CN114277440A - 一种夹具、晶棒抓取装置和单晶炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及单晶炉技术领域，尤其是涉及一种夹具，基座，基座固定；夹块，夹块具有两个，两个夹块相对设置，在两个夹块之间形成夹持空间，其中，至少一个夹块滑移连接于基座上，且滑移方向与两个夹块的设置方向平行；以及驱动组件，驱动组件固定于基座上，且作用于可滑移的夹块上。本申请的有益技术效果：夹块滑移连接于基座上，且调节块与夹块之间通过连杆连接，连杆的两端分别与调节块、夹块转动连接，通过驱动调节块相对于基座的位置，实现两个夹块对晶棒的夹持或放开，解决了现有技术中大尺寸的单晶炉取棒不便的技术问题，达到方便大尺寸单晶炉取棒的技术效果。

Description

一种夹具、晶棒抓取装置和单晶炉

技术领域

本申请涉及单晶炉技术领域，尤其是涉及一种夹具、晶棒抓取装置和单晶炉。

背景技术

直拉法硅单晶技术是目前主流的一种生产半导体硅单晶的技术，单晶硅生长是在惰 性保护性气体的环境下，用高纯石墨电阻式加热器将盛放在高纯石英坩埚内高温熔化，然后用提拉的方式缓慢地生长出无位错的单晶硅棒。

现有技术中，单晶炉中包括主炉室和副炉室，单晶硅棒从主炉室中生长后被提拉到 副炉室中，在结束拉晶之后，需要提升、旋转副炉室之后再将单晶硅棒取出。随着这种长晶技术的进步和市场的要求，目前生长的单晶硅棒的直径越来越大，单晶硅棒直径目 前市场上主流的是8英寸、12英寸的单晶硅棒。针对大尺寸的单晶硅棒需要相应大尺 寸的单晶炉生产，由于大尺寸的单晶炉的体积和重量较大，不便采用传统提升、旋转副 炉室的方式取棒。

因此，现有技术的技术问题在于：现有技术中针对大尺寸的单晶炉取棒不便。

发明内容

本申请提供一种夹具、晶棒抓取装置和单晶炉，解决了现有技术中大尺寸的单晶炉 取棒不便的技术问题，达到方便大尺寸单晶炉取棒的技术效果。

第一方面，本申请提供的一种夹具，采用如下的技术方案：

一种夹具，包括：基座，所述基座固定；夹块，所述夹块具有两个，两个所述夹块 相对设置，在两个所述夹块之间形成夹持空间，其中，至少一个所述夹块滑移连接于所 述基座上，且滑移方向与两个所述夹块的设置方向平行；以及驱动组件，所述驱动组件 固定于所述基座上，且作用于可滑移的夹块上，所述驱动组件包括：调节块，所述调节 块相对于所述基座位置可移动；连杆，所述连杆的数量与可滑移的夹块的数量一致，所 述连杆位于所述调节块与每个可滑移的夹块之间，每个所述连杆的第一端转动连接于所 述调节块上，每个所述连杆的第二端转动连接于可滑移的夹块上；以及第一驱动件，所 述第一驱动件固定于所述基座上，所述第一驱动件连接并作用于所述调节块上，所述第 一驱动件的作用方向垂直于两个所述夹块的设置方向，通过所述第一驱动件使得所述连 杆带动可滑移的夹块在基座上移动。

作为优选，两个所述夹块均滑移连接于所述基座上，两个所述夹块对称设置，且两个所述夹块的对称轴经过所述调节块；所述连杆具有两个，两个所述连杆对称设置，且 两个所述连杆的对称轴经过所述调节块。

作为优选，每个所述连杆的第一端和第二端位于所述对称轴的一侧。

作为优选，每个所述连杆的第一端和第二端位于所述对称轴的同侧。

作为优选，每个所述连杆的第一端位于所述对称轴上。

作为优选，所述基座包括：固定板，所述固定板的位置固定；第一基板，所述第一基板连接于所述固定板上，且所述固定板与所述第一基板之间容置所述调节块。

作为优选，所述第一驱动件包括：第一丝杆，所述第一丝杆连接于所述固定板或第一基板上，所述第一丝杆位于两个所述夹块的对称轴上，第一丝杆垂直于所述第一基板，且所述第一丝杆通过螺纹连接所述调节块；第一电机，所述第一电机连接并作用于所述 第一丝杆的一端。

作为优选，所述夹块与所述基座之间设置有第一滑移组件，所述第一滑移组件包括： 第一滑轨，所述第一滑轨固定于所述第一基板的远离所述固定板的一面上；第一滑块，第一滑块具有两个，每个所述第一滑块对应固定于所述夹块上，且两个所述第一滑块均 与所述第一滑轨滑移配合。

第二方面，本申请提供的一种晶棒抓取装置，采用如下的技术方案：

一种晶棒抓取装置，包括：抓取机构，所述抓取机构包括：固定座；夹具，所述夹 具为所述的夹具，所述夹具具有一个或多个，每个所述夹具固定连接于所述固定座，且 所有夹具的夹持空间位于同一竖直空间；升降机构，所述升降机构连接于所述固定座上， 所述升降机构具有一个竖直方向上移动的自由度，通过所述升降机构使得所述抓取机构 能够在竖直方向上移动；以及旋转机构，所述旋转机构连接于所述升降机构上，所述旋 转机构具有一个水平面上旋转的自由度，通过所述旋转机构使得所述抓取机构能够在水 平面上转动。

作为优选，所述升降机构包括：第二基板；升降座，所述升降座滑移连接于所述第二基板上，滑移方向呈竖直方向，且所述升降座连接于所述固定座上；以及第二驱动件， 所述第二驱动件固定连接于所述第二基板上，且所述第二驱动件作用于所述升降座上， 通过所述第二驱动件使得所述升降座在所述第二基板上发生滑移。

作为优选，所述旋转机构包括：旋转体，所述旋转体呈竖直方向设置且可绕轴旋转， 所述旋转体与所述第二基板固定连接；第三驱动件，所述第三驱动件连接并作用于所述 旋转体，通过所述第三驱动件使得所述旋转体发生旋转。

作为优选，所述装置还包括推进机构，所述推进机构设置于所述抓取机构与所述升 降机构之间，所述推进机构包括：第三基板，所述第三基板呈水平设置，所述第三基板滑移连接于所述升降座上，且所述第三基板与所述固定座固定连接；第四驱动件，所述 第四驱动件固定连接于所述升降座上，且所述第四驱动件作用于所述第三基板，通过第 四驱动件使得所述第三基板相对于所述升降座在水平滑移。

作为优选，所述装置还包括底托机构，所述底托机构包括：托板，所述托板呈水平设置，所述托板固定连接于所述固定座的底端，且所述托板与所述夹具的夹持空间的正 下方。

第三方面，本申请提供的一种单晶炉，采用如下的技术方案：

一种单晶炉，包括：机架；单晶炉本体；所述单晶炉本体设置在所述机架上，所述单晶炉本体包括：主炉室，所述主炉室的内部具有主炉腔；副炉室，所述副炉室位于所 述主炉室的上方，所述副炉室内设置有可容置一晶棒的副炉腔，所述副炉腔和所述主炉 腔连通；此外，所述副炉室的侧面相对于副炉腔设置有一可开闭的通道；以及提升装置； 所述提升装置用于从主炉腔中牵引并提升晶棒；晶棒抓取装置，所述晶棒抓取装置设置 在机架上；其中，所述晶棒抓取装置位于所述通道的外侧，通过通道使得所述晶棒抓取 装置运动到副炉腔中。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、本申请中，夹块滑移连接于基座上，且调节块与夹块之间通过连杆连接，连杆的两端分别与调节块、夹块转动连接，通过驱动调节块相对于基座的位置，从而通过连 杆拉动夹块使得两个夹块相互靠近，或通过连杆推动夹块使得两个夹块相互远离，从而 实现两个夹块对晶棒的夹持或放开，有利于夹具进入到单晶炉的副炉室中夹取晶棒，解 决了现有技术中大尺寸的单晶炉取棒不便的技术问题，达到方便大尺寸单晶炉取棒的技 术效果。

2、在两个夹块夹持晶棒时，针对8英寸、12英寸等大尺寸，两个夹块夹持晶棒时，晶棒的重量分担在两夹块和第一滑轨上，第一丝杆、连杆以及调节块上不受到由于晶棒 重量而带来的作用力，减少第一丝杆由于外部受力而造成的磨损，从而提高第一丝杆对 调节块的控制精度、延长第一丝杆的使用寿命，同时，通过电机控制第一丝杆旋转，在 任意时间均可控制两个夹块之间的距离，从而实现夹具的自锁。

