CN117026367A - 一种单晶炉辅助拉晶装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单晶炉辅助拉晶装置及其使用方法，包括基座与炉筒，所述基座的顶部固定安装有炉体，所述基座的外壁固定连接有机架，所述机架的外壁固定安装有油缸，所述油缸输出端的顶部安装有机臂，所述机臂的一端固定连接有回型架，所述回型架的外壁开设有安装孔，安装孔的内壁与炉筒的外壁固定连接，所述炉筒的顶部固定安装有提拉头，所述回型架的外壁设有切割机构。本发明通过设置环形套、第三电动推杆、限位套、连接杆、斜块、弹簧、U型块、导向辊轮、连接框、第二电机、圆盘、转动轴、拉绳、拉环与提拉头，导向辊轮贴合到单晶硅锭的外壁上，辅助单晶硅锭进行移动，避免在脱离炉筒时晃动。

Description

一种单晶炉辅助拉晶装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备技术领域，尤其涉及一种单晶炉辅助拉晶装置及其使用方法。

背景技术

单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备，在生产硅锭的过程中需要使用单晶炉，单晶炉由提拉头、石英坩埚和减速机等部件组成，其中提拉头主要由安装盘、减速机、籽晶腔、划线环、电机、磁流体、籽晶称重头、软波纹管等其他部件组成。

在现有技术中，拉晶生产出的单晶硅锭的周围通常为褶皱状，存在小幅度的起伏，在对单晶硅锭进行拿出时，需要对其进行固定夹持拿取，现有的单晶炉在炉筒旋转后，需要通过提拉头内的减速电机，将单晶硅锭进行放下，但是不能够对单晶硅锭进行辅助承托下降，导致在固定夹持时容易产生碰撞，而且不能够在拉晶完成后自动对末端的余料进行分段式截断，后续需要人工处理，工作效率低，因此我们提出一种单晶炉辅助拉晶装置及其使用方法，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种单晶炉辅助拉晶装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种单晶炉辅助拉晶装置，包括基座与炉筒，所述基座的顶部固定安装有炉体，所述基座的外壁固定连接有机架，所述机架的外壁固定安装有油缸，所述油缸输出端的顶部安装有机臂，所述机臂的一端固定连接有回型架，所述回型架的外壁开设有安装孔，安装孔的内壁与炉筒的外壁固定连接，所述炉筒的顶部固定安装有提拉头，所述回型架的外壁设有切割机构，所述炉筒的外壁滑动套设有环形套，所述环形套的底部固定连接有限位套，所述机臂与回型架的底部均固定连接有第三电动推杆，所述第三电动推杆输出端的外壁与环形套的顶部固定连接，所述环形套的外壁开设有多个凹槽，凹槽的内壁转动连接有连接杆，所述连接杆的外壁固定连接有斜块，所述斜块的外壁固定连接有两个弹簧，两个弹簧的一端均与限位套的外壁固定连接，所述连接杆的底部固定连接有U型块，所述U型块的外壁转动连接有导向辊轮，所述机臂的外壁设有辅助机构。

优选的，所述切割机构包括第一电动推杆，所述回型架的内壁与第一电动推杆的外壁固定连接，所述第一电动推杆输出端的外壁固定连接有T型块，所述T型块的底部固定连接有圆套，圆套的内壁固定连接有第二电动推杆，所述第二电动推杆输出端的底部固定连接有安装框，所述安装框的内部固定连接有第一电机，所述第一电机输出轴的底部固定连接有金刚石切锯片，通过设置金刚石切锯片对单晶硅锭进行切割处理。

优选的，所述辅助机构包括连接框，所述机臂的外壁与连接框的外壁固定连接，所述连接框的内部固定连接有第二电机，所述第二电机输出轴的底部固定连接有转动轴，所述转动轴的外壁固定套设有圆盘，所述转动轴的外壁收卷有拉绳，所述连接杆的外壁固定连接有拉环，通过设置拉绳使连接杆进行向内移动，使导向辊轮贴合到单晶硅锭的外表面上。

