CN116000033A - 单晶炉副室清洁装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种单晶炉副室清洁装置及方法，该单晶炉副室清洁装置包括：基座；可轴向伸缩的伸缩杆，其包括轴向相对的顶端和底端，底端固定在基座上；驱动伸缩杆轴向伸缩的伸缩驱动部件，伸缩驱动部件连接至伸缩杆的底端；驱动伸缩杆旋转的旋转驱动组件，基座连接至旋转驱动组件上；清洁平台组件，包括平台圆盘和多个顶块单元，平台圆盘同轴连接至伸缩杆的顶端，多个顶块单元周向分布在平台圆盘上，每个顶块单元沿平台圆盘的径向可伸缩，顶块单元上设有擦拭部件；控制器，与伸缩驱动部件、旋转驱动组件和顶块单元连接，控制伸缩驱动部件、旋转驱动组件和顶块单元的工作状态。本公开单晶炉副室清洁装置及方法能够提高清洁度且降低劳动强度。

Description

单晶炉副室清洁装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种单晶炉副室清洁装置及方法。

背景技术

晶棒的生长环境需要洁净的无尘环境，但是在晶棒的生长过程中会产生一定的氧化物粉尘，这些氧化物粉尘会附着在单晶炉的主、副炉室的腔壁上。在晶棒结束生长后，就要对附着在腔壁的氧化物粉尘进行清洁，防止影响下次的晶体生长环境。具体而言，若氧化物粉尘掉落到液面上，粉尘会随着晶体的生长进入晶体内部，会改变晶格的排列，导致晶棒断线。这样会导致不必要的晶棒产品损失，例如断线吊料、损失产品产出率等。若是再次回熔生长晶体，则会增加晶体生长过程使用的电力和材料成本消耗。此外，粉尘进入晶体后还会导致一些细微的晶体缺陷产生，导致产品报废。

对于炮筒式拉晶炉来说，其副室高度一般都在2～4米之间，内径在300～500mm左右，操作人员很难观察到腔内粉尘具体状况。通常，副室清洁作业主要是由操作人员手持较长的长杆，长杆头部包裹无尘布，将长杆头部在副室内腔做圆周运动同时逐步下降来刮擦内腔壁，以尽量擦拭腔室所有区域。这种方式，操作人员需长时间举升长杆，长杆长度过长，长杆头部偏重，需要两人双手举升和手臂支撑，两人同时配合着作业，要保证动作的协调，劳动强度极高。并且，操作人员很难控制刮擦范围能全覆盖所有腔壁并按从上到下的递减顺序擦拭，无法保证擦拭面的洁净度，需要多次作业。因此，人工使用长杆刮擦非常困难，而且很难控制清洁的洁净度，且劳动强度也高。

发明内容

本公开实施例提供了一种单晶炉副室清洁装置及方法，能够提高清洁度且降低劳动强度。

本公开实施例所提供的技术方案如下：

第一方面，本公开实施例提供了一种单晶炉副室清洁装置，包括：

基座；

可轴向伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆包括轴向相对的顶端和底端，所述底端固定在所述基座上；

用于驱动所述伸缩杆轴向伸缩的伸缩驱动部件，所述伸缩驱动部件连接至所述伸缩杆的底端；

用于驱动所述伸缩杆旋转的旋转驱动组件，所述基座连接至所述旋转驱动组件上；

清洁平台组件，所述清洁平台组件包括平台圆盘和多个顶块单元，所述平台圆盘同轴连接至所述伸缩杆的顶端，多个所述顶块单元周向分布在所述平台圆盘上，每个所述顶块单元沿所述平台圆盘的径向可伸缩，所述顶块单元上设有擦拭部件；

