶炉之间的连通切断，第一进气管通入的清洁气体不能进入单晶炉中，因此需要关闭第一进气管。

在一种示例中，当拉晶生产设备包括冷却装置时，在利用加热器加热容器时，利用冷却装置冷却容器，以使得容器处于适宜的温度范围内，避免因加热温度过高导致容器出现软化的情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种拉晶生产设备的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种液体加料装置的局部立体剖视图。

附图标记：

11-加料仓，12-盛料器，121-放料口；

2-液体加料装置，21-容器，211-进料口，212-流出段，22-容纳腔，23-保温构件，

231-通气孔，24-引导管，25-隔离阀；

3-单晶炉，4-真空发生装置，

5-输送装置，51-加料位置，52-落料位置，53-输送管；

61-第一进气管，62-第二进气管，63-第三进气管；

71-冷却进气管，72-冷却出气管。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本申请的描述中，“上方”、“下方”是基于重力方向而言的。

公知的，在通过拉晶获得单晶硅棒时，要用到拉晶生产设备，拉晶生产设备包括单晶炉3和加料组件，加料组件位于单晶炉3外，用于向单晶炉3内添加硅料。单晶炉3具有排气口，排气口与真空发生装置4连接，用于在拉晶生产过程中，使单晶炉3内保持负压密封状态。

但是，在进行拉晶生产过程中，由于加料组件和单晶炉3连通，并处于负压密封状态，加料组件持续或断续地向单晶炉3内添加硅料(可以是液态的，也可以是固态的)。若添加的是固体硅料，那么在添加过程中会产生大量粉尘，在固体硅料熔化为液态硅料后，这些粉尘会附着在液态硅料表面或掺杂在液态硅料中，对拉晶质量产生不良影响，还会附着在设备内壁上，尤其是附着在硅料运送通道的内壁上，上时间累积容易造成通道堵塞；且，固体硅料在单晶炉3内熔化为液态硅料的过程中会产生硅蒸汽，硅蒸汽会附着在液态硅料表面或掺杂在液态硅料中，对拉晶质量产生不良影响。若添加的是液态硅料，那么在添加过程中会产生大量硅蒸汽，硅蒸汽会附着在液态硅料表面或掺杂在液态硅料中，对拉晶质量产生不良影响。因此，需要及时地将粉尘和硅蒸汽清理出去，以降低粉尘和硅蒸汽对拉晶质量产生的不良影响。

为了解决上述技术问题，本申请提供一种拉晶生产设备，参考图1所示，拉晶生产设备包括单晶炉3和加料组件，加料组件位于单晶炉3外，用于向单晶炉3内添加硅料，加料组件上设置有进气管，进气管用于通入清洁气体，清洁气体经过加料组件进入单晶炉3。

采用该技术方案的情况下，可以在加料组件向单晶炉3加料的过程中，或在进行拉晶生产之前，或在整个拉晶生产过程中，利用进气管持续向单晶炉3通入清洁气体，随着清洁气体从单晶炉3的排气口排出，清洁气体可以将上述的粉尘和硅蒸汽携带走，减少降落在单晶炉3中液态硅料表面的粉尘和硅蒸汽，以及减少在设备内壁上附着的粉尘，降低粉尘和硅蒸汽对拉晶质量产生的不良影响，提高拉晶成功率。

这里，硅蒸汽是指气态硅和其他气态的含硅化合物。本文中记述的粉尘是一种混合粉尘，包括硅粉尘和其他杂质粉尘。

在一种可能的实现方式中，参考图1所示，加料组件包括液体加料装置2，液体加料装置2用于向单晶炉3内添加液态硅料；进气管包括设置于液体加料装置2上的第二进气管62和/或第三进气管63。其中，可以将固体硅料添加入液体加料装置2中，液体加料装置2将固体硅料熔化为液态硅料后，向单晶炉3内添加液态硅料；或，液体加料装置2只起到转送的作用，即利用液体加料装置2将已熔化好的液态硅料添加至单晶炉3中。采用该技术方案的情况下，若液体加料装置2需要将固体硅料熔化为液态硅料，那么利用第二进气管62和/或第三进气管63通入的清洁气体可以将添加固体硅料时产生的粉尘和熔化为液态硅料时产生的硅蒸汽携带走；若液体加料装置2只起到转送液态硅料的作用，那么清洁气体可以将液态硅料所携带的硅蒸汽携带走。而且，若第二进气管62和第三进气管63同时通入清洁气体，可以使得清洁气体的流量增大，利于将更多的硅蒸汽、粉尘携带走，减少降落在单晶炉3内的粉尘、硅蒸汽，以及减少附着在液体加料装置2内壁上的粉尘。

