一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及直拉單晶爐設(shè)備，旨在提供一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)。該種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)包括推動軸組件、真空腔體、磁鋼、磁鋼安裝套、裝料勺和操作桿，用于向單晶硅生長爐的石英坩堝內(nèi)摻雜物質(zhì)，石英坩堝設(shè)置在隔離閥座內(nèi)，隔離閥座的內(nèi)部是真空區(qū)域，隔離閥座設(shè)有一個連通口，真空腔體與隔離閥座的連通口密封連接，真空腔體的內(nèi)部是真空區(qū)域；裝料勺的末端與推動軸組件通過螺紋連接，并通過直線運動和旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)向石英坩堝內(nèi)投放物質(zhì)。本實用新型通過操作桿控制，利用磁力作用實現(xiàn)直線運動和旋轉(zhuǎn)運動，從而將事先儲存在裝料勺里的摻雜物質(zhì)投入石英坩堝中，能夠在單晶爐拉制過程中達到所需元素摻雜的目的。
【專利說明】
—種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是關(guān)于直拉單晶爐設(shè)備，特別涉及一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)客戶對單晶硅電阻率范圍要求，有時需要摻雜磷、砷等元素。摻雜的方法主要有共熔法和投入法。共熔法是將摻雜的物質(zhì)與多晶硅原料一起投入石英坩堝中熔化。投入法是多晶硅在石英坩堝內(nèi)完全熔化后，再將摻雜物質(zhì)投入熔化，實現(xiàn)摻雜的目的。
[0003]投入法摻雜方式目前普遍采用的漏斗式及導(dǎo)管式摻雜裝置，但這些方式都具有一定的局限性，要么其摻雜方法工藝過程比較復(fù)雜，要么其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種易于安裝和實現(xiàn)，能避免外界雜質(zhì)對硅料產(chǎn)生污染的摻雜機構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的解決方案是:
[0005]提供一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)，用于向單晶硅生長爐的石英坩堝內(nèi)摻雜物質(zhì)，石英坩堝設(shè)置在隔離閥座內(nèi)，隔離閥座的內(nèi)部是真空區(qū)域，所述一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)包括推動軸組件、真空腔體、磁鋼、磁鋼安裝套、裝料勺和操作桿；隔離閥座設(shè)有一個連通口，真空腔體通過螺釘和O形圈，與隔離閥座的連通口密封連接，真空腔體的內(nèi)部是真空區(qū)域；裝料勺的末端與推動軸組件通過螺紋連接，裝料勺用于盛裝物質(zhì)，并通過直線運動和旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)向石英坩堝內(nèi)投放物質(zhì)；
[0006]所述推動軸組件設(shè)在真空腔體內(nèi)，推動軸組件包括滾動副、推動軸、鐵素體元件及直線運動軸承；滾動副(結(jié)構(gòu)類似滾動軸承)包括保持架、滾珠，保持架焊接在推動軸上，用于保證推動軸組件能在真空腔體內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)運動，直線運動軸承用于保證推動軸組件能在真空腔體內(nèi)做直線運動；鐵素體元件為鐵磁性材料制備的原件，焊接在推動軸上，用于通過磁力作用與外部的磁鋼吸合一起運動；
[0007]磁鋼通過磁鋼固定套設(shè)置在真空腔體外，且磁鋼在真空腔體外部對稱設(shè)置，操作桿與磁鋼固定套連接固定；能通過拉動操作桿做直線運動，帶動磁鋼固定套和磁鋼運動，進而利用磁鋼的磁力帶動推動軸組件和裝料勺運動，使裝料勺到達隔離閥座內(nèi)投料位置后，通過拉動操作桿做徑向旋轉(zhuǎn)運動，從實現(xiàn)裝料勺一起運動并翻轉(zhuǎn)，完成投料。
[0008]作為進一步的改進，所述磁鋼設(shè)有兩塊，對稱設(shè)置在推動軸組件外部，并使兩塊磁鋼和鐵素體元件在一條直線上。
[0009]作為進一步的改進，所述鐵素體元件是兩面切邊的圓柱體形狀的結(jié)構(gòu)。
[0010]作為進一步的改進，所述單塊磁鋼的磁力大于臨界值F，臨界值F滿足公式:F =μ (M+m)g,其中，μ為直線運動軸承摩擦系數(shù),且μ的取值范圍為0.002?0.003, M為推動軸組件和裝料勺的質(zhì)量之和，m為裝料勺內(nèi)盛裝的物質(zhì)的質(zhì)量，g為重力加速度。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0012]通過操作桿控制，利用磁力作用實現(xiàn)直線運動和旋轉(zhuǎn)運動，從而將事先儲存在裝料勺里的摻雜物質(zhì)投入石英坩堝中，能夠在單晶爐拉制過程中達到所需元素摻雜的目的，并且不影響整個拉晶過程，利用磁力的作用，用靜密封替代動密封，結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝和實現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為圖1中的A-A截面圖。
[0015]圖中的附圖標(biāo)記為:1真空腔體；2推動軸組件；3滾動副；4操作桿；5隔離閥座；6裝料勺；7磁鋼；8磁鋼固定套；9鐵素體元件；10真空區(qū)域。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述:
