CN113481588A - 一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，包括：炉管，所述炉管内部转动安装有熔融盆；调节架，所述调节架移动端转动连接有晶种柱；联动组件，所述联动组件包括连接柱、转动环和侧齿块，两个所述连接柱固定对称连接在转动环底部和熔融盆侧边，多个所述侧齿块环状固定连接在转动环远离炉管一侧的边缘；转动夹持组件，两个所述转动夹持组件对称安装在转动环两侧，所述转动夹持组件包括转轴、齿柱和夹持板，所述转轴通过安装架转动设置在转动环内部，多个所述夹持板环状固定连接在转轴侧边；拉动组件，所述拉动组件安装在转轴和调节架之间。本发明从上方将成型的铸块移出熔炉，使铸块一边进行底端的成型，一边进行上端的冷却。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆铸块生产技术领域，尤其涉及一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备。
背景技术
晶圆是一种半导体集成电路制作所用的硅晶片，在晶圆制造的过程中，首先需要制造晶圆铸块，晶圆制造厂把多晶硅融解，再于融液里种入籽晶，以形成圆柱状的单晶硅晶棒。晶圆铸块再经过切段，滚磨，切片，倒角，抛光，激光刻，包装后，即成为积体电路工厂的基本原料晶圆。
在晶圆的铸块拉伸的过程中，籽晶的竖直位置固定，通过下移溶液和籽晶和溶液的转速可以确定铸块的直径范围，使晶圆的铸块转动成型，直到溶液完成变为单晶硅棒，这时需要对晶棒进行冷却处理，冷却完成之后在进行直径切除，对多余的部分进行去除。
但是在成型的过程中由于铸块一直保持在熔炉内部，上端成型的铸块需要在整个铸块成型之后才能从熔炉中取出进行冷却，这样的加工步骤会需要大量的时间进行成型和冷却，降低了晶圆的加工速率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中以下缺点，在成型的过程中由于铸块一直保持在熔炉内部，上端成型的铸块需要在整个铸块成型之后才能从熔炉中取出进行冷却，这样的加工步骤会需要大量的时间进行成型和冷却，降低了晶圆的加工速率，而提出的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，包括：
炉管，所述炉管顶部开设有开口，内部转动安装有用于多晶硅熔融的熔融盆；
调节架，所述调节架移动端转动连接有晶种柱，所述晶种柱的圆心与熔融盆的圆心在垂直方向投影重合；
联动组件，所述联动组件包括连接柱、转动环和侧齿块，所述转动环位于炉管上方，两个所述连接柱固定对称连接在转动环底部和熔融盆侧边，多个所述侧齿块环状固定连接在转动环远离炉管一侧的边缘；
转动夹持组件，两个所述转动夹持组件对称安装在转动环两侧，所述转动夹持组件包括转轴、齿柱和夹持板，所述转轴通过安装架转动设置在转动环内部，所述齿柱固定连接在转轴一端，且与侧齿块啮合连接，多个所述夹持板环状固定连接在转轴侧边；
拉动组件，所述拉动组件安装在转轴和调节架之间，用于改变夹持板的形状。
优选的，两个所述安装架对称安装在炉管顶部，且伸出两个安装臂，所述转轴转动安装在两个安装臂之间，且夹持板位于安装臂之间。
优选的，所述夹持板中部为弧形，且在不工作时，垂直方向投影与开口边缘重合，所述夹持板侧边开设有多个梯台形卡槽，所述夹持板由弹性材质制成。
优选的，所述拉动组件包括挤压环、导向杆和拉绳，两个所述挤压环滑动套设在转轴上，且位于夹持板两侧，所述导向杆固定连接在安装架上方，且中部安装有弹性组件，两个所述拉绳一端分别与两个挤压环固定连接，中部分别缠绕在导向杆两端上，且另一端固定连接在调节架水平端底部同一处。
优选的，所述弹性组件包括固定环、弹簧和挡环，所述固定环固定套设在导向杆中部，两个所述弹簧套设在导向杆上，且分别固定连接在固定环两侧，所述挡环滑动套设在导向杆上，且与弹簧一端固定连接。
优选的，所述转动环中部开设有出料口，所述出料口直径与开口直径一致，所述转动环内部固定连接有密封轴承，用于成型过程中对炉管内部的保温。
优选的，两个所述齿柱分别位于两边，且转动环转动时，两个齿柱相对转动。
