长晶设备及其位置调整装置
技术领域
本实用新型涉及一种长晶设备及其位置调整装置，尤其涉及一种能自动收放勾爪的长晶设备及其位置调整装置。
背景技术
近年来，半导体产业蓬勃发展，其中硅晶圆为半导体产业最基本的必需品。硅晶圆成长的方式包括浮熔带长晶法(Floating Zone Method)、雷射加热提拉长晶法(Laser Heated Pedestal Growth)以及柴氏长晶法(Czochralski Method，简称CZ法)等。其中柴氏长晶法因具有较佳的经济效益，故成为目前大尺寸晶圆的主要生长方式。
在CZ法的单晶生长(growth of single crystal)中，在维持减压下的惰性气体环境的腔室内，将晶种(seed crystal)浸渍于坩埚(crucible)内所积存的硅的原料熔汤中，并将所浸渍的晶种缓慢提拉，进而在晶种的下方生长出单晶硅。此外，在CZ法中，需在溶液上成长的单晶硅周围配置圆柱或是倒圆锥形式的热帷幕来隔绝辐射热，以控制长成的单晶硅的温阶(temperature gradient)。
然而，在使用现有的长晶设备及热帷幕升降装置的情况下，操作人员在坩埚加料前，需要用手将热帷幕升降装置的勾爪固定于热帷幕的底缘，以固定热帷幕的位置。在融料完成并且将热帷幕下放至原来的位置(靠近坩埚的位置)后，操作人员仍然需要用手将勾爪下移使其脱离热帷幕。也就是说，不管在任何的操作阶段，勾爪皆无法在人手不触碰的情况下展开或收合。因此现有热帷幕升降装置的设计对于操作人员而言在操作上造成了一定程度的困扰。
于是，本实用新型发明人有感上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的长晶设备及其位置调整装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种长晶设备及其位置调整装置，能有效地改善现有位置调整装置所可能产生的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型公开一种长晶设备，包括：一坩埚；一炉盖，设置于所述坩埚的上方并且形成有一贯孔；一热帷幕，位于所述坩埚与所述炉盖之间，所述热帷幕形成有一穿孔；以及一位置调整装置，包括有：一支架，可分离地设置于所述炉盖的顶缘；一中柱，位于所述位置调整装置的中央且穿设于所述支架，并且所述中柱能相对于所述支架于一悬吊位置与一释放位置之间移动；多个勾爪，各包括有一枢接部、自所述枢接部一端延伸的一滑动部及自所述枢接部另一端延伸的一延伸部，每个所述枢接部枢接于所述中柱，并且每个所述滑动部位于所述中柱旁且选择性地穿设于所述支架；在每个所述勾爪中，邻近所述枢接部的所述滑动部与所述延伸部的部位相夹形成介于140度至180度之间的一夹角；当所述中柱位于所述悬吊位置时，所述位置调整装置穿设于所述贯孔，所述支架设置于所述炉盖的顶缘，多个所述滑动部穿设于所述支架，并且多个所述延伸部能够维持彼此的相对位置且穿过所述热帷幕的所述穿孔而支撑所述热帷幕的底缘，以维持所述热帷幕与所述坩埚的相对位置；当所述中柱位于所述释放位置时，多个所述滑动部分离于所述支架，并且多个所述延伸部能够受重力牵引而朝向彼此靠近的方向移动，以使所述位置调整装置能够与所述热帷幕及所述炉盖分离。
