CN1174956A - 坩锅的固定方法及其采用的支承底座和支承底座组合设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在安全性、简易性及速度方面对将坩埚1固定到单晶拉制设备之支承底座10上的操作进行的改进。在将坩锅1固定到支承底座10的方法中,支承底座10被分成一个底段11和一个可装配到底段11上的鼓形段12,坩埚1安装在底段11上。通过将鼓形段12装配到底段11上而组装成支承底座10。

Description

坩锅的固定方法及其采用的支承底座和 支承底座组合设备

本发明涉及一种简单而迅速地将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上的操作方法、以及在该方法中使用的支承底座组合设备和支承底座。

单晶拉制设备是这样的一类装置，诸如硅的半导体原料在坩锅中转化成半导体熔料，而半导体单晶体就从熔料中拉制出来并长大，在单晶体例如单晶硅的生长过程中，所使用的坩锅需要用石英、即一种硅和氧的化合物而制成。石英坩锅在单晶硅的拉制过程中并不总是表现出足够的刚性，因此单晶拉制设备装备有支承底座(称为基座)。

然而，在用单晶拉制设备生产出一块半导体单晶体后，为了准备下一块半导体单晶体的生产，首先将坩锅、其次将支承底座从封闭单晶拉制设备的坩锅和支承底座的气密室中移出，接着在洁净房间中将坩锅中剩余的半导体原材料全部倒出。然后，一个新的坩锅固定到支承底座上，新的半导体原料放入新坩锅中，坩锅上面加上盖子，将组件移置到单晶拉制设备的气密容器中，这样支承底座和坩锅安装就位。

在这一系列操作中，将坩锅固定到支承底座的操作通常要求操作者夹持坩锅的上边缘并且再将其向下放入支承底座中。

但是，用这种方法实现坩锅与支承底座的固定操作意味着需要通过夹持坩锅的上边缘来承受坩锅的全部重量，因而特别是在采用大坩锅生产大直径半导体单晶体的情况下，操作变得困难并产生了安全问题。

本发明的目的是提供一种安全、简单、迅速地将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上的方法、以及在该方法中所使用的支承底座组合设备和支承底座。

为实现上述目的，本发明提供了将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上的方法，该设备装备有用于存放半导体熔料的坩锅和用于支承坩锅的支承底座，其特征在于：将支承底座划分为底段和能固定到底段上的鼓形段，将坩锅安装到底段上，然后通过将鼓形段固定到底段上来组装支承底座。

这样在将坩锅安装到支承底座底段的过程中就可以在鼓形段的中间或较低部位夹持坩锅。

本发明的另一方面包括一个支承底座组合设备，它在本发明的所述方法中将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上，其特征在于，它包括一个将支承底座的底段安装于其上的底段支架、一个将支承底座的鼓形段安装于其上的鼓形段支架以及一个趋近驱动装置，该装置用于将底段支架和鼓形段支架装配到一起从而组装支承底座的底段和鼓形段。

这样就可以通过将鼓形段固定到底段上而简单且迅速地完成支承底座的组装操作。

鼓形段的底面上有一个环形定位槽，而鼓形段支架的上表面具有与该环形定位槽相配合的环形凸台，该凸台的内表面沿向上方向逐渐扩宽而起到引导面的作用。这样，当通过将鼓形段的环形定位槽与鼓形段支架配合凸台的引导面接合在一起而装配支承底座时，鼓形段可以容易地安装就位。

本发明的另一方面还包括一个支承底座，该底座在本发明的所述方法中将坩锅固定在单晶拉制设备的支承底座上，其特征在于，它包括一个底段和一个具有配合孔的鼓形段，所述底段配合在该配合孔中，并且底段的外配合表面和鼓形段配合孔的配合表面具有沿向下方向渐窄的倾斜表面。

这意味着当将底段装入鼓形段的配合孔而使所述底段和鼓形段装配在一起时，借助于倾斜表面相对于底段而引导该鼓形段，因而，配合可以简单且平滑地完成。而且，一旦两段被装配在一起，倾斜表面可防止底段从鼓形段中脱出，因此可以通过夹持鼓形段来承载支承底座。

这里的支承底座的鼓形段可由多个扇形体构成，扇形体围绕圆周方向划分鼓形段，因此可以这样实现鼓形段在鼓形段支架上的固定，即：首先将鼓形段分成多个扇形体，然后将扇形体一次一块地固定到鼓形段支架上而使扇形体装配成一个圆柱体。所以，与将很重的鼓形段作为一个单独部件被提升并安装的情况相比，所述操作变得轻松。

图1是本发明方法中使用的一个支承底座组合设备的一个实施方案的侧视图，本发明的方法将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上；