控制器，与所述伸缩驱动部件、所述旋转驱动组件和所述顶块单元连接，用于控制所述伸缩驱动部件、所述旋转驱动组件和所述顶块单元的工作状态。

示例性的，所述顶块单元包括：

顶块头，所述擦拭部件设置在所述顶块头上；

沿所述平台圆盘径向可伸缩的气缸推杆，所述顶块头连接至所述气缸推杆的一端；

能够通过压缩空气驱动所述气缸推杆伸缩的气缸，所述气缸连接至所述气缸推杆的另一端；及

收缩弹簧，所述收缩弹簧抵顶于所述顶块头与所述气缸之间。

示例性的，所述清洁平台组件还包括用于向所述气缸供给压缩空气的供气组件，所述供气组件包括：

螺旋气管，所述螺旋气管连通至所述气缸且沿所述平台圆盘周向设置在所述平台圆台的外侧；

导气管，所述导气管的第一端与所述螺旋气管连通，所述导气管的第二端沿所述伸缩杆轴向延伸至所述基座；

压缩空气机；

气路旋转接头，所述导气管的第二端与所述压缩空气机之间通过所述气路旋转接头连接。

示例性的，所述伸缩驱动部件包括设置于所述基座上的伺服电机或气缸。

示例性的，所述旋转驱动组件包括：

旋转齿轮盘，所述基座设置于所述旋转齿轮盘上，且所述旋转齿轮盘与所述伸缩杆同轴；

旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的输出轴与所述伸缩杆轴向平行设置，且所述旋转驱动电机的输出轴与所述旋转齿轮盘啮合。

示例性的，所述单晶炉副室清洁装置还包括可移动推车，所述基座、所述旋转驱动组件和所述控制器均设置在所述可移动推车上。

示例性的，所述平台圆盘具有内部空腔且该空腔顶部开口、底部封闭，且所述空腔顶部开口外周设置有凸沿，所述顶块单元设置于所述凸沿上。

示例性的，所述擦拭部件包括设置于所述顶块单元上的吸水棉层和包裹于所述吸水棉层外的无尘布层。

第二方面，本公开实施例提供了一种单晶炉副室清洁方法，所述方法包括如下步骤：

移动所述单晶炉副室清洁装置，直至所述伸缩杆正对副室；

控制所述顶块单元处于径向收缩状态，以使所述顶块单元与所述副室的腔壁之间保持间隙，将所述伸缩杆从所述副室的内腔底部伸向所述副室的顶部；

当所述伸缩杆的顶端伸出所述副室的顶部时，控制所述顶块单元径向伸出以紧贴所述副室的腔壁；

通过所述控制器控制所述伸缩杆沿轴向从所述副室的顶部向所述副室的底部下降，同时控制所述伸缩杆旋转，以清洁所述副室的腔壁。

本公开实施例所带来的有益效果如下：

上述方案中，所述单晶炉副室清洁装置可通过伸缩驱动部件来推动伸缩杆轴向伸缩，通过旋转驱动组件驱动伸缩杆旋转，在伸缩杆的顶端设置有清洁平台组件，该清洁平台组件沿周向分布多个可径向伸缩的顶块单元，顶块单元上设有擦拭部件，在对单晶炉进行清洁时，可在将伸缩杆从副室底部伸入顶部过程中，将多个顶块单元径向收缩，以使得顶块单元与副室墙壁之间存在一定的间隙量，可避免擦拭部件携带从副室腔壁底部接触到的粉尘等到达副室顶部，并且在伸缩杆的顶端达到腔室顶部之后，顶块单元可径向伸出以使擦拭部件与副室腔壁紧贴，进而通过伸缩杆的旋转圆周运动以及从上至下逐步轴向收缩的上下运动，实现将副室腔壁清洁干净的目的，提高清洁效果，保证最后清洁后的副室腔壁洁净程度高，且操作方便，降低劳动强度。

附图说明

图1表示本公开实施例中提供的单晶炉副室清洁装置的结构示意图；

图2表示本公开实施例中提供的单晶炉副室清洁装置中顶块单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在相关技术中，除了人工操作清洁副室之外，也有一些技术方案采用电动驱动方式对副室进行清洁的技术方案，但是仍存在清洁效果差的问题。

