一种单晶加料装置的制作方法

1.本实用新型属于单晶硅技术领域，更具体地说，涉及单晶加料装置。


背景技术：

2.单晶炉加料是单晶生产过程中的重要步骤。
3.在现有的单晶炉生产过程中，由于单晶炉内坩埚容量等技术限制，加料步骤需要分多次完成，即首次向坩埚中加固体硅料至一定量后，需要停止加料，等待单晶炉内化料，化料一定时间后，进行二次加料，再等待一段时间化料后，继续加料，如此重复3~4次方可完成整个加料过程，在等待化料过程中，加料设备是闲置无作用的，这使得现有的加料方法及装置无法充分发挥加料效率，尤其是对于多炉同时生产的情况，每个单晶炉配备加料设备且每台加料设备均有长时间的闲置期，无疑增加了生产成本，浪费了生产资源。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
5.一种单晶加料装置，包括，
6.炉体，其侧面开设有侧加料口；
7.还包括外置加料机，其包括：
8.基座；
9.真空腔室，其滑动置于基座顶面，真空腔室上设有真空泵，真空腔室内底部设有振动发生器；
10.加料仓，其顶部与底部均开口，置于真空腔室上方，真空腔室顶部开口，加料仓底部穿过真空腔室顶部的开口并伸入真空腔室中；
11.波纹管，其可伸缩，真空腔室侧壁开口并与波纹管一端连通；
12.加料盒，其一端为进料端，置于真空腔室内的振动发生器上，进料口连通加料仓底部的开口；加料盒另一端为出料口，其穿过真空腔室侧壁开口并可从波纹管另一端伸出。
13.进一步地，炉体的侧加料口处设有插板阀，插板阀关闭时封闭侧加料口，插板阀开启时外置加料机进行加料。
14.进一步地，波纹管另一端端口处设有水冷保护套。
15.进一步地，外置加料机还包括滑动支架，其包括固定设于基座顶面的滑轨及滑动连接在滑轨上的支架，支架顶部与波纹管底部固定连接。
16.进一步地，炉体顶部设有顶加料口，还包括加料筒，其包括：
17.筒体，其外径小于炉体的顶加料口内径；
18.固定座，其形成于筒体外壁上，固定座呈环形，固定座内壁与筒体外壁固定连接，固定座外径大于顶加料口内径；
19.石英锥体，其底面朝下活动置于筒体内，石英锥体底面直径与筒体内径向匹配；
20.拉杆，其置于筒体轴线上，一端与石英锥体顶部固定连接，另一端延伸至筒体顶部
外。
21.进一步地，加料筒还包括导向架，其形成于筒体顶部上方，导向架对应筒体轴线的位置处开设通孔供拉杆穿过。
22.有益效果
23.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
24.（1）本实用新型的单晶加料装置，外置加料机加料效率高，加料过程中炉体内部压力变化波动小，且炉体内热量散失小；
25.（2）本实用新型的单晶加料装置，在炉体侧加料口设插板阀，在不加料时，关闭插板阀防止压强波动及热量逸出，在进行外置加料时，打开插板阀；
26.（3）本实用新型的单晶加料装置，波纹管另一端端口处设有水冷保护套，防止对波纹管端部受热形变或损坏；
27.（4）本实用新型的单晶加料装置，滑动支架使得波纹管的伸缩有更稳定的导向，进一步地，可以设置驱动机构与滑动支架传动连接，从而自动传动使得波纹管完成伸缩，配合滑动单元对真空腔室的驱动，使得外置加料过程更加自动化，节约人力，提高加料效率；
28.（5）本实用新型的单晶加料装置，还设有加料筒，外置加料机首次加料后可以移走进行其他炉体的加料，后续加料由加料筒实现，节省了外置加料机的闲置时间，实现外置加料机能匹配更多单晶炉加料使用，降低了外置加料机的采购数量，节约了生产成本，进而降低单晶硅片成本。
附图说明
29.图1示出了本实用新型的单晶加料装置结构示意图；
30.图2示出了加料筒结构示意图；
31.图3示出了外置加料机结构示意图，其中料仓罩未示出；
32.图4示出了外置加料机另一视角结构示意图；
33.图5示出了外置加料机的加料盒结构示意图；
34.图6示出了外置加料机的水冷保护套结构示意图；
35.图7示出了外置加料机的基座结构示意图；
36.附图标记：
37.1、炉体；10、侧加料口；11、顶加料口；12、插板阀；13、翻板阀；
