CN211320059U - 一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置。本实用新型包括：箱体，箱体内部设有容纳待处理硅晶片的空间，箱体包括物料进出口，所述箱体外壁布置多个微波源，其用于挥发掉硅晶片表面的水和污染残留，所述箱体设有进风口和出风口，所述进风口外部连接有进风管道和/或所述出风口外连接有出风管道，进风管道和/或出风管道与风机相连，使得进风口与出风口之间形成用于干燥硅晶片的空气流道。本实用新型能够提高干燥效率，降低能耗，在干燥过程中，利用微波能，蒸发硅片表面的水分，同时分解清洗剂残留，达到干燥、去污的目的，提高产品合格率，用较少的设备即可配合清洗流程的节拍，减少设备资金投入，减少占地面积和维护成本。

Description

一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置

技术领域

本实用新型涉及半导体和光伏产品生产领域，尤其涉及一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置。

背景技术

太阳能资源丰富、分布广泛，是21世纪最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。在此背景下，全球光伏发电产业增长迅猛，产业规模不断扩大，产品成本持续下降。做为光伏产业的基础，如何对硅晶片的制备工艺流程的优化、提高效率，从而降低成本，一直是各大生产厂家共同面临和关心的问题。

目前，硅晶片的制备工艺流程主要包括以下环节：硅锭(硅棒)的生产、硅锭(硅棒)的切块(切方)、倒角抛光、粘胶、切片、脱胶清洗干燥、分选检验、包装。

其中，硅晶片的清洗干燥，作为制作光伏电池和集成电路的基础，非常重要，清洗的效果直接影响到光伏电池和集成电路最终的性能、效率和稳定性。高规格的硅晶片对表面的洁净度要求非常严格，理论上不允许存在任何颗粒、金属离子、有机粘附、水汽、氧化层，而且硅晶片表面要求具有原子级的平整度，硅晶片边缘的悬挂键以结氢终止。目前，由于硅晶片清洗技术的缺陷，大规模集成电路中因为硅材的洁净度不够而产生问题甚至失效的比例达到50％，因此优化硅晶片的清洗工艺极其必要。同时，在清洗后的干燥过程中，如何避免二次污染，并在干燥的同时，有效去除表面水残留中的有机溶剂、清洗剂的残留，也是一个影响硅晶片质量的关键因素。

目前，几乎所有厂家都采用酸(碱)洗、溶剂洗和水洗，并结合超声波来清理硅晶片。在清洗过程中，硅晶片被插在笼状片盒内，硅晶片由固定在片盒两侧的U型或V型支脚固定，片与片之间保持一定的距离，防止硅晶片间的接触。每个片盒可装入数量不等的硅晶片。在完成所有清洗，并最后用高纯水漂洗干净后，装有硅晶片的片盒，连同硅晶片一起，被转移到一个密闭的干燥箱中，采用热风干燥。其中一种方式为：干燥箱中沿某一或多个箱壁布置有电加热管，并在某一或多个箱壁上布置有进风口，同时在另一箱壁布置有出风口。空气经进风口的鼓风机或出风口的引风机进入腔体内，并经过电加热管加热，再流向硅晶片并加热硅晶片。硅晶片上的水分经过热风的加热和吹扫而蒸发，并被风带出干燥箱，从而达到干燥硅晶片的目的。另一种干燥方式为：在干燥箱外设置单独的热源，空气在干燥箱外被加热后，再被引入到干燥箱内来干燥硅晶片。

虽然这种电加热/热风硅晶片干燥方式，一直被广大厂家所采用。但这种热风干燥的方式，存在以下问题：

1.干燥效率低，干燥时间长。尤其是在固定硅片的U型或V型槽与硅片之间，由于表面张力原因，容易大量蓄水，造成干燥困难，需要延长干燥时间。而在自动清洗过程中，每个步骤有固定的时间，当干燥时间超过其他步骤的时间时，会影响生产效率。目前解决的方法是多个串联的干燥箱，来保证干燥效果，这样会增加设备成本，并增大占地面积；