优选的，所述转轴远离齿柱的一端固定连接有风扇，所述风扇转动过程中，产生从转轴一侧向另一侧移动的空气流动。
优选的，所述侧齿块与齿柱的齿数设置与晶种柱和熔融盆的转动速率相关。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、当晶柱伸长时，晶种柱与熔融盆反向转动，从而保证铸块的形状均匀，由于底部的熔融盆水平高度固定，通过固定的熔融盆带动转动环，从而使侧齿块进行转动，从而使转动环形成了一个齿轮，齿轮带动齿柱进行转动，从而带动转轴转动，使转轴上的夹持板对成型的铸块进行转动夹持上移，由于铸块的成型，上方移动的晶种柱4底下受到的重力越来越大，所以需要更大的力对铸块进行夹持，同时辅助铸块上移，通过拉动组件改变夹持板的形状，加强了与铸块接触面的受力，本发明从上方将成型的铸块移出熔炉，使铸块一边进行底端的成型，一边进行上端的冷却，同时可以随着铸块重力的增加，对铸块进行向上的推动和转动夹持，避免铸块由于重力与晶种柱分离；
2、当调节架位置位于底下时，挤压环位于夹持板两侧，且不对夹持板挤压，当调节架的水平端进行上移时，拉绳受到拉力作用，拉绳的底端不断向中部聚集，从而使导向杆两端的拉绳向中部移动，从而带动挤压环向中部移动，将夹持板向中部挤压突出，从而加强与铸块接触面的压力，拉绳越上，代表铸块越重，需要夹持的力越大，保证了对铸块的上移和推动作用；
3、由于炉管内部会有部分的热量从转动环的出料口处转移，为了避免铸块与夹持板位置的温度过高，对夹持板造成损坏，通过转轴带动风扇进行转动，从而产生空气流动，对接触位置的热量进行转移，加快了铸块的散热处理，同时对夹持板起到了保护的作用，延长了工作寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备的侧面结构示意图；
图2为本发明提出的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备的正面结构示意图；
图3为本发明提出的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备的内部侧面结构示意图；
图4为本发明提出的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备的内部正面结构示意图；
图5为图2中A的局部放大结构示意图。
图中：1炉管、2熔融盆、3调节架、4晶种柱、5联动组件、51连接柱、52转动环、53侧齿块、6转动夹持组件、61转轴、62齿柱、63夹持板、7拉动组件、71挤压环、72导向杆、73拉绳、8安装架、9弹性组件、91固定环、92弹簧、93挡环、10卡槽、11密封轴承、12风扇。
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。
参照图1-5，一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，包括：
炉管1，炉管1顶部开设有开口，炉管1内部具有加热机构，用于提高炉管1内部的温度，对多晶硅件高温熔解，这时开口处处于闭合状态，内部转动安装有用于多晶硅熔融的熔融盆2，熔融盆2在铸块成型的过程中按照设定的速度进行转动；
调节架3，调节架3移动端转动连接有晶种柱4，晶种柱4的圆心与熔融盆2的圆心在垂直方向投影重合，调节架3在晶柱拉伸的过程中对晶种柱4进行上移，同时带动晶种柱4与熔融盆2反向转动，从而保证铸块的形状均匀；
联动组件5，联动组件5包括连接柱51、转动环52和侧齿块53，转动环52位于炉管1上方，两个连接柱51固定对称连接在转动环52底部和熔融盆2侧边，多个侧齿块53环状固定连接在转动环52远离炉管1一侧的边缘，由于底部的熔融盆2水平高度固定，通过固定的熔融盆2带动转动环52，从而使侧齿块53进行转动，从而使转动环52形成了一个齿轮；
转动夹持组件6，两个转动夹持组件6对称安装在转动环52两侧，转动夹持组件6包括转轴61、齿柱62和夹持板63，转轴61通过安装架8转动设置在转动环52内部，齿柱62固定连接在转轴61一端，且与侧齿块53啮合连接，多个夹持板63环状固定连接在转轴61侧边，齿柱62与侧齿块53进行啮合连接，在熔融盆2进行转动的过程中，转动环52和侧齿块53形成的齿轮带动齿柱62进行转动，从而带动转轴61转动，使转轴61上的夹持板63对成型的铸块进行夹持上移；