在一种可能的实施例中，液体加料装置2包括容纳腔22、容器21和加热器，容器21用于盛装固体硅料和/或液态硅料，容器21具有与单晶炉3连通的出料口，容器21和加热器均位于容纳腔22中，加热器用于加热熔化容器21中的硅料。采用该技术方案的情况下，当容器21中盛装有固体硅料时，加热器可以将其熔化为液态，当容器21中盛装有液态硅料时，加热器可以加热使其保持液态。容纳腔22既可以起到保温和密封的作用，还可以起到避免误触加热器和容器21造成烫伤的情况。

在一种示例中，容器21可以为管状，包括熔料段和流出段，进料口211位于熔料段，熔料段位于容纳腔22中，流出段伸入单晶炉3，液态硅料从熔料段流动至流出段，然后从流出段进入单晶炉3中。这样，可以简化液体加料装置2和单晶炉3之间的连接结构，便于液态硅料从液体加料装置2进入到单晶炉3中。具体使用时，容器21可以略微倾斜，熔料段高于流出段，以便于液态硅料向单晶炉3流动。

在一种示例中，第二进气管62连通设置于容纳腔22的顶部，第二进气管62的出气口与容器21的进料口211对应。这就利于第二进气管62通入的清洁气体进入到进料口211中，以将液体加料装置2中的粉尘、硅蒸汽携带走。

在一种示例中，液体加料装置2还包括位于容纳腔22中的保温构件23，保温构件23具有内腔，容器21和加热器均位于内腔中；保温构件23具有避让孔，避让孔与容器21的进料口211对应。采用该技术方案的情况下，硅料从避让孔进入到容器21中。保温构件23可以起到保温的作用，利于使得容器21中的固体硅料被加热器快速充分的加热熔化为液态硅料，或利于保持容器21中的液态硅料保持在液态。

在一种示例中，液体加料装置2可以有引导管24，引导管24穿过避让孔，硅料穿过引导管24进入容器21中。引导管24可以起到保护保温构件23的作用，避免硅料经过避让孔时污染和磨损保温构件23，从而可以延长保温构件23的使用寿命。

在一种示例中，第三进气管63连通设置于容纳腔22的侧部，保温构件23具有通气孔231，通气孔231的内端与容器21的进料口211连通，外端与第三进气管63的出气口对应。采用该技术方案的情况下，第三进气管63通入的清洁气体经过通气孔231进入到容器21的进料口211中，可以冲刷容器21的内壁，将容器21中的硅蒸汽、粉尘携带走，提高容器21内的清洁度。

在一种可能的实现方式中，拉晶生产设备还包括冷却装置，冷却装置设置于容纳腔22的侧部或者底部。采用该技术方案的情况下，由于容器21靠近加热器，容器21本身的温度高于其内的硅料温度，容易出现容器21本身温度过高而软化的情况，因此，冷却装置在容纳腔22中可以对容器21的侧壁进行冷却降温，可以通过调整冷却装置的冷却能力，以使得容器21处于适宜的温度范围内，避免因加热温度过高导致容器21出现软化的情况，同时保证容器21中的硅料温度高于自身熔点，能够迅速熔化。

在一种可能的实施例中，参考图1和图2所示，冷却装置包括冷却进气管71和冷却出气管72，冷却进气管71和冷却出气管72均伸入到容纳腔22中，冷却进气管71用于通入冷却气体，冷却出气管72用于排出冷却气体。采用该技术方案的情况下，可以调控冷却气体的流量，使得冷却气体进入容纳腔22中对容器21的侧壁进行冷却降温，以使得容器21处于适宜的温度范围内，避免因加热温度过高导致容器21出现软化的情况，同时尽量降低对容器21中硅料温度的影响，以确保容器21中硅料温度高于自身熔点，能够迅速熔化。其中，冷却进气管71和冷却出气管72均可以伸入到容器21下方，便于冷却气体快速的经过冷却出气管72排出，可以减少冷却气体在液体加料装置2中的流动，从而减少或避免冷却气体进入容器21中。在一种示例中，冷却进气管71和冷却出气管72均可以从容纳腔22的底部伸入，其各自的出气口与容器21的底壁对应。

例如，在该设备中，固体硅料熔化温度为1410℃，容器21可承受的最高温度为1700℃，可以将硅料加热至1500℃-1600℃，以确保固体硅料快速熔化。那么，利用冷却气体可以将容器21的下侧壁温度控制在1500℃至1700℃之间，或1600℃至1700℃之间。

