CN218175198U - 一种辅助放置液口距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型单晶加工技术领域，具体涉及一种辅助放置液口距装置，采用的技术方案为：一种辅助放置液口距装置，包括主炉室，主炉室内设置有用于承载熔硅液体的坩埚组件，坩埚组件上方设置有中心上下贯通的导流筒，熔硅液体上方还设置有用于固定带尖籽晶的重锤，重锤上端连接籽晶绳并通过籽晶绳在熔硅液体上方垂直移动；主炉室上端开设有主炉室炉口，主炉室炉口的上端设置有用于感应带尖籽晶的感应装置，感应装置连接外部控制装置，当带尖籽晶下降到第一位置，控制装置显示带尖籽晶到达第一位置同时重置计长数值为B，并且根据带尖籽晶的高度变化实时显示计长数值。本实用新型用于单晶生长工艺中液口距的放置，可以提升液口距控制的准确性。

Description

一种辅助放置液口距装置

技术领域

本实用新型属于单晶加工技术领域，具体涉及一种辅助放置液口距装置。

背景技术

单晶硅生产工艺中，液口距是指导流筒下沿到硅液面的距离。在直拉法生产单晶的过程中，目前行业液口距的放置普遍采用的是CCD测量导流筒下沿倒影像素的方法，但由于导流筒位置的不固定，以及导流筒下沿粘硅、破损的影响，测量精度会有一定影响，且对人员的经验技能要求比较高，制约行业的发展。

实用新型内容

为了解决目前拉晶过程中液口距放置位置不准确对液面温度、直径控制影响大的问题，提供了一种辅助放置液口距装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种辅助放置液口距装置，包括主炉室，所述主炉室内设置有用于承载熔硅液体的坩埚组件，所述坩埚组件上方设置有中心上下贯通的导流筒，所述熔硅液体上方还设置有用于固定带尖籽晶的重锤，所述重锤上端连接籽晶绳并通过籽晶绳在熔硅液体上方垂直移动；所述主炉室上端开设有主炉室炉口，其中，所述主炉室炉口的上端设置有用于感应带尖籽晶的感应装置，所述感应装置连接外部控制装置，所述控制装置显示所述带尖籽晶是否下降到第一位置，并根据带尖籽晶的高度变化实时显示计长数值。

进一步地，所述感应装置包括连接盘和嵌设在连接盘内的光学传感器，所述连接盘可拆卸固定于主炉室炉口上端，所述光学传感器与控制装置电气连接。

进一步地，所述第一位置为光学传感器所处高度位置。

进一步地，所述连接盘为圆环形状，连接盘侧面开设有贯通的安装孔，光学传感器嵌设于安装孔内。

进一步地，当所述带尖籽晶下降到第一位置，所述控制装置显示带尖籽晶到达第一位置同时重置计长数值为B；所述光学传感器到连接盘下端面的高度为D1，测得主炉室炉口上端面位置至到导流筒下沿平面的距离为A，工艺设定的引晶液口距参数为C，计长数值B= A+C+D1。

进一步地，所述连接盘通过多个螺栓与所述主炉室可拆卸连接。

进一步地，所述放置液口距装置还包括用于监控拉晶过程中液口距的变化的CCD探测仪，所述CCD探测仪设置在所述主炉室外壁上并与水平面的夹角为预设夹角。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

本实用新型提供的辅助放置液口距的装置主要以带尖籽晶作为参照，设置感应装置和控制装置，通过感应装置感应带尖籽晶是否到达第一位置，到达后利用控制装置内置的控制系统中的计长功能，带尖籽晶下降的过程中采取精确的行程控制，结合升埚过程的物理接触确保液口距放置的准确性，误差可达正负1mm以内，解决目前拉晶过程中液口距放置位置不准确对液面温度、直径控制影响大的问题，确保了单晶生长过程的稳定和高质量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的带尖籽晶就位示意图。

