一種臥式擴散爐的自動送料裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種臥式擴散爐的自動送料裝置，通過升降機構操控懸臂下降，可在推拉舟將懸臂及其裝載的晶舟水平送入擴散爐的爐管后，將晶舟卸于爐管內的支撐平臺上，使懸臂可退出爐管，只留晶舟單獨接受擴散工藝，從而提高了擴散工藝質量和生產(chǎn)效率，并可節(jié)約使用維護成本。
【專利說明】一種臥式擴散爐的自動送料裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體設備的自動送料系統(tǒng)，更具體地，涉及一種臥式擴散爐的采用懸臂式推拉舟的自動送料裝置。

【背景技術】
[0002]目前，半導體和太陽能產(chǎn)業(yè)所使用的臥式擴散爐的主要工藝形式是采用“懸臂擴散”工藝。請參閱圖1?圖2，圖1?圖2是現(xiàn)有的一種臥式擴散爐的自動送料系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的臥式擴散爐采用懸臂式推拉舟形式進行自動送料，其自動送料系統(tǒng)水平設置在臥式擴散爐爐管24的送料窗口 23外部，主要包括I個用于送料的推拉舟7，推拉舟7的前端設有I個水平懸臂12，推拉舟7下方設有水平滑軌4。自動送料系統(tǒng)在工作時，先將一組硅片并列垂直裝入晶舟10，再將裝有硅片的晶舟10放在懸臂12上。然后，推拉舟7沿滑軌4向圖示的右側方向水平移動(如圖中箭頭所指)，將懸臂12及其承載的晶舟10送入爐管24進行工藝。如圖2所示，工藝時懸臂12留在爐管24內，處于懸停狀態(tài)，與晶舟10及硅片一起接受工藝過程；推拉舟7在爐管24外，并通過送料窗口 23處設置的工藝門與爐管24隔離。工藝后推拉舟7再將懸臂12和晶舟10—起向左拉出(如圖中箭頭所指)。這種推拉舟能自動水平往返運動，實現(xiàn)硅片的自動裝入和卸出。
[0003]在上述現(xiàn)有的臥式擴散爐的自動送料方式過程中，由于懸臂攜帶晶舟進入爐管后，是同晶舟一起停留在爐管內接受工藝的(如圖2的狀態(tài)所示)，因此存在以下缺陷:
[0004]1、懸臂阻擋了來自爐管底部的熱能，對其承載的晶舟中的硅片形成“陰影效應”，對工藝的均勻性將產(chǎn)生一定的不利影響；
[0005]2、在工藝過程中，工藝氣體會沉積在懸臂上，當懸臂在進出料的過程中，易產(chǎn)生顆粒等副產(chǎn)物，影響顆粒指標的降低，并會對凈化工作區(qū)造成二次污染，使得清洗周期變短，且增加了清洗工作量；
[0006]3、由于懸臂長時間在高溫爐管中停留，縮短了其使用壽命；
[0007]4、由于工藝氣體會沉積在懸臂上，因此加大了工藝氣體的注入量，增加了損耗。
[0008]隨著硅片擴散阻值的增加、對其擴散均勻性要求的不斷提高，以及工藝副產(chǎn)物對硅片的二次污染越來越嚴重，上述現(xiàn)有的懸臂擴散方式已經(jīng)不能滿足半導體和太陽能行業(yè)發(fā)展的要求。因此，需要對現(xiàn)有的自動送料系統(tǒng)進行改進，使其能夠更好地完成送料過程，提高擴散工藝質量。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種新的臥式擴散爐的自動送料裝置，可在推拉舟將懸臂及其裝載的晶舟水平送入擴散爐的爐管后，通過升降機構操控懸臂下降將晶舟卸于爐管內的支撐平臺上，使懸臂可退出爐管，只留晶舟單獨接受擴散工藝，從而提高了擴散工藝質量。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0011]一種臥式擴散爐的自動送料裝置，設置在所述擴散爐的爐管外，包括推拉舟、推拉舟前端設有的水平懸臂、推拉舟下方設有的水平滑軌，所述懸臂用于將其裝載的晶舟送入和送出所述爐管，其特征在于，還包括設于所述滑軌下方的升降機構，所述升降機構連接所述滑軌，所述推拉舟通過帶動所述懸臂將所述晶舟水平送入所述爐管，所述升降機構通過驅動所述滑軌下降，帶動所述懸臂下降，將所述晶舟卸在所述爐管底部設有的支撐平臺上后水平退出所述爐管，使所述晶舟單獨接受擴散工藝，并在擴散工藝完成后，再次將所述晶舟裝起水平送出所述爐管。
