[发明专利]一种可提拉的直拉法单晶硅夹持机构及工作方法

权利要求书

1.一种可提拉的直拉法单晶硅夹持机构，包括炉壳（10）和单晶硅棒（13），其特征在于，所述炉壳（10）的两侧对称设置有套筒（25），所述炉壳（10）内侧设有两条电动导轨（24），所述电动导轨（24）上设有朝外的凸轴（26），所述凸轴（26）穿过所述套筒（25）后末端与电动推杆（11）通过螺纹连接，所述凸轴（26）与所述套筒（25）滑动副连接，从而依靠电动推杆（11）来推动所述电动导轨（24）水平移动；每条所述电动导轨（24）上安装有电动滑块（22），所述电动滑块（22）上安装有夹持基座（2301），所述夹持基座（2301）上固定有上下对称设置的两个夹持环（2302），两个夹持环（2302）之间安装有若干个转动滚轮（2303），所述单晶硅棒（13）位于所述转动滚轮（2303）的中间；所述电动滑块（22）的一侧设置有双层凹槽（2201），所述双层凹槽（2201）内层为扁圆柱形空间，所述双层凹槽（2201）外层设有边缘块（2202）；所述夹持基座（2301）上固定设置旋块（2307），所述旋块（2307）具有扇形外层叶片（2308）和内层圆柱（2309），所述外层叶片（2308）厚度与所述双层凹槽（2201）的内层厚度相同，所述外层叶片（2308）外层外径与所述双层凹槽（2201）的内层直径相同，所述外层叶片（2308）轮廓与边缘块（2202）轮廓相贴合，所述内层圆柱（2309）直径与所述外层叶片（2308）内径相同，从而实现将所述旋块（2307）与所述双层凹槽（2201）嵌入配合在一起；每个所述夹持环（2302）由两个半圆环拼装而成，每个所述半圆环的圆环切端面上对应设置插柱（2305）和凹槽（2306），依靠插柱（2305）和凹槽（2306）的配合将两个半圆环拼装成整个夹持环（2302）；上下两层夹持环（2302）上至少带有三对相互对称的圆孔，每对圆孔上均安装有中心螺柱（2304），所述滚轮（2303）通过中心螺柱（2304）固定安装在两个夹持环之间，所述夹持基座（2301）为V形结构，靠近夹持基座（2301）的滚轮（2303）在所述夹持基座（2301）的V形凹陷区，不影响滚轮（2303）转动；所述滚轮（2303）上侧具有斜面，斜面与垂直面的角度大于所述单晶硅棒（13）腰部斜面与垂直面的夹角，可承接所述单晶硅棒（13）的腰部斜面，滚轮（2303）中间为轴承结构，在夹持环（2302）提拉单晶硅时不影响硅棒转动，滚轮（2303）整体高度与所述夹持环（2302）两层间距相等，中间由中心螺柱（2304）穿过夹持环（2302），两端由螺帽固定。

2.根据权利要求1所述的一种可提拉的直拉法单晶硅夹持机构，其特征在于，所述电动滑块（22）底部设有夹持环限制块（2203），所述夹持环限制块（2203）一侧设有通孔，通孔内侧为光滑表面，所述电动滑块（22）底部设置有螺纹凸起（2204），所述螺纹凸起（2204）顶部存在螺纹，所述夹持环限制块（2203）套在所述螺纹凸起（2204）上，由螺帽进行固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种可提拉的直拉法单晶硅夹持机构，其特征在于，所述电动导轨（24）与所述电动滑块（22）为一体结构，共同连接外部电路来控制所述电动滑块的上下移动。

4.根据权利要求1所述的一种可提拉的直拉法单晶硅夹持机构，其特征在于，所述夹持基座（2301）、所述夹持环（2302）和所述滚轮（2303）均位于单晶炉副室。

5.根据权利要求1所述的一种可提拉的直拉法单晶硅夹持机构，其特征在于，所述夹持基座（2301）、所述夹持环（2302）和所述滚轮（2303）的材料为钼、钨、钛合金中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种可提拉的直拉法单晶硅夹持机构的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）单晶硅放肩阶段完成后，进入等径生长阶段，在拉制出一段长度的单晶硅后提高拉速拉制出单晶硅棒的腰部，并使腰部上部具有的斜面与垂直面的夹角应小于滚轮斜面与垂直面的夹角，防止单晶硅棒的斜面部分卡在两个夹持环机构配合形成的圆形夹持环上；单晶硅棒腰部圆柱部分直径不得大于两个夹持环机构合并后滚轮边缘形成的圆形范围内径，腰部圆柱部分高度与夹持环机构的厚度相同，避免夹持环机构无法完全夹持单晶硅棒或影响夹持机构的工作状态；拉制出腰部后再次放肩，进入等径生长阶段；

（2）夹持环机构在未夹持状态时，位于单晶炉副室的两侧，防止夹持环机构触碰到单晶硅棒，影响单晶硅棒的拉制；

（3）单晶硅棒的腰部中心提拉至夹持环机构水平位置时，两边的电动推杆推动凸轴，使电动导轨从两侧向中心移动；

通过控制电动滑块在电动导轨的轴向位置使滚轮与单晶硅棒的腰部紧密贴合，直至位于一侧的夹持环存在的插柱和凹槽与另一侧对应的插柱和凹槽配合对接，将单晶硅棒夹持在中间，且夹持环能载住单晶硅棒，不发生周向滑动；

（4）控制电动滑块在电动导轨上的移动速度直至与提拉线的速度一致，可协助提拉线提升单晶硅棒，减小提拉线的负载，延长提拉线的使用寿命，同时防止因单晶硅棒重量过大引起细颈断裂。