3、针对不同型号、尺寸的单晶炉本申请中的旋转机构和升降机构均作用于抓取机构上，通过旋转机构调节抓取机构与单晶炉之间的相对距离，通过升降机构调节抓取机 构适应于副炉室的高度，都能准确的奖抓取机构驱动至合适位置对晶棒进行抓取，提高 取棒的便捷性。

4、由于轴主体呈硬性质地，在旋转过程中轴主体不会发生晃动，其连接的单晶在高晶转下不会发生明显的晃动，这将使得晶体的氧含量和电阻率径向均匀性改善的工艺窗口加大；同时，设定的提升速度更为精确地传递到晶体生长界面，减小减晶体生长界 面的实际提升速度与设定的提升速度之间存在误差，从而提高拉晶品质。

附图说明

图1是本申请所述夹具的基座示意图；

图2是本申请所述夹具的夹块的第一种示意图；

图3是本申请所述夹具的夹块的第一滑移组件示意图；

图4是本申请所述夹具的夹块的第二种示意图；

图5是图4中A的放大图；

图6是本申请所述夹具的调节块的示意图；

图7是本申请所述夹具的侧视图；

图8是图7的剖视图；

图9是本申请所述夹具的第一限位件示意图；

图10是本申请所述夹具的第二限位件示意图；

图11是本申请所述夹具的传感限位件示意图；

图12是本申请所述晶棒抓取装置的示意图；

图13是本申请所述晶棒抓取装置的抓取机构的示意图；

图14是本申请所述晶棒抓取装置的底托机构的示意图；

图15是图14的爆炸图；

图16是本申请所述晶棒抓取装置的升降机构的示意图；

图17是图16的剖视图；

图18是图17中B的放大图；

图19是本申请所述晶棒抓取装置的旋转机构的示意图；

图20是本申请所述晶棒抓取装置的推进机构的示意图；

图21是图20的剖视图；

图22是图21中C的放大图；

图23是本申请所述单晶炉的立体示意图；

图24是本申请所述单晶炉的副炉室示意图；

图25是本申请所述单晶炉的第二机架和调平板的示意图；

图26是本申请所述单晶炉的调平组件示意图；

图27是图26中D的放大图；

图28是本申请所述单晶炉的调平组件的剖视图；

图29是图28中E的放大图；

图30是本申请所述单晶炉的旋转装置和提升装置示意图；

图31是图30的剖视图；

图32是本申请所述单晶炉的第四滑移组件示意图；

图33是图31中F的放大图；

图34是图31中G的放大图；

图35是图31中H的放大图。

附图标记说明：101、基座；1011、固定板；1012、第一基板；1013、固定柱；1014、 通孔；102、夹块；1021、夹持空间；1022、夹持槽；1023、垫块；1024、凸条；1025、 夹块座；1026、第一板；1027、第二板；103、第一滑移组件；1031、第一滑轨；1032、 第一滑块；104、调节块；105、连杆；106、第一驱动件；1061、第一电机；1062、第 一丝杆；107、第一限位件；1071、第一座；1072、抵触部；1073、第二座；1074、第 一抵触件；108、第二限位件；1081、第三座；1082、第二抵触件；109、传感限位件； 1091、第四座；1092、传感器；1093、第五座；1094、检测物；200、抓取机构；201、 固定座；202、夹具；300、底托机构；301、承重座；302、承重板；303、托板；304、 压力传感器；305、圆形通道；400、升降机构；401、第二基板；402、升降座；403、 第二驱动件；4031、第二丝杆；4032、第二电机；404、第二滑移组件；4041、第二滑 轨；4042、第二滑块；500、旋转机构；501、旋转体；502、第三驱动件；5021、第三 电机；600、推进机构；601、第三基板；602、第四驱动件；6021、电缸；6022、连接 环套；603、固定销；604、第三滑移组件；6041、第三滑轨；6042、第三滑块；700、 单晶炉本体；701、主炉室；702、副炉室；703、门板；704、通道；801、第一机架； 802、固定杆；803、晶棒抓取装置；804、第一基准板；8041、通槽；8042、波纹管； 805、调平板；806、调平组件；8061、调节杆；8062、调节座；8063、第一调平块；8064、 第二调平块；8065、调节螺钉；807、顶块组件；8071、顶块座；8072、顶块；808、第二机架；809、第二基准板；900、提升装置；901、轴主体；902、轴体座；903、第四 滑移组件；9031、第四滑轨；9032、第四滑块；904、动力组件；9041、第三丝杆；9042、 第四电机；9043、连接螺母；1000、旋转装置；1101、第一轴承座；1102、第一轴承； 1103、第五电机；1104、第一带轮；1200、第二轴承驱动组件；1201、第二轴承座；1202、 第二轴承；1203、第六电机；1204、第一密封圈；1205、密封套管；1206、第二带轮； 1207、防尘圈；1208、环形支撑架；1209、第二密封圈；1210、第三密封圈。

具体实施方式

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对 象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明， 均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、 “外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位 置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可 以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一 特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上 方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下 方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平 高度小于第二特征。

本申请提供一种夹具、晶棒抓取装置和单晶炉，解决了现有技术中大尺寸的单晶炉 取棒不便的技术问题，达到方便大尺寸单晶炉取棒的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述 技术方案进行详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一种夹具，夹具202用于夹取晶棒，夹具202直接作用于晶棒，使得晶棒能够被夹具202夹持或放开。具体的，如图1所示，夹具202包括基座101、夹块102、驱动组 件以及限位组件，基座101作为夹块102和驱动组件的安装基础，同时，基座101也作 为夹具202本身的安装基础，夹具202可通过基座101安装于外部装置；基座101包括 固定板1011、固定柱1013以及第一基板1012，固定板1011和第一基板1012均为矩形 板，且固定板1011和第一基板1012大小相同且互相平行，固定板1011和第一基板1012 之间通过固定柱1013固定连接，固定柱1013位于固定板1011与第一基板1012之间， 固定柱1013具有多个，在一个实施例中，固定柱1013具有4个且固定柱1013之间相 互平行，固定柱1013的位置呈矩形分布，提高固定板1011和第一基板1012之间受力 的均衡性，提高基座101整体稳定性。每个固定柱1013的第一端均与固定板1011固定 连接，每个固定柱1013的第二端均与第一基板1012固定连接，固定连接的方式可以采 取螺栓连接的方式。

夹块102，如图2所示，夹块102具有两个，两个夹块102滑移连接于基座101上， 两个夹块102之间形成夹持空间1021，夹持空间1021用于容置晶棒；在外力驱动下， 若两个夹块102相互靠近，夹持空间1021变窄，夹块102作用并抵触于晶棒表面，晶 棒被夹持；在外力驱动下，若两个夹块102相互远离，夹持空间1021变宽，夹块102 脱离于晶棒表面，晶棒被夹块102放开。

具体的，如图2、3所示，两个夹块102滑移连接于第一基板1012远离固定板1011 的一面上，即，夹块102和固定板1011位于第一基板1012的两侧，每个夹块102与第 一基板1012之间设置有第一滑移组件103，在外力驱动下，通过第一滑移组件103使 得夹块102能够在第一基板1012上滑移，第一滑移组件103包括第一滑轨1031和第一 滑块1032，第一滑轨1031呈直线形设置，且第一滑轨1031的设置方向与第一基板1012 的长度方向相同，第一滑轨1031固定连接于第一基板1012远离固定板1011的一面上， 第一滑块1032的数量与夹块102的数量一致，每个第一滑块1032通过一个夹块座1025 对应的固定连接于夹块102的一端，同时第一滑块1032与第一滑轨1031滑移配合，使 得夹块102能够在第一滑轨1031的设置方向上滑移。进一步的，为防止第一滑轨1031 和第一滑块1032脱离，可以采用梯形截面的第一滑轨1031和开设有梯形槽的第一滑块 1032。在一个实施例中，第一滑轨1031的数量为2个，平行的设置在第一基板1012 上远离固定板1011的一面的两个侧边，且每个第一滑块1032均与两个第一滑轨1031 滑移配合，提高在夹块102(或第一滑轨1031)的移动过程中夹具202整体的稳定性。

每个夹块102与夹块座1025之间通过连接板固定连接，如图2、4所示，连接板包 括第一板1026和第二板1027，第一板1026与夹块102的一端通过螺栓固定连接，第 二板1027位于第一板1026和夹块座1025之间，且第二板1027分别与第一板1026、 夹块座1025均垂直并固定连接，第二板1027与夹块座1025的外端固定连接，第二板 1027与第一板1026的靠近夹持空间1021的一侧固定连接。在第二板1027与夹块座1025 之间设置三角筋板，三角筋板的斜边朝向夹持空间1021，提高两个夹块102之间和两 个第二板1027之间的区域的圆形程度，在夹持较大尺寸的晶棒时，三角筋板的斜边能 够对晶棒起到抵触、定位的作用，从而提高夹具202对晶棒夹持的稳定性。在第一板 1026与第二板1027之间同样的设置三角筋板，有利于提高第一板1026和第二板1027 之间的连接强度。

