CN106061883A - 用于接收和运输硅棒的装置以及用于生产多晶硅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于接收和运输硅棒(7)的电气操作的装置,其中所述装置被固定到生产车间的天花板上或具有旋转臂的支撑柱上,该装置包括具有举升缸(3)的举升装置以及连接到所述举升缸的用于硅棒的夹持装置,所述夹持装置包括用于附连到所述举升缸的装备、具有操作元件的接触板、具有平行四边形结构的框架以及固定到所述接触板的自动闩扣、以及竖直闩扣元件,至少两个椭圆形夹具段(5)固定在所述框架,其中在所述夹持装置的闭合位置中,夹具段和竖直闩扣元件能够接合,而在打开位置中,夹具段和竖直闩扣元件能够自动脱离。

Description

用于接收和运输硅棒的装置以及用于生产多晶硅的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于取用和运输硅棒的装置以及一种用于生产多晶硅的方法。背景技术
[0002] 多晶娃(po 1 y cry s ta 11 ine s i 1 i con,缩写为po 1 y s i 1 i con )被用作通过 Czochralski法(CZ)或者浮区提纯法(FZ)来生产单晶硅的原材料。该单晶硅被切成晶片,并且在机械、化学和化学机械处理的多个操作后被用于在半导体工业中制造电子元件(芯片)。
[0003] 然而,特别地,多晶硅越来越多地被要求通过拉晶或浇铸的方法来生产单晶硅或多晶硅,这种单晶硅或多晶硅被用于生产光伏太阳能电池。
[0004] 多晶硅通常用西门子法生产。在这种情况下,细硅棒在钟形反应器(“西门子反应器”)中由直流电加热到表面温度900-1200°C,并且包括含硅组分的反应气体(特别是卤代硅烷和氢气)通过进口喷嘴被引入。然后,卤代硅烷在细棒的表面上分解。在这种情况下,元素硅由汽相沉积在细棒上。
[0005] 硅棒被通常由高纯人工石墨构成的特殊电极保持在反应器中。在各种情况下,在电极保持件上的具有不同极化电压的两个细棒通过电桥在另一细棒端部连接以形成闭合电路。用于加热细棒的电能经由电极及其电极保持件供给。
[0006] 在沉积期间,所述细棒的直径增大。同时,所述电极由其尖端开始生长进入硅棒的基部。
[0007] 石墨主要被用作电极材料,这是由于石墨能够具有非常高的纯度并且在沉积条件下呈化学惰性。此外,石墨具有非常低的电阻率。
[0008] 在得到硅棒的期望设定直径之后,沉积过程结束并且炽热的硅棒冷却并被取出。
[0009] 为此,可以使用例如在US 20120237678 A1中描述的取出辅助。用于取出多晶硅棒的装置包括具有外壁的主体,该主体的尺寸被设定成使得所述棒由外壁包封,其中每个外壁包含门以允许所述棒中的至少一个进入。在取出之后,得到的U形多晶硅棒对通常在电极侧和电桥侧上被切成一定的长度并被破碎成块。该破碎借助于破碎机来完成,例如使用颚式破碎机。例如,在EP 338 682 A2中描述了这种破碎机。可选地,预破碎借助于锤预先进行。
[0010] 从反应器中取出硅棒对可以在起重机装置、牵拉索或类似系统的帮助下进行。 [〇〇11] CN 102092660A公开了一种用于硅棒的电动举升车辆,其包括电动叉车主体,所述叉车主体设有举升臂,所述举升臂设有多个举升臂孔以及特别适用于连接到所述举升臂孔的硅棒的夹持装置。特别适用于硅棒的夹持装置优选地由悬挂装置和夹持主体组成,所述夹持主体具有平行四边形结构,所述夹持主体的上部的端点连接到所述悬挂装置,且下部的端点的两侧的两个边缘向外延伸并形成举升臂。
[0012]该举升车辆的一个问题是棒状的、弯曲的、非圆形的、椭圆形的、很短的以及特别厚的棒不能可靠地被运输。有进一步污染的风险。发明内容[0 013 ]本发明的目的基于此问题。
[0014] 本发明的目的是通过一种用于取用和运输硅棒的装置来实现,该装置被电气操作并被固定在生产车间的天花板上或具有旋转臂的柱上,所述装置包括具有举升缸的举升装置以及连接到该举升缸的硅棒夹持装置,其中该夹持装置包括用于在举升缸上固定的悬挂装置、具有平行四边形结构的框架和铰接臂以及固定在所述铰接臂上的自动闩扣、以及竖直闩扣元件,其中至少两个椭圆形夹具段固定在所述框架上,并且其中所述夹具段和所述竖直闩扣元件在所述夹持装置的闭合位置接合,并且能够在打开位置自动开闩。
