一种用于半导体设备单晶炉内石英坩埚的高度调节装置
阅读说明：本技术 一种用于半导体设备单晶炉内石英坩埚的高度调节装置 (Height adjusting device for quartz crucible in single crystal furnace of semiconductor equipment ) 是由 王华珍 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及半导体生产设备技术领域,尤其是一种用于半导体设备单晶炉内石英坩埚的高度调节装置,包括安装在单晶炉内的升降机构、驱动机构、液位检测模块、固定装置和行程控制装置,升降机构包括升降螺杆、与升降螺杆配合的内螺纹管和与内螺纹管配合的同步齿轮,单晶炉的底部中心处均匀设置4个通孔,4个通孔之间形成正方形,每个通孔内均安装有耐高温轴承,4个内螺纹管的中部分别固定安装在对应的耐高温轴承内,内螺纹管以轴承为界上端位于单晶炉内,下端位于单晶炉外部,升降螺杆分别螺纹配合安装在对应的内螺纹管内,且升降螺杆的上端与固定装置的底部固定连接,4个同步齿轮分别安装在对应的内螺纹管的下端上,本发明能够便于单晶硅的取出。(The invention relates to the technical field of semiconductor production equipment, in particular to a height adjusting device for a quartz crucible in a single crystal furnace of semiconductor equipment, which comprises a lifting mechanism, a driving mechanism, a liquid level detection module, a fixing device and a stroke control device which are arranged in the single crystal furnace, wherein the lifting mechanism comprises a lifting screw rod, an internal thread pipe matched with the lifting screw rod and a synchronous gear matched with the internal thread pipe, 4 through holes are uniformly arranged at the center of the bottom of the single crystal furnace, a square is formed among the 4 through holes, a high-temperature-resistant bearing is arranged in each through hole, the middle parts of the 4 internal thread pipes are respectively and fixedly arranged in the corresponding high-temperature-resistant bearings, the upper end of each internal thread pipe with a bearing as a boundary is positioned in the single crystal furnace, the lower end of each internal thread pipe is positioned outside the single crystal furnace, the lifting screw rods are respectively and, 4 synchronous gears are respectively arranged on the lower ends of the corresponding internal thread pipes, and the invention can facilitate the taking out of monocrystalline silicon.)
技术领域
