连续拉晶单晶炉
技术领域
本实用新型涉及一种连续拉晶单晶炉。
背景技术
目前，大多数单晶炉都是采用一次性向主炉室坩埚投料的方法，通常是生产完一炉后，等单晶炉冷却后，再往主炉室坩埚内装料，进行下一次生产，这样既浪费了时间，又造成了热量的流失，且在拉晶棒的过程中，不能进行补料操作，在拉晶棒的后期阶段，会因为硅料中某些元素的挥发而影响晶棒后半部分的质量。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种连续拉晶单晶炉，它可以连续加料、连续化料，从而实现连续拉晶，选用合适的主炉室坩埚可以实现连续拉制五至六根晶棒，减少了冷却、拆炉、装炉的时间，提高了生产效率，也减少了热量的流失。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种连续拉晶单晶炉，它包括括底座、主炉室、副炉室、下驱动装置和上驱动装置，所述主炉室和下驱动装置均安装在底座上，所述主炉室内设置有主炉室坩埚，所述下驱动装置和主炉室坩埚相连，以便通过下驱动装置驱动主炉室坩埚升降，所述副炉室和主炉室相连通，所述上驱动装置安装在副炉室的上端，以便通过上驱动装置驱动拉晶，它还包括：
外部加料器，所述外部加料器内设置有加料腔，所述加料腔内设置有加料坩埚，所述外部加料器的顶端盖装有上盖；
用于熔化硅料的外部化料器，所述外部化料器的顶端和加料坩埚相连通，所述外部化料器的底端和主炉室坩埚相连通，以便将硅料加至加料坩埚后，硅料漏至外部化料器后被外部化料器熔化，被熔化后的硅料流至主炉室坩埚内。
进一步提供了外部化料器的具体结构，所述外部化料器包括装料器、化料器坩埚和用于给化料器坩埚加热以便硅料熔化的热场，所述装料器和加料坩埚相连通，所述化料器坩埚和装料器相连通，所述热场套装在化料器坩埚的外侧，便硅料依次进入加料坩埚、装料器和化料器坩埚，并在化料器坩埚内经热场熔化后又进入主炉室坩埚。
进一步为了方便外部加料器的移动、拆卸和清理，连续拉晶单晶炉还包括用于驱动外部加料器升降的加料器升降驱动装置和用于驱动外部加料器旋转的加料器旋转驱动装置，所述外部加料器通过加料器旋臂连接在加料器升降驱动装置上，以便通过加料器升降驱动装置驱动加料器旋臂升降，并通过加料器旋臂带动外部加料器升降，所述加料器旋转驱动装置连接在加料器升降驱动装置和加料器旋臂之间，以便加料器旋转驱动装置随加料器旋臂一起升降，并通过加料器旋转驱动装置驱动加料器旋臂旋转，加料器旋臂又带动外部加料器旋转。
进一步提供了一种加料器升降驱动装置的具体结构，所述加料器升降驱动装置包括升降丝杆、拖板和丝杆旋转驱动装置，底座上设置有立柱，所述升降丝杆可旋转地支承在立柱上，所述拖板通过螺纹连接在升降丝杆上，所述加料器旋臂连接在拖板上，所述升降丝杆连接在丝杆旋转驱动装置上，以便通过丝杆旋转驱动装置驱动升降丝杆旋转，进而将升降丝杆的旋转运动转换为加料器旋臂的升降运动。
进一步提供了一种加料器旋转驱动装置的具体结构，所述加料器旋转驱动装置包括旋转电机、旋转丝杆、旋转套和固定座，所述旋转套铰接在拖板上，所述旋转丝杆可旋转地支承在固定座上，所述旋转电机安装在固定座上，所述旋转丝杆的一端部和旋转电机的输出轴相连接，所述旋转丝杆的另一端部和旋转套通过螺纹连接，所述加料器旋臂铰接在拖板上，以便通过旋转电机驱动旋转丝杆在旋转套内旋进旋出，使得固定座产生位移，并使固定座带动加料器旋臂旋转。
