CN101962086A - 石英玻璃坩埚的搬运装置及搬运方法 - Google Patents

石英玻璃坩埚的搬运装置及搬运方法 Download PDF

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Abstract

本发明的石英玻璃坩埚的搬运装置包括：彼此相向的一对夹持单元，组装在框架所包括的一对臂部，且在坩埚的径方向上夹持石英玻璃坩埚的主体部，所述框架包括沿水平方向延伸的横梁，且所述一对臂部在相对于横梁的中心轴线方向正交的方向上从横梁突出且至少一个可沿横梁的中心轴线方向移动；卡止单元，邻接于各夹持单元而设置，由在坩埚的中心轴线方向上夹住并卡止石英玻璃坩埚且可在坩埚的中心轴线方向上接近或离开的一对舌片构成；以及驱动单元，使夹持单元及卡止单元沿臂部来回运动。而且，本发明的搬运方法使用所述装置。

Description

石英玻璃坩埚的搬运装置及搬运方法
技术领域
本发明涉及一种在洁净的环境下夹持石英玻璃坩埚并使其移动的石英玻璃坩埚的搬运(handling)装置，特别是涉及一种能够牢固地夹持石英玻璃坩埚并使其可靠地移动的搬运装置。而且，本发明涉及一种使用所述搬运装置的搬运方法。
背景技术
一般来说，石英玻璃坩埚在制造后会被清洗、检查，并经包装等之后出货，但伴随半导体材料的高纯度化，要求将对石英玻璃坩埚的污染抑制在最小限度，在将石英玻璃坩埚用于单晶硅的提拉时，要进一步利用超纯水(ultrapure water)等进行清洗。另一方面，为了提高柴式长晶法(Czochralski method，Cz法)等的单晶硅的制造效率，存在石英玻璃坩埚的尺寸逐渐增大的倾向，因此，石英玻璃坩埚的操作并不容易，且制造后的检查及包装等的作业中也容易使石英玻璃坩埚受到污染。特别是当利用两个作业人员来对石玻璃坩埚进行搬运并包装时，石英玻璃坩埚受到污染的危险性较高。为了避免此种问题，在专利文献1中公开了内容：在石英玻璃坩埚的清洗后，在洁净状态下机械包装石英玻璃坩埚。
[现有技术文献]
[专利文献1]
专利文献1：日本专利特开2000-219207号公报
然而，在对石英玻璃坩埚，尤其是例如直径大于等于63cm的大型石英玻璃坩埚进行机械包装时的搬运操作并不容易。一般来说，在对石英玻璃坩埚进行机械包装时，以现行的规格，是在洁净的环境下，在利用洁净度高的清洁袋进行一层包装之后，利用洁净度低于清洁袋的普通袋至少再进行一层包装。因此，一旦对石英玻璃坩埚进行包装后，即便利用搬运装置一边提起坩埚一边使其旋转而进行搬运，但由于在坩埚与搬运装置之间，隔着容易滑动的聚乙烯(polyethylene)制等的包装构件，所以有可能出现因隔着所述包装而无法利用搬运装置牢固地夹持坩埚进行处理的情况。另外，此处所述的“洁净的环境”，是指处于由美国的Federal Standard(联邦标准)209E所规定的级别10000(0.0283m3中存在的0.5微米的粒子小于等于10000个)的洁净度下的环境。
发明内容
对此，本发明的目的在于通过对至今尚未得到充分关注及研究的石英玻璃坩埚的搬运装置进行改良，从而提供一种即便例如对石英玻璃坩埚实施一层以上的包装也可牢固地夹持石英玻璃坩埚并使其可靠地移动的搬运装置。而且，本发明的另一目的在于提供一种使用所述搬运装置的石英玻璃坩埚的搬运方法。
为了达成所述目的，第一发明是一种石英玻璃坩埚的搬运装置，夹持石英玻璃坩埚并使其移动，其中：彼此相向的一对夹持单元，组装在框架所包括的一对臂部，且在坩埚的径方向上夹持石英玻璃坩埚的主体部，所述框架包括沿水平方向延伸的横梁，且所述一对臂部在相对于该横梁的中心轴线方向正交的方向上从该横梁突出且至少一个可沿该横梁的中心轴线方向移动；卡止单元，邻接于各夹持单元而设置，由在坩埚的中心轴线方向上夹住并卡止石英玻璃坩埚且可在坩埚的中心轴线方向上接近或离开的一对舌片构成；以及驱动单元，使所述框架沿石英玻璃坩埚的中心轴线来回运动。
而且，在第一发明中，优选还包括转动单元，该转动单元组装在所述臂部，通过一对夹持单元而使石英玻璃坩埚以沿与坩埚的中心轴线正交的方向延伸的假想线为轴线进行转动。