夹块102对应的固定连接在第一板1026上，且夹块102与第二板1027之间相平行，为了提高夹块102的夹持晶棒的稳定性，如图4、5所示，进一步的，在夹块102上设 置有辅助夹持组件，辅助夹持组件包括夹持槽1022、垫块1023，具体的，夹持槽1022 开设于每个夹块102靠近另一夹块102的一面上，夹持槽1022的截面可呈弧形、梯形 或三角形，两个夹持槽1022对向设置，有利于提高夹持空间1021的圆形程度，提高夹 块102与晶棒之间贴合程度，从而提高夹持晶棒的稳定性。垫块1023固定连接于夹持 槽1022中，垫块1023具有多个，每个垫块1023上设置有互相平行的凸条1024，凸条 1024之间形成凹陷，有利于增大垫块1023与晶棒之间接触形成的摩擦力，从而提高夹 持晶棒的稳定性；同时提高对晶棒在抓取过程中不受损伤，减小晶棒与夹块102之间的 硬性接触。

驱动组件，如图6所示，驱动组件连接于基座101上，分别作用于两个夹块102 上，在驱动组件的驱动作用下，使得两个夹块102能够在第一滑轨1031上发生滑移， 从而调节夹持空间1021的大小，实现夹块102对晶棒的夹持或放开。

进一步的，如图7、8所示，驱动组件包括调节块104、连杆105以及第一驱动件 106，调节块104位于固定板1011和第一基板1012之间，连杆105具有2个，连杆105 连接于每个夹块102与调节块104之间，第一驱动架作用于调节块104，用于驱动调节 块104靠近或远离第一基板1012，通过改变调节块104的位置，调节块104带动连杆 105使得两个夹块102相互远离或靠近，从而实现晶棒被两个夹块102夹持或松开。

第一驱动件106作为驱动调节块104的动力源，如图7、8所示，第一驱动件106 包括第一丝杆1062和第一电机1061，第一丝杆1062位于固定板1011和第一基板1012 之间，且第一丝杆1062与固定板1011、第一基板1012均垂直，第一丝杆1062穿过固 定板1011且通过轴承与固定板1011连接，在第一基板1012上开设有对应用于容纳第 一丝杆1062的孔，当然，若第一丝杆1062上靠近第一基板1012的一端不足以抵触到 第一基板1012的情况下，也可不在第一基板1012上开设孔。其中，第一丝杆1062位 于两个夹块102的对称轴上，即，两个夹块102关于第一丝杆1062所在直线轴对称。 第一电机1061固定于固定板1011，第一电机1061通过减速机连接于第一丝杆1062靠 近固定板1011的一端上，第一电机1061工作后带动第一丝杆1062自转。

调节块104位于固定板1011和第一基板1012之间，同时，调节块104通过螺纹滑 移连接在第一丝杆1062上，即调节块104位于两夹块102的对称轴上，进一步的，调 节块104在第一滑轨1031的方向的两侧均具有连接部，两个连接部关于第一丝杆1062 对称，两个连接部均用于转动连接连杆105。第一丝杆1062转动，调节块104可在第 一丝杆1062上发生滑移。

如图7、8所示，连杆105的数量与夹块座1025(或夹块102)的数量一致，连杆 105连接于每个夹块座1025和调节块104之间，具体的，针对任意一个连杆105，连杆 105的第一端铰接于调节块104的其中一个连接部，连杆105的第二端铰接于其中一个 夹块座1025靠近第一基板1012的一面上，两个连杆105关于第一丝杆1062对称设置， 即另一连杆105的两端同样分别与调节块104、另一夹块座1025铰接。针对任意一个 连杆105，定义连杆105与调节块104之间铰接的位置为第一铰接点，定义连杆105与 夹块座1025之间铰接的位置为第二铰接点，在一个实施例中，针对任意一个连杆105， 连杆105的第一铰接点和第二铰接点位于第一丝杆1062的同一侧，即，两个连杆105 在调节块104与两个夹块座1025之间形成一梯形。

在第一丝杆1062工作后，若调节块104朝向固定板1011移动，连杆105受到沿连 杆105且朝向调节块104方向的力，夹块座1025(夹块102)受到垂直于第一丝杆1062 并朝向第一丝杆1062的分力作用，使得第一滑块1032沿第一滑轨1031靠近第一丝杆 1062移动，即连杆105与第一丝杆1062之间的夹角逐渐减小，使得两个夹块102相互 靠近，夹持空间1021减小，晶棒被两夹块102夹持；若调节块104朝向第一基板1012 移动，连杆105受到沿连杆105且朝向夹块座1025方向的力，夹块座1025(夹块102) 受到垂直于第一丝杆1062并朝第一丝杆1062反向的分力作用，使得第一滑块1032沿 第一滑轨1031远离第一丝杆1062移动，即连杆105与第一丝杆1062之间的夹角逐渐 增大，使得两个夹块102相互远离，夹持空间1021增大，晶棒被放开。

可选的，针对任意一个连杆105，定义连杆105与调节块104之间铰接的位置为第一铰接点，定义连杆105与夹块座1025之间铰接的位置为第二铰接点，在一个实施例 中，针对任意一个连杆105，连杆105的第一铰接点和第二铰接点位于第一丝杆1062 的两侧，即两个连杆105交叉，其中，两个连杆105位于不同平面，防止两个连杆105 相互干涉。在第一丝杆1062工作后，若调节块104朝向固定板1011移动，第一滑块 1032沿第一滑轨1031靠近第一丝杆1062移动，即连杆105与第一丝杆1062之间的夹 角逐渐减小，使得两个夹块102相互靠近，夹持空间1021减小，晶棒被两夹块102夹 持；若调节块104朝向第一基板1012移动，第一滑块1032沿第一滑轨1031远离第一 丝杆1062移动，即连杆105与第一丝杆1062之间的夹角逐渐增大，使得两个夹块102 相互远离，夹持空间1021增大，晶棒被放开。

可选的，调节块104上仅具有一个连接部，两个连杆105均与该连接部铰接，即， 两个连杆105与调节块104的连接点重合，两个连杆105在调节块104与两夹块座1025 之间形成三角形，其中，两个连杆105位于不同平面，防止两个连杆105相互干涉。在 第一丝杆1062工作后，若调节块104朝向固定板1011移动，第一滑块1032沿第一滑 轨1031靠近第一丝杆1062移动，即连杆105与第一丝杆1062之间的夹角逐渐减小， 使得两个夹块102相互靠近，夹持空间1021减小，晶棒被两夹块102夹持；若调节块 104朝向第一基板1012移动，第一滑块1032沿第一滑轨1031远离第一丝杆1062移动， 即连杆105与第一丝杆1062之间的夹角逐渐增大，使得两个夹块102相互远离，夹持 空间1021增大，晶棒被放开。

其中，第一基板1012上应当开设有通孔1014，通孔1014可以为矩形或腰型的通 孔1014，通孔1014用于容纳连杆105，使得连杆105能够穿过第一基板1012将夹块座 1025和调节块104连接。

可选的，夹块102数量为两个，其中一夹块102固定，另一夹块102可活动，具体 来说，其中一个夹块102固定于第一基板1012上，另一个夹块102滑移连接于基座101 上，相应的，调节块104与滑移连接在第一基板1012上的夹块102通过连杆105连接， 且调节块104与另一夹块102之间不连接，其中，连杆105的连接方式与上述相同，此 处不再累述；通过驱动调节块104的位置，连杆105拉动可活动的夹块102相对于固定 的夹块102移动，使得夹持空间1021变窄；反之，夹持空间1021变宽。

本申请中，在两个夹块102夹持晶棒时，针对8英寸、12英寸等大尺寸，两个夹 块102夹持晶棒时，晶棒的重量分担在两夹块102和第一滑轨1031上，第一丝杆1062、 连杆105以及调节块104上不受到由于晶棒重量而带来的作用力，减少第一丝杆1062 由于外部受力而造成的磨损，从而提高第一丝杆1062对调节块104的控制精度、延长 第一丝杆1062的使用寿命，同时，通过电机控制第一丝杆1062旋转，在任意时间均可 控制两个夹块102之间的距离，从而实现夹具202的自锁。

