晶体生长炉产线及检测方法与流程

1.本发明涉及单晶硅制造领域，尤其是指一种晶体生长炉产线及检测方法。


背景技术：

2.目前，晶体生长炉是单晶体生长设备，随着光伏技术的飞速发展，该产业也得到了飞速的发展，单晶体生长要求在真空和惰性气体中进行。
3.在当前生产过程中，每个晶体生长炉台都配备一个主真空泵及集中真空泵，晶体生长炉台从开始生产到过滤罐氧化物需要进行清理的整个环节，主真空泵一直处于工作状态，从而使晶体生长炉内一直处于负压状态。当单晶棒生长完成后需要进入复投环节，即再次投入多晶硅，此时，需要集中真空泵介入工作，从而使得晶体生长炉台始终处于负压甚至真空、高温的生产使用状态。
4.在生产中，过滤罐、主真空泵、晶体生长炉台均存在需要维修的情况，过滤罐是需要每隔一段时间清洗一次，真空泵出现损坏需要维修或更换的情况也有存在，但每次清理和维修，必须把高温真空的晶体生长炉台暂停后才可以进行维修和清理，这期间会造成停产的损失，同时持续运行一定时间后，晶体生长炉台也需要清洁氧化物等。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以在线检测运行情况并实时切换抽滤系统的晶体生长炉产线。
6.为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种晶体生长炉产线，包括：晶体生长炉，用于生长单晶硅；第一抽滤系统，第一抽滤系统包括过滤机构和抽空机构，抽空机构用于对晶体生长炉进行抽空，过滤机构设置在抽空机构和晶体生长炉之间，过滤机构用于过滤晶体生长炉中的粉尘；集尘系统，用于清理过滤机构中的氧化物；晶体生长炉还用于检测抽空机构的抽空速度；晶体生长炉产线还包括第二抽滤系统；当晶体生长炉进入工作状态后，过滤机构检测晶体生长炉中产生的氧化物的重量变化，并计算氧化物含量；若满足第一条件和第二条件中至少之一时，第一抽滤系统切换为第二抽滤系统，此时，第二抽滤系统为晶体生长炉进行抽空和过滤，第一抽滤系统进入清理模式；其中，第一条件为过滤机构检测到氧化物含量大于等于预设含量，第二条件为晶体生长炉检测到抽空速度大于等于预设速度。
7.进一步地，晶体生长炉产线还包括控制系统，当满足第一条件和第二条件中至少之一时，控制系统判断需要切换至第二抽滤系统的晶体生长炉，并控制第二抽滤系统为晶体生长炉进行抽空和过滤。
8.进一步地，当第一抽滤系统进入清理模式时，集尘系统和过滤机构连通，过滤机构中的氧化物输送至集尘系统中，集尘系统清理氧化物。
9.进一步地，当第一抽滤系统完成清理后，第一抽滤系统进入自检模式。
10.进一步地，第二抽滤系统的结构和第一抽滤系统的结构一致。
11.为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种晶体生长炉产线的检测方法，检测方法包括：当晶体生长炉处于工作状态时，第二抽滤系统处于待机状态；过滤机构检测氧化物的重量变化并计算氧化物含量；晶体生长炉检测抽空机构的抽空速度；当满足第一条件和第二条件中至少之一时，第一抽滤系统切换为第二抽滤系统，此时，第二抽滤系统为晶体生长炉进行抽空和过滤，第一抽滤系统进入清理模式。
12.进一步地，当满足第一条件和第二条件中至少之一时，控制系统接收过滤机构发送的称重信号，控制系统根据称重信号判断需要切换第二抽滤系统的晶体生长炉，并控制第二抽滤系统为晶体生长炉进行抽空和过滤。
13.进一步地，当第一抽滤系统切换为第二抽滤系统时，第二抽滤系统启动抽空；若第二抽滤系统的真空值和晶体生长炉的真空值基本一致，第一抽滤系统停止工作，并切换至第二抽滤系统为晶体生长炉进行抽空和过滤。
14.进一步地，当第一抽滤系统进入清理模式时，集尘系统和过滤机构连通，过滤机构中的氧化物输送至集尘系统中，集尘系统清理氧化物。
15.进一步地，过滤机构包括进气组件，当第一抽滤系统进入清理模式时，集尘系统处于负压状态，进气组件为过滤机构充气，以使过滤机构中的氧化物进入集尘系统。
16.本发明提供的晶体生长炉产线可以在抽空速度或者氧化物含量处于异常状态的情况下，从第一抽滤系统切换为第二抽滤系统，从而在晶体生长炉产线检测到过滤机构、抽空机构、晶体生长炉需要清洗或者维修的情况下，实现晶体生长炉产线的不需要停机即可切换抽空和过滤的装置，以及实现晶体生长炉产线的在线实时异常检测。
