一種CZ直拉法矽單晶爐副室取棒裝置的製作方法

2023-06-03 20:50:27

技術領域：

本發明涉及機械設計領域，主要涉及一種cz直拉法矽單晶爐副室取棒裝置。

背景技術：
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矽單晶爐是一種軟軸提拉型單晶爐，在惰性氣體的保護環境中，以高純的石墨電阻加熱器，將半導體多晶矽高溫融化，用直拉法的方式生長出一種無位錯的單晶矽棒。但是單晶矽生長的條件要求十分地苛刻，從原料、熱場、控制系統、保護性氣體、設備、石英坩堝等等，每一個環節都必須認真地做到位。

矽單晶爐的真空環境主要由主爐室、爐蓋、副爐室等組成，主爐室的結構是寬大、扁短，空間比較的寬敞，對於副爐室的結構特點是深長、空間相對比較狹小。對於一些矽單晶爐的副室、爐蓋、主室三者是可以分離的。對於生長出的矽單晶棒要從矽單晶爐內取出，需要將單晶矽棒提拉上升到副室筒內，將爐蓋與主室用翻板閥隔離上下空間。然後將副室升起與爐蓋分離，最後旋轉副室到一邊緩慢下降矽棒將矽棒用矽棒轉移裝置轉移。

目前市場上cz直拉法矽單晶爐生長的矽單晶棒的尺寸在6-8英寸。隨著技術的進步對於單晶矽棒的直徑尺寸要求越來越大，目前生長的12英寸以上的矽單晶棒的單晶爐設備，對於一些大尺寸矽單晶爐（12英寸以上矽單晶棒的單晶爐）副室與爐蓋不可以分開，這樣會出現正常生產過程中拉制矽單晶a/b兩段的情況下，無法在正常生產過程中將副室移開單獨取下矽單晶a棒帶來難題。在這樣的實際背景下，針對地設計一種新型矽單晶爐副室取棒裝置。

技術實現要素：
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本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種cz直拉法矽單晶爐副室取棒裝置，解決大尺寸12英寸以上矽單晶爐出現拉制a\b棒情況下，不可以單獨移開副室取棒的條件下需要從副室中取出矽單晶a棒。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種cz直拉法矽單晶爐副室取棒裝置，包括有基座，其特徵在於：所述基座上架設有固定框架，所述固定框架上設有可升降的升降平臺，所述升降平臺由其底端的液壓缸驅動，所述升降平臺上安裝有伸縮臂，所述伸縮臂由其後端的絲杆驅動，所述伸縮臂的前端安裝有抱夾裝置。

所述的基座的底端安裝有行走輪，所述基座上分布有可升降的支撐杆。

所述的升降平臺的四個拐角分別設有導向輪，所述導向輪與固定框架立柱上的導軌導向配合。

所述固定框架的上端部分別安裝有兩相對應的固定梁，所述固定梁上分別安裝有滑輪，所述滑輪中有鋼絲繩繞過，所述鋼絲繩的一端固定在升降平臺上，另一端固定在液壓缸的缸體固定板上。

所述的滑輪為四個，兩兩對稱設置在固定梁上，所述的液壓缸為兩個。

所述的抱夾裝置包括有安裝在伸縮臂前端的固定板，所述固定板上安裝有上下間隔成列設置的抱夾，所述抱夾分別包括有兩相互對應設置的左、右夾爪，所述左、右夾爪的兩端分別通過槽形連杆連接，所述槽形連杆的兩端拐角處分別通過轉銷鉸接在固定座上，所述固定座安裝在固定板上，所述槽形連杆的中部通過頂杆與固定板導向配合，且頂杆上套裝有與固定板旋合的中空的絲杆管，且頂杆的端部安裝有限位板。

所述的抱夾為三個，上下間隔設置。

所述的槽形連杆的內拐角處設有用於連接相鄰連杆的弧形加固拐臂。

本發明的優點是：

本發明結構設計合理，通過抱夾裝置上的絲杆的進動伸縮帶動抱夾的張與合，來抱緊、鬆開單晶矽棒，很好地解決了在狹長的有限空間內抱夾晶棒以及大尺寸矽單晶爐副室取棒的難題，可根據需要進行實時調節，方便操作控制，人工省時省力，取棒效率高。