进一步的，当液体加料装置2包括上述保温构件23时，冷却进气管71和冷却出气管72可以均伸入到保温构件23的内腔中。

在一种可能的实现方式中，加料组件包括固体加料装置，固体加料装置用于向单晶炉3内添加固体硅料，进气管包括位于固体加料装置上的第一进气管61。采用该技术方案的情况下，第一进气管61通入的清洁气体首先进入到固体加料装置中，可以吹拂其中的固体硅料，将固体硅料上附着的粉尘携带走，在固体硅料被添加进入单晶炉3过程中产生的粉尘，以及固体硅料在单晶炉3中熔化而产生的硅蒸汽，也可以被第一进气管61通入的清洁气体携带走，随着清洁气体一起排出单晶炉3外。

在一种可能的实施例中，参考图1所示，固体加料装置包括加料仓11和输送装置5，输送装置5的两端分别连通加料仓11和单晶炉3，用于将固体硅料从加料仓11输送至单晶炉3；第一进气管61连通设置于加料仓11的侧部，清洁气体通过输送装置5进入单晶炉3。采用该技术方案的情况下，在加料仓11中固体硅料被转运在输送装置5上，经过输送装置5运送至单晶炉3中。第一进气管61通入的清洁气体首先进入加料仓11中，然后从加料仓11进入到输送装置5中，经过输送装置5的硅料运送通道进入单晶炉3中。在固体硅料被放置在输送装置5中，以及从输送装置5进入到单晶炉3的过程中，产生的粉尘均可以被清洁气体携带而排出单晶炉3外，从而可以减少粉尘降落在单晶炉3中液态硅料的表面，降低对拉晶质量的不良影响；固体硅料在单晶炉3中熔化为液态时产生的硅蒸汽也可以被清洁气体携带走。

在一种示例中，输送装置5具有加料位置51和落料位置52，加料位置51位于加料仓11中，落料位置52与单晶炉3对应。固体加料装置还包括盛料器12，盛料器12设置于加料仓11上，且盛料器12具有放料口121，放料口121在重力方向上间隔地位于加料位置51上方。固体硅料从放料口121自由下落至加料位置51上，然后经过输送装置5的运送，从落料位置52进入到单晶炉3中。

在一种示例中，第一进气管61的出气口可以与加料位置51对应，进一步的，出气口的高度位置可以位于加料位置51和放料口121之间，以便于最大程度的将固体硅料从盛料器12的放料口121下落至加料位置51过程中所产生的粉尘携带进入到输送装置5的硅料运送通道中，以便携带尽量多的粉尘排出拉晶生产设备。

在一种可能的实现方式中，参考图1所示，加料组件包括固体加料装置和液体加料装置2，固体加料装置将固体硅料输送至液体加料装置2中，液体加料装置2将固体硅料熔化为液态硅料后，将其输送至单晶炉3中；进气管包括第一进气管61、第二进气管62和第三进气管63中的至少一者，第一进气管61位于固体加料装置，第二进气管62和第三进气管63位于液体加料装置2上。采用该技术方案的情况下，上述三个进气管中的任一者通入的清洁气体，均可以将输送固体硅料时所产生的粉尘，以及熔化为液态硅料时所产生的硅蒸汽携带走。当具有两个或三个进气管时，清洁气体的流量大，可以将更多的硅蒸汽和粉尘携带走，避免粉尘附着在液态硅料和设备的内壁上，提高拉晶生产设备内的清洁度。

在一种实施例中，参考图1所示，固体加料装置包括加料仓11和输送装置5，输送装置5的两端分别连通加料仓11和液体加料装置2，用于将固体硅料输送至液体加料装置2中。采用该技术方案的情况下，固体硅料在加料仓11中被放置在输送装置5上，利用输送装置5运送固体硅料至液体加料装置2中。在进行拉晶生产时，可以提前将固体硅料运送至液体加料装置2中，利用液体加料装置2加热熔化以获得液态硅料，然后根据需要随时利用液体加料装置2将液态硅料输送至单晶炉3中。这样可以节省时间，提高拉晶效率。

需要明确的是，第一进气管61是将固态硅料的粉尘鞋带走，而第二进气管62和第三进气管63是将进入液体加料装置2的粉尘携带走，避免其附着在液体加料装置2的内壁上，在一种可选的实施例中，只设置第二进气管62和/或第三进气管63，而至于附着在固体加料装置内壁上的粉尘，可以通过定期清理维护的方式清除，即可以使输送装置5退出液体加料装置2，将其拆卸下来对输送通道进行清理，可以打开加料仓11，清理加料仓11的内壁。

