CN116657236B - 一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，包括：熔晶炉、拉晶炉，所述拉晶炉设置在所述熔晶炉顶部，所述拉晶炉底部与所述拉晶炉顶部连通，所述熔晶炉内设置有坩埚，所述坩埚安装在旋转机构顶部，所述旋转机构底部安装在熔晶炉底面，所述坩埚顶部设置有防硅跳组件，所述拉晶炉顶部设置有提拉机构，所述提拉机构用于将坩埚内熔融状态的硅向上牵引在拉晶炉内形成硅棒，所述拉晶炉内设置有塑形机构，所述塑形机构设置在坩埚上部，所述塑形机构用于对提拉机构上拉熔融状态的硅进行塑形；用以避免坩埚内发生硅跳对拉晶炉造成的危害。

Description

一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉

技术领域

本发明涉及拉晶炉技术领域，特别涉及一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉。

背景技术

目前，拉晶炉在熔化过程中，由于坩埚在加热时底部温度高于顶部液面温度，产生纵向温度梯度，温度区间差距大导致熔硅在坩埚中沸腾并且飞溅出来，行业内称为硅跳，发生硅跳时，熔硅跳出坩埚外，飞溅在加热器、保护罩、石墨托碗和单晶炉壁上，使石墨器件损坏，就算不损坏，停炉后，人工需要用角磨机打磨污染点，硅硬度大导致打磨困难，严重的硅跳会烧坏单晶炉底，一般在炉底都有碳毡做保护，但是很多漏硅是顺着坩埚支撑托碗流下的，先开始会在底部看见金属波纹管，出现星点的烧损，就是硅料已经碰到金属波纹管，这时是最危险的，只能降温停炉等待维修，使得一锅料作废，造成物料浪费，甚至会损坏底部的磁流体，泄露的硅液触碰到水管会发生重大安全事故；

因此，需要一种能够避免坩埚内发生硅跳对拉晶炉造成重大危害的设备。

发明内容

本发明提供一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，用以避免坩埚内发生硅跳对拉晶炉造成的危害。

本发明提供了一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，包括：熔晶炉、拉晶炉，所述拉晶炉设置在所述熔晶炉顶部，所述拉晶炉底部与所述拉晶炉顶部连通，所述熔晶炉内设置有坩埚，所述坩埚安装在旋转机构顶部，所述旋转机构底部安装在熔晶炉底面，所述坩埚顶部设置有防硅跳组件，所述拉晶炉顶部设置有提拉机构，所述提拉机构用于将坩埚内熔融状态的硅向上牵引在拉晶炉内形成硅棒，所述拉晶炉内设置有塑形机构，所述塑形机构设置在坩埚上部，所述塑形机构用于对提拉机构上拉熔融状态的硅进行塑形。

优选的，所述坩埚与旋转机构之间设置有第一加热器，所述第一加热器通过第一温度对坩埚加热，并使坩埚内单晶硅发生熔融；

所述拉晶炉内设置有第二加热器，所述第二加热器为管状结构，所述管状结构外壁与拉晶炉内壁连接，所述管状结构内壁为发热面，所述第二加热器通过第二温度对所述提拉机构上的硅棒进行加热。

优选的，所述第一温度为950-1200℃、所述第二温度为600-850℃。

优选的，所述熔晶炉内还设置有第三加热器，所述第三加热器为环状结构，所述环状结构套设在所述坩埚外部，所述环状结构与拉晶炉内底面之间设置有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆用于调节所述环状结构高度。

优选的，所述熔晶炉轴向外壁设置有勘测口，所述勘测口通过耐高温玻璃密封，所述勘测口远离拉晶炉一面设置有红外热成像仪，所述红外热成像仪用于检测坩埚内温度变化。

优选的，所述塑形机构包括两半环形结构，两所述半环形结构周向外壁均设置有电动推杆，两所述电动推杆远离半环形结构的一端均安装在熔晶炉内壁，两所述半环形结构对称设置，两所述电动推杆用于调节两所述半环形结构之间间距。