2.由于热风温度较低，即使能将水分带走，但有一些硅片上的溶剂或清洗剂的残留不能有效出去，造成硅片清洗合格率低；

由于空间原因，干燥箱通常没有设置保温层，造成热量可通过金属腔壁向环境传递，从而造成热量损失，增加能耗。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置。本实用新型采用的技术手段如下：

一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，包括箱体，箱体内部设有容纳待处理硅晶片的空间，箱体至少有一个壁面能够全部分离或部分分离于相邻壁面，其用作物料的进出口，所述箱体外壁布置多个微波源，其用于挥发掉硅晶片表面的水分和污染物质，所述箱体设有进风口和出风口，所述进风口外部连接有进风管道和/或所述出风口外连接有出风管道，管道与风机相连，使得进风口与出风口之间形成用于干燥硅晶片的空气流道。

进一步地，所述箱体为金属材质，箱体为多面体，各面相互连接，在干燥、去污工艺过程中，形成封闭的箱体，每一侧壁面形状相同或不同，壁面形状包括多边形平面或曲面。

进一步地，箱体的上壁为可分离的盖板或是铰接于其中一条侧壁或是通过设置在侧壁上的滑道连接在侧壁上，基于此形成供物料进出的通道。

进一步地，在所述箱体的至少一个箱壁，开设至少一个进风口和出风口，所述进风口和出风口为预设形状，包括圆形和矩形，进风口总面积与壁面的比例为1/10-1/2，出风口总面积与壁面的比例为1/10-1/2。

进一步地，在干燥箱内底面风口以上位置，设置支架装置，其用于支撑装有硅晶片的篮框，以免篮框直接放置在干燥箱底面，影响空气流动效率。

进一步地，所述支架装置包括平板支撑部，其材质为金属或无机非金属或是高分子聚合物，所述平板支撑部的形状和规格与放置该支架装置处箱体的内腔截面相同，所述平板支撑部与箱体之间能够保持稳定，具体地，所述箱体的内腔侧壁设有支撑所述平板支撑部的凸起，或是所述平板支撑部的下方连接有支腿，以支腿形式布置在干燥箱底面。

进一步地，所述平板支撑部距底面20mm-200mm，在所述的支架平板上，按预设规律开有预设形状的孔，所述孔型包括圆形、矩形、长条形规则形状。

进一步地，所述箱体的壁面外侧按预设规律开有微波馈入孔，在其间安装有微波发射器，所述微波发射器与微波电源及控制器相连。

进一步地，所述箱体的壁面安装有红外测温仪，其用于检测硅晶片表面的温度，其与控制器相连，控制器基于红外测温仪检测到的硅晶片温度与预设温度之间的关系，控制微波电源启闭状态。

一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的方法，包括如下步骤：

步骤1、将装有清洗干净的硅晶片的篮框，通过干燥箱上壁打开的通道，放入干燥箱内的支架上；

步骤2、放置1-5个篮框后，将干燥箱上盖关闭，微波电源接通后经微波发射装置向干燥箱内发射微波；

步骤3、开启风机，干燥2-3分钟后，关闭微波电源，停止微波馈入，之后将干燥后的硅晶片以及篮框取出，转移至下一道工序。

本实用新型具有以下优点：

1、提高干燥效率，降低能耗；

2、在干燥过程中，利用微波能，分解清洗剂残留，达到去污的目的，提高产品合格率；

3、用较少的设备即可配合清洗流程的节拍，减少设备资金投入，减少占地面积和维护成本。

基于上述理由本实用新型可在半导体和光伏产品生产领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中外部结构示意图。