[0012]優(yōu)選地，所述升降機構包括一步進電機，所述步進電機的水平轉軸連接渦輪蝸桿升降機，所述渦輪蝸桿升降機的蝸桿垂直轉動連接所述滑軌，所述滑軌二端分別與垂直固設的第一支撐架、第二支撐架形成垂直滑動連接，所述步進電機固接所述第一支撐架或所述第二支撐架。
[0013]優(yōu)選地，所述渦輪蝸桿升降機包括第一渦輪蝸桿升降機、第二渦輪蝸桿升降機，所述步進電機固接所述第一支撐架，所述第一、第二渦輪蝸桿升降機分別豎直連接在所述步進電機水平轉軸的步進電機近端和遠端，所述第一、第二渦輪蝸桿升降機的蝸桿分別垂直轉動連接所述滑軌，位于所述步進電機水平轉軸遠端的所述第二渦輪蝸桿升降機固接所述第二支撐架。
[0014]優(yōu)選地，所述滑軌的底面分設有支承座，所述第一、第二渦輪蝸桿升降機的所述蝸桿上端與所述支承座轉動連接。
[0015]優(yōu)選地，所述滑軌二端與所述第一、第二支撐架之間通過相垂直配合安裝的導柱和導套形成滑動連接。
[0016]優(yōu)選地，所述滑軌二端分設有所述導套，所述第一、第二支撐架分設有與所述導套相垂直滑動配合的所述導柱，所述滑軌通過所述導套與所述導柱的配合安裝，在所述第一、第二支撐架上垂直滑動。
[0017]優(yōu)選地，所述支撐架設有中空內部和連通中空內部的開口，所述導柱和導套配合設于所述中空內部，所述導柱與所述支撐架的中空內壁固接，所述導套通過所述開口與所述滑軌相固接。
[0018]優(yōu)選地，所述開口的高度用作所述滑軌的垂直升降限位。
[0019]優(yōu)選地，還包括第三支撐架，所述第三支撐架垂直固設于所述第一、第二支撐架之間，所述第三支撐架設有軸承孔，所述軸承孔設有軸承，所述步進電機的所述轉軸穿過所述軸承并形成轉動配合，所述第一、第二、第三支撐架通過第四支撐架相固接。
[0020]優(yōu)選地，所述支撐平臺為相對設于所述爐管底部的若干對等高的支撐腳，所述支撐腳的高度大于所述懸臂的厚度，所述懸臂在所述推拉舟的帶動下，從相對的所述支撐腳之間穿過，并在所述升降機構的帶動下，將所述懸臂裝載的所述晶舟卸下或裝起。
[0021]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明通過升降機構，在推拉舟將懸臂及其裝載的晶舟水平送入擴散爐的爐管后，可操控懸臂下降將晶舟卸于爐管底部的支撐平臺上，使懸臂可退出爐管，只留晶舟單獨接受擴散工藝，避免了懸臂對擴散工藝的影響；升降機構采用步進電機能保證懸臂升降的微小控制；采用二副渦輪蝸桿升降機實現(xiàn)聯(lián)動，可合理分配受力；滑軌與支撐架之間通過導柱、導套相滑動配合，可保證升降的平穩(wěn)控制；限位開口設計可防止誤動作時出現(xiàn)危險。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0022]1、懸臂可退出爐管不經(jīng)受工藝，消除了其對擴散工藝過程產(chǎn)生的“陰影效應”，可使得硅片均勻性提高0.5%。
[0023]2、可避免工藝氣體沉積在懸臂上，因此，在進出料的過程中基本上消除了副產(chǎn)物的生成，大大地減少了對凈化工作區(qū)的二次污染，清洗間隔時間可提高一倍。
[0024]3、由于懸臂不會長時間在爐管中停留，避開了高溫烘烤的影響，使用壽命可延長20 ?30%。
[0025]4、節(jié)約了工藝氣體的注入量，注入量可減少10%，因此，工藝氣體的使用量節(jié)約了10%。
[0026]5、尤為明顯的是，以往擴散爐石英爐管的清洗周期一般為3個月，使用本裝置后，爐管的清洗周期可以延長到4?5個月，甚至更長的時間(根據(jù)硅片的工藝數(shù)據(jù)而定)，因此節(jié)約了使用成本，提高了工藝質量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1?圖2是現(xiàn)有的一種臥式擴散爐的自動送料系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明一種臥式擴散爐的自動送料裝置的結構示意圖；
