專利名稱：連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，半導(dǎo)體材料如硅的單晶棒的生產(chǎn)一般采用直拉單晶爐，現(xiàn)有的單晶爐一般包括底座、立柱、爐室、爐蓋、帶有提拉頭的副室和相關(guān)管道等。由于現(xiàn)有的單晶爐一般只設(shè)有一個(gè)副室，不能連續(xù)生產(chǎn)單晶，在一個(gè)開爐周期內(nèi)只能生產(chǎn)一根單晶，由于單晶的冷卻、取出和籽晶的更換均需要耗費(fèi)時(shí)間，坩堝消耗量大，一個(gè)坩堝只能生產(chǎn)1根單晶，且需要反復(fù)加熱，造成資源浪費(fèi)和較高的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種可連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，以解決一個(gè)開爐周期消耗一個(gè)坩堝只能拉一根單晶，周期時(shí)間長(zhǎng)，造成高能耗等資源浪費(fèi)，生產(chǎn)成本高的問(wèn)題。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，包括底座、主爐室、立柱、爐蓋組件和頂部固定連接有提拉頭裝置的副室，所述副室與爐蓋組件的頂部相連，所述副室設(shè)置為至少兩個(gè)，每個(gè)副室分別通過(guò)可升降和旋轉(zhuǎn)的連接機(jī)構(gòu)與所述立柱連接，所述至少兩個(gè)副室交替進(jìn)行拉晶；所述主爐室的外側(cè)設(shè)有加料裝置，所述加料裝置通過(guò)波紋管組件與所述爐蓋組件相連。其中，所述主爐室可通過(guò)頂升機(jī)構(gòu)頂升和外旋。其中，所述副室設(shè)置為兩個(gè)，所述兩個(gè)副室分別位于立柱的兩側(cè)，分別為第一副室和第二副室，所述第一副室和第二副室分別通過(guò)可升降和旋轉(zhuǎn)的第一連接機(jī)構(gòu)和第二連接機(jī)構(gòu)與所述立柱相連。其中，所述第一連接機(jī)構(gòu)包括第一支臂、第一支撐、第一頂升軸、第一凸臺(tái)和第一頂升機(jī)構(gòu)；所述第一頂升軸通過(guò)第一支撐固定在所述立柱的一側(cè)，所述第一副室通過(guò)第一支臂與第一頂升軸連接，第一凸臺(tái)設(shè)置在所述第一頂升軸上位于第一支臂的下方，所述第一頂升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第一頂升軸向上運(yùn)動(dòng)使得第一凸臺(tái)抵住所述第一支臂從而帶動(dòng)第一副室做提升運(yùn)動(dòng)，所述第一副室可繞第一頂升軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，所述第二連接機(jī)構(gòu)包括第二支臂、第二支撐、第二頂升軸、第二凸臺(tái)和第二頂升機(jī)構(gòu)；所述第二頂升軸通過(guò)第二支撐固定在所述立柱的另一側(cè)，所述第二副室通過(guò)第二支臂與第二頂升軸連接，第二凸臺(tái)設(shè)置在所述第二頂升軸上位于第二支臂的下方，所述第二頂升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第二頂升軸向上運(yùn)動(dòng)使得第二凸臺(tái)抵住所述第二支臂從而帶動(dòng)第二副室做提升運(yùn)動(dòng)，所述第二副室可繞第二頂升軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，所述爐蓋通過(guò)第三支臂連接到第二頂升軸上，所述第三支臂位于第二頂升
3機(jī)構(gòu)的上方；所述第二頂升軸上位于第三支臂的下方設(shè)有第三凸臺(tái)，所述第三凸臺(tái)距第三支臂的距離大于第二凸臺(tái)距第二支臂的距離；爐蓋組件可繞第二頂升軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，所述至少兩個(gè)副室和爐蓋組件可通過(guò)人工推動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或與通過(guò)機(jī)動(dòng)連接進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，所述爐蓋組件與所述波紋管組件的連接處設(shè)有插板閥。其中，所述加料裝置設(shè)有移動(dòng)車。(三)有益效果上述技術(shù)方案提供的一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，采用至少兩個(gè)副室進(jìn)行交替地進(jìn)行拉晶，同時(shí)配有連續(xù)加料裝置，使得當(dāng)其中的一個(gè)處于拉晶工作時(shí)，其它副室處于生產(chǎn)準(zhǔn)備狀態(tài)或單晶冷卻狀態(tài)，此時(shí)，連續(xù)加料裝置也處于裝料和預(yù)抽真空等生產(chǎn)準(zhǔn)備狀態(tài)，從而形成了連續(xù)的單晶生產(chǎn)過(guò)程，使得消耗一個(gè)坩堝可拉制多根單晶，并使得主爐室工作狀態(tài)下保持溫度，節(jié)約了能源，并降低了生產(chǎn)成本。進(jìn)一步地，在加料裝置的底部設(shè)有移動(dòng)車，便于加料裝置的移動(dòng)。


