專利名稱：單晶體生產(chǎn)的裝料方法及預(yù)裝料坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單晶體裝料方法，具體來說涉及一種在單晶爐外進行裝料的單晶體生產(chǎn)的裝料方法。本發(fā)明還涉及一種用于單晶體生產(chǎn)的預(yù)裝料坩堝。
背景技術(shù)：
電子級及太陽能級硅單晶體直拉法生產(chǎn)過程中，裝料是很關(guān)鍵的過程。現(xiàn)有技術(shù)的做法是將空的石英坩堝先放在單晶爐熱場內(nèi)的石墨坩堝中，再把多晶硅料逐次裝入石英坩堝中。因為裝料過程需要很仔細，因此一般裝料在一個小時左右。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將石英坩堝放在單晶爐內(nèi)裝料，這樣既浪費單晶爐的有效利用時間，又容易在短暫的裝料時間內(nèi)，發(fā)生裝料不規(guī)范造成掛邊、搭橋的事故。同時單晶車間內(nèi)部其他車間的拆爐、清理工作容易造成對材料的污染。另外，現(xiàn)有技術(shù)的工藝及設(shè)備條件也并不適合在單晶爐外進行預(yù)裝料操作，因為當多晶硅料裝入石英坩堝后，會非常重，一般都在100KG以上，且石英坩堝比較脆， 壁較薄(IOmm左右)。而且石英坩堝的外形和需要放入的石墨坩堝的內(nèi)形要一致，只是石英 甘禍調(diào)試稍聞20mm左右。因此如果把石央樹禍放入石墨樹禍，只能夾住石央樹禍聞出石墨坩堝的部分。如果采用夾持的方法只能通過摩擦力來克服重力，這就需要很大的夾持力，這樣石英坩堝的壁很難承受。因此現(xiàn)有技術(shù)的工藝及設(shè)備均需要進一步改進。發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在單晶爐外進行預(yù)裝料的單晶體生產(chǎn)的裝料方法。將裝料過程從單晶爐內(nèi)移到外側(cè)，設(shè)置一個潔凈的裝料空間， 在這個空間會有足夠的時間裝料，掛邊搭橋會減少、潔凈的空間會減少對硅材料的污染；裝完后用吊車將裝好料的石英坩堝吊入單晶爐內(nèi)，減少單晶生產(chǎn)的切換時間。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種單晶體生產(chǎn)的裝料方法，包括
步驟一，向置于單晶爐外的石英坩堝裝料；
步驟二，在已裝好料的所述石英坩堝上加蓋一與所述石英坩堝緊密扣合的便于吊車勾吊的預(yù)裝料蓋；
步驟三，使用吊車勾吊所述預(yù)裝料蓋以使與所述預(yù)裝料蓋扣合的所述石英坩堝緩慢提起，將所屬石英坩堝放入單晶爐熱場的石墨坩堝中；使所述預(yù)裝料蓋和所述石英坩堝脫離，再由吊車吊走所述預(yù)裝料蓋，完成單晶體生產(chǎn)的裝料。
作為優(yōu)選，所述預(yù)裝料蓋上設(shè)置有一與真空泵相連的閥門；在所述步驟二中，打開所述真空泵，并緩慢打開所述閥門，對所述石英坩堝內(nèi)進行抽真空，直至達到所述預(yù)裝料蓋在吊運過程中能始終壓緊在所述石英坩堝上的壓力后關(guān)閉所述閥門并移去所述真空泵；在所述步驟三中，將所述石英坩堝放入單晶爐熱場的石墨坩堝中后打開所述閥門，使大氣緩慢進入所述石英坩堝，當所述石英坩堝的壓力與大氣壓平衡后，所述預(yù)裝料蓋和所述石英坩堝脫離后吊走所述預(yù)裝料蓋。
作為優(yōu)選，當所述石英坩堝內(nèi)的壓力低于IOOPa時，關(guān)閉所述閥門并移去所述真空泵。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于單晶體生產(chǎn)的裝料方法的預(yù)裝料坩堝，其包括石英坩堝和與所述石英坩堝扣合以便于吊車勾吊的預(yù)裝料蓋，所述預(yù)裝料蓋上設(shè)置有一閥門，所述閥門與一在所述閥門打開時抽出所述石英坩堝內(nèi)氣體以使所述預(yù)裝料蓋與所述石英坩堝扣緊的真空泵連接。
作為優(yōu)選，所述預(yù)裝料蓋上設(shè)有便于吊車勾吊的掛鉤。
作為優(yōu)選，所述預(yù)裝料蓋上還設(shè)置有用于在所述石英坩堝與所述預(yù)裝料蓋扣合后檢測所述石英坩堝內(nèi)氣壓的壓力表。
