[发明专利]用于多次加料直拉单晶工艺的加料装置、方法

说明书

本发明涉及一种用于多次加料直拉单晶工艺的加料装置、方法。上述加料装置具有加料筒，加料筒具有相对设置的进料端以及出料端，加料筒的侧壁上设有第一气孔，第一气孔具有进气口以及出气口，第一气孔用于自加料筒的外部向加料筒的内部吹送气体，第一气孔的出气口的出气方向偏向进料端。加料时，自加料筒的进料端加入硅料，在加入硅料的同时，通过第一气孔向加料筒的内部吹送气体，形成朝向进料端的气流。气流将纳米级或微米级细小料及时从加料筒的进料端排出，从而避免细小料随着复投过程而进入单晶热场内，而导致污染热场、降低晶棒品质的问题。使用上述加料装置进行加料，能够提高引放成活率以及整棒率，减少断线率。

技术领域

本发明涉及单晶硅制造技术领域，特别是涉及一种用于多次加料直拉单晶工艺的加料装置、多次加料直拉单晶工艺中添加硅料的方法。

背景技术

目前在多次加料直拉单晶工艺(RCZ)中，一个坩埚需要使用400小时左右，会产出10根左右的单晶硅棒。每产出一根单晶硅棒后，都需要复投硅料至坩埚中，待硅料熔化后再拉制下一根单晶硅棒。其中复投工序是指将5～15袋(10公斤/袋)硅料倒入加料筒内，通过加料筒将硅料投入单晶炉内的坩埚中。其中，加料筒一般为石英筒，是高度在2000mm左右，内径在300mm的石英材质筒状结构。

硅料主要是使用5～70mm的硅块料。行业中，复投块状硅料大都是由西门子法棒状硅或单晶边皮等规则循环料破碎而来，破碎后的块状硅料不规则，有较多尖锐角，在生产或运输过程中，会相互碰撞或摩擦，从而产生一定的细小料。细小料的尺寸在1mm以下，包含纳米级和微米级的硅粉或小颗粒。复投硅料尺寸越小，摩擦面积越大，则产生的细小料越多。另外，成袋硅料在倒入石英筒时，由于重力作用，硅料会相互撞击，硅料也会与石英筒壁相互撞击，该过程中也会产生细小料，其中包含石英筒内壁被硅料碰撞而脱落的石英渣。而这些细小料如果不经过处理直接复投进入单晶设备的话，部分细小料(如硅粉)会黏附在单晶热场材料上面，在高温条件下容易生成碳化硅或其它杂质，因炉内气流和设备振动，会导致杂质脱落。如果杂质脱落至硅液中，则引起硅液杂质浓度上升，引放困难。如果在等径过程中掉入硅液中，会直接引起断线。另外细小料中的石英渣进入硅液后，会导致硅液中氧含量上升，进而导致单晶棒的氧含量上升，降低单晶品质。综上所述，细小料是一种对直拉单晶不友好的硅料，需要去除。

传统的去除细小料的方法主要是在石英筒上沿放置一根吸管，在倒入硅料时吸管对筒内空气形成一定的抽力，从而将部分纳米级的细小料抽走。但是，由于受到抽力、吸管与硅粉物理距离等因素的限制，该方法只能抽走一小部分细小料。另外也有采用过筛的方法，即在硅料倒入石英筒之前，经过一个带有筛孔的平面或坡面，从而将1mm以下或3mm以下的细小料筛选掉，但这种方法一方面增加装料动作，另一方面并不能除去硅料下落至石英筒内过程中产生的细小料。另外，部分纳米级的硅粉附着在块料上，并不能通过筛孔除去。

发明内容

基于此，有必要提供一种用于多次加料直拉单晶工艺的加料装置、多次加料直拉单晶工艺中添加硅料的方法，以解决RCZ工艺中添加硅料时引入细小料导致单晶品质降低的问题。

本发明的其中一个目的是提供一种用于多次加料直拉单晶工艺的加料装置，方案如下：

一种用于多次加料直拉单晶工艺的加料装置，具有加料筒，所述加料筒具有相对设置的进料端以及出料端；