附图说明
17.图1为本发明的晶体生长炉产线的连接示意图。
18.图2为本发明的晶体生长炉产线和第一抽滤系统的第一种连接示意图。
19.图3为本发明的晶体生长炉产线的过滤机构的结构示意图。
20.图4为本发明的晶体生长炉产线的过滤机构的剖视图。
21.图5为本发明的晶体生长炉产线和第一抽滤系统的第二种的连接示意图。
22.图6为本发明的晶体生长炉产线检测方法的流程图。
具体实施方式
23.为了使本领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
24.如图1所示，一种晶体生长炉产线100，包括晶体生长炉11、第一抽滤系统12、第二抽滤系统13和集尘系统14。晶体生长炉11至少部分连接第一抽滤系统12，晶体生长炉11至少部分连接第二抽滤系统13。第一抽滤系统12和第二抽滤系统13均用于为晶体生长炉11进行抽空和过滤，晶体生长炉11用于在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中，将多晶硅等多晶材料熔化，并通过直拉法生长无错位的单晶硅。集尘系统14至少部分连接第一抽滤系统12，集尘系统14还至少部分连接第二抽滤系统13，集尘系统14用于清理第一抽滤系统12和第二抽滤系统13中的氧化物。具体地，晶体生长炉产线100包括若干台晶体生长炉11，每台晶体生
长炉11分别连接第一抽滤系统12和第二抽滤系统13，且多台晶体生长炉11可以共用一套抽滤系统，以控制晶体生长炉产线100中配置的抽滤系统总数。
25.在正常工作的状态下，一台晶体生长炉11只和一套抽滤系统连通；通过对晶体生长炉产线100工作状态的检测，可以使得晶体生长炉11在第一抽滤系统12和第二抽滤系统13之间切换，以保持晶体生长炉11持续工作。
26.当然，可以理解的是，本技术方案中的抽滤系统不限于第一抽滤系统12、第二抽滤系统13，可以为晶体生长炉产线100配置第三抽滤系统、第四抽滤系统甚至更多套抽滤系统；在满足一台晶体生长炉11至少和两个抽滤系统连接后，以实现在一套抽滤系统发生异常后，晶体生长炉11切换成其他的抽滤系统，以维持晶体生长炉11的持续工作需求。
27.具体地，晶体生长炉11和第一抽滤系统12之间设置有第一阀门15，第一阀门15用于控制晶体生长炉11和第一抽滤系统12之间的连通或断开。晶体生长炉11和第二抽滤系统13之间设置有第二阀门16，第二阀门16用于控制晶体生长炉11和第二抽滤系统13之间的连通或断开。其中，第一阀门15可以是主泵球阀，第二阀门16也可以是主泵球阀，第一抽滤系统12的结构和第二抽滤系统13的结构基本一致，且第一抽滤系统12的功能和第二抽滤系统13的功能基本一致，即第一抽滤系统12和第二抽滤系统13可以是相同的装置。在本实施方式中，第一抽滤系统12作为对晶体生长炉11进行抽空和过滤的主要装置，第二抽滤系统13作为对晶体生长炉11进行抽空和过滤的备用装置。
28.如图2所示，更具体地，以第一抽滤系统12为例，第一抽滤系统12包括过滤机构121和抽空机构122，抽空机构122用于对晶体生长炉11进行抽空，过滤机构121设置在抽空机构122和晶体生长炉11之间，过滤机构121用于过滤晶体生长炉11中的粉尘。其中，抽空机构122可以是真空泵，过滤机构121可以是过滤罐。在本实施方式中，晶体生长炉11和过滤机构121之间设置有第一阀门15，第一阀门15用于控制晶体生长炉11和过滤机构121之间的连通或断开。过滤机构121和抽空机构122之间设置有第三阀门17，第三阀门17用于控制过滤机构121和抽空机构122之间的连通或断开。集尘系统14和过滤机构121之间设置有第四阀门18，第四阀门18用于控制过滤机构121和集尘系统14之间的连通或断开，集尘系统14用于清理过滤机构121中的氧化物。其中，第三阀门17可以是截止阀，第四阀门18也可以是截止阀。
