用于接收和運輸硅棒的裝置以及用于生產多晶硅的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于接收和運輸硅棒(7)的電氣操作的裝置，其中所述裝置被固定到生產車間的天花板上或具有旋轉臂的支撐柱上，該裝置包括具有舉升缸(3)的舉升裝置以及連接到所述舉升缸的用于硅棒的夾持裝置，所述夾持裝置包括用于附連到所述舉升缸的裝備、具有操作元件的接觸板、具有平行四邊形結構的框架以及固定到所述接觸板的自動閂扣、以及豎直閂扣元件，至少兩個橢圓形夾具段(5)固定在所述框架，其中在所述夾持裝置的閉合位置中，夾具段和豎直閂扣元件能夠接合，而在打開位置中，夾具段和豎直閂扣元件能夠自動脫離。
【專利說明】
用于接收和運輸硅棒的裝置以及用于生產多晶硅的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于取用和運輸硅棒的裝置以及一種用于生產多晶硅的方法。【背景技術】
[0002]多晶娃(po 1 y cry s ta 11 ine s i 1 i con，縮寫為po 1 y s i 1 i con )被用作通過 Czochralski法(CZ)或者浮區提純法(FZ)來生產單晶硅的原材料。該單晶硅被切成晶片，并且在機械、化學和化學機械處理的多個操作后被用于在半導體工業中制造電子元件(芯片)。
[0003]然而，特別地，多晶硅越來越多地被要求通過拉晶或澆鑄的方法來生產單晶硅或多晶硅，這種單晶硅或多晶硅被用于生產光伏太陽能電池。
[0004]多晶硅通常用西門子法生產。在這種情況下，細硅棒在鐘形反應器(“西門子反應器”)中由直流電加熱到表面溫度900-1200°C，并且包括含硅組分的反應氣體(特別是鹵代硅烷和氫氣)通過進口噴嘴被引入。然后，鹵代硅烷在細棒的表面上分解。在這種情況下，元素硅由汽相沉積在細棒上。
[0005]硅棒被通常由高純人工石墨構成的特殊電極保持在反應器中。在各種情況下，在電極保持件上的具有不同極化電壓的兩個細棒通過電橋在另一細棒端部連接以形成閉合電路。用于加熱細棒的電能經由電極及其電極保持件供給。
[0006]在沉積期間，所述細棒的直徑增大。同時，所述電極由其尖端開始生長進入硅棒的基部。
[0007]石墨主要被用作電極材料，這是由于石墨能夠具有非常高的純度并且在沉積條件下呈化學惰性。此外，石墨具有非常低的電阻率。
[0008]在得到硅棒的期望設定直徑之后，沉積過程結束并且熾熱的硅棒冷卻并被取出。
[0009]為此，可以使用例如在US 20120237678 A1中描述的取出輔助。用于取出多晶硅棒的裝置包括具有外壁的主體，該主體的尺寸被設定成使得所述棒由外壁包封，其中每個外壁包含門以允許所述棒中的至少一個進入。在取出之后，得到的U形多晶硅棒對通常在電極側和電橋側上被切成一定的長度并被破碎成塊。該破碎借助于破碎機來完成，例如使用顎式破碎機。例如，在EP 338 682 A2中描述了這種破碎機。可選地，預破碎借助于錘預先進行。
[0010]從反應器中取出硅棒對可以在起重機裝置、牽拉索或類似系統的幫助下進行。 [〇〇11] CN 102092660A公開了一種用于硅棒的電動舉升車輛，其包括電動叉車主體，所述叉車主體設有舉升臂，所述舉升臂設有多個舉升臂孔以及特別適用于連接到所述舉升臂孔的硅棒的夾持裝置。特別適用于硅棒的夾持裝置優選地由懸掛裝置和夾持主體組成，所述夾持主體具有平行四邊形結構，所述夾持主體的上部的端點連接到所述懸掛裝置，且下部的端點的兩側的兩個邊緣向外延伸并形成舉升臂。
[0012]該舉升車輛的一個問題是棒狀的、彎曲的、非圓形的、橢圓形的、很短的以及特別厚的棒不能可靠地被運輸。有進一步污染的風險。
【發明內容】
[0 013 ]本發明的目的基于此問題。
[0014]本發明的目的是通過一種用于取用和運輸硅棒的裝置來實現，該裝置被電氣操作并被固定在生產車間的天花板上或具有旋轉臂的柱上，所述裝置包括具有舉升缸的舉升裝置以及連接到該舉升缸的硅棒夾持裝置，其中該夾持裝置包括用于在舉升缸上固定的懸掛裝置、具有平行四邊形結構的框架和鉸接臂以及固定在所述鉸接臂上的自動閂扣、以及豎直閂扣元件，其中至少兩個橢圓形夾具段固定在所述框架上，并且其中所述夾具段和所述豎直閂扣元件在所述夾持裝置的閉合位置接合，并且能夠在打開位置自動開閂。