此外，在第一发明中，优选所述夹持单元至少包括一根辊，该辊的轴线沿所述坩埚的中心轴线方向延伸。此时，优选包括多根所述辊，该多根辊彼此离开。而且，优选所述辊在外周具有弹性层。
另外，在第一发明中，优选所述一对舌片中的至少一个舌片可在坩埚的中心轴线方向上摇动。
此外，在第一发明中，优选所述一对舌片包括弹性构件。
第二发明是一种石英玻璃坩埚的搬运方法，使用第一发明的石英玻璃坩埚的搬运装置来对石英玻璃坩埚进行处理，其中包括：在坩埚的径方向上夹住并夹持载置于基座的石英玻璃坩埚的主体部的工序；在坩埚的中心轴线方向上夹住并卡止石英玻璃坩埚的工序；提起石英玻璃坩埚的工序；将石英玻璃坩埚载置于基座的工序；以及解除石英玻璃坩埚的夹持及卡止的工序。
而且，在第二发明中，优选在所述提起石英玻璃坩埚的工序之后，还包括使石英玻璃坩埚转动的工序。
【发明的效果】
根据本发明，通过实现石英玻璃坩埚的搬运装置的结构的合理化，而可提供一种即便例如对石英玻璃坩埚实施一层以上的包装也可牢固地夹持石英玻璃坩埚并使其可靠地移动的搬运装置。还可提供一种使用所述搬运装置的石英玻璃坩埚的搬运方法。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是表示本发明的搬运装置的立体图。
图2是表示本发明的搬运装置的局部立体图。
图3(a)～(j)是表示使用本发明的搬运装置的石英玻璃坩埚的搬运工序的图。
图4(a)～(i)是表示使用本发明的搬运装置的石英玻璃坩埚的又一搬运工序的图。
【符号的说明】
1                搬运装置
2                横梁
3                臂部
4                框架
5                石英玻璃坩埚
6                夹持单元
7                卡止单元
8                驱动单元
9                转动单元
10A、10B、10C    空气气缸
11               旋转马达
12               轴棒
13A、13B         齿轮
14               带齿皮带
15               包装台平台
16               开口部
50               石英玻璃坩埚的主体部
60               辊
60a              辊的外周层
70A、70B         舌片
X                横梁的中心轴线(方向)
Y                坩埚的中心轴线(方向)
Z          假想线
具体实施方式
接着，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的搬运装置的立体图。图2是本发明的搬运装置的局部立体图。图3(a)～(i)是表示使用本发明的搬运装置的石英玻璃坩埚的搬运工序的图。图4(a)～(i)是表示使用本发明的搬运装置的石英玻璃坩埚的其他搬运工序的图。
如图1及2所示，本发明的实施方式的搬运装置1具有框架4，该框架4包括沿水平方向延伸的横梁2，及在相对于所述横梁2的中心轴线方向X正交的方向上从横梁2突出且可沿横梁2的中心轴线方向X移动的一对臂部3、3。而且，在一对臂部3、3上组装着彼此相向的一对夹持单元6、6，所述夹持单元6、6在坩埚的径方向上夹持石英玻璃坩埚5的主体部50。各夹持单元6由彼此离开的2根辊60、60而构成，所述辊60、60的轴线沿坩埚的中心轴线方向Y延伸。所述辊60的外周层60a由具有弹性的聚氨酯系弹性体(urethane elastomer)而构成。而且，与各夹持单元6邻接而设置着由一对舌片70A、70B构成的卡止单元7，该一对舌片70A、70B在坩埚的中心轴线方向Y上夹住并卡止石英玻璃坩埚5，且可在坩埚的中心轴线方向Y上接近或离开。舌片70A可沿坩埚的中心轴线方向Y移动，舌片70B以舌片70B向臂部3安装的基部为轴进行旋转，且可在坩埚的中心轴线方向Y上摇动。另外，舌片70B的与坩埚的接触部分由聚氨酯系弹性体构成。此外还设置着使框架沿石英玻璃坩埚5的中心轴线Y来回运动的驱动单元8。而且，在所述臂部3、3上进一步组装着转动单元9，该转动单元9通过一对夹持单元6、6而使石英玻璃坩埚5以沿与坩埚的中心轴线Y正交的方向延伸的假想线Z为轴进行转动。
