CN102899716B - 一种双向平动机构及区熔单晶炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及区熔单晶硅技术领域，公开了一种双向平动机构，包括平动下板，固定于区熔单晶炉的上炉室；平动中板，与平动下板滑动装配；平动上板，与区熔单晶炉的上传动固定连接，且与平动中板滑动装配；驱动平动中板滑动的第一驱动装置，与平动下板相对固定；驱动平动上板滑动的第二驱动装置，与平动中板相对固定；平动中板相对平动下板的滑动方向与平动上板相对平动中板的滑动方向相互交叉；平动上板、平动中板和平动下板均具有贯穿其厚度方向的通孔。具有上述双向平动机构的区熔单晶炉，其上传动的上轴可以实现多个方向上的运动且可以自动对中，提高拉制单晶硅的成品率和气相掺杂的端面均匀性，保证晶体的高品质。本发明还提供了一种区熔单晶炉。

Description

一种双向平动机构及区熔单晶炉

技术领域

本发明涉及区熔单晶硅生长设备技术领域，特别涉及一种双向平动机构及区熔单晶炉。

背景技术

区熔单晶硅在被应用到微波通讯、雷达、导航、测控、医学、高功率电站等领域之前，都需要经过掺杂，调整晶体内部的电阻率。目前使用的掺杂技术主要为中子嬗变掺杂和气相掺杂。中子嬗变掺杂的准确率高，但是掺杂是一个核反应过程，还需要消除放射性处理及热处理，增加工序的同时提高了区熔硅单晶的成本。另外的一种掺杂方法是气相掺杂，直接在晶体生长的过程中将掺杂剂通过保护气体掺杂到晶体内部。

但是，目前气相掺杂电阻率的端面均一性不是特别好，主要原因之一是受限于工艺设备。现有技术的区熔单晶炉中，上传动的上轴只可以沿前后方向进行往复运动，或者只能沿左右方向进行往复运动，而不能同时实现前后左右四个方向的运动，因此搅拌熔区不充分，气相掺杂的端面均匀性很难提高，晶体的高品质难以保证。

另外，在拉制大直径硅单晶时，需要保证原料多晶硅棒和加热线圈一直保持同心，传统的机构中，只有一个方向可以自动调整，另一个方向必需要在停炉时手动调整，操作很不方便。

发明内容

本发明提供一种用于区熔单晶炉的双向平动机构，能够实现区熔单晶炉上传动中的上轴多个方向上的运动，进而实现上轴在多个方向上对硅晶的熔区进行搅拌，同时可以在拉晶时根据需要随时调整上传动的上轴的位置，操作方便，实现上传动的上轴自动对中，提高拉制单晶硅的成品率和气相掺杂的端面均匀性，保证晶体的高品质。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种用于区熔单晶炉的双向平动机构，包括：

