CN108748743A - 一种晶托降温装置及多晶硅片制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶托降温装置，属于硅片加工技术领域，其包括：喷淋仓，所述喷淋仓半封闭，其至少包括一个出入口；晶托输送单元，所述晶托输送单元用于将晶托输送至所述喷淋仓内；喷淋单元，所述喷淋单元用于向晶托喷洒水，所述喷淋单元至少包括一个喷淋头，所述喷淋头的喷水方向可变。本申请还公开了本申请还公开了一种多晶硅片制备工艺，该工艺包括如下步骤：铸锭、切方、方棒加工、粘胶、切片、脱胶、硅片加工、插片清洗和热处理，其中所述脱胶步骤中采用上述的降温装置对晶托进行降温。本申请实现了对晶托的自动清洗、降温，减轻了工人的劳动强度，节省了用水量，提高了效率。

Description

一种晶托降温装置及多晶硅片制备工艺

技术领域

本申请属于硅片加工技术领域，尤其涉及一种晶托降温装置及多晶硅片制备工艺。

背景技术

多晶硅是制造半导体器件和太阳能电池等产品的主要原材料，还可以制备单晶硅，其深加工产品被广泛用于半导体工业中，作为人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等器件的基础材料。

多晶硅片的制作工艺一般要经历铸锭、切方、小方棒加工、粘胶、切片、脱胶、硅片加工、插片清洗和热处理等步骤，在上述加工过程中所谓的小方棒加工、粘胶、切片和脱胶工序通俗来讲是将加工完成的硅棒通过粘胶层与磨砂玻璃粘胶，磨砂玻璃再通过粘胶层固定在晶托上，当切割完一对硅棒后，将晶托从切片机取出，然后将粘有磨砂玻璃的晶托在加热室内加热使粘胶溶化，取下磨砂玻璃并将残留的粘胶清除，接着再涂抹粘胶层粘接新的磨砂玻璃与硅棒，然后将新的磨砂玻璃安装到晶托上，并将晶托放入切片机进行下一轮的晶棒切割。

但是在将新的磨砂玻璃安装到晶托上以前，需要对晶托进行降温，目前，一般通过人工手持喷水管喷淋晶托的方式实现晶托的快速降温，这种降温方式存在下述问题：用水量大，喷淋时间长，喷淋不均匀，人工成本高且劳动强度大。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本申请为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种晶托降温装置及多晶硅片制备工艺，以提高降温速率，实现晶托降温的自动化过程。

本申请所采用的技术方案为：

一种晶托降温装置，包括：喷淋仓，所述喷淋仓半封闭，其至少包括一个出入口；晶托输送单元，所述晶托输送单元用于将晶托输送至所述喷淋仓内；喷淋单元，所述喷淋单元用于向晶托喷洒水，所述喷淋单元至少包括一个喷淋头，所述喷淋头的喷水方向可变。

所述晶托降温装置还包括测温单元，所述测温单元用于检测所述晶托的温度；以及控制单元，所述测温单元将检测到的温度信号传输至所述控制单元，所述控制单元至少用于根据所述测温单元的检测到的温度信号控制所述晶托输送单元的动作。

所述喷淋单元至少包括一个摆动机构，所述摆动机构包括喷淋头安装架和用于驱动所述喷淋头安装架做往复摆动的摆动驱动结构，所述喷淋头安装架上至少设置有一个所述喷淋头。

所述摆动机构沿与所述晶托输送方向垂直的方向均布。

所述摆动机构沿与所述晶托输送方向平行的方向均布。

所述晶托输送单元包括至少一根传送带，各所述传送带上均至少设置有一个晶托安放工位。

所述晶托安放工位可旋转，所述晶托输送单元还包括用于带动所述晶托安放工位旋转的旋转驱动结构。

所述降温装置还包括供水单元，所述供水单元用于向所述喷淋单元供给水；所述供水单元包括储水箱，所述储水箱外接水源，所述储水箱与水源之间的供水管路上设置有水泵，所述储水箱通过输水管路与所述喷淋头相连通；所述储水箱内设置有上水位警戒线和下水位警戒线，所述上、下水位警戒线处均设置有水位传感器，各所述水位传感器均与所述控制单元通信连接，所述控制单元根据所述水位传感器传输的水位信号控制所述水泵的启闭。