限位组件，如图9-11所示，限位组件设置于两个夹块102(或夹块座1025)之间， 用于对两个夹块102之间的间距进行限定，防止两个夹块102之间的距离过大或过小。 限位组件包括第一限位件107、第二限位件108以及传感限位件109，第一限位件107 用于限制两个夹块102之间距离过小而对晶棒造成损伤；如图9所示，第一限位件107 设置于两个夹块座1025的平行于第一滑轨1031的侧面上，第一限位件107包括第一座 1071、抵触部1072、第二座1073以及第一抵触件1074，第一座1071和第二座1073 对应固定安装于两个夹块座1025的平行于第一滑轨1031的侧面上，第一座1071和第 二座1073位于同一高度，抵触部1072形成于第一座1071靠近第二座1073的一端上， 第一抵触件1074可调节的连接于第二座1073靠近第一座1071的一端上，在一个实施 例中，第一抵触件1074的设置方向与第一滑轨1031平行，具体的，调节件可以采用螺 栓，螺栓通过螺纹连接于第二座1073靠近第一座1071的一端上，在两个夹块102相互 靠近时，螺栓与抵触部1072可抵触。相反的，第一抵触件1074可设置于第一座1071 上，抵触部1072可形成于第二座1073上。

第二限位件108包括用于限制两个夹块102之间的距离过大而导致第一滑块1032脱离第一滑轨1031。如图10所示，第二限位件108包括第三座1081和第二抵触件1082， 第三座1081固定于第一基板1012远离固定板1011的面上，具体的，第三座1081固定 连接在两个第一滑轨1031的第一基板1012位置上，第二抵触件1082可调式的连接于 第三座1081上，在一个实施例中，第二抵触件1082的设置方向与第一滑轨1031平行， 第二抵触件1082同样可采用螺栓，螺栓通过螺纹连接于第三座1081上，在第一滑块 1032沿第一滑轨1031外侧移动时，螺栓可与夹块座1025的垂直于第一滑轨1031的侧 面相抵触，从而实现第一滑块1032(夹块102)的限位，防止第一滑块1032进一步向 外滑移而导致脱离第一滑轨1031。由于两个夹块102是同时且等距的相互靠近或远离， 因此，第二限位件108仅设置在任意一个夹块座1025的外侧即可。相反的，第二抵触 件1082可设置于夹块座1025上。

传感限位件109用于对两个夹块102之间的间距进行检测。如图11所示，传感限 位件109设置于两个夹块座1025的平行于第一滑轨1031的侧面上，传感限位件109 可以与第一限位件107位于夹块座1025的同侧或两侧，在一个实施例中，传感限位件 109可以与第一限位件107位于夹块座1025的两侧，传感限位件109包括第四座1091、 第五座1093、传感器1092以及检测物1094，第四座1091和第五座1093对应固定安装 于两个夹块座1025的平行于第一滑轨1031的侧面上，第四座1091和第五座1093相互 平行且第四座1091和第五座1093之间形成间距；传感器1092可设置一个或多个，在 一个实施例中，传感器1092具有两个，每个传感器1092通过螺帽固定连接在第四座 1091上开设的腰型孔中，使得传感器1092的位置具有一定的调试空间，与第一抵触件1074的调试向适配，两个传感器1092设置方向与第一滑轨1031方向平行，在一个实 施例中，传感器1092可以采用接近开关；检测物1094设置于第五座1093上，检测物 1094同样可以采用螺栓，螺栓通过螺帽固定在第五座1093上开设的腰型孔中，使得螺 栓的位置具有一定的调试空间，与第一抵触件1074的调试向适配，在两个第一滑块1032 移动过程中，传感器1092和检测物1094之间仍然具有一定的空间，不会造成位置干涉， 两个夹块102在移动过程中，检测物1094依次经过两个传感器1092，即可检测并计算 得到当前两个夹块102之间的距离。其中，第四座1091上靠近第四座1091固定的一端 的传感器1092与第一座1071上的抵触点位于同一直线，且该直线与第一滑轨1031相 垂直，即。在两个夹块102相互靠近的过程中，当第一抵触件1074和抵触部1072相抵 触时，第四座1091上靠近第四座1091固定位置的传感器1092正好检测到检测物1094，使得传感限位件109和第一限位件107的限位效果和反馈结果相适应。

一种晶棒抓取装置，晶棒抓取装置用于抓取晶棒，单晶炉作为硅晶棒生长拉晶的设 备，一般的，单晶炉包括主炉室701和副炉室702，主炉室701用于对硅料加热，牵引 机构通过籽晶拉制出晶棒，在拉晶过程中，晶棒逐渐被提升至副炉室702，针对尺寸较 大的晶棒，例如8英寸、12英寸等晶棒，通过在副炉室702侧边设置通道704，利用晶 棒抓取装置伸入到通道704中，将晶棒夹持住并取出。晶棒抓取装置可以设置于单晶炉 的一侧，用于抓取副炉室702中的晶棒。

一种晶棒抓取装置，如图12所示，包括：抓取机构200、升降机构400、旋转机构500、推进机构600以及底托机构300，抓取机构200作为晶棒抓取装置的主要执行机 构，夹取机构直接作用于晶棒，用于对晶棒夹取或放开；升降机构400与抓取机构200 连接并作用于抓取机构200，用于驱动抓取机构200升降以调节抓取机构200的高度位 置，使得抓取机构200的高度与副炉室702(或晶棒)的高度相适应；旋转机构500通 过升降机构400与抓取机构200连接，旋转机构500作用于抓取机构200，用于驱动抓 取机构200在水平面上转动，以控制抓取机构200和副炉室702之间的相对距离；推进 机构600用于推动抓取机构200进入副炉室702中，从而实现抓取机构200能够夹持住 晶棒；底托机构300位于抓取机构200的底部，用于托住并支撑晶棒。

抓取机构200作用于晶棒，用于夹持或放开晶棒。如图13所示，抓取机构200包 括固定座201和夹具202，固定座201作为夹具202的安装基础，在一个实施例中，固 定座201呈竖直方向设置；夹具202的结构与上述的夹具202相同，此处不再累述。固 定座201上固定连接有多个夹具202，每个夹具202通过固定板1011与固定座201固 定连接，其中，在每个夹具202中，位于第一基板1012上的第一滑轨1031呈水平设置， 即两个夹块102仅能在水平方向上相互靠近或远离，使得在两个夹块102中形成的夹持 空间1021呈竖直方向设置；在一个实施例中，夹具202的数量为两个，两个夹具202 均通过各自的固定板1011固定于固定座201上，且两个夹具202位于同一竖直空间上， 以确保每个夹具202的夹持空间1021也位于同一竖直空间上，从而使得两个夹具202 同时作用于同一晶棒时候能够对晶棒稳定夹持，减小对晶棒的损伤；在夹持晶棒的同时 确保晶棒处于竖直状态，适应于晶棒在副炉室702中的初始方向。

底托机构300位于固定座201的底部，用于托住并支撑晶棒。如图14、15所示， 底托机构300包括承重座301、承重板302、托板303以及压力传感器304，承重座301 固定于固定座201的底部，且承重座301位于夹具202的正下方，用于承托被夹持的晶 棒，承重座301与固定座201相垂直，即承重座301呈水平设置。承重板302固定于承 重座301上方，承重板302呈圆形且与承重座301相平行，其中，承重板302表面和承 重座301表面之间不接触，在承重板302与承重座301之间形成有一段容置空间。具体 的，在承重座301上固定连接有若干个支撑杆，支撑杆垂直于支撑座，承重板302通过 支撑杆连接于承重座301上，在承重板302与承重座301之间的支撑杆上套设有螺母， 从而在承重板302与称重座之间形成容置空间，其中，支撑杆穿过承重板302，位于承 重板302上方的支撑杆上套设有若干碟簧并通过螺母锁紧，在一个实施例中，支撑杆的 数量为3个，且均分于承重板302的边缘位置上。

压力传感器304位于容置空间内部，用于检测承重板302的受力情况、如图15所示，压力传感器304的上端与承重板302的下表面相抵触，压力传感器304的下端与承 重座301的上表面相抵触，使得压力传感器304能够检测到承重板302的受力情况。在 一个实施例中，压力传感器304的数量为一个，且压力传感器304为轮辐式压力传感器 304，轮辐式压力传感器304套设于其中一个支撑杆上。

托板303位于承重板302的上表面，托板303直接与晶棒的底端接触，用于托住并支撑晶棒；如图15所示，托板303呈圆形设置且与承重板302位于同一中轴线上，托 板303通过若干螺栓固定于托板303的上表面，在托板303的上表面的边缘设置有向上 的延边，从而在托板303的上表面上形成内凹的放置槽，放置槽用于承托晶棒，延边对 晶棒起到限位作用，防止晶棒滑动。在晶棒被夹具202取出之后，可将晶棒放置于托板 303上，晶棒的重量分担在托板303、承重板302以及承重座301上，减小夹具202受 到由于晶棒重量而带来的作用力，减少第一丝杆1062由于外部受力而造成的磨损。

