CN115044968A

CN115044968A - 一种单晶硅棒旋转提拉装置

Info

Publication number: CN115044968A
Application number: CN202210717446.0A
Authority: CN
Inventors: 常自蕊
Original assignee: Shenzhen Mestek Electronic Co ltd
Current assignee: Chang Zirui
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2022-09-13

Abstract

本发明公布了一种单晶硅棒旋转提拉装置，包括提拉杆、滑轨、旋转部件、提拉部件，提拉杆设有键槽，杆壁设有上轴承座和下轴承座；滑轨与上轴承座和下轴承座固定连接；旋转部件包括旋转电机、第一电机安装架以及齿轮，旋转电机输出端与齿轮之间连接有旋转驱动带；提拉部件包括第二电机安装架及提拉件和滑动件，第二电机安装架上设置有提拉电机，下轴承座上设置有下安装座，下安装座上设置有下齿轮辊轴，提拉电机设置有上齿轮辊轴，上齿轮辊轴与下齿轮辊轴之间通过提拉驱动带连接，提拉件与提拉驱动带固定连接，滑动件滑动的配置在滑轨上；本发明提出一种单晶硅棒旋转提拉装置，其目的是避免旋转提拉过程中导致晶棒晃动，改善晶体的径向均匀性。

Description

一种单晶硅棒旋转提拉装置

技术领域

本申请涉及半导体材料加工技术领域，具体是涉及一种单晶硅棒旋转提拉装置。

背景技术

为了制备性能良好的单晶硅，在生产实践中，人们通过不断探索、发展和完善了单晶硅生长技术。从熔体中生长单晶所用直拉法和区熔法，是当前生产单晶硅的主要方法。

直拉法为当前制备单晶硅的主要方法，用直拉法制备硅单晶时，吧高纯多晶硅放入高纯石英坩埚，在硅单晶炉内熔化；然后用一根固定在籽晶轴上的籽晶插入熔体表面，带籽晶与熔体熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶体便在籽晶下端生长。

现有技术在籽晶旋转及提升装置中，由于籽晶提升机构与旋转轴连接，旋转电机通过楔形带带动旋转轴，实现籽晶提升部件的整体旋转，然而，由于旋转电机的上升，导致稳固电机的结构件支撑刚度下降，在旋转电机启动后，旋转电机自身产生的振动作用力传递给提拉杆，造成提拉过程中出现晶棒晃动，而晶棒晃动，会导致晶体存在径向均匀性缺陷，因此，有必要提供一个稳定的生产环境，以解决上述问题。

发明内容

本发明主要针对以上问题，提出了一种单晶硅棒旋转提拉装置，其目的是避免旋转提拉过程中导致晶棒晃动，改善晶体的径向均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了一种单晶硅棒旋转提拉装置，包括：

提拉杆，所述提拉杆的外壁设有长条形键槽，在所述提拉杆的杆壁两侧分别设置有上轴承座和下轴承座，且所述上轴承座和所述下轴承座上均设置有与所述键槽配合的键块；

滑轨，其与所述上轴承座和所述下轴承座固定连接，且所述滑轨与所述提拉杆的中轴线平行；

旋转部件，所述旋转部件包括旋转电机、第一电机安装架以及齿轮，所述齿轮配置在所述上轴承座上，所述旋转电机和所述上轴承座配置在所述第一电机安装架上，所述旋转电机输出端与所述齿轮之间连接有旋转驱动带；

提拉部件，所述提拉部件包括与所述上轴承座连接的第二电机安装架以及配置在所述提拉杆上的提拉件和滑动件，所述第二电机安装架上设置有提拉电机，所述下轴承座上设置有下安装座，所述下安装座上设置有下齿轮辊轴，所述提拉电机的输出端设置有上齿轮辊轴，所述上齿轮辊轴与所述下齿轮辊轴之间通过提拉驱动带连接，所述提拉件与所述提拉驱动带固定连接，所述滑动件滑动的配置在所述滑轨上。

进一步地，所述上轴承座上设置有码盘，所述第一电机安装架上设置有用于感应所述码盘转动圈数的光电耦合器。

进一步地，所述提拉杆为内部设有中空腔体的杆轴结构，所述提拉杆的两端设置有与中空腔体连通的上气流口和下气流口。

进一步地，所述中空腔体内设置有盘管，所述盘管的一端与所述上气流口连接，另一端与所述下气流口连接。

进一步地，所述提拉杆包括主杆，所述主杆设置有封堵所述主杆上开口的堵头，所述堵头与所述主杆螺纹连接，所述主杆的下开口设置有连杆，所述下气流口配置在所述连杆上，所述连杆的末端连接提拉头。