图2为本实用新型实施例中放置篮筐后内部结构的俯视图。

图3为图1主视图的截面图。

图中：1、箱体；2、上盖；3、进风口；4、出风口；5、微波源；6、带孔金属板或金属网；7、红外测温仪；8、支架装置；9、平板支撑部；10、支腿；11、装有硅晶片的篮框。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，包括箱体1，箱体内部设有容纳待处理硅晶片的空间，箱体至少有一个壁面能够全部分离或部分分离于相邻壁面，其用作物料的进出口，所述箱体外壁布置多个微波源5，其用于挥发掉硅晶片表面的水分和污染物质，所述箱体设有进风口3和出风口4，所述进风口3外部连接有进风管道和/或所述出风口4外连接有出风管道，管道与风机相连，使得进风口3与出风口4之间形成用于干燥硅晶片的空气流道，所述进风管道上设置用于向干燥腔内送风的鼓风机，所述出风管道上设置用于将干燥腔内的空气引出的引风机。本实施例中，箱体的上壁作为物料进出口，箱体的上壁2为可分离的盖板或是铰接于其中一条侧壁或是通过设置在侧壁上的滑道连接在侧壁上，基于此形成供物料进出的通道，即可以推拉，或翻转，或折叠。

所述箱体为金属材质，箱体为多面体，各面相互连接，在干燥、去污工艺过程中，形成封闭的箱体，每一侧壁面形状相同或不同，壁面形状包括多边形平面或曲面。

在所述箱体的至少一个箱壁，开设至少一个进风口3和出风口4，本实施例中，箱体包括上箱体和下箱体，其中一个风口设置在上箱体侧壁，另一个风口设置在下箱体的底端，风口处采用带孔金属板或金属网6覆盖，所述金属板孔和金属网6眼孔径最大不大于5mm。

所述进风口3和出风口4为预设形状，包括圆形和矩形，进风口3总面积与壁面的比例为1/10-1/2，出风口4总面积与壁面的比例为1/10-1/2。

在干燥箱内底面风口以上位置，设置如图2所示的支架装置8，其用于支撑装有硅晶片的篮框11，以免篮框11直接放置在干燥箱底面，影响空气流动效率。

所述支架装置8包括平板支撑部9，其材质为金属或无机非金属或是高分子聚合物，所述平板支撑部9的形状和规格与放置该支架装置8处箱体的内腔截面相同，所述平板支撑部9与箱体之间能够保持稳定，具体地，所述箱体的内腔侧壁设有支撑所述平板支撑部9的凸起，如图3所示，或是所述平板支撑部9的下方连接有支腿10，以支腿10形式布置在干燥箱底面。

所述平板支撑部9距底面20mm-200mm，优选50mm-100mm，在所述的支架平板上，按预设规律开有预设形状的孔，所述孔型包括圆形、矩形、长条形规则形状，平板上均匀的孔，可使底部进入箱体的空气，均匀的流过硅晶片，从而可均匀带走水蒸气，提高干燥效率。

所述箱体的壁面外侧按预设规律开有微波馈入孔，在其间安装有微波发射器，所述微波发射器与微波电源及控制器相连，利用微波选择性加热、穿透能力强、加热速度快、热量损失小、控制及时、反应灵敏、操作方便等特点，同时，清洁卫生、无污染。既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量。其原理为：不同物质对微波的选择性吸收和热转化效率不同，在目前已知物质中，水是对微波吸收和热转化效率最高的物质，利用这一特性，采用微波为干燥的能量源，馈入干燥箱的微波首先被硅片表面和U型/V型凹槽内的水吸收并转换为热量，从而使水迅速蒸发，被流动的空气迅速带离干燥箱，使硅片迅速被干燥。同时，附着于硅片表面的少量清洗剂残留，也可以通过微波加热的作用挥发掉。而硅片对微波吸收比水低，所以对微波吸收较少，从而硅片本身温度很低，降低能耗，并有效防止硅片高温氧化。本实用新型提供的干燥工艺和装置，可通过控制微波馈入的功率，调控水吸收微波，转换成热量，从而变成水蒸气的时间。使干燥过程可以与他工序节拍配合，提高效率，并减少设备。

