坩埚升降装置及坩埚的取出方法.pdf

本发明提供一种坩埚升降装置及坩埚取出方法，能容易地从铸模中取出石英玻璃坩埚等。该坩埚升降装置的特征在于，包括：紧密贴合在坩埚的开口部的盖部件；对由该盖部件密封的坩埚的内部空间进行减压的机构；以及所述盖部件的上下运动机构；与坩埚升降装置将内部空间被减压了的坩埚与盖部件一体地提升。该坩埚升降装置例如具有支架、由升降装置连接的盖部件、穿过该盖部件在坩埚内部空间开口的吸引管以及连接到该吸引管的减压装置；该升降装置具有自该支架上端的梁部进行上下运动的机构。该坩埚取出方法例如为使用该装置取出坩埚的方法。

1、  一种坩埚升降装置，用于从铸模中取出容纳在所述铸模中的坩埚，该坩埚升降装置包括：
紧密贴合在所述坩埚的开口部的盖部件、对由该盖部件密封的所述坩埚的内部空间进行减压的减压装置以及上下运动机构，该上下运动机构在所述坩埚的内部空间被减压了的状态下，将所述坩埚连同所述盖部件一起提升。

2、  根据权利要求1所述的坩埚升降装置，其特征在于，在所述盖部件的、与所述坩埚的开口部接触的部分设置有缓冲部件。

3、  根据权利要求1所述的坩埚升降装置，其特征在于，还包括将气体导入到所述铸模的内表面和所述坩埚的外表面之间的气体导入机构。

4、  根据权利要求1至3中任一项所述的坩埚升降装置，其特征在于，
在所述盖部件或与其连接的连接板上设置有与所述铸模卡合的臂，
由此，在使所述臂与所述铸模卡合的状态下，所述上下运动机构能够将所述铸模连同所述盖部件一起提升。

5、  一种坩埚升降装置，其特征在于，包括：紧密贴合在坩埚的开口部的盖部件、对由该盖部件密封的坩埚的内部空间进行减压的减压机构以及所述盖部件的上下运动机构；
将内部空间被减压了的坩埚与盖部件一体地提升。

6、  根据权利要求5所述的坩埚升降装置，对于在硅晶的拉晶过程中使用的石英玻璃坩埚，将盖部件密封在装在铸模中的石英玻璃坩埚的开口部上，对该坩埚的内部空间进行减压，并从铸模中取出该坩埚。

7、  根据权利要求5所述的坩埚升降装置，其特征在于，还包括支架，
所述上下运动机构被固定在所述支架上端的梁部，构成使所述盖部件上下运动的起吊装置的一部分，
所述减压机构包括贯通所述盖部件并在坩埚内部空间开口的吸引管以及连接到该吸引管的减压装置。

8、  根据权利要求5所述的坩埚升降装置，在盖部件的周边设置有紧密贴合在所述坩埚的开口部的缓冲部件。

9、  根据权利要求5至8中任一项所述的坩埚升降装置，还包括连接到所述盖部件的连接板，
在所述连接板上安装有与铸模上端部卡合的臂，能够与所述坩埚的上下运动独立地将所述臂卡合在所述铸模上端部而提升铸模。

10、  一种坩埚的取出方法，其特征在于，包括：
在将盖部件紧密贴合在容纳在铸模中的坩埚的开口部的状态下，对所述坩埚的内部空间进行减压的工序；以及
在所述坩埚的内部空间被减压了的状态下，通过将所述坩埚连同所述盖部件一起提升，从所述铸模中将所述坩埚与盖部件一体地取出的工序。