进一步的，如图15所示，在底托机构300上开设有圆形通道305，圆形通道305 在竖直方向上贯穿于承重座301、承重板302以及托板303，且圆形通道305位于每个 夹具202的夹持空间1021的正下方，在晶棒放置于托板303上之后，托板303与晶棒 之间接触，通过设置的圆形通道305减小晶棒底部与托板303之间的接触面积，提高晶 棒的散热效果。

升降机构400与抓取机构200连接并作用于抓取机构200，用于驱动抓取机构200升降以调节抓取机构200的高度位置，使得抓取机构200的高度与副炉室702(或晶棒) 的高度相适应。如图16-18所示，升降机构400包括第二基板401、升降座402以及第 二驱动件403，第二基板401作为升降座402和第二驱动件403的安装基础，第二基板 401为一呈竖直方向设置的矩形板。

升降座402与固定座201相连接，且相对于第二基板401可移动，具体的，如图 16、17所示，升降座402为一水平设置的杆状物，升降座402的一端固定连接于固定 座201的底部，升降座402的设置方向与固定座201的设置方向相垂直，另一端滑移连 接在第二基板401上，这样，在升降座402在第二基板401上升降滑移的同时，能够带 动固定座201和夹具202一同升降，从而实现对夹具202的高度位置进行调节。升降座 402与第二基板401之间设置有第二滑移组件404，通过第二滑移组件404，使得升降 座402能够在第二基板401上发生滑移，第二滑移组件404包括第二滑轨4041和第二 滑块4042，第二滑轨4041固定于第二基板401上，且第二滑轨4041的设置方向与第 二基板401的方向相同，使得升降座402能够纵向滑移；第二滑块4042滑移连接于第 二滑轨4041上，同时，第二滑块4042还与升降座402固定连接，在外力作用下，第二 滑块4042在第二滑轨4041上滑移，从而带动升降座402在第二滑轨4041上发生滑移。 在一个实施例中，升降座402的底面与承重座301的底面位于同一水平面上。

第二驱动件403作为第二滑块4042的动力源，用于驱动第二滑块4042在第二滑轨4041上移动，从而实现升降座402随之升降。如图17、18所示，第二驱动件403包括 第二丝杆4031和第二电机4032，第二丝杆4031的两端均通过丝杆座固定在第二基板 401上，第二丝杆4031的设置方向与第二滑轨4041的方向相同，其中，第二滑块4042 通过螺纹连接于第二丝杆4031上，同时第二滑块4042又与第二滑轨4041滑移配合， 使得第二滑块4042在第二丝杆4031的驱动下，在第二滑轨4041上发生升降滑移，其 中，第二丝杆4031的长度大于第二滑轨4041的长度，使得第二滑块4042能够达到在 第二滑轨4041上的每个位置，提高第二滑块4042的移动范围；第二电机4032位于第 二丝杆4031的一端，第二电机4032通过第一减速机与第二丝杆4031的一端连接，第 一减速机固定于第二基板401上，第一减速机可以采用蜗杆减速机，在第二电机4032 工作时，第二丝杆4031被第二电机4032驱动而发生转动，第二滑块4042与第二丝杆 4031之间通过螺纹连接，同时第二滑块4042与第二滑轨4041滑移配合，使得第二滑 块4042能够在第二丝杆4031所在方向绳移动，第二滑块4042与升降座402固定连接， 即升降座402在第二驱动件403的作用下实现升降。

在一个实施例中，为了对第二丝杆4031的防护，在第二滑块4042与两个丝杆座之间的第二丝杆4031部分上套设有丝杆护罩，每个丝杆护罩的两端分别与丝杆座、第二 滑块4042固定连接。为了对线路的保护，在第二滑块4042与第二基板401之间连接有 拖链，线路可穿设在拖链内部，减小被折叠、挤压的可能。

旋转机构500通过升降机构400与抓取机构200连接，旋转机构500作用于抓取机构200，用于驱动抓取机构200在水平面上转动，以控制抓取机构200和副炉室702之 间的相对距离。如图19所示，旋转机构500包括旋转体501和第三驱动件502，旋转 体501和第三驱动件502应当连接于外部的机架上，第三驱动件502用于驱动旋转体 501自转，旋转体501和第二基板401固定连接，在旋转体501旋转的同时带通升降机 构400和抓取机构200一同旋转。具体的，旋转体501具体可以采用一转轴，转轴与第 二基板401之间通过若干肋板固定连接；转轴的上下两端通过转轴座固定连接于外部设 置的机架上，转轴与转轴座之间通过轴承连接，实现转轴能够绕轴旋转，其中，转轴的 设置方向与第二基板401的方向相同，也就是说，转轴的设置方向平行于第二滑轨4041、 第二丝杆4031以及固定座201的设置方向。

第三驱动件502用于驱动转轴旋转，第三驱动件502位于转轴的一端，第三驱动件502包括第三电机5021和第二减速机，第二减速机应当固定于外部的机架上，第三电 机5021连接于第二减速机的输入端；在转轴的端部和第二减速机的输出端均连接有同 步轮，在两个同步轮之间通过同步带传动连接，使得第三电机5021工作时，通过同步 轮和同步带带动旋转体501绕轴自转，旋转体501与第二基板401固定连接，从而带动 升降机构400和抓取机构200一同在水平方向上转动。旋转机构500可以设置于单晶炉 的一侧，旋转机构500通过驱动抓取机构200在水平方向上的转动，使得抓取机构200 与单晶炉的副炉室702之间的相对距离可调节，在需要抓取副炉室702中的晶棒时，旋 转机构500驱动抓取机构200在水平方向上旋转，使得抓取机构200靠近副炉室702， 从而对晶棒进行抓取操作；抓取晶棒之后，旋转机构500驱动抓取机构200在水平方向 上反向旋转，使得抓取机构200将晶棒从副炉室702取出。

推进机构600用于推动抓取机构200进入副炉室702中，从而实现抓取机构200 能够夹持住晶棒。如图20-22所示，推进机构600设置抓取机构200和升降机构400 之间，推进机构600包括第三基板601和第四驱动件602，第三基板601呈水平设置， 且第三基板601通过通过斜撑与固定座201固定，第三基板601水平滑移连接于升降座 402上，第四驱动件602作用于第三基板601上，使得第三基板601与抓取机构200一 同在升降座402上水平滑移。第三基板601与升降座402之间设置有第三滑移组件604， 第三滑移组件604包括第三滑块6042和第三滑轨6041，第三滑轨6041固定连接于升 降座402上，第三滑轨6041的设置方向与升降座402的方向垂直，即，使得抓取机构 200能够在垂直于升降座402的方向进行水平移动，在一个实施例中，第三滑轨6041 具有两个且互相平行。

第四驱动件602作用于第三基板601上，用于驱动第三基板601在第三滑轨6041 上滑移。如图20、21所示，第四驱动件602位于升降座402与第三基板601之间，第 四驱动件602包括电缸6021，电缸6021固定于升降座402上，电缸6021的设置方向 与第三滑轨6041的方向相同；在电缸6021的输出轴上固定连接有一连接环，连接环与 第三基板601的下底面固定连接，具体来说，如图22所示，第三基板601的下底面上 固定有一固定销603，连接环套6022设于固定销603上。为了对线路的保护，在第三 基板601与升降座402之间连接有拖链，线路可穿设在拖链内部，减小被折叠、挤压的 可能。电缸6021连接电机实现电缸6021运作，在电缸6021伸缩的同时带动第三基板 601在第三滑轨6041上滑移，从而实现抓取机构200在水平方向上垂直于升降座402 移动。抓取机构200通过旋转机构500的驱动下达到单晶炉的副炉室702前，通过推进 机构600将抓取机构200推动进入到副炉室702内。

推进机构600作用于抓取机构200上，第四驱动件602驱动第三基板601在升降座402上水平滑移，第三基板601与固定座201固定连接，从而将抓取机构200推入至副 炉室702中，此时夹具202的两个夹块102将晶棒夹住，各个驱动件以反向驱动的形式 将晶棒运送至副炉室702外部。夹持晶棒之后，可稍微调节两夹块102之间的夹紧程度， 晶棒由于重力作用下落至托板303后再将两夹块102夹紧，通过托板303承受晶棒重力 而减小夹块102的受力。