29.如图3和图4所示，在本实施方式中，过滤机构121包括壳体组件1211、滤芯组件1212、支撑组件1213、传感模块1214和调整组件（图中未示出）。为了清楚地说明本实用新型的技术方案，还定义了如图3所示的前侧、后侧、左侧、右侧、上侧、下侧，用以表示过滤机构121的前侧、后侧、左侧、右侧、上侧、下侧。滤芯组件1212至少部分设置在壳体组件1211中，滤芯组件1212用于过滤晶体生长炉11中的粉尘。壳体组件1211基本为一个密封的金属腔体。沿晶体生长炉产线100的上下方向，壳体组件1211的下侧还设置有用于支撑过滤机构121的支撑组件1213。支撑组件1213上设置有传感模块1214，传感模块1214用于检测过滤机构121的质量变化，间接检测过滤机构121中的氧化物的质量变化，并计算过滤机构121中的氧化物含量。沿晶体生长炉产线100的上下方向，调整组件设置在传感模块1214的下侧，调整组件用于调整过滤机构121的平稳度和移动过滤机构121。其中，传感模块1214可以是称重传感器，调整组件可以是一体式的调整脚轮。
30.可以理解的，第二抽滤系统13的结构和第一抽滤系统12的结构、第二抽滤系统13的功能和第一抽滤系统12的功能均基本一致，因此，此处不再赘述。
31.集尘系统14设置为真空过滤腔，集尘系统14可以是集尘室。集尘系统14包括若干个进气口和排气口。过滤机构121中的氧化物能够通过进气口进入集尘系统14，并将氧化物中的废气通过排气口净化并排送至外界。
32.作为一种实现方式，晶体生长炉11还用于检测抽空机构122的抽空速度。当晶体生长炉11进入工作状态后，过滤机构121检测晶体生长炉11中产生的氧化物的重量变化，并计算氧化物含量。若满足第一条件和第二条件中至少之一时，第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13，此时，第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤，第一抽滤系统12进入清理模式；其中，第一条件为过滤机构121检测到氧化物含量大于等于预设含量，第二条件为晶体生长炉11检测到抽空速度大于等于预设速度；预设含量可以根据实际情况进行调整，预设速度也可以根据实际情况进行调整。具体地，当晶体生长炉11进入工作状态后，第二抽滤系统13处于待机状态，集尘系统14也处于待机状态。晶体生长炉11在工作过程中产生氧化物，且氧化物持续增加并进入过滤机构121中。过滤机构121能够检测氧化物的重量变化，并精确计算过滤机构121中的氧化物含量。同时，结合晶体生长炉11检测到的抽空速度，可以在抽空速度超出预设含量或抽空速度超出预设速度中至少之一发生时，晶体生长炉11和第一抽滤系统12之间处于断开状态，且第一抽滤系统12停止工作，并使晶体生长炉11和第二抽滤系统13之间处于连通状态，即由第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13，从而使第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤。通过上述设置，可以在抽空速度或者氧化物含量处于异常状态的情况下，从主要的抽空和过滤装置切换为备用的抽空和过滤装置，即从第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13，从而在晶体生长炉产线100检测到过滤机构121、抽空机构122、晶体生长炉11需要清洗或者维修的情况下，实现晶体生长炉产线100的不需要停机即可切换抽空和过滤的装置，以及实现晶体生长炉产线100的在线实时异常检测。在本实施方式中，第一抽滤系统12进入清理模式指第一抽滤系统12通过集尘系统14清理第一抽滤系统12中的氧化物的工作模式。通过上述设置，可以在第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13的情况下，使第一抽滤系统12处于停止工作状态，从而在不影响晶体生长炉产线100的正常工作的情况下，能够通过集尘系统14实现对第一抽滤系统12的清理。其中，当第一抽滤系统12完成清理后，第一抽滤系统12成为对晶体生长炉11进行抽空和过滤的备用装置，而处于工作状态中的第二抽滤系统13成为对晶体生长炉11进行抽空和过滤的主要装置。
33.作为一种实现方式，晶体生长炉产线100还包括控制系统（图中未示出）。控制系统连接传感模块1214，控制系统还用于控制晶体生长炉产线100的工作。控制系统还能够实时检测并读取第一抽滤系统12和第二抽滤系统13的抽空速度。即晶体生长炉11能够通过控制系统检测抽空机构122的抽空速度。