在一种可能的实施例中，参考图1所示，固体加料装置还包括设置于加料仓11上的盛料器12，盛料器12具有放料口121；加料仓11、输送装置5、液体加料装置2和单晶炉3沿硅料运送方向依次连通；输送装置5具有加料位置51和落料位置52，加料位置51位于加料仓11中，并在重力方向上间隔地位于放料口121下方；落料位置52位于液体加料装置2中，输送装置5用于将在加料仓11中获得的固体硅料输送给液体加料装置2；液体加料装置2将固体硅料加热熔化为液态硅料，单晶炉3接收液态硅料。在固体硅料从放料口121下落至加料位置51时，会产生粉尘，这些粉尘会随着硅料运动通道进入到单晶炉3中。这里，硅料运动通道包括固体硅料的运送通道和液态硅料的运送通道。

其中，盛料器12可以为漏斗状的容器21，以便于硅料顺畅地从放料口121下落至加料位置51。

在一种示例中，第一进气管61连通设置于加料仓11的侧部。采用该技术方案的情况下，第一进气管61通入的清洁气体首先进入加料仓11中，然后从加料仓11进入到输送装置5中，经过输送装置5、液体加料装置2进入单晶炉3中。在固体硅料进入到输送装置5，以及从输送装置5进入到单晶炉3的过程中，产生的粉尘均可以被清洁气体携带走，可以减少粉尘降落在单晶炉3中液态硅料表面，降低对拉晶质量的不良影响；固体硅料在单晶炉3中熔化为液态时产生的硅蒸汽也可以被清洁气体携带走。

在一种示例中，参考图1所示，第一进气管61的出气口伸入加料仓11中，并与加料位置51对应，第一进气管61的出气方向沿硅料运送方向。这样，第一进气管61通入的清洁气体可以从加料位置51进入到硅料运送通道内，以便于将固体硅料从放料口121下落至加料位置51时产生的粉尘尽量多地携带走。如此，第一方面，可以减少粉尘在生产设备中(尤其是硅料运送通道中)的积存，提高拉晶生产设备内部的清洁度；第二方面，可以减少粉尘降落在单晶炉3中液态硅料表面，降低对拉晶质量的不良影响，提高拉晶成功率；第三方面，还可以将在固体硅料熔化为液态硅料过程中所产生的硅蒸汽携带走，减少或避免硅蒸汽进入单晶炉3内的液态硅料中，进一步降低对拉晶质量的不良影响，提高拉晶成功率。

进一步的，在重力方向上，第一进气管61出气口的高度位置可以位于加料位置51和放料口121之间，以便于最大程度的将固体硅料从盛料器12的放料口121下落至加料位置51过程中所产生的粉尘携带进入到输送装置5的硅料运送通道中，以便携带尽量多的粉尘排出拉晶生产设备。

在一种示例中，第一进气管61可以为直管，且延伸方向与输送装置5的硅料运送通道方向一致。

在一种实施例中，参考图1所示，液体加料装置2包括容纳腔22、容器21和加热器，容器21具有进料口211和与单晶炉3连通的出料口，容器21和加热器均位于容纳腔22中，加热器用于加热熔化容器21中的硅料；输送装置5伸入容纳腔22中，并与容器21的进料口211对应，以将固体硅料输送至容器21中。采用该技术方案的情况下，当容器21可以接收来自输送装置5的固体硅料，再利用加热器将其熔化为液态；容器21的进料口211也可以直接接收液态硅料，加热器可以加热使其保持液态。容纳腔22既可以起到保温和密封的作用，还可以起到避免因误触加热器和容器21造成烫伤的情况。

在一种示例中，输送装置5的落料位置52可以在重力方向上间隔地位于容器21的进料口211上方，固体硅料从进料口211降落进入容器21中，但在此过程中会产生粉尘。

在一种示例中，第二进气管62连通设置于容纳腔22的顶部，第二进气管62的出气口与容器21的进料口211连通。采用该技术方案的情况下，第二进气管62通入的清洁气体可以直接进入到容器21中，并在容器21中沿着硅料运送通道朝向单晶炉3流动，这时，可以将进入到容器21中的粉尘和在容器21中产生的硅蒸汽携带走，还可以减少降落在单晶炉3中的液态硅料表面的粉尘和硅蒸汽，降低对拉晶质量的不良影响，提高拉晶成功率。