38.2、外置加料机；20、基座；200、下层座；201、上层座；202、基板；203、高度调整支板；204、导向轮安装板；21、真空腔室；22、加料仓；23、波纹管；230、水冷保护套；24、加料盒；240、入料端；241、出料端；25、滑动单元；26、滑动支架；27、料仓罩；
39.3、加料筒；30、筒体；31、固定座；32、石英锥体；33、拉杆；34、导向架。
具体实施方式
40.下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
41.实施例1
42.本实施例的单晶加料装置，包括，
43.炉体1，其侧面开设有侧加料口10；
44.还包括外置加料机2，其包括：
45.基座20；
46.真空腔室21，其滑动置于基座20顶面，真空腔室21上设有真空泵，真空腔室21内底部设有振动发生器；
47.加料仓22，其顶部与底部均开口，置于真空腔室21上方，真空腔室21顶部开口，加料仓22底部穿过真空腔室21顶部的开口并伸入真空腔室21中；
48.波纹管23，其可伸缩，真空腔室21侧壁开口并与波纹管23一端连通；
49.加料盒24，其一端为进料端240，置于真空腔室21内的振动发生器上，进料口连通加料仓22底部的开口；加料盒24另一端为出料口241，其穿过真空腔室21侧壁开口并可从波纹管23另一端伸出。
50.本实施例的外置加料机2结构如图1、图3和图4所示。
51.其中，基座20的详细结构见图7，由下层座200、上层座201、基板202、高度调整支板203和导向轮安装板204组成，上层座201与下层座200通过高度调整支板203连接，高度调整支板203为竖直板体，其上沿竖直方向不同高度开设有若干螺栓孔，并在上层座201和下层座200侧面对应位置开设螺纹孔，通过螺栓穿过螺栓孔和螺纹孔，将上层座201固定在下层座200上不同高度处，以匹配不同大小高度的炉体1，基板202水平固定在上层座201上方，导向轮安装板204固定于下层座200底部两侧，导向轮安装板204上用于安装导向轮，以便于本实施例的外置加料机2在一次加料完成后的移动。
52.本实施例中，真空腔室21为中空腔室，其设有真空泵，用于形成真空腔室21内部的真空环境，真空腔室21顶部开口，加料仓22的底端穿过真空腔室21顶部开口伸入到真空腔室21内，在加料仓22底端正下方的真空腔室21中设有振动发生器；真空腔室21侧壁开口，加料盒24的一端穿过侧壁开口伸入到真空腔室21中，且加料盒24的伸入端置于振动发生器上，振动发生器启动可驱动加料盒24振动。
53.加料仓22由直筒型的上仓室和收口型的下仓室构成，上仓室两端部均开口，底端与下仓室连通，单晶料从上仓室顶端加入，从下仓室底端开口排出至加料盒24中，在加料仓22外周还设有料仓罩27，如图1所示，料仓罩27为罩体，底端开口，底端与真空腔室21顶端可拆卸连接，且将加料仓22包裹其中，料仓罩27连接后封闭真空腔室21顶部空间。
54.本实施例的波纹管23套设在加料盒24伸出真空腔室21的部分上，波纹管23的一端与真空腔室21侧壁开口处固定连接，另一端可伸缩，在外置加料机2加料时，波纹管23的另一端与炉体1的侧加料口10处连接。
55.本实施例的加料盒24结构如图5所示，加料盒24伸入真空腔室21的一端为入料端240，入料端240顶部开口正对加料仓22底部下方，入料端240底部与振动发生器固定连接，出料端241在加料过程中伸入炉体1的侧加料口10。
56.传统外侧加料的方式在加料时，炉体1上的加料开口处与外界连通，不但产生炉体1内压强的大幅度波动，影响单晶的生产，同时加料开口处也会逸散较多热量，增大了单晶生产时的能源消耗，本实施例的外置加料机2在加料时，料仓罩27是罩设在真空腔室21上的，此时加料盒24的出料端241伸入炉体1的侧加料口10中，波纹管23伸长一端与真空腔室21侧壁开口固定连接，另一端与侧加料口10固定连接，此时，炉体1内部、波纹管23内部、真空腔室21内部及料仓罩27内部均为连通状态，且呈密封状态，在加料前可通过真空腔室21
内的真空泵先进行抽真空操作，在于炉体1侧加料口10连接进行加料时，可以减少炉体1内部的压力变化波动，同时，加料时形成的密闭系统也能有效防止炉体1内热量的散失。
