[實(shí)用新型]一種硅芯爐籽晶卸放、抓取自動(dòng)控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920031771.1
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN201339073Y
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建春;高京慧;雷小博;吳斌;姚婕
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工晶體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所
• 代理人: 羅 笛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體電子專用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硅芯爐籽晶卸放、抓取自動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)

硅芯作為多晶硅的生長載體，在多晶硅生產(chǎn)中具有重要作用。隨著當(dāng)前多晶硅市場的迅猛發(fā)展，大規(guī)模生產(chǎn)硅芯就成為急需解決的問題，目前使用的硅芯生長設(shè)備，每爐次只生長一根硅芯，由于每爐次只能生產(chǎn)一根晶體，而每生產(chǎn)一根硅單晶產(chǎn)品都要經(jīng)過：開爐→裝料→合爐→抽真空→充入保護(hù)氣體→加熱→硅芯生長→冷卻→開爐→取單晶產(chǎn)品的步驟。抽真空、充氣是為了降低晶體中的氧含量和保護(hù)材料和設(shè)備不被氧化，冷卻則是為了方便操作人員取出晶體，也有保護(hù)晶體產(chǎn)品不被氧化的作用，這三個(gè)階段是必不可少的，但也是很費(fèi)時(shí)間和資源的階段，每拉制一根硅芯，都要經(jīng)過抽氣、充氣、加熱等一系列過程，造成生產(chǎn)效率低、資源損耗大的缺點(diǎn)。

目前國外同類技術(shù)設(shè)備中，日本設(shè)計(jì)的硅芯爐設(shè)備技術(shù)含量較高，該硅芯爐設(shè)備每爐次最多可以拉制5根硅芯，但是該設(shè)備在換取籽晶時(shí)，必須由操作工人手動(dòng)操作，其自動(dòng)化程度很低，由于換取籽晶的過程是一個(gè)繁瑣費(fèi)力的工作，工作效率低，根本滿足不了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種硅芯爐籽晶卸放、抓取自動(dòng)控制裝置，不僅每爐次能拉制多根硅芯，而且自動(dòng)化程度高。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種硅芯爐籽晶卸放、抓取自動(dòng)控制裝置，包括籽晶托盤及用于籽晶頭抓取的提拉抓取機(jī)構(gòu)，在籽晶托盤的轉(zhuǎn)軸處安裝有一個(gè)增量編碼器，籽晶托盤還通過減速機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)連接；在提拉抓取機(jī)構(gòu)上設(shè)置有一個(gè)高度傳感器，提拉抓取機(jī)構(gòu)還與直流伺服電機(jī)連接，增量編碼器、步進(jìn)電機(jī)、高度傳感器和直流伺服電機(jī)分別與邏輯控制器PLC連接，在邏輯控制器PLC中設(shè)置有軟啟動(dòng)及軟停止功能。

本實(shí)用新型的硅芯爐籽晶卸放、抓取自動(dòng)控制裝置，不僅每爐次能拉制多根硅芯，而且實(shí)現(xiàn)了硅芯爐籽晶卸放、抓取自動(dòng)控制，具有低成本、高精度、高可靠性以及自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型裝置控制過程中的信號隔離傳輸原理框圖；

圖3是本實(shí)用新型裝置控制過程中的上電初始化單元程序框圖；

圖4是本實(shí)用新型裝置控制過程中的連續(xù)采集角度數(shù)據(jù)的程序框圖；

圖5是本實(shí)用新型裝置控制過程中的連續(xù)采集高度數(shù)據(jù)的程序框圖；

圖6是本實(shí)用新型裝置控制過程中的籽晶托盤結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型裝置控制過程中的工位數(shù)據(jù)標(biāo)定的軟件框圖；

圖8是本實(shí)用新型裝置控制過程中的運(yùn)動(dòng)定位控制的軟件原理框圖；

圖9是本實(shí)用新型裝置控制過程中的相鄰兩根硅芯的中心距尺寸圖；

圖10是本實(shí)用新型裝置控制過程中的勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)受力分析圖；

圖11是本實(shí)用新型裝置控制過程中的軟件原理框圖。

圖中，1.籽晶托盤，2.提拉抓取機(jī)構(gòu)，3.增量編碼器，4.減速機(jī)構(gòu)，5.步進(jìn)電機(jī)，6.高度傳感器，7.直流伺服電機(jī)，8.邏輯控制器PLC。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型的籽晶卸放、抓取自動(dòng)控制裝置的連接示意圖，包括現(xiàn)有的六工位的籽晶托盤1及相應(yīng)的用于籽晶頭抓取的提拉抓取機(jī)構(gòu)2，在籽晶托盤1的轉(zhuǎn)軸處安裝有一個(gè)分辨率為2000線的增量編碼器3，來測量籽晶托盤1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；籽晶托盤1還通過一個(gè)蝸輪蝸桿型減速機(jī)構(gòu)4與步進(jìn)電機(jī)5連接，該步進(jìn)電機(jī)5作為水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其角度可細(xì)分且最小步距角為1.8°，能確保電機(jī)不承受軸向力并可靠工作，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)5的細(xì)分?jǐn)?shù)，能保證步進(jìn)電機(jī)5的運(yùn)動(dòng)分辨率滿足定位要求，同時(shí)能正反向工作；在提拉抓取機(jī)構(gòu)2上設(shè)置有一個(gè)分辨率為1mm的高度傳感器6，提拉抓取機(jī)構(gòu)2還和一個(gè)直流伺服電機(jī)7連接，籽晶托盤1相對提拉抓取機(jī)構(gòu)2的垂直升降運(yùn)動(dòng)通過直流伺服電機(jī)7對上軸高度的調(diào)整實(shí)現(xiàn)，上軸高度由該高度傳感器6檢測；增量編碼器3、步進(jìn)電機(jī)5、高度傳感器6和直流伺服電機(jī)7分別與邏輯控制器PLC8連接，在邏輯控制器PLC8中設(shè)置有軟啟動(dòng)及軟停止功能。籽晶托盤1的水平旋轉(zhuǎn)及提拉抓取機(jī)構(gòu)2的上軸升降運(yùn)行由可編程的邏輯控制器PLC8統(tǒng)一協(xié)調(diào)，結(jié)合可編程邏輯控制器PLC8的軟啟動(dòng)及軟停止，通過控制步進(jìn)電機(jī)5和直流伺服電機(jī)7的精確動(dòng)作，來完成硅芯爐籽晶卸放、抓取全自動(dòng)控制過程。