优选的，所述炉体的顶部固定安装有对接头，所述对接头与炉筒的底部相配合。

优选的，所述回型架的外壁开设有长槽，所述长槽的内壁与T型块的外壁滑动连接，长槽辅助T型块进行滑动。

优选的，所述限位套的内壁与炉筒的外壁滑动连接，通过设置限位套辅助环形块与连接杆进行移动。

优选的，所述转动轴的外壁固定套设有轴承，轴承的外圈与连接框的内壁固定连接，通过设置轴承辅助转动轴进行转动。

优选的，所述拉绳的一端固定连接有圆环，圆环的内壁与拉绳的另一端滑动连接，通过设置圆环使拉绳围绕连接杆形成圈。

优选的，所述拉绳的外壁与拉环的内壁滑动连接，所述连接框的外壁开设有矩形槽，矩形槽的内壁与拉绳的外壁滑动连接。

一种单晶炉辅助拉晶装置的使用方法，包括以下具体步骤：

S1、通过提拉头与炉筒对熔化的材料进行直拉后，所形成的单晶硅锭在炉筒内；

S2、第三电动推杆运转使环形套、限位套与多个连接杆向下移动，导向辊轮位于单晶硅锭的周围；

S3、第二电机运转使拉绳收卷，拉绳通过拉环不断地收紧，从而连接杆转动使导向辊轮贴合到单晶硅锭的外壁上，辅助单晶硅锭进行下料；

S4、第二电动推杆运转使安装框向下移动一定距离，同时第一电机运转使金刚石切锯片进行转动；

S5、第一电动推杆运转使T型块向左移动，金刚石切锯片对单晶硅锭进行切割，单晶硅锭脱落。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本方案通过设置环形套、第三电动推杆、限位套、连接杆、斜块、弹簧、U型块、导向辊轮、连接框、第二电机、圆盘、转动轴、拉绳、拉环与提拉头，导向辊轮贴合到单晶硅锭的外壁上，辅助单晶硅锭进行移动，避免在脱离炉筒时晃动；

通过设置第一电动推杆、T型块、长槽、第二电动推杆、安装框、第一电机与金刚石切锯片，对单晶硅锭进行切割脱落，方便夹持器械将其取出。

附图说明

图1为本发明提出的一种单晶炉辅助拉晶装置的剖面结构示意图；

图2为本发明提出的一种单晶炉辅助拉晶装置的部分剖面结构示意图；

图3为本发明提出的一种单晶炉辅助拉晶装置的部分立体结构示意图；

图4为本发明提出的一种单晶炉辅助拉晶装置的图2中的A部分放大结构示意图；

图5为本发明提出的一种单晶炉辅助拉晶装置的炉筒、环形套、第三电动推杆、连接杆、斜块、弹簧、U型块、导向辊轮与拉环结构示意图；

图6为本发明提出的一种单晶炉辅助拉晶装置的斜块、弹簧、U型块与导向辊轮结构示意图。

图中：1、基座；2、炉体；3、对接头；4、机架；5、油缸；6、机臂；7、回型架；8、炉筒；9、第一电动推杆；10、T型块；11、长槽；12、第二电动推杆；13、安装框；14、第一电机；15、金刚石切锯片；16、环形套；17、第三电动推杆；18、限位套；19、连接杆；20、斜块；21、弹簧；22、U型块；23、导向辊轮；24、连接框；25、第二电机；26、圆盘；27、转动轴；28、拉绳；29、拉环；30、提拉头。

具体实施方式

由图1-图6所示，一种单晶炉辅助拉晶装置，包括基座1与炉筒8，基座1的顶部固定安装有炉体2，基座1对炉体2进行支撑，炉体2的顶部固定安装有对接头3，对接头3与炉筒8的底部相配合。

基座1的外壁固定连接有机架4，机架4的外壁固定安装有油缸5，油缸5输出端的顶部安装有机臂6，机臂6的一端固定连接有回型架7，回型架7的外壁开设有安装孔，安装孔的内壁与炉筒8的外壁固定连接，机臂6与回型架7对炉筒8进行支撑。

炉筒8的顶部固定安装有提拉头30，提拉头30带动籽晶棒升降与旋转功能，回型架7的外壁设有切割机构，炉筒8的外壁滑动套设有环形套16，环形套16的底部固定连接有限位套18，限位套18的内壁与炉筒8的外壁滑动连接，环形套16与限位套18辅助连接杆19进行移动。

机臂6与回型架7的底部均固定连接有第三电动推杆17，第三电动推杆17输出端的外壁与环形套16的顶部固定连接，环形套16的外壁开设有多个凹槽，凹槽的内壁转动连接有连接杆19，第三电动推杆17运转使环形套16向下移动，环形套16向下移动使限位套18与多个连接杆19向下移动。