[0015]所述舉升缸優選地固定在橫滑架上，該橫滑架在天花板上在x和y方向上可自由移動。
[0016]不管固定在天花板上或在具有旋轉臂的柱上，本發明提供了用于取用和運輸硅棒的無振動的、可自由定位的、可靠的可移動的設備。
[0017]優選地，所述夾具段襯有硬金屬。同樣優選的是所述夾具段襯有聚合塑料。使用硅襯也是優選的。作為襯里的替代，所述夾具段還可以分別涂覆有相應的材料。
[0018]所述夾具段優選為可調節的。為此提供了鉸接臂，憑借所述鉸接臂，所述框架和夾具段能夠旋轉。這樣，所述棒能夠在水平和豎直兩個方向上取用和運輸。
[0019]狹窄的夾具設計的優選的使用甚至使得能夠取用和運輸緊密放置的棒而無需棒支撐件。
[0020]優選地，該裝置的所有操作元件都有涂層。
[0021]運動部件優選地配有耐磨且包封的軸承襯套。其優點是不產生由關節軸承中的磨損導致的污染。
[0022]優選地，提供具有抽吸裝置的封閉拾取系統。這些優選地位于驅動元件下面或上方。這樣能夠避免驅動系統中由磨損或外來物質導致的污染。
[0023]夾持裝置由接觸板觸發，借助于平行四邊形框架用該夾持裝置夾持硅棒或在存放時釋放硅棒。優選地，所述夾持裝置由無線電遙控觸發。所述平行四邊形結構例如可以通過框架段的橫鉸接產生。
[0024]優選地，具有平行四邊形結構的框架和夾具段被形成為閂扣，其中每一個能夠圍繞穿過相關聯的載體臂延伸的豎直軸線旋轉。[〇〇25]所述裝置裝有雙自動閂扣，該閂扣允許來自夾緊裝置的棒的自動存放。所述裝置優選地以這樣的方式被構造，即一個或多個閂扣在該裝置的合適的部分上在棒的重力作用下接合。通過升高夾具，進行開閂并存放所述棒。此外，除了框架和夾具段，還有豎直閂扣元件，該閂扣元件能夠在整個夾緊裝置升高時在所述棒的方向上從上方移動并同樣地接合以及自動開閂。
[0026]所述豎直閂扣元件可設有接觸板，從而使得當所述接觸板接觸將要取用的硅棒時觸發接合。當存放所述棒時，所述接觸板被向上推壓并確保自動開閂。
[0027]已發現雙自動閂扣的使用使得能夠可靠地取用和運輸棒狀的、彎曲的、非圓形的、 橢圓形的、很短的以及厚的棒。
[0028]該裝置在x、y和z方向上可自由地移動和定位。
[0029]當旨在取用所述棒時，所述裝置的中心移到棒上方然后降低。然后所述夾持裝置占據其打開位置。只要夾具降低到該夾具段能夠在棒的下面抓取的程度，該夾持裝置就從它的打開位置旋轉至其閉合位置(參照圖1)。
[0030]通過為硅提供低污染材料的夾具，理想地僅將可靠的運輸所需要的力施加在硅棒上。這樣，棒的損壞幾乎被完全排除。
[0031]運輸過程期間的工作可靠性增加。這尤其適用于任何棒斷裂(例如多孔的、破裂的以及不穩定的棒)。
[0032]無線電遙控的優選使用還有助于提高工作可靠性。
[0033]夾具段的涂層確保了硅棒的低污染運輸，這對于產品的質量來說非常重要。【附圖說明】
[0034]本發明還將在下面借助于圖1和2來說明。[〇〇35]圖1示出了根據本發明的裝置。[〇〇36]圖2示出圖1的側視圖。[〇〇37]附圖標記列表 [〇〇38]1天花板
[0039]2橫滑架
[0040]3舉升缸
[0041]4雙自動閂扣元件[〇〇42]5夾具段
[0043]6鉸接臂
[0044]7棒【具體實施方式】[〇〇45]圖1示意性地示出了該裝置，其中橫滑架2固定在生產車間的天花板1上。
[0046]所述橫滑架連接于舉升缸3。
[0047]使用所述裝置，借助夾具段5取用并夾持棒7。[〇〇48]圖2示出圖1的側視圖。
[0049]通過鉸接臂6,框架和夾具段5可以旋轉。
[0050]提供用于雙自動閂扣4的豎直元件。
[0051]本發明涉及一種裝置，使用該裝置可取用并夾緊硅棒、將硅棒運輸到另一個工作站并可靠地存放在那里。
[0052]在硅棒破碎成塊之前，取用、運輸和存放的一個或更多這樣的過程是必需的。[〇〇53]起點是借助于CVD在至少一個U形的載體上沉積多晶硅，所述載體由直流電加熱到一定溫度，在該溫度下多晶硅沉積在載體上，從而形成至少一對U形多晶硅棒，所述載體被連接到石墨電極的每個自由端，借此被供電。