为了检测硅晶片表面的温度，完成自动化的微波加热控制，作为优选的实施方式，所述箱体的壁面安装有红外测温仪7，其与控制器相连，控制器基于红外测温仪7检测到的硅晶片温度与预设温度之间的关系，作为其中一种控制微波电源启闭状态的手段。

本实施例还提供上述装置的硅晶片清洗后干燥、去污的方法，包括如下步骤：

步骤1、将装有清洗干净的硅晶片的篮框11，通过干燥箱上壁打开的通道，放入干燥箱内的支架上；本实施例中，可选用人工放置或是编程后的机械手放置；

步骤2、放置1-5个篮框11后，将干燥箱上盖关闭，微波电源接通后经微波发射装置向干燥箱内发射微波，同时，附着于硅片表面的少量清洗剂残留，也可以通过微波加热的作用挥发掉；本实施例中，优选3-4个篮框11。

具体地，可在箱盖与箱体接触的四边，设置压电开关，其与微波发射器相连，箱盖关闭到位，则启动微波发射器，松开则关闭微波发射器。

步骤3、开启风机，干燥2-3分钟后，关闭微波电源，停止微波馈入，之后将干燥后的硅晶片以及篮框11取出，转移至下一道工序，其间，还通过红外测温仪实时监测，在干燥过程中，如高于某一温度上限，则关闭微波发射源。同时，另一个机械手，将下批清洗好的硅晶片转运至干燥箱内，重复步骤1、2、3。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，包括：箱体，箱体内部设有容纳待处理硅晶片的空间，箱体至少有一个壁面能够全部分离或部分分离于相邻壁面，其用作物料的进出口，所述箱体外壁布置多个微波源，其用于挥发掉硅晶片表面的水分和污染残留，所述箱体设有进风口和出风口，所述进风口外部连接有进风管道和/或所述出风口外连接有出风管道，进风管道和/或出风管道与风机相连，使得进风口与出风口之间形成用于干燥硅晶片的空气流道。

2.根据权利要求1所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，所述箱体为金属材质，箱体为多面体，各面相互连接，在干燥、去污工艺过程中，形成封闭的箱体，每一侧壁面形状相同或不同，壁面形状包括多边形平面或曲面。

3.根据权利要求1所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，箱体的上壁为可分离的盖板或是铰接于其中一条侧壁或是通过设置在侧壁上的滑道连接在侧壁上，基于此形成供物料进出的通道。

4.根据权利要求1所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，在所述箱体的至少一个箱壁，开设至少一个进风口和出风口，所述进风口和出风口为预设形状，包括圆形和矩形，进风口总面积与壁面的比例为1/10-1/2，出风口总面积与壁面的比例为1/10-1/2。

5.根据权利要求1所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，在干燥箱内底面风口以上位置，设置支架装置，其用于支撑装有硅晶片的篮框，以免篮框直接放置在干燥箱底面，影响空气流动效率。

6.根据权利要求5所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，所述支架装置包括平板支撑部，其材质为金属或无机非金属或是高分子聚合物，所述平板支撑部的形状和规格与放置该支架装置处箱体的内腔截面相同，所述平板支撑部与箱体之间能够保持稳定，具体地，所述箱体的内腔侧壁设有支撑所述平板支撑部的凸起，或是所述平板支撑部的下方连接有支腿，以支腿形式布置在干燥箱底面。

7.根据权利要求6所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，所述平板支撑部距底面20mm-200mm，在支架平板上，按预设规律开有预设形状的孔，所述孔型包括圆形、矩形、长条形规则形状。

8.根据权利要求1所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，所述箱体的壁面外侧按预设规律开有微波馈入孔，在其间安装有微波发射器，所述微波发射器与微波电源及控制器相连。

9.根据权利要求1所述的用于硅晶片清洗后干燥、去污的装置，其特征在于，所述箱体的壁面安装有红外测温仪，其用于检测硅晶片表面的温度，其与控制器相连，控制器基于红外测温仪检测到的硅晶片温度与预设温度之间的关系，控制微波电源启闭状态。

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