CN205420601U - 一种连续加料器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种连续加料器，其包括中空的外层筒状件、设置于所述外层筒状件之内的中空的内层筒状件，以及设置于所述外层筒状件和所述内层筒状件底端的可开合的圆形底部，其中，所述内层筒状件采用单晶硅材料制成。本实用新型所述连续加料器既能确保其强度，又能确保向石英坩埚添加的硅料的纯度。

Description

一种连续加料器

技术领域

本实用新型涉及单晶硅生产制造设备技术领域，具体涉及一种连续加料器。

背景技术

半导体硅单晶一般采用切克劳斯基法(简称直拉法)制造。该方法具体为，将多晶硅装进石英坩埚内，使其加热熔化，然后通过等温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等一系列工序完成一支或多支单晶硅棒的拉制。

在单晶硅的生产过程中，在不改变热场的基础上使用连续加料器进行连续加料(即，连续向石英坩埚内添加硅料)是各单位增加产量、降低生产成本所采用的主要手段之一。

随着技术的创新，连续加料器的功能越来越先进，为确保其强度，现有连续加料器一般采用不锈钢制成，但是不锈钢材质的连续加料器在连续加料的过程中会不可避免地引入杂质(主要为金属杂质)，从而直接影响拉制而成的单晶硅棒的品质。

因此，在使用连续加料器进行连续加料的过程中，如何既能确保连续加料器的强度，又能确保向石英坩埚添加的硅料的纯度，是本行业亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种既能确保其强度，又能确保向石英坩埚添加的硅料的纯度的连续加料器。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种连续加料器，其包括中空的外层筒状件、设置于所述外层筒状件之内的中空的内层筒状件，以及设置于所述外层筒状件和所述内层筒状件底端的可开合的圆形底部，其中，所述内层筒状件采用单晶硅材料制成。

优选地，所述底部的内侧设置有凹槽，所述凹槽中嵌有单晶硅块。

优选地，所述底部包括形状相同，均为优弧弓形的两个子部，所述连续加料器还包括两个铰接件，每个子部均对应一个铰接件，且每个子部均通过对应的铰接件与所述外层筒状件连接。

优选地，每个子部的内侧均设置有一个优弧弓形的凹槽，每个优弧弓形的凹槽内均嵌入一个优弧弓形的单晶硅块，且每个优弧弓形的凹槽的直径均大于或等于所述内层筒状件的内径。

优选地，所述两个子部的相对的侧面之间的间距为4～6mm。

优选地，所述连续加料器还包括一个铰接件，所述外层筒状件与所述底部通过所述铰接件连接。

优选地，所述底部内侧设置的凹槽为圆形凹槽，其中嵌入一个圆形的单晶硅块，且所述圆形凹槽的直径大于或等于所述内层筒状件的内径。

优选地，所述连续加料器还包括驱动机构，用于驱动所述底部开合。

优选地，所述两个子部分别为第一子部和第二子部，

所述驱动机构包括升降子机构和两个动作子机构，所述升降子机构分别与所述两个动作子机构连接，用于控制二者升降，所述两个动作子机构位于所述外层筒状件的两侧，且相对设置，

每个动作子机构均包括第一杆状件、第二杆状件、第三杆状件和连接件，所述第一杆状件的一端与所述升降子机构连接，另一端与所述连接件连接，所述第二杆状件的一端与所述连接件铰接，另一端与第一子部的外侧圆弧面上靠近第二子部的位置处铰接，所述第三杆状件的一端与所述连接件铰接，另一端与第二子部的外侧圆弧面上靠近第一子部的位置处铰接。

优选地，所述内层筒状件的厚度为5～7mm；所述底部的厚度为1～2cm；所述外层筒状件的内径等于所述内层筒状件的外径；所述外层筒状件与所述内层筒状件等高且两端平齐设置。

优选地，所述内层筒状件和嵌入所述底部内侧凹槽中的单晶硅块的电阻率均与待生产的单晶硅棒的电阻率一致；所述外层筒状件和所述底部采用不锈钢材料制成。

优选地，所述内层筒状件和嵌入所述底部内侧凹槽中的单晶硅块均由单晶硅棒加工而成。

有益效果：

本实用新型所述连续加料器的内侧采用单晶硅材料制成，可实现对其中容置的硅料的防护，避免硅料与其他材质(例如不锈钢)的接触，从而避免污染硅料，进而提高拉制而成的单晶硅棒的品质。此外，由于所述连续加料器采用外层筒状件套装内层筒状件的双层结构，因此能够确保其强度(即，在外力作用下抵抗破坏的能力)。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种连续加料器的主视示意图；