所述降温装置还包括与所述喷淋仓相连通的集水箱，所述集水箱用于收集所述喷淋仓内的积水。

本申请还公开了一种多晶硅片制备工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤1：铸锭，将多晶硅原料放入铸锭炉中，使多晶硅原料生长成多晶硅锭；

步骤2：切方，采用开放机将多晶硅锭切割成方棒；

步骤3：方棒加工，将切好的方棒进行倒角和抛光；

步骤4：粘胶，将三根不同长度的方棒配成一组，使每组总长度相同，将每组方棒摆放在一起并进行标记，将标记好的方棒与磨砂玻璃在常温下粘接在一起；

步骤5：切片，使用切片机对固定好的方棒进行切片；

步骤6：脱胶，将硅片与磨砂玻璃分离，硅片取出后放入水槽内，对硅片进行清洗，同时将粘有磨砂玻璃的晶托在加热室内加热使粘胶溶化，取下磨砂玻璃并将残留的粘胶清除，并对晶托进行降温以备下一轮的方棒切割使用；在本步骤中，所述晶托采用如上所述的降温装置进行降温；

步骤7：硅片加工，将脱胶后的硅片进行倒角抛光，然后对硅片表面进行腐蚀；

步骤8：插片清洗，将加工后的硅片放入片篮内，进行清洗；

步骤9：热处理，将清洗干净的硅片进行热处理以消除晶体内热施主对电阻率的影响。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

本申请实现了对晶托的自动清洗、降温，减轻了工人的劳动强度，节省了用水量，提高了效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例1的主视示意图，其中箭头方向代表晶托的移动方向。

图2为本申请实施例4的主视示意图，其中箭头方向代表晶托的移动方向。

图3为本申请实施例5的俯视示意图，其中箭头方向代表晶托的移动方向。

图4为本申请实施例6的俯视示意图，其中箭头方向代表晶托的移动方向。

图5为本申请中所述降温装置的控制原理图。

其中，

1、喷淋仓 2、储水箱 3、摆动气缸 4、喷淋头安装架 5、喷淋头 6、输送小车 7、晶托 8、电机 9、传送带 10、晶托安放工位

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1：

如图1所示，一种晶托降温装置，包括喷淋仓1、晶托输送单元、喷淋单元和控制单元。

所述喷淋仓1呈箱体状，且半封闭，在本实施例中，所述喷淋仓1包括一个出入口，即，出口即为入口，入口即为出口。

所述晶托输送单元用于将晶托7输送至所述喷淋仓内。在本实施例中，所述晶托输送单元为输送小车6。当需要对晶托7进行清洗降温时，将晶托7移至所述输送小车6上，然后将输送小车6连同晶托7一起沿所述出入口推入所述喷淋仓1内。当对晶托7清洗降温完毕后，将输送小车6连同晶托7一起从所述出入口处拉离喷淋仓1。

所述喷淋单元用于向晶托7喷洒水，所述喷淋单元至少包括一个喷淋头5，所述喷淋头5的喷水方向可变。所述喷淋单元包括一个摆动机构，所述摆动机构包括喷淋头安装架4，所述喷淋头安装架4上至少设置有一个所述喷淋头5，所述摆动机构还包括用于驱动所述喷淋头安装架4做往复摆动的摆动驱动结构。优选的，所述摆动驱动结构为摆动气缸3，由所述摆动气缸3驱动所述喷淋头安装架4在一定角度范围内做往复摆动。