[0029]圖4?圖6是本發(fā)明一種臥式擴散爐的自動送料裝置的工作狀態(tài)示意圖。

【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0031]需要說明的是，在下述的【具體實施方式】中，在詳述本發(fā)明的實施方式時，為了清楚地表示本發(fā)明的結構以便于說明，特對附圖中的結構不依照一般比例繪圖，并進行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。
[0032]在下述【具體實施方式】中，先請參閱圖3，圖3是本發(fā)明一種臥式擴散爐的自動送料裝置的結構示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的自動送料裝置，與圖1所示的現(xiàn)有的一種臥式擴散爐的自動送料系統(tǒng)同樣設置，安裝在擴散爐爐管24的送料窗口 23外部(本圖示省略了位于自動送料裝置右側的爐管部分)，包括推拉舟7、推拉舟7前端設有水平懸臂12、懸臂12上承載有晶舟10、推拉舟7下方朝向所述送料窗口(即位于圖示右側方向)設有水平滑軌4以及滑軌4下方連接設置的升降機構。
[0033]請繼續(xù)參閱圖3。所述升降機構包括一步進電機21，所述步進電機21的水平轉軸16連接渦輪蝸桿升降機20。渦輪蝸桿升降機的數(shù)量可設置I個或2個，作為一可選實施例，渦輪蝸桿升降機可為一臺，可設置在滑軌中部附近位置與步進電機的轉軸連接，在此情況下，步進電機的水平轉軸遠端將直接活動連接第二支撐架。如設置2個實現(xiàn)聯(lián)動，可合理分配受力，屬于公知常識。作為本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，采用按圖示位置設置2個渦輪蝸桿升降機，即第一渦輪蝸桿升降機20、第二渦輪蝸桿升降機20’。其中，所述步進電機21通過水平轉軸16分別與所述第一渦輪蝸桿升降機20、第二渦輪蝸桿升降機20’的渦輪連接(屬于公知技術，本例不作展開說明)，所述第一輪蝸桿升降機20豎直連接在所述步進電機21水平轉軸16的靠近步進電機側的近端，所述第二渦輪蝸桿升降機20’豎直連接在所述步進電機21水平轉軸16的遠離步進電機側的遠端。由于所述第一渦輪蝸桿升降機20、第二渦輪蝸桿升降機20’之間的跨度較大，實際安裝時，采用了 2副聯(lián)軸器15將所述第一渦輪蝸桿升降機20、第二渦輪蝸桿升降機20’的渦輪桿連接在一起，并與步進電機21自身的轉軸共同構成了水平轉軸16。
[0034]請繼續(xù)參閱圖3。所述第一、第二渦輪蝸桿升降機20、20’的蝸桿19的上端分別垂直轉動連接所述滑軌4的下端，作為本發(fā)明的一種實現(xiàn)形式，所述滑軌4的底面對應部位設有2個下端帶有軸孔的支承座18，所述第一、第二渦輪蝸桿升降機20、20’的所述蝸桿19的上端可插入支承座18的軸孔與所述支承座18形成轉動連接。當啟動步進電機21時，轉軸16的水平轉動力矩傳遞至渦輪蝸桿升降機20、20’的渦輪，渦輪轉動驅動蝸桿19沿垂直方向轉動上升或下降，可將所述滑軌4頂起或降落，帶動所述滑軌4上推拉舟7前端連接的懸臂12的垂直升降。
[0035]請繼續(xù)參閱圖3。在所述滑軌4的二端側分別垂直固設有第一支撐架6、第二支撐架13，所述滑軌4的二端分別與所述第一支撐架6、第二支撐架13形成可沿垂直方向滑動的滑動連接，所述第一支撐架6、第二支撐架13的一個作用是支撐所述滑軌4。所述滑軌4的二端與所述第一、第二支撐架6、13之間通過相配合安裝的導柱和導套形成滑動連接。作為優(yōu)選的具體連接方式，在所述第一、第二支撐架6、13分別對應設有中空內部25 (局部圖示了在第一支撐架6開設的I個中空內部25)和連通中空內部25的豎直條形開口 5，所述導柱2和導套3配合設于所述中空內部25，其中，所述導柱2通過其下端部I與所述支撐架6、13的中空內部25的內壁固接，所述導套3套設在所述導柱2外周形成可垂直滑動的間隙配合，并在所述導套3的外壁通過連接件穿過所述開口 5與所述滑軌4的二端分別相固接。如果將相配合的導柱、導套設于所述支撐架6、13的外部也是可以的，但設于所述支撐架6、13的內部可節(jié)約空間。