进一步为了方便副炉室移动到取晶位，并方便副炉室的拆解、清理，连续拉晶单晶炉还包括副炉室升降驱动装置和副炉室旋转驱动装置，所述所述副炉室通过副炉室旋臂连接在副炉室升降驱动装置上，以便通过副炉室升降驱动装置驱动副炉室旋臂升降，并通过副炉室旋臂带动副炉室升降，所述副炉室旋转驱动装置连接在副炉室升降驱动装置和副炉室旋臂之间，以便使得副炉室旋转驱动装置随副炉室旋臂一起升降，并通过副炉室旋转驱动装置驱动副炉室旋臂旋转，副炉室旋臂又带动副炉室旋转。
进一步为了防止在副炉室移动到取晶位的过程中，因晶棒掉落而出现事故，连续拉晶单晶炉还包括在副炉室移动到取晶位的过程中用于承接晶棒的电动接晶托，所述电动接晶托包括提升杆、用于承接晶棒的托板、电动推杆、接晶托电机和固定管，所述电动推杆连接在副炉室旋臂上，所述提升杆连接在电动推杆的推杆上，以便通过推杆的升降带动提升杆升降，所述接晶托电机连接在提升杆上，所述托板连接在接晶托电机的输出轴上，以便通过接晶托电机驱动托板旋转，所述固定管套装在提升杆和电动推杆的推杆的外侧，所述固定管连接在副炉室旋臂上。
进一步为了避免下驱动装置受到外界震动的影响，进而保证下驱动装置的工作精，所述底座和下驱动装置之间设置有减震装置，所述下驱动装置的底端设置有承载板，所述承载板通过至少两个螺钉固定连接在底座上，所诉减震装置包括与螺钉分别一一对应的下减震橡胶垫和上减震橡胶垫，所述下减震橡胶垫套装在螺钉的下端部，所述下减震橡胶垫的底部和底座抵接，所述下减震橡胶垫的顶部和承载板抵接，以便于通过下橡胶减震垫吸收从外界传来的震动，以避免下驱动装置受到外界震动的影响，所述上减震橡胶垫套装在螺钉的上端部，且所述上减震橡胶垫与承载板的上端面压接，以避免螺钉的震动影响到承载板。
进一步为了当不再继续加料时，可以更方便地将外部化料器提升至不干涉主炉室坩埚上升的位置，并方便外部化料器的移动、拆解和清理，连续拉晶单晶炉还包括化料器升降驱动装置和化料器旋臂，所述底座上设置有立柱，所述化料器旋臂铰接在立柱上，所述化料器升降驱动装置连接在化料器旋臂上，所述外部化料器连接在化料器升降驱动装置上，以便在不继续加料时，通过化料器升降驱动装置驱动外部化料器上升至不干涉主炉室坩埚上升的位置；和化料器升降驱动装置及外部化料器随化料器旋臂一起转动。
进一步提供了一种化料器升降驱动装置的具体结构，所述化料器升降驱动装置包括支撑杆、丝杠、电机和连接块，所述支撑杆连接在化料器旋臂上，所述丝杠可旋转地支承在支撑杆上，所述电机连接在丝杠上，所述连接块通过螺纹连接在丝杠上，所述外部化料器连接在连接块上，以便通过电机驱动丝杠旋转，进而将丝杠的旋转运动转换为连接块的直线运动，并通过所述连接块带动外部化料器升降。
采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：
1、取出晶棒后，将硅料加入加料坩埚，盖上外部加料器的上盖，将外部加料器真空抽到合适压力值时打开旋阀，硅料落入外部化料器中并在外部化料器中被熔化，熔化后的硅料流入主炉室坩埚，当外部化料器中的硅料加完后，再关闭旋阀，把外部加料器充至常压，打开外部加料器的上盖继续加料，如此循环，进而完成外部加料、化料，本实用新型可实现连续拉晶，选用合适的主炉室坩埚可以实现连续拉制五至六根晶棒，可大幅减少冷却、拆炉、装炉的时间，进而提高生产效率；
2、本实用新型可通过加料器升降驱动装置和加料器旋转驱动装置将外部加料器移出工作位并旋开，进而方便拆炉和清理，本实用新型的加料器升降驱动装置和加料器旋转驱动装置配上工装还可以吊装主炉室的零部件；
3、本实用新型可通过副炉室升降驱动装置和副炉室旋转驱动装置驱动副炉室移动，并在副炉室移至取晶位的过程中，通过电动接晶托防止晶棒掉落，安全高效；