所述降温装置还包括供水单元，所述供水单元用于向所述喷淋单元供给水。所述供水单元包括储水箱2，所述储水箱2外接水源，所述储水箱2与水源之间的供水管路上设置有水泵，所述储水箱2通过输水管路与所述喷淋头相连通。在本实施例中，所述储水箱2设置在所述喷淋仓1的上方。

所述储水箱2内设置有上水位警戒线和下水位警戒线，所述上、下水位警戒线处均设置有水位传感器，各所述水位传感器均与所述控制单元通信连接，所述控制单元根据所述水位传感器传输的水位信号控制所述水泵的动作，从而实现对储水箱2的进水和出水的控制。

具体地来说，使用过程中，当开启水泵时，所述储水箱2开始补水，因储水箱2位于喷淋仓1的上方，在水压的作用下，水沿输水管路进入所述喷淋头5，实现喷洒，同时控制单元控制所述摆动气缸3的摆动动作，从而带动喷淋头来回摆动，加大喷淋范围；当储水箱2内的液位到达上水位警戒线时，所述控制单元控制水泵停止工作，当储水箱2内的液位下降至下水位警戒线时，所述控制单元控制水泵开始工作，为所述储水箱2自动补水，如此往复，实现对喷淋仓1内晶托7的清洗降温。

为了实现对晶托7的精准降温，在所述储水箱2与喷淋头5之间的输水管路上设置单向阀。所述降温装置还包括测温单元，所述测温单元包括在所述输送小车或者晶托安放工位的与所述晶托接触的位置设置的用于检测晶托温度的传感类器件(如温度传感器)，由所述传感类器件实时检测所述晶托的温度，并将检测到的温度信号实时传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述传感类器件传输来的信号，控制所述单向阀的启闭和控制所述传送带的运行，以实现对所述晶托的降温控制。

需要说明的是，本申请中对所述晶托的降温控制并不仅仅局限于上述通过所述控制单元根据所述测温单元的温度信号来控制所述晶托输送单元和所述单向阀的方式，还可以通过控制单元设置具体的喷水时间和喷淋头安装架4的摆动次数来实现对晶托7的降温控制，当达到规定的喷水时间和摆动次数后，由所述控制单元控制所述单向阀关闭，喷淋结束，由晶托输送单元将晶托7带离所述喷淋仓1。

所述降温装置还包括与所述喷淋仓1相连通的集水箱，所述集水箱用于收集所述喷淋仓1内的积水。在本实施例中，所述集水箱设置在所述喷淋仓1的底部中央位置处，且喷淋仓1底部中央位置处的高度要低于喷淋仓底部其余位置处的高度，以方便积水能顺利流入所述集水箱内。

所述降温装置还包括废水收集池，所述废水收集池通过废水回收管路与所述集水箱连通，集水箱内收集到的废水流入所述废水收集池，经过滤后，所述废水还可循环利用，从而节省了水源。

当然，所述降温装置还可以不设置所述集水箱，而是直接在所述喷淋仓1上设置出水口，所述废水回收管路直接与所述出水口相连通，以将喷淋仓1内的积水直接传输至所述废水收集池，以实现水资源的循环利用。

实施例2：

本实施例与实施例1的结构和原理基本相同，不同的地方在于：

在本实施例中，所述喷淋仓1设置有两个出入口，即一个入口、一个出口，所述晶托7自所述入口进入所述喷淋仓1，清洗降温完毕后，自所述出口从所述喷淋仓1内离开。

在本实施例中，所述晶托输送单元为传送带，传送带有且仅有一根，所述传送带上设置有一个晶托安放工位。当需要对所述晶托进行降温时，将晶托移至所述晶托安放工位上，所述控制单元控制传送带运行，将所述晶托传输至喷淋仓1内；当晶托位于喷淋头下方时，控制单元控制传送带停止运行，所述喷淋单元和供水单元动作，对所述晶托进行清洗降温；当晶托降温至合适温度时，所述控制单元控制传送带开启，传送带带动所述晶托从所述喷淋仓1内离开。