拉动组件7，拉动组件7安装在转轴61和调节架3之间，用于改变夹持板63的形状，由于铸块的成型，上方移动的晶种柱4底下受到的重力越来越大，所以需要更大的力对铸块进行夹持，同时辅助铸块上移，通过拉动组件7改变夹持板63的形状，加强了与铸块接触面的受力。
本发明中，当晶种柱4与熔融盆2进行接触，开始进行晶柱伸长时，调节架3在晶柱拉伸的过程中对晶种柱4进行上移，同时带动晶种柱4与熔融盆2反向转动，从而保证铸块的形状均匀，由于底部的熔融盆2水平高度固定，通过固定的熔融盆2带动转动环52，从而使侧齿块53进行转动，从而使转动环52形成了一个齿轮，齿轮带动齿柱62进行转动，从而带动转轴61转动，使转轴61上的夹持板63对成型的铸块进行转动夹持上移，由于铸块的成型，上方移动的晶种柱4底下受到的重力越来越大，所以需要更大的力对铸块进行夹持，同时辅助铸块上移，通过拉动组件7改变夹持板63的形状，加强了与铸块接触面的受力，本发明从上方将成型的铸块移出熔炉，使铸块一边进行底端的成型，一边进行上端的冷却，同时可以随着铸块重力的增加，对铸块进行向上的推动和转动夹持，避免铸块由于重力与晶种柱4分离。
本实施例中优选的技术方案，两个安装架8对称安装在炉管1顶部，且伸出两个安装臂，转轴61转动安装在两个安装臂之间，且夹持板63位于安装臂之间，安装架8的高度高于侧齿块53，从上方倾斜向下，将转轴61移动到转动环52内部，从而使齿柱62与侧齿块53进行接触转动；
夹持板63中部为弧形，且在不工作时，垂直方向投影与开口边缘重合，夹持板63侧边开设有多个梯台形卡槽10，夹持板63由弹性材质制成，夹持板63的中部与铸块侧边紧密接触，从而起到有效的夹持，同时转动成型的铸块侧边为波浪形，通过梯台形的卡槽10对这些波浪边进行有效的卡设固定，加强了对铸块的夹持和移动；
拉动组件7包括挤压环71、导向杆72和拉绳73，两个挤压环71滑动套设在转轴61上，且位于夹持板63两侧，导向杆72固定连接在安装架8上方，且中部安装有弹性组件9，两个拉绳73一端分别与两个挤压环71固定连接，中部分别缠绕在导向杆72两端上，且另一端固定连接在调节架3水平端底部同一处，当调节架3位置位于底下时，挤压环71位于夹持板63两侧，且不对夹持板63挤压，当调节架3的水平端进行上移时，拉绳73受到拉力作用，拉绳73的底端不断向中部聚集，从而使导向杆72两端的拉绳73向中部移动，从而带动挤压环71向中部移动，将夹持板63向中部挤压突出，从而加强与铸块接触面的压力；
弹性组件9包括固定环91、弹簧92和挡环93，固定环91固定套设在导向杆72中部，两个弹簧92套设在导向杆72上，且分别固定连接在固定环91两侧，挡环93滑动套设在导向杆72上，且与弹簧92一端固定连接，当调节架3不进行上移时，通过弹簧92的弹性将拉绳73位于导向杆72上的部分向导向杆72两端进行移动，保证下方挤压环71不对夹持板63挤压；
转动环52中部开设有出料口，出料口直径与开口直径一致，转动环52内部固定连接有密封轴承11，用于成型过程中对炉管1内部的保温，密封轴承11可以保证炉管1内部的热量不会大量流失同时不会影响铸块的转动；
两个齿柱62分别位于两边，且转动环52转动时，两个齿柱62相对转动，为了保证两个转动夹持组件6的正常运作，两个齿柱62不能位于同边，才能保证两个转轴61转动方向相反；
转轴61远离齿柱62的一端固定连接有风扇12，风扇12转动过程中，产生从转轴61一侧向另一侧移动的空气流动，由于炉管1内部会有部分的热量从转动环52的出料口处转移，为了避免铸块与夹持板63位置的温度过高，对夹持板63造成损坏，通过转轴61带动风扇12进行转动，从而产生空气流动，对接触位置的热量进行转移，加快了铸块的散热处理，同时对夹持板63起到了保护的作用，延长了工作寿命；
侧齿块53与齿柱62的齿数设置与晶种柱4和熔融盆2的转动速率相关吗，转轴61的转动速率与齿柱62的转动速度一致，而按照在转轴61上的夹持板63的转动速度不能与铸块的上移速度相差过多，从而保证了夹持板63对铸块的推动作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，包括：