优选的，所述电动伸缩杆和电动推杆均连接有控制模块，所述控制模块连接图像处理模块，所述图像处理模块连接所述红外热成像仪，所述图像处理模块用于对红外热成像仪图像数据进行分析，并将分析后的数据发送至控制模块，所述控制模块用于启闭所述电动伸缩杆的伸缩；

伸缩图像处理模块还连接有摄像仪，所述摄像仪拍摄端朝向所述坩埚上部设置，所述摄像仪的拍摄端位于塑形机构与坩埚上部之间；

所述摄像仪用于拍摄坩埚上部硅棒尺寸变化，并形成图像数据，所述图像处理模块用于分析图像数据，并将分析后的数据发送至控制模块，所述控制模块用于启闭所述电动推杆的伸缩。

优选的，所述防硅跳组件包括底板，所述底板表面用于设置挡板组件，所述底板圆心设置有拉晶孔，所述拉晶孔设置在坩埚上部，所述挡板组件包括多个滑轨，各所述滑轨以底板圆心为基准，水平发散式设置，所述滑轨远离底板一面设置有滑块，各所述滑块沿滑动方向设置有挡板，所述滑块侧壁设置有滑孔，各所述滑孔通过V型驱动杆组件连接，所述V型驱动杆组件在滑孔内滑动；

所述V型驱动杆组件包括V型驱动杆，所述V型驱动杆两端分别设置在两相邻滑块的滑孔内，所述V型驱动杆两端分别设置有配合槽，两所述配合槽分别位于所述V型驱动杆上下表面，其中一所述V型驱动杆上表面的配合槽与另一所述V型驱动杆下表面的配合槽配合；

其中一所述滑块远离拉晶孔的一端设置有电动驱动杆，所述电动驱动杆与所述控制模块连接，所述控制模块用于启闭驱动杆伸缩。

优选的，各所述挡板配合滑块，用于在封闭拉晶孔；

各所述挡板靠近坩埚一面均设置有碳毡。

优选的，所述提拉机构设置在拉晶炉顶部，所述提拉机构靠近坩埚一端用于安装籽晶轴。

本发明技术方案具有以下优点：

熔晶炉1对坩埚3进行加热，同时旋转机构10启动驱动坩埚3旋转，使得坩埚3内的单晶硅呈熔融状态，提拉机构5下降后末端的籽晶轴4位于液面上方，硅熔体在籽晶轴4处形成单晶硅棒，籽晶轴4通过提拉机构5不断缓慢提升，使得坩埚3内的硅熔体不断在籽晶轴4上的单晶硅棒下部形成结晶，在提拉过程中，单晶硅棒外径呈波纹状，通过塑形机构不断对单晶硅棒表面进行塑形，使得塑形后的单晶硅棒表面更加平滑；

在熔融过程中，熔硅在坩埚3内有可能出现硅跳现象，沸腾并飞溅出来，熔硅跳出坩埚3外，飞溅在加热器、保护罩、石墨托碗和单晶炉壁上，使石墨器件损坏，停炉后，人工需要用角磨机打磨污染点，费时费力，严重的硅跳会导致烧坏单晶炉底，对此，在坩埚3上部设置防硅跳组件，及时将飞溅的熔硅进行阻隔，可避免设备损坏，从而延长设备使用寿命，降低工作人员劳动强度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的拉晶炉结构示意图；

