[實用新型]一種外部裝料結構

有效

• 申請號: 201420520573.2
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN204174307U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 朱亮;王巍;倪軍夫;孫明;沈興潮
• 申請（專利權）人: 浙江晶盛機電股份有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本實用新型是關于直拉硅單晶生長設備的輔助設備，特別涉及一種外部裝料結構。

背景技術

晶體硅材料常用于集成電路的初始材料，典型生產單晶硅的方法是直拉法。而單晶爐是多晶硅轉化為單晶硅工藝的必需設備。單晶爐直拉法是將多晶硅原料熔化在石英坩堝中，在多晶硅完全熔化待溫度達到平衡后，將棒狀單晶硅緩慢放入液面，使一部分浸泡在溶液中，在合適的溫度下，硅熔液的硅原子會在籽晶的影響下隨著它的原子排列結構在溶液表面結晶，形成硅單晶。通過籽晶系統將單晶平穩的向上提起并加上合適的旋轉，在穩定的環境下，硅溶液可以連續不斷的結晶，最后形成一個主體圓柱狀的硅單晶體。

裝料大多采用將石英坩堝放入爐腔中，再用多晶原料放入石英坩堝中的方法。為防止損壞石英坩堝和原料碎屑掉入熱場影響熱場使用壽命，料必須緩慢輕放，導致裝料過程耗時費力。為了減少裝料時間，降低操作工的工作強度，市場上通常使用外加輔助機械車，在爐外裝好硅料再把石英坩堝放入爐腔中。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供能縮短裝料時間和裝料過程操作簡單安全的外部裝料機構。為解決上述技術問題，本實用新型的解決方案是：

提供一種外部裝料結構，用于將石英坩堝和真空罩連接密封后，整體吊裝放入或取出單晶爐熱場，其特征在于，真空罩上設有吊環和進出氣口，進出氣口連接有真空閥，真空閥的另一端連接口通過波紋管與真空泵連接，真空閥用于控制進出氣口的開啟和關閉；真空罩上設置有密封圈，并通過密封圈和石英坩堝密封連接，真空泵用于將石英坩堝和真空罩形成的密封腔體抽成真空；真空罩上還設有真空表，真空表用于測量石英坩堝和真空吸盤形成的密封腔體內的大氣壓力；

所述外部裝料結構的主體為吊裝機構，吊裝機構包括單晶爐中的籽晶系統和旋轉機構，吊裝機構利用真空罩上的吊環，實現對連接密封后的石英坩堝和真空罩整體進行吊裝；

所述籽晶系統安裝在副爐室上，籽晶系統包括電機、帶輪、離合器、編碼器、稱重傳感器，籽晶系統利用鋼絲繩與真空罩上的吊環連接，實現對連接密封后的石英坩堝和真空罩整體進行升降運動；所述電機設有兩個，兩個不同的電機用于提供兩種不明的吊裝速度，所述帶輪和離合器用于進行電機選擇，以達到不同的升降速度；所述編碼器用于定位鋼絲繩端部的位置(即指鋼絲繩與吊環的連接處)并顯示升降的距離，方便進行運動行程控制；所述稱重傳感器用于計算石英坩堝內所裝載的多晶硅原料的質量；

所述旋轉機構用于帶動副爐室進行旋轉運動，進而帶動安裝在副爐室上的籽晶系統進行旋轉運動，實現吊裝在籽晶系統上的連接密封后的石英坩堝和真空罩整體完成旋轉運動和升降運動；旋轉機構還設有限位開關，限位開關用于控制副爐室的旋轉角度。

作為進一步的改進，所述真空吸盤上的密封圈采用L形密封圈。

作為進一步的改進，所述波紋管與真空閥上采用快卸法蘭連接。

作為進一步的改進，所述外部裝料結構還包括運輸裝置，用于移動石英坩堝；運輸裝置采用裝料小車，裝料小車上設有擋塊和減震裝置，減震裝置采用減震彈簧。

利用外部裝料結構進行多晶硅裝料的控制方法，將裝有多晶硅原料的石英坩堝吊裝到單晶爐熱場內時，設稱重傳感器的稱重范圍為G，將稱重傳感器組件看作定滑輪，鋼絲繩的載荷為G1，裝入多晶硅原料的質量為G2，石英坩堝和真空罩的總質量為G3，真空表上壓力值P產生的壓力為F(其中P為0.1個大氣壓)；

當單晶爐熱場為18～24寸，上述各值需要滿足以下公式：G1≥G2+G3，G/2≥G2+G3，F≥K(G2+G3)；K為安全系數，在生產過程中K取5。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型專利不需增加額外吊裝輔助設備，利用了單晶爐固有的籽晶系統和副爐室旋轉機構，能有效的實現坩堝爐外裝料。

籽晶系統的快、慢速電機可以提供兩種不同的升降速度；可以利用籽晶系統的稱重裝置讀出吊裝坩堝的總質量，計算出所加料的質量。

副爐室旋轉機構可以完成坩堝從爐外轉移到爐內，并通過其限位精確的定位在主爐室上方。

附圖說明

圖1為石英坩堝放在小車上裝好料的示意圖。

圖2為利用籽晶系統拉起真空罩和坩堝的示意圖。

圖3為利用副爐室旋轉機構和籽晶系統升降將石英坩堝吊入熱場內的示意圖。

圖中的附圖標記為：1真空泵；2波紋管；3真空閥；4吊環；5真空罩；6真空表；7密封圈；8石英坩堝；9裝料小車；10籽晶系統；11旋轉機構；12主爐室。