作為優(yōu)選，所述預(yù)裝料蓋與所述石英坩堝在扣合時的接觸面上設(shè)有一密封圈；所述密封圈的內(nèi)徑小于所述石英坩堝的內(nèi)徑，外徑大于石英坩堝的外徑。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的單晶體生產(chǎn)的裝料方法把傳統(tǒng)的單晶爐裝料工序放在單晶爐外面進行，裝完后用吊車將載料的坩堝移入單晶爐內(nèi)。單獨預(yù)裝料蓋采用真空吸的方法，把裝好石英坩堝吸起來，移入石墨坩堝，對石英坩堝的著力面積大，壓強小安全系數(shù)非常高。節(jié)省了單晶爐的有效利用時間，降低了因為裝料不規(guī)范而造成掛邊、搭橋等事故的發(fā)生。



圖1為本發(fā)明單晶體生產(chǎn)的裝料方法所采用的預(yù)裝料坩堝的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細的說明。
如圖1所示，本發(fā)明的單晶體生產(chǎn)的裝料方法所用到的預(yù)裝料坩堝，其包括石英坩堝I和與所述石英坩堝I扣合以便于吊車勾吊的預(yù)裝料蓋2 ;所述預(yù)裝料蓋2上設(shè)置有一閥門5，所述閥門5與一在所述閥門5打開時抽出所述石英坩堝I內(nèi)氣體以使所述預(yù)裝料蓋2與所述石英坩堝I扣緊的真空泵(圖1中未示出)連接。在本實施例中，所述預(yù)裝料蓋2與所述石英坩堝I通過吸真空的方式扣緊固定，但可以想象，仍然存在其他多種扣緊方式，例如在所述石英坩堝I的外壁套設(shè)一箍緊圈，然后再使所述預(yù)裝料蓋2與所述箍緊圈連接固定以使兩者緊密扣合。
參照如上所述的本發(fā)明的預(yù)裝料坩堝的圖示結(jié)構(gòu)，以下對利用本發(fā)明的采用吸真空固定預(yù)裝料蓋的預(yù)裝料坩堝進行單晶體生產(chǎn)的裝料方法的步驟做如下說明
步驟一，向置于單晶爐(圖1中未示出)外的石英坩堝I裝入料4(多晶硅料)；
步驟二，在已裝好料4的所述石英坩堝I上加蓋便于吊車勾吊的預(yù)裝料蓋2，打開真空泵，并緩慢打開所述閥門5，對所述石英坩堝I內(nèi)進行抽真空，通常只要達到所述預(yù)裝料蓋2在吊運過程中能始終壓緊在所述石英坩堝I上的壓力后即可關(guān)閉所述閥門5并移去所述真空泵；為了便于準確控制抽真空的氣壓，優(yōu)選地，在本發(fā)明的預(yù)裝料坩堝的所述預(yù)裝料蓋2上還設(shè)置有用于在所述石英坩堝I與所述預(yù)裝料蓋2扣合后檢測所述石英坩堝I內(nèi)氣壓的壓力表6。設(shè)置壓力表后，步驟二抽真空時即可準確了解石英坩堝I內(nèi)的氣壓狀態(tài)， 通常在石英坩堝內(nèi)的壓力達到IOOPa左右時即可關(guān)閉所述閥門5并移去真空泵；
步驟三，使用吊車勾吊所述預(yù)裝料蓋2以使吸附在所述預(yù)裝料蓋2上的所述石英坩堝I緩慢提起，然后將所述石英坩堝I放入單晶爐熱場的石墨坩堝中；再打開閥門5，使大氣緩慢進入所述石英坩堝1，當所述石英坩堝I的壓力與大氣壓平衡后，所述預(yù)裝料蓋2 和所述石英坩堝I脫離，再由吊車吊走所述預(yù)裝料蓋2，完成單晶體裝料過程。作為優(yōu)選，所述預(yù)裝料蓋2上可再設(shè)有便于吊車勾吊的掛鉤(圖1中未示出)。同時，本發(fā)明的這一實施例中關(guān)鍵是采用真空吸力將石英坩堝I提起，避免直接夾持石英坩堝1，因此預(yù)裝料蓋2 與石英坩堝I之間的密封性也尤為重要。因此作為優(yōu)選，所述預(yù)裝料蓋2與所述石英坩堝 I在扣緊時的接觸面上設(shè)有一密封圈3。并且優(yōu)選地，所述密封圈3的內(nèi)徑小于所述石英坩堝I的內(nèi)徑，外徑大于石英坩堝I的外徑。通常密封圈可采用橡膠材質(zhì)制成。
以下對采用本發(fā)明的預(yù)裝料坩堝進行單晶體生產(chǎn)的裝料方法的安全性進行簡單分析
現(xiàn)階段，單晶工業(yè)生產(chǎn)主要有幾種尺寸坩堝18英寸，20英寸，22英寸。而本發(fā)明的預(yù)裝料坩堝的預(yù)裝料蓋2通常為不銹鋼制成，因此無需考慮其所能承受的最大拉力。
本次以20英寸的石英坩堝為例，分析安全性能20英寸石英坩堝最多可以裝 100KG多晶原料，加上自身自重，最多不超過150KG，約1500N的力。而石英坩堝的水平截面積為20英寸的圓，約O. 2平方米，可以產(chǎn)生的向上吸附力大約為(100000-100)*0. 2 = 19980N。這遠大于1500N石英坩堝I裝料后的重力。因此我們可以得知，使用本發(fā)明的預(yù)裝料坩堝進行單晶體生產(chǎn)的裝料方法是完全可行的。
