CN114059151B - 一种用于发热电子元件制备用拉晶装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片生产技术领域，且公开了一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，包括支撑立柱，支撑立柱顶部的一侧固定安装有提起器，通过压缩弹簧Ⅰ和压缩弹簧Ⅱ均处于压缩的状态，使得晶核在与熔融状态下的熔硅料相接触时，若此时熔硅料的温度过高，此时与熔硅料相接触的晶核由于受到的温度高于自身的熔点而开始融化，使得晶核的总长度减小，此时通过压缩弹簧Ⅱ均处于压缩的状态，将晶核从固定套筒的内部顶出，保证晶核的底部能够一直保持与行程杆的底部相接触，使得晶核从固定套筒内部的伸出长度保持不变，避免了传统拉晶设备由于熔硅料的温度过高使晶核熔化而长度变短导致结晶能力降低的问题，提高了该装置工作时的稳定性。

Description

一种用于发热电子元件制备用拉晶装置

技术领域

本发明涉及芯片生产技术领域，具体为一种用于发热电子元件制备用拉晶装置。

背景技术

芯片是目前生产难度最高的一种产品，被誉为现代工业的明珠，在芯片的生产中有一个重要的步骤，就是硅锭的生产，硅锭的生产质量直接影响芯片最终的质量，在硅锭的生产制造中需要用到拉晶装置，利用结晶的原理从熔硅料中提取到高纯度的硅结晶，传统的拉晶装置由熔炉，拉起装置和抬起装置构成，具有结构简单，使用方便，成本低廉等优点，是目前使用范围最为广泛的一种拉晶装置。

虽然目前的拉晶装置具有诸多的优点，但是在实际使用的过程中依然存在一定的局限性，由于熔炉内的熔硅料温度过高时，当晶核与熔硅料接触时温度过高而导致晶核直接熔化，从而导致熔硅料温度降低后无法在熔化的晶核上进行正常结晶，对此，本申请文件提出一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，旨在解决上述所提出的问题。

发明内容

针对背景技术中提出的现有用于发热电子元件制备用拉晶装置在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，具备保证晶核在熔化后尽然具备正常结晶的优点，解决了传统设备上的晶核熔化后体积减小而无法正常结晶的问题。

本发明提供如下技术方案：一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，包括支撑立柱，所述支撑立柱顶部的一侧固定安装有提起器，所述提起器的输出端固定套接有旋进螺杆，所述旋进螺杆的底部固定安装有连接块，所述连接块的底部固定安装有连接仓，所述连接仓的底部固定安装有固定板，所述固定板的底部固定安装有弹簧仓，所述固定板顶部位于中心的位置上固定套接有行程杆，所述固定板顶部且位于行程杆外侧的位置上固定安装有压强检测器，所述固定板的底部且位于行程杆外侧的位置上固定安装有压缩弹簧Ⅰ，所述弹簧仓内部且靠近底部的位置上固定套接有固定套筒，所述固定套筒的内部开设有滑槽且通过该滑槽活动安装有行程板，所述行程杆贯穿行程板并延伸至固定套筒的外侧，所述行程杆外表面靠近底部的位置上活动安装有晶核，所述行程板的底部固定安装有压缩弹簧Ⅱ且压缩弹簧Ⅱ的底部与晶核固定连接，所述固定套筒的外表面开设有矩形槽且该矩形槽的内部固定安装有电阻条，所述电阻条的顶部延伸至固定板的底部并与固定板相接触，所述行程板顶部位于压缩弹簧Ⅰ外侧的位置上开设有圆形通孔且该圆形通孔的顶部固定安装有连接阀口，所述连接阀口的顶部固定安装有导压管，所述导压管的一端与压强检测器相连通，所述连接块顶部位于连接块外侧的位置上固定安装有报警器。

优选的，所述固定板的外表面设置有导电触片且该导电触片与电阻条相接触，所述行程板的外表面设置有导电触片且该导电触片与电阻条相接触，所述电阻条的底部设置有导电触片且该导电触片与晶核相接触。