57.进一步地，炉体1的侧加料口10处设有插板阀12，插板阀12关闭时封闭侧加料口10，插板阀12开启时外置加料机2进行加料。在炉体1的侧加料口10处设置有插板阀12，在不加料时，插板阀12是关闭状态，将侧加料口10密封，防止压强波动及热量逸出，在进行外置加料时，插板阀12插板打开，加料盒24的出料端241穿过插板阀12伸入到侧加料口10中，同时，波纹管23的伸缩移动端与插板阀12通过法兰连接固定。
58.本实施例的真空腔室21底部是滑动连接在基座20的基板202上的，通过滑动单元25驱动真空腔室21的移动，真空腔室21的移动方向与波纹管23的伸缩方向相同，在基板202顶面设有滑动导向副，滑轨固定在基板202顶面，真空腔室21底面固定有滑块，滑块和滑轨配合滑动连接，构成了滑动导向副，滑动单元25还包括丝杆传动副，在真空腔室21底面固定丝杆传动块，在基板202顶面设置丝杆，丝杆传动块与丝杆配合螺接，并设置驱动电机与丝杆传动连接，通过驱动电机驱动丝杆转动，通过丝杆传动副来完成对真空腔室21的驱动，通过滑动导向副对真空腔室21形成导向，通过设置可滑动的真空腔室21，可在加料前，基座20位置固定后，通过调整移动真空腔室21，来对加料盒24伸入炉体1内的深度位置进行微调，在向加料仓22布料过程中，也可以通过调整移动真空腔室21来调整加料仓22的位置。
59.实施例2
60.本实施例的单晶加料装置，在实施例1的基础上做进一步改进，波纹管23另一端端口处设有水冷保护套230。
61.如图6所示，波纹管23的另一端在加料时紧靠炉体1的侧加料口10，炉体1处温度较高，为防止对波纹管23端部受热形变或损坏，本实施例在端口处设置水冷保护套230，通过向水冷保护套230通流动水进行及时降温冷却，保证其有效使用寿命。
62.实施例3
63.本实施例的单晶加料装置，在实施例2的基础上做进一步改进，外置加料机2还包括滑动支架26，其包括固定设于基座20顶面的滑轨及滑动连接在滑轨上的支架，支架顶部与波纹管23底部固定连接。
64.如图3和图4所示，滑动支架26设于波纹管23下方的基座20基板202上，滑动支架26的滑轨布置方向与波纹管23长度方向相同，支架底部与滑轨滑动连接顶部与波纹管23底部固定连接，通过滑动支架26结构，使得波纹管23的伸缩有更稳定的导向，进一步地，可以设置驱动机构与滑动支架26传动连接，从而自动传动使得波纹管23完成伸缩，配合滑动单元25对真空腔室21的驱动，使得外置加料过程更加自动化，节约人力，提高加料效率。
65.实施例4
66.本实施例的单晶加料装置，在实施例3的基础上做进一步改进，炉体1顶部设有顶加料口11，还包括加料筒3，其包括：
67.筒体30，其外径小于炉体1的顶加料口11内径；
68.固定座31，其形成于筒体30外壁上，固定座31呈环形，固定座31内壁与筒体30外壁固定连接，固定座31外径大于顶加料口11内径；
69.石英锥体32，其底面朝下活动置于筒体30内，石英锥体32底面直径与筒体30内径向匹配；
70.拉杆33，其置于筒体30轴线上，一端与石英锥体32顶部固定连接，另一端延伸至筒体30顶部外。
71.如图1和图2所示，本实施例的加料筒3置于原炉体1顶部副室的位置处，炉体1的顶加料口11即为原炉体1与副室的连通开口，在副室不使用时，旋下副室，将加料筒3配合置入顶加料口11进行后续的加料动作。
72.本实施例中，筒体30下段穿过顶加料口11伸入炉体1，固定座31限位在顶加料口11外顶部，固定筒体30在炉体1上的位置，单晶料储存于筒体30中，筒体30底部由石英锥体32封闭，需要进行加料时，拉杆33控制石英锥体32伸出筒体30底部，单晶料从筒体30底部放出，落至炉体1内的坩埚上，加料完毕后控制拉杆33收回石英锥体32，及时对炉体1顶部形成封闭，防止热量逸散或压强大幅度波动。
73.实施例5
74.本实施例的单晶加料装置，在实施例4的基础上做进一步改进，加料筒3还包括导向架34，其形成于筒体30顶部上方，导向架34对应筒体30轴线的位置处开设通孔供拉杆33穿过。
75.如图2所示，导向架34于筒体30顶部上方对拉杆33的移动方向形成稳定的导向，使拉杆33仅能竖直上下移动，从而使石英锥体32能稳定的伸出或收回筒体30。
76.本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。