[发明专利]具有升降臂组件的晶体生长装置

说明书

升降臂可旋转地安装到晶体生长装置以服务晶体生长装置的热区。低速、大功率升降臂致动器可以控制升降臂的竖直定位。固定到升降臂上的可移动夹持臂可与炉罐的凸缘接合，以便于通过升降臂的相关升高、降低或旋转来将炉罐升高和移动到所需位置。安装到升降臂的远端的绞盘可以控制穿过升降臂的内部并从夹持臂之间的开口离开的绳索的卷绕。绳索可以包括用于联接到坩埚的附接机构。因此，绞盘可以以远远超过升降臂致动器的竖直速度的竖直速度提升坩埚。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年3月18日提交的第63/162,744号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体涉及晶体生长装置，更具体地涉及一种用于提升炉罐和坩埚的升降臂组件。

背景技术

大晶体，特别是单晶锭(monocrystalline ingot)，对于各种技术领域是非常重要的。对于现代电子器件，单晶硅是用于各种功能的特别重要的原材料，例如用于集成电路的晶片和光伏板的部件。单晶结构包括没有晶粒边界的连续晶格，并且可以由单个元素或多个元素(例如掺杂材料)制成。

通常用于制造单晶硅的一种制造技术是直拉法(Czochralski)，该直拉法包括：将籽晶(seed crystal)浸入材料的旋转熔池中，然后在使籽晶反向旋转的同时缓慢地将籽晶拉离熔池。固体材料在被带到晶体生长装置之前被预装在坩埚(crucible)中，并且通常通过高架起重机或可驱动起重机被降低到炉罐(furnace tank)中。在那里，材料被加热到熔融状态。多个晶体生长装置通常共用单个可驱动起重机，使得第一坩埚移动到第一晶体生长装置必须等待直到起重机完成在第二晶体生长装置中安装第二坩埚之后。一旦放置在炉罐中，坩埚的盖可以被移除，并且缸盖移动到适当位置，从而允许籽晶通过缸盖中的开口降低到坩埚内的熔融材料。

然而，必须小心确保熔融材料和炉罐保持不含污染物。甚至轻微的污染物也会导致晶体生长过程失败。例如，使其进入熔融材料的污染物可能会影响所形成的锭，从而可能导致多晶锭或具有影响锭性能的杂质或其它特征的锭，这可能使锭不适合其预期目的。存在这样的风险：在坩埚安装过程中，存在于可驱动起重机上的污染物可能落入炉罐内，这可能导致一旦坩埚的密封盖被移除，这些污染物便会进入熔融材料中。

另外，坩埚安装和拆除的速度和便利性对于保持工厂效率是非常重要的。使用较慢的致动器(例如，通常用于提升炉罐的过动力致动器)以及等待装备变得空闲的延迟可能显著增加锭形成之间的时间，从而导致增加的成本(例如，来自工作场所成本和装备使用)和较低的成品率(例如，每周的平均锭)。

需要用于在晶体生长装置的炉罐内有效移动和安装坩埚的改进机构和技术。

发明内容

本公开的某些方面涉及一种用于晶体生长装置的升降臂组件。升降臂组件包括：升降臂主体，其具有臂立柱和从臂立柱向远端延伸的臂管；绳索，其具有近端区域和远端区域；绞盘，其联接到升降臂主体，该绞盘具有联接到绳索的近端区域以在升高位置和降低位置之间移动远端区域的卷轴；滑轮，其位于臂管内，用于支撑绳索并将绳索导向成穿过臂管的绳索开口；以及可扩展护罩，其具有围绕绳索开口联接到臂管的顶端和联接到绳索的远端区域的底端，其中部分地由可扩展护罩、绳索的远端区域和臂管限定密封环境，其中当绳索的远端区域处于升高位置时可扩展护罩处于压缩配置，并且其中当绳索的远端区域处于降低位置时可扩展护罩处于扩展配置。