CN219017607U - 一种硅芯清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅芯清洗系统，属于多晶硅生产技术领域，包括清洗室和安装架；清洗室内设有清洗槽，清洗槽内设有转轴；安装架上设有固定件，固定件用于固定硅芯端部，安装架设于转轴上。通过固定硅芯端部的固定件将安装架固定于转轴上，能够使安装架在清洗槽中清洗液旋转，硅芯端部外的其他部分均能够与清洗液充分接触，以此避免硅芯与清洗槽接触进而导致的清洗不彻底的问题。

Description

一种硅芯清洗系统

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种硅芯清洗系统。

背景技术

硅芯作为生产多晶硅时还原炉内多晶硅料沉积的载体，其表面洁净程度将直接影响到多晶硅成品的品质。加工硅芯时，通常经过去头尾、切割、打磨等工序，使之符合需要的尺寸与形状，在此过程中，硅芯表面会粘附硅泥粉尘，使硅芯表面造成有机物、金属元素等的污染，因此使用前对硅芯进行清洗。

现有硅芯清洗工艺主要是先将硅芯放置清洗机中用混酸浸泡，混酸一般是一定比例的HF和HNO₃，对硅芯表面进行有效的腐蚀，其反应如下：Si+4HNO₃+6HF＝H₂SiF₆+4NO₂+4H₂O，此清洗方式中，硅芯不可避免地与清洗机内部进行接触，易导致硅芯与清洗机接触位置清洗不彻底的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种硅芯清洗系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种硅芯清洗系统，系统具体包括清洗室和安装架；清洗室内设有清洗槽，清洗槽内设有转轴；安装架上设有固定件，固定件用于固定硅芯端部，安装架设于转轴上。

在一示例中，所述清洗室内安装架上方设有第一喷淋头，第一喷淋头连接清洗液管线。

在一示例中，所述安装架为具有伸缩功能的安装架，以匹配固定不同长度的硅芯。

在一示例中，所述固定件为具有旋转功能的固定件。

在一示例中，所述系统还包括漂洗室，漂洗室内设有连接超纯水管线的第二喷淋头，用于漂洗经过清洗的硅芯。

在一示例中，所述清洗槽底部设有清洗液收集器；漂洗室底部设有废水收集器。

在一示例中，所述系统还包括设有烘干室，烘干室内设有烘干装置，用于烘干经过漂洗的硅芯。

在一示例中，所述系统还包括质量检测室，质量检测室内设有图像采集设备，用于采集经过烘干的硅芯图像。

在一示例中，所述转轴依次贯穿清洗室、漂洗室、烘干室、质量检测室设置，安装架能够在转轴上进行水平位移。

在一示例中，所述清洗室与漂洗室之间，和/或漂洗室与烘干室之间，和/或烘干室与质量检测室之间设有隔帘或隔板。

需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

1.在一示例中，通过固定硅芯端部的固定件将安装架固定于转轴上，能够使安装架在清洗槽中清洗液旋转，硅芯端部外的其他部分均能够与清洗液充分接触，以此避免硅芯与清洗槽接触进而导致的清洗不彻底的问题。

2.在一示例中，通过第一喷淋头向清洗槽内补充清洗液，保证清洗液浓度；同时，通过第一喷淋头向旋转的硅芯喷淋清洗液，进一步对硅芯进行清洗，提升清洗效果。

3.在一示例中，具有伸缩功能的安装架能够固定不同长度的硅芯，提升了固定灵活性。

4.在一示例中，通过具有旋转功能的固定件带动硅芯旋转，配合转轴带动安装架旋转，能够全面显露硅芯表面，保证硅芯表面与清洗液充分接触，还可保证硅芯表面被充分漂洗、烘干等，进一步提升了清洗效果。

5.在一示例中，通过第二喷淋头对硅芯进行冲洗，去除硅芯表面残留的清洗液，保证后续基于硅芯制备的多晶硅成品的品质。

6.在一示例中，通过清洗液收集器、废水收集器实现清洗液、废水的回收，经处理后可实现清洗液、废水的再利用。

7.在一示例中，通过烘干装置将经过漂洗的硅芯进行烘干处理，加快了硅芯干燥进程，节约了整个硅芯清洗工艺的时间成本开销。

8.在一示例中，通过图像采集设备采集烘干后的硅芯表面图像，通过观察图像或者基于图像处理技术对图像进行检测，进而判断硅芯表面的洁净度是否合格，若合格，进入下一工序；若不合格，返回重新清洗。