圖1是本發(fā)明一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備非工作狀態(tài)下的主視圖；圖2是本發(fā)明第二副室拉晶狀態(tài)下的主視圖；圖3是本發(fā)明第二副室拉晶狀態(tài)下的俯視圖；圖4是本發(fā)明第一副室拉晶狀態(tài)下的主視圖；圖5是本發(fā)明第一副室拉晶狀態(tài)下的俯視圖。其中，1、底座；2、主爐室；3、爐蓋組件；4、加料裝置；5、立柱；3_1、爐蓋；3_2、翻板閥；3-3、插板閥；4-1、料倉(cāng)；4-2、波紋管組件；4-3、移動(dòng)車；6_1、第一副室；6_2、第二副室；
6-la、第一提拉頭裝置；6-2a，第二提拉頭裝置；7_10、第一連接機(jī)構(gòu)；7_20、第二連接機(jī)構(gòu)；
7-11、第一支臂；7-12、第一支撐；7-13、第一頂升軸；7_14、第一頂升機(jī)構(gòu)；7_15、第一凸臺(tái)； 7-21、第二支臂；7-22、第二支撐；7-23、第二頂升軸；7_24、第二頂升機(jī)構(gòu)；7_25、第二凸臺(tái)； 7- 、第三凸臺(tái)；8、第三支臂。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖1，本發(fā)明一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備包括底座1、主爐室2、爐蓋組件3、加料裝置4、頂部固定安裝有提拉頭裝置6-3的副室、立柱5和相關(guān)管道。主爐室2安裝在底座1 上，該主爐室2可由頂升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)和升降；主爐室2內(nèi)設(shè)坩堝。爐蓋組件3包括爐蓋 3-1、與爐蓋3-1的頂部固定連接的翻板閥3-2以及位于爐蓋3-1加料口上的插板閥3-3， 爐蓋組件3可提升和旋轉(zhuǎn)，位于主爐室2的上方。立柱5固定在底座1的后側(cè)上，位于主爐室2的后面。副室與立柱5相連，位于爐蓋3的上方。加料裝置4設(shè)置在主爐室2的外側(cè)， 該加料裝置4可與爐蓋3-1的頂部相連，位于主爐室2的一側(cè)，主爐室2、副室和加料裝置4 的內(nèi)部均設(shè)有充保護(hù)氣體管道和抽真空管道。本發(fā)明的副室設(shè)置有至少兩個(gè)，每個(gè)副室均通過(guò)可升降和旋轉(zhuǎn)的連接機(jī)構(gòu)與立柱5連接，本實(shí)施例優(yōu)選為兩個(gè)，該兩個(gè)副室分別位于立柱5的兩側(cè)，分別為第一副室6-1和第二副室6-2，該第一副室6-1和第二副室6-2所配置的提拉頭裝置為第一提拉頭裝置6-la和第二提拉頭裝置6-2a，第一副室6_1和第二副室
6-2分別通過(guò)可升降和旋轉(zhuǎn)的第一連接機(jī)構(gòu)7-10和第二連接機(jī)構(gòu)7-20與立柱5相連。本實(shí)施例的第一連接機(jī)構(gòu)7-10包括第一支臂7-11、第一支撐7_12、第一頂升軸
7-13和第一頂升機(jī)構(gòu)7-14；第一頂升軸7-13的上、下端分別通過(guò)第一支撐7_12固定在立柱5的一側(cè)，第一副室6-1通過(guò)第一支臂7-11與第一頂升軸7-13連接，第一頂升軸7_13 位于第一支臂7-11的下方設(shè)有第一凸臺(tái)7-15。第一頂升機(jī)構(gòu)7-14位于第一頂升軸7_13 的下端，當(dāng)?shù)谝豁斏龣C(jī)構(gòu)7-14驅(qū)動(dòng)第一頂升軸7-13向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一凸臺(tái)7-15抵住第一支臂7-11使得與第一支臂7-11固定連接的第一副室6-1做升降運(yùn)動(dòng)；第一副室6-1可繞其第一頂升軸7-13轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，第一頂升機(jī)構(gòu)7-14可為油缸、氣缸、電動(dòng)推桿等具有伸縮功能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。第二連接機(jī)構(gòu)7-20包括第二支臂7-21、第二支撐7-22、第二頂升軸7-23和第二頂升機(jī)構(gòu)7-M ；第二頂升軸7-23的上、下端分別通過(guò)第二支撐7-22固定在立柱5的另一側(cè)，第二副室6-2通過(guò)第二支臂7-21與第二頂升軸7-23連接，第二頂升軸7_23上位于第二支臂7-21的下方固定連接有第二凸臺(tái)7-25。