CN114059172A - 一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，涉及硅晶体制造设备技术领域，包括壳体，壳体顶部设置有进料组件，壳体内部设置有溶解腔，壳体一侧固定连接有电动伸缩缸，溶解腔中设置有连接板，电动伸缩缸的端部贯穿壳体并与连接板固定连接，连接板上固定连接有搅拌组件，壳体底部固定开设有出料口，出料口上设置有过滤组件，过滤组件下方设置有排料箱，排料箱底部固定连接有排料阀，溶解腔与出料口连通，出料口与排料箱连通，溶解腔内壁固定连接有支撑板，支撑板中固定连接有转轴，转轴上转动连接有转筒，转筒与转轴之间设置有卷簧，本发明溶解效率高、下料流畅，出料稳定。

Description

一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备

技术领域

本发明涉及多晶硅溶解设备技术领域，尤其是涉及一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备。

背景技术

多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅，而在生产半导体晶圆的过程中需要将多晶硅首先溶解。

中国专利公开号为CN101435105发明专利公开了一种低含氧量硅晶体的制备方法，包括将硅熔液置入石英坩埚内，通过定向凝固法或丘克劳斯基法，制备硅晶体，在硅晶体的制备过程中，将还原性气体或由还原性气体与惰性气体组成的混合气体作为保护气体通过硅熔液表面，其目的在于降低硅晶体中的氧浓度。该制备方法操作简单，易于工业化生产。

但是，这种上述发明以及背景技术中心还存在很大的不足之处：

第一：多晶体物料送入到溶解装置中的时候，多晶体在溶解装置中的溶解速率缓慢，工业成产效率慢；

第二：多晶体物料送入到溶解装置中的时候，会在溶解装置的顶部发生堵塞的情况，导致下料出现困难，需要人工去搅动多晶体物料，从而疏通下料通道，费时费力；

第三；溶解后的多晶体物料在出料的时候，会发生堵塞的情况，导致多晶体溶液无法排出，排料困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，包括壳体，所述壳体顶部设置有进料组件，所述壳体内部设置有溶解腔，所述壳体一侧固定连接有电动伸缩缸，所述溶解腔中设置有连接板，所述电动伸缩缸的端部贯穿所述壳体并与连接板固定连接，所述连接板上固定连接有搅拌组件，所述壳体底部固定开设有出料口，所述出料口上设置有过滤组件，所述过滤组件下方设置有排料箱，所述排料箱底部固定连接有排料阀，所述溶解腔与所述出料口连通，所述出料口与所述排料箱连通，所述溶解腔内壁固定连接有支撑板，所述支撑板中固定连接有转轴，所述转轴上转动连接有转筒，所述转筒与所述转轴之间设置有卷簧，所述转筒上连接有拉绳，所述拉绳远离转筒的一端与所述搅拌组件固定连接。

优选的，所述搅拌组件包括多个环套，多个所述环套呈矩形阵列设置在所述连接板上，每个所述环套上均转动连接有搅拌杆，所述搅拌杆上设置有多个搅拌叶，所述拉绳与所述搅拌杆外周壁固定连接。

优选的，所述搅拌叶一侧面为向下凹陷的弧形，且其另一侧面为向上凹陷的弧形。

优选的，所述过滤组件包括过滤网、第一弹簧，所述出料口上固定连接有第一挡环，所述第一挡环顶部与所述第一弹簧固定连接，所述第一弹簧顶部与所述过滤网固定连接，所述搅拌杆底部固定开设有凹槽，所述凹槽中固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧底部固定连接有连接杆。

优选的，所述连接杆底端固定连接有刮刀，所述刮刀与所述过滤网抵靠连接。

优选的，所述进料组件包括进料斗，所述进料斗设置在壳体顶部，所述进料斗底部与所述溶解腔连通，所述进料斗底部固定连接有卡环，所述卡环上转动连接有转套，所述转套外壁固定连接有传动齿，所述转套中间固定开设有通孔，所述转套顶部固定连接有干扰棒，所述溶解腔中固定连接有传动组件，所述传动组件与所述传动齿啮合连接。

优选的，所述传动组件包括旋转电机、齿轮，所述齿轮设置在壳体顶部，所述旋转电机设置在溶解腔中，所述溶解腔中固定开设有供旋转电机安装的安装槽，所述旋转电机输出端贯穿壳体并与所述齿轮固定连接，所述壳体顶部螺纹连接有保护壳，所述保护壳上固定开设有开口，所述齿轮通过开口与所述传动齿啮合连接。