为了改善上述问题，本发明实施例提供了一种单晶炉副室清洁装置及方法，能够提高清洁效果，降低劳动强度。

如图1和图2所示，本公开实施例所提供的单晶炉副室清洁装置包括：

基座10；

可轴向伸缩的伸缩杆20，所述伸缩杆20包括轴向相对的顶端和底端，所述底端固定在所述基座10上；

用于驱动所述伸缩杆20轴向伸缩的伸缩驱动部件30，所述伸缩驱动部件30连接至所述伸缩杆20的底端；

用于驱动所述伸缩杆20旋转的旋转驱动组件40，所述基座10连接至所述旋转驱动组件40上；

清洁平台组件50，所述清洁平台组件50包括平台圆盘51和多个顶块单元52，所述平台圆盘51同轴连接至所述伸缩杆20的顶端，多个所述顶块单元52周向分布在所述平台圆盘51上，每个所述顶块单元52沿所述平台圆盘51的径向可伸缩，所述顶块单元52上设有擦拭部件53；

控制器60，与所述伸缩驱动部件30、所述旋转驱动组件40和所述顶块单元52连接，用于控制所述伸缩驱动部件30、所述旋转驱动组件40和所述顶块单元52的工作状态。

上述方案中，所述伸缩杆20可轴向伸缩，用于伸入到副室腔室内；所述清洁平台组件50设置在所述伸缩杆20的顶端，用于随所述伸缩杆20的运动而清洁所述副室腔壁表面；所述伸缩驱动部件30用于驱动所述伸缩杆20轴向伸缩，以使得清洁腔壁时可从上至下逐渐移动，以带动所述清洁平台组件50从上至下逐步清洁副室腔壁；所述旋转驱动组件40用于驱动所述伸缩杆20旋转进行圆周运动，以带动所述清洁平台组件50随所述伸缩杆20旋转而进行圆周运动，以实现更好的清洁效果。其中，该清洁平台组件50沿周向分布可径向伸缩的多个顶块单元52，多个顶块单元52可径向收缩或扩张，每个所述顶块单元52上设有擦拭部件53。这样，在对单晶炉进行清洁时，可在将伸缩杆20从副室底部伸入顶部过程中，将多个所述顶块单元52径向收缩，以使得顶块单元52与副室墙壁之间存在一定的间隙量，可避免擦拭部件53携带从副室腔壁底部接触到的粉尘等到达副室顶部，并且在伸缩杆20的顶端达到腔室顶部之后，顶块单元52可径向伸出以使擦拭部件53与副室腔壁紧贴，进而随着伸缩杆20的旋转圆周运动以及从上至下逐步下降运动，实现将副室腔壁清洁干净的目的，提高清洁效果，保证最后清洁后的副室腔壁洁净程度高，且操作方便，降低劳动强度。

在一些示例性的实施例中，如图2所示，所述顶块单元52包括：

顶块头521，所述擦拭部件53设置在所述顶块头521上；

沿所述平台圆盘51径向可伸缩的气缸推杆522，所述顶块头521连接至所述气缸推杆522的一端；

能够通过压缩空气驱动所述气缸推杆522伸缩的气缸523，所述气缸523连接至所述气缸推杆522的另一端；及

收缩弹簧524，所述收缩弹簧524抵顶于所述顶块头521与所述气缸523之间。

采用上述方案，所述气缸523可驱动所述气缸推杆522径向伸缩，以使所述气缸推杆522推拉所述顶块头521，所述收缩弹簧524的设置可为顶块头521提供复位弹性力和缓冲作用力。这种结构简单，通过向所述气缸523内供给压缩空气来控制顶块头521伸缩即可。

需要说明的是，可通过选择合适的气缸推杆522、收缩弹簧524和气缸523的行程等，来控制顶块头521与副室腔壁的接触力度以充分与副室腔室壁接触、以及伸缩杆20伸入副室时顶块单元52与副室腔壁的间隙量。当然可以理解的是，在实际应用中，所述顶块单元52的具体结构并不局限于此，还可以利用其他方式来实现。

作为一些示例性的实施例，如图1所示，所述清洁平台组件50还包括用于向所述气缸523供给压缩空气的供气组件，所述供气组件包括：

螺旋气管541，所述螺旋气管541连通至所述气缸523且沿所述平台圆盘51周向设置在所述平台圆台的外侧；

导气管542，所述导气管542的第一端与所述螺旋气管541连通，所述导气管542的第二端沿所述伸缩杆20轴向延伸至所述基座10；

压缩空气机，其可设置于所述基座10上；

气路旋转接头533，所述导气管542的第二端与所述压缩空气机之间通过所述气路旋转接头533连接。

在上述方案中，所述螺旋气管541容易拉伸具有一定收缩能力，示例性的，

所述螺旋气管541可选用双层螺旋气管541；由于所述顶块单元52会随所述5伸缩杆20进行圆周运动，因此采用所述气路旋转接头533可实现所述气缸523与所述压缩空气机的导通且满足顶块单元52的圆周运动需求。