4、当不再继续加料时，通过化料器升降驱动装置将外部化料器提升至不干涉主炉室坩埚上升的位置，并通过化料器旋臂的旋转旋开外部化料器，进而方便拆炉和清理；
5、本实用新型通过减震装置对下驱动装置进行减震，使拉晶时下驱动装置不受外界震动影响，进而保证晶棒质量。
附图说明
图1为本实用新型的连续拉晶单晶炉的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的右视图；
图4为本实用新型的外部加料器的结构示意图；
图5为本实用新型的加料器升降驱动装置的结构示意图；
图6为本实用新型的加料器旋转驱动装置的结构示意图；
图7为本实用新型的外部加料器和外部化料器的结构示意图；
图8为本实用新型的外部化料器处于旋闭状态的结构示意图；
图9为本实用新型的外部化料器处于旋开状态的结构示意图；
图10为本实用新型的电动接晶托的结构示意图；
图11为本实用新型的减震装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1～11所示，一种连续拉晶单晶炉，它包括括底座1、主炉室2、副炉室3、下驱动装置4和上驱动装置5，所述主炉室2和下驱动装置4均安装在底座1上，所述主炉室2内设置有主炉室坩埚21，所述下驱动装置4和主炉室坩埚21相连，以便通过下驱动装置4驱动主炉室坩埚21升降，所述副炉室3和主炉室2相连通，所述上驱动装置5安装在副炉室3的上端，以便通过上驱动装置5驱动拉晶，其特征在于，它还包括：
外部加料器6，所述外部加料器6内设置有加料腔61，所述加料腔61内设置有加料坩埚62，所述外部加料器6的顶端盖装有上盖63；
用于熔化硅料的外部化料器7，所述外部化料器7的顶端和加料坩埚62相连通，所述外部化料器7的底端和主炉室坩埚21相连通，以便将硅料加至加料坩埚62后，硅料漏至外部化料器7后被外部化料器7熔化，被熔化后的硅料流至主炉室坩埚21内。具体地，外部加料器6和外部化料器7之间设置有旋阀64，以便通过旋阀64控制外部加料器6和外部化料器7之间是否连通。
如图7所示，所述外部化料器包括装料器71、化料器坩埚72和用于给化料器坩埚72加热以便硅料熔化的热场73，所述装料器71和加料坩埚62相连通，所述化料器坩埚72和装料器71相连通，所述热场73套装在化料器坩埚72的外侧，便硅料依次进入加料坩埚62、装料器71和化料器坩埚72，并在化料器坩埚72内经热场73熔化后又进入主炉室坩埚21。
如图1～6所示，为了方便外部加料器6的移动、拆卸和清理，连续拉晶单晶炉还包括用于驱动外部加料器6升降的加料器升降驱动装置和用于驱动外部加料器6旋转的加料器旋转驱动装置，所述外部加料器6通过加料器旋臂8连接在加料器升降驱动装置上，以便通过加料器升降驱动装置驱动加料器旋臂8升降，并通过加料器旋臂8带动外部加料器6升降，所述加料器旋转驱动装置连接在加料器升降驱动装置和加料器旋臂8之间，以便加料器旋转驱动装置随加料器旋臂8一起升降，并通过加料器旋转驱动装置驱动加料器旋臂8旋转，加料器旋臂8又带动外部加料器6旋转。