图2为图1的纵向剖视图；以及

图3为图1中底部的俯视示意图。

图中：1－外层筒状件；2－内层筒状件；3－底部；31－第一子部；32－第二子部；4－单晶硅块；5－铰接件；6－升降子机构；7－动作子机构；71－第一杆状件；72－第二杆状件；73－第三杆状件；74－连接件；A－空腔。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实施例提供一种连续加料器，如图1所示，所述连续加料器包括中空的外层筒状件1、设置于外层筒状件之内的中空的内层筒状件2，以及设置于外层筒状件和内层筒状件底端的可开合的圆形底部3，从而形成一个具有空腔A的筒形结构，所述空腔A用于容置硅料，其中，内层筒状件1采用单晶硅材料制成。

应当理解的是，在本实用新型中，术语“内侧”是指朝向所述空腔A的一侧，术语“外侧”是指远离所述空腔A的一侧，术语“底”指的是图1和图2中的下方，“顶”指的是图1和图2中的上方。

由于所述连续加料器的内层筒状件采用单晶硅材料制成，因此，在连续加料的过程中，能够尽量避免引入其他杂质，在一定程度上确保向石英坩埚添加的硅料的纯度。此外，由于所述连续加料器采用外层筒状件套装内层筒状件的双层结构，因而能够确保其强度。

本实施例中，内层筒状件2的厚度可以为5～7mm。所述底部3的厚度可以为1～2cm。

优选地，外层筒状件1的内径等于内层筒状件2的外径，以使二者紧配合，不易脱落。外层筒状件1与内层筒状件2等高且两端平齐设置，以便于加工。

为了进一步避免引入其他杂质，所述底部的内侧还设置有凹槽，所述凹槽中嵌有单晶硅块。此处，对凹槽的数量及其在底部内侧的具体位置不做限定。

优选地，内层筒状件和嵌入所述底部内侧凹槽中的单晶硅块的电阻率均与待生产的单晶硅棒的电阻率一致，以进一步确保向石英坩埚添加的硅料的纯度。进一步地，所述内层筒状件和嵌入所述底部内侧凹槽中的单晶硅块均由单晶硅棒加工而成，以保证向石英坩埚添加的硅料具有六个九的纯度。此外，所述外层筒状件和所述底部采用不锈钢材料制成，以进一步确保所述连续加料器的强度。

本实施例中，为了节省人力，保证生产安全，提高生产效率，所述连续加料器还包括驱动机构，其用于驱动所述底部开合。

作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1-3所示，所述底部3包括形状相同，均为优弧弓形(由弦及其所对的弧组成的图形，且所述弧小于半圆，优弧弓形的面积等于扇形面积与三角形面积的差，换言之，优弧弓形的面积小于半圆的面积)的第一子部31和第二子部32(详见图3)，所述连续加料器还包括两个铰接件5，第一子部31和第二子部32分别对应一个铰接件5，且第一子部31和第二子部32分别通过对应的铰接件5与外层筒状件1连接(详见图1和图2)。由于第一子部31和第二子部32均为优弧弓形，故所述底部3关闭的过程中以及关闭后，第一子部31和第二子部32不会发生干涉。优选地，所述底部3关闭后，第一子部31和第二子部32的相对的侧面之间的间距为4～6mm。

如图3所示，第一子部31和第二子部32的内侧均设置有一个优弧弓形的凹槽，以使得第一子部31和第二子部32的顶端由弧形顶端和长条形顶端组成，每个优弧弓形的凹槽内均嵌入一个优弧弓形的单晶硅块4。如图2所示，第一子部31和第二子部32内侧设置的优弧弓形的凹槽的直径均大于或等于内层筒状件1的内径，以避免所述空腔A内容置的硅料触碰到所述第一子部31和第二子部32的弧形顶端。

所述连续加料器还包括驱动机构，如图1所示，所述驱动机构包括升降子机构6和两个动作子机构7，升降子机构6分别与两个动作子机构7连接，用于控制二者升降，两个动作子机构7位于外层筒状件1的两侧，且相对设置。

如图1所示，每个动作子机构7均包括第一杆状件71、第二杆状件72、第三杆状件73和连接件74，第一杆状件71的一端与升降子机构6连接，另一端与连接件74连接，第二杆状件72的一端与连接件74铰接，另一端与第一子部31的外侧圆弧面上靠近第二子部32的位置处铰接，第三杆状件73的一端与连接件74铰接，另一端与第二子部32的外侧圆弧面上靠近第一子部31的位置处铰接。当升降子机构6带动第一杆状件71和连接件74下降时，第二杆状件72以其与连接件74铰接的一端为中心顺时针摆动，第三杆状件73以其与连接件74铰接的一端为中心逆时针摆动，以使得第二杆状件72和第三杆状件73的夹角逐渐变大，且第二杆状件72与第一子部31的底面之间的夹角，以及第三杆状件73与第二子部32的底面之间的夹角逐渐变小，从而使第一子部31和第二子部32打开，则容置于所述空腔A内的硅料掉落到石英坩埚中；当升降子机构6带动第一杆状件71和连接件74上升时，第二杆状件72以其与连接件74铰接的一端为中心逆时针摆动，第三杆状件73以其与连接件74铰接的一端为中心顺时针摆动，以使得第二杆状件72和第三杆状件73的夹角逐渐变小，且第二杆状件72与第一子部31的底面之间的夹角，以及第三杆状件73与第二子部32的底面之间的夹角逐渐变大，从而使第一子部31和第二子部32闭合。

