专利名称：单晶体生产的装料方法及预装料坩埚的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单晶体装料方法，具体来说涉及一种在单晶炉外进行装料的单晶体生产的装料方法。本发明还涉及一种用于单晶体生产的预装料坩埚。
背景技术：
电子级及太阳能级硅单晶体直拉法生产过程中，装料是很关键的过程。现有技术的做法是将空的石英坩埚先放在单晶炉热场内的石墨坩埚中，再把多晶硅料逐次装入石英坩埚中。因为装料过程需要很仔细，因此一般装料在一个小时左右。发明人发现，将石英坩埚放在单晶炉内装料，这样既浪费单晶炉的有效利用时间，又容易在短暂的装料时间内，发生装料不规范造成挂边、搭桥的事故。同时单晶车间内部其他车间的拆炉、清理工作容易造成对材料的污染。另外，现有技术的工艺及设备条件也并不适合在单晶炉外进行预装料操作，因为当多晶硅料装入石英坩埚后，会非常重，一般都在100KG以上，且石英坩埚比较脆， 壁较薄(IOmm左右)。而且石英坩埚的外形和需要放入的石墨坩埚的内形要一致，只是石英 甘祸调试稍闻20mm左右。因此如果把石央樹祸放入石墨樹祸，只能夹住石央樹祸闻出石墨坩埚的部分。如果采用夹持的方法只能通过摩擦力来克服重力，这就需要很大的夹持力，这样石英坩埚的壁很难承受。因此现有技术的工艺及设备均需要进一步改进。发明内容
鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种在单晶炉外进行预装料的单晶体生产的装料方法。将装料过程从单晶炉内移到外侧，设置一个洁净的装料空间， 在这个空间会有足够的时间装料，挂边搭桥会减少、洁净的空间会减少对硅材料的污染；装完后用吊车将装好料的石英坩埚吊入单晶炉内，减少单晶生产的切换时间。
为了实现上述目的，本发明提供的一种单晶体生产的装料方法，包括
步骤一，向置于单晶炉外的石英坩埚装料；
步骤二，在已装好料的所述石英坩埚上加盖一与所述石英坩埚紧密扣合的便于吊车勾吊的预装料盖；
步骤三，使用吊车勾吊所述预装料盖以使与所述预装料盖扣合的所述石英坩埚缓慢提起，将所属石英坩埚放入单晶炉热场的石墨坩埚中；使所述预装料盖和所述石英坩埚脱离，再由吊车吊走所述预装料盖，完成单晶体生产的装料。
作为优选，所述预装料盖上设置有一与真空泵相连的阀门；在所述步骤二中，打开所述真空泵，并缓慢打开所述阀门，对所述石英坩埚内进行抽真空，直至达到所述预装料盖在吊运过程中能始终压紧在所述石英坩埚上的压力后关闭所述阀门并移去所述真空泵；在所述步骤三中，将所述石英坩埚放入单晶炉热场的石墨坩埚中后打开所述阀门，使大气缓慢进入所述石英坩埚，当所述石英坩埚的压力与大气压平衡后，所述预装料盖和所述石英坩埚脱离后吊走所述预装料盖。
作为优选，当所述石英坩埚内的压力低于IOOPa时，关闭所述阀门并移去所述真空泵。
本发明的另一个目的是提供一种用于单晶体生产的装料方法的预装料坩埚，其包括石英坩埚和与所述石英坩埚扣合以便于吊车勾吊的预装料盖，所述预装料盖上设置有一阀门，所述阀门与一在所述阀门打开时抽出所述石英坩埚内气体以使所述预装料盖与所述石英坩埚扣紧的真空泵连接。
作为优选，所述预装料盖上设有便于吊车勾吊的挂钩。
作为优选，所述预装料盖上还设置有用于在所述石英坩埚与所述预装料盖扣合后检测所述石英坩埚内气压的压力表。
作为优选，所述预装料盖与所述石英坩埚在扣合时的接触面上设有一密封圈；所述密封圈的内径小于所述石英坩埚的内径，外径大于石英坩埚的外径。