进一步地，所述中空腔体内填充有冷却液。

进一步地，所述下气流口位于所述下轴承座的下端。

进一步地，所述上轴承座和所述下轴承座上设置有固定所述滑轨的伸入口。

进一步地，所述滑动件包括与所述滑轨滑动设置的滑座和套设在所述提拉杆外壁的上锁固座，所述上锁固座与所述滑座之间通过连接座固定连接。

进一步地，所述提拉件包括套设在所述提拉杆外壁的下锁固座和提拉轮，其中，所述下锁固座与所述提拉杆固定连接，所述提拉轮位于所述上锁固座和下锁固座之间。

与现有技术相比，本发明提供的一种单晶硅棒旋转提拉装置，由于改变了旋转电机和提拉电机的设置方式，并在对提拉杆进行升降的过程中，通过设置滑轨，消除了各种产生抖动及震动的影响，在提升过程中，稳固旋转电机的支撑结构件与地面固定连接，使刚度增加，可大幅度提高提升杆的稳固性。

附图说明

图1为本申请披露的一种单晶硅棒旋转提拉装置立体结构。

图2为本申请披露的一种旋转部件的立体结构示意图。

图3为本申请披露的一种提拉部件的立体结构示意图。

图4为本申请披露的一种提拉杆的内部结构示意图。

图中所示的附图标记：1、提拉杆；2、滑轨；3、上轴承座；4、下轴承座；5、旋转部件；6、提拉部件；7、码盘；8、光电耦合器；10、盘管；11、主杆；12、堵头；13、连杆；14、提拉头；50、旋转电机；51、第一电机安装架；52、齿轮；53、旋转驱动带；60、第二电机安装架；61、提拉件；62、滑动件；63、提拉电机；64、下安装座；65、下齿轮辊轴；66、上齿轮辊轴；67、提拉驱动带；101、上气流口；102、下气流口；103、中空腔体；104、键槽；501、伸入口；610、下锁固座；611、提拉轮；620、滑座；621、上锁固座；622、连接座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明，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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面将以本申请披露的一种单晶硅棒旋转提拉装置为例来描述本公开的技术方案。

根据本公开的示例，由图1-图4所示单晶硅棒旋转提拉装置的立体图可知，该旋转提拉装置包括旋转部件5和提拉部件6。

根据本公开的示例，如图2所示，旋转部件5包括第一电机安装架51，第一电机安装架51的一侧设有旋转电机50，另一侧设有齿轮52和上轴承座3，齿轮52连接在上轴承座3的外侧，提拉杆1从轴心位置穿设齿轮52和上轴承座3，为保证提拉杆1能够旋转，提拉杆1的外壁沿长度方向设置有长条形键槽104，上轴承座3和下轴承座4上均设置有与键槽104配合的键块(未图示)，齿轮52与旋转电机50之间通过旋转驱动带53连接，启动旋转电机50，即可由旋转驱动带53带动齿轮52和上轴承座3旋转，鉴于键槽104和键块的设置，该提拉杆1也可转动。

根据本公开的示例，如图3所示，提拉部件6包括第二电机安装架60，第二电机安装架60与上轴承座3的下圆弧外壁固定连接，即在上轴承座3旋转时，该第二电机安装架60同步动作；进一步的，该第二电机安装架60上设置有提拉电机63，位于另一端的下轴承座4上设置有下安装座64，该下轴承座4和下安装座64同样可同步旋转，下安装座64上设置有下齿轮辊轴65，提拉电机63的输出端设置有上齿轮辊轴66，上齿轮辊轴66和下齿轮辊轴65之间通过提拉驱动带67连接；

请继续参照图3，提拉杆1的外壁上设置有提拉件61和滑动件62，在上轴承座3和下轴承座4之间设置有滑轨2，该滑轨2与上轴承座3和下轴承座4同步旋转，且该滑轨2与提拉杆1的中轴线平行，提拉件61与提拉驱动带67固定连接，滑动件62滑动的配置在滑轨2上。