在一种示例中，第二进气管62的出气口伸入到容纳腔22中，并与落料位置52对应，第二进气管62的出气方向沿重力方向。采用该技术方案，容纳腔22处于密封状态，第二进气管62通入的清洁气体会和第一进气管61通入的清洁气体一起沿着硅料运送方向流动进入到容器21的进料口211中(参考图1中箭头所示)。其中，第二进气管62的出气方向沿重力方向，这就更利于第二进气管62通入的清洁气体进入到进料口211中，从而利于在第一进气管61所通入清洁气体的基础上，一方面，可以尽量多的将在固体硅料从落料位置52下落至进料口211中所产生的粉尘(落料位置52与进料口211在重力方向上间隔分布)和在固体硅料熔化为液态硅料过程中所产生的硅蒸汽携带走，另一方面，两份清洁气体均进入到单晶炉3中，使得经过单晶炉3内硅液表面的清洁气体的流量增大，利于减少降落在单晶炉3内的硅液表面的粉尘。

因此，采用上述技术方案，一方面，可以进一步减少粉尘在容料装置和单晶炉3中的积存，提高容料装置和单晶炉3的清洁度，另一方面，可以进一步减少落入液态硅料中的粉尘和硅蒸汽，进一步降低对拉晶质量的不良影响，提高拉晶成功率。

在一种实施例中，参考图1和2所示，第三进气管63连通设置于容纳腔22的侧部，第三进气管63的出气口与容器21的进料口211连通。采用该技术方案的情况下，第三进气管63通入的清洁气体可以进入到容器21的进料口211中，可以冲刷容器21的内壁，提高容器21的清洁度，并将容器21中的硅蒸汽、粉尘携带走。

在一种示例中，参考图1和2所示，第三进气管63的出气口伸入到容纳腔22中，并与容器21的进料口211对应，第三进气管63的出气方向沿硅料运送方向，第三进气管63用于通入清洁气体。采用该技术方案的情况下，第三进气管63通入的清洁气体经过通气孔231进入到容器21的进料口211中，可以冲刷容器21的内壁，将容器21中的硅蒸汽、粉尘携带走，提高容器21内的清洁度。

在第一进气管61和/或第二进气管62通入清洁气体已经沿着硅料运送方向流动进入到进料口211中的基础上，第三进气管63通入的清洁气体进入到液体加料装置2中后，会和第一进气管61和/或第二进气管62通入的清洁气体一起沿着硅料运送方向流动进入到容器21的进料口211中(参考图1中箭头所示)。

若三份清洁气体均进入到容器21和单晶炉3中，一方面，可以尽量多的将在容器21至单晶炉3的出气口之间所存的粉尘和硅蒸汽携带走，另一方面，使得经过单晶炉3内液态硅料表面的清洁气体的流量增大，利于减少降落在单晶炉3内的液态硅料表面的粉尘。因此，采用该技术方案，一方面，可以进一步减少粉尘在容料装置和单晶炉3中的积存，提高容料装置和单晶炉3的清洁度，另一方面，可以进一步减少落入液态硅料中的粉尘和硅蒸汽，进一步降低对拉晶质量的不良影响，提高拉晶成功率。

在一种可能的实施例中，参考图1和图2所示，液体加料装置2还包括位于容纳腔22中的保温构件23，保温构件23具有内腔，容器21和加热器均位于内腔中。采用该技术方案，保温构件23可以起到保温的作用，利于容器21保持在硅料的熔点温度以上，以确保固体硅料在容器21中快速充分的熔化为液态硅料。容纳腔22既可以起到保温和密封的作用，还可以起到避免因误触加热组件和容器21造成烫伤的情况。

在一种示例中，加热器可以为热辐射式加热器，位于容器21的下方，且与容器21间隔设置。加热器可以与容器21形状匹配，以便于更好的对容器21内的固体硅料加热，使其熔化。

在一种示例中，保温构件23具有避让孔，避让孔与容器21的进料口211对应，硅料从避让孔进入到容器21中。

在一种可能的实施例中，参考图1和图2所示，液体加料装置2还包括引导管24，保温构件23具有避让孔，引导管24穿过避让孔，一端与容器21的进料口211对应，另一端与落料位置52对应；采用该技术方案的情况下，固体硅料从输送装置5的落料位置52下落进入到引导管24中，并在引导管24的引导和限位下，可以准确地进入到容器21的进料口211中，避免固体硅料洒落在容器21外侧。同时，引导管24可以起到保护保温构件23的作用，避免固体硅料从避让孔经过时污染和磨损保温构件23，从而可以延长保温构件23的使用寿命。

在一种示例中，参考图1和图2所示，输送装置5与保温构件23之间具有间隙，引导管24的端部伸出避让孔与落料位置52对应。这样，既有利于保证固体硅料全部进入到引导管24中，又可以降低高温对输送装置5的不良影响。

在一种示例中，引导管24朝向容器21的一端，可以与容器21的进料口211形状相同，并在进料口211的宽度方向上(该方向与硅料运送方向垂直)，与进料口211大小匹配，以便于引导管24和容器21的进料口211对接，从而使得固体硅料准确地进入到容器21中。