[0015] 所述举升缸优选地固定在横滑架上,该横滑架在天花板上在x和y方向上可自由移动。
[0016] 不管固定在天花板上或在具有旋转臂的柱上,本发明提供了用于取用和运输硅棒的无振动的、可自由定位的、可靠的可移动的设备。
[0017] 优选地,所述夹具段衬有硬金属。同样优选的是所述夹具段衬有聚合塑料。使用硅衬也是优选的。作为衬里的替代,所述夹具段还可以分别涂覆有相应的材料。
[0018] 所述夹具段优选为可调节的。为此提供了铰接臂,凭借所述铰接臂,所述框架和夹具段能够旋转。这样,所述棒能够在水平和竖直两个方向上取用和运输。
[0019] 狭窄的夹具设计的优选的使用甚至使得能够取用和运输紧密放置的棒而无需棒支撑件。
[0020] 优选地,该装置的所有操作元件都有涂层。
[0021] 运动部件优选地配有耐磨且包封的轴承衬套。其优点是不产生由关节轴承中的磨损导致的污染。
[0022] 优选地,提供具有抽吸装置的封闭拾取系统。这些优选地位于驱动元件下面或上方。这样能够避免驱动系统中由磨损或外来物质导致的污染。
[0023] 夹持装置由接触板触发,借助于平行四边形框架用该夹持装置夹持硅棒或在存放时释放硅棒。优选地,所述夹持装置由无线电遥控触发。所述平行四边形结构例如可以通过框架段的横铰接产生。
[0024] 优选地,具有平行四边形结构的框架和夹具段被形成为闩扣,其中每一个能够围绕穿过相关联的载体臂延伸的竖直轴线旋转。[〇〇25]所述装置装有双自动闩扣,该闩扣允许来自夹紧装置的棒的自动存放。所述装置优选地以这样的方式被构造,即一个或多个闩扣在该装置的合适的部分上在棒的重力作用下接合。通过升高夹具,进行开闩并存放所述棒。此外,除了框架和夹具段,还有竖直闩扣元件,该闩扣元件能够在整个夹紧装置升高时在所述棒的方向上从上方移动并同样地接合以及自动开闩。
[0026] 所述竖直闩扣元件可设有接触板,从而使得当所述接触板接触将要取用的硅棒时触发接合。当存放所述棒时,所述接触板被向上推压并确保自动开闩。
[0027] 已发现双自动闩扣的使用使得能够可靠地取用和运输棒状的、弯曲的、非圆形的、 椭圆形的、很短的以及厚的棒。
[0028] 该装置在x、y和z方向上可自由地移动和定位。
[0029] 当旨在取用所述棒时,所述装置的中心移到棒上方然后降低。然后所述夹持装置占据其打开位置。只要夹具降低到该夹具段能够在棒的下面抓取的程度,该夹持装置就从它的打开位置旋转至其闭合位置(参照图1)。
[0030] 通过为硅提供低污染材料的夹具,理想地仅将可靠的运输所需要的力施加在硅棒上。这样,棒的损坏几乎被完全排除。
[0031] 运输过程期间的工作可靠性增加。这尤其适用于任何棒断裂(例如多孔的、破裂的以及不稳定的棒)。
[0032] 无线电遥控的优选使用还有助于提高工作可靠性。
[0033] 夹具段的涂层确保了硅棒的低污染运输,这对于产品的质量来说非常重要。附图说明
[0034] 本发明还将在下面借助于图1和2来说明。[〇〇35]图1示出了根据本发明的装置。[〇〇36]图2示出图1的侧视图。[〇〇37]附图标记列表 [〇〇38] 1天花板
[0039] 2横滑架
[0040] 3举升缸
[0041] 4双自动闩扣元件[〇〇42] 5夹具段
[0043] 6铰接臂
[0044] 7棒具体实施方式[〇〇45]图1示意性地示出了该装置,其中横滑架2固定在生产车间的天花板1上。
[0046] 所述横滑架连接于举升缸3。
[0047] 使用所述装置,借助夹具段5取用并夹持棒7。[〇〇48]图2示出图1的侧视图。
[0049] 通过铰接臂6,框架和夹具段5可以旋转。
[0050] 提供用于双自动闩扣4的竖直元件。
[0051] 本发明涉及一种装置,使用该装置可取用并夹紧硅棒、将硅棒运输到另一个工作站并可靠地存放在那里。
[0052] 在硅棒破碎成块之前,取用、运输和存放的一个或更多这样的过程是必需的。[〇〇53]起点是借助于CVD在至少一个U形的载体上沉积多晶硅,所述载体由直流电加热到一定温度,在该温度下多晶硅沉积在载体上,从而形成至少一对U形多晶硅棒,所述载体被连接到石墨电极的每个自由端,借此被供电。