图2为本发明的第三加热器结构示意图；

图3为本发明的塑形机构结构示意图；

图4为本发明的防硅跳组件结构示意图；

图5为本发明的挡板组件结构示意图；

图6为本发明的挡板安装示意图；

图7为本发明的V型驱动杆结构示意图；

图8为本发明的机械臂安装示意图；

图9为本发明的机械臂校正原理示意图；

图10为本发明的子接收器响应个数变化示意图；

图11为本发明的硅棒部分偏出光幕时硅棒遮挡示意图；

图12为本发明的子接收器连线的中线L示意图；

图13为本发明的实际硅棒位置与理论硅棒位置偏移示意图；

图14为本发明的硅棒偏移距离示意图；

图15为本发明的硅棒处于光幕中不同位置示意图；

图16为本发明的直线L一侧子接收器全部未响应情况示意图；

图17为本发明的实际硅棒不发生偏移情况示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1、

本实施例提供一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉2，包括：熔晶炉1、拉晶炉2，所述拉晶炉2设置在所述熔晶炉1顶部，所述拉晶炉2底部与所述拉晶炉2顶部连通，所述熔晶炉1内设置有坩埚3，所述坩埚3安装在旋转机构10顶部，所述旋转机构10底部安装在熔晶炉1底面，所述坩埚3顶部设置有防硅跳组件，所述拉晶炉2顶部设置有提拉机构5，所述提拉机构5用于将坩埚3内熔融状态的硅向上牵引在拉晶炉2内形成硅棒，所述拉晶炉2内设置有塑形机构，所述塑形机构设置在坩埚3上部，所述塑形机构用于对提拉机构5上拉熔融状态的硅进行塑形。

所述提拉机构5设置在拉晶炉2顶部，所述提拉机构5靠近坩埚3一端用于安装籽晶轴4。

上述实施例中，熔晶炉1对坩埚3进行加热，同时旋转机构10启动驱动坩埚3旋转，使得坩埚3内的单晶硅呈熔融状态，提拉机构5下降后末端的籽晶轴4位于液面上方，硅熔体在籽晶轴4处形成单晶硅棒，籽晶轴4通过提拉机构5不断缓慢提升，使得坩埚3内的硅熔体不断在籽晶轴4上的单晶硅棒下部形成结晶，在提拉过程中，单晶硅棒外径呈波纹状，通过塑形机构不断对单晶硅棒表面进行塑形，使得塑形后的单晶硅棒表面更加平滑；

在熔融过程中，熔硅在坩埚3内有可能出现硅跳现象，沸腾并飞溅出来，熔硅跳出坩埚3外，飞溅在加热器、保护罩、石墨托碗和单晶炉壁上，使石墨器件损坏，停炉后，人工需要用角磨机打磨污染点，费时费力，严重的硅跳会导致烧坏单晶炉底，对此，在坩埚3上部设置防硅跳组件，及时将飞溅的熔硅进行阻隔，可避免设备损坏，从而延长设备使用寿命，降低工作人员劳动强度。

实施例2、

在一个实施例中，所述坩埚3与旋转机构10之间设置有第一加热器6，所述第一加热器6通过第一温度对坩埚3加热，并使坩埚3内单晶硅发生熔融；

所述拉晶炉2内设置有第二加热器7，所述第二加热器7为管状结构，所述管状结构外壁与拉晶炉2内壁连接，所述管状结构内壁为发热面，所述第二加热器7通过第二温度对所述提拉机构5上的硅棒进行加热。

所述第一温度为950-1200℃、所述第二温度为600-850℃。

所述熔晶炉1内还设置有第三加热器8，所述第三加热器8为环状结构，所述环状结构套设在所述坩埚3外部，所述环状结构与拉晶炉2内底面之间设置有电动伸缩杆9，所述电动伸缩杆9用于调节所述环状结构高度。

上述实施例中，第一加热器6用于对坩埚3提供950-1200℃的第一温度，使得单晶硅在坩埚3内被熔化，熔化的过程中，由于加热器对坩埚3进行加热时，坩埚3底部温度高，产生纵向温度梯度，同时氩气的气流方向也是从上到下的流动，所以温度区间差距大，容易在坩埚3边挂边，对坩埚3内溶液温度进行监测，温度区间差距大时，启动第三加热器8对坩埚3进行加热，通过电动伸缩杆9的伸缩，带动第三加热器8在坩埚3外部进行上下移动，从而对溶液靠近液面位置进行加热，使得溶液底部和顶部的温度趋近一致，从而避免加热不均导致硅跳和挂边现象。

实施例3、

在一个实施例中，所述熔晶炉1轴向外壁设置有勘测口，所述勘测口通过耐高温玻璃密封，所述勘测口远离拉晶炉2一面设置有红外热成像仪，所述红外热成像仪用于检测坩埚3内温度变化。

所述塑形机构包括两半环形结构11，两所述半环形结构11周向外壁均设置有电动推杆12，两所述电动推杆12远离半环形结构11的一端均安装在熔晶炉1内壁，两所述半环形结构11对称设置，两所述电动推杆12用于调节两所述半环形结构11之间间距。

