单晶炉加料装置及单晶生产设备的制作方法

1.本实用新型涉及单晶生产技术领域，尤其涉及一种单晶炉加料装置及单晶生产设备。


背景技术：

2.半导体产业的快速发展促使单晶炉的生产具有连续性，高效性，且需要节省拉晶生产的成本，在单晶炉第一次投料时，由于硅料呈固态颗粒状，在石英坩埚内成堆积状态，但是在经过高温熔化后，硅料变成液态，体积会比原来的固态的体积大幅缩小，石英坩埚的上部还会有很大的空间，这样会造成拉出的晶棒长度不够长。多次加料可以在硅料融化成液体后，继续增加硅料，使石英坩埚内的硅液尽量盛满，这样可以在充分利用石英坩埚的体积，一次拉出较长的硅棒。
3.目前，单晶炉多采用侧面多次加料，充分利用晶棒在副室和炉内冷却的时间对单晶炉进行阶段性加料，能有效降低无效时间，提高单晶产能。现有技术采用上下两级振动器进行加料，该种加料方式结构复杂，增加了加料装置的成本，由于重心较高，在加料装置移动过程中稳定性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种单晶炉加料装置及单晶生产设备，用以解决现有技术中采用上下两级振动器进行加料，该种加料方式结构复杂，增加了加料装置的成本，由于重心较高，在加料装置移动过程中稳定性较差的缺陷，实现简化加料装置，降低成本，降低加料装置重心，使其更加稳定。
5.本实用新型提供一种单晶炉加料装置，包括：
6.转斗机构，所述转斗机构包括转斗和角度调节模块，所述转斗用于承装物料，所述角度调节模块与所述转斗连接，用以控制所述转斗中物料的倾倒角度；
7.加料机构，所述加料机构置于所述转斗的第一出料口的下方，用以将进入所述加料机构的物料输送至单晶炉。
8.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，还包括料仓，所述料仓用于存储物料，所述料仓包括第二出料口，所述转斗置于所述第二出料口下方，所述转斗用以控制所述第二出料口的出料速度。
9.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，所述转斗的所述第一出料口相对的一端可转动连接，所述角度调节模块的伸缩端与所述转斗连接，所述角度调节模块的伸缩量用以控制所述转斗中物料的倾倒角度。
10.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，所述转斗机构还包括门模块，所述门模块一端与所述第一出料口侧的所述转斗可转动连接，所述门模块另一端与固定杆可转动连接，所述门模块用以控制所述第一出料口的开口大小。
11.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，所述加料机构包括加料模块和伸缩模
块；
12.所述加料模块置于所述第一出料口下方，所述加料模块用于将落入其中的物料输送至所述单晶炉；
13.所述伸缩模块与所述加料模块连接，用于驱动所述加料模块相对于所述单晶炉伸缩。
14.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，所述伸缩模块包括驱动件和导向件；
15.所述导向件与所述加料模块滑动配合，以对所述加料模块的运动进行导向；
16.所述驱动件与所述加料模块连接，用以驱动所述加料模块沿所述导向件运动。
17.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，还包括支架机构，所述料仓置于所述支架机构的上方，所述支架机构用于承托所述料仓，所述转斗机构安装在所述支架机构上。
18.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，所述支架机构包括第一支架、第二支架和称重组件；
19.所述第一支架置于所述第二支架上方，所述料仓安装在所述第一支架上方，所述转斗机构安装在所述第一支架上；
20.所述称重组件置于所述第一支架与所述第二支架之间，用以称取所述第一支架、所述料仓和所述转斗机构的重量。
21.根据本实用新型提供的单晶炉加料装置，所述支架机构还包括u型板，所述u型板置于所述第一支架与所述称重组件之间，所述转斗机构安装在所述u型板上；
22.其中，所述u型板朝向所述加料机构的一侧开设有u型缺口，以使所述第一出料口倾倒的物料越过所述u型缺口进入所述加料机构中。
23.本实用新型还提供了一种单晶生产设备，包括单晶炉和上述的单晶炉加料装置。
24.本实用新型提供的单晶炉加料装置，通过在加料机构上方设置转斗机构，转斗机构的角度调节模块控制转斗的倾斜角度，以控制转斗中物料的倾倒速度，简化加料装置，降低成本，同时降低加料装置的重心，使加料装置在移动过程中稳定性更好。
25.进一步，在本实用新型提供的单晶生产设备中，由于具备如上所述的单晶炉加料装置，因此同样具备如上所述的各种优势。
附图说明
26.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一简单地介绍，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。
27.图1是本实用新型提供的单晶炉加料装置结构示意图之一；
28.图2是本实用新型提供的单晶炉加料装置结构示意图之二；
29.图3是本实用新型提供的转斗机构示意图；