单晶炉用于生产晶棒，一般将硅原料加热至熔融状态后，利用一用籽晶从上方缓慢 吊入硅液，经过缩颈、放肩工序后进行等径生长，从而得到较长的晶棒。相关技术中， 籽晶一般通过一钨合金缆绳与外部的提升设备和旋转设备连接，其中，提升设备用于驱 动籽晶和晶棒上升，旋转设备用于驱动籽晶和晶棒旋转，在籽晶和晶棒旋转过程中，会 连同钨合金缆绳一起旋转，由于钨合金缆绳具有一定的柔性，使得钨合金缆绳容晃动、 摇摆，在晶棒生长过程中，旋转设备驱动晶棒转动，由于存在位置精度误差或机械震动 的原因，旋转中心和钨合金缆绳不重合，晶棒在旋转提升过程中，导致晶棒产生偏离旋 转中心的摆动和摇晃，同时，由于钨合金缆绳易形变，钨合金缆绳上会产生从上往下逐 渐增大的晃动效果，从而降低晶棒生长品质。

本申请中提出了一种单晶炉，如图23所示，单晶炉包括单晶炉本体700、机架以 及晶棒抓取装置803，单晶炉本体700包括主炉室701、副炉室702、提升装置900以 及旋转装置1000，主炉室701用于放置硅原料并对硅原料进行加热至熔融，提升装置 900用于从熔融的硅中牵引并提升晶棒，旋转装置1000作用于提升装置900上，驱动 提拉中的晶棒进行旋转。

主炉室701内部具有主炉腔，在主炉腔内设置有用于盛放硅原料的坩埚和用于对坩 埚加热的加热装置，坩埚可在主炉室701中升降；在主炉室701外部的周围环设有超导磁场，主炉室701与现有技术中的主炉室701相同。

副炉室702固定连接在主炉室701的顶部，副炉室702内部具有副炉腔，副炉腔贯穿设置于副炉室702，副炉腔与主炉腔连通，如图24所示，在副炉室702的侧壁上开 设有通道704，副炉腔可通过通道704与外部连通，通道704的长度方向呈竖直方向， 通道704的长度与小于或等于副炉室702的长度，在一个实施例中，通道704的长度略 短于副炉室702的长度，通道704所占长度为副炉室702长度的80％-95％之间。在通道 704上设置有门板703，门板703长度方形的一边与副炉室702转动连接，使得门板703 相对于通道704转动，从而实现门板703将通道704封闭或敞开；在一个实施例中，门 板703与副炉室702的铰接。其中，门板703的截面呈弧形，使得在门板703将通道 704封闭时，能够形成截面为圆的副炉腔，使得副炉腔内晶棒周围的空间和温度保持均 匀。进一步的，在门板703的外表面上固定有若干与门板703弧度相同的加强肋，以提 升门板703的强度。

机架设置于单晶炉本体700的外围，用于单晶炉辅助设备的安装基础。如图25所示，机架包括第一机架801和第二机架808，第一机架801环设于单晶炉本体700的外 圈，且第一机架801呈竖直设置，在第一机架801上具有一竖直设置的固定杆802和一 水平的第一基准板804，固定杆802位于单晶炉本体700的左侧或右侧，固定杆802的 高度相应于副炉室702的高度，在固定杆802上设置有晶棒抓取装置803，晶棒抓取装 置803用于向副炉室702中抓取晶棒，晶棒抓取装置803的结构与上述的一种晶棒抓取 装置803的结构相同，此处不再累述，其中，固定杆802与转轴上的转轴座固定连接， 从而使得晶棒抓取装置803整体固定于在固定杆802上，晶棒抓取装置803在升降机构 400和旋转机构500的驱动下，能够经过通道704进入副炉腔中对晶棒进行抓取。

第一基准板804呈水平，设置于第一机架801的顶部，具体地说，第一基准板804 的高度高于副炉室702且位于副炉室702的正上方。如图26-29所示，第一基准板804 上开设有呈矩形的通槽8041(通槽8041见图31)，通过设置的通槽8041，使得第一 基准板804上方空间与第一基准板804的下方空间连通，在第一基准板804的下底面的 通槽8041位置上与副炉室702的顶部之间设置有波纹管(波纹管见图31)，通槽8041 与波纹管之间连通，且通槽8041与副炉腔、波纹管的内腔均位于同一竖直空间上。在 第一基准板804上设置有第二机架808，具体的，第二机架808通过一调平板805连接 第一机架801，调平板805呈矩形，且调平板805的位置位于通槽8041上，调平板805 作为第二机架808的安装基础，第二机架808垂直于调平板805进行安装固定，用于对 第二机架808进行位置调节，使得第二机架808保持竖直状态。

如图26-29所示，在调平板805和第一基准板804之间设置有调平组件806，调平 组件806用于对调平板805进行调平，由于第二机架808与调平板805之间互相垂直， 若对调平板805调平之后，即能保持第二机架808呈竖直状态。调平组件806包括若干 个调平件，在一个实施例中，调平件的数量为四个，四个调平件分布于调平板805的四 角，调平件连接于调平板805与第一基准板804之间，每个调平件包括调节杆8061、 调节座8062、两个调平块以及调节螺钉8065，调节座8062通过一橡胶防滑垫固定连接 在第一基准板804上，在调节座8062内开设有调节槽，调节槽内滑移连接第一调平块 8063，第一调平块8063具有一斜面，且斜面朝向右上方，第一调平块8063的与斜面相 对的一个侧面上固定有调节螺钉8065，调节螺钉8065的设置方向与调节槽的长度方向 相同，同时调节螺钉8065与调节槽的侧壁之间通过螺纹连接，在旋转调节螺钉8065 时，第一调平块8063能够在调节槽中沿调节槽的长度方向移动。同样的，第二调平块 8064具有一斜面，斜面朝向左下方，且与第一调平块8063的斜面向贴合；调节杆8061 垂直且固定连接于调平板805的下底面，同时调节杆8061穿过第二调平块8064与第一 基准板804活动插接，调节杆8061可在竖直方向上上升或下降，从而带动调平板805 的部分区域升降。

具体地说，第一调平块8063应当为一梯形块，第二调平块8064为一调平块。如图28-29所示，调节螺钉8065在转动时，第一调平块8063在调节槽中滑移，若第一调平 块8063向右移动，第一调平块8063和第二调平块8064之间相对滑动，使得第二调平 块8064下降；反之，若第一调平块8063向左移动，第二调平块8064上升；调平板805 通过调节杆8061与第二调平块8064相固定，在第二调平块8064下降或上升时，调平 板805的一角也会下降或上升。其中，调节槽的深度应当满足能够容纳整个第二调平块 8064或部分第二调平块8064，确保第二调平块8064不能从第一调平块8063上脱离。 以第一基准板804为基准，在四个调平件对调平板805的作用下，使得调平板805能够 保持水平，从而保持第二机架808呈竖直状；设置了第一基准板804为基准对调平板 805进行调平，减小机构之间的累积误差，提高调平精度，减小调平板805以上的机构 的倾斜程度。

进一步的，第一基准板804上还设置有若干顶块组件807，如图29所示，顶块组 件807固定于第一基准板804上，并且作用于调平板805的侧边，用于对调平板805 进行稳定性加固，减小调平板805的机械震动，从而减小第一机架801的震动或摇晃。 在一个实施例中，顶块组件807的数量为八个，两个位一组均匀分布在调平板805的四 个侧边上，每个顶块组件807包括顶块座8071和顶块8072，顶块座8071固定于第一 基准板804上，顶块8072可调式的连接于顶块座8071上，具体的，顶块8072可以采 用螺栓，螺栓呈平行于调平板805布置，且螺栓通过螺纹连接于顶块座8071上，通过 旋转螺栓使得螺栓与调平板805的侧边抵触或分离，在螺栓与调平板805相抵触时，能 够对调平板805进行位置微调，起到对轴主体901和副炉腔、主炉腔进行对中调节的效 果，提高晶棒周围温度的均匀性；同时提高轴主体901垂直于水平面的精度，使得轴主 体901和生长的晶棒保持共轴，减小出现由于轴主体901倾斜而导致晶棒弯曲的情况。

提升装置900，提升装置900用于从熔融的硅中牵引并提升晶棒。如图30-34所示，提升装置900连接于第二机架808上，提升装置900包括轴主体901和提升机构，轴主 体901用于固定籽晶，并在熔融的硅中牵引出晶棒，具体的，轴主体901呈竖直设置， 且轴主体901为硬材料，不易形变，单晶炉的主炉室701内部环境在1600℃左右，因 此轴主体901的材料的熔点应当高于主炉室701内的温度，同时做好对轴主体901的冷 却措施。轴主体901通过一轴体座902滑移连连接于第二机架808上，使得轴主体901 能够经过通槽8041和副炉腔进入到主炉腔中，其中，轴主体901的位置应当位于主炉 室701和副炉室702的中轴线上。