如图4、5所示，所述加料器升降驱动装置包括升降丝杆91、拖板92和丝杆旋转驱动装置，底座1上设置有立柱10，所述升降丝杆91可旋转地支承在立柱10上，所述拖板92通过螺纹连接在升降丝杆91上，所述加料器旋臂8连接在拖板92上，所述升降丝杆91连接在丝杆旋转驱动装置上，以便通过丝杆旋转驱动装置驱动升降丝杆91旋转，进而将升降丝杆91的旋转运动转换为加料器旋臂8的升降运动。具体地，所述丝杆旋转驱动装置包括升降电机93和减速机94，所述减速机94连接在升降电机93的输出轴上，所述升降丝杆91连接在减速机94的输出轴上。为了使拖板92更平稳地升降，所述立柱10和拖板92之间还设置有用于导向拖板92的升降的导向装置，所述导向装置包括设置在立柱10上的导轨101和设置在拖板92上的滑块，所述拖板92通过滑块与导轨101的配合滑配在立柱10上。为了防止润滑油脂挥发污染原料，所述升降丝杆91的外侧套装有可伸缩的防尘罩95，所述防尘罩95为波纹防尘罩。所述加料器升降驱动装置配上工装还可以吊装主炉室2内的零部件。
如图4、6所示，所述加料器旋转驱动装置包括旋转电机111、旋转丝杆112、旋转套113和固定座114，所述旋转套113铰接在拖板92上，所述旋转丝杆112可旋转地支承在固定座114上，所述旋转电机111安装在固定座114上，所述旋转丝杆112的一端部和旋转电机111的输出轴相连接，所述旋转丝杆112的另一端部和旋转套113通过螺纹连接，所述加料器旋臂8铰接在拖板92上，以便通过旋转电机111驱动旋转丝杆112在旋转套113内旋进旋出，使得固定座114产生位移，并使固定座114带动加料器旋臂8旋转。具体地，为了防止润滑油脂挥发污染原料，所述旋转丝杆112的外侧套装有可伸缩的防尘罩95，所述防尘罩95为波纹防尘罩。
如图2、3所示，为了方便副炉室3移动到取晶位，并方便副炉室3的拆解、清理，连续拉晶单晶炉还包括副炉室升降驱动装置12和副炉室旋转驱动装置13，所述所述副炉室3通过副炉室旋臂14连接在副炉室升降驱动装置12上，以便通过副炉室升降驱动装置12驱动副炉室旋臂14升降，并通过副炉室旋臂14带动副炉室3升降，所述副炉室旋转驱动装置13连接在副炉室升降驱动装置12和副炉室旋臂14之间，以便使得副炉室旋转驱动装置13随副炉室旋臂14一起升降，并通过副炉室旋转驱动装置13驱动副炉室旋臂14旋转，副炉室旋臂14又带动副炉室3旋转。在本实施例中，所述副炉室升降驱动装置12的结构和加料器升降驱动装置的结构一致，所述副炉室旋转驱动装置13的结构和加料器旋转驱动装置的结构也一致。
如图2、10所示，为了防止在副炉室3移动到取晶位的过程中，因晶棒掉落而出现事故，连续拉晶单晶炉还包括在副炉室3移动到取晶位的过程中用于承接晶棒的电动接晶托，所述电动接晶托包括提升杆、用于承接晶棒的托板153、电动推杆152、接晶托电机154和固定管151，所述电动推杆152连接在副炉室旋臂14上，所述提升杆连接在电动推杆152的推杆上，以便通过推杆的升降带动提升杆升降，所述接晶托电机154连接在提升杆上，所述托板153连接在接晶托电机154的输出轴上，以便通过接晶托电机154驱动托板153旋转，所述固定管151套装在提升杆和电动推杆152的推杆的外侧，所述固定管151连接在副炉室旋臂14上。
如图2、11所示，为了避免下驱动装置4受到外界震动的影响，进而保证下驱动装置4的工作精度，所述底座1和下驱动装置4之间设置有减震装置，所述下驱动装置4的底端设置有承载板41，所述承载板41通过至少两个螺钉16固定连接在底座1上，所诉减震装置包括与螺钉16分别一一对应的下减震橡胶垫171和上减震橡胶垫181，所述下减震橡胶垫171套装在螺钉16的下端部，所述下减震橡胶垫171的底部和底座1抵接，所述下减震橡胶垫171的顶部和承载板41抵接，以便于通过下橡胶减震171垫吸收从外界传来的震动，以避免下驱动装置4受到外界震动的影响，所述上减震橡胶垫172套装在螺钉16的上端部，且所述上减震橡胶垫172与承载板41的上端面压接，以避免螺钉16的震动影响到承载板41。具体地，为了减小螺钉16的上端部与上减震橡胶垫172之间的压强，进而延长上减震橡胶垫172的使用寿命，所述螺钉16的上端部和上减震橡胶垫172之间设置有垫片173。在本实施例中，所述螺钉16设置有四个。