可以理解的是，旋转部件5可驱动齿轮52、上轴承座3、下轴承座4、提拉杆1、提拉部件6、滑轨2旋转，提拉部件6可驱动提拉杆1上下升降，在升降过程中，仅提拉杆1、滑动件62和提拉件61升降，升降过程中，有滑轨2进行导向，消除了提拉杆1晃动的影响，在旋转过程中，稳固旋转电机50的支撑结构件(即第一电机安装架51)不用同步升降，可与地面固定连接，使刚度增加，减少旋转电机50自身振动对提拉杆1造成的影响。

参照图2，上轴承座3上设置有码盘7，第一电机安装架51上设置有用于感应码盘7转动圈数的光电耦合器8，其工作原理是，利用旋转电机50带动码盘7，在光电耦合器8之间运动产生信号，通过变换控制程序控制旋转速度。

在公开的示例中，拉晶过程中，需要向炉内充入惰性气体(Ar或H₂和N₂的混合气体，H₂可以去除硅棒表面的氧化层，降低单晶硅材料的氧含量)，使炉膛内气压略高于大气压，同时需要保持炉内具有流动的气氛，因此，将提拉杆1内部设为中空腔体103，提拉杆1的两端设置有与中空腔体103连通的上气流口101和下气流口102，炉内的气氛经下气流口102进入中空腔体103再从上气流口101流出，通过在另一端设置回收装置，即可保证炉内具有流动的气氛，又可避免惰性气体浪费。

进一步的，由于硅炉加工过程中，硅炉内的温度较高，而内部的高温气流之间导入外部，容易造成安全事故，因此，如图4所示，在中空腔体103内设置盘管10，盘管10的一端与上气流口101连接，另一端与下气流口102连接，盘管10可以将高温气流冷却到30度-50度，避免安全隐患的发生。

下面将结合具体示例对提拉杆1的结构及组成进行具体说明。

提拉杆1包括主杆11，主杆11设置有封堵主杆11上开口的堵头12，该堵头12与主杆11螺纹连接，主杆11的下开口设置有连杆13，下气流口102配置在连杆13上，连杆13的末端连接提拉头14，通过拆离堵头12、主杆11以及连杆13以对盘管10进行安装。另外，下气流口102位于下轴承座4的下端。

进一步的，在保证密封性的情况下，可在中空腔体103内填充冷却液。

优选的，上轴承座3和下轴承座4上设置有固定滑轨2的伸入口501，用以对滑轨2进行固定。

优选的，如图3所示，滑动件62包括与滑轨2滑动设置的滑座620和套设在提拉杆1外壁的上锁固座621，上锁固座621与滑座620之间通过连接座622固定连接。

优选的，继续参照图3，提拉件61包括套设在提拉杆1外壁的下锁固座610和提拉轮611，其中，下锁固座610与提拉杆1固定连接，提拉轮611位于上锁固座621和下锁固座610之间。

通过上述具体实施方式的阅读理解，所属技术领域的技术人员可容易地实现本发明。但是应当理解，本发明不限于这种具体实施方式。在所公开实施方式的基础上，所述基础领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案，其上也可与不同形式的附加功能结合而形成其他技术方案。因此，本申请的保护范围仅由所附权利要求的范围来限定。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述上轴承座上设置有码盘，所述第一电机安装架上设置有用于感应所述码盘转动圈数的光电耦合器。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述提拉杆为内部设有中空腔体的杆轴结构，所述提拉杆的两端设置有与中空腔体连通的上气流口和下气流口。

4.根据权利要求3所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述中空腔体内设置有盘管，所述盘管的一端与所述上气流口连接，另一端与所述下气流口连接。

5.根据权利要求4所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述提拉杆包括主杆，所述主杆设置有封堵所述主杆上开口的堵头，所述堵头与所述主杆螺纹连接，所述主杆的下开口设置有连杆，所述下气流口配置在所述连杆上，所述连杆的末端连接提拉头。

6.根据权利要求5所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述中空腔体内填充有冷却液。

7.根据权利要求5所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述下气流口位于所述下轴承座的下端。

8.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述上轴承座和所述下轴承座上设置有固定所述滑轨的伸入口。

9.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述滑动件包括与所述滑轨滑动设置的滑座和套设在所述提拉杆外壁的上锁固座，所述上锁固座与所述滑座之间通过连接座固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种单晶硅棒旋转提拉装置，其特征在于，所述提拉件包括套设在所述提拉杆外壁的下锁固座和提拉轮，其中，所述下锁固座与所述提拉杆固定连接，所述提拉轮位于所述上锁固座和下锁固座之间。