一种单晶炉二次加料系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及单晶硅制备领域，更具体地说，涉及一种单晶炉二次加料系统。
【背景技术】
[0002]单晶炉是生产单晶硅棒的专业设备。传统生产过程中，将多晶硅原料一次性装入石英坩祸内熔化，熔料结束后采用直拉法拉制单晶硅棒。单晶硅棒的有效质量受最大投料量限制，而最大投料量是由石英坩祸的尺寸决定的，石英坩祸装满的块状硅料重量，即为最大投料量。因此，投料量越大，石英坩祸费用在总成本中所占的比例越低，从而使生产出的单晶硅棒有效重量比例越大，这样就降低了成本。然而，实际操作中，不同的操作人员在相同尺寸的石英坩祸中能够达到的最大投料量存在差别。而且，由于在硅料熔化过程中，块状固体硅变成液体，料块间缝隙所占用的空间得到释放，从而使一次性投料不能做到足量投料，在一定程度上减少了最大投料量
[0003]现有生产中试图采用二次加料装置解决上述问题，例如授权公告号:CN204690162 U，授权公告日为2015年10月7日，发明创造名称为:一种单晶炉加料装置，该申请案涉及与单晶炉匹配使用的附件，特别涉及一种单晶炉用多次加料装置。该单晶炉加料装置包括两端开口的石英筒体，在石英筒体的外表面套设不锈钢筒，在石英筒体内腔径向的中间设有拉杆，在拉杆下端连接石英锥头，石英锥头的下部伸出石英筒体的下端口；拉杆向上伸出石英筒体的上端口，在拉杆顶部设有与单晶炉副室中的籽晶重锤连接部结构相匹配的连接部;在石英筒体上端口内侧通过连接杆固连限位轴，在限位轴轴孔上设有若干大间隙孔洞；限位轴孔位于石英筒体横截面的圆心位置;在不锈钢筒的上端口端面外侧固设固定环。但是，该申请案的加料装置中，拉杆直接与石英筒体内的碎硅料接触，一方面增加了拉杆的运动阻力，不利于控制加料的速度，另一方面拉杆运动过程中与碎硅料摩擦接触，容易对碎硅料形成金属污染。
[0004]又如授权公告号:CN 202017072 U，授权公告日为2011年10月26日，发明创造名称为:单晶炉二次加料装置，该申请案涉及一种单晶炉二次加料装置，它包括单晶炉、设置在单晶炉内的石英坩祸，单晶炉内石英坩祸的上方设有加料筒，加料筒的顶端通过法兰盘设置在炉口上，加料筒中心处设有套管，套管与加料筒通过套管支撑件连接；吊杆自上而下贯穿于套管并通到加料筒底部；吊杆底部设置有与加料筒相配合的托碗;托碗的顶面为锥形面;单晶炉炉口处设置有控制吊杆升降的升降装置。但是，该申请案的二次加料装置中，套管与加料筒通过套管支撑件连接，套管支撑件设置在加料筒内部，阻碍了加料筒内硅料向下掉落的过程，不利于控制二次加料的速度。
[0005]经检索，现有技术中关于采用二次加料装置进行二次加料的的方法也已有相关专利公开，例如申请公布号:CN 103397389 A，申请公布日为2013年11月20日，发明创造名称为:单晶棒的生产方法，该申请案提供了一种单晶棒的生产方法，包括以下步骤:步骤S10:向坩祸内投入第一批硅料，加热坩祸以熔化第一批硅料，然后使熔化后的第一批硅料结晶以得到第一根单晶棒，并且取出第一根单晶棒;步骤S20:向坩祸内投入第二批硅料，并加热坩祸以熔化第二批硅料，然后使熔化后的第二批硅料结晶以得到第二根单晶棒。但是该申请案中仅仅是对向坩祸内投入第二批硅料的大致过程进行介绍，如何改进现有的工艺过程从而提尚拉制的单晶娃棒的纯度却没有涉及到。
【实用新型内容】
[0006]1.实用新型要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述不足，提供了一种单晶炉二次加料系统，主要实现了在单晶炉拉制单晶硅棒过程中随时添加原料的功能。
[0008]2.技术方案