炉管（1），所述炉管（1）顶部开设有开口，内部转动安装有用于多晶硅熔融的熔融盆（2）；
调节架（3），所述调节架（3）移动端转动连接有晶种柱（4），所述晶种柱（4）的圆心与熔融盆（2）的圆心在垂直方向投影重合；
联动组件（5），所述联动组件（5）包括连接柱（51）、转动环（52）和侧齿块（53），所述转动环（52）位于炉管（1）上方，两个所述连接柱（51）固定对称连接在转动环（52）底部和熔融盆（2）侧边，多个所述侧齿块（53）环状固定连接在转动环（52）远离炉管（1）一侧的边缘；
转动夹持组件（6），两个所述转动夹持组件（6）对称安装在转动环（52）两侧，所述转动夹持组件（6）包括转轴（61）、齿柱（62）和夹持板（63），所述转轴（61）通过安装架（8）转动设置在转动环（52）内部，所述齿柱（62）固定连接在转轴（61）一端，且与侧齿块（53）啮合连接，多个所述夹持板（63）环状固定连接在转轴（61）侧边；
拉动组件（7），所述拉动组件（7）安装在转轴（61）和调节架（3）之间，用于改变夹持板（63）的形状。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，两个所述安装架（8）对称安装在炉管（1）顶部，且伸出两个安装臂，所述转轴（61）转动安装在两个安装臂之间，且夹持板（63）位于安装臂之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，所述夹持板（63）中部为弧形，且在不工作时，垂直方向投影与开口边缘重合，所述夹持板（63）侧边开设有多个梯台形卡槽（10），所述夹持板（63）由弹性材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，所述拉动组件（7）包括挤压环（71）、导向杆（72）和拉绳（73），两个所述挤压环（71）滑动套设在转轴（61）上，且位于夹持板（63）两侧，所述导向杆（72）固定连接在安装架（8）上方，且中部安装有弹性组件（9），两个所述拉绳（73）一端分别与两个挤压环（71）固定连接，中部分别缠绕在导向杆（72）两端上，且另一端固定连接在调节架（3）水平端底部同一处。
5.根据权利要求4所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，所述弹性组件（9）包括固定环（91）、弹簧（92）和挡环（93），所述固定环（91）固定套设在导向杆（72）中部，两个所述弹簧（92）套设在导向杆（72）上，且分别固定连接在固定环（91）两侧，所述挡环（93）滑动套设在导向杆（72）上，且与弹簧（92）一端固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，所述转动环（52）中部开设有出料口，所述出料口直径与开口直径一致，所述转动环（52）内部固定连接有密封轴承（11），用于成型过程中对炉管（1）内部的保温。
7.根据权利要求1所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，两个所述齿柱（62）分别位于两边，且转动环（52）转动时，两个齿柱（62）相对转动。
8.根据权利要求1所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，所述转轴（61）远离齿柱（62）的一端固定连接有风扇（12），所述风扇（12）转动过程中，产生从转轴（61）一侧向另一侧移动的空气流动。
9.根据权利要求1所述的一种用于晶圆铸块成形的熔炉设备，其特征在于，所述侧齿块（53）与齿柱（62）的齿数设置与晶种柱（4）和熔融盆（2）的转动速率相关。
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- 2021-09-04 CN CN202111034974.8A patent/CN113481588B/zh active Active
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