第二頂升機(jī)構(gòu)7-M位于第二頂升軸7-23 的下端，當(dāng)?shù)诙斏龣C(jī)構(gòu)7-M驅(qū)動(dòng)第二頂升軸7-23向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二凸臺(tái)7-25抵住第二支臂7-21使得與第二支臂7-21固定連接的第二副室6-2做升降運(yùn)動(dòng)；第二副室6_2可繞其第二頂升軸7-23轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，第二頂升機(jī)構(gòu)7-M可為油缸、氣缸、電動(dòng)推桿等具有伸縮功能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中，第一副室6-1和第二副室6-2可通過(guò)人工推動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或者與電機(jī)等機(jī)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例的爐蓋組件3通過(guò)第三支臂8連接到第二頂升軸7-22上，第二頂升軸 7-22上位于第三支臂8的下方固定連接有第三凸臺(tái)7-26，第三凸臺(tái)746距第三支臂8的距離大于第二凸臺(tái)7-25距第二支臂7-21的距離，使得第二頂升機(jī)構(gòu)7-M先驅(qū)動(dòng)第二副室 6-2做向上運(yùn)動(dòng)，在第二頂升機(jī)構(gòu)7-M繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)爐蓋組件3與第二副室6-2同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)。該爐蓋組件3可通過(guò)手動(dòng)或與電機(jī)等機(jī)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接繞第二頂升軸7-22轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖1，本實(shí)施例的加料裝置4包括料倉(cāng)4-1、波紋管組件4-2和移動(dòng)車4_3，料倉(cāng) 4-1通過(guò)波紋管組件4-2可與爐蓋3-1上的插板閥3-3相連，移動(dòng)車4_3位于加料裝置4的底部。其中，移動(dòng)車4-3的作用是便于移動(dòng)料倉(cāng)4-1以為副室的轉(zhuǎn)動(dòng)提供空間；采用插板閥 3-3是用于將料倉(cāng)4-1和爐蓋3-1隔離或連通，以維持主爐室2的真空度和爐溫，當(dāng)需加料的時(shí)候打開該插板閥3-3進(jìn)行連續(xù)加料，加料完成后需要移動(dòng)料倉(cāng)4-1的時(shí)候，關(guān)閉該隔離閥4-5以使主爐室2與外界隔離。上述提供的技術(shù)方案的一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備的工作過(guò)程為 圖2和圖3為第二副室6-2的拉晶狀態(tài)，第二副室6-2與爐蓋組件3連接處于拉晶狀態(tài)，此時(shí)，翻板閥3-2處于打開狀態(tài)，第一副室6-1不與爐蓋組件3連接處于立柱5的一側(cè)，作安裝籽晶等生產(chǎn)準(zhǔn)備；當(dāng)?shù)诙笔?-2拉晶完成后，將單晶提升到第二副室6-2的內(nèi)腔，并關(guān)閉翻板閥3-2，然后第二頂升機(jī)構(gòu)7-M將第二副室6-2提升，并轉(zhuǎn)動(dòng)第二支臂7-21 使第二副室6-2離開爐蓋組件3，進(jìn)行單晶冷卻、取出單晶及更換籽晶等工作；與此同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)第一支臂7-11使得第一副室6-1轉(zhuǎn)動(dòng)至爐蓋組件3的上方，并驅(qū)動(dòng)第一頂升機(jī)構(gòu)7-14將第一副室6-1與爐蓋組件3相連接進(jìn)行第一副室6-1的拉晶工作。圖4和圖5為第一副室6-1的拉晶狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝桓笔?-1移動(dòng)到爐蓋組件3的位置后，將加料裝置4移動(dòng)到待加料的位置，將波紋管組件4-2與爐蓋組件3的插板閥3-3連接，此時(shí)插板閥3-3處于關(guān)閉狀態(tài)，待料倉(cāng)4-1裝料后進(jìn)行抽真空，料倉(cāng)4-1抽真空合格后打開插板閥3-3對(duì)主爐室2進(jìn)行加料，待上述準(zhǔn)備工作完成后，打開翻板閥3-2進(jìn)行第一副室6-1的拉晶工作。當(dāng)?shù)谝桓笔?-1拉晶完成后，將單晶提升至第一副室6-1的內(nèi)腔，關(guān)閉爐蓋組件3的翻板閥3-2，然后通過(guò)第一頂升機(jī)構(gòu)7-14將第一副室6-1提升，并轉(zhuǎn)動(dòng)第一支臂7-11使得第一副室6-1離開爐蓋組件3的位置進(jìn)行冷卻及取出單晶和更換籽晶等工作。由上述的工作過(guò)程推理，在第一副室6-1拉晶完成后，配合連續(xù)加料，可進(jìn)行第二副室6-2下一輪的拉晶工作。本實(shí)施的兩個(gè)副室依次交替，可進(jìn)行連續(xù)拉晶。上述技術(shù)方案形成了連續(xù)的單晶生產(chǎn)過(guò)程，使得消耗一個(gè)坩堝可拉制多根單晶， 并使得主爐室2在更換副室過(guò)程中維持溫度，不需反復(fù)加熱，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，包括底座、主爐室、立柱、爐蓋組件和頂部固定連接有提拉頭裝置的副室，所述副室與爐蓋組件的頂部相連，其特征在于，所述副室設(shè)置為至少兩個(gè)，每個(gè)副室分別通過(guò)可升降和旋轉(zhuǎn)的連接機(jī)構(gòu)與所述立柱連接，所述至少兩個(gè)副室交替進(jìn)行拉晶；所述主爐室的外側(cè)設(shè)有加料裝置，所述加料裝置通過(guò)波紋管組件與所述爐蓋組件相連。