专利名称：具有多上炉室的晶柱成长装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种晶柱成长装置，特别是涉及一种采用多上炉室的设计，能够 与一上炉室等待晶柱冷却的同时，可使用另一上炉室继续执行拉晶工艺的一种具有多上炉 室的晶柱成长装置。
背景技术：
长期以来，晶圆供应商以柴氏法(Czochralski method)为基础，设计并制造出多 种拉晶设备，借由拉晶设备以制造晶柱。如中国台湾专利证书号1228550所揭露的一种半导体单结晶拉晶装置，请参阅图 1，是半导体单结晶拉晶装置的侧视图，该半导体单结晶拉晶装置1’主要包括一底座11’、 一下炉室12’、一上炉室13’、一下炉室支架14’、及一上炉室支架15’。该下炉室12’是设 置于该底座11’的上方，下炉室12’可加热硅原料以将其转变为熔融液，下炉室12’同时可 存放硅熔融液；该上炉室13’是置放于下炉室12’上方，上炉室13’具有一拉晶机构131’ 以执行硅半导体的拉晶；该下炉室支架14’是设置于底座11’的一侧，其具有一下炉室升降 机构141’与一下炉室回旋机构142’，利用该下炉室升降机构141’可将下炉室12’提高，而 使用该下炉室回旋机构142’可将下炉室12’移出底座11’之外；该上炉室支架15’是设置 于底座11’的另一侧，其具有一上炉室升降机构151’与一上炉室回旋机构152’，利用该上 炉室升降机构151’可将上炉室13’提高，而使用该上炉室回旋机构152’可将上炉室13’ 移出底座11，之外。上述该半导体单结晶拉晶装置1’为目前现有习用的硅半导体拉晶设备，其优点在 于同时采用该下炉室升降机构141’、该下炉室回旋机构142’、该上炉室升降机构151’、该 上炉室回旋机构152’的设计，而使得工艺上与移出该上炉室13’以等待硅半导体晶柱冷却 时，可同时移出该下炉室12’以进行硅原料的填料动作，另外，即使在生产线上，同时设置多 部半导体单结晶拉晶装置1’，可以将其生产线自动化。然而，上述该半导体单结晶拉晶装置是采用单一上炉室的设计，当硅半导体晶柱 长成之后，须在上炉室内等待晶柱冷却，冷却时间需要2至3个小时，此时可取下晶柱以准 备执行下一次的拉晶工艺，且在等待晶柱冷却的时间内，是无法有实际的生产效能，若是下 炉室之内仍有硅熔融液而必须保持下炉室的加热状态时，更造成能源使用上的浪费，也增 加了设备使用成本。由此可见，上述现有的半导体单结晶拉晶装置在结构与使用上，显然仍存在有不 便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋 求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构 能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种成本低且使 用时可具有全方位调整功能的新型结构的具有多上炉室的晶柱成长装置实属当前重要研 发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。发明内容本实用新型的目的在于提供一种具有多上炉室的晶柱成长装置，使其利用多上炉 室的设计，可与一上炉室等待晶柱冷却的同时，使用另一上炉室以继续执行晶柱成长工艺， 以充分利用等待晶柱冷却的时间，提升晶柱成长装置的生产效率与其能源使用效率。本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本 实用新型提出的一种具有多上炉室的晶柱成长装置其包括一底座；一下炉室，是设置于 该底座之上，该下炉室内部设置有一坩埚，该坩埚内具有一熔融液，该熔融液可成长为一晶 柱；一升降回旋装置，是装设于底座之上，该升降回旋装置其包括一支撑架，是设置于底 座之上，以作为升降回旋装置的主体；至少一支撑柱，是装设于该支撑架的一壁面，该支撑 柱是作为升降回旋装置的回旋轴；至少二支撑回旋机构，是枢接于支撑柱之上，该支撑回旋 机构是能够以支撑柱为回旋轴而往返回旋；及至少二升降机构，是设置于支撑架内部，并由 支撑架内部向外延伸以枢接于支撑柱，借由该升降机构，可使得支撑回旋机构在支撑柱之 上升降；及至少二上炉室，该上炉室具有一拉晶机构可执行晶柱成长工艺，使用上炉室执行 晶柱成长工艺时，可通过升降机构升起支撑回旋机构，并回旋支撑回旋机构以将上炉室置 于下炉室的上方，再通过升降机构缓缓地降低支撑回旋机构的高度，使得上炉室可与下炉 室连接，而可将该拉晶机构置入该熔融液之内，以通过拉晶机构逐渐地将熔融液拉伸成长 为一晶柱。