提升机构用于驱动轴主体901上升或下降，提升机构固定于第二机架808并作用于轴主体901上，在提升机构的作用下，轴主体901能够经过通槽8041和副炉腔进入到 主炉腔中。如图31、32所示，提升机构包括轴体座902、第四滑移组件903以及动力 组件904，轴体座902位于轴主体901和第二机架808之间，轴主体901通过轴体座902 穿设于调平板805上，同时通过第四滑移组件903连接于第二机架808上，使得轴主体 901能够在第二机架808上升降，第四滑移组件903包括第四滑轨9031和第四滑块9032， 第四滑轨9031固定连接于第二机架808上，第四滑轨9031的设置方向与第二机架808 的设置方向相同，第四滑块9032固定连接于轴体座902上，且第四滑块9032与第四滑 轨9031之间滑移配合，使得轴主体901和轴体座902能够通过第四滑块9032滑移连接 在第四滑轨9031上，使得轴主体901能够在第四滑轨9031的设置方向上升降。在一个 实施例中，第四滑轨9031具有两个，两个第四滑轨9031平行的固定于第二机架808 上，在每个第四滑轨9031的顶部和底部均固定连接有一限位块，限位块用于对第四滑 块9032进行限位，防止第四滑块9032从第四滑轨9031上脱离。

动力组件904作为驱动轴体座902(或轴主体901)升降的动力源。如图33、34 所示，动力组件904包括第三丝杆9041和第四电机9042，第三丝杆9041的两端分别 通过丝杆座固定于第二机架808和调平板805上，第三丝杆9041与丝杆座之间设置有 轴承，使得第三丝杆9041能够绕轴自转，其中，第三丝杆9041的设置方向与第四滑轨 9031的方向相同，轴体座902上具有连接螺母9043，连接螺母9043与轴体座902固定 连接，连接螺母9043与第三丝杆9041之间通螺纹连接；第四电机9042位于第三丝杆 9041的上端，第四电机9042通过第三减速机与第三丝杆9041的上端传动连接，第三 减速机固定于第二机架808的第二基准板809上，其中，第二基准板809位于第二机架 808的顶部，第二基准板809呈水平设置。轴主体901的底部通过一籽晶牵引有晶棒， 在需要提升晶棒的情况下，第四电机9042工作带动第三丝杆9041旋转，第三丝杆9041 与连接螺母9043之间通过螺纹连接，晶棒被逐渐提升直至达到副炉腔内；若在拉晶之 前，轴主体901需要下降，第三丝杆9041反转，使得连接螺母9043能够沿第三丝杆 9041下降，从而带动轴体座902下降直至轴主体901进入到主炉腔内。

旋转装置1000，旋转装置1000作用于提升装置900上，驱动提拉中的晶棒进行旋转。如图34、35所示，旋转装置1000包括第一轴承1102驱动组件和第二轴承驱动组 件1200，第一轴承1102驱动组件包括第一轴承座1101、第一轴承1102以及第五电机 1103，第一轴承座1101内部中空且上下贯通，第一轴承座1101固定于连接于轴体座902的内部，且第一轴承1102贯穿于轴承座，第一轴承座1101的设置方向与第三丝杆 9041的方向相同，轴主体901穿设于第一轴承座1101内，在第一轴承座1101与轴主 体901之间设置有第一轴承1102，在一个实施例中，第一轴承1102为角接触球轴承， 第一轴承1102的内圈与轴主体901的外壁固定连接，第一轴承1102的外圈与第一轴承 座1101的内壁固定连接。第五电机1103固定于轴体座902上，轴主体901外部套设有 第一带轮1104，第二带轮1206与轴主体901共轴设置，且第一带轮1104与轴主体901 的外壁固定，第五电机1103的输出轴通过同步带与第一带轮1104传动连接，使得轴主 体901相对于轴体座902可绕轴进行绕轴自转。

如图34所示，在第一轴承座1101的顶部具有台阶，且台阶延伸至轴体座902的上表面，在台阶与轴体座902的上表面之间设置有顶块组件807，顶块组件807结构与上 述相同，此处不再累述。通过调试螺栓使得螺栓抵触于台阶上，对第一轴承座1101进 行对中调节，使得第一轴承座1101与轴主体901保持共轴，同时提高轴主体901垂直 于水平面的精度。

第二轴承驱动组件1200连接于轴主体901和调平板805之间，如图35所示，第二 轴承驱动组件1200包括第二轴承座1201、第二轴承1202、第六电机1203、第一密封 圈1204以及密封套管1205；第二轴承座1201内部中空且上下贯通，第二轴承座1201 位于第一轴承座1101的正下方且与第一轴承座1101共轴，第二轴承座1201与调平板 805固定连接，具体的，第二轴承座1201穿设于调平板805上，轴体位于第二轴承座 1201的内部。密封套管1205套设于轴主体901外表面，轴主体901与密封套管1205 之间不相对固定，轴主体901能够相对于密封套管1205移动，密封套管1205与轴主体 901之间设置有若干第一密封圈1204，第一密封圈1204嵌设于密封套管1205的内壁上， 且与轴主体901的外壁相抵触。在密封套管1205与第二轴承座1201之间设置有第二轴 承1202，在一个实施例中，第二轴承1202可以采用角接触球轴承，第二轴承1202的 内圈与密封套管1205的外壁固定连接，第二轴承1202的外圈与第二轴承座1201的内 壁固定连接。

轴主体901上套设有第二带轮1206，第二带轮1206与轴主体901共轴设置，第二 带轮1206与轴主体901之间不固定，且第二带轮1206与密封套管1205固定连接。在 第二带轮1206与轴主体901之间设置有防尘圈1207，防尘圈1207嵌设于第二带轮1206 内壁，且防尘圈1207与轴主体901相抵触。第六电机1203固定连接于调平板805上， 第六电机1203的输出轴与第二带轮1206之间通过同步带传动连接。

如图35所示，在密封套管1205外部套设有一环形支撑架1208，环形支撑架1208 被夹设于密封套管1205的外壁与第二轴承座1201的内壁之间，在环形支撑架1208与 密封套管1205之间设置有第二密封圈1209，在环形支撑架1208与第二轴承座1201的 内壁之间设置有第三密封圈1210。更进一步的，在第二轴承座1201与第二基板401之 间同样设置有第四密封圈。

在第五电机1103驱动轴主体901转动的同时，第六电机1203也进行对密封套管1205的驱动，轴主体901与密封套管1205的旋转方向相同，且转速相同，防止第一密 封圈1204与轴主体901之间产生转速差而损坏第一密封圈1204，从而降低第一密封圈 1204的密封效果，也起到延长第一密封圈1204使用寿命的效果。

工作原理/步骤：

针对夹具202的工作过程：

在需要夹持晶棒的情况下，第一电机1061驱动第一丝杆1062旋转，调节块104 被第一丝杆1062带动，并在沿第一丝杆1062的方向上发生移动，若调节块104朝向固 定板1011移动，连杆105受到沿连杆105且朝向调节块104方向的力，第一滑块1032 (夹块102)受到垂直于第一丝杆1062并朝向第一丝杆1062的分力作用，使得第一滑 块1032沿第一滑轨1031靠近第一丝杆1062移动，同理，另一连杆105同时沿第一滑 轨1031靠近第一丝杆1062移动，使得两个夹块102相互靠近，夹持空间1021减小， 晶棒被两夹块102夹持；

在需要放开晶棒的情况下，第一电机1061驱动第一丝杆1062旋转反转，调节块104被第一丝杆1062带动，并在沿第一丝杆1062的方向上发生反向移动，即调节块104 朝向第一基板1012移动，连杆105受到沿连杆105且朝向第一滑块1032方向的力，第 一滑块1032(夹块102)受到垂直于第一丝杆1062并朝第一丝杆1062反向的分力作用， 使得第一滑块1032沿第一滑轨1031远离第一丝杆1062移动，同理，另一连杆105同 时沿第一滑轨1031远离第一丝杆1062移动，使得两个夹块102相互远离，夹持空间 1021增大，晶棒被放开。