所述电动伸缩杆9和电动推杆12均连接有控制模块，所述控制模块连接图像处理模块，所述图像处理模块连接所述红外热成像仪，所述图像处理模块用于对红外热成像仪图像数据进行分析，并将分析后的数据发送至控制模块，所述控制模块用于启闭所述电动伸缩杆9的伸缩；

伸缩图像处理模块还连接有摄像仪，所述摄像仪拍摄端朝向所述坩埚3上部设置，所述摄像仪的拍摄端位于塑形机构与坩埚3上部之间；

所述摄像仪用于拍摄坩埚3上部硅棒尺寸变化，并形成图像数据，所述图像处理模块用于分析图像数据，并将分析后的数据发送至控制模块，所述控制模块用于启闭所述电动推杆12的伸缩。

上述实施例中，红外热成像仪通过勘测口对坩埚3进行摄像，不断导出坩埚3内部温度图像，图像处理模块对红外热成像仪提供的图像进行分析，坩埚3不同液位的温差大时，通过控制模块启动电动伸缩杆9进行伸缩，直到第三加热器8的高度与坩埚3内温度偏低的部位平齐，通过第三加热器8对温度偏低区域进行快速热量弥补，从而避免硅跳和挂边现象；

摄像仪通过勘测口对单晶硅棒靠近坩埚3液面处进行拍摄，拍摄的图像实时传输至图像处理模块，图像处理模块对单晶硅棒靠近液面一端的外径进行计算，若单晶硅棒外径超过预定标准时，从而通过控制模块提升提拉机构5的提升速度，并且通过启动电动推杆12带动两半环形结构11相互靠拢，对液面处于结晶临界点的单晶硅棒进行塑形挤压，从而提高单晶硅棒成品的平滑度，通过图像处理模块能够快速捕捉单晶硅棒底部外径变化，从而快速对其进行塑形调整，通过调节提拉机构5的提拉速度进一步控制液面附近单晶硅棒的外径。

实施例4、

在一个实施例中，所述防硅跳组件包括底板13，所述底板13表面用于设置挡板组件，所述底板13圆心设置有拉晶孔14，所述拉晶孔14设置在坩埚3上部，所述挡板组件包括多个滑轨15，各所述滑轨15以底板13圆心为基准，水平发散式设置，所述滑轨15远离底板13一面设置有滑块15，各所述滑块15沿滑动方向设置有挡板16，所述滑块15侧壁设置有滑孔17，各所述滑孔17通过V型驱动杆组件连接，所述V型驱动杆组件在滑孔17内滑动；

所述V型驱动杆组件包括V型驱动杆18，所述V型驱动杆18两端分别设置在两相邻滑块15的滑孔17内，所述V型驱动杆18两端分别设置有配合槽19，两所述配合槽19分别位于所述V型驱动杆18上下表面，其中一所述V型驱动杆18上表面的配合槽19与另一所述V型驱动杆18下表面的配合槽19配合；

其中一所述滑块15远离拉晶孔14的一端设置有电动驱动杆20，所述电动驱动杆20与所述控制模块连接，所述控制模块用于启闭电动驱动杆20伸缩。

各所述挡板16配合滑块15，用于在封闭拉晶孔14；

各所述挡板16靠近坩埚3一面均设置有碳毡。

上述实施例中，红外热成像仪和摄像仪同时对坩埚3内部以及液面进行监控拍摄，当坩埚3内产生气泡且有沸腾迹象时，控制模块启动电动驱动杆20进行伸长，电动驱动杆20伸长时，带动滑块15在滑轨15内向底板13拉晶孔14靠拢，V型驱动杆18在滑块15移动的同时，通过驱动另一滑块15移动，使另一个滑块15上的V型驱动杆18带动另一滑块15移动，从而驱动各个滑块15带着挡板16向拉晶孔14靠拢，快速在拉晶孔14处形成封闭结构，若发生硅跳现象时，飞溅的硅溶液被碳毡阻挡，从而避免硅溶液溅射在炉内，硅完全熔融后，电动驱动杆20回缩，带动各挡板16撤离拉晶孔14，从而不影响提拉机构5正常进行拉晶；