本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施进一步实现。前述的一种具有多上炉室的晶柱成长装置，其中所述的底座包括一下炉室垫块， 该垫块置于下炉室的下方，该下炉室垫块具有一冷却机构可冷却下炉室。前述的一种具有多上炉室的晶柱成长装置，其中所述的下炉室包括一腔室，以容 置该坩埚；及一上盖，是连接于腔室以作为其顶盖，该上盖之上设有一上炉室连接口，该上 炉室连接口可与该第一上炉室及第二上炉室连接，使得该拉晶机构可通过上炉室连接口而 进入腔室之内。前述的一种具有多上炉室的晶柱成长装置，其中所述的支撑架包括至少二升降 孔，是设置于支撑架的该壁面，该升降孔可使得该升降机构可由支撑架内部向外延伸，以枢 接于该支撑柱。前述的一种具有多上炉室的晶柱成长装置，其中所述的当该上炉室完成晶柱成长 工艺之后，可使用该支撑回旋机构将其从该下炉室上方移出，以等待该晶柱冷却，同时，可 继续使用另一支撑回旋机构将另一上炉室移至下炉室上方，以继续执行另一晶柱的晶柱成 长工艺。前述的一种具有多上炉室的晶柱成长装置，其中所述的当该上炉室完成晶柱成长 工艺之后，可使用该支撑回旋机构将其从该下炉室上方移出，以等待该晶柱冷却，并可在等 待晶柱冷却的同时，进行下炉室的维护、填料与预熔。本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本 实用新型提出一种具有多上炉室的晶柱成长装置，其包括一底座、一下炉室、一升降回旋 装置、及至少二上炉室。该下炉室是设置于该底座的上方；该升降回旋装置是装设于底座的 上方，其包括一支撑架、至少一支撑柱、至少二支撑回旋机构、及至少二升降机构，该支撑 架是设置于底座之上以作为升降回旋装置的主体；该支撑柱是装设于支撑架的一面以作为升降回旋装置的回旋轴；该支撑回旋机构是枢接于支撑柱之上，其能够以支撑柱为回旋轴 而往返回旋；该升降机构是设置于支撑架的内部，并由支撑架内部向外延伸以枢接于支撑 柱，借由升降机构可使得支撑回旋机构在支撑柱之上升降。该上炉室是装置于支撑回旋机 构之上，具有一拉晶机构可执行晶柱成长工艺；当使用一个上炉室完成晶柱成长工艺之后， 可通过一组支撑回旋机构将其移出下炉室，等待晶柱冷却，同时，可通过另一组支撑回旋机 构将另一个上炉室移至下炉室的上方，以继续下一段的晶柱成长工艺，因此，能够充分地利 用等待晶柱冷却的时间，以提升晶柱成长装置的生产效率与能源使用效率。借由上述技术 方案，本实用新型具有多上炉室的晶柱成长装置至少有下列优点及有益效果1、采用多上炉室的设计，可在其中一上炉室移出下炉室以等待晶柱冷却的同时， 移入另一上炉室以继续晶柱成长工艺，不仅可有效利用等待晶柱冷却的时间，也同时提升 晶柱成长装置的生产效率。2、采用多上炉室的设计，可在其中一上炉室移出下炉室以等待晶柱冷却的同时， 进行下炉室的维护、填料与预熔，其可有效利用等待晶柱冷却的时间，并同时提升装置的能 源使用效率。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术 手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优 点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是一种半导体单结晶拉晶装置的侧视图； 图2是本实用新型的一种具有多上炉室的晶柱成长装置的立体图； 图3是具有多上炉室的晶柱成长装置的一升降回旋装置立体图；及 图4是具有多上炉室的晶柱成长装置的一下炉室立体图。 