9.在一示例中，转轴贯穿设置且安装架能在转轴上移动，进而实现全流程自动清洗，降低了人工工作量，提高了清洗效率。

10.在一示例中，通过设置隔帘或隔板能够避免其他腔室杂质进入，保证各工艺环节的清洗效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，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，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，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。

图1为本实用新型一示例中的系统示意图；

图2为本实用新型一示例中的安装架主视图；

图3为本实用新型一示例中的安装架侧视图；

图4为本实用新型优选示例系统示意图。

图中：安装室1、清洗室2、第一喷淋头21、清洗液收集器22、漂洗室3、第一喷淋头31、废水收集器32、烘干室4、气体加热器41、质量检测室5、相机51、硅芯6、安装架7、同心轴71、夹爪72、隔帘8、密封隔板9、转轴10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，使用序数词(例如，“第一和第二”、“第一至第四”等)是为了对物体进行区分，并不限于该顺序，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“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实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在一示例中，一种硅芯6清洗系统，如图1所示，该系统包括清洗室2，清洗室2内设有清洗槽，清洗槽用于存储酸性清洗液，即HF、HNO3混合液。

进一步地，清洗槽内设有转轴10，为矩形转轴10或圆形转轴10，转轴10两端通过清洗槽侧壁进行支撑，或者通过支撑杆进行支撑，且转轴10一端连接有驱动装置如电机，通过电机带动转轴10进行360°旋转。

进一步地，系统还包括安装架7，安装架7呈圆形或矩形，如图2-图3所示，优选为圆形安装架7。安装架7两端设有圆形支撑环，两个支撑环间设有一同心轴71，同心轴71经支撑杆与支撑环连接，优选同心轴71通过三个呈120°的支撑杆与支撑环连接。至少一支撑环上设有多个用于固定硅芯6端部的固定件，优选两个支撑环上均设有固定件，此时可通过两个支撑环上的固定件固定硅芯6的首尾端，保证固定稳定性。此时，将安装架7上的同心轴71套设于转轴10上，即可通过转轴10带动同心轴71转动，进而带动安装架7上的硅芯6转动。当然，为保证转动效果，同心轴71可为矩形同心轴71，且同心轴71与转轴10大小匹配，以使转轴10转动时，同心轴71能够卡紧于转轴10内壁进而实现转动。

本示例中系统的工作原理如下：

将硅芯6的首尾两端通过固定件固定于安装架7上，再将安装架7上的同心轴71套设于转轴10上，并向清洗槽内加入一定量的清洗液，使安装架7上的所有硅芯6能够浸泡于清洗液中，进而实现硅芯6与清洗液的充分接触，进而通过酸性清洗液对硅芯6表面进行腐蚀，进而实现对硅芯6的清洗；在此过程中，为保证清洗效果，通过开启电机使转轴10转动，进而使硅芯6各表面能够在浓度均匀的清洗液中浸泡，且转轴10转动对溶液进行搅拌，加速了腐蚀速率，以此提升了清洗效果。整个清洗过程中，硅芯6始终不会与清洗槽壁接触，所有硅芯6的各表面均能够与清洗液充分接触(硅芯6端部后续工艺中需去除，无需充分浸泡和清洗)，解决了现有技术中硅芯6与清洗槽接触进而导致的清洗不彻底的问题。

在一示例中，清洗室2内安装架7上方设有第一喷淋头21，第一喷淋头21连接清洗液管线，通过第一喷淋头21向清洗槽内补充清洗液，能够保证清洗液浓度，避免清洗液浓度降低影响清洗效果；同时，转轴还可设于具有升降功能的支架上，通过改变支架高度进而改变转轴10所处高度，使硅芯6可部分或全部露出清洗液表面，如使位于下半部分硅芯6浸泡于清洗液中，此时可通过第一喷淋头21向旋转的硅芯6喷淋清洗液，进一步对硅芯6进行清洗，提升清洗效果。

在一示例中，安装架7为具有伸缩功能的安装架7，即安装架7的同心轴71具有伸缩功能，以匹配固定不同长度的硅芯6，提升了固定灵活性。同心轴71可基于螺纹原理实现伸缩，即同心轴71包括多节螺纹杆，通过增加或减小螺纹杆实现伸缩功能。当然，也可通过限位孔、固定件之间的配合实现伸缩，如公告号为CN205134967U、名称为一种伸缩杆和具有该伸缩杆的卸料平台中的伸缩杆。