11、  根据权利要求10所述的坩埚的取出方法，其特征在于，还包括将气体导入到所述铸模的内表面和所述坩埚的外表面之间的工序。

坩埚升降装置及坩埚的取出方法
技术领域
本发明涉及一种能够机械化地从铸模等中取出坩埚的坩埚升降装置及坩埚的取出方法。本发明的坩埚升降装置适合作为从铸模中自动地取出在硅晶的拉晶过程中使用的石英玻璃坩埚的装置。
背景技术
在作为半导体器件材料的硅单晶、作为太阳能电池材料的硅晶等的拉晶过程中，使用石英玻璃坩埚。例如，硅单晶主要通过如下方法来制造：将装入在石英玻璃坩埚中的多晶硅块加热熔化使其成为硅熔液，将籽晶浸入此硅熔液中进行拉晶，由此制造硅单晶。作为太阳能电池材料的硅晶也通过同样的拉晶方法来制造。
石英玻璃坩埚通过旋转铸模法等来制造。该方法是通过在坩埚状的旋转铸模的内表面上堆积规定厚度的石英粉，一边使铸模旋转一边加热熔化石英粉层，通过使该石英粉层玻璃化来制造坩埚(专利文献1，2)。另外，还已知一种制造石英玻璃坩埚的方法(专利文献3)，在该方法中使部分熔化了的石英粉附着在旋转铸模的内表面上而制造石英玻璃坩埚。
专利文献1：JP特开昭56-17996号公报
专利文献2：JP特开昭56-149333号公报
专利文献3：JP特开平1-148718号公报
从铸模中取出制造好的石英玻璃坩埚时，目前是使铸模上下翻转来取出坩埚，或者使铸模横向倾倒来引出坩埚，或者使吸盘吸附在坩埚上将其取出。但是，在这些方法中，坩埚破损的危险性高，而且，由于在坩埚外表面附着有大量的未熔化的石英粉末，所以还存在石英粉末附着在坩埚内表面而损伤该内表面的危险性。另外，由于石英玻璃坩埚一受到撞击就容易破损，所以通过机械的方式把持坩埚或铸模而从铸模中取出坩埚的装置危险性高。为此，现在为了追求精细的力的调整而依赖于人工作业；但是，最近，由于坩埚逐渐大型化，而希望实现不依赖于人工的机械自动化。
发明内容
本发明致力于解决现有的上述问题，通过以下所示的结构，提供一种能够从铸模中容易地取出石英玻璃坩埚等的坩埚升降装置及取出坩埚的方法。
(1)一种坩埚升降装置，其特征在于，具有：紧密贴合在所述坩埚的开口部的盖部件、对由该盖部件密封的坩埚的内部空间进行减压的装置以及所述盖部件的上下运动机构，该坩埚升降装置将内部空间被减压了的坩埚与盖部件一体地提升。
(2)所述(1)的坩埚升降装置，对于在硅晶的拉晶过程中使用的石英玻璃坩埚，将盖部件密封在装在铸模中的石英玻璃坩埚的开口部，对该坩埚的内部空间进行减压，并从铸模中取出该坩埚。
(3)在所述(1)或所述(2)中记载的坩埚升降装置，具有：支架、由起吊装置连接的盖部件、穿过该盖部件并在坩埚内部空间开口的吸引管以及连接到该吸引管的减压装置；该起吊装置具有自该支架上端的梁部进行上下运动的机构。
(4)在所述(1)～(3)中任一项记载的坩埚升降装置，在盖部件的周边设置有紧密贴合在坩埚开口部的缓冲部件。
(5)在所述(1)～(4)中任一项记载的坩埚升降装置，在连接板上安装有与铸模上端部卡合的臂，能够与坩埚的上下运动独立地将所述臂卡合在铸模上端部而提升铸模。
(6)一种坩埚的取出方法，其特征在于，使用一种坩埚升降装置，该坩埚升降装置具有：紧密贴合在坩埚的开口部的盖部件、对由该盖部件密封的坩埚的内部空间进行减压的机构以及所述盖部件的上下运动机构，该坩埚升降装置将内部空间被减压了的坩埚与盖部件一体地提升；该方面的特征在于，在坩埚开口部紧密贴合盖部件并对内部进行减压，另一方面，通过安装有坩埚的铸模的通气孔，将压缩空气导入到铸模和坩埚之间，从铸模中将坩埚与盖部件一体地提升。
发明效果
由于本发明的升降装置具有：紧密贴合在坩埚的开口部的盖部件，对由该盖部件密封的坩埚内部空间进行减压的机构以及所述盖部件的上下运动机构，将内部空间被减压了的坩埚与盖部件一体地提升，所以，附着在坩埚外表面上的未熔化的石英粉不会进入坩埚的内部空间，因此，不存在损伤坩埚内表面的危险性。另外，由于不是直接把持坩埚，而是通过减压来吸附坩埚内的整体，并与盖部件一体地提升，所以不会局部地施加力而使坩埚破损，并且，由于不需要翻转铸模或使铸模横向倾倒，依旧保持铸模开口向上地来提升坩埚，所以不存在因接触而对坩埚造成撞击的危险性，即使是大型坩埚也能够容易地取出，适于机械自动化。
附图说明
图1是表示本发明的坩埚升降装置提升坩埚之前状态的示意剖面图。
图2是表示本发明的坩埚升降装置提升坩埚过程中状态的示意剖面图。
