[发明专利]一种长单晶硅棒的取出装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体行业中长单晶硅棒的生产领域，尤其涉及一种长单晶硅棒的取出装置。

背景技术

随着硅单晶炉二次投料设备和工艺的使用，硅单晶炉一次可生产的硅单晶棒长度得到显著提升。同时大尺寸单晶硅棒生产炉型以其大投料量为优点在进行小尺寸单晶棒生产时可一次生产获得较长单晶硅棒。例如直径8英寸单晶硅棒生产炉型一次可投料120Kg，以相同的投料量进行直径6英寸单晶硅棒生产时可获单晶硅棒长度明显增长。为了适应同一炉型多次投料以及大炉型小直径单晶硅棒的生产需求，在长单晶棒取出装置上提出了调整要求。

如图1所示，为现有的硅单晶炉的结构示意图。现有的硅单晶炉主要包括由下至上依次设置的主室101、炉盖102、翻板阀103和副室104，在所述主室101、炉盖102、翻板阀103和副室104的一侧连接有提升机构200，用于提升炉盖102、翻板阀103和副室104，以便于单晶棒取出。如图2、图3所示，现有的硅单晶炉大多采用副室、炉盖联动提升机构200，该提升机构200包括由下至上依次设置的电动推杆201、电动推杆连接块202、顶升轴203、炉盖提升轴204、炉盖提升连接件205、副室提升轴206和副室提升连接件207；其中，顶升轴203贯穿炉盖提升轴204，顶升轴203的上端与副室提升轴205的下端相连接，使得顶升轴203在电动推杆201的上推力作用下，向上顶推副室提升轴205，进而使得副室104上提；在副室104上提一段距离时，电动推杆连接块202与炉盖提升轴204相接触，电动推杆201继续施加上推力，驱动炉盖102与副室104一起进行提升，再旋转至指定取棒位置，然后取出单晶棒。

由此可见，在现有技术中，副室104与炉盖102由同一动力源单行程内推动提升，即动力源先推动副室104进行提升，当副室104提升到一定高度后动力源触发炉盖102，再带动炉盖102与副室104一起进行提升，然后再进行取棒作业。

然而，在副室104提升的提升过程中会发生一定偏转，而此时炉盖102固定不动，因此副室104与炉盖102之间无法实现同步旋转，造成两者的位置存在有一定的偏差，会影响单晶棒的取出。当长单晶硅棒在副室104下方漏出长度超过副室104与翻板阀103之间距离时，更无法将长单晶硅棒取出，严重影响正常生产。

为了满足长单晶棒的取出需要，现有的一种取出方法是，在现场多个操作工人协作一起手扶炉盖102和副室104，使二者同步旋转至指定取棒位置，然后从炉盖102底部下方取出单晶棒，这样不但费时费力，而且操作者手扶保持副室104与炉盖102同步旋转的可靠性较差，容易导致因旋转不同步而使翻板阀103与单晶硅棒发生碰撞，引起单晶硅棒振掉的潜在危险，同时对于在单晶硅棒底下进行操作的人员也构成一定安全隐患。

现有的另一种取出方法是，如图4所示，在翻板阀103上安装立板208，当副室104先升起一定高度后，立板208可限制副室104相对翻板阀103的旋转，待炉盖102升起一定高度后，副室104、炉盖102、翻板阀103一起进行旋转，使其旋转至指定取棒位置，然后取出单晶棒。虽然现有技术中采用翻板阀103上加立板208的结构，在一定程度上可实现副室104与炉盖102的同步旋转并提高操作的安全性，但无法实现副室104与炉盖102的可靠同步旋转，容易产生副室104与翻板阀103、炉盖102间的晃动，而且每次操作需要依据所生产单晶硅棒的长度安装或拆除立板208，费时费力，增加工作强度，同时为保障合炉时副室与翻板阀的准确配合，每次均需要拆下立板208，立板208的安装和拆除有一定高度，不便施行操作。

另外，无论是多次投料生产还是大炉型进行小直径单晶硅棒的生产，长单晶硅棒的生产有一定的成品率，实际操作中除了需要考虑长单晶硅棒的稳定、安全、可靠取出外，还需要考虑长单晶硅棒与常规长度单晶硅棒生产变化时取出方法的切换。

因此如何能够保证长单晶硅棒的稳定、安全、可靠的取出，并针对长单晶硅棒与常规长度单晶硅棒生产变化而进行方便的切换已成为业界亟需改进的目标。

有鉴于长单晶硅棒取出的问题，本发明人基于从事机械设计制造多年的丰富经验及过强的专业知识，结合硅单晶炉的应用实际，积极加以研究创新，以期在结构方面克服现有技术的缺点，提供一种可实现长单晶硅棒稳固、安全方便、可靠的取出，同时满足不同长度单晶硅棒取出而进行快捷、方便切换需求的长单晶硅棒的取出装置。

发明内容