优选的，所述压缩弹簧Ⅰ与压缩弹簧Ⅱ的规格相同且对行程板产生的作用力大小相同且方向相反，所述压缩弹簧Ⅰ和压缩弹簧Ⅱ均处于压缩的状态。

优选的，所述压强检测器的输出端通过信号连接的方式与报警器的输入端相连接。

优选的，所述电阻条可以感应电流强度大小且电阻条的输出端通过信号连接的方式与提起器的输入端相连接。

优选的，所述行程板与固定套筒经过密封处理，所述晶核与固定套筒经过密封处理。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过压缩弹簧Ⅰ和压缩弹簧Ⅱ均处于压缩的状态，使得晶核在与熔融状态下的熔硅料相接触时，若此时熔硅料的温度过高，此时与熔硅料相接触的晶核由于受到的温度高于自身的熔点而开始融化，使得晶核的总长度减小，此时通过压缩弹簧Ⅱ均处于压缩的状态，将晶核从固定套筒的内部顶出，保证晶核的底部能够一直保持与行程杆的底部相接触，使得晶核从固定套筒内部的伸出长度保持不变，避免了传统拉晶设备由于熔硅料的温度过高使晶核熔化而长度变短导致结晶能力降低的问题，提高了该装置工作时的稳定性。

2、本发明通过电阻条的底部设置有导电触片且该导电触片与晶核相接触，使得该装置在熔炉内进行结晶的过程中，并且在提起器的带动下旋进螺杆沿着竖直向上的方向上移动，从而将晶核缓慢提起，由于在结晶的过程中晶核的承重也在不断增加，在此作用下压缩弹簧Ⅱ和压缩弹簧Ⅰ不断被拉伸，从而使行程板与固定套筒底部的间距减小，而固定板与行程板的间距不断增大，处于固定板和行程板之间的电阻条长度提高且电阻R1增大，而行程板与固定套筒底部之间的电阻条长度降低且电阻R2减小，若晶核外表面的结晶速度较慢时，R1与R2比值增大缓慢，此时通过电阻条可以感应电流强度大小且电阻条的输出端通过信号连接的方式与提起器的输入端相连接，控制提起器的转速降低，降低晶核的提升速度，若晶核的外表面的结晶速度较快时，R1与R2比值增大快速，此时以相同的方式控制提起器的转速提高，提高晶核的提升速度，保证硅单质在结晶过程中所形成的固体更为结晶圆柱体，保证在后期切削处理时能够更好的避免材料的浪费，降低了该装置的生产成本。

3、本发明通过晶核与固定套筒经过密封处理，使得晶核在结晶的过程中由于重力的作用下会沿竖直向下的方向上移动，导致固定套筒内部的容腔提高，由于固定套筒的两侧均通过密封处理导致固定套筒的内部压强降低，并通过导压管将该固定套筒内部的气压大小传递给压强检测器，若出现晶核无法正常移动或是晶核长度果断导致外界气体进入到固定套筒内部时，此时固定套筒内的气压强度会出现异常，通过压强检测器的输出端通过信号连接的方式与报警器的输入端相连接，从而使发出告警，避免该装置内部的构件与熔硅料相接触而导致设备受损的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构俯视示意图；

图3为本发明结构图2中A方向剖面示意图；

图4为本发明结构图2中B方向剖面示意图。

图中：1、支撑立柱；2、提起器；3、旋进螺杆；4、连接块；5、连接仓；6、固定板；7、弹簧仓；8、行程杆；9、压强检测器；10、压缩弹簧Ⅰ；11、固定套筒；12、行程板；13、晶核；14、压缩弹簧Ⅱ；15、电阻条；16、连接阀口；17、导压管。

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。

请参阅图1-图4，一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，包括支撑立柱1，支撑立柱1顶部的一侧固定安装有提起器2，提起器2的输出端固定套接有旋进螺杆3，旋进螺杆3的底部固定安装有连接块4，连接块4的底部固定安装有连接仓5，连接仓5的底部固定安装有固定板6，固定板6的底部固定安装有弹簧仓7，固定板6顶部位于中心的位置上固定套接有行程杆8，固定板6顶部且位于行程杆8外侧的位置上固定安装有压强检测器9，固定板6的底部且位于行程杆8外侧的位置上固定安装有压缩弹簧Ⅰ10，弹簧仓7内部且靠近底部的位置上固定套接有固定套筒11，固定套筒11的内部开设有滑槽且通过该滑槽活动安装有行程板12，行程杆8贯穿行程板12并延伸至固定套筒11的外侧，行程杆8外表面靠近底部的位置上活动安装有晶核13，行程板12的底部固定安装有压缩弹簧Ⅱ14且压缩弹簧Ⅱ14的底部与晶核13固定连接，固定套筒11的外表面开设有矩形槽且该矩形槽的内部固定安装有电阻条15，电阻条15的顶部延伸至固定板6的底部并与固定板6相接触，行程板12顶部位于压缩弹簧Ⅰ10外侧的位置上开设有圆形通孔且该圆形通孔的顶部固定安装有连接阀口16，连接阀口16的顶部固定安装有导压管17，导压管17的一端与压强检测器9相连通，连接块4顶部位于连接块4外侧的位置上固定安装有报警器18。