[0036]請繼續(xù)參閱圖3。作為優(yōu)選，所述開口 5可用作所述滑軌4的垂直升降限位，開口5的高度距離決定了滑軌4也就是推拉舟7及懸臂12的垂直升降區(qū)間。限位開口的設計可防止誤動作時出現(xiàn)危險。
[0037]請繼續(xù)參閱圖3。所述步進電機21通過其底面固定安裝的支架22與所述第一支撐架6固定安裝連接，所述第一渦輪蝸桿升降機20的底面也固定安裝在支架22上，所述第二渦輪蝸桿升降機20’的底面固定安裝在支架14上，支架14與所述第二支撐架13固定安裝連接。這樣，整個升降機構就得到了固定及支撐。
[0038]請繼續(xù)參閱圖3。優(yōu)選地，由于所述第一渦輪蝸桿升降機20、第二渦輪蝸桿升降機20’之間的跨度較大，為避免轉軸16發(fā)生彎曲變形，需要對轉軸進行支撐。方法是在所述第一、第二支撐架6、13之間垂直增設第三支撐架9，并在所述第三支撐架9對應轉軸高度位置加工一軸承孔，在所述軸承孔內安裝有軸承17，例如可采用滾珠軸承形式，將所述轉軸16穿過所述軸承17形成轉動配合，可起到很好的支撐和轉動配合效果。
[0039]請繼續(xù)參閱圖3。由于整個自動送料裝置具有相當?shù)闹亓?，為了形成更穩(wěn)固的結構，優(yōu)選地，可將所述第一、第二、第三支撐架6、9、13通過與其固定連接的水平第四支撐架8穩(wěn)固地安裝在一起形成一框架結構的支撐機構。
[0040]最后，請參閱圖4?圖6，圖4?圖6是本發(fā)明一種臥式擴散爐的自動送料裝置的工作狀態(tài)示意圖。如圖4所示，本發(fā)明的自動送料裝置在工作時，于擴散工藝之前，先將一組硅片(圖示省略)并列垂直裝入晶舟10，再將裝有硅片的晶舟10放在懸臂12上，懸臂12從晶舟10底部中間將晶舟10叉起。然后，推拉舟7沿滑軌4向圖示的右側方向水平移動(如圖中箭頭所指)，將懸臂12上裝載的晶舟10送入爐管24準備進行擴散工藝。在爐管24內對應晶舟10的工藝位置處的底部內壁上安裝有支撐平臺11，所述支撐平臺11為相對設置的若干對等高的支撐腳，例如圖示里外相對設置的2對支撐腳。所述支撐腳的高度大于所述懸臂12的厚度，每對支撐腳的間距大于懸臂12的寬度。
[0041]接著，如圖5所示，在晶舟10的水平工藝位置到位后(即位于支撐平臺11的支撐腳正上方)，推拉舟7停止水平移動，懸臂12在爐管24內處于懸停狀態(tài)，推拉舟7位于爐管24外。此時，晶舟10及懸臂12的底面與支撐平臺11的支撐腳頂部保持有一定距離。
[0042]然后，如圖6所示，升降機構執(zhí)行下降動作，即啟動圖3中的步進電機21轉動(促使蝸桿19下降的電機轉動方向)，轉軸16的水平轉動力矩傳遞至渦輪蝸桿升降機20、20’的渦輪，渦輪轉動驅動蝸桿19沿垂直方向轉動下降，促使所述滑軌4降落，帶動所述滑軌4上推拉舟7前端連接的懸臂12的垂直下降(如圖6中垂直方向的箭頭所指)。當懸臂12下降至晶舟10的底面接觸到支撐平臺11的支撐腳時，可控制懸臂緩慢繼續(xù)下降，直至懸臂12與晶舟10的底面脫離為止。此時，晶舟10即被卸于支撐平臺11的支撐腳之上，升降機構執(zhí)行停止下降動作，推拉舟7向左側水平移動，將懸臂12向左從相對設置的2對支撐腳之間的空隙抽出，拉出爐管24(如圖中水平箭頭所指)。之后，關閉工藝門，只留晶舟10在爐管24內，并開始進行工藝，晶舟10內裝有的硅片即可均勻地接受工藝，基本不會發(fā)生“陰影效應”和受到顆粒副產(chǎn)物的影響。
[0043]工藝結束后，按上述的反向動作，懸臂12先水平進入爐管24內，并從支撐平臺11的支撐腳之間穿過，然后，升降機構執(zhí)行上升動作，將懸臂12升起并將晶舟10從支撐平臺11的支撐腳上托起，再將晶舟10通過懸臂12從爐管24內再拉出，完成整個工藝過程。支撐架6、13設有的限位開口 5，可防止誤動作時懸臂12過度下降撞擊到支撐平臺11的支撐腳，防止爐管24底部受撞擊而出現(xiàn)損壞的危險。