可回缩的防硅跳组件在坩埚3正常加热熔融时，不对坩埚3进行阻挡，从而避免坩埚3受热不均，配合红外热成像仪以及摄像头，能够在硅跳现象发生之前快速封闭拉晶孔14，从而起到防患于未然的效果。

实施例5、

在一个实施例中，所述电动推杆设置在机械臂24上，所述机械臂24为L型结构，所述L型结构一端用于安装所述电动推杆，另一端在圆形滑轨23内滑动，所述L型结构开口朝向所述坩埚设置，所述圆形滑轨23外壁连接所述拉晶炉内壁；

所述机械臂24与所述圆形滑轨23之间设置有舵轮25结构，所述舵轮25结构用于驱动所述机械臂24在所述圆形滑轨23内滑动；

其中一所述机械臂24靠近电动推杆的一端设置有激光发射器，另一所述机械臂24靠近电动推杆的一端设置有激光接收器；

所述激光发射器包括多个子发射器21，所述激光接收器包括多个子接收器22；

各所述子发射器21与各所述子接收器22一一对应，各所述子发射器21与各所述子接收器22均水平设置，且位于同一水平线；

各所述子发射器21与各所述子接收器22均连接有处理器，所述处理器连接有控制器，所述控制器用于驱动所述舵轮25工作，所述处理器用于接收各子接收器22信号并发送至控制器。

上述实施例中，首先对机械臂24进行校正，校正包括启动各子发射器21发射激光，然后移动另一机械臂24，直至各子接收器22均能接收到子发射器21的激光，此时两机械臂24连线穿过圆形滑轨23圆心，并为第一硅棒切面圆心；

硅棒形成时对硅棒进行塑形，校正结束后，启动两舵轮25驱动机械臂24在圆形滑轨23内移动，并且使得两舵轮25同时顺时针或逆时针移动，并两舵轮25移动速度相同，此时两机械臂24连线始终穿过第一硅棒切面圆心，两机械臂24移动时，若硅棒表面平滑，且硅棒的实际切面圆心与第一硅棒切面圆心重合，则子接收器22接收到的激光接收数量、接收位置一致，若切面圆心不重合时，子接收器22接收到的激光接收数量与接收位置不断波动，则表示硅棒形成时不处于竖直状态，发生倾斜，若直接通过机械臂24带动电动推杆对硅棒进行校正时，两塑形结构的半环形结构连线不穿过硅棒切面圆心，导致挤压时硅棒发生晃动，甚至断裂；

因此当硅棒发生倾斜时，通过移动其中一机械臂24，然后两机械臂24同时同方向移动，使得子接收器22接收到的激光接收数量和位置恒定，此时通过伸长电动推杆对硅棒进行挤压时，两半环形结构对硅棒压力方向穿过硅棒切面圆心，不会发生晃动及断裂现象，从而提高产品良率，降低损耗。

实施例6、

在一个实施例中，还包括机械臂24校正方法，所述校正方法包括以下步骤：

坩埚内单晶硅熔化后至提拉机构下落前，启动子发射器21和子接收器22、启动带有子接收器22的机械臂24的舵轮25，舵轮25在圆形滑轨23内移动带动子接收器22绕轨道移动，直至各子接收器22均接收到对应的子发射器21发射的激光光束；

当各子接收器22均接收到对应的子发射器21发射的激光光束时，子发射器21与子接收器22连线线段中点与圆形滑轨23圆心重叠，滑轨圆心与理论硅棒切面圆心重叠，两舵轮25当前位置分别记为第一位置和第二位置，两舵轮25均保持静止状态并分别处于第一位置和第二位置；

启动提拉机构下落籽晶轴，籽晶轴上移使得坩埚内硅溶液在籽晶轴底端形成硅棒；

启动两舵轮25分别从第一位置和第二位置开始移动，且两舵轮25绕轨道均以顺时针或逆时针进行移动，并两舵轮25移动速度相同；

各子发射器21发射的激光光束被硅棒阻挡，在子发射器21处形成遮挡区域，当硅棒实际切面圆心与理论硅棒切面圆心重合时，遮挡区域对称中线与最外侧两端的子接收器22的连线中线重合，此时遮挡区域两侧接收到光束的子接收器22数量相等，遮挡区宽度即为硅棒实际直径；