在一种示例中，参考图1所示，在进料口211的长度方向上(该方向与硅料运送方向一致)，引导管24的朝向容器21的一端的尺寸可以小于进料口211的尺寸。这时，保温构件23可以与进料口211的两端卡接，第三进气管63通入的气体也可以从进料口211的端部进入容器21中。

在一种示例中，参考图2所示，第三进气管63的出气口伸入容纳腔22中，保温构件23具有通气孔231，通气孔231的内端与容器21的进料口211连通，外端与第三进气管63的出气口对应。采用该技术方案的情况下，第三进气管63通入的清洁气体经过通气孔231进入到容器21的进料口211中，可以冲刷容器21的内壁，将容器21中的硅蒸汽、粉尘携带走，提高容器21内的清洁度。采用该技术方案的情况下，通气孔231可以方便第三进气管63通入的清洁气体经过通气孔231进入到容器21的进料口211中，可以增大清洁气体对容器21内壁的冲刷力度，提高容器21内壁的清洁度；可以增大清洁气体对硅料表面的冲刷力度，将尽量多的硅蒸汽和粉尘携带走。

在一种可能的实现方式中，参考图1所示，输送装置5可以包括输送管53，输送管53的伸入加料仓11的一端具有第一缺口，和/或，输送管53的伸入容纳腔22的一端具有第二缺口。采用该技术方案，第一缺口和第二缺口的设置可以起到减轻输送管53重量的作用。

当输送装置5采用振动给料的方式时，输送装置5还包括振动器，振动器与输送管53传动连接，可以带动输送管53振动，以实现固体硅料在输送管53中的运动，从而完成固体硅料的运送。而通过减轻输送管53的重量，可以确保振动管有效振动，以将固体硅料从加料位置51运送至落料位置52。

其中，第一缺口可以位于输送管53的端部，与盛料器12的放料口121对应，第一缺口所在位置即为加料位置51，这样还方便第一进气管61通入的清洁气体进入到输送管53中；第二缺口可以位于输送管53的端部，第二缺口所在位置即为落料位置52，这样还方便第二进气管62通入的清洁气体吹拂落料位置52处的固体硅料，将尽量多的粉尘携带走。

在一种可能的实现方式中，输送装置5的伸入容纳腔22的一端涂覆有耐高温涂层。由于固体硅料需要在液体加料装置2中熔化，因此，容纳腔22内的温度很高。而为了降低成本，输送装置5可以采用普通材料制作(例如石英)，这时，涂覆耐高温涂层可以保护输送装置5。

或者，在另一种可能的实现方式中，输送装置5也可以采用耐高温材料制作。

在一种可能的实施例中，液体加料装置2还包括隔离阀25，液体加料装置2具有进口，隔离阀25安装在进口，当隔离阀25打开时，固体加料装置通过进口伸入到液体加料装置2中；当固体加料装置退出液体加料装置2时，隔离阀25关闭。采用该技术方案的情况下，可以在将固体硅料运送完毕后，使固体加料装置退出液体加料装置2，降低液体加料装置2中的高温对固体加料装置的不良影响。

在一种示例中，液体加料装置2进口与容纳腔22连通，当隔离阀25打开时，固体加料装置的输送装置5穿过进口伸入容纳腔22中，输送装置5的落料位置52与容器21的进料口211对应；当输送装置5退出容纳腔22时，隔离阀25关闭。采用该技术方案的情况下，可以在固体料运送完毕后，使输送装置5退出容纳腔22，降低容纳腔22中的高温对输送装置5的不良影响。

在一种示例中，输送装置5为可伸缩的，以便于其伸入或退出容纳腔22中，当伸入容纳腔22中时，输送装置5延伸至容器21的上方，落料位置52与进料口211对应。

其中，当隔离阀25打开，输送装置5通过进口伸入到容纳腔22中时，第一进气管61、第二进气管62和第三进气管63可以同时通入清洁气体。

当输送装置5退出容纳腔22，隔离阀25关闭时，第一进气管61停止通入清洁气体，第二进气管62和第三进气管63可以继续同时通入清洁气体。

其中，第一进气管61通入的清洁气体可以从加料位置51进入到输送装置5中，然后从落料位置52排出，朝向进料口211流动而进入到容器21中，在容器21中从熔料段朝向流出段212流动，并进入到单晶炉3中，最后从单晶炉3向外排出。在该部分气体的流经过程中，可以将运送固体料过程中产生的粉尘、固体硅料熔化为液态硅料过程中所产生的硅蒸汽携带走，还可以吹拂单晶炉3中液态硅料的表面(尤其是单晶炉3中)，减少粉尘降落在液态硅料表面，提高拉晶成功率。