实施例3：

本实施例与实施例2的结构和原理基本相同，不同的地方在于：

所述晶托安放工位可旋转，所述晶托输送单元还包括用于带动所述晶托安放工位旋转的旋转驱动结构，例如，可采用电机8驱动所述晶托安放工位旋转，具体来讲，在所述传送带上设置用于安装电机的壳体，将电机置于所述壳体内，以避免喷淋时，水进入所述电机，所述晶托安放工位采用旋转盘的结构，旋转盘与电机的输出轴相连，由电机驱动旋转。

通过将所述晶托安放工位设置成可旋转的方式，进一步实现了晶托的均匀散热、降温。

实施例4：

本实施例与实施例3的结构和原理基本相同，不同的地方在于：

如图2所示，在本实施例中，所述传送带9沿其长度方向设置有多个晶托安放工位10，所述喷淋仓1一次至少能够对一个晶托实现清洗降温。优选的，所述喷淋仓1能够一次容纳多个所述晶托安放工位10，所述喷淋仓1内喷淋头安装架4的个数不少于所述喷淋仓1一次能够容纳的晶托安放工位10的个数，清洗降温时，一个晶托安放工位10位于一个喷头安装架4的下方，从而提高了降温效率。

实施例5：

本实施例与实施例3的结构和原理基本相同，不同的地方在于：

如图3所示，在本实施例中，所述传送带9的宽度较宽，在所述传送带9的同一长度位置所对应的宽度方向上并排设置有多个晶托安放工位10，所述喷淋仓1一次至少能够容纳一排所述晶托安放工位10。此外，在本实施例中，所述喷淋头安装架4沿与所述晶托输送方向垂直的方向均布，清洗降温时，一个晶托安放工位10至少对应一个喷头安装架4，从而提高了降温效率。

实施例6：

本实施例与实施例4的结构和原理基本相同，不同的地方在于：

如图4所示，在本实施例中，所述传送带9有多根，每根传送带9沿其长度方向设置有多个晶托安放工位10，所述喷淋仓1可同时容纳多根传送带9通过。

本申请还公开了一种多晶硅片制备工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤1：铸锭，将多晶硅原料放入铸锭炉中，使多晶硅原料生长成多晶硅锭；

步骤2：切方，采用金刚线开放机将多晶硅锭切割成:方棒；

步骤3：方棒加工，将切好的方棒进行倒角和抛光；

步骤4：粘胶，将三根不同长度的方棒配成一组，使每组总长度相同，将每组方棒摆放在一起并进行标记，将标记好的方棒与磨砂玻璃在常温下粘接在一起，磨砂玻璃再通过粘胶层固定在晶托上；

步骤5：切片，将晶托放入金刚线切片机，使用切片机对固定好的方棒进行切片；

步骤6：脱胶，将晶托从金刚线切片机取出，将硅片与磨砂玻璃分离，硅片取出后放入水槽内，对硅片进行清洗，同时将粘有磨砂玻璃的晶托在加热室内加热使粘胶溶化，取下磨砂玻璃并将残留的粘胶清除，接着再涂抹粘胶层粘接新的磨砂玻璃与硅棒，然后将新的磨砂玻璃安装到晶托上，并将晶托放入切片机进行下一轮的晶棒切割；在将所述晶托用于下一轮的方棒切割之前，需对晶托进行降温，在本步骤中，所述晶托采用如上所述的降温装置进行降温；