[0017]石英i甘禍設(shè)置在隔尚閥座5內(nèi)，隔尚閥座5的內(nèi)部是真空區(qū)域10,如圖1所不的用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)，用于向單晶硅生長爐的石英坩堝內(nèi)摻雜物質(zhì)。
[0018]一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)包括推動軸組件2、真空腔體1、磁鋼7、磁鋼固定套8、裝料勺6和操作桿4。隔離閥座5設(shè)有一個連通口，真空腔體I通過螺釘和O形圈，與隔離閥座5的連通口密封連接，真空腔體I的內(nèi)部是真空區(qū)域10。如圖2所示，推動軸組件2設(shè)在真空腔體I內(nèi)，推動軸組件2包括滾動副3、推動軸、鐵素體元件9,及直線運動軸承。滾動副3結(jié)構(gòu)類似滾動軸承，由保持架及滾珠組成,保持架焊接在推動軸上,保證推動軸組件2可以在真空腔體I內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)運動，而直線運動軸承保證推動軸組件2在真空腔體I內(nèi)做直線運動；鐵素體元件9為鐵磁性材料，形狀為圓柱體，其中兩面切邊，也焊接在推動軸上，便于通過磁力作用與外部磁鋼7吸附。裝料勺6與推動軸組件2末端通過螺紋連接，裝料勺6用于盛裝物質(zhì)，并通過直線運動和旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)向石英坩堝內(nèi)投放物質(zhì)。所述磁鋼7設(shè)有兩塊，且通過磁鋼固定套8對稱設(shè)置在推動軸組件2外部，并使兩塊磁鋼7和鐵素體元件9在一條直線上。操作桿4與磁鋼固定套8連接固定，通過拉動操作桿4做直線運動，帶動磁鋼固定套8和磁鋼7做旋轉(zhuǎn)運動，進而利用磁鋼7的磁力吸引鐵素體元件9，帶動推動軸組件2和裝料勺6運動，用靜密封代替動密封，從而帶動裝料勺6 —起從準(zhǔn)備位置移動至工作位置。此時拉動操作桿4做徑向旋轉(zhuǎn)運動，帶動磁鋼7吸引推動軸組件2和裝料勺6 —起做旋轉(zhuǎn)運動，完成投料過程。
[0019]要使本實用新型實現(xiàn)直線運動，單塊磁鋼7的磁力要大于臨界值F，臨界值F滿足公式:F = μ (M+m)g,其中，μ為直線運動軸承摩擦系數(shù),且μ的取值范圍為0.002?0.003，M為推動軸組件2和裝料勺6的質(zhì)量之和，m為裝料勺6內(nèi)盛裝的物質(zhì)的質(zhì)量，g為重力加速度。
[0020]當(dāng)需要向石英坩堝中投入所需摻雜元素時，拉動操作桿4做直線運動，此時與操作桿4固定的磁鋼固定套8內(nèi)的磁鋼7通過磁力的作用和推動軸組件2 —起運動,而推動軸組件2與裝料勺6連接，從而使裝料勺6 —起運動；當(dāng)推至工作位置時，將操作桿4沿圓周方向運動，帶動裝料勺6 —起翻轉(zhuǎn)，將事先裝在裝料勺6內(nèi)的摻雜元素投入石英坩堝內(nèi)，達到摻雜的目的。
[0021]最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)，用于向單晶硅生長爐的石英坩堝內(nèi)摻雜物質(zhì)，石英坩堝設(shè)置在隔離閥座內(nèi)，隔離閥座的內(nèi)部是真空區(qū)域，其特征在于，所述一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)包括推動軸組件、真空腔體、磁鋼、磁鋼安裝套、裝料勺和操作桿；隔離閥座設(shè)有一個連通口，真空腔體通過螺釘和O形圈，與隔離閥座的連通口密封連接，真空腔體的內(nèi)部是真空區(qū)域；裝料勺的末端與推動軸組件通過螺紋連接，裝料勺用于盛裝物質(zhì)，并通過直線運動和旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)向石英坩堝內(nèi)投放物質(zhì)； 所述推動軸組件設(shè)在真空腔體內(nèi)，推動軸組件包括滾動副、推動軸、鐵素體元件及直線運動軸承；滾動副包括保持架、滾珠，保持架焊接在推動軸上，用于保證推動軸組件能在真空腔體內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)運動，直線運動軸承用于保證推動軸組件能在真空腔體內(nèi)做直線運動；鐵素體元件為鐵磁性材料制備的原件，焊接在推動軸上，用于通過磁力作用與外部的磁鋼吸合一起運動； 磁鋼通過磁鋼固定套設(shè)置在真空腔體外，且磁鋼在真空腔體外部對稱設(shè)置，操作桿與磁鋼固定套連接固定；能通過拉動操作桿做直線運動，帶動磁鋼固定套和磁鋼運動，進而利用磁鋼的磁力帶動推動軸組件和裝料勺運動，使裝料勺到達隔離閥座內(nèi)投料位置后，通過拉動操作桿做徑向旋轉(zhuǎn)運動，從實現(xiàn)裝料勺一起運動并翻轉(zhuǎn)，完成投料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)，其特征在于，所述磁鋼設(shè)有兩塊，對稱設(shè)置在推動軸組件外部，并使兩塊磁鋼和鐵素體元件在一條直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)，其特征在于，所述鐵素體元件是兩面切邊的圓柱體形狀的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于單晶硅生長爐的摻雜機構(gòu)，其特征在于，所述單塊磁鋼的磁力大于臨界值F，臨界值F滿足公式:F= μ (M+m)g，其中，μ為直線運動軸承摩擦系數(shù)，且μ的取值范圍為0.002?0.003，M為推動軸組件和裝料勺的質(zhì)量之和，m為裝料勺內(nèi)盛裝的物質(zhì)的質(zhì)量，g為重力加速度。
【文檔編號】C30B15/04GK204111914SQ201420474257
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】朱亮, 王巍, 俞安州, 孫明, 沈興潮 申請人:杭州慧翔電液技術(shù)開發(fā)有限公司, 浙江晶盛機電股份有限公司