附圖說明：

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的局部放大圖。

具體實施方式：

參見附圖。

一種cz直拉法矽單晶爐副室取棒裝置，包括有基座1，所述基座1上架設有固定框架2，所述固定框架2上設有可升降的升降平臺3，所述升降平臺3由其底端的液壓缸4驅動，所述升降平臺3上安裝有伸縮臂5，所述伸縮臂5由其後端的絲杆驅動，所述伸縮臂5的前端安裝有抱夾裝置。

所述的基座1的底端安裝有行走輪7，所述基座1上分布有可升降的支撐杆8。

所述的升降平臺3的四個拐角分別設有導向輪，所述導向輪與固定框架2立柱上的導軌導向配合。

所述固定框架2的上端部分別安裝有兩相對應的固定梁9，所述固定梁9上分別安裝有滑輪10，滑輪10中有鋼絲繩11繞過，所述鋼絲繩11的一端固定在升降平臺3上，另一端固定在液壓缸4的缸體固定板6上。

所述的滑輪10為四個，兩兩對稱設置在固定梁9上，所述的液壓缸4為兩個。

所述的抱夾裝置包括有安裝在伸縮臂5前端的固定板18，所述固定板18上安裝有上下間隔成列設置的抱夾，所述抱夾分別包括有兩相互對應設置的左、右夾爪12、13，所述左、右夾爪12、13的兩端分別通過槽形連杆14連接，所述槽形連杆14的兩端拐角處分別通過轉銷鉸接在固定座15上，所述固定座15安裝在固定板18上，所述槽形連杆14的中部通過頂杆16與固定板18導向配合，且頂杆18上套裝有與固定板旋合的中空的絲杆管17，且頂杆16的端部安裝有限位板。

所述的抱夾為三個，上下間隔設置。

所述的槽形連杆14的內拐角處設有用於連接相鄰連杆的弧形加固拐臂19。

其結構的相關設置說明：

（1）該發明裝置根據矽單晶爐的高度實際取棒的位置高度設計上升的高度最大3.5m。

（2）該裝置伸縮臂的最大伸長量是800mm。

（3）抱夾裝置的整體寬度360mm.由於副室門的最大寬度是380mm。

（4）抱夾裝置上的絲杆的進動伸縮帶動抱夾的張與合，來抱緊、鬆開單晶矽棒。

（5）該裝置的鋼絲繩與伸縮臂的後部連接在一起，可以連接到合適的固定位置處充當該裝置的配重塊作用，防止裝置因前後重量偏差較大出現傾斜。

其具體的取棒生產過程：

（1）在直拉矽單晶正常生產過程中，如果出現拉制a棒的情況下，在操作人員按照工藝要求收尾後，將a棒單晶矽棒與矽單晶爐熱場中石英坩堝內的熔料液面脫離。

(2)帶單晶矽a棒在單晶爐內按工藝正常冷卻工藝到達一定位置後，將a棒提升到副室內將翻板閥關閉，讓主室與副室上下空間隔離。

（3）打開副室氬氣等到副室內的壓力與外界壓力基本一致時候，關閉副室氬氣氣體。將副室門打開。

（4）有操作人員將副室取棒裝置從指定位置推到爐體正前方合適位置，將裝置的基座支撐杆支起固定位置。將裝置上的鋼絲繩沿著豎直方向固定到合適位置。並將升降平臺升到適當高度

（5）通過緩慢搖動該裝置上的手搖輪帶動絲杆進動使得伸縮臂臂伸長到副室內部合適位置，抱夾處於完全張開狀態

（6）通過抱夾裝置上的三個絲杆將抱夾牢牢地抱緊單晶矽棒。

（7）在抱夾完全抱緊單晶矽棒後，將籽晶剪斷，然後通過手搖輪緩慢地將單晶矽棒從副室內移出來。

（8）緩慢地下降升降平臺，將單晶矽棒降低到合適高度放到晶棒轉移裝置中，將取下的晶棒轉移到指定位置冷卻。

（9）最後有操作員將副室取棒裝置從新推到指定位置。