CN102760675A - 扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构 - Google Patents

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Inventor
李丙科
崔慧敏
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QINGDAO RADAR ELECTRONICS CO Ltd
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Abstract

本发明提供了一种扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构，它包括电机、联轴器、涡轮蜗杆减速机、传动轴、支撑架、底板、凸轮、碳化硅桨，其中电机、涡轮蜗杆减速机和支撑架均固定在底板上；电机的轴通过联轴器与涡轮蜗杆减速机相连，传动轴安装在两个支撑架上并可自由传动，涡轮蜗杆减速机与传动轴相连；凸轮固定在传动轴上，碳化硅桨设置在凸轮顶部，碳化硅桨一端连接在支撑架上并可绕其自由转动；它通过电机实现对推拉舟碳化硅桨俯仰角的精确控制，达到在有限的空间内完成对石英舟的送入、软着陆及退出的目的，不仅节省了扩散炉的设计成本和空间，而且使其性能得到极大的提高，解决了半导体硅片尺寸的不断增大与扩散炉有限体积之间的矛盾。

Description

扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构
技术领域
本发明涉及扩散炉软着陆推拉舟，尤其涉及扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构。
背景技术
扩散炉是用于半导体扩散（掺杂）工艺的一种专用设备，其原理是在高温环境下，通过分子的热运动，让磷(P)、铝(AL)、镓(Ga)、硼(B)等杂质元素进入纯净的硅片内部，形成PN结。扩散的过程是在炉膛内进行的，在进行扩散之前，需要将被扩散的硅片通过推拉舟放入炉膛内。其具体过程为：首先将硅片2放入石英舟3内，然后将石英舟3放在推拉舟送料架的碳化硅桨4上，通过碳化硅桨4将石英舟3送入炉膛1内并平稳的放置，从而进行扩散。待扩散工序完成后，再用推拉舟的送料架将石英舟取出。如图1所示。
然而，随着半导体硅片尺寸的不断增大，推拉舟所载的石英舟和硅片的重量越来越大。推拉舟的送料架中2米多长的碳化硅浆悬臂，会在重压下发生弯曲的现象，所以推拉舟应调整成前端上翘的结构，从而保证前端是水平的。石英舟水平到位后，推拉舟机构开始下降，一直要下降到弯曲的碳化硅桨恢复原状且离开推拉舟为止。因此石英舟的底部到炉膛内壁必须有足够大的距离A，才能保证石英舟软着陆后，碳化硅桨能够顺利的退出炉膛而不与炉膛内壁及石英舟发生碰撞。从充分利用设备空间的角度来讲，距离值A应该越小越好，这一空间越大就意味着浪费越大。半导体硅片尺寸的大型化发展的趋势使这一矛盾日益突出与深化。
目前的扩散炉软着陆推拉舟机构，仅具备横向运动和竖直运动两项功能，横向运动主要完成石英舟的送入工作，纵向运动用于完成石英舟的着陆工作，该结构不能解决以上问题。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构，它通过对推拉舟碳化硅桨俯仰角的精确控制，在扩散炉保持原有体积的情况下，可扩散更大尺寸的硅片，不仅节省了扩散炉的设计成本和空间，而且使其性能得到极大的提高。
本发明所述扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构，包括电机、联轴器、涡轮蜗杆减速机、传动轴、支撑架、底板、凸轮、碳化硅桨，其中
电机、涡轮蜗杆减速机和支撑架均固定在底板上；
电机的轴通过联轴器与涡轮蜗杆减速机相连，传动轴安装在两个支撑架上并可自由传动，涡轮蜗杆减速机与传动轴相连；
凸轮固定在传动轴上，碳化硅桨设置在凸轮顶部，碳化硅桨一端连接在支撑架上并可绕其自由转动。 