图2是被装配到图1所示的支承底座组合设备上的支承底座的放大视图；以及

图3是图2所示支承底座的平面图。

以下是依据附图对本发明优选实施方案的描述。

如图1所示，本发明的单晶拉制设备的一个实施方案中的坩锅1包括一个鼓形段2和一个底段3，该鼓形段2包括一个在顶端开口的圆柱体，该底段3包括一个面向下凸的球形表面，该球形表面将鼓形段2的底端封闭。

支承底座10装备有一个底段11和一个鼓形段12，底段11包括一个用于支承坩锅1之底段3中心部分的圆形板，鼓形段12带有一个配合孔13，底段11装配到该配合孔中，该鼓形段12支承所述坩锅1的底段3的周边部分和鼓形段2，如图2所示，底段11的外配合表面11a和鼓形段12之配合孔13的配合表面13a分别具有沿向下方向渐窄的倾斜表面11b和13b。并且在鼓形段12的底面形成一个围绕配合孔13的环形定位槽14。此外，如图3所示，鼓形段12由三个沿水平圆周方向相互联接的扇形体15构成。图2所示底段11的底面还包括一个定位槽11c。

如图1所示，支承底座组合设备200被放置在一个洁净房间的地板R上。支承底座组合设备200装备有：一个可自由运行的底座小车210，一个装配在底座小车210上的支柱225，一个底段支架230、其中该底段支架固定在支柱225的顶端上且支承底座10的底段11安装在该底段支架230上，一个安装支承底座10之鼓形段12的鼓形段支架240以及一个趋近驱动装置250，该趋近驱动装置沿向上方向(沿图中箭头M所示方向)移动鼓形段支架240以使支承底座10的底段11和鼓形段12装配在一起。

底座小车210装备有一个主框架211以及多个安装在主框架211上的轮子213。主框架211有两个平行横梁212以及一个位于两平行横梁212之间的支承框架215。底段支架230包括一个水平圆盘，其直径小于图2所示支承底座10之底段11的直径。

鼓形段支架240具有一个中央为敞开空间的U型框架241，以及一块水平布置在框架241顶上的环形板主托架242。孔243穿过主托架242的中心部位。前述的支柱225和底段支架230可穿过孔243。支承底座10的鼓形段12安装在鼓形段支架240的主托架242的上表面，从而鼓形段12的配合孔13的中心线与鼓形段支架240的孔243的中心线对中。在鼓形段支架240的主托架242上表面设有一个环形配合凸台245，该凸台用来与位于支承底座10之鼓形段12底面上的环形定位槽14相配合。配合凸台245的内表面包括一个沿向上方向逐渐扩宽的引导面245a。底段支架230包括一个定位凸台231，该凸台231与支承底座10之底段11上的槽11c相配合。

图1所示的驱动装置250安装在底座小车210的主框架211与鼓形段支架240的框架241之间，并且该驱动装置具有在垂直方向可自由伸缩的液力起重器251。

以下对利用支承底座组合设备200将坩锅1固定到支承底座10上的方法加以描述。

首先，主托架242上升，支承底座10的底段11和鼓形段12装配在一起，支承底座10被安装在支承底座组合设备200上。

当将支承底座10安装在支承底座组合设备200上时，支承底座10的底段11固定在支承底座组合设备200的底段支架230上，底段11的中心与底段支架230的中心CP1对中，支承底座10的鼓形段12固定在支承底座组合设备200的鼓形段支架240上。从而鼓形段12包围了底段支架230。接着，支承底座10的鼓形段12与鼓形段支架240一起下降，在底段11周围留出一个上部空间。

当将支承底座10的鼓形段12固定到鼓形段支架240上时，首先将鼓形段分成图3中所示的三个扇形体15，然后将扇形体15一次一块地固定到图1所示的鼓形段支架240上而装配成一个圆柱体，与在现有技术下将很重的鼓形段12作为一个单独部件被提升并安装相比，前述安装鼓形段12的操作变得轻松。并且如图2所示，在鼓形段支架240的上表面设有一个环形配合凸台245，该凸台用于与支承底座10的鼓形段12底面上的环形定位槽14相配合，配合凸台245的内表面包括沿向上方向逐渐扩宽的引导面245a。结果是，当将各扇形体15底面上的环形定位槽14与配合凸台245的引导面245a相配合以安装扇形体15时，图3所示的每个扇形块15都可以容易地安装到如图2所示的预定位置。那就是说，装配好的鼓形段12的配合孔13的中心线可以容易地与鼓形段支架240的孔243的中心线对中。因此，可以容易地实现支承底座10的鼓形段12在鼓形段支架240上的安装。

此外，由于支承底座10的底段11与底段支架230分别具有可相互配合的定位槽11c和定位凸台231，所以可以容易地实现支承底座10的底段11的固定，而且底段11的中心能以很高的精度与底段支架230的中心对中。