请参阅图4，固定板6的外表面设置有导电触片且该导电触片与电阻条15相接触，行程板12的外表面设置有导电触片且该导电触片与电阻条15相接触，电阻条15的底部设置有导电触片且该导电触片与晶核13相接触，使得该装置在熔炉内进行结晶的过程中，并且在提起器2的带动下旋进螺杆3沿着竖直向上的方向上移动，从而将晶核13缓慢提起，由于在结晶的过程中晶核13的承重也在不断增加，在此作用下压缩弹簧Ⅱ14和压缩弹簧Ⅰ10不断被拉伸，从而使行程板12与固定套筒11底部的间距减小，而固定板6与行程板12的间距不断增大，处于固定板6和行程板12之间的电阻条15长度提高且电阻R1增大，而行程板12与固定套筒11底部之间的电阻条15长度降低且电阻R2减小，若晶核13外表面的结晶速度较慢时，R1与R2比值增大缓慢，此时通过电阻条15可以感应电流强度大小且电阻条15的输出端通过信号连接的方式与提起器2的输入端相连接，控制提起器2的转速降低，降低晶核13的提升速度，若晶核13的外表面的结晶速度较快时，R1与R2比值增大快速，此时以相同的方式控制提起器2的转速提高，提高晶核13的提升速度，保证硅单质在结晶过程中所形成的固体更为结晶圆柱体，保证在后期切削处理时能够更好的避免材料的浪费，降低了该装置的生产成本。

请参阅图1-图4，压缩弹簧Ⅰ10与压缩弹簧Ⅱ14的规格相同且对行程板12产生的作用力大小相同且方向相反，压缩弹簧Ⅰ10和压缩弹簧Ⅱ14均处于压缩的状态，使得晶核13在与熔融状态下的熔硅料相接触时，若此时熔硅料的温度过高，此时与熔硅料相接触的晶核13由于受到的温度高于自身的熔点而开始融化，使得晶核13的总长度减小，此时通过压缩弹簧Ⅱ14均处于压缩的状态，将晶核13从固定套筒11的内部顶出，保证晶核13的底部能够一直保持与行程杆8的底部相接触，使得晶核13从固定套筒11内部的伸出长度保持不变，避免了传统拉晶设备由于熔硅料的温度过高使晶核13熔化而长度变短导致结晶能力降低的问题，提高了该装置工作时的稳定性。

请参阅图4，压强检测器9的输出端通过信号连接的方式与报警器18的输入端相连接。

请参阅图4，电阻条15可以感应电流强度大小且电阻条15的输出端通过信号连接的方式与提起器2的输入端相连接。

请参阅图4，行程板12与固定套筒11经过密封处理，晶核13与固定套筒11经过密封处理，使得晶核13在结晶的过程中由于重力的作用下会沿竖直向下的方向上移动，导致固定套筒11内部的容腔提高，由于固定套筒11的两侧均通过密封处理导致固定套筒11的内部压强降低，并通过导压管17将该固定套筒11内部的气压大小传递给压强检测器9，若出现晶核13无法正常移动或是晶核13长度果断导致外界气体进入到固定套筒11内部时，此时固定套筒11内的气压强度会出现异常，通过压强检测器9的输出端通过信号连接的方式与18的输入端相连接，从而使18发出告警，避免该装置内部的构件与熔硅料相接触而导致设备受损的问题。

本发明的使用方法如下：

使用过程中，晶核13在与熔融状态下的熔硅料相接触时，若此时熔硅料的温度过高，此时与熔硅料相接触的晶核13由于受到的温度高于自身的熔点而开始融化，使得晶核13的总长度减小，此时通过压缩弹簧Ⅱ14均处于压缩的状态，将晶核13从固定套筒11的内部顶出，保证晶核13的底部能够一直保持与行程杆8的底部相接触，使得晶核13从固定套筒11内部的伸出长度保持不变。