优选的，所述干扰棒上固定连接有多个凸块。

优选的，所述壳体顶部固定连接有支撑座，所述支撑座上固定开设有减料槽。

优选的，所述支撑座外侧壁上固定连接有连接耳，所述支撑座底部固定连接有橡胶垫。

本发明通过改进在此提供一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：本发明中物料通过进料组件送入到溶解腔中，然后启动电动伸缩缸用来带动连接板进行横向的移动往复，连接板可以带动搅拌组件搅拌物料，其中拉绳会拉动搅拌组件进行旋转，以此对物料进行纵向的搅拌，过滤组件将溶解后的物料排出到排料箱中，最后通过排料阀排出，搅拌效率高，提高物料的溶解率。

其二：本发明中连接板在横向往复移动的时候，会带动多个环套同步移动，从而带动搅拌杆进行横向移动，以此对物料进行横向的搅拌，而搅拌杆会被拉绳拉动，使得搅拌杆旋转，以此对物料进行纵向的旋转搅拌，其中搅拌叶一侧面为向下凹陷的弧形，且其另一侧面为向上凹陷的弧形，能够进一步提高搅拌的效率，提升溶解率。

其三：本发明中转筒中的卷簧能够带动拉绳复位，避免拉绳打结的情况发生，使得拉绳能够有序的拉动搅拌杆。

其四：本发明中搅拌杆在进行横向往复移动的时候，刮刀由于第二弹簧的弹力会挤压过滤网，并通过刮刀清洁过滤网，避免过滤网发生堵塞的情况，提高物料融合液的流通速率，并且第一弹簧可以对过滤网受到的挤压力进行缓冲，使得过滤网在受到刮蹭的时候，还能够上下震动，进一步提高过滤效率。

其五：本发明中传动组件用来带动转套进行旋转，转套旋转的时候会带动干扰棒进行旋转，从而干扰棒能够搅拌进料斗中的物料提高物料的流动性，使得物料不会在进料斗中不会发生下料堵塞的情况，提高下料的流畅性。

其六：本发明中旋转电机旋转，带动齿轮进行旋转，从而齿轮带动传动齿旋转，以此带动转套进行旋转，传动效果稳定，并且保护壳可以对齿轮进行保护，避免外界杂物掉落在上面，同时安装槽与溶解腔隔开，对旋转电机进行有效的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中的整体结构立体示意图；

图2为本发明中的整体结构剖视示意图；

图3为本发明中的搅拌组件立体结构示意图；

图4为图2中的B处放大图；

图5为图2中的A处放大图；

图6为图2中的C处放大图；

图7为图2中的D处放大图。

标记：1、壳体；101、溶解腔；102、出料口；103、安装槽；104、保护壳；105、开口；106、支撑座；107、减料槽；108、连接耳；109、橡胶垫；2、进料组件；201、进料斗；202、卡环；203、转套；204、传动齿；205、通孔；206、干扰棒；207、凸块；3、电动伸缩缸；301、连接板；4、搅拌组件；401、环套；402、搅拌杆；403、搅拌叶；404、凹槽；405、第二弹簧；406、连接杆；407、刮刀；5、过滤组件；501、过滤网；502、第一弹簧；503、第一挡环；6、排料箱；601、排料阀；7、支撑板；701、转轴；702、转筒；703、拉绳；8、传动组件；801、旋转电机；802、齿轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-7所示，本发明实施例提供了一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，包括壳体1，壳体1顶部设置有进料组件2，壳体1内部设置有溶解腔101，壳体1一侧固定连接有电动伸缩缸3，溶解腔101中设置有连接板301，电动伸缩缸3的端部贯穿壳体1并与连接板301固定连接，连接板301上固定连接有搅拌组件4，壳体1底部固定开设有出料口102，出料口102上设置有过滤组件5，过滤组件5下方设置有排料箱6，排料箱6底部固定连接有排料阀601，溶解腔101与出料口102连通，出料口102与排料箱6连通，溶解腔101内壁固定连接有支撑板7，支撑板7中固定连接有转轴701，转轴701上转动连接有转筒702，转筒702与转轴701之间设置有卷簧，转筒702上连接有拉绳703，拉绳703远离转筒702的一端与搅拌组件4固定连接。

具体的：将物料通过进料组件2送入到溶解腔101中，然后启动电动伸缩缸3用来带动连接板301进行横向的移动往复，连接板301可以带动搅拌组件4搅拌物料，其中拉绳703会拉动搅拌组件4进行旋转，以此对物料进行纵向的搅拌，过滤组件5将溶解后的物料排出到排料箱6中，最后通过排料阀601排出，搅拌效率高，提高物料的溶解率。