平动下板，固定于所述区熔单晶炉的上炉室；

平动中板，与所述平动下板滑动装配；

平动上板，与所述区熔单晶炉的上传动固定连接，且与所述平动中板滑动装配；

驱动所述平动中板滑动的第一驱动装置，与所述平动下板相对固定；

驱动所述平动上板滑动的第二驱动装置，与所述平动中板相对固定；

所述平动中板相对所述平动下板的滑动方向与所述平动上板相对所述平动中板的滑动方向相互交叉；

所述平动上板、所述平动中板和所述平动下板均具有贯穿其厚度方向的通孔。

优选地，所述平动中板相对所述平动下板的滑动方向与所述平动上板相对所述平动中板的滑动方向相互垂直。

优选地，所述平动中板与所述平动下板之间通过至少一对相互配合的滑槽和轨道滑动装配。

优选地，所述平动上板与所述平动中板之间通过至少一对相互配合的滑槽和轨道滑动装配。

优选地，所述平动中板、所述平动下板之间的滑槽和轨道为两对。

优选地，所述平动上板、所述平动中板之间的滑槽和轨道为两对。

优选地，所述驱动装置为电机，所述电机的输出端通过减速器和滚珠丝杠副驱动所述平动上板和所述平动中板运动。

优选地，所述平动上板具有的通孔的内表面与上传动的上轴外表面相互贴合。

本发明还提供了一种区熔单晶炉，包括上炉室和上传动，还包括上述技术中提到的双向平动机构。

本发明提供的一种用于区熔单晶炉的双向平动机构，包括：

平动下板，固定于所述区熔单晶炉的上炉室；

平动中板，与所述平动下板滑动装配；

平动上板，与所述区熔单晶炉的上传动固定连接，且与所述平动中板滑动装配；

驱动所述平动中板滑动的第一驱动装置，与所述平动下板相对固定；

驱动所述平动上板滑动的第二驱动装置，与所述平动中板相对固定；

所述平动中板相对所述平动下板的滑动方向与所述平动上板相对所述平动中板的滑动方向相互交叉；

所述平动上板、所述平动中板和所述平动下板均具有贯穿其厚度方向的通孔。

本发明提供的双向平动机构，所述平动下板固定于区熔单晶炉的上炉室，所述平动上板固定于区熔单晶炉的上传动，区熔单晶炉上传动的上轴穿过所述平动上板、平动中板和平动下板上的通孔，进入区熔单晶炉的上炉室内，所述平动中板的一端设有支撑板，所述第二驱动装置固定在所述支撑板背离所述平动中板的一端，实现与所述平动中板相对固定，所述平动下板的一端设有支撑板，所述第一驱动装置固定在所述支撑板背离所述平动下板的一端，实现与所述平动下板相对固定，当所述第二驱动装置工作，所述第一驱动装置不工作时，所述第二驱动装置驱动所述平动上板相对所述平动中板前后方向（或左右方向）滑动，所述平动上板带动上传动运动，实现上传动的上轴在区熔单晶炉的上炉室中前后方向（或左右方向）移动；当所述第一驱动装置工作，所述第二驱动装置不工作时，所述平动上板相对所述平动中板静止，所述第一驱动装置驱动所述平动中板相对所述平动下板左右方向（或前后方向）滑动时，所述平动上板随着所述平动中板一起相对所述平动下板左右方向（或前后方向）滑动，所述平动上板带动上传动运动，实现上传动中的上轴在区熔单晶炉的上炉室中左右方向（或前后方向）上移动；当所述第一驱动装置和所述第二驱动装置同时工作时，所述平动上板相对所述平动中板前后方向（或左右方向）滑动的同时，随着所述平动中板左右方向（或前后方向）滑动，此时，所述平动上板相对所述平动下板斜向运动，因此，根据对第一驱动装置和第二驱动装置的控制，可以使所述平动上板相对所述平动下板进行多个方向的运动，由于平动下板固定于区熔单晶炉的上炉室，平动上板与上传动固定连接，因此，上传动的上轴可以相对上炉室在多个方向上运动，进而在多个方向上对硅晶的熔区进行搅拌。

所以，本发明提供的双向平动机构能够驱动区熔单晶炉上传动的上轴进行多个方向的运动，进而实现上轴在多个方向上对硅晶的熔区进行搅拌，同时可以在拉晶时根据需要随时调整上传动的上轴的位置，操作方便，实现上传动的上轴自动对中，提高拉制单晶硅的成品率和气相掺杂的端面均匀性，保证晶体的高品质。