[0054] 在所述沉積之后，所述至少一對多晶硅棒對必須從反應器中取出。具有外壁和內壁的主體是適合的，硅棒被所述主體完全包封，所述主體與被其包封的硅棒對一起從反應器中移除。起重機、牽拉索等等適用于移除主體和硅棒對。然而，也有可能使用根據本發明的裝置，這是特別優選的。
[0055]在從反應器中移除硅棒對后，通常將其運輸到單獨的工作站，于此從至少一個多晶硅棒對的至少兩個多晶硅棒的電極側端部移除石墨殘馀，并在非電極側端部(電橋側)將硅棒對切成一定長度，從而獲得兩個多晶硅棒。
[0056]優選地使用根據本發明的裝置以用于從反應器到此工作站的運輸。[〇〇57]只要石墨殘馀已從硅棒和電橋移除，通常將硅棒運輸到另一個工作站，在那里它們借助于合適的破碎工具被破碎成塊。錘適于預破碎，而顎式或輥式破碎機優選地被用于破碎成特定大小級別的塊。
[0058]在移除電橋和石墨殘馀之后，優選地借助于根據本發明的裝置來取用硅棒，并將它們運輸到具有破碎工具或破碎裝置的工作站，并在那里將它們存放在工作臺上或設施中。
【主權項】
1.一種用于取用和運輸硅棒的裝置，該裝置被電氣操作并被固定在生產車間的天花板 上或具有旋轉臂的柱上，所述裝置包括具有舉升缸的舉升裝置以及連接到所述舉升缸的硅 棒夾持裝置，其中所述夾持裝置包括用于在所述舉升缸上固定的懸掛裝置、鉸接臂以及具 有平行四邊形結構的框架和固定在所述鉸接臂上的自動閂扣、以及豎直閂扣元件，其中至 少兩個橢圓形夾具段固定在所述框架上，并且其中所述夾具段和所述豎直閂扣元件在所述 夾持裝置的閉合位置接合并且能夠在打開位置自動開閂。2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述舉升缸固定在位于生產車間的天花板上的橫 滑架上，所述橫滑架在天花板上在x和y方向上能夠自由移動。3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中所述夾具段襯有或涂覆有硬金屬、聚合塑料或 娃。4.根據權利要求1-3中任一項所述的裝置，其中提供鉸接臂，通過所述鉸接臂，所述框 架和所述夾具段能夠旋轉。5.根據權利要求1-4中任一項所述的裝置，其中所有的運動部件都被構造成具有耐磨 且包封的軸承襯套。6.根據權利要求1-5中任一項所述的裝置，其中提供具有抽吸裝置的封閉拾取系統，所 述拾取系統位于所述舉升缸或者可選地提供的橫滑架的下面或上方。7.—種方法，其中硅棒借助于如權利要求1-6中任一項所述的裝置來取用、被所述夾持 裝置夾持、運輸至不同的工作站并存放在那里。8.用于生產多晶硅的方法，其包括a)借助于CVD在至少一個U形的載體上沉積多晶硅，所述載體由直流電加熱至一定溫 度，在該溫度下多晶硅沉積在所述載體上，從而形成至少一個U形多晶硅棒對，所述載體連 接到石墨電極的每個自由端，并借此被供電。b)從所述反應器中取出所述至少一個多晶硅棒對；c)從所述至少一個多晶硅棒對的至少兩個多晶硅棒的電極側端部移除石墨殘馀，并且 在非電極側端部將所述硅棒對切成一定長度，從而形成兩個多晶硅棒；d)用破碎工具將多晶硅棒破碎成塊；其中，在步驟c)之后，多晶硅棒被如權利要求1-6中任一項所述的裝置取用并運輸到設 施，在其中根據步驟d)將所述硅棒破碎成塊。9.根據權利要求8所述的方法，其中借助于具有外壁和內壁的主體從所述反應器中取 出所述至少一個多晶硅棒對，所述硅棒對被所述主體完全包封，其中所述主體與被其包封 的所述硅棒對一起借助于如權利要求1-6中任一項所述的裝置從所述反應器中移除并運輸 至工作站，在其中根據步驟c)從所述電極側移除石墨殘馀，并且所述硅棒對在所述非電極 側被切成一定長度。
【文檔編號】B66C1/42GK106061883SQ201480072642
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月11日
【發明人】G·貝格爾, S·里斯
【申請人】瓦克化學股份公司