本发明涉及半导体生产设备技术领域，具体领域为一种用于半导体设备单晶炉内石英坩埚的高度调节装置。
背景技术
单晶炉作为半导体生产设备中的一个重要加工设备,其包括有石英坩埚,作为单晶硅的重要加工部件,但是现有的单晶炉中,石英坩埚为固定在单晶炉内无法在单晶炉内的高度调整,因此当石英坩埚内液体较少时,析出的单晶硅位于单晶炉内较低的位置,造成单晶硅的取出困难,降低了生产效率,且操作步骤繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于半导体设备单晶炉内石英坩埚的高度调节装置，以解决现有技术中单晶炉中单晶硅析出效率低、取出较为困难的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于半导体设备单晶炉内石英坩埚的高度调节装置，包括安装在单晶炉内的升降机构、驱动机构、液位检测模块、用于固定石英坩埚的固定装置和行程控制装置，所述升降机构包括4个升降螺杆、4个与升降螺杆配合的内螺纹管和4个与内螺纹管配合的同步齿轮，所述的单晶炉的底部中心处均匀设置4个通孔，4个通孔之间形成正方形，每个通孔内均安装有耐高温轴承，4个内螺纹管的中部分别固定安装在对应的耐高温轴承内，内螺纹管以轴承为界上端位于单晶炉内，下端位于单晶炉外部，所述升降螺杆分别螺纹配合安装在对应的内螺纹管内，且升降螺杆的上端与固定装置的底部固定连接，4个同步齿轮分别安装在对应的内螺纹管的下端上，
驱动机构包括电机、驱动齿轮和同步带，电机安装在单晶炉的外部，驱动齿轮安装在电机的输出轴上，且驱动齿轮与4个同步齿轮对应匹配，同步带套设在驱动齿轮和4个同步齿轮的外部，通过同步带同步联动4个同步齿轮同时运行，
液位检测模块安装在单晶炉的上端开口处，且液位检测模块的检测端朝向石英坩埚内设置，行程控制装置安装在单晶炉的外部，液位检测模块的信号输出端与行程控制装置的输入端连接，行程控制装置的输出端与电机的控制端连接。
优选的，所述升降螺杆和内螺纹管均由耐高温金属制成。
优选的，所述的单晶炉的外部底端处设置有安装架，且安装架的位于同步齿轮的正下方处，所述电机固定设置在安装架上。
优选的，所述安装架上对应于4个同步齿轮处分别安装有阶梯轴，4个同步齿轮分别转动安装在对应的阶梯轴上。
优选的，所述安装架上对应于同步带处设置有自动张紧装置，自动张紧装置的张紧操作端抵触于同步带的外部表面。
优选的，所述自动张紧装置包括张紧滚轮、调节弹簧、滑块和滑动槽，滑动槽设置在架体上，滑块滑动安装在滑动槽内，调节弹簧安装在滑动槽内，且调节弹簧的一端抵触于滑动槽的一侧壁，调节弹簧的另一端抵触于滑块上，通过调节弹簧的弹力左右，能够推动滑块朝向同步带方向滑动，张紧滚轮转动安装在滑块上，且张紧滚轮为竖直设置，张紧滚轮的表面抵触于同步带的外侧表面上。
优选的，所述液位检测模块为激光液位检测传感器。
优选的，所述固定装置包括坩埚托盘和限位块，坩埚托盘的底部与升降螺杆固定连接，坩埚托盘的上部为与石英坩埚匹配的弧形槽，限位块安装在弧形槽内的中心处。
优选的，所述限位块呈半球形凸起设置，所述的石英坩埚底部对应于限位块处设置有与限位块匹配的限位槽。
优选的，所述行程控制装置为PLC电机控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过内螺纹管和升降螺杆的匹配设置，能够实现内螺纹管转动带动升降螺杆升降操作，使得实现调整石英坩埚在单晶炉内的高度，通过4个相互配合的升降螺杆和内螺纹管，实现升降螺杆对坩埚托盘的高稳定性固定，避免了石英坩埚置于坩埚托盘内后，升降调整过程中出现石英坩埚晃动的情况；
通过同步带和同步齿轮的设置，能够对内螺纹管同步转动调节，实现4个升降螺杆升降运行时为同步运行，无高度误差；
通过轴承的设置，能够提高内螺纹管的转动效率，降低能源浪费和提高机械运行稳定性，通过阶梯轴的设置，能够对同步齿轮进行转动限位，避免了长时间运行过程中出现同步齿轮与内螺纹管之间匹配不稳定，同步齿轮转动出现抖动偏移的情况等；
通过自动张紧装置的设置，能够实现同步带长时间运行后出现与同步齿轮松动时，对同步带进行张紧调节，使得同步带始终能够与同步齿轮完全啮合；
通过限位块和限位槽的匹配设置，能够在石英坩埚放置于坩埚托盘内时，通过限位块与限位槽的导向设置，使得石英坩埚能够完全正对放置在坩埚托盘的弧形槽内，提高了操作效率，避免了放置过程石英坩埚偏移的情况。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图；