本实用新型还公开一种位置调整装置，用以悬吊一热帷幕，所述位置调整装置包括：一支架；一中柱，位于所述位置调整装置的中央且穿设于所述支架，所述中柱能相对于所述支架于一悬吊位置与一释放位置之间移动；以及多个勾爪，各包括有一枢接部、自所述枢接部一端延伸的一滑动部及自所述枢接部另一端延伸的一延伸部；每个所述枢接部枢接于所述中柱，并且每个所述滑动部位于所述中柱旁且选择性地穿设于所述支架；并且在每个所述勾爪中，邻近所述枢接部的所述滑动部与所述延伸部的部位相夹形成介于140度至180度之间的一夹角；当所述中柱位于所述悬吊位置时，多个所述滑动部穿设于所述支架，并且多个所述延伸部能够维持彼此的相对位置，以使多个所述延伸部能够用来穿过所述热帷幕而支撑所述热帷幕的底缘；当所述中柱位于所述释放位置时，多个所述滑动部分离于所述支架，并且多个所述延伸部能受重力牵引而朝向彼此靠近的方向移动。
综上所述，本实用新型公开的长晶设备及其位置调整装置，能通过结构设计，让操作人员可以在不需要触碰任何勾爪的情况下，将勾爪勾持于热帷幕的底缘，以维持热帷幕与坩埚的相对位置。并且在使用完毕后，操作人员仍然可以在不需要触碰任何勾爪的情况下，将勾爪脱离热帷幕的底缘，并且将位置调整装置从热帷幕及炉盖中分离，从而大幅提升了操作者的操作方便性。
为更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型的保护范围作任何的限制。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例长晶装置的立体示意图。
图2为本实用新型第一实施例位置调整装置的立体示意图。
图3为图1的分解示意图。
图4A为本实用新型第一实施例束管滑套的立体示意图。
图4B为本实用新型第一实施例束管滑套的俯视示意图。
图5为本实用新型第一实施例调整杆的立体示意图。
图6为本实用新型第一实施例中柱的立体示意图。
图7为本实用新型第一实施例勾爪的立体示意图。
图8为本实用新型第一实施例中柱相对于支架位于悬吊位置的示意图(热帷幕位于第一位置)。
图9为本实用新型第一实施例中柱相对于支架位于释放位置的示意图(热帷幕位于第二位置)。
图10为本实用新型第二实施例勾爪的延伸部末端安装有调整块的示意图。
图11为本实用新型第三实施例束管滑套的俯视示意图。
图12为本实用新型第三实施例中柱的立体示意图。
符号说明：
100：长晶设备；
1：坩埚；
11：熔汤；
12：熔料；
2：炉盖；
21：贯孔；
22：顶缘；
3：热帷幕；
31：穿孔；
32：底缘；
33：侧壁；
4：位置调整装置；
41：支架；
411：束管滑套；
4111：中心孔；
4112：滑槽；
4113：对位槽；
412：调整杆；
4121：卡合部；
4122：定位部；
42：中柱；
421：上端部；
4211：对位肋条；
422：下端部；
4221：隔离槽；
43：勾爪；
431：枢接部；
432：滑动部；
433：延伸部；
434：勾持部；
435：调整块；
α：夹角；
C：中心轴；
L1：第一位置；
L2：第二位置；
D1：第一距离；
D2：第二距离。
具体实施方式
请参阅图1至图12，为本实用新型各实施例，需先说明的是，各实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本实用新型的实施方式，以便于了解本实用新型的内容，而非用来局限本实用新型的保护范围。
[第一实施例]
如图1至图9，其为本实用新型的第一实施例，本实施例公开一种长晶设备100，包括一坩埚1、一炉盖2、一热帷幕3及一位置调整装置4。需先说明的是，本实施例是以位置调整装置4搭配于相对应组件来做说明，但本实用新型不限制位置调整装置4与上述相对应组件之间的连接关系。以下将分别说明本实施例长晶设备100的各个组件具体构造，而后再适时说明长晶设备100的各个组件间的连接关系。