图1所示的坩锅1这样被安装使得坩锅的中心线与支承底座10的底段11的中心线对中。通过操作支承底座组合设备200的液力起重器251使鼓形段支架240沿图中箭头M方向上升。这样做时，安装在鼓形段支架240上的支承底座10的鼓形段12逐渐上升并包围坩锅1的周边，最终鼓形段12的内表面与坩锅1的外表面接触。并且与此同时，固定在底段支架230上的底段11配合在鼓形段12的配合孔13内。由于底段11的外配合表面11a和鼓形段12之配合孔13的配合面13a分别具有如图2所示沿向下方向渐窄的倾斜表面11b、13b，因而鼓形段12借助于倾斜表面11b、13b相对于底段11被引导。因此，前述的配合过程可以简单且平滑地完成。并且在运送装配好的支承底座的过程中，倾斜表面11b、13b可防止底段11从鼓形段12中脱出，因而除了配合装配外不需其它联接操作。所以支承底座10的装配可以简单而迅速地完成。

此外，在以上概述的方法中，支承底座10分为底段11和鼓形段12，当坩锅1被安装在底段11上之后，鼓形段12被固定到支承底座10的底段11上。

因而如图1所示，在将坩锅1安装到支承底座10之底段11上的过程中，可以在坩锅1的鼓形段2的中间部位或较低部位夹持该坩锅1。所以，坩锅1的支承是很容易的。

在本实施例中，上面所描述的操作意味着可以安全、简单且迅速的实现将坩锅1安装到支承底座10上的操作。

本发明也包括了在前述支承底座组合设备200中采用固定底座代替底座小车210的那些情况。

并且，不采用前述的驱动装置250、而是采用一个趋近驱动装置使底段支架230向鼓形段支架240移动以组装支承底座10的底段11和鼓形段12也是可能的。

此外，鼓形段12并不是一定要由图3所示的三个扇形体15构成，包括二个、四个或更多个扇形体的构形也是可以的。而且本发明也包括鼓形段12未分成多个扇形体而采用单一整体的那些结构。

如上所概述的，采用本发明的方法将坩锅1固定到支承底座10上时，可以在坩锅1之鼓形段2的中间部位或较低部位夹持该坩锅1，直到坩锅1安装到支承底座10上为止，因而坩锅1的支承是简易的。因此，将坩锅1固定到支承底座10上的操作可以安全、简单且迅速地完成。

此外，由于本发明的支承底座10组合设备是通过将鼓形段12装配在支承底座10的底段11上而迅速且简单地完成支承底座10的组装，这就使得将坩锅1固定到底座10上的操作更安全、更容易且更迅速。

此外采用本发明的所述支承底座10，由于倾斜表面11b、13b起引导面的作用，通过将鼓形段12的配合孔13配合到底段11上，可以简单且平滑地完成底段11和鼓形段12的组装。而且配合之后，倾斜表面11b、13b变为鼓形段12的支承表面并可防止底段11从鼓形段12中脱落，因此除了配合外不需其它联接操作。因此，支承底座10的组装可以简单且迅速地完成，并且这使得将坩锅1固定到支承底座10上的操作可以更安全、更容易、更迅速地完成。

Claims (5)

1.一种将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上的方法，所述单晶拉制设备装备一个存放半导体熔料的坩锅以及一个支承所述坩锅的支承底座，所述方法的特征在于：

将所述支承底座划分为底段和能固定到所述底段上的鼓形段，

将所述坩锅安装到所述底段上；以及

通过将所述鼓形段固定到所述底段上来组装该支承底座。

2.一种用于权利要求1的方法中的支承底座组合设备，它将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上，所述支承底座组合设备的特征在于，它包括：

一个将所述支承底座的底段安装于其上的底段支架，

一个将所述支承底座的鼓形段安装于其上的鼓形段支架，以及

一个趋近驱动装置，该装置用于将底段支架和鼓形段支架装配到一起从而组装所述支承底座的底段和鼓形段。

3.一种根据权利要求2的支承底座组合设备，其特征在于，在所述鼓形段的底面上有一个环形定位槽，并且在所述鼓形段支架的上表面设有一个与所述鼓形段的环形定位槽相配合的环形配合凸台，该凸台的内表面沿向上方向逐渐扩宽而起引导面的作用。

4.一种用于权利要求1的方法中的支承底座，它将坩锅固定到单晶拉制设备的支承底座上，所述支承底座的特征在于，它包括：

一个底段以及一个具有配合孔的鼓形段，该底段装配到该配合孔中；

所述底段的外配合表面和所述鼓形段配合孔的配合表面具有沿向下方向渐窄的倾斜表面。

5.一种根据权利要求4的支承底座，其特征在于，所述支承底座的鼓形段包括多个围绕圆周方向划分该鼓形段的扇形体。

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