[0044]綜上所述，本發(fā)明的自動送料裝置通過推拉舟沿滑軌水平移動，可將懸臂上裝載的晶舟水平送入和送出爐管；并可通過升降機構的升降，帶動懸臂的升降，將晶舟在所述爐管內利用支撐平臺載起和卸下，使懸臂在進行擴散工藝時可離開爐管，只留晶舟單獨接受工藝，避免了懸臂停留在爐管內而對擴散工藝的結果造成不利影響。
[0045]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種臥式擴散爐的自動送料裝置，設置在所述擴散爐的爐管外，包括推拉舟、推拉舟前端設有的水平懸臂、推拉舟下方設有的水平滑軌，所述懸臂用于將其裝載的晶舟送入和送出所述爐管，其特征在于，還包括設于所述滑軌下方的升降機構，所述升降機構連接所述滑軌，所述推拉舟通過帶動所述懸臂將所述晶舟水平送入所述爐管，所述升降機構通過驅動所述滑軌下降，帶動所述懸臂下降，將所述晶舟卸在所述爐管底部設有的支撐平臺上后水平退出所述爐管，使所述晶舟單獨接受擴散工藝，并在擴散工藝完成后，再次將所述晶舟裝起水平送出所述爐管。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動送料裝置，其特征在于，所述升降機構包括一步進電機，所述步進電機的水平轉軸連接渦輪蝸桿升降機，所述渦輪蝸桿升降機的蝸桿垂直轉動連接所述滑軌，所述滑軌二端分別與垂直固設的第一支撐架、第二支撐架形成垂直滑動連接，所述步進電機固接所述第一支撐架或所述第二支撐架。
3.根據(jù)權利要求2所述的自動送料裝置，其特征在于，所述渦輪蝸桿升降機包括第一渦輪蝸桿升降機、第二渦輪蝸桿升降機，所述步進電機固接所述第一支撐架，所述第一、第二渦輪蝸桿升降機分別豎直連接在所述步進電機水平轉軸的步進電機近端和遠端，所述第一、第二渦輪蝸桿升降機的蝸桿分別垂直轉動連接所述滑軌，位于所述步進電機水平轉軸遠端的所述第二渦輪蝸桿升降機固接所述第二支撐架。
4.根據(jù)權利要求3所述的自動送料裝置，其特征在于，所述滑軌的底面分設有支承座，所述第一、第二渦輪蝸桿升降機的所述蝸桿上端與所述支承座轉動連接。
5.根據(jù)權利要求2所述的自動送料裝置，其特征在于，所述滑軌二端與所述第一、第二支撐架之間通過相垂直配合安裝的導柱和導套形成滑動連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的自動送料裝置，其特征在于，所述滑軌二端分設有所述導套，所述第一、第二支撐架分設有與所述導套相垂直滑動配合的所述導柱，所述滑軌通過所述導套與所述導柱的配合安裝，在所述第一、第二支撐架上垂直滑動。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的自動送料裝置，其特征在于，所述支撐架設有中空內部和連通中空內部的開口，所述導柱和導套配合設于所述中空內部，所述導柱與所述支撐架的中空內壁固接，所述導套通過所述開口與所述滑軌相固接。
8.根據(jù)權利要求7所述的自動送料裝置，其特征在于，所述開口的高度用作所述滑軌的垂直升降限位。
9.根據(jù)權利要求2或3所述的自動送料裝置，其特征在于，還包括第三支撐架，所述第三支撐架垂直固設于所述第一、第二支撐架之間，所述第三支撐架設有軸承孔，所述軸承孔設有軸承，所述步進電機的所述轉軸穿過所述軸承并形成轉動配合，所述第一、第二、第三支撐架通過第四支撐架相固接。
10.根據(jù)權利要求1所述的自動送料裝置，其特征在于，所述支撐平臺為相對設于所述爐管底部的若干對等高的支撐腳，所述支撐腳的高度大于所述懸臂的厚度，所述懸臂在所述推拉舟的帶動下，從相對的所述支撐腳之間水平穿過，并在所述升降機構的帶動下，將所述懸臂裝載的所述晶舟卸下或裝起。
【文檔編號】C30B31/00GK104328502SQ201410637488
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權日:2014年11月6日
【發(fā)明者】郝曉明, 桂曉波, 肖東輝 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司