与现有技术比较，本发明的单晶体生产的装料方法把传统的单晶炉装料工序放在单晶炉外面进行，装完后用吊车将载料的坩埚移入单晶炉内。单独预装料盖采用真空吸的方法，把装好石英坩埚吸起来，移入石墨坩埚，对石英坩埚的着力面积大，压强小安全系数非常高。节省了单晶炉的有效利用时间，降低了因为装料不规范而造成挂边、搭桥等事故的发生。
图1为本发明单晶体生产的装料方法所采用的预装料坩埚的剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的单晶体生产的装料方法所用到的预装料坩埚，其包括石英坩埚I和与所述石英坩埚I扣合以便于吊车勾吊的预装料盖2 ;所述预装料盖2上设置有一阀门5，所述阀门5与一在所述阀门5打开时抽出所述石英坩埚I内气体以使所述预装料盖2与所述石英坩埚I扣紧的真空泵(图1中未示出)连接。在本实施例中，所述预装料盖2与所述石英坩埚I通过吸真空的方式扣紧固定，但可以想象，仍然存在其他多种扣紧方式，例如在所述石英坩埚I的外壁套设一箍紧圈，然后再使所述预装料盖2与所述箍紧圈连接固定以使两者紧密扣合。
参照如上所述的本发明的预装料坩埚的图示结构，以下对利用本发明的采用吸真空固定预装料盖的预装料坩埚进行单晶体生产的装料方法的步骤做如下说明
步骤一，向置于单晶炉(图1中未示出)外的石英坩埚I装入料4(多晶硅料)；
步骤二，在已装好料4的所述石英坩埚I上加盖便于吊车勾吊的预装料盖2，打开真空泵，并缓慢打开所述阀门5，对所述石英坩埚I内进行抽真空，通常只要达到所述预装料盖2在吊运过程中能始终压紧在所述石英坩埚I上的压力后即可关闭所述阀门5并移去所述真空泵；为了便于准确控制抽真空的气压，优选地，在本发明的预装料坩埚的所述预装料盖2上还设置有用于在所述石英坩埚I与所述预装料盖2扣合后检测所述石英坩埚I内气压的压力表6。设置压力表后，步骤二抽真空时即可准确了解石英坩埚I内的气压状态， 通常在石英坩埚内的压力达到IOOPa左右时即可关闭所述阀门5并移去真空泵；
步骤三，使用吊车勾吊所述预装料盖2以使吸附在所述预装料盖2上的所述石英坩埚I缓慢提起，然后将所述石英坩埚I放入单晶炉热场的石墨坩埚中；再打开阀门5，使大气缓慢进入所述石英坩埚1，当所述石英坩埚I的压力与大气压平衡后，所述预装料盖2 和所述石英坩埚I脱离，再由吊车吊走所述预装料盖2，完成单晶体装料过程。作为优选，所述预装料盖2上可再设有便于吊车勾吊的挂钩(图1中未示出)。同时，本发明的这一实施例中关键是采用真空吸力将石英坩埚I提起，避免直接夹持石英坩埚1，因此预装料盖2 与石英坩埚I之间的密封性也尤为重要。因此作为优选，所述预装料盖2与所述石英坩埚 I在扣紧时的接触面上设有一密封圈3。并且优选地，所述密封圈3的内径小于所述石英坩埚I的内径，外径大于石英坩埚I的外径。通常密封圈可采用橡胶材质制成。
以下对采用本发明的预装料坩埚进行单晶体生产的装料方法的安全性进行简单分析
现阶段，单晶工业生产主要有几种尺寸坩埚18英寸，20英寸，22英寸。而本发明的预装料坩埚的预装料盖2通常为不锈钢制成，因此无需考虑其所能承受的最大拉力。
本次以20英寸的石英坩埚为例，分析安全性能20英寸石英坩埚最多可以装 100KG多晶原料，加上自身自重，最多不超过150KG，约1500N的力。而石英坩埚的水平截面积为20英寸的圆，约O. 2平方米，可以产生的向上吸附力大约为(100000-100)*0. 2 = 19980N。这远大于1500N石英坩埚I装料后的重力。因此我们可以得知，使用本发明的预装料坩埚进行单晶体生产的装料方法是完全可行的。