30.图4是本实用新型提供的单晶炉加料装置外壳示意图。
31.附图标记：
32.100：转斗机构；101：转斗；102：角度调节模块；103：第一出料口；104：门模块；105：容料腔；106：固定杆；107：支座；200：加料机构；201：加料模块；202：伸缩模块；210：加料管；
211：进料口；212：振动器；220：导轨；221：丝杆；222：电机；300：料仓；301：第二出料口；400：支架机构；401：第一支架；402：称重组件；403：第二支架；404：u型板；410：u型缺口；500：外壳。
具体实施方式
33.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。
34.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
37.下面结合图1至图4，对本实用新型的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本实用新型的示意性实施方式，并不对本实用新型构成限定。
38.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种单晶炉加料装置，包括：用于控制出料速度的转斗机构100和用于输送物料的加料装置，具体地，转斗机构100包括转斗101和角度调节模块102，转斗101用于承装物料，角度调节模块102与转斗101连接，用以控制转斗101中物料的倾倒角度；加料机构200置于转斗101的第一出料口103的下方，用以将进入加料机构200的物料输送至单晶炉。
39.具体来说，转斗101中进入物料，例如多晶硅，转斗101通过角度调节模块102控制其倾斜角度，在重力作用下，转斗101的倾角越大，物料流出转斗101的速度越快，加料的速度越快，同理，转斗101的倾角越小，物料流出转斗101的速度越小，甚至停止。进而通过角度调节模块102对转斗101倾角的控制，实现加料速度的控制。
40.通过转斗机构100可以实现在初始加料阶段快速加料，在坩埚预满时缓慢加料，对进入加料机构200的物料速度进行有效控制，连续加料以达到对进入单晶炉内的物料的速度进行控制，保证单晶炉的生产效率。并且避免了加料机构200中的物料在阶段性加料结束后，物料掉落在单晶炉热场中的风险。
41.并且，转斗101与角度调节模块102的结构简单，重量轻，成本低，相较于现有技术采用二级振动器212对转斗101中的物料输送至加料机构200而言，有效的降低设备成本，同时使单晶炉加料装置的整体中心降低，提高单晶炉加料装置移动过程中的稳定性。
42.继续参考图1，在本实用新型的一个实施例中，单晶炉加料装置还包括料仓300，料仓300用于存储物料，料仓300包括第二出料口301，转斗101置于第二出料口301下方，转斗101用以控制第二出料口301的出料速度。
43.转斗101初始状态为转斗101与地面水平，或转斗101呈第一出料口103向料仓300靠近方向的倾斜，此时，转斗101中的物料不流出，并且转斗101在物料堆积在料仓300的第二出料口301，因此，料仓300中的物料不流出，也就是说，第二出料口301被关闭，流速为零。
44.在转斗101与地面具有倾角时，即转斗101呈第一出料口103向加料机构200靠近方向的倾斜。此时物料不断从转斗101中流出，第二出料口301被打开，随着转斗101与地面的倾斜角度增大，物料的流速加快，第二出料口301中的物料流速也加快。
45.如图3所示，在本实用新型的另一个实施例中，针对本实用新型的转斗机构100而言，转斗101的第一出料口103相对的一端可转动连接，角度调节模块102的伸缩端与转斗101连接，角度调节模块102的伸缩量用以控制转斗101中物料的倾倒角度。
46.详细来说，针对本实用新型的转斗101而言，转斗101具有容料腔105，用于容纳料仓300落下的物料，转斗101的上部呈开口状用于承接物料，转斗101的前端开设有第一出料口103，转斗101的后端铰接在支座107上。转斗101能够绕支座107转动，从而实现转斗101与地面的倾斜角的变化。
47.针对角度调节模块102而言，例如，角度调节模块102可以为伸缩缸，伸缩缸的伸缩端与转斗101的底部连接，伸缩缸的缸体铰接，例如缸体铰接在支架机构400上。通过伸缩缸的伸缩实现转斗101角度的变化。具体地，伸缩缸伸长即伸缩量增大，转斗101中物料的流出速度降低；伸缩缸缩短伸缩量减小，转斗101中物料的流出速度提高。
48.当然，在本实用新型的其它实施例中，伸缩缸可以与转斗101的其它部位连接，以实现转斗101的倾斜角度控制。角度调节模块102也可以安装在其它位置是其它结构，例如千斤顶或者凸轮组件或者卷扬等吊装结构。
49.继续参考图2和图3，在本实用新型的一些实施例中，转斗机构100还包括门模块104，门模块104一端与第一出料口103侧的转斗101可转动连接，门模块104另一端与固定杆106可转动连接，门模块104用以控制第一出料口103的开口大小。
50.换句话说，门模块104与转斗101的第一出料口103所在的一端铰接，在转斗101进行角度改变时，转斗101相对与门模块104转动，实现了第一出料口103大小的改变。转斗101与地面的倾角增大时，物料的流速较快，从而门模块104控制第一出料口103的开口增大。在转斗101与地面水平时，物料不从转斗101流出，门模块104将第一出料口103完全封堵，防止物料流出。