如图1及图3，所述坩埚1是用以容置一熔汤11。进一步地说，所述坩埚1可将熔料(例如：多晶硅的半导体材料、单晶硅的材料或者硼、磷的掺杂物)以高温熔融于坩埚1中而形成上述熔汤11。所述炉盖2设置于坩埚1的上方，其中，所述炉盖2大致呈圆盘状并且在其中心形成有一贯孔21。所述热帷幕3位于坩埚1与炉盖2之间，其中，所述热帷幕3的中心形成有连通于贯孔21的一穿孔31，其中，所述热帷幕3可用以在拉晶的过程中隔绝辐射热，进而控制并且提高硅晶棒(图未绘示)的温阶。
如图1及图3，所述位置调整装置4穿设于炉盖2的贯孔21及热帷幕3的穿孔31。其中，所述位置调整装置4包括有一支架41、一中柱42及多个勾爪43。
所述支架41可分离地设置于炉盖2的顶缘22。更详细地说，所述支架41包括有一束管滑套411及可拆解地安装于束管滑套411周围的多个调整杆412(本实施例调整杆412的数量为三个，但是其数量也可以是两个或者是四个以上)。
如图4A及图4B，所述束管滑套411形成有大致呈圆形的一中心孔4111及连通中心孔4111的多个滑槽4112。如图1及图5，每个所述调整杆412呈长条状且其底部形成有一卡合部4121，并且所述卡合部4121可分离地设置于所述炉盖2的顶缘22。每个所述调整杆412形成有沿其长度方向排列的多个定位部4122(如：螺孔)，并且每个调整杆412的多个定位部4122分别与另一个调整杆412的多个定位部4122于位置上相互对应。因此，所述束管滑套411可选择性地安装于每个调整杆412的其中至少一个定位部4122(如：通过螺丝锁固于螺孔)，并且固定在特定的高度上。
如图1、图3及图6，所述中柱42位于位置调整装置4的中央，并且具有一上端部421及一下端部422。所述上端部421与下端部422皆大致呈圆柱状，并且下端部422的外径大于上端部421的外径。所述上端部421穿设于束管滑套411的中心孔4111。所述下端部422的外围凹设形成有多个隔离槽4221，并且多个所述隔离槽4221的位置与所述束管滑套411的多个滑槽4112的位置相互对应。进一步地说，由于所述束管滑套411是固定于特定的高度上，因此所述中柱42能相对于束管滑套411上下移动。较佳地，所述中柱42能相对于支架41的束管滑套411在一悬吊位置(如图8)与一释放位置(如图9)之间移动。
如图1、图3及图7，多个所述勾爪43(本实施例勾爪43的数量为三个，但是其数量也可以是两个或者是四个以上)各呈长条状且包括有一枢接部431、自所述枢接部431一端延伸的一滑动部432及自所述枢接部431另一端延伸的一延伸部433。较佳地，每个所述延伸部433形成有远离枢接部431一端的一勾持部434，用以勾持热帷幕3的底缘32。每个所述勾爪43中，邻近枢接部431的滑动部432与延伸部433的部位相夹形成有一夹角α(如图7)，并且每个所述枢接部431是抵靠及枢接于所述中柱42的相对应的隔离槽4221中。
每个所述勾爪43的枢接部431能被限位于相对应的隔离槽4221中，进而避免与其它的勾爪43发生碰撞。并且每个所述勾爪43的延伸部433及滑动部432能以枢接部431为轴心分别朝向远离或者靠近所述中柱42的一中心轴C方向摆动(如图8及图9)。再者，当所述中柱42相对于束管滑套411上下移动时，每个所述勾爪43会受到中柱42的连动而上下移动。
值得一提的是，当所述夹角α小于140度时(例如90度)，所述延伸部433在往中柱42的中心轴C方向摆动后，所述延伸部433的勾持部434向下摆动距离较大，因而可能会触碰到所述坩埚1中的熔汤11(如图9)，造成熔汤11的污染。因此所述夹角α较佳是介于140度至180度，因此，所述延伸部433可以有较适当的摆动幅度，以避免造成熔汤11的污染。
