一种大直径单晶炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大直径单晶炉，属于单晶炉的制造领域。本实用新型专利技术包括副室、炉筒、晶体提升机构和底座，自动旋转机构包括立轴、副室旋转轴、轴套和电机，立轴位于侧开式副室的一侧，副室旋转轴通过连接件与侧开式副室固连；电机的输出轴与电机齿轮固连，副室旋转轴的上端固连传导齿轮；传导齿轮下表面固连有光电感应块一，传导齿轮下方的轴套上表面固连有光电限位开关一和光电限位开关二；炉筒位于侧开式副室的下方且炉筒内部与侧开式副室内部相连通，侧开式副室下部设有隔离阀，晶体提升机构安装于侧开式副室的上方；炉筒和立轴均设置于底座上。本实用新型专利技术主要解决了人力推动副室进行旋转时容易带来掉棒风险的问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及单晶炉的制造领域，更具体地说，涉及一种大直径单晶炉，特别是针对生产12英寸及以上半导体级硅晶圆的单晶炉。
技术介绍
硅晶圆尺寸是在半导体生产过程中硅晶圆使用的直径值，硅晶圆尺寸越大越好，因为这样每块晶圆能生产更多的芯片。比如，同样使用0.13微米的制程在200mm的晶圆上可以生产大约179个处理器核心，而使用300mm的晶圆可以生产大约427个处理器核心，300mm直径的晶圆的面积是200mm直径晶圆面积的2.25倍，而出产的处理器个数却是后者的2.385倍，并且300mm晶圆实际的成本并不会比200mm晶圆高多少，因此这种成倍的生产率提高显然是所有芯片生产商所追求的。然而，硅晶圆具有的一个特性却限制了生产商随意增加硅晶圆的尺寸，那就是在晶圆生产过程中，离晶圆中心越远就越容易出现坏点。因此从硅晶圆中心向外扩展，坏点数呈上升趋势，这样现有技术中就无法随心所欲地增大晶圆尺寸。根据SEMI发布的半导体材料市场信息，2013年全球全年硅片材料市场消耗约100亿平方英寸，其中300mm约占70％，折合12英寸硅片月消耗量为516万片。然而12英寸以上大直径硅片市场中，日本、德国、美国和韩国资本控制的6大硅片公司的销量占世界硅片销售额的90％，全球寡头垄断已经形成。国内每月硅片需求量：12英寸(约20万片/月)、8英寸(约50万片/月)、6英寸(约35万片/月)，其中8英寸及12英寸硅片基本依赖国外进口。中国目前进口第一多的商品不是原油，是芯片，一年进口2500亿美元。我国集成电路产业处在世界的中下端，属于集成电路消费大国、制造大国，具有粗放型、高投入、低利润的缺陷。特别是晶圆制造行业，受限于国外对大直径单晶硅生长设备、工艺和检测设备的封锁，我国晶圆制造一直处于4～6英寸的工艺水平。因此，如何突破技术封锁，实现12英寸硅片的国产化，已经迫在眉睫。而要实现12英寸硅片的国产化，首先必须要解决的就是生产设备的国产化。传统单晶炉的结构示意图如图1所示，该单晶炉的副室包括上部圆筒形的封闭式副室1-1和下部的副室隔离仓1-2，因为在对副室进行清洗时，只能打开下部较小的副室隔离仓1-2，所以不能有效地清理整个副室内的氧化物等尘埃污染物，使得单晶硅在生产过程中因沾污而影响其品质，特别是对于生产12英寸及以上半导体级的硅晶圆，其品质要求更高，如何有效地清理整个副室内的尘埃污染物显得尤为重要。目前CZ晶体生长的工艺流程大致可以分为清炉→装料→抽空→检漏→熔料→穏温→引晶→放肩→等径→收尾→停炉→取棒等步骤，在清炉、装料和取棒工艺时，均会需要进行副室的旋转。传统的单晶炉中，其副室的旋转均是手动操作，即用人力推动副室进行旋转，缺点也很明显，人力推动往往在速度及用力方面都会存在差异，使得副室旋转的过程中不稳，特别是在取棒过程中，容易造成晶体在副室内晃动，带来掉棒的风险，且用人力推动副室进行旋转的工作效率也不高。针对用人力推动副室进行旋转的不足，现有技术中已提出改进方案，例如专利公开号：CN102304759A，公开日：2012年1月4日，专利技术创造名称为：拉晶炉副室旋转机构，该申请案公开了一种可使得拉晶炉的副室转动平稳的拉晶炉副室旋转机构，该拉晶炉副室旋转机构，副室转动设置机座上，在机座上设置电机，电机输出轴通过齿轮传动机构与副室相连。但是，该申请案的拉晶炉副室旋转机构缺少自动控制副室旋转角度的功能，使用起来十分不便。
技术实现思路
1.技术要解决的技术问题本技术的目的在于克服现有技术中的上述不足，提供了一种大直径单晶炉，主要解决了人力推动副室进行旋转时容易带来掉棒风险的问题。2.技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案为：本技术的大直径单晶炉，包括副室、炉筒、晶体提升机构和底座，所述副室包括自动旋转机构和一体式结构的侧开式副室；所述侧开式副室包括内部设有空腔的副室主体和门板，所述副室主体一侧面上设有开口，所述门板通过铰链转动连接在副室主体上，门板与副室主体侧面上的开口相配合；所述自动旋转机构包括立轴、副室旋转轴、轴套和电机，所述立轴位于侧开式副室的一侧，所述副室旋转轴通过连接件与侧开式副室固连，副室旋转轴穿过轴套，轴套与立轴固连；所述电机的输出轴与电机齿轮固连，副室旋转轴的上端固连传导齿轮，所述电机齿轮与传导齿轮啮合传功；所述传导齿轮下表面固连有光电感应块一，传导齿轮下方的轴套上表面固连有光电限位开关一和光电限位开关二；所述炉筒位于侧开式副室的下方且炉筒内部与侧开式副室内部相连通，侧开式副室下部设有隔离阀，所述晶体提升机构安装于侧开式副室的上方；所述炉筒和立轴均设置于底座上。