技术特征：
1.一种单晶棒的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤s1:将多晶硅的装料和熔化：将高纯多晶硅料粉碎，并在硝酸和氢氟酸的混合溶液中清洗外表面，除去可能的金属杂质；将粉碎后的高纯多晶硅料放入单晶炉中的石墨坩埚中；将单晶炉抽真空，再充入保护气，最后加热升温，加热温度超过硅材料的熔点1412℃，使硅材料充分熔化；步骤s2:引晶：将单晶籽晶固定在籽晶轴上，并和籽晶轴一起旋转,将籽晶缓缓下降，距液面10mm处暂停片刻，待籽晶温度接近熔硅温度时，将籽晶轻轻浸入熔硅，使头部首先少量溶解，然后和熔硅形成一个固液界面；将籽晶逐步上升，与籽晶相连并离开固液界面的硅温度降低，形成单晶硅；步骤s3:缩颈：快速向上提拉籽晶，使新结晶的单晶硅的直径达到3mm，长度约为此时晶体直径的6～10倍，旋转速度为2～10rpm；石墨坩埚沿晶体相反方向旋转，晶体的旋转速度比石墨坩埚快1～3倍；步骤s4：将晶体控制到所需的目标直径；步骤s5：等径生长：石墨坩埚和晶体相互反方向旋转，晶体的旋转速度为2.5～20rpm，石墨坩埚的旋转速度为-1.25～-10rpm；根据熔体和单晶炉的状况，控制晶体等径生产所需长度；步骤s6：收尾降温：晶体直径逐渐缩小，离开熔体；降低温度，逐渐冷却温度。2.一种生产单晶棒的单晶炉，适用于权利要求1所述的一种单晶棒的生产工艺，其特征在于，包括：第一炉室(2)，所述第一炉室(2)用于将硅料融化成硅液，第一炉室(2)上设置有第一炉口(3)；第二炉室(4)，所述第二炉室(4)包括工作位和卸料位，第二炉室(4)通过卸料机构(15)在工作位和卸料位之间切换，第二炉室(4)上设置有第二炉口(5)；隔离组件(7),隔离组件(7)具有隔热结构；籽晶提拉旋转机构，所述籽晶提拉旋转机构设置在第二炉室(4)上方，籽晶提拉旋转机构包括籽晶夹具(6)；其中，所述籽晶夹具(6)能伸入第一炉室(2)逐步将硅液牵扯成棒状并提升至第二炉室(4)，所述隔离组件(7)设置在第一炉室(2)和第二炉室(4)之间，隔离组件(7)能使第一炉室(2)和第二炉室(4)内腔相互贯通或隔离，单晶炉上还设置有引导机构(8)，所述引导机构(8)用于引导第二炉室(4)复位至工作位。3.根据权利要求2所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，第二炉室(4)处于工作位时，第一炉室(2)与第二炉室(4)同轴且内腔相互贯通，隔离组件(7)的两端分别与第二炉口(5)和第一炉口(3)贴合，第二炉室(4)处于卸料位时，第一炉室(2)与第二炉室(4)轴线错开且第二炉口(5)远离隔离组件(7)并暴露。4.根据权利要求2所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，所述引导机构(8)包括：承接件(9)，所述承接件(9)在隔离组件(7)壳体上设置多个；引导件(11)，所述引导件(11)设置在承接件(9)上；插接件(12)，所述插接件(12)对应承接件(9)设置在第二炉室(4)上；
其中，引导件(11)用于引导插接件(12)准确插入承接件(9)。5.根据权利要求4所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，所述引导件(11)包括：引导块(13)，所述引导块(13)端部设有凹槽，凹槽的侧壁上设有轴，引导块(13)设置在承接件(9)上；引导滚轮(14)，所述引导滚轮(14)套设在凹槽的轴上；其中，引导块(13)和引导滚轮(14)至少设置两个，引导滚轮(14)外壁之间的距离等于插接件(12)的直径。6.根据权利要求4所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，所述插接件(12)设置在第二炉室(4)的底部，所述插接件(12)远离第二炉室(4)的底部呈半圆球型。7.根据权利要求2所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，第二炉室(4)与卸料机构(15)连接，所述卸料机构(15)包括：连接件(22)，所述连接件(22)与第二炉室(4)固定安装；支撑座(16)，所述支撑座(16)内部中空，内部设置有气缸；提升柱(18)，所述提升柱(18)由气缸带动提升或下降；轴套(19)，所述轴套(19)固定安装在提升柱(18)上，至少设置两个；旋转轴(20)，所述旋转轴(20)设在轴套(19)内；旋转电机(21)，所述旋转电机(21)与旋转轴(20)的底部连接；其中，所述连接件(22)周向固定在旋转轴(20)上，所述提升柱(18)放置在支撑座(16)内部，且与气缸的活塞杆连接。8.根据权利要求2所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，所述隔离组件(7)包括：隔离组件(7)壳体，所述隔离组件(7)壳体设置有通道，连通第一炉口(3)和第二炉口(5)；隔离盘(24)，所述隔离盘(24)大小与第二炉口(5)相同，隔离盘(24)内设置有真空腔；传动轴(26)，传动轴(26)的一端穿出隔离组件(7)壳体；连接杆(28)，连接杆(28)一端与隔离盘(24)端部固定连接，另一端与传动轴(26)外周固定连接，连接杆(28)与传动轴(26)轴线垂直；传动件(29)，所述传动件(29)能够带动传动轴(26)进行旋转。9.根据权利要求2所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，所述第一炉室(2)包括：保温圈(34)，所述保温圈(34)设置在第一炉室(2)底部；硅料引导漏斗(35)，所述硅料引导漏斗(35)一端设置在保温圈(34)的顶部，另一端贴合第二炉室(4)的内壁；加热线圈(37)，所述加热线圈(37)套设在保温圈(34)外壁上；石墨坩埚(38)，所述石墨坩埚(38)放置在保温圈(34)内；石墨托盘(39)，所述石墨托盘(39)放置在石墨坩埚(38)底部；旋转提升件(40)，所述旋转提升件(40)连接石墨托盘(39)，并且能带动石墨坩埚(38)旋转。
10.根据权利要求9所述的一种生产单晶棒的单晶炉，其特征在于，所述第一炉室(2)包括：隔板(32)，所述隔板(32)放置在第一炉室(2)上部，中心开口；导流圈(33)，所述导流圈(33)包括导流环(42)和从导流环(42)端部向外延伸的支撑环(43)，支撑环(43)直径大于开口直径，导流环(42)套设于开口内且沿着远离支撑环(43)的方向直径逐渐减小。
技术总结
本发明属于技术领域，尤其涉及一种单晶棒的生产工艺及设备，单晶炉包括第一炉室、第二炉室和隔离组件，第一炉室用于将硅料融化成硅液，第一炉室上设置有第一炉口；第二炉室，第二炉室包括工作位和卸料位，第二炉室通过卸料机构在工作位和卸料位之间切换，第二炉室上设置有第二炉口；隔离组件隔离组件具有隔热结构；籽晶提拉旋转机构，籽晶提拉旋转机构设置在第二炉室上方，籽晶提拉旋转机构包括籽晶夹具；单晶炉上还设置有引导机构，引导机构用于引导第二炉室复位至工作位。本发明通过引导机构使第二炉室在工作位和卸料位切换时平稳且快速的对接或分离，也能降低引导机构零部件之间的磨损，节约成本，节省加工时间，提高工作效率。提高工作效率。提高工作效率。
技术研发人员：张向东 章斌 王林
受保护的技术使用者：衢州晶哲电子材料有限公司
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/3/21