搅拌组件4包括多个环套401，多个环套401呈矩形阵列设置在连接板301上，每个环套401上均转动连接有搅拌杆402，搅拌杆402上设置有多个搅拌叶403，拉绳703与搅拌杆402外周壁固定连接。

搅拌叶403一侧面为向下凹陷的弧形，且其另一侧面为向上凹陷的弧形。

具体的：连接板301横向往复移动的时候，会带动多个环套401同步移动，从而环套401带动搅拌杆402进行横向移动，以此对物料进行横向的搅拌，而搅拌杆402会被拉绳703拉动，使得搅拌杆402旋转，以此对物料进行纵向的旋转搅拌，并且转筒702中的卷簧能够带动拉绳703复位，避免拉绳703打结的情况发生，使得拉绳703能够有序的拉动搅拌杆402，其中搅拌叶403一侧面为向下凹陷的弧形，且其另一侧面为向上凹陷的弧形，能够进一步提高搅拌的效率，提升溶解率。

过滤组件5包括过滤网501、第一弹簧502，出料口102上固定连接有第一挡环503，第一挡环503顶部与第一弹簧502固定连接，第一弹簧502顶部与过滤网501固定连接，搅拌杆402底部固定开设有凹槽404，凹槽404中固定连接有第二弹簧405，第二弹簧405底部固定连接有连接杆406。

连接杆406底端固定连接有刮刀407，刮刀407与过滤网501抵靠连接。

具体的：搅拌杆402在进行横向往复移动的时候，刮刀407由于第二弹簧405的弹力会挤压过滤网501，并通过刮刀407清洁过滤网501，避免过滤网501发生堵塞的情况，提高物料融合液的流通速率，并且第一弹簧502可以对过滤网501受到的挤压力进行缓冲，使得过滤网501在受到刮蹭的时候，还能够上下震动，进一步提高过滤效率。

进料组件2包括进料斗201，进料斗201设置在壳体1顶部，进料斗201底部与溶解腔101连通，进料斗201底部固定连接有卡环202，卡环202上转动连接有转套203，转套203外壁固定连接有传动齿204，转套203中间固定开设有通孔205，转套203顶部固定连接有干扰棒206，溶解腔101中固定连接有传动组件8，传动组件8与传动齿204啮合连接。

具体的：传动组件8用来带动转套203进行旋转，转套203旋转的时候会带动干扰棒206进行旋转，从而干扰棒206能够搅拌进料斗201中的物料提高物料的流动性，使得物料不会在进料斗201中不会发生下料堵塞的情况，提高下料的流畅性。

传动组件8包括旋转电机801、齿轮802，齿轮802设置在壳体1顶部，旋转电机801设置在溶解腔101中，溶解腔101中固定开设有供旋转电机801安装的安装槽103，旋转电机801输出端贯穿壳体1并与齿轮802固定连接，壳体1顶部螺纹连接有保护壳104，保护壳104上固定开设有开口105，齿轮802通过开口105与传动齿204啮合连接。

具体的：旋转电机801旋转，带动齿轮802进行旋转，从而齿轮802带动传动齿204旋转，以此带动转套203进行旋转，传动效果稳定，并且保护壳104可以对齿轮802进行保护，避免外界杂物掉落在上面，同时安装槽103与溶解腔101隔开，对旋转电机801进行有效的保护。

干扰棒206上固定连接有多个凸块207，本设置中，凸块207能够进一步加强干扰棒206对物料的搅动效率。

壳体1顶部固定连接有支撑座106，支撑座106上固定开设有减料槽107，本设置中，减料槽107能够减少支撑座106的用料，经济实用。

支撑座106外侧壁上固定连接有连接耳108，支撑座106底部固定连接有橡胶垫109，本设置中，连接耳108便于壳体1整体的移动以及运输，同时橡胶垫109提高支撑座106与地面的摩擦力，提高壳体1的稳定性。