连接杆19的外壁固定连接有斜块20，斜块20的外壁固定连接有两个弹簧21，两个弹簧21的一端均与限位套18的外壁固定连接，弹簧21带动连接杆19进行复位，连接杆19的底部固定连接有U型块22，U型块22的外壁转动连接有导向辊轮23，导向辊轮23辅助单晶硅锭进行向下移动，机臂6的外壁设有辅助机构。

切割机构包括第一电动推杆9，回型架7的内壁与第一电动推杆9的外壁固定连接，第一电动推杆9输出端的外壁固定连接有T型块10，回型架7的外壁开设有长槽11，长槽11的内壁与T型块10的外壁滑动连接，第一电动推杆9运转使T型块10向左移动，T型块10向左移动使金刚石切锯片15对单晶硅锭进行切割脱落。

T型块10的底部固定连接有圆套，圆套的内壁固定连接有第二电动推杆12，第二电动推杆12输出端的底部固定连接有安装框13，安装框13的内部固定连接有第一电机14，第一电机14输出轴的底部固定连接有金刚石切锯片15，第一电机14运转使金刚石切锯片15进行转动。

辅助机构包括连接框24，机臂6的外壁与连接框24的外壁固定连接，连接框24的内部固定连接有第二电机25，第二电机25输出轴的底部固定连接有转动轴27，第二电机25运转使转动轴27进行转动，转动轴27转动使拉绳28收卷到转动轴27上，转动轴27的外壁固定套设有轴承，轴承的外圈与连接框24的内壁固定连接，轴承辅助转动轴27进行转动。

转动轴27的外壁固定套设有圆盘26，转动轴27的外壁收卷有拉绳28，连接杆19的外壁固定连接有拉环29，拉绳28的一端固定连接有圆环，圆环的内壁与拉绳28的另一端滑动连接，拉绳28在收卷时，圆环位置固定，通过圆环所形成的圈不断的缩小，并且拉环29对拉绳28进行限位，辅助拉绳28进行收缩，拉绳28的外壁与拉环29的内壁滑动连接，连接框24的外壁开设有矩形槽，矩形槽的内壁与拉绳28的外壁滑动连接。

一种单晶炉辅助拉晶装置的使用方法，包括以下具体步骤：

S1、通过提拉头30与炉筒8对熔化的材料进行直拉后，所形成的单晶硅锭在炉筒8内；

S2、第三电动推杆17运转使环形套16、限位套18与多个连接杆19向下移动，导向辊轮23位于单晶硅锭的周围；

S3、第二电机25运转使拉绳28收卷，拉绳28通过拉环29不断地收紧，从而连接杆19转动使导向辊轮23贴合到单晶硅锭的外壁上，辅助单晶硅锭进行下料；

S4、第二电动推杆12运转使安装框13向下移动一定距离，同时第一电机14运转使金刚石切锯片15进行转动；

S5、第一电动推杆9运转使T型块10向左移动，金刚石切锯片15对单晶硅锭进行切割，单晶硅锭脱落。

工作原理：在使用时，炉体2对多晶硅材料进行熔化处理，在通过提拉头30与炉筒8对熔化的材料进行直拉后，所形成的单晶硅锭在炉筒8内；油缸5带动机臂6进行升降，机臂6升降带动炉筒8进行升降，并且机臂6通过驱动设备进行旋转，方便与炉体2上对接头3进行密封对接，同时也方便对单晶硅锭进行下料，在下料时，第三电动推杆17运转使环形套16向下移动，环形套16向下移动使限位套18与多个连接杆19向下移动，连接杆19向下移动使U型块22与导向辊轮23向下移动，使其位于单晶硅锭的周围，第二电机25运转使转动轴27进行转动，转动轴27转动使拉绳28收卷到转动轴27上，拉绳28在收卷时，使拉绳28通过拉环29不断的收紧，连接杆19通过环形套16进行向内转动，连接杆19转动使导向辊轮23贴合到单晶硅锭的外壁上，辅助单晶硅锭进行向下移动，并且在通过现有的夹持器械对单晶硅锭进行夹持固定，第三电动推杆17运转进行复位，第二电机25反向转动使连接杆19通过弹簧21进行复位，第二电动推杆12运转使安装框13向下移动，安装框13向下移动一定距离后，第一电机14运转使金刚石切锯片15进行转动，第一电动推杆9运转使T型块10向左移动，T型块10向左移动使金刚石切锯片15对单晶硅锭进行切割脱落，再通过夹持器械将其取出。