本发明还提供了一种区熔单晶炉，包括上炉室和上传动，还包括上述技术中提到的双向平动机构。

本发明提供的区熔单晶炉，具有上述技术中提到的双向平动机构，所述平动下板固定于区熔单晶炉的上炉室，所述平动上板固定于区熔单晶炉的上传动，区熔单晶炉上传动的上轴穿过所述平动上板、平动中板和平动下板上的通孔，进入区熔单晶炉的上炉室内，所述平动中板的一端设有支撑板，所述第二驱动装置固定在所述支撑板背离所述平动中板的一端，实现与所述平动中板相对固定，所述平动下板的一端设有支撑板，所述第一驱动装置固定在所述支撑板背离所述平动下板的一端，实现与所述平动下板相对固定，当所述第二驱动装置工作，所述第一驱动装置不工作时，所述第二驱动装置驱动所述平动上板相对所述平动中板前后方向（或左右方向）滑动，所述平动上板带动上传动运动，实现上传动中的上轴在区熔单晶炉的上炉室中前后方向（或左右方向）移动；当所述第一驱动装置工作，所述第二驱动装置不工作时，所述平动上板相对所述平动中板静止，所述第一驱动装置驱动所述平动中板相对所述平动下板左右方向（或前后方向）滑动时，所述平动上板随着所述平动中板一起相对所述平动下板左右方向（或前后方向）滑动，所述平动上板带动上传动运动，实现上传动的上轴在区熔单晶炉的上炉室中左右方向（或前后方向）上移动；当所述第一驱动装置和所述第二驱动装置同时工作时，所述平动上板相对所述平动中板前后方向（或左右方向）滑动的同时，随着所述平动中板左右方向（或前后方向）滑动，此时，所述平动上板相对所述平动下板斜向运动，因此，根据对第一驱动装置和第二驱动装置的控制，可以使所述平动上板相对所述平动下板进行多个方向的运动，由于平动下板固定于区熔单晶炉的上炉室，平动上板与上传动固定连接，因此，上传动的上轴可以在多个方向上对硅晶的熔区进行搅拌，同时可以在拉晶时根据需要随时调整上传动的上轴的位置，操作方便，实现上传动的上轴自动对中，提高拉制单晶硅的成品率和气相掺杂的端面均匀性，保证晶体的高品质。

附图说明

图1为本发明提供的双向平动机构结构示意图；

图2为图1所示双向平动机构的A向示意图；

图3为图1所示双向平动机构的B向示意图；

图4为本发明提供的区熔单晶炉内部剖面图；

图5为本发明提供的区熔单晶炉结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2、图3和图4；其中，图1为本发明提供的双向平动机构结构示意图；图2为图1所示双向平动机构的A向示意图；图3为图1所示双向平动机构的B向示意图；图4为本发明提供的区熔单晶炉内部剖面图。

实施例一

本实施例提供的一种用于区熔单晶炉的双向平动机构，如图1所示，包括：

平动下板3，固定于区熔单晶炉的上炉室7；

平动中板4，与平动下板3滑动装配；

平动上板5，与区熔单晶炉的上传动6固定连接，且与平动中板4滑动装配；

驱动平动中板4滑动的第一驱动装置2，与平动下板3相对固定；

驱动平动上板5滑动的第二驱动装置1，与平动中板4相对固定；

平动中板4相对平动下板3的滑动方向与平动上板5相对平动中板4的滑动方向相互交叉；

平动上板5、平动中板4和平动下板3均具有贯穿其厚度方向的通孔。

本发明提供的双向平动机构，如图3和图4所示，平动下板3固定于区熔单晶炉的上炉室7，平动上板5固定于区熔单晶炉的上传动6，区熔单晶炉上传动6的上轴61穿过平动上板5、平动中板4和平动下板3上的通孔，进入区熔单晶炉的上炉室7内，平动中板4的一端设有支撑板，第二驱动装置1固定在支撑板背离双平动中板4的一端，实现与平动中板4相对固定，平动下板3的一端设有支撑板，第一驱动装置3固定在支撑板背离平动下板3的一端，实现与平动下板3相对固定，当第二驱动装置1工作，第一驱动装置2不工作时，第二驱动装置1驱动平动上板5相对平动中板4前后方向（或左右方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动6的上轴61在区熔单晶炉的上炉室7中前后方向（或左右方向）移动；当第一驱动装置2工作，第二驱动装置不工作时，平动上板5相对平动中板4静止，第一驱动装置2驱动平动中板4相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动时，平动上板5随着平动中板4一起相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动6的上轴61在区熔单晶炉的上炉室7中左右方向（或前后方向）上移动；当第一驱动装置2和第二驱动装置1同时工作时，平动上板5相对平动中板4前后方向（或左右方向）滑动的同时，随着平动中板4左右方向（或前后方向）滑动，此时，平动上板5相对平动下板3斜向运动，根据对第一驱动装置2和第二驱动装置1的控制，可以使平动上板5相对平动下板3进行多个方向的运动，由于平动下板3固定于区熔单晶炉的上炉室7，平动上板5与上传动6固定连接，因此，上传动6的上轴61可以相对上炉室7在多个方向上运动，进而在多个方向上对硅晶的熔区进行搅拌。