如图8、9所示，为了当不再继续加料时，可以更方便地将外部化料器7提升至不干涉主炉室坩埚21上升的位置，并方便外部化料器7的移动、拆解和清理，连续拉晶单晶炉还包括化料器升降驱动装置和化料器旋臂18，所述底座1上设置有立柱10，所述化料器旋臂18铰接在立柱10上，所述化料器升降驱动装置连接在化料器旋臂18上，所述外部化料器7连接在化料器升降驱动装置上，以便在不继续加料时，通过化料器升降驱动装置驱动外部化料器7上升至不干涉主炉室坩埚21上升的位置；和化料器升降驱动装置及外部化料器7随化料器旋臂18一起转动。
如图8、9所示，所述化料器升降驱动装置包括支撑杆191、丝杠192、电机193和连接块194，所述支撑杆191连接在化料器旋臂18上，所述丝杠192可旋转地支承在支撑杆191上，所述电机193连接在丝杠192上，所述连接块194通过螺纹连接在丝杠192上，所述外部化料器7连接在连接块194上，以便通过电机193驱动丝杠192旋转，进而将丝杠192的旋转运动转换为连接块194的直线运动，并通过所述连接块194带动外部化料器7升降。具体地，为了使得溶化后的硅料更好地进入主炉室坩埚21内，所述外部化料器7的底端和主炉室坩埚21之间还设置有用于导流溶化后的硅料的导流管20。为了当不再继续加料时，化料器升降驱动装置更好地驱动导料管20提升至不干涉主炉室坩埚21上升的位置，所述导流管20和支撑杆191均呈倾斜状设置，所述支撑杆191和导流管20的倾斜方向及倾斜角度一致。为了增强外部化料器7的稳固性，所述连接块194至少设置有两个。为了防止润滑油脂挥发污染原料，所述丝杠192的外侧套装有可伸缩的防尘罩95，所述防尘罩95为波纹防尘罩。
本实用新型的工作原理如下：
取出晶棒后，将硅料加入加料坩埚62，盖上外部加料器6的上盖63，将外部加料器6真空抽到合适压力值时打开旋阀64，硅料落入外部化料器7中并在外部化料器7中被熔化，熔化后的硅料流入主炉室坩埚21，当外部化料器7中的硅料加完后，再关闭旋阀64，把外部加料器6充至常压，打开外部加料器6的上盖63继续加料，如此循环，进而完成外部加料、化料，本实用新型可实现连续拉晶，选用合适的主炉室坩埚21可以实现连续拉制五至六根晶棒，可大幅减少冷却、拆炉、装炉的时间，进而提高生产效率；本实用新型可通过加料器升降驱动装置和加料器旋转驱动装置将外部加料器6移出工作位并旋开，进而方便拆炉和清理，本实用新型的加料器升降驱动装置和加料器旋转驱动装置配上工装还可以吊装主炉室2的零部件；本实用新型可通过副炉室升降驱动装置12和副炉室旋转驱动装置13驱动副炉室3移动，并在副炉室3移至取晶位的过程中，通过电动接晶托防止晶棒掉落，安全高效；当不再继续加料时，通过化料器升降驱动装置将外部化料器7提升至不干涉主炉室坩埚21上升的位置，并通过化料器旋臂18的旋转旋开外部化料器7，进而方便拆炉和清理；本实用新型通过减震装置对下驱动装置进行减震，使拉晶时下驱动装置不受外界震动影响，进而保证晶棒质量；本实用新型的升降丝杆91、旋转丝杆112和丝杠192的外侧分别套装有防尘罩，进而防止润滑油脂挥发污染原料。
以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