1 具有多上炉室的晶柱成长装置1’ 半导体单晶拉晶装置 11底座11，底座 111下炉室垫块 12’12 下炉室 下炉室 121 腔室 122 上盖1222 上炉室连 13 升降回旋装置 13，上炉室 131 支撑架 131，拉晶 1311 第一升降孔 1312 第二升132 支撑柱 133 第一支撑回旋机构 134 第二支撑回旋机构135 第一升降机构 136 第二升降机构 14 第一上炉室 14’ 下炉室支架 141 第一拉晶机构 141’下炉室升降机构 142’ 下炉室回旋机构 15 第二上炉室 151 第二拉晶机构 15’上炉室支架151，上炉室升降机 152’上炉室回旋机构具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下 结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的具有多上炉室的晶柱成长装置其具体实 施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图2与图3所示，是本实用新型的一种具有多上炉室的晶柱成长装置的立 体图，与其升降回旋装置的立体图，该具有多上炉室的晶柱成长装置1，其包括一底座11 一下炉室12，是设置于该底座11的上方，该下炉室12内部设置有一坩埚(坩埚属于现有习 知的技术而非本实用新型的特点，所以图示中不特别绘制标示)，该坩埚内具有一熔融液， 该熔融液可成长为一晶柱，其中，熔融液可依照所要成长的晶柱种类而有所不同，较常使用 的熔融液原料为硅、锗、砷化镓、氧化铝、石英及其他各种可适用材料；一升降回旋装置13，是装设于该底座11的上方，该升降回旋装置13其包括一支 撑架131、至少一支撑柱132、至少二支撑回旋机构、及至少二升降机构，该支撑架131是设 置于底座11的上方，以作为升降回旋装置13的主体；该支撑柱132是装设于支撑架131的 一面以作为升降回旋装置13的回旋轴；该至少二支撑回旋机构，于本实施例中是分别为一 第一支撑回旋机构133与一第二支撑回旋机构134，该第一支撑回旋机构133与该第二支撑 回旋机构134是上下相对地枢接于支撑柱132上方，其两者是能够以支撑柱132为回旋轴 而往返回旋；该至少二升降机构，是分别为一第一升降机构135与一第二升降机构136，该 第一升降机构135与该第二升降机构136是上下相对地设置于支撑架131内部，且第一升 降机构135与第二升降机构136是由支撑架131的内部而向外延伸，以枢接支撑柱132，其 中，第一升降机构135可使得第一支撑回旋机构133于支撑柱132之上升降，而第二升降机 构136可使得第二支撑回旋机构134在支撑柱132之上升降；及至少二上炉室，在本实施例中，该至少二上炉室是分别为一第一上炉室14与一第 二上炉室15，该第一上炉室14是装置于该第一支撑回旋机构133上方，其具有一第一拉晶 机构141可执行晶柱成长工艺，使用第一上炉室14执行晶柱成长工艺时，可通过该第一升 降机构135升起第一支撑回旋机构133，并回旋第一支撑回旋机构133以将第一上炉室14 置于该下炉室12的上方，并继续地通过第一升降机构135以缓缓地下降第一支撑回旋机构 133，使得第一上炉室14可与下炉室12连接，而可将该第一拉晶机构141置入该坩埚内，以 通过第一拉晶机构141逐渐地将该熔融液拉伸成长为一第一晶柱；该第二上炉室15是装 置于该第二支撑回旋机构134的上方，其具有一第二拉晶机构151可执行晶柱成长工艺，使 用第二上炉室15执行晶柱成长工艺时，可通过该第二升降机构136升起第二支撑回旋机构 134，并回旋第二支撑回旋机构134以将第二上炉室15置于该下炉室12的上方，再通过第 二升降机构136缓缓地下降第二支撑回旋机构134，使得第二上炉室15可与下炉室12连 接，并可将该第二拉晶机构151置入坩埚内，以通过第二拉晶机构151逐渐地将熔融液拉伸 成长为一第二晶柱。继续参阅图2与图3，同时参阅图4所示，是具有多上炉室的晶柱成长 装置的一下炉室立体图，在上述该具有多上炉室的晶柱成长装置1的实施例中，该底座11 包括一下炉室垫块111以垫放该下炉室12，该下炉室垫块111具有一冷却机构可冷却下炉 室12。另外，下炉室12包括一腔室121与一上盖122，该腔室121是用以容置该坩埚；该上 盖122是连接于腔室121并作为其顶，上盖122的上方设有一上炉室连接口 1222，该上炉室连接口 1222可与该第一上炉室14及该第二上炉室15连接，使得该第一拉晶机构141与该 第二拉晶机构151可通过上炉室连接口 1222而进入腔室121。