51.其中，固定杆106的一端与门模块104铰接，固定杆106的另一端连接在料仓300下
方的支架机构400上。
52.进一步地，如图1和图2所示，在本实用新型的另一些实施例中，加料机构200包括加料模块201和伸缩模块202；加料模块201置于第一出料口103下方，加料模块201用于将落入其中的物料输送至单晶炉；伸缩模块202与加料模块201连接，用于驱动加料模块201相对于单晶炉伸缩。
53.也就是说，在需要向单晶炉内输送物料时，伸缩模块202带动加料模块201伸入至单晶炉内，转斗机构100控制物料流入加料模块201的流速，将物料倾倒至加料模块201的进料口211，进料口211沿加料模块201的物料输送方向具有一定长度，从而实现伸缩模块202的不同伸缩程度下，第一出料口103流出的物料都会落入加料模块201的进料口211中。
54.例如，在阶段性加料过程中，加料模块201需要通过伸缩模块202实现伸入单晶炉内，和缩回至单晶炉外的情况，在此阶段中，伸缩模块202的伸缩量小于等于进料口211长度，在该阶段性加料过程中，第一出料口103流出的物料均落入进料口211内。
55.此外，在单晶炉加热装置完成加料后，伸缩模块202将加料模块201完全缩回至外壳500内，避免对加料模块201的磕碰损伤。
56.具体来说，如图4所示，单晶炉加量装置还包括外壳500，其中料仓300、转斗机构100和加料装置均置于外壳500内，外壳500包括输料口。加料装置包括振动器212和加料管210，加料管210安装在振动器212上，进料口211开设在加料管210的长度方向上，振动器212设置在伸缩模块202上。其中，加料管210贯穿输料口伸入至单晶炉内，给单晶炉加料，伸缩模块202能够将加料管210完全缩回至外壳500内，以对加料管210的防撞保护。
57.如图2所示，针对本实用新型的伸缩模块202而言，在本实用新型的一个可选实施例中，伸缩模块202包括驱动件和导向件；导向件与加料模块201滑动配合，以对加料模块201的运动进行导向；驱动件与加料模块201连接，用以驱动加料模块201沿导向件运动。换言之，驱动件驱动加料模块201沿导向件做伸缩运动。
58.例如，驱动件包括电机222和丝杆221，导向件为导轨220，加料模块201的下方设置有滑块，滑块置于导轨220上，滑块与导轨220滑动配合；丝杆221的一端与电机222连接，丝杆221的另一端与加料模块201的下方螺纹连接。丝杆221的轴线方向与导轨220平行，电机222驱动丝杆221转动，丝杆221驱动加料模块201转动，进而实现沿丝杆221的前进和后退。在加料模块201沿丝杆221线性运动的同时，加料模块201也沿导轨220线性运动，进而实现了加料管210相对与单晶炉的伸缩。
59.另外，在本实用新型的另一些实施例中，单晶炉加料装置还包括支架机构400，料仓300置于支架机构400的上方，支架机构400用于承托料仓300，转斗机构100安装在支架机构400上。也就是说，支架机构400使得料仓300置于转斗机构100上，转斗机构100置于加料机构200上方。
60.具体来说，在本实用新型的具体实施例中，支架机构400包括第一支架401、第二支架403和称重组件402；第一支架401置于第二支架403上方，料仓300安装在第一支架401上方，转斗机构100安装在第一支架401上；称重组件402置于第一支架401与第二支架403之间，用以称取第一支架401、料仓300和转斗机构100的重量。
61.换言之，料仓300置于第一支架401上方，转斗机构100置于第一支架401内且置于料仓300下方，加料机构200置于第二支架403内，且置于第一支架401下方，加料机构200在
第二支架403内线性移动。可以通过称重组件402的重量变化，控制物料的增加量。其中，伸缩模块202安装在第二支架403的下安装板上，外壳500也安装在第二支架403的下安装板上。
62.更进一步地，在本实用新型的可选实施例中，支架机构400还包括u型板404，u型板404置于第一支架401与称重组件402之间，转斗机构100安装在u型板404上；其中，u型板404朝向加料机构200的一侧开设有u型缺口410，以使第一出料口103倾倒的物料越过u型缺口410进入加料机构200中。其中，缺口与阶段性加料的伸缩模块202的伸缩量相匹配，以上物料均落入进料口211中。
63.具体来说，支座107安装在u型板404上，角度调节模块102的一端铰接在u型板404上。固定杆106的一端与门模块104连接，固定杆106的另一端与第一支架401的上端连接。
64.本实用新型还提供了一种单晶生产设备，包括单晶炉和上述实施例的单晶炉加料装置。
65.本实用新型提供的单晶炉加料装置，通过在加料机构200上方设置转斗机构100，转斗机构100的角度调节模块102控制转斗101的倾斜角度，以控制转斗101中物料的倾倒速度，简化加料装置，降低成本，同时降低加料装置的重心，使加料装置在移动过程中稳定性更好。
66.进一步，在本实用新型提供的单晶生产设备中，由于具备如上所述的单晶炉加料装置，因此同样具备如上所述的各种优势。
67.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。