图3是表示本发明的坩埚升降装置提升坩埚之后状态的示意剖面图。
图4是表示在本发明的坩埚升降装置上安装了臂的结构的示意剖面图。
具体实施方式
下面，根据实施方式具体地说明本发明。
本发明的坩埚升降装置，其特征在于，具有：紧密贴合在坩埚的开口部的盖部件、对由该盖部件密封的坩埚的内部空间进行减压的机构、和所述盖部件的上下运动机构，该坩埚升降装置将内部空间被减压了的坩埚与盖部件一体地提升。对于在硅晶的拉晶过程中使用的石英玻璃坩埚而言，本发明的坩埚升降装置适合作为从铸模中取出安装在铸模中的石英玻璃坩埚的装置。
关于本发明的升降装置，在图1～图3中示出装置结构的一个例子。如图所示，升降装置10包括：支架1、从该支架上端的梁部2向下方延伸的轴3、安装在该轴3上的连接板4、安装在该连接板4上的盖部件5、贯通该盖部件5并在坩埚20的内部空间21开口的吸引管6、连接到该吸引管6的减压装置9(减压用压缩机)以及通过轴3使所述连接板4上下运动的上下运动机构7(升降马达等)。由轴3、连接板4、上下运动机构7形成起吊机构。再有，起吊机构的结构不限于图示的例子。
在图示的装置的例子中，虽然沿着盖部件的圆周均等地设置有四根轴3以稳定地引导连接板4的上下运动，但不限于四根。这些轴3通过支架1的梁部2在上下方向延伸，在该梁部2设置有上下运动机构7(升降马达)。轴3连接在上下运动机构7上，利用该升降马达7使轴3旋转，使连接到该轴3的下端的连接板4上下移动。
盖部件5被实质上水平地被安装在该连接板4的下侧，与连接板4一体地上下运动。优选在该盖部件5的周边设置紧密贴合在坩埚开口部的缓冲部件8。在该盖部件5上连接有吸引管6，吸引管6以一端贯通盖部件5并在坩埚20的内部空间21开口的方式进行连接。另一方面，吸引管6的另一端连接到减压用的压缩机9。
在图示的例子中，在铸模30中装入有坩埚20。例如，该铸模30例如是用于制造坩埚20的铸模，优选在铸模30中设置有在其内表面开口的通气孔31。在加热熔化堆积在铸模内表面上的石英粉而进行玻璃化时，该通气孔可用作对石英粉层内进行减压的抽真空用的通气孔。
如图1所示，在所述装置的结构中，在设置有坩埚20的铸模30的上侧设置所述升降装置10。该升降装置10使盖部件5朝向所述坩埚20的开口部下降，通过缓冲部件8将盖部件5紧密贴合在坩埚20的开口部，密封住坩埚20的内部空间21。接着，通过吸引管6对所述内部空间21进行减压。通过内部空间21的减压，盖部件5被吸附在开口部而与坩埚20成为一体。
如图2所示，减压后，通过升降马达7使轴3旋转，将坩埚20与盖部件5一体地提升。在提升坩埚20时，可以停止由减压装置9进行的吸引，也可以继续进行吸引。另外，优选在开始提升坩埚20时，通过使用气体导入机构11，通过铸模30的通气孔31向铸模内表面和坩埚20之间导入压缩空气等气体。据此，由于在铸模30的内表面和坩埚20的外表面之间进入空气等气体，所以坩埚20容易从铸模30分离。接着，如图3所示，进一步通过轴3的旋转提拉坩埚20，将其从铸模30中拔出。
在从铸模30中拔出坩埚20后，能够在把持住坩埚20的状态下，取出铸模30并换上用于搬运的台车(省略图示)，降下坩埚20并将其装载在该台车上进行搬运。或者，可以在支架上端的梁部2设置移动轨道(省略图示)和移动用马达(省略图示)，保持将坩埚20提升的状态不变，沿所述移动轨道使坩埚20向外部移动。
另外，如图4所示，还可以形成为在连接板4上安装与铸模上端部卡合的臂32，并且在连接板4上设置开闭所述臂32的驱动马达33，能够提升铸模30。再有，臂32和驱动马达33也可以不是安装在连接板4上而是直接安装在盖部件5上。在这种情况下就不需要连接板4。
在这种情况下，使连接板4下降，关闭所述臂32使臂32的前端与铸模30的上端卡合，在此状态下使连接板4上升来提升铸模30。该铸模30的提升与坩埚20的拔出可以分别独立地进行。
根据本发明的坩埚升降装置，由于能够与盖部件5一体地提升坩埚20，不需要将铸模30翻转、横向倾倒，而且也不需要直接把持坩埚20，因此能够使坩埚20在不受损伤的情况下，容易地从铸模30中取出。另外，由于用盖部件密封坩埚的开口部，所以附着在坩埚外表面上的未熔化的石英粉不会进入到内部空间，因此不存在损伤坩埚内表面的危险性。并且，由于能够机械化地进行利用盖部件的从密封到减压的过程，以及坩埚的提升，所以适于自动化。