针对晶棒抓取装置的工作过程：

夹具202固定连接于固定座201上，夹具202沿竖直方向布置，每个夹具202的夹 持空间1021位于同一竖直空间上，适应于副炉室702中晶棒的初始状态。取棒之前抓 取机构200的位置位于单晶炉的一侧，通旋转机构500和升降机构400将抓取机构200 驱动到适应位置进行取棒。旋转体501与第二基板401固定连接，通过第二驱动件403 使得旋转体501发生旋转，带动升降机构400整体和抓取机构200整体在水平面上发生 转动，即可实现将抓取机构200从与副炉室702较远的位置旋转至与副炉室702较近的 位置；同时第三驱动件502驱动抓取机构200在竖直方向上移动，针对副炉室702的位 置，控制抓取机构200达到相应于副炉室702的高度；之后，推进机构600作用于抓取 机构200上，第四驱动件602驱动第三基板601在升降座402上水平滑移，第三基板 601与固定座201固定连接，从而将抓取机构200推入至副炉室702中，此时夹具202 的两个夹块102将晶棒夹住，各个驱动件以反向驱动的形式将晶棒运送至副炉室702 外部。夹持晶棒之后，可稍微调节两夹块102之间的夹紧程度，晶棒由于重力作用下落 至托板303后再将两夹块102夹紧，通过托板303承受晶棒重力而减小夹块102的受力。

针对单晶炉的工作过程：

在单晶炉外部搭建有第一机架801和第二机架808，第一机架801的顶部设置的第一基准板804呈水平设置，第二机架808搭建在第一基准板804上方，且轴主体901 则通过第四滑移组件903滑移连接在第二机架808上，以第一基准板804为基准来调节 轴主体901的竖直状态，从而减小设备之间的累积误差。对主炉室701中的硅料加热至 熔融状态，通过在硬性质地的轴主体901上固定籽晶，提升机构驱动轴主体901滑移下 降，将轴主体901伸入到主炉室701中进行引晶，同时第一轴承1102驱动驱动轴主体 901绕轴转动，由于轴主体901呈硬性质地，在旋转过程中轴主体901不会发生晃动， 其连接的单晶在高晶转下不会发生明显的晃动，这将使得晶体的氧含量和电阻率径向均 匀性改善的工艺窗口加大；同时，设定的提升速度更为精确地传递到晶体生长界面，减 小减晶体生长界面的实际提升速度与设定的提升速度之间存在误差，从而提高拉晶品 质。

技术效果：

1、本申请中，夹块102滑移连接于基座101上，且调节块104与夹块102之间通 过连杆105连接，连杆105的两端分别与调节块104、夹块102转动连接，通过驱动调 节块104相对于基座101的位置，从而通过连杆105拉动夹块102使得两个夹块102 相互靠近，或通过连杆105推动夹块102使得两个夹块102相互远离，从而实现两个夹 块102对晶棒的夹持或放开，有利于夹具202进入到单晶炉的副炉室702中夹取晶棒， 解决了现有技术中大尺寸的单晶炉取棒不便的技术问题，达到方便大尺寸单晶炉取棒的 技术效果。

2、在两个夹块102夹持晶棒时，针对8英寸、12英寸等大尺寸，两个夹块102夹 持晶棒时，晶棒的重量分担在两夹块102和第一滑轨1031上，第一丝杆1062、连杆105 以及调节块104上不受到由于晶棒重量而带来的作用力，减少第一丝杆1062由于外部 受力而造成的磨损，从而提高第一丝杆1062对调节块104的控制精度、延长第一丝杆 1062的使用寿命，同时，通过电机控制第一丝杆1062旋转，在任意时间均可控制两个 夹块102之间的距离，从而实现夹具202的自锁。

针对不同型号、尺寸的单晶炉本申请中的旋转机构500和升降机构400均作用于抓取机构200上，通过旋转机构500调节抓取机构200与单晶炉之间的相对距离，通过升 降机构400调节抓取机构200适应于副炉室702的高度，都能准确的奖抓取机构200 驱动至合适位置对晶棒进行抓取，提高取棒的便捷性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性 概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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 (10)

1.一种夹具，其特征在于，包括：

基座，所述基座固定；

夹块，所述夹块具有两个，两个所述夹块相对设置，在两个所述夹块之间形成夹持空间，其中，至少一个所述夹块滑移连接于所述基座上，且滑移方向与两个所述夹块的设置方向平行；以及

驱动组件，所述驱动组件固定于所述基座上，且作用于可滑移的夹块上，所述驱动组件包括：

调节块，所述调节块相对于所述基座位置可移动；

连杆，所述连杆的数量与可滑移的夹块的数量一致，所述连杆位于所述调节块与每个可滑移的夹块之间，每个所述连杆的第一端转动连接于所述调节块上，每个所述连杆的第二端转动连接于可滑移的夹块上；以及

第一驱动件，所述第一驱动件固定于所述基座上，所述第一驱动件连接并作用于所述调节块上，所述第一驱动件的作用方向垂直于两个所述夹块的设置方向，通过所述第一驱动件使得所述连杆带动可滑移的夹块在基座上移动。

2.根据权利要求1所述的一种夹具，其特征在于，两个所述夹块均滑移连接于所述基座上，两个所述夹块对称设置，且两个所述夹块的对称轴经过所述调节块；

所述连杆具有两个，两个所述连杆对称设置，且两个所述连杆的对称轴经过所述调节块。

3.根据权利要求2所述的一种夹具，其特征在于，所述基座包括：

固定板，所述固定板的位置固定；

第一基板，所述第一基板连接于所述固定板上，且所述固定板与所述第一基板之间容置所述调节块。

4.根据权利要求3所述的一种夹具，其特征在于，所述第一驱动件包括：

第一丝杆，所述第一丝杆连接于所述固定板或第一基板上，所述第一丝杆位于两个所述夹块的对称轴上，第一丝杆垂直于所述第一基板，且所述第一丝杆通过螺纹连接所述调节块；

第一电机，所述第一电机连接并作用于所述第一丝杆的一端。

5.一种晶棒抓取装置，其特征在于，包括：

抓取机构，所述抓取机构包括：

固定座；

夹具，所述夹具为权利要求1-4任意一项中所述的夹具，所述夹具具有一个或多个，每个所述夹具固定连接于所述固定座，且所有夹具的夹持空间位于同一竖直空间；升降机构，所述升降机构连接于所述固定座上，所述升降机构具有一个竖直方向上移动的自由度，通过所述升降机构使得所述抓取机构能够在竖直方向上移动；以及

旋转机构，所述旋转机构连接于所述升降机构上，所述旋转机构具有一个水平面上旋转的自由度，通过所述旋转机构使得所述抓取机构能够在水平面上转动。

6.根据权利要求5所述的一种晶棒抓取装置，其特征在于，所述升降机构包括：

第二基板；

升降座，所述升降座滑移连接于所述第二基板上，滑移方向呈竖直方向，且所述升降座连接于所述固定座上；以及

第二驱动件，所述第二驱动件固定连接于所述第二基板上，且所述第二驱动件作用于所述升降座上，通过所述第二驱动件使得所述升降座在所述第二基板上发生滑移。

7.根据权利要求6所述的一种晶棒抓取装置，其特征在于，所述旋转机构包括：

旋转体，所述旋转体呈竖直方向设置且可绕轴旋转，所述旋转体与所述第二基板固定连接；

第三驱动件，所述第三驱动件连接并作用于所述旋转体，通过所述第三驱动件使得所述旋转体发生旋转。

8.根据权利要求6所述的一种晶棒抓取装置，其特征在于，所述装置还包括推进机构，所述推进机构设置于所述抓取机构与所述升降机构之间，所述推进机构包括：

第三基板，所述第三基板呈水平设置，所述第三基板滑移连接于所述升降座上，且所述第三基板与所述固定座固定连接；

第四驱动件，所述第四驱动件固定连接于所述升降座上，且所述第四驱动件作用于所述第三基板，通过第四驱动件使得所述第三基板相对于所述升降座在水平滑移。

9.根据权利要求5所述的一种晶棒抓取装置，其特征在于，所述装置还包括底托机构，所述底托机构包括：

托板，所述托板呈水平设置，所述托板固定连接于所述固定座的底端，且所述托板与所述夹具的夹持空间的正下方。

10.一种单晶炉，其特征在于，包括：

机架；

单晶炉本体；所述单晶炉本体设置在所述机架上，所述单晶炉本体包括：

主炉室，所述主炉室的内部具有主炉腔；

副炉室，所述副炉室位于所述主炉室的上方，所述副炉室内设置有可容置一晶棒的副炉腔，所述副炉腔和所述主炉腔连通；此外，所述副炉室的侧面相对于副炉腔设置有一可开闭的通道；以及

提升装置；所述提升装置用于从主炉腔中牵引并提升晶棒；

晶棒抓取装置，所述晶棒抓取装置为权利要求5-9任意一项中所述的晶棒抓取装置，且所述晶棒抓取装置设置在机架上；

其中，所述晶棒抓取装置位于所述通道的外侧，通过通道使得所述晶棒抓取装置运动到副炉腔中。

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