34.具体地，传感模块1214能够将检测到的氧化物含量通过一称重信号传递至控制系统。当满足第一条件和第二条件中至少之一时，控制系统通过称重信号判断需要切换至第二抽滤系统13的晶体生长炉11，并控制第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤。通过上述设置，可以通过控制系统准确判断工作出现异常的第一抽滤系统12所对应的晶体生长炉11，从而精确控制第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤，进而提高晶体生长炉产线100的准确性。此外，通过上述设置，还可以通过控制系统自动化切换晶体生长炉11的过滤和抽空装置，从而提高晶体生长炉产线100的工作效率。
35.在本实施方式中，第一抽滤系统12的过滤机构121为第一过滤机构，第一抽滤系统12的抽空机构122为第一抽空机构。第二抽滤系统13的过滤机构121为第二过滤机构，第二抽滤系统13的抽空机构122为第二抽空机构。当第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13时，第二抽滤系统13能够获取第二过滤机构中的真空值，且第二过滤机构中的真空值为第一真空值。此时，晶体生长炉11中的真空值为第二真空值。具体地，第二抽空机构对第二过滤机构进行抽空，以使第一真空值和第二真空值基本一致。当第一真空值和第二真空值基本一致后，第一抽滤系统12停止工作，即第一过滤系统和第一抽空机构断开，第一过滤系统和晶体生长炉11断开，此时，第一过滤机构处于待机状态，第一抽空机构也处于待机状态。通过上述设置，可以在第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13的情况下，使晶体生长炉11的真空值和第二抽滤系统13的真空值保持基本一致，从而有利于维持晶体生长炉11中的真空值基本不变，进而有利于提高晶体生长炉11的工作效率和单晶硅质量，防止由于真空值变化影响单晶硅的生长。
36.如图5所示，作为一种实现方式，当第一抽滤系统12进入清理模式时，集尘系统14和过滤机构121连通，过滤机构121中的氧化物输送至集尘系统14中，集尘系统14清理氧化物。具体地，当第一抽滤系统12进入清理模式时，集尘系统14从待机状态转化为工作状态。当集尘系统14进行自身的抽空净化后，控制系统控制第四阀门18打开，以使过滤机构121和集尘系统14连通。其中，第四阀门18具有单向气流锁止功能，即气流只能从过滤机构121流至集尘系统14中，从而避免气流反冲，污染过滤机构121中的气体。在本实施方式中，过滤机构121包括进气组件1215。当第一抽滤系统12进入清理模式时，由于集尘系统14经过抽空净化，因此集尘系统14中处于负压状态，同时，进气组件1215为过滤机构121充气，以使过滤机构121中的氧化物进入集尘系统14。其中，上述操作执行三次以上后即可实现第一抽滤系统12的彻底清理。可以理解的，控制系统可以根据称重信号获取过滤机构121中的氧化物含量，从而自行调整上述操作执行的次数，进而在实现第一抽滤系统12的彻底清理的前提下，提高晶体生长炉产线100的资源利用率。
37.作为一种实现方式，当第一抽滤系统12完成清理后，第一抽滤系统12进入自检模式。具体地，当第一抽滤系统12完成清理后，第一抽滤系统12成为对晶体生长炉11进行抽空和过滤的备用装置，此时，第一抽滤系统12进入自检模式指滤芯组件1212的自检、第一阀门15的自检、第二阀门16的自检、第三阀门17的自检以及第四阀门18的自检等，通过上述设置，可以检测第一抽滤系统12执行清理模式后的状态，从而提高晶体生长炉产线100的工作效果和准确性，有利于保证晶体生长炉产线100的正常工作。