当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本 发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种单晶体生产的装料方法，其特征在于，包括 步骤一，向置于单晶炉外的石英坩埚装料； 步骤二，在已装好料的所述石英坩埚上加盖一与所述石英坩埚紧密扣合的便于吊车勾吊的预装料盖； 步骤三，使用吊车勾吊所述预装料盖以使与所述预装料盖扣合的所述石英坩埚缓慢提起，将所述石英坩埚放入单晶炉热场的石墨坩埚中；使所述预装料盖和所述石英坩埚脱离，再由吊车吊走所述预装料盖，完成单晶体生产的装料。
2.如权利要求1所述的单晶体生产的装料方法，其特征在于，所述预装料盖上设置有一与真空泵相连的阀门；在所述步骤二中，打开所述真空泵，并缓慢打开所述阀门，对所述石英坩埚内进行抽真空，直至达到所述预装料盖在吊运过程中能始终压紧在所述石英坩埚上的压力后关闭所述阀门并移去所述真空泵；在所述步骤三中，将所述石英坩埚放入单晶炉热场的石墨坩埚中后打开所述阀门，使大气缓慢进入所述石英坩埚，当所述石英坩埚的压力与大气压平衡后，所述预装料盖和所述石英坩埚脱离后吊走所述预装料盖。
3.如权利要求2所述的单晶体生产的装料方法，其特征在于，在所述步骤二中，当所述石英坩埚内的压力低于IOOPa时，关闭所述阀门并移去所述真空泵。
4.如权利要求1或2所述的单晶体生产的装料方法，其特征在于，所述预装料盖上设有便于吊车勾吊的挂钩。
5.如权利要求2所述的单晶体生产的装料方法，其特征在于，所述预装料盖上还设置有用于在所述石英坩埚与所述预装料盖扣合后检测所述石英坩埚内气压的压力表。
6.如权利要求2所述的单晶体生产的装料方法，其特征在于，所述预装料盖与所述石英坩埚在扣合时的接触面上设有一密封圈；所述密封圈的内径小于所述石英坩埚的内径，外径大于所述石英坩埚的外径。
7.一种用于单晶体生产的装料方法的预装料坩埚，其特征在于，包括石英坩埚和与所述石英坩埚扣合以便于吊车勾吊的预装料盖，所述预装料盖上设置有一阀门，所述阀门与一在所述阀门打开时抽出所述石英坩埚内气体以使所述预装料盖与所述石英坩埚扣紧的真空泵连接。
8.如权利要求7所述的预装料坩埚，其特征在于，所述预装料盖上设有便于吊车勾吊的挂钩。
9.如权利要求7所述的预装料坩埚，其特征在于，所述预装料盖上还设置有用于在所述石英坩埚与盖上所述预装料盖后检测所述石英坩埚内气压的压力表。
10.如权利要求7所述的预装料坩埚，其特征在于，所述预装料盖与所述石英坩埚在扣紧时的接触面上设有一密封圈；所述密封圈的内径小于所述石英坩埚的内径，外径大于所述石英坩埚的外径。
全文摘要
本发明公开了一种单晶体生产的装料方法，包括向置于单晶炉外的石英坩埚装料；在已装好料的石英坩埚上加盖一与所述石英坩埚紧密扣合的预装料盖；使用吊车勾吊预装料盖以使石英坩埚提起，再放入单晶炉热场的石墨坩埚中；使所述预装料盖和所述石英坩埚脱离，再由吊车吊走预装料盖，完成单晶体生产的装料。采用本发明的单晶体生产的装料方法，节省了单晶炉的有效利用时间，降低了因为装料不规范而造成挂边、搭桥等事故的发生。本发明还涉及用于单晶体生产的装料方法的预装料坩埚。
文档编号C30B35/00GK102995110SQ20111027594
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者孟涛, 闫永兵 申请人:镇江仁德新能源科技有限公司