当硅棒实际切面圆心与理论硅棒切面圆心不重合时，遮挡区对称中线与最外侧两端的子接收器22的连线中线不重合，则硅棒在形成过程中发生倾斜。

上述实施例中，如图9-10所示，启动子发射器21和子接收器22、启动带有子接收器22的机械臂24的舵轮25，子接收器22被舵轮25工作带动在圆形轨道上移动，直至各子发射器21发出的光束被一一对应的子接收器22接收，此时子发射器21和子接收器22之间形成一水平的光幕，如图11所示，子接收器22启动经过时间t1时间后子接收器22陆续开始接收到光速，此时子接收器22响应个数不断增加，直至子接收器22经过时间t2（图10中，时间t2为子接收器22总移动时间-时间t1）时间移动至第二位置，此时光幕的对称中心线穿过理论硅棒切面圆心，未启动提拉机构时，光束全部被子接收器22接收，此时子接收器22响应个数为a1，即为子接收器22数量的集合；

当子接收器22移动至第二位置后，提拉机构驱动籽晶轴进行硅棒提拉，子接收器22移动至第二位置后至倾斜的硅棒形成之前的总用时记为t3（图10中t3为总时长-时间t1-时间t2），t3时间启动子发射器21和子接收器22，并启动舵轮25使得子发射器21和子接收器22同时绕圆形滑轨23移动，此时倾斜的硅棒在子接收器22上的遮挡区域不断变化，如图11-12所示，子接收器22两端连线中线记为L，此时L其中一侧的子接收器22响应，另一侧被硅棒遮挡无响应，子接收器22不断移动时，L一侧响应数量减少，另一侧增多，时间t4表示L两侧响应数量相同，此时子接收器22所在位置记为第三位置，此时光幕对称中线穿过实际硅棒切面圆心，启动电动推杆，沿光幕对称中线对硅棒两侧进行塑形，从而避免硅棒偏移后两半环形结构无法抵接硅棒进行塑形，或由于硅棒偏移导致两半环形结构始加力的方向不经过硅棒切面圆心，导致断裂或抖动；

如图13-14所示，当子接收器22处于第三位置时，继续启动舵轮25，使得子接收器22和子发射器21同时移动，子接收器22到达第四位置，第三位置至第四位置之间的路程记为s4，其中s4为1/4圆形滑轨23周长，此时处于第四位置的子接收器22与子发射器21连线和第三位置处的子接收器22和子发射器21的连线夹角为90°，电动推杆启动时，两半环形结构分别移动的距离记为s1和s2，其中s1为硅棒实际位置与其中一半环形结构的间距，s2为硅棒实际位置与另一半环形结构的间距，第三位置，光幕对称中线与直线L重合，第四位置的遮挡区域一侧与位于直线L时的光幕一侧之间的间距记为s3，s3则为实际硅棒的偏移量，则s1为半环形结构距离圆形滑轨23圆心间距-s3，s2为半环形结构距离圆形滑轨23圆心间距+s3；

如图15-16所示，其中直线D表示机械臂24校正时子接收器22响应个数变化，直线A1、A2表示校正结束后，偏移的硅棒形成时，子发射器21发射的光速经过硅棒遮挡，在子接收器22响应后，位于直线L两侧的子接收器22响应数量不同，但均有响应发生，表示硅棒偏移虽偏移但仍然处于光幕中的情况；

如图11、15所示，直线B1、B2则表示，在校正结束后，硅棒偏移量大，使得硅棒将直线L一侧的全部光束遮挡；

如图15、17所示，直线C表示校正后硅棒未发生偏移的情况；

如图10所示，其中a3表示直线L两侧响应个数相等时，两侧子接收器22响应的个数，a2表示硅棒处于光幕中时，直线L一侧的子接收器响应个数的最大值，其中硅棒的实际直径可表示为a1-2a3。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，包括：熔晶炉、拉晶炉，所述拉晶炉设置在所述熔晶炉顶部，所述拉晶炉底部与所述拉晶炉顶部连通，所述熔晶炉内设置有坩埚，其特征在于，所述坩埚安装在旋转机构顶部，所述旋转机构底部安装在熔晶炉底面，所述坩埚顶部设置有防硅跳组件，所述拉晶炉顶部设置有提拉机构，所述提拉机构用于将坩埚内熔融状态的硅向上牵引在拉晶炉内形成硅棒，所述拉晶炉内设置有塑形机构，所述塑形机构设置在坩埚上部，所述塑形机构用于对提拉机构上拉熔融状态的硅进行塑形;