工作原理：将物料通过进料组件2送入到溶解腔101中，然后启动电动伸缩缸3用来带动连接板301进行横向的移动往复，连接板301横向往复移动的时候，会带动多个环套401同步移动，从而环套401带动搅拌杆402进行横向移动，以此对物料进行横向的搅拌，而搅拌杆402会被拉绳703拉动，使得搅拌杆402旋转，以此对物料进行纵向的旋转搅拌，并且转筒702中的卷簧能够带动拉绳703复位，避免拉绳703打结的情况发生，使得拉绳703能够有序的拉动搅拌杆402，其中搅拌叶403一侧面为向下凹陷的弧形，且其另一侧面为向上凹陷的弧形，能够进一步提高搅拌的效率，提升溶解率，搅拌杆402在进行横向往复移动的时候，刮刀407由于第二弹簧405的弹力会挤压过滤网501，并通过刮刀407清洁过滤网501，避免过滤网501发生堵塞的情况，提高物料融合液的流通速率，并且第一弹簧502可以对过滤网501受到的挤压力进行缓冲，使得过滤网501在受到刮蹭的时候，还能够上下震动，进一步提高过滤效率，最后通过排料阀601排出，搅拌效率高，物料的溶解率高。

上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）顶部设置有进料组件（2），所述壳体（1）内部设置有溶解腔（101），所述壳体（1）一侧固定连接有电动伸缩缸（3），所述溶解腔（101）中设置有连接板（301），所述电动伸缩缸（3）的端部贯穿所述壳体（1）并与连接板（301）固定连接，所述连接板（301）上固定连接有搅拌组件（4），所述壳体（1）底部固定开设有出料口（102），所述出料口（102）上设置有过滤组件（5），所述过滤组件（5）下方设置有排料箱（6），所述排料箱（6）底部固定连接有排料阀（601），所述溶解腔（101）与所述出料口（102）连通，所述出料口（102）与所述排料箱（6）连通，所述溶解腔（101）内壁固定连接有支撑板（7），所述支撑板（7）中固定连接有转轴（701），所述转轴（701）上转动连接有转筒（702），所述转筒（702）与所述转轴（701）之间设置有卷簧，所述转筒（702）上连接有拉绳（703），所述拉绳（703）远离转筒（702）的一端与所述搅拌组件（4）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述搅拌组件（4）包括多个环套（401），多个所述环套（401）呈矩形阵列设置在所述连接板（301）上，每个所述环套（401）上均转动连接有搅拌杆（402），所述搅拌杆（402）上设置有多个搅拌叶（403），所述拉绳（703）与所述搅拌杆（402）外周壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述搅拌叶（403）一侧面为向下凹陷的弧形，且其另一侧面为向上凹陷的弧形。

4.根据权利要求2所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述过滤组件（5）包括过滤网（501）、第一弹簧（502），所述出料口（102）上固定连接有第一挡环（503），所述第一挡环（503）顶部与所述第一弹簧（502）固定连接，所述第一弹簧（502）顶部与所述过滤网（501）固定连接，所述搅拌杆（402）底部固定开设有凹槽（404），所述凹槽（404）中固定连接有第二弹簧（405），所述第二弹簧（405）底部固定连接有连接杆（406）。

5.根据权利要求4所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述连接杆（406）底端固定连接有刮刀（407），所述刮刀（407）与所述过滤网（501）抵靠连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述进料组件（2）包括进料斗（201），所述进料斗（201）设置在壳体（1）顶部，所述进料斗（201）底部与所述溶解腔（101）连通，所述进料斗（201）底部固定连接有卡环（202），所述卡环（202）上转动连接有转套（203），所述转套（203）外壁固定连接有传动齿（204），所述转套（203）中间固定开设有通孔（205），所述转套（203）顶部固定连接有干扰棒（206），所述溶解腔（101）中固定连接有传动组件（8），所述传动组件（8）与所述传动齿（204）啮合连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述传动组件（8）包括旋转电机（801）、齿轮（802），所述齿轮（802）设置在壳体（1）顶部，所述旋转电机（801）设置在溶解腔（101）中，所述溶解腔（101）中固定开设有供旋转电机（801）安装的安装槽（103），所述旋转电机（801）输出端贯穿壳体（1）并与所述齿轮（802）固定连接，所述壳体（1）顶部螺纹连接有保护壳（104），所述保护壳（104）上固定开设有开口（105），所述齿轮（802）通过开口（105）与所述传动齿（204）啮合连接。

8.根据权利要求6所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述干扰棒（206）上固定连接有多个凸块（207）。

9.根据权利要求1所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述壳体（1）顶部固定连接有支撑座（106），所述支撑座（106）上固定开设有减料槽（107）。

10.根据权利要求9所述的一种用于半导体晶圆制备的高纯度的多晶硅溶解设备，其特征在于：所述支撑座（106）外侧壁上固定连接有连接耳（108），所述支撑座（106）底部固定连接有橡胶垫（109）。

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