作为本技术更进一步的改进，所述副室旋转轴的下端设有用于升降副室旋转轴的副室升降气缸。作为本技术更进一步的改进，所述副室旋转轴的下部设有光电感应块二，立轴的下部设有光电限位开关三。作为本技术更进一步的改进，还包括正转开关和反转开关，其中，正转开关与控制电机正转的电路连锁控制，反转开关与控制电机反转的电路连锁控制。作为本技术更进一步的改进，所述光电限位开关三一端与电源连接，另一端分为并联的两路，其中一路为串联的正转开关和光电限位开关二，另一路为串联的反转开关和光电限位开关一，所述并联的两路均与电机相连。作为本技术更进一步的改进，所述正转开关和反转开关共同组成一个旋转开关，该旋转开关旋至一侧时正转开关闭合，旋至另一侧时反转开关闭合。3.有益效果采用本技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本技术中提供了自动旋转机构，该自动旋转机构采用电动控制的电机作为动力源，利用齿轮传动的方式来实现侧开式副室的自动旋转，实现了自动化操作、消除了安全隐患、生产效率明显提高；具体采用3个光电限位开关进行信号检测，通过光电限位开关一和光电限位开关二进行自动限位动作，通过光电限位开关三进行防误操作动作，以闭合正转开关或反转开关进行侧开式副室的“打开/关闭”动作，对晶体生长工艺的自动化及操作性都有很大的提升。(2)本技术中采用光电限位开关作为信号检测装置，在电路设计过程中很好的采用信号进行断路，提高了操作的安全性和防呆效果，相比于普通的角度定位传感器，成本更低，灵敏性更高，防呆效果更明显；同时侧开式副室设计为自动匀速旋转，很好地解决了侧开式副室旋转过程中的抖动问题，特别是降低了取棒过程中抖动带来的掉棒风险，更符合大直径晶体生长的需求。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大直径单晶炉，其特征在于：包括副室、炉筒(3)、晶体提升机构(5)和底座(6)，所述副室包括自动旋转机构和一体式结构的侧开式副室(2)；所述侧开式副室(2)包括内部设有空腔的副室主体(2‑1)和门板(2‑2)，所述副室主体(2‑1)一侧面上设有开口，所述门板(2‑2)通过铰链(2‑3)转动连接在副室主体(2‑1)上，门板(2‑2)与副室主体(2‑1)侧面上的开口相配合；所述自动旋转机构包括立轴(2‑5)、副室旋转轴(2‑7)、轴套(2‑8)和电机(2‑9)，所述立轴(2‑5)位于侧开式副室(2)的一侧，所述副室旋转轴(2‑7)通过连接件与侧开式副室(2)固连，副室旋转轴(2‑7)穿过轴套(2‑8)，轴套(2‑8)与立轴(2‑5)固连；所述电机(2‑9)的输出轴与电机齿轮(2‑4)固连，副室旋转轴(2‑7)的上端固连传导齿轮(2‑12)，所述电机齿轮(2‑4)与传导齿轮(2‑12)啮合传功；所述传导齿轮(2‑12)下表面固连有光电感应块一(2‑11)，传导齿轮(2‑12)下方的轴套(2‑8)上表面固连有光电限位开关一(SQ1)和光电限位开关二(SQ2)；所述炉筒(3)位于侧开式副室(2)的下方且炉筒(3)内部与侧开式副室(2)内部相连通，侧开式副室(2)下部设有隔离阀(4)，所述晶体提升机构(5)安装于侧开式副室(2)的上方；所述炉筒(3)和立轴(2‑5)均设置于底座(6)上。...

【技术特征摘要】
1.一种大直径单晶炉，其特征在于：包括副室、炉筒(3)、晶体提升机构(5)和底座
(6)，所述副室包括自动旋转机构和一体式结构的侧开式副室(2)；
所述侧开式副室(2)包括内部设有空腔的副室主体(2-1)和门板(2-2)，所述副室主
体(2-1)一侧面上设有开口，所述门板(2-2)通过铰链(2-3)转动连接在副室主体(2-1)
上，门板(2-2)与副室主体(2-1)侧面上的开口相配合；
所述自动旋转机构包括立轴(2-5)、副室旋转轴(2-7)、轴套(2-8)和电机(2-9)，所
述立轴(2-5)位于侧开式副室(2)的一侧，所述副室旋转轴(2-7)通过连接件与侧开式副
室(2)固连，副室旋转轴(2-7)穿过轴套(2-8)，轴套(2-8)与立轴(2-5)固连；所述电
机(2-9)的输出轴与电机齿轮(2-4)固连，副室旋转轴(2-7)的上端固连传导齿轮(2-12)，
所述电机齿轮(2-4)与传导齿轮(2-12)啮合传功；所述传导齿轮(2-12)下表面固连有光
电感应块一(2-11)，传导齿轮(2-12)下方的轴套(2-8)上表面固连有光电限位开关一(SQ1)
和光电限位开关二(SQ2)；
所述炉筒(3)位于侧开式副室(2)的下方且炉筒(3)内部与侧开式副室(2)内部相
连通，侧开式副室(2)下部设有隔离阀(4)，所述晶体提...

【专利技术属性】
技术研发人员：马四海，刘长清，张笑天，马青，丁磊，芮彪，朱光开，张静，张良贵，向贤平，
申请(专利权)人：安徽华芯半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34