此外，示例性的，所述伸缩驱动部件包括设置于所述基座10上的伺服电机。通过伺服电机驱动所述伸缩杆20上下运动，可以实现速度任意设定可控，

进而实现从上至下逐步下降，以使得该伸缩杆20以理想的速度上下运动清洁0副室，实现更好的清洁效果。当然可以理解的是，所述伸缩驱动部件还可以选用气缸523或者液压缸等任意合适的其他驱动方式。

此外，所述伸缩杆20可选用多节伸缩杆20组合而成，而实现在副室腔内上下移动的目的，所述伸缩杆20的伸展高度或者伸缩杆20的节数可以根据副室的高度合理选择和调整。

5作为一种示例性的实施例，如图1所示，所述旋转驱动组件40包括：

旋转齿轮盘41，所述基座10设置于所述旋转齿轮盘41上，且所述旋转齿轮盘41与所述伸缩杆20同轴；

旋转驱动电机42，所述旋转驱动电机42的输出轴与所述伸缩杆20轴向平行设置，且所述旋转驱动电机42的输出轴与所述旋转齿轮盘41啮合。

0采用上述方案，通过旋转齿轮盘41与旋转驱动电机42啮合驱动所述伸缩杆20进行圆周运动，其中所述旋转驱动电机42可选用伺服电机，以控制伸缩杆20的圆周运动速率，实现更好清洁效果。当然可以理解的是，所述旋转驱动电机42也可以选用其他动力源。

此外，示例性的，如图1所示，所述单晶炉副室清洁装置还包括可移动推5车70，所述基座10、所述旋转驱动组件40和所述控制器60均设置在所述可移动推车70上。这样，更方便操作整个清洁装置。如图所示，所述控制器60可直接固定在所述移动推车上。

此外，示例性的，如图1所示，所述平台圆盘51具有内部空腔且该空腔顶部开口、底部封闭，且所述空腔顶部开口外周设置有凸沿511，所述顶块单元52设置于所述凸沿511上。采用上述方案，所述平台圆盘51设计成中空结构，避免了在平台圆盘51伸入至副室内腔顶部后的高度受到籽晶夹头占据的空间干扰，保证清洁范围可完全覆盖整个副室内壁。

此外，示例性的，如图2所示，所述擦拭部件53包括设置于所述顶块单元52上的吸水棉层531和包裹于所述吸水棉层外的无尘布层532。通过沾染酒精的吸水棉层531湿润无尘布层532擦拭副室腔壁，保证了擦拭的均匀性和定位的准确性，最终保证清洁后的副室腔壁洁净程度更高。

第二方面，本公开实施例提供了一种单晶炉副室清洁方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S01、移动所述单晶炉副室清洁装置，直至所述伸缩杆20正对副室；

步骤S02、控制所述顶块单元52处于径向收缩状态，以使所述顶块单元52与所述副室的腔壁之间保持间隙，将所述伸缩杆20从所述副室的内腔底部伸向所述副室的顶部；

步骤S03、当所述伸缩杆20的顶端伸出所述副室的顶部时，控制所述顶块单元52径向伸出以紧贴所述副室的腔壁；

步骤S04、通过所述控制器60控制所述伸缩杆20沿轴向从所述副室的顶部向所述副室的底部下降，同时控制所述伸缩杆20旋转，以清洁所述副室的腔壁。

上述方案中，在对单晶炉进行清洁时，可在将伸缩杆20从副室底部伸入顶部过程中，将多个顶块单元52径向收缩，以使得顶块单元52与副室墙壁之间存在一定的间隙量，可避免擦拭部件53携带从副室腔壁底部接触到的粉尘等到达副室顶部，并且在伸缩杆20的顶端达到腔室顶部之后，顶块单元52可径向伸出以使擦拭部件53与副室腔壁紧贴，进而通过伸缩杆20的旋转圆周运动以及从上至下逐步轴向收缩的上下运动，实现将副室腔壁清洁干净的目的，提高清洁效果，保证最后清洁后的副室腔壁洁净程度高，且操作方便，降低劳动强度。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种单晶炉副室清洁装置，其特征在于，包括：