就一对臂部3、3而言，安装在横梁2的空气气缸(air cylinder)10A在横梁2的中心轴线方向X上伸缩，由此臂部3沿横梁2的中心轴线方向X移动(参考图2的带斜线箭头)。与所述臂部3的移动连动，组装在臂部3的夹持单元6及卡止单元7沿横梁2的中心轴线方向X移动。而且，舌片70A上连结着在坩埚的中心轴线方向Y上伸缩的空气气缸10B，所述空气气缸10B在坩埚的中心轴线方向Y上伸缩，由此舌片70A也在坩埚的中心轴线方向Y上伸缩(参考图2的涂黑箭头)。舌片70B上连结着空气气缸10C，在所述空气气缸10C的驱动的作用下，以舌片70B向臂部3安装的基部为轴，该舌片70B在坩埚的中心轴线方向Y上摇动(参考图2的空白箭头)。此外，使框架4沿石英玻璃坩埚5的中心轴线Y来回运动的驱动单元8连结于框架4而设置着，由所述驱动单元8进行驱动，从而框架4沿石英玻璃坩埚5的中心轴线Y来回运动。此外，转动单元9构成为如下：旋转马达11连结于横梁2内的轴棒12，所述轴棒12上安装着齿轮13A，而且在夹持单元6及卡止单元7的臂部3侧的基部上也安装着齿轮13B，两齿轮13A及13B经由带齿皮带14而连结。当所述旋转马达11进行驱动时，棒轴12旋转，经由齿轮13A、13B及带齿皮带14将旋转力传达至夹持单元6及卡止单元7，从而夹持单元6及卡止单元7转动。另外，自确保洁净度的观点考虑，优选使用如上所述的空气气缸，而不是有可能漏油的油压气缸。而且，自相同的观点考虑，优选使用如上所述的带齿皮带，而不是有可能因磨损产生金属粉的金属制的链条。
图3及4表示使用所述搬运装置1对石英玻璃坩埚进行处理的工序。以下对其进行详细说明。
首先，如图3(a)所示，在包装台平台15上载置石英玻璃坩埚5。接着，如图3(b)所示，使搬运装置1下降，而将搬运装置1的夹持单元6的辊60配置于石英玻璃坩埚5的主体部50侧方。此时，使舌片70B朝下方摇动。接着，如图3(c)所示，使臂部3朝横梁2的中心轴线方向X的坩埚侧的方向移动，并利用辊60来夹持石英玻璃坩埚5的主体部50，且使舌片70B朝上方摇动，然后如图3(d)所示，使舌片70A下降，从而将石英玻璃坩埚5卡止在舌片70A与舌片70B之间。在该状态下，如图3(e)所示，将石英玻璃坩埚5提起。如图3(f)所示，在转动单元9的作用下，使被提起的石英玻璃坩埚5旋转180°，以石英玻璃坩埚5的开口部16成为下方的方式进行上下反转。之后，将反转的石英玻璃坩埚5再次载置于包装台平台15上(参考图3(g))。然后，如图3(h)所示，舌片70A下降，舌片70B朝上方摇动，从而舌片70A与舌片70B之间的石英玻璃坩埚5的卡止被解除，并如图3(i)所示，使臂部3朝离开横梁2的中心轴线方向X的坩埚一侧的方向移动，从而辊60对石英玻璃坩埚5的主体部50的夹持得以解除。最后如图3(j)所示，使搬运装置1朝上方移动。
另外，在所述搬运工序中，是在将石英玻璃坩埚5旋转后再次载置于包装台平台15上的，但也可不必进行旋转，而是根据目的如图4(a)～(i)所示，使被提起的石英玻璃坩埚5不经过旋转的工序而再次载置于包装台平台15上。或者，虽省略图示，但也可使被提起的石英玻璃坩埚5旋转90°，在将石英玻璃坩埚5横置的状态下再次载置于包装台平台15上。
通过采用所述结构，并利用夹持单元6及卡止单元7来夹持并卡止石英玻璃坩埚5，从而石英玻璃坩埚5被牢固地夹持，之后的移动的可靠性也得到提高。该方法尤其在对大型石英玻璃坩埚5进行机械包装时的搬运操作中，能够实现有效的效果。如上所述，一般来说，在对石英玻璃坩埚5进行机械包装时，以现行的规格，是在洁净的环境下，在利用洁净度高的清洁袋进行一层包装之后，利用洁净度低于清洁袋的普通袋至少再进行一层包装。当使用本发明的搬运装置1机械夹持住至少包装一层的石英玻璃坩埚5，一边提起一边使其旋转时，因坩埚被牢固地夹持，所以即便在坩埚与搬运装置之间隔着容易滑动的包装构件，石英玻璃坩埚5也不会滑落，从而能够使被夹持的坩埚可靠地移动。另外，与所述本发明的结构不同，当搬运装置中未安装夹持单元及卡止单元中的任一单元时，则无法充分牢固地夹持石英玻璃坩埚，从而坩埚有可能从搬运装置滑落。例如，在采用未安装卡止单元7的装置结构的情况下，当利用夹持单元夹持例如直径为81em、重量为60kg的大型石英玻璃坩埚时，被夹持的石英玻璃坩埚有可能滑落。
