单晶炉及单晶生长系统的制作方法

1.本实用新型涉及单晶硅生产技术领域，尤其涉及一种单晶炉及单晶生长系统。


背景技术：

2.直拉法生长单晶硅是目前单晶硅生产最广泛的应用技术。在生产单晶硅的过程中，需定期向单晶炉内的坩埚内加入硅料，以满足拉晶过程中的需要。
3.单晶炉通常包括炉体、坩埚和保温层，坩埚和保温层设置在炉体内部。炉体的侧壁上设有加料口，以供加料装置伸入并向炉体内的坩埚加料。保温层的数量为多个，多个保温层沿单晶炉的高度方向依次排布。其中设置在坩埚上方的保温层与加料口相对的位置设有贯通孔，以供加料装置穿过。在拉晶过程中，保温层上的贯通孔会产生漏热的问题，导致单晶炉的功耗增加。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种单晶炉及单晶生长系统，用以解决现有技术中的单晶炉在拉晶过程中，保温层上的贯通孔会产生漏热，导致单晶炉的功耗增加的缺陷，实现避免拉晶过程中保温层的贯通孔漏热的效果。
5.本实用新型提供一种单晶炉，包括：
6.炉体，侧壁设有加料口；
7.坩埚，设置在所述炉体的内部；
8.保温组件，设置在所述坩埚的上方，所述保温组件为环状结构，所述保温组件包括固定部和转动部，所述固定部与所述加料口相对的位置设有贯通孔，所述转动部绕所述环状结构的中心可转动地与所述固定部连接，用于启闭所述贯通孔；
9.驱动机构，设置在所述炉体上并与所述转动部连接，用于驱动所述转动部转动。
10.根据本实用新型提供的一种单晶炉，所述固定部和所述转动部均为半环形结构，所述固定部的两端分别与所述转动部的两端连接，所述固定部和所述转动部围成所述环状结构，在连接位置处，所述固定部和所述转动部中的一者设有插接块，另一者设有供所述插接块置入的插接槽，所述贯通孔设置在所述固定部与所述转动部连接的位置处。
11.根据本实用新型提供的一种单晶炉，保温组件还包括筒体结构，所述固定部和所述转动部均套装于所述筒体结构的外部，所述筒体结构与所述贯通孔相对的位置设有避让孔。
12.根据本实用新型提供的一种单晶炉，所述固定部和所述转动部均为环状结构，所述转动部套装于所述固定部的外侧，所述转动部上设有连接孔，用于与所述贯通孔相互连通或相互错开。
13.根据本实用新型提供的一种单晶炉，所述驱动机构包括动力组件、主动齿轮和弧形齿条，所述弧形齿条安装于所述转动部上，所述动力组件安装于所述炉体上并与所述主动齿轮连接，用于驱动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮与所述弧形齿条相啮合。
14.根据本实用新型提供的一种单晶炉，所述驱动机构还包括传动轴，所述传动轴的一端伸入所述炉体内，用于安装所述主动齿轮，所述传动轴的另一端伸出所述炉体外，所述动力组件设置在所述炉体外并与所述传动轴连接，用于驱动所述传动轴转动。
15.根据本实用新型提供的一种单晶炉，所述传动轴与所述炉体之间设有密封结构。
16.根据本实用新型提供的一种单晶炉，所述驱动机构包括动力组件、蜗杆和蜗轮轮缘，所述蜗轮轮缘安装在所述转动部上，所述蜗杆与蜗轮轮缘相啮合，所述动力组件安装于炉体上并与所述蜗杆连接，用于驱动所述蜗杆转动。
17.根据本实用新型提供的一种单晶炉，所述动力组件设置在所述炉体的外部，所述蜗杆的伸出所述炉体外与所述动力组件连接。
18.本实用新型还提供一种单晶生长系统，包括加料装置和如上所述的单晶炉，所述加料装置包括可伸缩的导料管，所述导料管用于伸入所述加料口。