[0009]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0010]本实用新型的单晶炉二次加料系统，包括单晶炉主体和二次加料装置，所述单晶炉主体包括炉筒、隔离仓和副室，所述炉筒的上部为炉筒颈口，该炉筒颈口通过隔离仓与上方的副室相连通，炉筒颈口处设有隔离阀；炉筒内设有石英坩祸，石英坩祸的底部与具有升降和旋转功能的支撑部相连，石英坩祸的四周设有加热器，石英坩祸的上方设有导流筒，该导流筒为一个自上而下直径渐渐缩小的筒体;炉筒的上部设有进气口，炉筒的下部对称设置有两个排气口，该两个排气口均与真空栗相连通；
[0011]所述二次加料装置包括钼制加料筒、不锈钢套筒、钼制连杆和石英锥，所述钼制加料筒的上下端均开口设置，所述不锈钢套筒的上端分别设有向两侧延伸的延伸段，上述延伸段置于钼制加料筒的上端使得不锈钢套筒架设在钼制加料筒的内部中心位置;所述石英锥的形状为正三棱锥，石英锥内设有自顶部到底部的贯穿孔，且石英锥的底部设有正三棱锥的凹槽;所述钼制连杆上端穿过不锈钢套筒的内部并与副室内的籽晶绳连接，钼制连杆的下端侧面上设有螺纹，钼制连杆的下端穿过石英锥内的贯穿孔，钼制连杆的下端螺纹连接有两个钼制螺母，且两个钼制螺母分别位于石英锥的上、下两侧；
[0012]所述钼制加料筒的上部侧面设有外法兰，所述炉筒颈口的内壁上设有等间距分布的挡块，上述等间距分布的挡块围成的圆形开口直径大于钼制加料筒的外径，且小于外法兰的外径;所述石英锥的侧面与底面的夹角为α，石英锥底部设有的正三棱锥的凹槽其侧面与底面的夹角为β，且β比α小5°。
[0013]作为本实用新型更进一步的改进，所述延伸段远离不锈钢套筒上端的一端上设有向下的翻边。
[0014]作为本实用新型更进一步的改进，所述α为45?60°。
[0015]作为本实用新型更进一步的改进，所述石英锥上侧的钼制螺母其底部距石英锥的顶部I?2mm，石英锥下侧的钼制螺母其底部距钼制连杆的底部3?4mm;上述正三棱锥的凹槽其高度大于5mm。
[0016]3.有益效果
[0017]采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果:
[0018](I)采用本实用新型的单晶炉二次加料系统进行加料，能够不受石英坩祸最大投料量的限制，分两次或多次加入多晶硅原料，相对提高了单晶硅棒的有效质量，提升了石英坩祸的使用率，进而降低了单晶硅棒的生产成本;通过本实用新型的单晶炉二次加料系统，只要发现石英坩祸内溶化后的原料不足，即可打开副室添加原料，实现了在单晶炉拉制单晶硅棒过程中随时添加原料的目的。
[0019](2)本实用新型中将石英锥侧面与底面的夹角设计为45?60°的较大角度，相对来说使得石英锥下降后出现的缝隙更小，原料只能一点一点地从上述缝隙中通过，有利于控制二次加料的速度，避免一次性加料过多引起的事故。
[0020](3)本实用新型中，在石英锥的底部设有正三棱锥的凹槽，且正三棱锥的凹槽其侧面与底面的夹角为比α小5°，发明人经过多次现场实验总结发现，正三棱锥凹槽的上述结构设计能够有效分散、释放石英锥受热后产生热应力，降低石英锥因受热而导致破裂情况发生的概率。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型中二次加料装置的结构示意图；
[0022]图2为本实用新型中钼制加料筒的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型中不锈钢套筒的结构示意图；
[0024]图4为本实用新型中钼制连杆的结构示意图；
[0025]图5为本实用新型中石英锥的结构示意图；
[0026]图6为本实用新型中二次加料装置内原料的分布示意图；
[0027]图7为本实用新型中二次加料装置放入副室内的结构示意图；
[0028]图8为本实用新型中二次加料装置置于挡块上的结构示意图；
[0029]图9为本实用新型中二次加料装置进行点动加料操作的结构示意图；
[0030]图10为本实用新型中二次加料方法的流程图。
[0031]附图中的标号说明:1、钼制加料筒；101、外法兰;2、不锈钢套筒;201、延伸段;202、翻边;3、钼制连杆;301、钼制螺母;4、石英锥;401、贯穿孔;Cl、原料