eng
Выпуск #6/2020
В. Андриянов, С. Сидельников, С. Горячкин
Привод вращения и перемещения затравки для установок выращивания монокристаллов кремния методом Чохральского
Привод вращения и перемещения затравки для установок выращивания монокристаллов кремния методом Чохральского
Просмотры: 1914
DOI: 10.22184/1992-4178.2020.197.6.110.112
Рассмотрена конструкция привода вращения и перемещения затравки для установок выращивания монокристаллов кремния методом Чохральского. Отмечено, что особенностями привода являются применение цилиндрического дифференциала в его кинематике, а также использование цепи в качестве гибкой подвески.
Рассмотрена конструкция привода вращения и перемещения затравки для установок выращивания монокристаллов кремния методом Чохральского. Отмечено, что особенностями привода являются применение цилиндрического дифференциала в его кинематике, а также использование цепи в качестве гибкой подвески.
Теги: czochralski method drive monocrystalline silicon seed затравка метод чохральского монокристаллический кремний привод
Привод вращения и перемещения затравки для установок выращивания монокристаллов кремния методом Чохральского
В. Андриянов, С. Сидельников, к. т. н., С. Горячкин
В промышленном производстве монокристаллического кремния методом Чохральского нашли широкое применение установки с использованием так называемой гибкой подвески затравкодержателя взамен жесткого водоохлаждаемого штока. В качестве гибкой подвески используется трос из нержавеющей стали, который наматывается на барабан лебедки. Это решение позволило значительно уменьшить высоту установок. Однако гибкая подвеска имеет недостатки. Наличие токосъемника затрудняет возможность перевода работы привода на цифровое управление. Еще один недостаток – достаточно сложная конструкция привода. В статье рассматривается решение, позволяющее устранить эти проблемы.
В ходе работ над эскизным проектом установки для выращивания монокристаллов кремния диаметром 400 мм был разработан и изготовлен новый привод вращения и перемещения затравки. Особенностью привода является введение в его кинематику цилиндрического дифференциала, что позволило отказаться от токосъемника и установить серводвигатель на неподвижную плиту привода. Применение серводвигателя с цифровым управлением и диапазоном регулировки оборотов в пределах 0–3 000 об / мин дало возможность перемещать затравку как в рабочем (со скоростью 0–10 мм / мин), так и в ускоренном (со скоростью до 500 мм / мин) режимах, а также повысить точность и стабильность ее перемещения. Привод также обеспечивает вращение затравкодержателя с угловой скоростью в диапазоне 1–25 об / мин.
Упростить конструкцию привода и повысить удобство его обслуживания позволило использование цепи в качестве гибкой подвески. Так, сложный барабан лебедки заменен на звездочку с приемным магазином, при этом цепь не требует доработки для ее крепления. Нижняя часть цепи, работающая в условиях высокой температуры, при необходимости может быть легко заменена. Верхняя часть цепи не требует крепления к магазину. При появлении раскачки заметно сокращается время на ее успокоение. Для увеличения веса выращиваемого кристалла могут быть использованы двухрядная или трехрядная цепи.
Конструкция привода показана на рис. 1. Он состоит из крышки 1, на которой закреплена подставка 2 и установлен вакуумный ввод 3. На верхнем фланце подставки установлен мотор-редуктор 4 для вращения штока 5, закрепленного в отверстии червячного колеса редуктора 6. Серводвигатель 7 с редуктором 8 размещен на плите 9, закрепленной на верхнем фланце редуктора 6. На штоке на шарикоподшипниках крепится цилиндрический дифференциал 10. Передача вращения от серводвигателя на звездочку 11 лебедки 12 производится через пару шестерен 13, дифференциал 10, зубчатую ременную пару 14 и червячный редуктор 15, закрепленный на корпусе лебедки. Лебедка герметично соединяется со штоком через переходник 16. К лебедке герметично присоединен магазин 17 для размещения цепи 18.
Испытания привода показали его надежную работу и удобство в эксплуатации. В порядке эксперимента был выращен монокристалл кремния (рис. 2) диаметром 300 мм и весом 100 кг. ●
В. Андриянов, С. Сидельников, к. т. н., С. Горячкин
В промышленном производстве монокристаллического кремния методом Чохральского нашли широкое применение установки с использованием так называемой гибкой подвески затравкодержателя взамен жесткого водоохлаждаемого штока. В качестве гибкой подвески используется трос из нержавеющей стали, который наматывается на барабан лебедки. Это решение позволило значительно уменьшить высоту установок. Однако гибкая подвеска имеет недостатки. Наличие токосъемника затрудняет возможность перевода работы привода на цифровое управление. Еще один недостаток – достаточно сложная конструкция привода. В статье рассматривается решение, позволяющее устранить эти проблемы.
В ходе работ над эскизным проектом установки для выращивания монокристаллов кремния диаметром 400 мм был разработан и изготовлен новый привод вращения и перемещения затравки. Особенностью привода является введение в его кинематику цилиндрического дифференциала, что позволило отказаться от токосъемника и установить серводвигатель на неподвижную плиту привода. Применение серводвигателя с цифровым управлением и диапазоном регулировки оборотов в пределах 0–3 000 об / мин дало возможность перемещать затравку как в рабочем (со скоростью 0–10 мм / мин), так и в ускоренном (со скоростью до 500 мм / мин) режимах, а также повысить точность и стабильность ее перемещения. Привод также обеспечивает вращение затравкодержателя с угловой скоростью в диапазоне 1–25 об / мин.
Упростить конструкцию привода и повысить удобство его обслуживания позволило использование цепи в качестве гибкой подвески. Так, сложный барабан лебедки заменен на звездочку с приемным магазином, при этом цепь не требует доработки для ее крепления. Нижняя часть цепи, работающая в условиях высокой температуры, при необходимости может быть легко заменена. Верхняя часть цепи не требует крепления к магазину. При появлении раскачки заметно сокращается время на ее успокоение. Для увеличения веса выращиваемого кристалла могут быть использованы двухрядная или трехрядная цепи.
Конструкция привода показана на рис. 1. Он состоит из крышки 1, на которой закреплена подставка 2 и установлен вакуумный ввод 3. На верхнем фланце подставки установлен мотор-редуктор 4 для вращения штока 5, закрепленного в отверстии червячного колеса редуктора 6. Серводвигатель 7 с редуктором 8 размещен на плите 9, закрепленной на верхнем фланце редуктора 6. На штоке на шарикоподшипниках крепится цилиндрический дифференциал 10. Передача вращения от серводвигателя на звездочку 11 лебедки 12 производится через пару шестерен 13, дифференциал 10, зубчатую ременную пару 14 и червячный редуктор 15, закрепленный на корпусе лебедки. Лебедка герметично соединяется со штоком через переходник 16. К лебедке герметично присоединен магазин 17 для размещения цепи 18.
Испытания привода показали его надежную работу и удобство в эксплуатации. В порядке эксперимента был выращен монокристалл кремния (рис. 2) диаметром 300 мм и весом 100 кг. ●
Отзывы читателей