该装置在熔炉内进行结晶的过程中，并且在提起器2的带动下旋进螺杆3沿着竖直向上的方向上移动，从而将晶核13缓慢提起，由于在结晶的过程中晶核13的承重也在不断增加，在此作用下压缩弹簧Ⅱ14和压缩弹簧Ⅰ10不断被拉伸，从而使行程板12与固定套筒11底部的间距减小，而固定板6与行程板12的间距不断增大，处于固定板6和行程板12之间的电阻条15长度提高且电阻R1增大，而行程板12与固定套筒11底部之间的电阻条15长度降低且电阻R2减小，若晶核13外表面的结晶速度较慢时，R1与R2比值增大缓慢，此时通过电阻条15可以感应电流强度大小且电阻条15的输出端通过信号连接的方式与提起器2的输入端相连接，控制提起器2的转速降低，降低晶核13的提升速度，若晶核13的外表面的结晶速度较快时，R1与R2比值增大快速，此时以相同的方式控制提起器2的转速提高，提高晶核13的提升速度，保证硅单质在结晶过程中所形成的固体更为结晶圆柱体，晶核13在结晶的过程中由于重力的作用下会沿竖直向下的方向上移动，导致固定套筒11内部的容腔提高，由于固定套筒11的两侧均通过密封处理导致固定套筒11的内部压强降低，并通过导压管17将该固定套筒11内部的气压大小传递给压强检测器9，若出现晶核13无法正常移动或是晶核13长度果断导致外界气体进入到固定套筒11内部时，此时固定套筒11内的气压强度会出现异常，通过压强检测器9的输出端通过信号连接的方式与报警器18的输入端相连接，从而使18发出告警。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，包括支撑立柱（1），其特征在于：所述支撑立柱（1）顶部的一侧固定安装有提起器（2），所述提起器（2）的输出端固定套接有旋进螺杆（3），所述旋进螺杆（3）的底部固定安装有连接块（4），所述连接块（4）的底部固定安装有连接仓（5），所述连接仓（5）的底部固定安装有固定板（6），所述固定板（6）的底部固定安装有弹簧仓（7），所述固定板（6）顶部位于中心的位置上固定套接有行程杆（8），所述固定板（6）顶部且位于行程杆（8）外侧的位置上固定安装有压强检测器（9），所述固定板（6）的底部且位于行程杆（8）外侧的位置上固定安装有压缩弹簧Ⅰ（10），所述弹簧仓（7）内部且靠近底部的位置上固定套接有固定套筒（11），所述固定套筒（11）的内部开设有滑槽且通过该滑槽活动安装有行程板（12），所述行程杆（8）贯穿行程板（12）并延伸至固定套筒（11）的外侧，所述行程杆（8）外表面靠近底部的位置上活动安装有晶核（13），所述行程板（12）的底部固定安装有压缩弹簧Ⅱ（14）且压缩弹簧Ⅱ（14）的底部与晶核（13）固定连接，所述压缩弹簧Ⅰ（10）与压缩弹簧Ⅱ（14）的规格相同且对行程板（12）产生的作用力大小相同且方向相反，所述压缩弹簧Ⅰ（10）和压缩弹簧Ⅱ（14）均处于压缩的状态，所述固定套筒（11）的外表面开设有矩形槽且该矩形槽的内部固定安装有电阻条（15），所述固定板（6）的外表面设置有导电触片且该导电触片与电阻条（15）相接触，所述行程板（12）的外表面设置有导电触片且该导电触片与电阻条（15）相接触，所述电阻条（15）的底部设置有导电触片且该导电触片与晶核（13）相接触，所述电阻条（15）的顶部延伸至固定板（6）的底部并与固定板（6）相接触，所述行程板（12）顶部位于压缩弹簧Ⅰ（10）外侧的位置上开设有圆形通孔且该圆形通孔的顶部固定安装有连接阀口（16），所述连接阀口（16）的顶部固定安装有导压管（17），所述导压管（17）的一端与压强检测器（9）相连通，所述连接块（4）顶部位于连接块（4）外侧的位置上固定安装有报警器（18）。

2.根据权利要求1所述的一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，其特征在于：所述压强检测器（9）的输出端通过信号连接的方式与报警器（18）的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，其特征在于：所述电阻条（15）可以感应电流强度大小且电阻条（15）的输出端通过信号连接的方式与提起器（2）的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于发热电子元件制备用拉晶装置，其特征在于：所述行程板（12）与固定套筒（11）经过密封处理，所述晶核（13）与固定套筒（11）经过密封处理。

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