如图8及图9，每个所述勾爪43的滑动部432位于所述中柱42的上端部421旁且位于多个调整杆412的内侧。每个所述勾爪43能各自选择性地穿设于所述支架41的束管滑套411。也就是说，每个所述滑动部432可以穿设于束管滑套411(如图8，当所述中柱42位于悬吊位置时)，或者每个所述滑动部432也可以脱离于束管滑套411(如图9，当所述中柱42位于释放位置时)。优选地，每个所述滑动部432是各自选择性地穿设于束管滑套411相对应的滑槽4112。其优点在于，通过滑槽4112的设计，在每个所述滑动部432脱离束管滑套411的状态下，若需要将所述滑动部432穿设于束管滑套411，则每个所述滑动部432更容易地被导引至相对应的滑槽4112中，大幅地提升了操作人员的操作方便性。
再者，由于所述中柱42的上端部421的形状是大致对应于所述中心孔4111，因此当中柱42的上端部421穿设于束管滑套411的中心孔4111，且每个滑动部432穿设于相对应的滑槽4112时，每个滑动部432仅能被局限于相对应的滑槽4112中移动。又由于每个勾爪43的枢接部431是抵靠及枢接于中柱42相对应的隔离槽4221中。因此每个勾爪43能通过上述滑槽4112及隔离槽4221的限位作用，维持在一大致固定的状态。并且每个勾爪43能维持其与其它勾爪43之间的相对位置。
此外，在本实用新型未绘示的实施例中，所述支架41的束管滑套411及相配的多个调整杆412也可以是一体成型的单件式构造。
以下接着说明在本实施例中，当所述中柱42位于悬吊位置时，及当所述中柱42位于释放位置时，各个组件彼此之间的作动关系。
如图8，当所述中柱42位于悬吊位置时，所述位置调整装置4穿设于炉盖2的贯孔21，所述支架41的多个调整杆412设置于炉盖2的顶缘22。多个所述勾爪43的滑动部432分别穿设于支架41的束管滑套411(优选地是穿设于束管滑套411的滑槽4112)。多个所述勾爪43的延伸部433能在朝向远离中柱42的中心轴C方向摆动后，维持彼此之间的相对位置且穿过热帷幕3的穿孔31。并且多个延伸部433的勾持部434能勾持热帷幕3的底缘32，以维持热帷幕3与坩埚1的相对位置。
如图9，当所述中柱42位于释放位置时，多个所述勾爪43的滑动部432分离于支架41的束管滑套411，并且多个所述延伸部433能受重力牵引而朝向靠近中柱42的中心轴C方向摆动(朝向彼此靠近的方向移动)，以使得多个延伸部433的勾持部434能脱离热帷幕3的底缘32，并且使得位置调整装置4能从热帷幕3的穿孔31及炉盖2的贯孔21中分离。
因此，通过本实用新型位置调整装置4的结构设计，操作人员可以在不需要触碰任何勾爪43的情况下，将勾爪43勾持于热帷幕3的底缘32，以维持热帷幕3与坩埚1的相对位置。并且在使用完毕后，操作人员仍然可以在不需要触碰任何勾爪43的情况下将勾爪43脱离热帷幕3的底缘32，并且将位置调整装置4从热帷幕3及炉盖2中分离，以利于后续的长晶制程。
请继续参阅图8及图9，更具体地说，当所述中柱42相对于支架41在悬吊位置与释放位置之间移动时，所述热帷幕3能通过多个勾爪43的支撑而相对于坩埚1在一第一位置L1与一第二位置L2间移动，并且第一位置L1与第二位置L2相隔有一第一距离D1。当所述热帷幕3自第一位置L1移动至第二位置L2时，热帷幕3朝向坩埚1移动，并且中柱42自悬吊位置移动至释放位置，而每个勾爪43的滑动部432的末端移动至一第二距离D2后，与束管滑套411分离，同时多个延伸部433的勾持部434能脱离热帷幕3的底缘32。其中，第二距离D2大致等于第一距离D1。