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，其特征在于，所述副室設(shè)置為兩個(gè)，所述兩個(gè)副室分別位于立柱的兩側(cè)，分別為第一副室和第二副室，所述第一副室和第二副室分別通過(guò)可升降和旋轉(zhuǎn)的第一連接機(jī)構(gòu)和第二連接機(jī)構(gòu)與所述立柱相連。
3.如權(quán)利要求2所述的連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，其特征在于，所述第一連接機(jī)構(gòu)包括第一支臂、第一支撐、第一頂升軸、第一凸臺(tái)和第一頂升機(jī)構(gòu)；所述第一頂升軸通過(guò)第一支撐固定在所述立柱的一側(cè)，所述第一副室通過(guò)第一支臂與第一頂升軸連接，第一凸臺(tái)設(shè)置在所述第一頂升軸上位于第一支臂的下方，所述第一頂升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第一頂升軸向上運(yùn)動(dòng)使得第一凸臺(tái)抵住所述第一支臂從而帶動(dòng)第一副室做提升運(yùn)動(dòng)，所述第一副室可繞第一頂升軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述的連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，其特征在于，所述第二連接機(jī)構(gòu)包括第二支臂、第二支撐、第二頂升軸、第二凸臺(tái)和第二頂升機(jī)構(gòu)；所述第二頂升軸通過(guò)第二支撐固定在所述立柱的另一側(cè)，所述第二副室通過(guò)第二支臂與第二頂升軸連接，第二凸臺(tái)設(shè)置在所述第二頂升軸上位于第二支臂的下方，所述第二頂升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第二頂升軸向上運(yùn)動(dòng)使得第二凸臺(tái)抵住所述第二支臂從而帶動(dòng)第二副室做提升運(yùn)動(dòng)，所述第二副室可繞第二頂升軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，其特征在于，所述爐蓋通過(guò)第三支臂連接到第二頂升軸上，所述第三支臂位于第二頂升機(jī)構(gòu)的上方；所述第二頂升軸上位于第三支臂的下方設(shè)有第三凸臺(tái)，所述第三凸臺(tái)距第三支臂的距離大于第二凸臺(tái)距第二支臂的距離；爐蓋組件可繞第二頂升軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，其特征在于，所述至少兩個(gè)副室和爐蓋組件可通過(guò)人工推動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或與通過(guò)機(jī)動(dòng)連接進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，其特征在于，所述爐蓋組件與所述波紋管組件的連接處設(shè)有插板閥。
8.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，其特征在于，所述加料裝置設(shè)有移動(dòng)車。
全文摘要
本發(fā)明涉及單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備。本發(fā)明一種連續(xù)生產(chǎn)單晶的設(shè)備，包括底座、主爐室、爐蓋組件、立柱和至少兩個(gè)副室，每個(gè)副室的頂部固定連接有提拉頭裝置，并配有連續(xù)加料裝置。優(yōu)選地，所述副室設(shè)置為兩個(gè)，所述兩個(gè)副室分別位于立柱的兩側(cè)，分別通過(guò)可升降和旋轉(zhuǎn)的連接機(jī)構(gòu)與所述立柱相連。本發(fā)明采用至少兩個(gè)副室進(jìn)行交替拉晶的工作，當(dāng)其中的一個(gè)處于拉晶狀態(tài)時(shí)，其它副室和連續(xù)加料裝置作生產(chǎn)準(zhǔn)備，從而節(jié)約了時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，輔之以連續(xù)加料，形成了連續(xù)的單晶生產(chǎn)過(guò)程，使得消耗一個(gè)坩堝可拉制多根單晶，使得在副室交替更換和連續(xù)加料時(shí)維持主爐室的溫度，進(jìn)一步節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C30B15/00GK102443845SQ20111046065
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者付一凡 申請(qǐng)人:北京中晶華業(yè)科技有限公司