38.此外，如图6所示，本技术还提供了一种晶体生长炉产线100的检测方法，用于对晶体生长炉产线100进行工作状态检测等。检测方法包括以下步骤：s1：当晶体生长炉11处于工作状态时，第二抽滤系统13处于待机状态；s2：过滤机构121检测氧化物的重量变化并计算氧化物含量；s3：晶体生长炉11检测抽空机构122的抽空速度；s4：当满足第一条件和第二条件中至少之一时，第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13，此时，第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤；第一抽滤系统12进入清理模式。
39.通过上述步骤，可以在抽空速度或者氧化物含量处于异常状态的情况下，从主要
的抽空和过滤装置切换为备用的抽空和过滤装置，即从第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13，从而在晶体生长炉产线100检测到过滤机构121、抽空机构122、晶体生长炉11需要清洗或者维修的情况下，实现晶体生长炉产线100的不需要停机即可切换抽空和过滤的装置，以及实现晶体生长炉产线100的在线实时异常检测。
40.其中，需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中步骤虽然示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，例如步骤s2和步骤s3的顺序可以交换。
41.作为一种实现方式，在步骤s4中，当满足第一条件和第二条件中至少之一时，控制系统接收过滤机构121发送的称重信号，控制系统根据称重信号判断需要切换第二抽滤系统13的晶体生长炉11，并控制第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤。通过上述设置，可以通过控制系统准确判断工作出现异常的第一抽滤系统12所对应的晶体生长炉11，从而精确控制第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤，进而提高晶体生长炉产线100的准确性。此外，通过上述设置，还可以通过控制系统自动化切换晶体生长炉11的过滤和抽空装置，从而提高晶体生长炉产线100的工作效率。
42.作为一种实现方式，在步骤s4中，当第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13时，第二抽滤系统13启动抽空；若第二抽滤系统13的真空值和晶体生长炉11的真空值基本一致，第一抽滤系统12停止工作，并切换至第二抽滤系统13为晶体生长炉11进行抽空和过滤。其中，第一抽滤系统12停止工作，即第一过滤系统和第一抽空机构断开，第一过滤系统和晶体生长炉11断开，此时，第一过滤机构处于待机状态，第一抽空机构也处于待机状态。通过上述设置，可以在第一抽滤系统12切换为第二抽滤系统13的情况下，使晶体生长炉11的真空值和第二抽滤系统13的真空值保持基本一致，从而有利于维持晶体生长炉11中的真空值基本不变，进而有利于提高晶体生长炉11的工作效率和单晶硅质量，防止由于真空值变化影响单晶硅的生长。
43.作为一种实现方式，在步骤s4中，当第一抽滤系统12进入清理模式时，集尘系统14和过滤机构121连通，过滤机构121中的氧化物输送至集尘系统14中，集尘系统14清理氧化物。具体地，当第一抽滤系统12进入清理模式时，集尘系统14处于负压状态，进气组件1215为过滤机构121充气，以使过滤机构121中的氧化物进入集尘系统14。通过上述设置，可以检测第一抽滤系统12执行清理模式后的状态，从而提高晶体生长炉产线100的工作效果和准确性，有利于保证晶体生长炉产线100的正常工作。在本实施方式中，当第一抽滤系统12完成清理后，第一抽滤系统12进入自检模式。更具体地，当第一抽滤系统12完成清理后，第一抽滤系统12成为对晶体生长炉11进行抽空和过滤的备用装置，此时，第一抽滤系统12进入自检模式指滤芯组件1212的自检、第一阀门15的自检、第二阀门16的自检、第三阀门17的自检以及第四阀门18的自检等，通过上述设置，可以检测第一抽滤系统12执行清理模式后的状态，从而提高晶体生长炉产线100的工作效果和准确性，有利于保证晶体生长炉产线100的正常工作。
44.应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。