Патент на изобретение №2324773

(54) ПРИВОД ВРАЩЕНИЯ И ПЕРЕДВИЖЕНИЯ РАСТУЩЕГО МОНОКРИСТАЛЛА В УСТАНОВКАХ ДЛЯ ЕГО ВЫРАЩИВАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к механизмам для вращения и передвижения в установках для выращивания монокристаллов полупроводников по методу Чохральского. Привод вращения и передвижения растущего монокристалла в установках для его выращивания содержит расположенную в корпусе карусель, приводимую в движение через зубчатые колеса и трансмиссионной вал двигателем вращения монокристалла, а также установленный внутри карусели барабан, приводимый во вращение двигателем передвижения монокристалла, который установлен на неподвижном корпусе с возможностью передачи вращения барабану через встроенный в корпусе дифференциал. Таким образом, реализовано применение бесколлекторного привода за счет встроенного дифференциального механизма, который позволяет передавать вращение от стационарно установленного двигателя к барабану с тросом, вращающегося вместе с каруселью вокруг вертикальной оси, при этом скорость подъема или опускания монокристалла не зависит от скорости вращения карусели и регулируется только задаваемой скоростью вращения двигателя передвижения монокристалла. Изобретение повышает надежность работы привода за счет возможности применения современных серводвигателей, обеспечивающих высокоточное программированное передвижение и вращение монокристалла, а также позволяет уменьшить вертикальные габариты привода из-за установки двигателя передвижения монокристалла на корпусе привода и отсутствия коллектора со щетками, что способствует снижению динамической разбалансировки. 1 ил.

Изобретение относится к механизмам для вращения и передвижения в установках для выращивания монокристаллов полупроводников по методу Чохральского.

При выращивании монокристаллов методом Чохральского затравку вместе с растущим кристаллом необходимо вращать и поднимать. Скорость вращения и подъема растущего монокристалла выбирают технологически и регулируют строго независимо друг от друга, т.е. при изменении скорости вращения скорость подъема не должна меняться и наоборот. Для этих целей применяют специальные приводы.

Известен механизм для вытягивания монокристалла из расплава (АС СССР №1367555, кл. С30В 15/30, 1990 г.), включающий герметичный корпус, содержащий намоточный барабан и гибкую подвеску для затравкодержателя, снабженный верхней и нижней червячными парами с приводами вращения и перемещения затравкодержателя.

К недостатком механизма относится то, что один из электродвигателей вращается. Управляющий сигнал передается на электродвигатель при помощи электромагнитных щеток, которые в процессе работы засоряются. При загрязнении электромагнитных щеток двигатель перестает работать плавно и устойчиво. В предлагаемой конструкции исключено вращение электродвигателя, что обеспечивает его устойчивую работу во всем периоде его эксплуатации.

Задача изобретения – повышение надежности работы привода за счет возможности применения современных серводвигателей, обеспечивающих высокоточное программированное передвижение и вращение монокристалла. Кроме того, изобретение позволяет уменьшить вертикальные габариты привода из-за установки двигателя передвижения монокристалла на корпусе привода при отсутствии высокого коллектора со щетками, а следовательно, снизить динамическую разбалансировку.

Технический результат достигается тем, что в приводе вращения и передвижения растущего монокристалла, содержащем расположенную в корпусе карусель, приводимую в движение через шестерни и трансмиссионной вал двигателем вращения монокристалла, а также установленный внутри карусели барабан, приводимый во вращение двигателем передвижения монокристалла, двигатель передвижения монокристалла установлен на неподвижном корпусе с возможностью передачи вращения барабану через встроенный в корпусе дифференциал.

На чертеже изображена общая схема привода вращения и передвижения монокристалла.

Привод вращения и передвижения монокристалла содержит расположенную в корпусе 1 карусель 2, приводимую в движение через редуктор 3, трансмиссионный вал 4 и зубчатые колеса 5, 6 двигателем 7 вращения монокристалла 8.

На корпусе карусели 2 закреплено зубчатое колесо 6, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 5, установленным на трансмиссионном валу 4. Карусель 2 имеет возможность вращаться вокруг вертикальной оси А-А. Внутри карусели 2 установлен барабан 9 с тросом 10, приводимый во вращение вокруг горизонтальной оси Б-Б двигателем 11 передвижения монокристалла через дифференциал 12. При этом скорость передаваемого вращения от двигателя 11 передвижения монокристалла к барабану 9 не зависит от скорости вращения карусели 2 и наоборот.

Дифференциал 12 представляет собой цилиндрический корпус с возможностью вращения вокруг вертикальной оси при перемещении кристалла во время роста. Внутри дифференциала 12 в кинематическом зацеплении установлены одинаковые конические зубчатые колеса 13. На корпусе дифференциала 12 снизу закреплено зубчатое колесо 14, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 15, установленном на трансмиссионном валу 4.

Двигатель 11 передвижения монокристалла установлен на неподвижном корпусе 1 и представляет собой серводвигатель с соответствующими сервоусилителями, который обеспечивает высокоточное программированное перемещение монокристалла 8.

Привод вращения и передвижения монокристалла работает следующим образом. От двигателя 7 вращение передается через трансмиссионный вал 4 и зубчатые колеса 5, 6. Вращается карусель 2. При этом через зубчатые колеса 15, 14 вращается дифференциал. При остановленном двигателе 11 и вращающемся двигателе 7 дифференциал 12 вращается синхронно с каруселью 2. Скорость вращения карусели 2 равна скорости вращения вала 16. Барабан 9 с тросом 10 в это время не вращается вокруг своей оси и монокристалл 8 не передвигается, подъема или опускания нет. При включенном двигателе 11 дифференциал 12 получает плюсовую скорость вращения и через вал 16 начинает вращать барабан 9 с тросом 10 вокруг оси Б-Б. Барабан 9, вращаясь вокруг своей оси, наматывает на себя трос 10 или разматывает, и кристалл передвигается (поднимается или опускается).

Таким образом, реализовано применение бесколлекторного привода за счет встроенного дифференциального механизма, который позволяет передавать вращение от стационарно установленного двигателя к барабану с тросом, вращающегося вместе с каруселью вокруг вертикальной оси, при этом скорость подъема или опускания монокристалла не зависит от скорости вращения карусели и регулируется только задаваемой скоростью вращения двигателя передвижения монокристалла.

Формула изобретения

Привод вращения и передвижения растущего монокристалла в установках для его выращивания, содержащий расположенную в корпусе карусель, приводимую в движение через зубчатые колеса и трансмиссионной вал двигателем вращения монокристалла, а также установленный внутри карусели барабан, приводимый во вращение двигателем передвижения монокристалла, отличающийся тем, что двигатель передвижения монокристалла установлен на неподвижном корпусе с возможностью передачи вращения барабану через встроенный в корпусе дифференциал.

РИСУНКИ