第二进气管62通入的清洁气体可以从落料位置52朝向进料口211流动而进入到容器21中，在容器21中从熔料段朝向流出段212流动，并进入到单晶炉3中，最后从单晶炉3向外排出。在该部分气体的流经过程中，可以将运送固体料过程中产生的粉尘、固体硅料熔化为液态硅料过程中所产生的硅蒸汽携带走，还可以吹拂单晶炉3中液态硅料的表面(尤其是单晶炉3中)，减少粉尘降落在液态硅料表面，提高拉晶成功率。

第三进气管63通入的清洁气体可以从保温构件23的通气孔231朝向进料口211流动而进入到容器21中，在容器21中从熔料段朝向流出段212流动，并进入到单晶炉3中，最后从单晶炉3向外排出。在该部分气体的流经过程中，可以将运送固体料过程中产生的粉尘、固体硅料熔化为液态硅料过程中所产生的硅蒸汽携带走，还可以吹拂单晶炉3中液态硅料的表面(尤其是单晶炉3中)，减少粉尘降落在液态硅料表面，提高拉晶成功率。

当输送装置5通过进口伸入到容纳腔22中，持续运送固体硅料时，固体硅料进入到加料位置51，和离开落料位置52均产生粉尘，粉尘量大，三部分清洁气体同时流动，气流量大，可以将较多的粉尘携带走。

当输送装置5退出容纳腔22，隔离阀25关闭时，只有输送装置5上已存放的固体硅料从落料位置52下落至进料口211过程中产生粉尘，粉尘量小，第二进气管62和第三进气管63通入的两部分清洁气体即可将少量粉尘携带走。

在一种可能的实现方式中，参考图1所示，拉晶生产设备还包括真空发生装置4，单晶炉3和冷却出气管72均与真空发生装置4连接。采用该技术方案，在真空发生装置4作用下，利于上述第一进气管61所通入的清洁气体快速进入到输送装置5中，利于第二进气管62和第三进气管63所通入的清洁气体快速进入到容器21中，以及利于冷却气体快速从冷却进气管71进入到冷却出气管72中，减少冷却气体在液体加料装置2中的流动，从而减少或避免冷却气体进入容器21中。例如，真空发生装置4可以为真空泵。

在一种示例中，第一进气管61、第二进气管62和第三进气管63可以连接于同一气源。清洁气体可以是氮气、氢气、氩气或氦气。

在一种示例中，参考图1所示，单晶炉3内设置有拉晶坩埚，用于盛装液态硅料和用于晶体生长，坩埚与单晶炉3的内壁之间具有间隙，单晶炉3具有位于底壁的出气口，该出气口与真空发生装置4连通。出气口位于底部，利于气流经过液态硅料表面和坩埚四周，以便于将液态硅料表面的粉尘和硅蒸汽携带走，还便于将坩埚四周的粉尘携带走。

根据上述的拉晶生产设备，本申请还提供一种拉晶方法，拉晶方法包括：

封闭拉晶生产设备，使拉晶生产设备处于预设低压状态；

利用进气管持续通入清洁气体，并使清洁气体从单晶炉3持续排出，以保持预设低压状态；

利用加料组件向单晶炉3添加硅料，以进行拉晶；

拉晶完成后，停止通入清洁气体。

采用上述技术方案的情况下，持续通入清洁气体直至拉晶完成，可以将拉晶过程中产生的粉尘和硅蒸汽尽量多的携带走，降低对拉晶的不良影响，提高拉晶质量和成功率。

在一种示例中，可以使真空发生装置4与单晶炉3连接，以持续抽取拉晶生产设备中的气体，保持拉晶生产设备处于预设低压状态，使清洁气体在真空发生装置4的作用下持续从单晶炉3向外排放以将粉尘和硅蒸汽携带走，以清洁拉晶生产设备的内部。

在一种示例中，当拉晶生产设备包括第一进气管61、第二进气管62和第三进气管63中的至少一者时，在需要通入清洁气体时，可以利用所有的进气管同时通入清洁气体，大流量的清洁气体可以携带走尽量多的粉尘和硅蒸汽。

在一种示例中，当固体加料装置退出液体加料装置2时，固体加料装置和单晶炉3之间的连通切断，第一进气管61通入的清洁气体不能进入单晶炉3中，因此需要关闭第一进气管61。

