[發明專利]一種可提拉的直拉法單晶硅夾持機構及工作方法

有效

• 申請號: 202011523381.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112725879B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 蘇文佳;李九龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可提拉的直拉法單晶硅夾持機構，包括爐殼（10）和單晶硅棒（13），其特征在于，所述爐殼（10）的兩側對稱設置有套筒（25），所述爐殼（10）內側設有兩條電動導軌（24），所述電動導軌（24）上設有朝外的凸軸（26），所述凸軸（26）穿過所述套筒（25）后末端與電動推桿（11）通過螺紋連接，所述凸軸（26）與所述套筒（25）滑動副連接，從而依靠電動推桿（11）來推動所述電動導軌（24）水平移動；每條所述電動導軌（24）上安裝有電動滑塊（22），所述電動滑塊（22）上安裝有夾持基座（2301），所述夾持基座（2301）上固定有上下對稱設置的兩個夾持環（2302），兩個夾持環（2302）之間安裝有若干個轉動滾輪（2303），所述單晶硅棒（13）位于所述轉動滾輪（2303）的中間；所述電動滑塊（22）的一側設置有雙層凹槽（2201），所述雙層凹槽（2201）內層為扁圓柱形空間，所述雙層凹槽（2201）外層設有邊緣塊（2202）；所述夾持基座（2301）上固定設置旋塊（2307），所述旋塊（2307）具有扇形外層葉片（2308）和內層圓柱（2309），所述外層葉片（2308）厚度與所述雙層凹槽（2201）的內層厚度相同，所述外層葉片（2308）外層外徑與所述雙層凹槽（2201）的內層直徑相同，所述外層葉片（2308）輪廓與邊緣塊（2202）輪廓相貼合，所述內層圓柱（2309）直徑與所述外層葉片（2308）內徑相同，從而實現將所述旋塊（2307）與所述雙層凹槽（2201）嵌入配合在一起；每個所述夾持環（2302）由兩個半圓環拼裝而成，每個所述半圓環的圓環切端面上對應設置插柱（2305）和凹槽（2306），依靠插柱（2305）和凹槽（2306）的配合將兩個半圓環拼裝成整個夾持環（2302）；上下兩層夾持環（2302）上至少帶有三對相互對稱的圓孔，每對圓孔上均安裝有中心螺柱（2304），所述滾輪（2303）通過中心螺柱（2304）固定安裝在兩個夾持環之間，所述夾持基座（2301）為V形結構，靠近夾持基座（2301）的滾輪（2303）在所述夾持基座（2301）的V形凹陷區，不影響滾輪（2303）轉動；所述滾輪（2303）上側具有斜面，斜面與垂直面的角度大于所述單晶硅棒（13）腰部斜面與垂直面的夾角，可承接所述單晶硅棒（13）的腰部斜面，滾輪（2303）中間為軸承結構，在夾持環（2302）提拉單晶硅時不影響硅棒轉動，滾輪（2303）整體高度與所述夾持環（2302）兩層間距相等，中間由中心螺柱（2304）穿過夾持環（2302），兩端由螺帽固定。

2.根據權利要求1所述的一種可提拉的直拉法單晶硅夾持機構，其特征在于，所述電動滑塊（22）底部設有夾持環限制塊（2203），所述夾持環限制塊（2203）一側設有通孔，通孔內側為光滑表面，所述電動滑塊（22）底部設置有螺紋凸起（2204），所述螺紋凸起（2204）頂部存在螺紋，所述夾持環限制塊（2203）套在所述螺紋凸起（2204）上，由螺帽進行固定。

3.根據權利要求1或2所述的一種可提拉的直拉法單晶硅夾持機構，其特征在于，所述電動導軌（24）與所述電動滑塊（22）為一體結構，共同連接外部電路來控制所述電動滑塊的上下移動。

4.根據權利要求1所述的一種可提拉的直拉法單晶硅夾持機構，其特征在于，所述夾持基座（2301）、所述夾持環（2302）和所述滾輪（2303）均位于單晶爐副室。

5.根據權利要求1所述的一種可提拉的直拉法單晶硅夾持機構，其特征在于，所述夾持基座（2301）、所述夾持環（2302）和所述滾輪（2303）的材料為鉬、鎢、鈦合金中的任意一種。

6.根據權利要求1所述的一種可提拉的直拉法單晶硅夾持機構的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）單晶硅放肩階段完成后，進入等徑生長階段，在拉制出一段長度的單晶硅后提高拉速拉制出單晶硅棒的腰部，并使腰部上部具有的斜面與垂直面的夾角應小于滾輪斜面與垂直面的夾角，防止單晶硅棒的斜面部分卡在兩個夾持環機構配合形成的圓形夾持環上；單晶硅棒腰部圓柱部分直徑不得大于兩個夾持環機構合并后滾輪邊緣形成的圓形范圍內徑，腰部圓柱部分高度與夾持環機構的厚度相同，避免夾持環機構無法完全夾持單晶硅棒或影響夾持機構的工作狀態；拉制出腰部后再次放肩，進入等徑生長階段；

（2）夾持環機構在未夾持狀態時，位于單晶爐副室的兩側，防止夾持環機構觸碰到單晶硅棒，影響單晶硅棒的拉制；

（3）單晶硅棒的腰部中心提拉至夾持環機構水平位置時，兩邊的電動推桿推動凸軸，使電動導軌從兩側向中心移動；

通過控制電動滑塊在電動導軌的軸向位置使滾輪與單晶硅棒的腰部緊密貼合，直至位于一側的夾持環存在的插柱和凹槽與另一側對應的插柱和凹槽配合對接，將單晶硅棒夾持在中間，且夾持環能載住單晶硅棒，不發生周向滑動；

（4）控制電動滑塊在電動導軌上的移動速度直至與提拉線的速度一致，可協助提拉線提升單晶硅棒，減小提拉線的負載，延長提拉線的使用壽命，同時防止因單晶硅棒重量過大引起細頸斷裂。