19.本实用新型提供的单晶炉，在拉晶结束后，将加料装置与炉体上的加料口连接，加料口的阀门开启。通过驱动机构驱动转动部转动，使转动部打开贯通孔。加料装置的导料管依次经过加料口和贯通孔伸入到坩埚的上方，执行加料动作。加料结束后，导料管回退至加料装置内，驱动机构驱动转动部反向转动，使转动部关闭贯通孔，以使保温组件形成密闭保温结构，避免拉晶过程中，热量从贯通孔散失。最后，加料口的阀门关闭，继续执行拉晶动作。
20.如此设置，可通过驱动机构驱动转动部转动的方式，启闭保温组件上的贯通孔，在加料过程中，驱动机构驱动转动部开启贯通孔，在加料完毕后，驱动机构驱动转动关闭贯通孔，使保温组件形成完整的保温结构，不会产生漏热的问题。
21.同时，在加料结束后，驱动机构可以立即驱动转动部将贯通孔关闭，能够有效保证热场温度均匀性，降低功率损耗。
22.本实用新型提供的单晶生长系统，由于包含了本实用新型中的单晶炉，因此同时包含了单晶炉的上述所有优点。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本实用新型实施例中提供的单晶炉的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例中提供的第一种保温组件的结构示意图；
26.图3是图2所示保温组件的爆炸图；
27.图4是本实用新型实施例中提供的第二种保温组件的结构示意图；
28.图5是本实用新型实施例中提供的单晶生长系统的结构示意图；
29.图6是本实用新型实施例中提供的加料装置的结构示意图。
30.附图标记：
31.1、炉体；2、坩埚；3、固定部；4、转动部；5、贯通孔；6、插接块；7、插接槽；8、筒体结构；9、避让孔；10、连接孔；11、动力组件；12、主动齿轮；13、弧形齿条；14、传动轴；15、加料装
置；16、导料管；17、机壳；18、料仓；19、振动器；20、保温组件；21、平移驱动机构。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.现有技术中的单晶炉，通常包括炉体、坩埚和保温层，坩埚和保温层设置在炉体内部。炉体的侧壁上设有加料口，以供加料装置伸入并向炉体内的坩埚加料。保温层的数量为多个，多个保温层沿单晶炉的高度方向依次排布。其中设置在坩埚上方的保温层与加料口相对的位置设有贯通孔，以供加料装置穿过。在拉晶过程中，保温层上的贯通孔会产生漏热的问题，导致单晶炉的功耗增加。为了解决拉晶过程中，保温层的贯通孔会漏热的问题，本实用新型实施例中提供一种单晶炉和单晶生长系统。
34.下面结合图1至图6描述本实用新型的实施例中提供的单晶炉。
35.具体来说，单晶炉包括炉体1、坩埚2、保温组件20和驱动机构。
36.其中，炉体1的侧壁设有加料口。具体地，炉体1为封闭的腔体结构，加料口贯通设置，用于供加料装置15的导料管16伸入。
37.坩埚2设置在护体的内部，用于容纳硅料，所述硅料包括粉状的硅料以及熔融状态的硅料。
38.保温组件20设置在坩埚2的上方。保温组件20为环状结构，保温组件20包括固定部3和转动部4。固定部3与加料口相对的位置设有贯通孔5，转动部4绕环状结构的中心可转动地与固定部3连接，用于启闭贯通孔5。例如，转动部4能够在开启状态和关闭状态之间转动切换，在开启状态，转动部4开启贯通孔5，在关闭状态，转动部4关闭贯通孔5。需要说明的是，单晶炉还包括设置在坩埚2下方的下保温层和套装在坩埚2外部的中保温层，由于本技术不涉及此处改进，对此不再详述。