在一种示例中，当拉晶生产设备包括冷却装置时，在利用加热器加热容器21时，利用冷却装置冷却容器21，以使得容器21处于适宜的温度范围内，避免因加热温度过高导致容器21出现软化的情况。具体的，当冷却装置包括冷却进气管71和冷却出气管72时，在利用加热器加热容器21时，利用冷却进气管71通入冷却气体，以使得容器21处于适宜的温度范围内，避免因加热温度过高导致容器21出现软化的情况。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种拉晶生产设备，包括单晶炉和加料组件，所述加料组件位于所述单晶炉外，其特征在于，所述加料组件上设置有进气管，所述进气管用于通入清洁气体，所述清洁气体经过所述加料组件进入单晶炉。

2.根据权利要求1所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述加料组件包括液体加料装置，所述液体加料装置用于向所述单晶炉内添加液态硅料；所述进气管包括设置于所述液体加料装置上的第二进气管和/或第三进气管。

3.根据权利要求2所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述液体加料装置包括容纳腔、容器和加热器，所述容器用于盛装固体硅料和/或液态硅料，所述容器具有与所述单晶炉连通的出料口，所述容器和所述加热器均位于所述容纳腔中，所述加热器用于加热熔化所述容器中的硅料。

4.根据权利要求3所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述第二进气管连通设置于所述容纳腔的顶部，所述第二进气管的出气口与所述容器的进料口对应。

5.根据权利要求3所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述液体加料装置还包括位于所述容纳腔中的保温构件，所述保温构件具有内腔，所述容器和所述加热器均位于所述内腔中；

所述保温构件具有避让孔，所述避让孔与所述容器的进料口对应。

6.根据权利要求5所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述第三进气管连通设置于所述容纳腔的侧部，所述保温构件具有通气孔，所述通气孔的内端与所述容器的进料口连通，外端与所述第三进气管的出气口对应。

7.根据权利要求3所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述拉晶生产设备还包括冷却装置，所述冷却装置设置于所述容纳腔的侧部或者底部。

8.根据权利要求1所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述加料组件包括固体加料装置，所述固体加料装置用于向所述单晶炉内添加固体硅料，所述进气管包括位于所述固体加料装置上的第一进气管。

9.根据权利要求8所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述固体加料装置包括加料仓和输送装置，所述输送装置的两端分别连通所述加料仓和所述单晶炉，用于将固体硅料从所述加料仓输送至所述单晶炉；所述第一进气管连通设置于所述加料仓的侧部，所述清洁气体通过输送装置进入所述单晶炉。

10.根据权利要求1所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述加料组件包括固体加料装置和液体加料装置，所述固体加料装置将固体硅料输送至所述液体加料装置中，所述液体加料装置将所述固体硅料熔化为液态硅料后，将其输送至所述单晶炉中；所述进气管包括第一进气管、第二进气管和第三进气管中的至少一者，所述第一进气管位于所述固体加料装置上，所述第二进气管和第三进气管位于所述液体加料装置上。

11.根据权利要求10所述的拉晶生产设备，其特征在于，所述液体加料装置还包括隔离阀，所述液体加料装置具有进口，所述隔离阀安装在所述进口，

当所述隔离阀打开时，所述固体加料装置通过所述进口伸入到所述液体加料装置中；

当所述固体加料装置退出所述液体加料装置时，所述隔离阀关闭。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的拉晶生产设备，其特征在于，还包括真空发生装置，所述单晶炉与所述真空发生装置连接。

13.一种拉晶方法，其特征在于，使用权利要求1-12中任一项所述的拉晶生产设备，所述拉晶方法包括：

封闭所述拉晶生产设备，使所述拉晶生产设备处于预设低压状态；

利用所述进气管持续通入清洁气体，并使所述清洁气体从所述单晶炉持续排出，以保持所述预设低压状态；

利用所述加料组件向所述单晶炉添加硅料，以进行拉晶；

拉晶完成后，停止通入清洁气体。

14.根据权利要求13所述的拉晶方法，其特征在于，当使用上述权利要求12所述的拉晶生产设备时，利用所述真空发生装置抽取所述拉晶生产设备中的气体，以达到使所述拉晶生产设备处于预设抵压密封状态的目的。

15.根据权利要求13所述的拉晶方法，其特征在于，当使用上述权利要求10所述的拉晶生产设备时，利用所述第一进气管、第二进气管和第三进气管中的至少一者通入清洁气体。

16.根据权利要求13所述的拉晶方法，其特征在于，当使用上述权利要求11所述的拉晶生产设备时，当所述固体加料装置退出所述液体加料装置时，关闭所述第一进气管。

17.根据权利要求13所述的拉晶方法，其特征在于，当使用上述权利要求7所述的拉晶生产设备时，在利用所述加热器加热所述容器时，利用所述冷却装置冷却所述容器。

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