所以，本发明提供的双向平动机构能够驱动区熔单晶炉上传动6的上轴61进行多个方向的运动，进而实现上轴61在多个方向上对硅晶的熔区进行搅拌，同时可以在拉晶时根据需要随时调整上传动6的上轴61的位置，操作方便，实现上传动6的上轴61自动对中，提高拉制单晶硅的成品率和气相掺杂的端面均匀性，保证晶体的高品质。

为了便于制造和装配，优选地，平动中板4相对平动下板3的滑动方向与平动上板5相对平动中板4的滑动方向相互垂直。

优选的实施方案中，具体地，如图2所示，平动中板4与平动下板3之间通过至少一对相互配合的滑槽和轨道滑动装配。当第二驱动装置1工作，第一驱动装置2不工作时，平动上板5相对平动中板静止，第二驱动装置1驱动平动中板4可以沿着轨道41相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动时，平动上板5随着平动中板4一起相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动6的上轴61在区熔单晶炉的上炉室7中左右方向（或前后方向）上移动。

具体地，如图1所示，平动上板5与平动中板4之间通过至少一对相互配合的滑槽和轨道滑动装配。当第一驱动装置2工作，第二驱动装置1不工作时，第一驱动装置2驱动平动上板5可以沿着轨道51相对平动中板4前后方向（或左右方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动6的上轴61在区熔单晶炉子前后方向（或左右方向）滑动。

具体地，平动中板4、平动下板3之间的滑槽和轨道为两对。便于平动中板4稳定的滑动。

具体地，平动上板5、平动中板4之间的滑槽和轨道为两对。便于平动上板5稳定的滑动。

具体地，驱动装置为电机，电机的输出端通过减速器和滚珠丝杠副驱动平动上板5和平动中板4运动。平动中板4的一端设有支撑板，第二驱动装置1固定在支撑板背离双平动中板4的一端，实现与平动中板4相对固定，平动下板3的一端设有支撑板，第一驱动装置3固定在支撑板背离平动下板3的一端，实现与平动下板3相对固定，当第二驱动装置1工作，第一驱动装置2不工作时，第二驱动装置1的输出端通过减速器11和滚珠丝杠副12驱动平动上板5相对平动中板4前后方向（或左右方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动的上轴1在区熔单晶炉的上炉室7中前后方向（或左右方向）移动；当第一驱动装置2工作，第二驱动装置1不工作时，平动上板5相对平动中板4静止，第一驱动装置2的输出端通过减速器21和滚珠丝杠副22驱动平动中板4相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动时，平动上板5随着平动中板4一起相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动6的上轴61在区熔单晶炉的上炉室7中左右方向（或前后方向）上移动；当第一驱动装置2和第二驱动装置1同时工作时，平动上板5相对平动中板4前后方向（或左右方向）滑动的同时，随着平动中板4左右方向（或前后方向）滑动，此时，平动上板5相对平动下板3斜向运动，根据对第一驱动装置2和第二驱动装置1的控制，可以使平动上板5相对平动下板3进行多个方向的运动，由于平动下板3固定于区熔单晶炉的上炉室7，平动上板5与上传动6固定连接，因此，上传动6的上轴61可以相对上炉室7在多个方向上运动，进而在多个方向上对硅晶的熔区进行搅拌。

当然，第一驱动装置2和第二驱动装置1也可以为其他装置，如马达等，第一驱动装置2的输出端和第二驱动装置1的输出端也可以通过连杆机构等对平动中板4和平动上板5驱动，这里就不再一一赘述。

具体地，如图4所示，平动上板5具有的通孔52的内表面与上传动6的上轴61外表面相互贴合。使上传动6的上轴61卡紧在平动上板5具有的通孔52内，使搅拌平稳。

当然，平动上板5上的通孔52与平动中板4和平动下板3上的通孔42、32的大小可以相同，也可以不同，平动上板5上的通孔52可以为圆形，通孔孔52的直径与上传动6的上轴61的直径相同，平动中板4上的空隙42和平动中板3上的空隙32大于上传动6的上轴61的直径，以便于上传动6的上轴61的运动。