39.本实用新型实施例中提供的单晶炉，在拉晶结束后，将加料装置15与炉体1上的加料口连接，加料口的阀门开启。通过驱动机构驱动转动部4转动，使转动部4打开贯通孔5。加料装置15的导料管16依次经过加料口和贯通孔5伸入到坩埚2的上方，执行加料动作。加料结束后，导料管16回退至加料装置15内，驱动机构驱动转动部4反向转动，使转动部4关闭贯通孔5，以使保温组件20形成密闭保温结构，避免拉晶过程中，热量从贯通孔5散失。最后，加料口的阀门关闭，继续执行拉晶动作。
40.如此设置，可通过驱动机构驱动转动部4转动的方式，启闭保温组件20上的贯通孔5。在加料过程中，驱动机构驱动转动部4开启贯通孔5，在加料完毕后，驱动机构驱动转动关闭贯通孔5，使保温组件20形成完整的保温结构，不会产生漏热的问题。
41.同时，在加料结束后，驱动机构可以立即驱动转动部4将贯通孔5关闭，能够有效保证热场温度均匀性，降低功率损耗。
42.参考图2和图3所示，在本实用新型提供的一些实施例中，固定部3和转动部4均为半环形结构，固定部3的两端分别和转动部4的两端连接，固定部3和转动部4围成环状结构。
在固定部3和转动部4的连接位置处，固定部3和转动部4中的一者设有插接块6，另一者设有供插接块6置入的插接槽7。贯通孔5设置在固定部3与转动部4连接的位置处。插接块6置入到插接槽7内时，贯通孔5关闭，插接块6从插接槽7脱出时，贯通孔5打开。
43.可选地，转动部4的两端均设有插接块6，固定部3的两端均设有插接槽7，贯通孔5设置在固定部3一端的插接槽7处。在转动部4转动打开贯通孔5时，转动部4的第一端的插接块6从对应的插接槽7逐渐脱出，以打开所述插接槽7处的贯通孔5，同时转动部4的第二端的插接块6逐渐插入到对应的插接槽7内。在转动部4转动关闭贯通孔5时，转动部4的第一端的插接块6逐渐插入到对应的插接槽7内，以关闭所述插接槽7处的贯通孔5，同时转动部4的第二端的插接块6逐渐从对应的插接槽7内脱出。
44.当然，也可以在转动部4的两端设置插接槽7，在固定部3的两端设置插接块6，贯通孔5设置在固定部3一端的插接块6上。或者，转动部4的一端设置插接块6，另一端设置插接槽7，则固定部3的两端分别设置对应的插接槽7和插接块6，贯通孔5可以设置在固定部3的插接槽7处或者插接块6上。
45.在本实用新型提供的一些实施例中，保温组件20还包括筒体结构8，固定部3和转动部4均套装于筒体结构8的外部，筒体结构8与贯通孔5相对的位置设有避让孔9。通过固定部3和转动部4套装于筒体结构8外部，使得保温组件20形成双层保温结构，从而能够提高更好的保温效果。通过设置筒体结构8还能够对转动部4起到支撑和导向的作用，使得转动部4的转动更加稳定可靠。
46.参考图4所示，在本实用新型提供的一些实施例中，固定部3和转动部4均为环状结构，转动部4套装于固定部3的外侧，转动部4上设有连接孔10，用于与贯通孔5相互连通或相互错开。在转动部4转动打开贯通孔5时，转动部4转动至连接孔10与贯通孔5相对，以使加料装置15的导料管16能够依次经过连接孔10和贯通孔5伸入到坩埚2的上方。在转动部4转动关闭贯通孔5时，转动部4转动至连接孔10与贯通孔5相互错开，以使转动部4的侧壁封堵贯通孔5。
47.在本实用新型提供的一些实施例中，驱动机构包括动力组件11、主动齿轮12和弧形齿条13。弧形齿条13安装在转动部4上，并且弧形齿条13的圆心落在转动部4的转动轴线上。主动齿轮12与弧形齿条13相啮合，动力组件11安装于炉体1上并与主动齿轮12连接，用于驱动主动齿轮12转动。如此，在需要启闭贯通孔5时，可以通过动力组件11驱动主动齿轮12转动，主动齿轮12与弧形齿条13啮合传动，以通过弧形齿条13驱动转动部4转动。