图2为本发明的同步齿轮处俯视结构示意图；
图3为本发明的升降螺杆与内螺纹管匹配结构图；
图4为本发明的自动张紧装置剖视结构图。
图中：1、单晶炉；2、石英坩埚；3、升降螺杆；4、内螺纹管；5、同步齿轮；6、耐高温轴承；7、电机；8、驱动齿轮；9、同步带；10、安装架；11、阶梯轴；12、张紧滚轮；13、调节弹簧；14、滑块；15、滑动槽；16、坩埚托盘；17、限位块；18、限位槽；19、液位检测模块；20、行程控制装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至4，本发明提供一种技术方案：一种用于半导体设备单晶炉内石英坩埚的高度调节装置，包括安装在单晶炉1内的升降机构、驱动机构、液位检测模块19、用于固定石英坩埚2的固定装置和行程控制装置20，所述升降机构包括4个升降螺杆3、4个与升降螺杆3配合的内螺纹管4和4个与内螺纹管4配合的同步齿轮5，所述的单晶炉1的底部中心处均匀设置4个通孔，4个通孔之间形成正方形，每个通孔内均安装有耐高温轴承6，4个内螺纹管4的中部分别固定安装在对应的耐高温轴承6内，内螺纹管4以轴承6为界上端位于单晶炉1内，下端位于单晶炉1外部，所述升降螺杆3分别螺纹配合安装在对应的内螺纹管4内，且升降螺杆3的上端与固定装置的底部固定连接，4个同步齿轮5分别安装在对应的内螺纹管4的下端上，
驱动机构包括电机7、驱动齿轮8和同步带9，电机7安装在单晶炉1的外部，驱动齿轮8安装在电机7的输出轴上，且驱动齿轮8与4个同步齿轮5对应匹配，同步带9套设在驱动齿轮8和4个同步齿轮5的外部，通过同步带9同步联动4个同步齿轮5同时运行，上述的电机7为伺服电机7，通过伺服电机7能够实现对同步齿轮5的精确转动调整，
液位检测模块19安装在单晶炉1的上端开口处，且液位检测模块19的检测端朝向石英坩埚2内设置，行程控制装置20安装在单晶炉1的外部，液位检测模块19的信号输出端与行程控制装置20的输入端连接，行程控制装置20的输出端与电机7的控制端连接。
所述升降螺杆3和内螺纹管4均由耐高温金属制成。
所述的单晶炉1的外部底端处设置有安装架10，且安装架10的位于同步齿轮5的正下方处，所述电机7固定设置在安装架10上。
所述安装架10上对应于4个同步齿轮5处分别安装有阶梯轴11，4个同步齿轮5分别转动安装在对应的阶梯轴11上。
所述安装架10上对应于同步带9处设置有自动张紧装置，自动张紧装置的张紧操作端抵触于同步带9的外部表面。
所述自动张紧装置包括张紧滚轮12、调节弹簧13、滑块14和滑动槽15，滑动槽15设置在架体上，滑块14滑动安装在滑动槽15内，调节弹簧13安装在滑动槽15内，且调节弹簧13的一端抵触于滑动槽15的一侧壁，调节弹簧13的另一端抵触于滑块14上，通过调节弹簧13的弹力左右，能够推动滑块14朝向同步带9方向滑动，张紧滚轮12转动安装在滑块14上，且张紧滚轮12为竖直设置，张紧滚轮12的表面抵触于同步带9的外侧表面上。
滑动槽15内的两长侧面上位于滑块14的上部处分别设置有挡条，滑块14位于挡条的下方，使得滑动在滑动槽15内滑动时，不会从滑动槽15内脱落的情况。
所述液位检测模块19为激光液位检测传感器。
所述固定装置包括坩埚托盘16和限位块17，坩埚托盘16的底部与升降螺杆3固定连接，坩埚托盘16的上部为与石英坩埚2匹配的弧形槽，限位块17安装在弧形槽内的中心处。
所述限位块17呈半球形凸起设置，所述的石英坩埚2底部对应于限位块17处设置有与限位块17匹配的限位槽18。
所述行程控制装置20为PLC电机7控制器。
通过本技术方案，在使用时，将石英坩埚2置于坩埚托盘16上，通过限位槽18与限位块17的匹配导向，石英坩埚2能够一次性完整的放置在坩埚托盘16的正中位置上，在对石英坩埚2内进行单晶硅析出时，通过激光液位检测传感器对石英坩埚2内进行液位检测，并输出检测信号，PLC电机7控制器控制伺服电机7运行，使得伺服电机7通过同步带9对同步齿轮5进行精确转动驱动，使得内螺纹管4带动升降螺杆3精确升高，用于调整石英坩埚2在单晶炉1内的具体高度，当石英坩埚2从单晶炉1内取出进行注料时，伺服电机7停止运行，在注料完成后的石英坩埚2放置于托盘16上后，通过激光液位检测传感器的检测，然后控制器控制伺服电机7反转，使得调整石英坩埚2的高度降低。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。