图3为本实用新型的升埚就位示意图。

图4为本实用新型连接盘示意图。

图中，1为带尖籽晶，2为导流筒，3为热场，4为石英坩埚，5为石墨坩埚，6为坩埚支撑轴，7为CCD探测仪，8为主炉室，8a为主炉室炉口，9为重锤，10为籽晶绳，11为连接盘，11a为安装孔，12为光学传感器，13为控制装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

直拉单晶硅的生长过程中首先要将多晶硅原料装于石英坩锅内并在1420℃以上的温度下熔融，温度稳定到目标温度后将确定晶向的单晶硅籽晶与熔体熔接后引晶，再经过放肩、转肩、等径、收尾、冷却等工序完成单晶硅的的生长过程。其中液口距作为重要的工艺参数，液口距是否合适直接影响单晶硅棒的成晶率，导流筒2的作用是控制保护气体的流动形态，减弱上下温差，降低气体流动对单晶硅生长的影响。当液口距偏大或片偏小都会影响到液面上方气体流动，从而影响到单晶硅的成晶率和质量。

通过对分析当前太阳能级直拉单晶硅生产过程进行分析后发现，在液口距参数设定合适的情况下，液口距放置精度差，会导致在设定的引晶功率下无法充分发挥导流筒2的作用，从而进一步影响放肩、等径，导致晶体直径不稳定，使得成晶率和单产受影响，因此解决液口距放置的准确性，对于企业的持续发展及太阳能的快速推广具有重要意义。

目前行业液口距的放置普遍采用的是CCD获取图像，测量导流筒下沿倒影像素的方法，但由于导流筒位置的不固定以及导流筒下沿粘硅、破损的影响，测量精度会有一定影响，且对人员的经验技能要求比较高，无法较为准确的控制液口距，精度范围达到正负几毫米，无法达到精确控制液口距的要求。

为此，本实用新型的实施例中提供了一种辅助放置液口距装置，包括主炉室8，主炉室8内部具有容置腔室，容置腔室靠近主炉室8外壁的地方设置保温层。主炉室8内部下端固定环形的热场3，热场3内部设置有石墨坩埚5和石英坩埚4，石墨坩埚5底面及四周包裹在石英坩埚4外侧，石墨坩埚5下端固定连接坩埚支撑轴6，坩埚支撑轴6带动石墨坩埚5和石英坩埚4进行旋转和升降，石英坩埚4用于承载熔硅液体。石英坩埚4上方设置导流筒2，导流筒2的中心上下贯通。熔硅液体上方还设置有用于固定带尖籽晶1的重锤9，重锤9上端连接籽晶绳10并通过籽晶绳10在熔硅液体的上方垂直移动。主炉室8上端具有主炉室炉口8a，主炉室炉口8a的上端设置有用于感应带尖籽晶1位置的感应装置，感应装置上端设置副炉室。

本实施例中，感应装置包括连接盘11和嵌设在连接盘11内的光学传感器12，光学传感器12连接外部的控制装置13，当带尖籽晶1下降直至遮挡光学传感器12光线时，控制装置13显示带尖籽晶1到达第一位置，此时操作控制装置13重置计长为B，切换为手动模式，控制籽晶绳10带动带尖籽晶1下降，随着带尖籽晶1的高度下降，控制装置13实时显示的计长数值也逐渐减小，直至计长数值显示为零，带尖籽晶1到达放置高度。待手动升埚至熔硅液面刚刚接触带尖籽晶1，则液口距放置结束，此时液口距为工艺设定的引晶液口距参数，即液口距的理想数值。

在这个过程中，第一位置为光学传感器12所处高度位置，以此高度作为基础，通过控制装置13系统中的计长功能，来实时测量显示带尖籽晶1从第一位置下降的距离，结合升埚过程的物理接触，确保液口距放置的准确性。

其中，连接盘11为圆环形状，连接盘11侧面开设有贯通的安装孔，安装孔内嵌设光学传感器12，连接盘11的厚度为D，光学传感器12位置到连接盘11下端面的高度为D1。安装导流筒2时，测得主炉室炉口1a上端面位置至到导流筒2下沿平面的距离为A，则计长B=A+C+D1，C为工艺设定的引晶液口距参数，即液口距的理想数值。

