[发明专利]一种侧面加样的单晶炉加样装置

说明书

本发明属于单晶炉技术领域，具体涉及一种侧面加样的单晶炉加样装置。针对现有技术中，从单晶炉侧面加样的方式导致加料速度降低且影响单晶质量的问题，本发明的技术方案是：包括炉室和直拉室，炉室中设置有坩埚，坩埚上方设置有导流筒，所述炉室侧面设置有密封闸门，密封闸门的外部和内部分别设置有外部密封法兰和内部法兰，所述内部法兰上连接有石英导向管，石英导向管的末端位于坩埚的上沿与导流筒之间；外部密封法兰上连接有真空加料箱。本发明适用于单晶炉。

技术领域

本发明属于单晶炉技术领域，具体涉及一种侧面加样的单晶炉加样装置。

背景技术

单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。多晶材料熔化后盛装在一个坩埚中，而固体硅等半导体材料熔融后形成的熔融体体积会减小。因此为了提高生产效率，很多单晶炉都会多次加入固体原料使得坩埚中盛装的熔融体较多，从而能够一次生产更多的单晶棒，以提高生产效率。

现有的单晶炉加样装置多是在提拉开始前从单晶炉上部竖直插入加样器，并一边熔融固体原料，一边通过加样器不断地补充固体原料。在熔融体填充足量后，取出加样器进行提拉工艺。这种方式虽然能够多次补充固体原料，但本质上还是一次加样，且加样时必须降真空，因而对生产效率的提升作用有限。

此外，人们还设计了一种从侧面对坩埚进行加样的装置，其特点是不影响坩埚正上方的提拉工艺，有望实现在提拉过程中补充固体原料，大大提高生产效率。但是，这种设计采用进料管可伸入和缩出单晶炉的设置，这样一方面导致进料管采用套管的结构，使得管内径受到限制，降低了加料的速度；另一方面进料管伸缩到位需要的时间较长，而加料装置的气密性不如单晶炉的本体，最终使得单晶炉整体的气密性下降，致使空气进入单晶炉内，影响单晶生产的质量。

发明内容

针对现有技术中，从单晶炉侧面加样的方式导致加料速度降低且影响单晶质量的问题，本发明提供一种侧面加样的单晶炉加样装置，其目的在于：提高从单晶炉侧面加样的速度，并降低加样装置对单晶炉气密性的影响。

本发明采用的技术方案如下：

一种侧面加样的单晶炉加样装置，包括炉室和直拉室，炉室中设置有坩埚，坩埚上方设置有导流筒，所述炉室侧面设置有密封闸门，密封闸门的外部和内部分别设置有外部密封法兰和内部法兰，所述内部法兰上连接有石英导向管，石英导向管的末端位于坩埚的上沿与导流筒之间；外部密封法兰上连接有真空加料箱。

采用该技术方案后，预先在真空加料箱中添加需要补充的固体原料，并且使真空加料箱中的真空度及气体氛围和炉室内一致。在生产过程中，需要加料时，打开密封闸门，此时固体原料经过石英导向管进入坩埚中。这种方式的优点是只需要控制密封闸门即可进行，快速方便，既提高了效率又降低了加料过程中空气进入炉室的可能性。此外，密封闸门关闭时，炉室和真空加料箱是相互独立的两个密封系统，在炉室中进行单晶提拉操作时，真空加料箱可进行补料、抽真空和通入惰性气体的操作，因而该设置能够进一步提高生产效率。

优选的，坩埚的一侧设置有熔料腔，熔料腔的底部与坩埚内部连通，所述石英导向管的末端位于熔料腔的上方。采用该优选方案后，利用一个隔板将坩埚的内部分为进行单晶提拉的主体部分和用于加固体原料的熔料腔。固体原料加入熔料腔能够避免固体原料落下时对熔融体的冲击影响到单晶的提拉工艺。

优选的，密封闸门为电磁闸门。电磁闸门控制更加方便。

优选的，真空加料箱的底面设置为一个斜面，外部密封法兰位于斜面的底部。采用该优选方案使得固体原料能够在重力的作用下自动落入坩埚中。

优选的，真空加料箱的上部设置有惰性气体管和真空管。惰性气体管向真空加料箱中通入惰性气体；真空管能够对真空加料箱进行抽真空处理。

优选的，真空加料箱的顶部设置有密封门。真空加料箱的顶部设置有加料口，加料口上设置密封门能够保证真空加料箱的气密性。