实施例二

本发明还提供了一种区熔单晶炉，如图5所示，包括上炉室7和上传动6，还包括上述技术中提到的双向平动机构。

本发明提供的区熔单晶炉，具有上述技术中提到的双向平动机构，平动下板3固定于区熔单晶炉的上炉室7，平动上板5固定于区熔单晶炉的上传动6，区熔单晶炉上传动6的上轴61穿过平动上板5、平动中板4和平动下板3上的通孔，进入区熔单晶炉的上炉室7内，平动中板4的一端设有支撑板，第二驱动装置1固定在支撑板背离平动中板4的一端，实现与平动中板4相对固定，平动下板3的一端设有支撑板，第一驱动装置3固定在支撑板背离平动下板3的一端，实现与平动下板3相对固定，当第二驱动装置1工作，第一驱动装置2不工作时，第二驱动装置1驱动平动上板5相对平动中板4前后方向（或左右方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动6的上轴61在区熔单晶炉的上炉室7中前后方向（或左右方向）移动；当第一驱动装置2工作，第二驱动装置不工作时，平动上板5相对平动中板4静止，第一驱动装置2驱动平动中板4相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动时，平动上板5随着平动中板4一起相对平动下板3左右方向（或前后方向）滑动，平动上板5带动上传动6运动，实现上传动6的上轴61在区熔单晶炉的上炉室7中左右方向（或前后方向）上移动；当第一驱动装置2和第二驱动装置1同时工作时，平动上板5相对平动中板4前后方向（或左右方向）滑动的同时，随着平动中板4左右方向（或前后方向）滑动，此时，平动上板5相对平动下板3斜向运动，根据对第一驱动装置2和第二驱动装置1的控制，可以使平动上板5相对平动下板3进行多个方向的运动，由于平动下板3固定于区熔单晶炉的上炉室7，平动上板5与上传动6固定连接，因此，上传动6的上轴61可以对硅晶的熔区进行多个方向的搅拌，同时可以在拉晶时根据需要随时调整上传动6的上轴61的位置，操作方便，实现上传动6的上轴61自动对中，提高拉制单晶硅的成品率和气相掺杂的端面均匀性，保证晶体的高品质。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于区熔单晶炉的双向平动机构，其特征在于，包括：

平动下板，固定于所述区熔单晶炉的上炉室；

平动中板，与所述平动下板滑动装配；

平动上板，与所述区熔单晶炉的上传动固定连接，且与所述平动中板滑动装配；

驱动所述平动中板滑动的第一驱动装置，与所述平动下板相对固定；

驱动所述平动上板滑动的第二驱动装置，与所述平动中板相对固定；

所述平动中板相对所述平动下板的滑动方向与所述平动上板相对所述平动中板的滑动方向相互交叉；

所述平动上板、所述平动中板和所述平动下板均具有贯穿其厚度方向的通孔。

2.根据权利要求1所述的双向平动机构，其特征在于，所述平动中板相对所述平动下板的滑动方向与所述平动上板相对所述平动中板的滑动方向相互垂直。

3.根据权利要求1所述的双向平动机构，其特征在于，所述平动中板与所述平动下板之间通过至少一对相互配合的滑槽和轨道滑动装配。

4.根据权利要求1所述的双向平动机构，其特征在于，所述平动上板与所述平动中板之间通过至少一对相互配合的滑槽和轨道滑动装配。

5.根据权利要求3所述的双向平动机构，其特征在于，所述平动中板、所述平动下板之间的滑槽和轨道为两对。

6.根据权利要求4所述的双向平动机构，其特征在于，所述平动上板、所述平动中板之间的滑槽和轨道为两对。

7.根据权利要求1所述的双向平动机构，其特征在于，所述驱动装置为电机，所述电机的输出端通过减速器和滚珠丝杠副驱动所述平动上板和所述平动中板运动。

8.根据权利要求1~7任一项所述的双向平动机构，其特征在于，所述平动上板具有通孔的内表面与上传动的上轴外表面相互贴合。

9.一种区熔单晶炉，包括上炉室和上传动，其特征在于，还包括如权利要求1~8任一项所述的双向平动机构。