主炉室8的外壁上还设置有CCD探测仪7，设置在主炉室8外壁上并与水平面的夹角为预设夹角70度，通过CCD探测仪7监控拉晶过程中液口距的变化。

在直拉法生产单晶硅前，在单晶炉内安装导流筒2、石墨坩埚5和热场3，在控制装置13操作屏上校正坩埚零位，安装石英坩埚4，将石英坩埚4放入石墨坩埚5内；将带尖籽晶1放置到工艺设定的高度，使即进行液口距的放置；进行装料，抽真空，依次打开主泵、主泵球阀，将炉内压力抽至≤40mTorr；熔料，调至熔料功率进行熔料，硅料全熔后，降低加热器功率至引晶功率；提升坩埚，直至熔硅液面接触所述带尖籽晶的下端，进行引晶、放肩、转肩、等径、收尾、冷却，完成单晶硅的的生长过程。

其中，液口距放置采用如下步骤：

S102：安装单晶炉内各个组件，下降导流筒2至导流筒2在单晶炉内的下限位置。

S104：使用钢卷尺测量测量所述导流筒2的位置，即基准位置到导流筒2下沿平面的距离，获取测量数据A。

S106：在重锤9下端安装带尖籽晶1，控制带尖籽晶1下降直至基准位置，重置计长为B。

S108：将所述带尖籽晶1位置继续降低直至控制装置13显示计长为零，停止所述带尖籽晶1下降。

上述实施方式仅示例性说明本实用新型的原理及其效果，而非用于限制本实用新型。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种辅助放置液口距装置，包括主炉室（8），所述主炉室（8）内设置有用于承载熔硅液体的坩埚组件，所述坩埚组件上方设置有中心上下贯通的导流筒（2），所述熔硅液体上方还设置有用于固定带尖籽晶（1）的重锤（9），所述重锤（9）上端连接籽晶绳（10）并通过籽晶绳（10）在熔硅液体上方垂直移动；所述主炉室（8）上端开设有主炉室炉口（8a），其特征在于，所述主炉室炉口（8a）的上端设置有用于感应带尖籽晶（1）的感应装置，所述感应装置连接外部控制装置（13），所述控制装置（13）显示所述带尖籽晶（1）是否下降到第一位置，并根据带尖籽晶（1）的高度变化实时显示计长数值。

2.根据权利要求1所述的一种辅助放置液口距装置，其特征在于，所述感应装置包括连接盘（11）和嵌设在连接盘（11）内的光学传感器（12），所述连接盘（11）可拆卸固定于主炉室炉口（8a）上端，所述光学传感器（12）与控制装置（13）电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种辅助放置液口距装置，其特征在于，所述第一位置为光学传感器（12）所处高度位置。

4.根据权利要求2所述的一种辅助放置液口距装置，其特征在于，所述连接盘（11）为圆环形状，连接盘（11）侧面开设有贯通的安装孔（11a），光学传感器（12）嵌设于安装孔（11a）内。

5.根据权利要求4所述的一种辅助放置液口距装置，其特征在于，当所述带尖籽晶（1）下降到第一位置，所述控制装置（13）显示带尖籽晶（1）到达第一位置同时重置计长数值为B；所述光学传感器（12）到连接盘（11）下端面的高度为D1，测得主炉室炉口（8a）上端面位置至到导流筒（2）下沿平面的距离为A，工艺设定的引晶液口距参数为C，计长数值B= A+C+D1。

6.根据权利要求3所述的一种辅助放置液口距装置，其特征在于，所述连接盘（11）通过多个螺栓与所述主炉室（8）可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的一种辅助放置液口距装置，其特征在于，所述放置液口距装置还包括用于监控拉晶过程中液口距的变化的CCD探测仪（7），所述CCD探测仪（7）设置在所述主炉室（8）外壁上并与水平面的夹角为预设夹角。

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