當然，以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本 發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種單晶體生產(chǎn)的裝料方法，其特征在于，包括 步驟一，向置于單晶爐外的石英坩堝裝料； 步驟二，在已裝好料的所述石英坩堝上加蓋一與所述石英坩堝緊密扣合的便于吊車勾吊的預(yù)裝料蓋； 步驟三，使用吊車勾吊所述預(yù)裝料蓋以使與所述預(yù)裝料蓋扣合的所述石英坩堝緩慢提起，將所述石英坩堝放入單晶爐熱場的石墨坩堝中；使所述預(yù)裝料蓋和所述石英坩堝脫離，再由吊車吊走所述預(yù)裝料蓋，完成單晶體生產(chǎn)的裝料。
2.如權(quán)利要求1所述的單晶體生產(chǎn)的裝料方法，其特征在于，所述預(yù)裝料蓋上設(shè)置有一與真空泵相連的閥門；在所述步驟二中，打開所述真空泵，并緩慢打開所述閥門，對所述石英坩堝內(nèi)進行抽真空，直至達到所述預(yù)裝料蓋在吊運過程中能始終壓緊在所述石英坩堝上的壓力后關(guān)閉所述閥門并移去所述真空泵；在所述步驟三中，將所述石英坩堝放入單晶爐熱場的石墨坩堝中后打開所述閥門，使大氣緩慢進入所述石英坩堝，當所述石英坩堝的壓力與大氣壓平衡后，所述預(yù)裝料蓋和所述石英坩堝脫離后吊走所述預(yù)裝料蓋。
3.如權(quán)利要求2所述的單晶體生產(chǎn)的裝料方法，其特征在于，在所述步驟二中，當所述石英坩堝內(nèi)的壓力低于IOOPa時，關(guān)閉所述閥門并移去所述真空泵。
4.如權(quán)利要求1或2所述的單晶體生產(chǎn)的裝料方法，其特征在于，所述預(yù)裝料蓋上設(shè)有便于吊車勾吊的掛鉤。
5.如權(quán)利要求2所述的單晶體生產(chǎn)的裝料方法，其特征在于，所述預(yù)裝料蓋上還設(shè)置有用于在所述石英坩堝與所述預(yù)裝料蓋扣合后檢測所述石英坩堝內(nèi)氣壓的壓力表。
6.如權(quán)利要求2所述的單晶體生產(chǎn)的裝料方法，其特征在于，所述預(yù)裝料蓋與所述石英坩堝在扣合時的接觸面上設(shè)有一密封圈；所述密封圈的內(nèi)徑小于所述石英坩堝的內(nèi)徑，外徑大于所述石英坩堝的外徑。
7.一種用于單晶體生產(chǎn)的裝料方法的預(yù)裝料坩堝，其特征在于，包括石英坩堝和與所述石英坩堝扣合以便于吊車勾吊的預(yù)裝料蓋，所述預(yù)裝料蓋上設(shè)置有一閥門，所述閥門與一在所述閥門打開時抽出所述石英坩堝內(nèi)氣體以使所述預(yù)裝料蓋與所述石英坩堝扣緊的真空泵連接。
8.如權(quán)利要求7所述的預(yù)裝料坩堝，其特征在于，所述預(yù)裝料蓋上設(shè)有便于吊車勾吊的掛鉤。
9.如權(quán)利要求7所述的預(yù)裝料坩堝，其特征在于，所述預(yù)裝料蓋上還設(shè)置有用于在所述石英坩堝與蓋上所述預(yù)裝料蓋后檢測所述石英坩堝內(nèi)氣壓的壓力表。
10.如權(quán)利要求7所述的預(yù)裝料坩堝，其特征在于，所述預(yù)裝料蓋與所述石英坩堝在扣緊時的接觸面上設(shè)有一密封圈；所述密封圈的內(nèi)徑小于所述石英坩堝的內(nèi)徑，外徑大于所述石英坩堝的外徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單晶體生產(chǎn)的裝料方法，包括向置于單晶爐外的石英坩堝裝料；在已裝好料的石英坩堝上加蓋一與所述石英坩堝緊密扣合的預(yù)裝料蓋；使用吊車勾吊預(yù)裝料蓋以使石英坩堝提起，再放入單晶爐熱場的石墨坩堝中；使所述預(yù)裝料蓋和所述石英坩堝脫離，再由吊車吊走預(yù)裝料蓋，完成單晶體生產(chǎn)的裝料。采用本發(fā)明的單晶體生產(chǎn)的裝料方法，節(jié)省了單晶爐的有效利用時間，降低了因為裝料不規(guī)范而造成掛邊、搭橋等事故的發(fā)生。本發(fā)明還涉及用于單晶體生產(chǎn)的裝料方法的預(yù)裝料坩堝。
文檔編號C30B35/00GK102995110SQ20111027594
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者孟濤, 閆永兵 申請人:鎮(zhèn)江仁德新能源科技有限公司