在一示例中，固定件为具有旋转功能的固定件，且安装架7两端圆形支撑环上用于夹持同一硅芯6的固定件转动角度相适应，以展示硅芯6各表面。具体地，固定件可以为夹具、夹爪72、卡爪等，优选采用现有卡爪，包括用于夹持硅芯6的卡盘，使用时，将硅芯6放置于卡盘上，通过交叉齿轮改变卡盘卡爪的大小，进而卡紧硅芯6。进一步地，卡爪上设有微型360°旋转电机，通过360°旋转电机带动卡爪进行旋转。当然，也可通过普通步进电极带动偏心轮转动，进而带动卡爪进行转动，与360°自动旋转喷头的旋转原理相同。本示例中，通过具有旋转功能的固定件带动硅芯6旋转，配合转轴10带动安装架7旋转，能够显露硅芯6各表面，保证硅芯6表面与清洗液充分接触，还可保证硅芯6表面被充分漂洗、烘干等，进一步提升了清洗效果。

在一示例中，系统还包括漂洗室3，漂洗室3内设有连接超纯水管线的第二喷淋头，用于冲洗经过清洗的硅芯6，即漂洗工艺在完成清洗工艺后进行。本示例中，通过第二喷淋头对硅芯6进行冲洗，去除硅芯6表面残留的清洗液，保证后续基于硅芯6制备的多晶硅成品的品质。

在一示例中，清洗槽底部设有清洗液收集器22，漂洗室3底部设有废水收集器32，具体可分别在清洗槽、漂洗室3底部开设对应出水口，并通过对应管线连接出水口与清洗液收集器22、废水收集器32，实现清洗液收集器22与清洗槽的连接、以及废水收集器32与漂洗室3的连接，进而通过清洗液收集器22、废水收集器32实现清洗液、废水的回收，经处理后可实现清洗液、废水的二次利用或者再利用。

在一示例中，系统还包括设有烘干室4，烘干室4内设有烘干装置，优选在烘干室4顶部设置气体加热器41，并通过气体喷头对经过漂移的硅芯6进行吹扫，对硅芯6进行烘干处理，加快了硅芯6干燥进程，节约了整个硅芯6清洗工艺的时间成本开销。

在一示例中，系统还包括质量检测室5，质量检测室5内设有图像采集设备，如摄像机或相机51，用于采集经过烘干的硅芯6图像。优选地，图像采集设备将采集的硅芯6图像回传至后端监测设备，工作人员通过观察监测设备上的硅芯6图像判断硅芯6是否清晰干净，即硅芯6表面的洁净度是否合格，若合格，进入打包工序；若不合格，返回重新清洗。当然，作为一选项，可通过监测设备运行对应的图像处理算法进而实现硅芯6清洗效果的自动判断，即判断硅芯6表面的洁净度是否合格，并通过报警装置如警示灯进行示意，若警示灯亮起红色并发出警示声音，则此时硅芯6清洗不干净，则需返回重洗；若警示炉亮起为绿色则进入包装室进行包装，即可在质量检测室5后设置包装室，包装室内设有对应的包装装置。

在一示例中，清洗室2、漂洗室3、烘干室4、质量检测室5依次设置，转轴10依次贯穿清洗室2、漂洗室3、烘干室4、质量检测室5，安装架7能够在转轴10上进行水平位移。具体地，此时转轴10优选为矩形转轴10，矩形转轴10上设有导轨，导轨端部设有步进电机，步进电机连接有丝杆，丝杆置于导轨之间，且丝杆与丝杆螺母座螺纹连接，丝杆螺母座与滑块连接，滑块设于导轨上，由滑块和丝杆螺母座构成的平面与套设于转轴10上的安装架7同心轴71内壁连接。当步进式电机开始工作，带动丝杆转动进而使丝杆螺母座发生位移，同时丝杆螺母座带动滑块在导轨上同步移动，进而依次带动同心轴71(安装架7)、硅芯6进行水平移动，此时安装架7上的硅芯6可在各腔室间来回移动。优选地，系统还包括控制器，控制器输出端与用于实现位移的第一步进电机、用于带动转轴10旋转的第二步进电机连接；优选地，控制器、第一步进电机、第二步进电机设于转轴10起始端，可通过支撑架进行安装。本示例中，通过控制器控制第一步进电机、第二步进电机的工作状态，如可通过设置第一步进电机的工作间隙时间，如当硅芯6进入清洗室2时，控制器控制第一步进电机停止工作，当硅芯6在清洗液中浸泡120s甚至更长时间后，控制器使第一步进电机开始工作，进而使安装架7上的硅芯6继续移动，进入下一工序对应的腔室，进而实现全流程自动清洗，降低了人工工作量，提高了清洗效率。