并且，在本实施例中，该支撑 架131包括一第一升降孔1311与一第二升降孔1312，该第一升降孔1311是设置于支撑架 131的表面，通过第一升降孔1311，该第一升降机构135可由支撑架131内部向外延伸，以 枢接于该支撑柱132 ；该第二升降孔1312是上下地相对于第一升降孔1311而设置于支撑 架131的表面，通过第二升降孔1312，该第二升降机构136可由支撑架131内部向外延伸， 以枢接于支撑柱132，并且，第一升降孔1311与第二升降孔1312可分别限制第一升降机构 135与第二升降机构136上升/下降的距离，以避免第一升降机构135与第二升降机构136 的上升/下降距离过大，而发生机构相互撞击的现象。在上述该具有多上炉室的晶柱成长装置1以执行晶柱成长工艺之时，当该第一上 炉室14完成晶柱成长工艺之后，可使用该第一支撑回旋机构132将第一上炉室14从该下 炉室12的上方移出，以等待该第一晶柱冷却，且在等待第一晶柱冷却的同时，可使用该第 二支撑回旋机构134将该第二上炉室15移至下炉室12的上方，以继续执行该第二晶柱的 晶柱成长工艺，或者，可在等待第一晶柱冷却的同时，进行下炉室12的维护、填料与预熔， 以充分地利用等待晶柱冷却的时间，并可同时提升晶柱成长装置的生产效率与其能源使用 效率；而同样地，当第二上炉室15完成晶柱成长工艺后，可使用第二支撑回旋机构134将其 从下炉室12上方移出，以等待第二晶柱冷却，同时，可使用第一支撑回旋机构133将第一上 炉室14移至下炉室12上方，以继续执行第一晶柱的晶柱成长工艺，或者，可在等待第二晶 柱冷却的同时，进行下炉室12的维护、填料与预熔。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内 容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求一种具有多上炉室的晶柱成长装置，其特征在于包括一底座；一下炉室，是设置于该底座之上，该下炉室内部设置有一坩埚，该坩埚内具有一熔融液，该熔融液可成长为一晶柱；一升降回旋装置，是装设于底座之上，该升降回旋装置是包括一支撑架，是设置于底座之上，以作为升降回旋装置的主体；至少一支撑柱，是装设于该支撑架的一壁面，该支撑柱是作为升降回旋装置的回旋轴；至少二支撑回旋机构，是枢接于支撑柱之上，该支撑回旋机构是能够以支撑柱为回旋轴而往返回旋；及至少二升降机构，是设置于支撑架内部，并由支撑架内部向外延伸以枢接于支撑柱，借由该升降机构，可使得支撑回旋机构在支撑柱之上升降。
2.根据权利要求1所述的具有多上炉室的晶柱成长装置，其特征在于其中所述的该底 座包括一下炉室垫块，该垫块置于下炉室的下方，该下炉室垫块具有一冷却机构可冷却下炉室。
3.根据权利要求1所述的具有多上炉室的晶柱成长装置，其特征在于其中所述的该下 炉室包括一腔室，以容置该坩埚；及一上盖，连接于腔室以作为其顶盖，该上盖之上设有一上炉室连接口，该上炉室连接口 可与该第一上炉室及第二上炉室连接，使得该拉晶机构可通过上炉室连接口而进入腔室之 内。
4.根据权利要求1所述的具有多上炉室的晶柱成长装置，其特征在于其中所述的该支 撑架包括至少二升降孔，是设置于支撑架的该壁面，该升降孔可使得该升降机构可由支撑架内 部向外延伸，以枢接于该支撑柱。
专利摘要本实用新型是一种具有多上炉室的晶柱成长装置，该装置其包括一底座、一下炉室、一升降回旋装置、及至少二上炉室。该上炉室是具有一拉晶机可执行晶柱成长工艺，且，当该上炉室完成晶柱成长工艺并等待晶柱冷却的同时，可使用另一上炉室以继续下一段晶柱成长工艺，是能够有效地利用等待晶柱冷却的时间，而提升晶柱成长装置的生产效率与能源使用效率。
文档编号C30B15/00GK201770799SQ20102025027
公开日2011年3月23日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者周汉章, 姜智元, 林延璋, 王克尧, 薄瑞斯, 赖宏能, 陆苏龙, 颜宪瑞 申请人:均豪精密工业股份有限公司