以上所述，仅为本实施例较佳的具体实施方式，但本实施例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实施例揭露的技术范围内，根据本实施例的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单晶炉辅助拉晶装置，包括基座（1）与炉筒（8），其特征在于，所述基座（1）的顶部固定安装有炉体（2），所述基座（1）的外壁固定连接有机架（4），所述机架（4）的外壁固定安装有油缸（5），所述油缸（5）输出端的顶部安装有机臂（6），所述机臂（6）的一端固定连接有回型架（7），所述回型架（7）的外壁开设有安装孔，安装孔的内壁与炉筒（8）的外壁固定连接，所述炉筒（8）的顶部固定安装有提拉头（30），所述回型架（7）的外壁设有切割机构，所述炉筒（8）的外壁滑动套设有环形套（16），所述环形套（16）的底部固定连接有限位套（18），所述机臂（6）与回型架（7）的底部均固定连接有第三电动推杆（17），所述第三电动推杆（17）输出端的外壁与环形套（16）的顶部固定连接，所述环形套（16）的外壁开设有多个凹槽，凹槽的内壁转动连接有连接杆（19），所述连接杆（19）的外壁固定连接有斜块（20），所述斜块（20）的外壁固定连接有两个弹簧（21），两个弹簧（21）的一端均与限位套（18）的外壁固定连接，所述连接杆（19）的底部固定连接有U型块（22），所述U型块（22）的外壁转动连接有导向辊轮（23），所述机臂（6）的外壁设有辅助机构。

2.根据权利要求1所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述切割机构包括第一电动推杆（9），所述回型架（7）的内壁与第一电动推杆（9）的外壁固定连接，所述第一电动推杆（9）输出端的外壁固定连接有T型块（10），所述T型块（10）的底部固定连接有圆套，圆套的内壁固定连接有第二电动推杆（12），所述第二电动推杆（12）输出端的底部固定连接有安装框（13），所述安装框（13）的内部固定连接有第一电机（14），所述第一电机（14）输出轴的底部固定连接有金刚石切锯片（15）。

3.根据权利要求1所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述辅助机构包括连接框（24），所述机臂（6）的外壁与连接框（24）的外壁固定连接，所述连接框（24）的内部固定连接有第二电机（25），所述第二电机（25）输出轴的底部固定连接有转动轴（27），所述转动轴（27）的外壁固定套设有圆盘（26），所述转动轴（27）的外壁收卷有拉绳（28），所述连接杆（19）的外壁固定连接有拉环（29）。

4.根据权利要求1所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述炉体（2）的顶部固定安装有对接头（3），所述对接头（3）与炉筒（8）的底部相配合。

5.根据权利要求2所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述回型架（7）的外壁开设有长槽（11），所述长槽（11）的内壁与T型块（10）的外壁滑动连接。

6.根据权利要求1所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述限位套（18）的内壁与炉筒（8）的外壁滑动连接。

7.根据权利要求3所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述转动轴（27）的外壁固定套设有轴承，轴承的外圈与连接框（24）的内壁固定连接。

8.根据权利要求3所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述拉绳（28）的一端固定连接有圆环，圆环的内壁与拉绳（28）的另一端滑动连接。

9.根据权利要求3所述的一种单晶炉辅助拉晶装置，其特征在于，所述拉绳（28）的外壁与拉环（29）的内壁滑动连接，所述连接框（24）的外壁开设有矩形槽，矩形槽的内壁与拉绳（28）的外壁滑动连接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种单晶炉辅助拉晶装置的使用方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1、通过提拉头（30）与炉筒（8）对熔化的材料进行直拉后，所形成的单晶硅锭在炉筒（8）内；

S2、第三电动推杆（17）运转使环形套（16）、限位套（18）与多个连接杆（19）向下移动，导向辊轮（23）位于单晶硅锭的周围；

S3、第二电机（25）运转使拉绳（28）收卷，拉绳（28）通过拉环（29）不断地收紧，从而连接杆（19）转动使导向辊轮（23）贴合到单晶硅锭的外壁上，辅助单晶硅锭进行下料；

S4、第二电动推杆（12）运转使安装框（13）向下移动一定距离，同时第一电机（14）运转使金刚石切锯片（15）进行转动；

S5、第一电动推杆（9）运转使T型块（10）向左移动，金刚石切锯片（15）对单晶硅锭进行切割，单晶硅锭脱落。