在一示例中，清洗室2与漂洗室3之间，和/或漂洗室3与烘干室4之间，和/或烘干室4与质量检测室5之间设有隔帘8或隔板，优选地，漂洗室3与烘干室4之间、烘干室4与质量检测室5之间设有密封隔板9，当然可将密封隔板9替换为隔帘8。具体地，密封隔板9可由两块能够相对位移的挡板构成，具体位移原理与安装架7位移原理相同，在此不再赘述。本示例中，此时安装架7在X方向上移动，密封隔板9在Y方向上移动。通过设置隔帘8或隔板能够避免其他腔室杂质进入，保证各工艺环节的清洗效果。

将上述示例进行组合，得到本实用新型的优选示例，如图4所示，此时系统包括依次设置的安装室1、清洗室2、漂洗室3、烘干室4、质量检测室5，转轴10依次贯穿安装室1、清洗室2、漂洗室3、烘干室4、质量检测室5，转轴10上设有具有伸缩功能、位移功能的安装架7。清洗室2内设有第一喷淋头21，漂洗室3内设有第二喷淋头，且清洗槽底部设有清洗液收集器22，漂洗室3底部设有废水收集器32；进一步地，烘干室4顶部设有气体加热器41以及气体喷头(图中未示意)，质量检测室5设有相机51。更近一步地，安装室1与清洗室2之间设有隔帘8，漂洗室3与烘干室4之间、烘干室4与质量检测室5之间设有密封隔板9，此时系统的工作原理如下：

在安装室1内将硅芯6通过具有旋转功能的夹爪72固定于安装架7上，并将安装架7设于转轴10上，且安装架7能够在转轴10上进行移动。先通过第一喷淋头21将清洗液打入酸液槽中，再通过控制器开启第一步进电机，通过第一步进电机带动安装架7上的硅芯6进入清洗室2，控制器使第一步进电机停止工作并开启第二步进电机，通过第二步进电机带动安装架7上硅芯6进行旋转，同时第一喷淋头21喷淋酸液清洗硅芯6。一定时间后，控制器开启第一步进电机，通过第一步进电机带动安装架7上的硅芯6进入漂洗室3，并打开纯水管线上的开关，通过纯水冲洗硅芯6，冲洗完成后再通过第一步进电机带动安装架7平移至烘干室4，氮气经气体加热器41加热，并经过超高效过滤器过滤后进入硅芯6烘干室4将硅芯6烘干，烘干后再通过第一步进电机带动安装架7进入硅芯6质量检测室5，夹爪72缓慢旋转，相机51开始拍照，当判断清洗合格后进入下一处理工序，不合格的返回再次清洗。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅芯清洗系统，其特征在于：其包括清洗室和安装架；

清洗室内设有清洗槽，清洗槽内设有转轴；

安装架上设有固定件，固定件用于固定硅芯端部，安装架设于转轴上。

2.根据权利要求1所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述清洗室内安装架上方设有第一喷淋头，第一喷淋头连接清洗液管线。

3.根据权利要求1所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述安装架为具有伸缩功能的安装架，以匹配固定不同长度的硅芯。

4.根据权利要求1所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述固定件为具有旋转功能的固定件。

5.根据权利要求1所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述系统还包括漂洗室，漂洗室内设有连接超纯水管线的第二喷淋头，用于漂洗经过清洗的硅芯。

6.根据权利要求5所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述清洗槽底部设有清洗液收集器；漂洗室底部设有废水收集器。

7.根据权利要求5所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述系统还包括设有烘干室，烘干室内设有烘干装置，用于烘干经过漂洗的硅芯。

8.根据权利要求7所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述系统还包括质量检测室，质量检测室内设有图像采集设备，用于采集经过烘干的硅芯图像。

9.根据权利要求8所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述转轴依次贯穿清洗室、漂洗室、烘干室、质量检测室设置，安装架能够在转轴上进行水平位移。

10.根据权利要求8所述的一种硅芯清洗系统，其特征在于：所述清洗室与漂洗室之间，和/或漂洗室与烘干室之间，和/或烘干室与质量检测室之间设有隔帘或隔板。

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