作为本实用新型的一种可选实施方式(图中未示出)，所述底部内侧只设置一个凹槽，且该凹槽为圆形凹槽，其中嵌入一个圆形的单晶硅块，所述圆形凹槽的直径大于或等于内层筒状件的内径，以避免所述空腔A内容置的硅料触碰到所述底部的顶端。所述连续加料器只包括一个铰接件，外层筒状件与所述底部通过铰接件连接，所述底部在驱动机构的驱动下打开或闭合，以使容置于所述空腔A内的硅料掉落到石英坩埚中。

本实用新型所述连续加料器在操作过程中需注意：

(1)在连续加料器倾斜45度的情况下进行装料作业，以便于装料，以及减少装料时对内层筒状件和底部的冲击；

(2)二次加料时避免大块硅料直接砸在内层筒状件上，以防止内层筒状件碎裂；

综上所述，与现有技术相比，本实用新型所述连续加料器能够实现对硅料的实时防护，避免硅料与金属材质(现有加料器一般采用不锈钢制成)直接接触，减少掺杂进硅料中的其他杂质，提高单晶硅棒的品质，同时延长连续加料器的使用寿命。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种连续加料器，其特征在于，所述连续加料器包括中空的外层筒状件、设置于所述外层筒状件之内的中空的内层筒状件，以及设置于所述外层筒状件和所述内层筒状件底端的可开合的圆形底部，其中，所述内层筒状件采用单晶硅材料制成。

2.根据权利要求1所述的连续加料器，其特征在于，所述底部的内侧设置有凹槽，所述凹槽中嵌有单晶硅块。

3.根据权利要求2所述的连续加料器，其特征在于，所述底部包括形状相同，均为优弧弓形的两个子部，所述连续加料器还包括两个铰接件，每个子部均对应一个铰接件，且每个子部均通过对应的铰接件与所述外层筒状件连接。

4.根据权利要求3所述的连续加料器，其特征在于，每个子部的内侧均设置有一个优弧弓形的凹槽，每个优弧弓形的凹槽内均嵌入一个优弧弓形的单晶硅块，且每个优弧弓形的凹槽的直径均大于或等于所述内层筒状件的内径。

5.根据权利要求3所述的连续加料器，其特征在于，所述两个子部的相对的侧面之间的间距为4～6mm。

6.根据权利要求2所述的连续加料器，其特征在于，所述连续加料器还包括一个铰接件，所述外层筒状件与所述底部通过所述铰接件连接。

7.根据权利要求6所述的连续加料器，其特征在于，所述底部内侧设置的凹槽为圆形凹槽，其中嵌入一个圆形的单晶硅块，且所述圆形凹槽的直径大于或等于所述内层筒状件的内径。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的连续加料器，其特征在于，所述连续加料器还包括驱动机构，用于驱动所述底部开合。

9.根据权利要求3-5中任一项所述的连续加料器，其特征在于，

所述两个子部分别为第一子部和第二子部，

所述连续加料器还包括驱动机构，所述驱动机构包括升降子机构和两个动作子机构，所述升降子机构分别与所述两个动作子机构连接，用于控制二者升降，所述两个动作子机构位于所述外层筒状件的两侧，且相对设置，

每个动作子机构均包括第一杆状件、第二杆状件、第三杆状件和连接件，所述第一杆状件的一端与所述升降子机构连接，另一端与所述连接件连接，所述第二杆状件的一端与所述连接件铰接，另一端与第一子部的外侧圆弧面上靠近第二子部的位置处铰接，所述第三杆状件的一端与所述连接件铰接，另一端与第二子部的外侧圆弧面上靠近第一子部的位置处铰接。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的连续加料器，其特征在于，所述内层筒状件的厚度为5～7mm；所述底部的厚度为1～2cm；所述外层筒状件的内径等于所述内层筒状件的外径；所述外层筒状件与所述内层筒状件等高且两端平齐设置。

11.根据权利要求2-7中任一项所述的连续加料器，其特征在于，所述内层筒状件和嵌入所述底部内侧凹槽中的单晶硅块的电阻率均与待生产的单晶硅棒的电阻率一致；所述外层筒状件和所述底部采用不锈钢材料制成。

12.根据权利要求11所述的连续加料器，其特征在于，所述内层筒状件和嵌入所述底部内侧凹槽中的单晶硅块均由单晶硅棒加工而成。