进一步地说，由于所述第一距离D1可能会根据热帷幕3与坩埚1的设计规格或配置方式而有所改变，因此所述束管滑套411能通过多个调整杆412的多个定位部4122调整其与多个调整杆412的相对位置，从而改变第二距离D2，并且使得第二距离D2大致等于第一距离D1。因此，当坩埚1的熔料12作业完成后，操作者只需要将中柱42往坩埚1的方向下压，并且将中柱42自悬吊位置下压至释放位置，热帷幕3即能下降至原来的位置(靠近坩埚1的位置)，并且多个勾爪43的勾持部434能同时脱离热帷幕3的底缘32并且维持在收合的状态。接者，操作者只需要将中柱42朝远离坩埚1的方向上拉，即能轻易地将位置调整装置4从热帷幕3及炉盖2中分离。
[第二实施例]
如图10，其为本实用新型的第二实施例，本实施例与上述第一实施例大致相同，两者的差异处大致如下所述。本实施例的位置调整装置4可进一步包括有分别可拆解地安装于多个所述延伸部433末端(勾持部434)的多个调整块435。当所述中柱(图未绘示)位于悬吊位置时，多个调整块435能穿过热帷幕3的穿孔31而抵靠于热帷幕3的穿孔31的侧壁33及底缘32。
进一步地说，由于不同规格的热帷幕3的穿孔31的侧壁33及底缘32可能会有所不同，因此所述多个调整块435的几何形状能根据不同规格的热帷幕3进行相对应的调整。因此，所述位置调整装置4能在不需要更换勾爪43的情况下，适用于不同规格的热帷幕3，并且能将热帷幕3紧紧抓牢，从而大幅提升了位置调整装置4的实用性。
[第三实施例]
如图11及图12，其为本实用新型的第三实施例，本实施例与上述第一与第二实施例大致相同，而差异处大致如下所述。本实施例的束管滑套411可进一步形成有自连通于中心孔4111的多个对位槽4113。所述中柱42的上端部421的外壁形成有多个对位肋条4211，并且多个对位肋条4211的位置与束管滑套411的多个对位槽4113的位置相互对应。因此，当所述中柱42的上端部421穿设于束管滑套411的中心孔4111时，多个所述对位肋条4211能分别地穿设于多个对位槽4113，从而使得中柱42不会相对于束管滑套411旋转，进而有利于中柱42自释放位置移动至悬吊位置时，多个勾爪43的滑动部432能轻松地穿设于多个相对应的滑槽4112内。
[本实用新型实施例的技术功效]
综上所述，本实用新型实施例所公开的长晶设备1及其位置调整装置4，能通过结构设计，让操作人员可以在不需要触碰任何勾爪43的情况下，将勾爪43勾持于热帷幕3的底缘32，以维持热帷幕3与坩埚1的相对位置。并且在使用完毕后，操作人员仍然可以在不需要触碰任何勾爪43的情况下，将勾爪43脱离热帷幕3的底缘32，并且将位置调整装置4从热帷幕3及炉盖2中分离，从而大幅提升了操作者的操作方便性。
另，在本实用新型实施例中，由于所述第一距离D1可能会根据热帷幕3与坩埚1的设计规格或配置方式而有所改变，因此所述束管滑套411能通过多个调整杆412的多个定位部4122调整其与多个调整杆412的相对位置，从而改变第二距离D2，并且使得第二距离D2大致等于第一距离D1。
再者，本实用新型实施例通过在多个勾爪43延伸部433的末端加装多个调整块435，以使得位置调整装置4能在不需要更换勾爪43的情况下，适用于不同规格的热帷幕3，并且能将热帷幕3紧紧抓牢，从而大幅提升了位置调整装置4的实用性。
最后，本实用新型实施例通过在束管滑套411设计多个对位槽4113，以及在中柱42上设计多个对位肋条4211，以使得中柱42在套设于束管滑套411时，不会相对于束管滑套411旋转，并且有利于多个勾爪43的滑动部432能轻松地穿设于多个相对应的滑槽4112内。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