而且，关于构成夹持单元6的辊60的外周层60a及卡止单元7的舌片70A、70B与坩埚的接触部分的材料，除了所述聚氨酯系弹性体以外，还可使用天然橡胶、聚丁二烯橡胶、丙烯酸系橡胶、硅橡胶、聚氨酯等。另外，由于根据石英玻璃坩埚的尺寸及形状、搬运装置1的结构等，辊所需的性能发生改变，所以可根据所需的性能来适当改变辊的材料、组成等。
另外，所述内容仅表示了本发明的实施方式的一部分，只要不脱离本发明的主旨，则可将所述结构彼此进行组合或者添加各种变更。
【实施例】
接着，使用除不具有卡止单元以外具有与本发明的搬运装置相同结构的先前技术的搬运装置(先前例装置)、及图1所示的具有卡止单元的本发明的搬运装置(实例装置)，来进行石英玻璃坩埚时的搬运操作，以供进行评估。
使用上述先前例装置及实例装置，夹持住坩埚直径为812mm、重量为60kg的石英玻璃坩埚，一边提起一边使其旋转3次后，对夹持石英玻璃坩埚的位置相对于提起之前的位置偏移了多少进行调查。对各装置重复进行100次所述调查。
结果确认：在使用先前例装置的情况下，在100次中有2次，夹持石英玻璃坩埚的位置发生了偏移，而与此相对，在使用实例装置的情况下，夹持石英玻璃坩埚的位置未发生偏移。
【产业上的可利用性】
由以上说明可知，根据本发明，可提供一种可在洁净的环境下牢固地夹持石英玻璃坩埚并使其可靠移动的搬运装置。另外可提供一种使用所述搬运装置的石英玻璃坩埚的搬运方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种石英玻璃坩埚的搬运装置，夹持石英玻璃坩埚并使其移动，其特征在于：
彼此相向的一对夹持单元，组装在框架所包括的一对臂部，且在所述石英玻璃坩埚的径方向上夹持所述石英玻璃坩埚的主体部，所述框架包括沿水平方向延伸的横梁，且所述一对臂部在相对于该横梁的中心轴线方向正交的方向上从该横梁突出且至少一个可沿该横梁的中心轴线方向移动；
卡止单元，邻接于所述各夹持单元而设置，由在所述石英玻璃坩埚的中心轴线方向上夹住并卡止所述石英玻璃坩埚且可在所述石英玻璃坩埚的中心轴线方向上接近或离开的一对舌片构成；以及
驱动单元，使所述框架沿所述石英玻璃坩埚的中心轴线来回运动。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃坩埚的搬运装置，其特征在于：
还包括转动单元，该转动单元组装在所述臂部，通过所述一对夹持单元而使所述石英玻璃坩埚以沿与所述石英玻璃坩埚的中心轴线正交的方向延伸的假想线为轴进行转动。
3.根据权利要求1或2所述的石英玻璃坩埚的搬运装置，其特征在于：
所述夹持单元至少包括一根辊，该辊的轴线沿所述石英玻璃坩埚的中心轴线方向延伸。
4.根据权利要求3所述的石英玻璃坩埚的搬运装置，其特征在于：
包括多根所述辊，该多根辊彼此离开。
5.根据权利要求3所述的石英玻璃坩埚的搬运装置，其特征在于：
所述辊在外周具有弹性层。
6.根据权利要求1或2所述的石英玻璃坩埚的搬运装置，其特征在于：
所述一对舌片中的至少一个舌片可在所述石英玻璃坩埚的中心轴线方向上摇动。
7.根据权利要求1或2所述的石英玻璃坩埚的搬运装置，其特征在于：
所述一对舌片包括弹性构件。
8.一种石英玻璃坩埚的搬运方法，使用根据权利要求1至7中任一项所述的石英玻璃坩埚的搬运装置来对石英玻璃坩埚进行处理，其特征在于包括：
在所述石英玻璃坩埚的径方向上夹住并夹持载置于基座的所述石英玻璃坩埚的主体部的工序；
在所述石英玻璃坩埚的中心轴线方向上夹住并卡止所述石英玻璃坩埚的工序；
提起所述石英玻璃坩埚的工序；
将所述石英玻璃坩埚载置于基座的工序；以及
解除所述石英玻璃坩埚的夹持及卡止的工序。
9.如权利要求8所述的石英玻璃坩埚的搬运方法，其特征在于：
在所述提起石英玻璃坩埚的工序之后，还包括使所述石英玻璃坩埚转动的工序。
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