[0054] 在所述沉积之后,所述至少一对多晶硅棒对必须从反应器中取出。具有外壁和内壁的主体是适合的,硅棒被所述主体完全包封,所述主体与被其包封的硅棒对一起从反应器中移除。起重机、牵拉索等等适用于移除主体和硅棒对。然而,也有可能使用根据本发明的装置,这是特别优选的。
[0055] 在从反应器中移除硅棒对后,通常将其运输到单独的工作站,于此从至少一个多晶硅棒对的至少两个多晶硅棒的电极侧端部移除石墨残馀,并在非电极侧端部(电桥侧)将硅棒对切成一定长度,从而获得两个多晶硅棒。
[0056] 优选地使用根据本发明的装置以用于从反应器到此工作站的运输。[〇〇57]只要石墨残馀已从硅棒和电桥移除,通常将硅棒运输到另一个工作站,在那里它们借助于合适的破碎工具被破碎成块。锤适于预破碎,而颚式或辊式破碎机优选地被用于破碎成特定大小级别的块。
[0058]在移除电桥和石墨残馀之后,优选地借助于根据本发明的装置来取用硅棒,并将它们运输到具有破碎工具或破碎装置的工作站,并在那里将它们存放在工作台上或设施中。

Claims (9)

1.一种用于取用和运输硅棒的装置,该装置被电气操作并被固定在生产车间的天花板 上或具有旋转臂的柱上,所述装置包括具有举升缸的举升装置以及连接到所述举升缸的硅 棒夹持装置,其中所述夹持装置包括用于在所述举升缸上固定的悬挂装置、铰接臂以及具 有平行四边形结构的框架和固定在所述铰接臂上的自动闩扣、以及竖直闩扣元件,其中至 少两个椭圆形夹具段固定在所述框架上,并且其中所述夹具段和所述竖直闩扣元件在所述 夹持装置的闭合位置接合并且能够在打开位置自动开闩。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述举升缸固定在位于生产车间的天花板上的横 滑架上,所述横滑架在天花板上在x和y方向上能够自由移动。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其中所述夹具段衬有或涂覆有硬金属、聚合塑料或 娃。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置,其中提供铰接臂,通过所述铰接臂,所述框 架和所述夹具段能够旋转。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置,其中所有的运动部件都被构造成具有耐磨 且包封的轴承衬套。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置,其中提供具有抽吸装置的封闭拾取系统,所 述拾取系统位于所述举升缸或者可选地提供的横滑架的下面或上方。
7.—种方法,其中硅棒借助于如权利要求1-6中任一项所述的装置来取用、被所述夹持 装置夹持、运输至不同的工作站并存放在那里。
8.用于生产多晶硅的方法,其包括a) 借助于CVD在至少一个U形的载体上沉积多晶硅,所述载体由直流电加热至一定温 度,在该温度下多晶硅沉积在所述载体上,从而形成至少一个U形多晶硅棒对,所述载体连 接到石墨电极的每个自由端,并借此被供电。b) 从所述反应器中取出所述至少一个多晶硅棒对;c) 从所述至少一个多晶硅棒对的至少两个多晶硅棒的电极侧端部移除石墨残馀,并且 在非电极侧端部将所述硅棒对切成一定长度,从而形成两个多晶硅棒;d) 用破碎工具将多晶硅棒破碎成块;其中,在步骤c)之后,多晶硅棒被如权利要求1-6中任一项所述的装置取用并运输到设 施,在其中根据步骤d)将所述硅棒破碎成块。
9.根据权利要求8所述的方法,其中借助于具有外壁和内壁的主体从所述反应器中取 出所述至少一个多晶硅棒对,所述硅棒对被所述主体完全包封,其中所述主体与被其包封 的所述硅棒对一起借助于如权利要求1-6中任一项所述的装置从所述反应器中移除并运输 至工作站,在其中根据步骤c)从所述电极侧移除石墨残馀,并且所述硅棒对在所述非电极 侧被切成一定长度。
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