所述塑形机构包括两半环形结构，两所述半环形结构周向外壁均设置有电动推杆，两所述电动推杆远离半环形结构的一端均安装在熔晶炉内壁，两所述半环形结构对称设置，两所述电动推杆用于调节两所述半环形结构之间间距;

通过启动电动推杆 12带动两半环形结构11相互靠拢，对液面处于结晶临界点的单晶硅棒进行塑形挤压。

2.如权利要求1所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，所述坩埚与旋转机构之间设置有第一加热器，所述第一加热器通过第一温度对坩埚加热，并使坩埚内单晶硅发生熔融；

所述拉晶炉内设置有第二加热器，所述第二加热器为管状结构，所述管状结构外壁与拉晶炉内壁连接，所述管状结构内壁为发热面，所述第二加热器通过第二温度对所述提拉机构上的硅棒进行加热。

3.如权利要求2所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，所述第一温度为950-1200℃、所述第二温度为600-850℃。

4.如权利要求1所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，所述熔晶炉内还设置有第三加热器，所述第三加热器为环状结构，所述环状结构套设在所述坩埚外部，所述环状结构与拉晶炉内底面之间设置有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆用于调节所述环状结构高度。

5.如权利要求4所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，所述熔晶炉轴向外壁设置有勘测口，所述勘测口通过耐高温玻璃密封，所述勘测口远离拉晶炉一面设置有红外热成像仪，所述红外热成像仪用于检测坩埚内温度变化。

6.如权利要求5所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，所述电动伸缩杆和电动推杆均连接有控制模块，所述控制模块连接图像处理模块，所述图像处理模块连接所述红外热成像仪，所述图像处理模块用于对红外热成像仪图像数据进行分析，并将分析后的数据发送至控制模块，所述控制模块用于启闭所述电动伸缩杆的伸缩；

伸缩图像处理模块还连接有摄像仪，所述摄像仪拍摄端朝向所述坩埚上部设置，所述摄像仪的拍摄端位于塑形机构与坩埚上部之间；

所述摄像仪用于拍摄坩埚上部硅棒尺寸变化，并形成图像数据，所述图像处理模块用于分析图像数据，并将分析后的数据发送至控制模块，所述控制模块用于启闭所述电动推杆的伸缩。

7.如权利要求6所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，所述防硅跳组件包括底板，所述底板表面用于设置挡板组件，所述底板圆心设置有拉晶孔，所述拉晶孔设置在坩埚上部，所述挡板组件包括多个滑轨，各所述滑轨以底板圆心为基准，水平发散式设置，所述滑轨远离底板一面设置有滑块，各所述滑块沿滑动方向设置有挡板，所述滑块侧壁设置有滑孔，各所述滑孔通过V型驱动杆组件连接，所述V型驱动杆组件在滑孔内滑动；

所述V型驱动杆组件包括V型驱动杆，所述V型驱动杆两端分别设置在两相邻滑块的滑孔内，所述V型驱动杆两端分别设置有配合槽，两所述配合槽分别位于所述V型驱动杆上下表面，其中一所述V型驱动杆上表面的配合槽与另一所述V型驱动杆下表面的配合槽配合；

其中一所述滑块远离拉晶孔的一端设置有电动驱动杆，所述电动驱动杆与所述控制模块连接，所述控制模块用于启闭驱动杆伸缩。

8.如权利要求7所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，各所述挡板配合滑块，用于在封闭拉晶孔；

各所述挡板靠近坩埚一面均设置有碳毡。

9.如权利要求1所述的一种用于拉制单晶硅棒的拉晶炉，其特征在于，所述提拉机构设置在拉晶炉顶部，所述提拉机构靠近坩埚一端用于安装籽晶轴。