工作时，打开电机，电机旋转并通过联轴器将动力传递给涡轮蜗杆减速机，通过涡轮蜗杆减速机带动传动轴及固定在其上的凸轮转动，凸轮的转动将转化成位于其顶部的碳化硅桨的上下摆动。
本发明所述扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构，通过对电机的控制实现对推拉舟碳化硅桨俯仰角的精确控制，达到在有限的空间内完成对石英舟的送入、软着陆及退出的目的，不仅节省了扩散炉的设计成本和空间，而且使其性能得到极大的提高，解决了半导体硅片尺寸的不断增大与扩散炉有限体积之间的矛盾。
为了达到更好的效果，本发明所述扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构中，所述电机为步进电机。其优点在于该电机转角的控制更精确，从而对碳化硅桨仰俯角的控制更加精确。
附图说明
图1为现有的推拉舟将硅片送入或退出扩散炉内的示意图。
图2为本发明所述扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构的示意图。
图3为图2的俯视图。
图4为本发明进舟的示意图。
图5为本发明着陆的示意图。
图6为本发明调角度的示意图。
图7为本发明退浆的示意图。
图中编号说明:
1-炉膛；2-硅片；3-石英舟；4-碳化硅桨；5-联轴器；6-涡轮蜗杆减速机；7-传动轴；8-支撑架；9-底板；10-电机；11-凸轮；A-石英舟底部到炉膛内壁的距离。
具体实施方式
结合图2至图7对本发明所述扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构进行详细说明。
图2和图3表达了本发明所述扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构的结构，它主要包括电机10、联轴器5、涡轮蜗杆减速机6、传动轴7、支撑架8、底板9、凸轮11、碳化硅桨4，其中
电机10、涡轮蜗杆减速机6和支撑架8均固定在扩散炉软着陆推拉舟的底板9上；
碳化硅桨4一端连接在支撑架8上，凸轮2的顶点与碳化硅桨4上任一点接触并与支撑架8共同支撑着碳化硅桨4，碳化硅桨4可绕支撑架8自由转动，从而凸轮2的摆动决定了碳化硅桨4仰俯角的大小；
凸轮2的摆动则通过以下结构实现：凸轮11与传动轴7固定连接，传动轴7 设置在固定在扩散炉软着陆推拉舟底板9上的两个支撑架8上，涡轮蜗杆减速机6分别与传动轴7、步进电机10相连，从而步进电机10通过联轴器5将旋转动力传递涡轮蜗杆减速机6，涡轮蜗杆减速机6再带动传动轴7和凸轮转动，最后将带动碳化硅桨4上下摆动。
图4至图7表达了带有本发明所述角度调整机构的扩散炉软着陆推拉舟进行送料的工作过程。
图4为进舟程序。推拉舟送料架的碳化硅桨4上装载石英舟3，调整碳化硅桨使之上翘从而使前端装载石英舟后保持水平，然后启动推拉舟的横向运动功能，将石英舟送入炉膛内。
图5为着陆程序。石英舟到位后，启动推拉舟的竖直运动功能，将石英舟放在炉膛底部。
图6为调角度程序。石英舟着陆后，启动本发明所述角度调整机构，调整碳化硅桨的角度，使其有一定的俯角。
图7为退桨程序。碳化硅桨的俯角调整好后，启动推拉舟的横向运动功能，将碳化硅桨退出炉膛。
推拉舟退出扩散炉的过程与以上的送料过程相反。

Claims (2)

1.一种扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构，其特征在于它包括电机、联轴器、涡轮蜗杆减速机、传动轴、支撑架、底板、凸轮、碳化硅桨，其中电机、涡轮蜗杆减速机和支撑架均固定在底板上；电机的轴通过联轴器与涡轮蜗杆减速机相连，传动轴安装在两个支撑架上并可自由传动，涡轮蜗杆减速机与传动轴相连；凸轮固定在传动轴上，碳化硅桨设置在凸轮顶部，碳化硅桨一端连接在支撑架上并可绕其自由转动。
2.根据权利要求1所述的一种扩散炉软着陆推拉舟的角度调整机构，其特征在于所述电机为步进电机。
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