基座；

可轴向伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆包括轴向相对的顶端和底端，所述底端固定在所述基座上；

用于驱动所述伸缩杆轴向伸缩的伸缩驱动部件，所述伸缩驱动部件连接至所述伸缩杆的底端；

用于驱动所述伸缩杆旋转的旋转驱动组件，所述基座连接至所述旋转驱动组件上；

清洁平台组件，所述清洁平台组件包括平台圆盘和多个顶块单元，所述平台圆盘同轴连接至所述伸缩杆的顶端，多个所述顶块单元周向分布在所述平台圆盘上，每个所述顶块单元沿所述平台圆盘的径向可伸缩，所述顶块单元上设有擦拭部件；

控制器，与所述伸缩驱动部件、所述旋转驱动组件和所述顶块单元连接，用于控制所述伸缩驱动部件、所述旋转驱动组件和所述顶块单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的单晶炉副室清洁装置，其特征在于，

所述顶块单元包括：

顶块头，所述擦拭部件设置在所述顶块头上；

沿所述平台圆盘径向可伸缩的气缸推杆，所述顶块头连接至所述气缸推杆的一端；

能够通过压缩空气驱动所述气缸推杆伸缩的气缸，所述气缸连接至所述气缸推杆的另一端；及

收缩弹簧，所述收缩弹簧抵顶于所述顶块头与所述气缸之间。

3.根据权利要求2所述的单晶炉副室清洁装置，其特征在于，

所述清洁平台组件还包括用于向所述气缸供给压缩空气的供气组件，所述供气组件包括：

螺旋气管，所述螺旋气管连通至所述气缸且沿所述平台圆盘周向设置在所述平台圆台的外侧；

导气管，所述导气管的第一端与所述螺旋气管连通，所述导气管的第二端沿所述伸缩杆轴向延伸至所述基座；

压缩空气机；

气路旋转接头，所述导气管的第二端与所述压缩空气机之间通过所述气路旋转接头连接。

4.根据权利要求1所述的单晶炉副室清洁装置，其特征在于，

所述伸缩驱动部件包括设置于所述基座上的伺服电机或气缸。

5.根据权利要求1所述的单晶炉副室清洁装置，其特征在于，

所述旋转驱动组件包括：

旋转齿轮盘，所述基座设置于所述旋转齿轮盘上，且所述旋转齿轮盘与所述伸缩杆同轴；

旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的输出轴与所述伸缩杆轴向平行设置，且所述旋转驱动电机的输出轴与所述旋转齿轮盘啮合。

6.根据权利要求1所述的单晶炉副室清洁装置，其特征在于，

所述单晶炉副室清洁装置还包括可移动推车，所述基座、所述旋转驱动组件和所述控制器均设置在所述可移动推车上。

7.根据权利要求1所述的单晶炉副室清洁装置，其特征在于，

所述平台圆盘具有内部空腔且该空腔顶部开口、底部封闭，且所述空腔顶部开口外周设置有凸沿，所述顶块单元设置于所述凸沿上。

8.根据权利要求1所述的单晶炉副室清洁装置，其特征在于，

所述擦拭部件包括设置于所述顶块单元上的吸水棉层和包裹于所述吸水棉层外的无尘布层。

9.一种单晶炉副室清洁方法，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的单晶炉副室清洁装置对单晶炉副室进行清洁；所述方法包括如下步骤：

移动所述单晶炉副室清洁装置，直至所述伸缩杆正对副室；

控制所述顶块单元处于径向收缩状态，以使所述顶块单元与所述副室的腔壁之间保持间隙，将所述伸缩杆从所述副室的内腔底部伸向所述副室的顶部；

当所述伸缩杆的顶端伸出所述副室的顶部时，控制所述顶块单元径向伸出以紧贴所述副室的腔壁；

通过所述控制器控制所述伸缩杆沿轴向从所述副室的顶部向所述副室的底部下降，同时控制所述伸缩杆旋转，以清洁所述副室的腔壁。

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