48.可选地，动力组件11为电机。例如，动力组件11可以为伺服电机。
49.在本实用新型提供的一些实施中，驱动机构还包括传动轴14。例如，传动轴14与炉体1转动连接。传动轴14的一端伸入炉体1内，用于安装主动齿轮12。例如，主动齿轮12套装于传动轴14上。传动轴14的另一端伸出炉体1外，动力组件11设置在炉体1外并与传动轴14连接，用于驱动传动轴14转动。如此，在需要启闭贯通孔5时，通过动力组件11驱动传动轴14转动，传动轴14驱动主动齿轮12转动，主动齿轮12与弧形齿条13啮合传动，以通过弧形齿条13驱动转动部4转动。
50.如此设置，能够将动力组件11设置在炉体1外为转动部4提供动力，避免动力组件11受到炉体1内部高温的影响。
51.在本实用新型提供的一些实施中，传动轴14与炉体1之间设有密封结构。通过设置
密封结构能够避免炉体1内部与外界产生气流交换，保证炉体1的密闭效果。可选地，密封结构可以设置为磁流体密封装置。需要说明的是，磁流体密封装置属于现有技术中的产品，关于其构造原理不属于本文论述重点，此处不再赘述。
52.在本实用新型提供的一些实施例中，驱动机构包括动力组件11、蜗杆和蜗轮轮缘。蜗轮轮缘安装在转动部4上，蜗杆与蜗轮轮缘相啮合。动力组件11安装于炉体1上并与蜗杆连接，用于驱动蜗杆转动。如此，在需要启闭贯通孔5时，可以通过动力组件11驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮轮缘啮合传动，以通过蜗轮轮缘驱动转动部4转动。
53.可选地，动力组件11为电机。例如，动力组件11可以为伺服电机。
54.在本实用新型提供的一些实施例中，动力组件11设置在炉体1的外部，蜗杆的伸出炉体1外与动力组件11连接。如此设置，能够将动力组件11设置在炉体1外为转动部4提供动力，避免动力组件11受到炉体1内部高温的影响。
55.本实用新型实施例中还提供一种单晶生长系统。
56.具体来说，单晶生长系统包括加料装置15和如上所述的单晶炉。加料装置15包括可伸缩的导料管16，导料管16用于伸入加料口。
57.需要说明的是，由于单晶生长系统包含了单晶炉，因此单晶生长系统同时包含了单晶炉的所有优点，此处不再赘述。
58.可选地，加料装置15还包括机壳17、料仓18、振动器19和平移驱动机构21。
59.其中，机壳17上设有用于与炉体1的加料口对接的出料口。料仓18设置在机壳17内，料仓18的底部设有排料口。导料管16设置在排料口的下方，且导料管16的侧壁设有用于与料仓18的排料口对接的进料口。振动器19可滑动地设置在机壳17内，平移驱动机构21用于驱动振动器19位移。导料管16安装于振动器19上，通过振动器19的振动作用进行物料输送。
60.需要加料时，机壳17的出料口与炉体1的加料口对接，平移驱动机构21驱动振动器19向靠近单晶炉的方向位移，振动器19带动导料管16从出料口伸出。导料管16伸入到单晶炉内，并且导料管16的进料口与料仓18的排料口对接。料仓18向导料管16排料，振动器19产生振动作用，使导料管16向单晶炉内送料。加料完毕后，平移驱动机构21驱动振动器19向远离单晶炉的方向移动，振动器19带动导料管16缩回至机壳17内。
61.可选地，平移驱动机构21包括但不限于丝杠螺母驱动机构、齿轮齿条驱动机构、气缸、油缸和电缸。
62.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。