步骤7：硅片加工，将脱胶后的硅片进行倒角抛光，然后对硅片表面进行腐蚀；

步骤8：插片清洗，将加工后的硅片放入片篮内，进行清洗；

步骤9：热处理，将清洗干净的硅片进行热处理以消除晶体内热施主对电阻率的影响。

本申请中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种晶托降温装置，其特征在于，包括：

喷淋仓，所述喷淋仓半封闭，其至少包括一个出入口；

晶托输送单元，所述晶托输送单元用于将晶托输送至所述喷淋仓内；

喷淋单元，所述喷淋单元用于向晶托喷洒水，所述喷淋单元至少包括一个喷淋头，所述喷淋头的喷水方向可变。

2.根据权利要求1所述的一种晶托降温装置，其特征在于，所述降温装置还包括：

测温单元，所述测温单元用于检测所述晶托的温度；以及

控制单元，所述测温单元将检测到的温度信号传输至所述控制单元，所述控制单元至少用于根据所述测温单元的检测到的温度信号控制所述晶托输送单元的动作。

3.根据权利要求1所述的一种晶托降温装置，其特征在于，

所述喷淋单元至少包括一个摆动机构，所述摆动机构包括喷淋头安装架和用于驱动所述喷淋头安装架做往复摆动的摆动驱动结构，所述喷淋头安装架上至少设置有一个所述喷淋头。

4.根据权利要求3所述的一种晶托降温装置，其特征在于，

所述摆动机构沿与所述晶托输送方向垂直的方向均布。

5.根据权利要求3所述的一种晶托降温装置，其特征在于，

所述摆动机构沿与所述晶托输送方向平行的方向均布。

6.根据权利要求1所述的一种晶托降温装置，其特征在于，

所述晶托输送单元包括至少一根传送带，各所述传送带上均至少设置有一个晶托安放工位。

7.根据权利要求6所述的一种晶托降温装置，其特征在于，

所述晶托安放工位可旋转，所述晶托输送单元还包括用于带动所述晶托安放工位旋转的旋转驱动结构。

8.根据权利要求1所述的一种晶托降温装置，其特征在于，

所述降温装置还包括供水单元，所述供水单元用于向所述喷淋单元供给水；

所述供水单元包括储水箱，所述储水箱外接水源，所述储水箱与水源之间的供水管路上设置有水泵，所述储水箱通过输水管路与所述喷淋头相连通；

其中，所述储水箱内设置有上水位警戒线和下水位警戒线，所述上、下水位警戒线处均设置有水位传感器，各所述水位传感器均与所述控制单元通信连接，所述控制单元根据所述水位传感器传输的水位信号控制所述水泵的启闭。

9.根据权利要求1所述的一种晶托降温装置，其特征在于，

所述降温装置还包括与所述喷淋仓相连通的集水箱，所述集水箱用于收集所述喷淋仓内的积水。

10.一种多晶硅片制备工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：

步骤1：铸锭，将多晶硅原料放入铸锭炉中，使多晶硅原料生长成多晶硅锭；

步骤2：切方，采用开放机将多晶硅锭切割成方棒；

步骤3：方棒加工，将切好的方棒进行倒角和抛光；

步骤4：粘胶，将三根不同长度的方棒配成一组，使每组总长度相同，将每组方棒摆放在一起并进行标记，将标记好的方棒与磨砂玻璃在常温下粘接在一起；

步骤5：切片，使用切片机对固定好的方棒进行切片；

步骤6：脱胶，将硅片与磨砂玻璃分离，硅片取出后放入水槽内，对硅片进行清洗，同时将粘有磨砂玻璃的晶托在加热室内加热使粘胶溶化，取下磨砂玻璃并将残留的粘胶清除，并对晶托进行降温以备下一轮的方棒切割使用；在本步骤中，所述晶托采用如权利要求1至9任一项权利要求所述的降温装置进行降温；

步骤7：硅片加工，将脱胶后的硅片进行倒角抛光，然后对硅片表面进行腐蚀；

步骤8：插片清洗，将加工后的硅片放入片篮内，进行清洗；

步骤9：热处理，将清洗干净的硅片进行热处理以消除晶体内热施主对电阻率的影响。