CN219567590U - 硅晶圆提纯作业机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了硅晶圆提纯作业机，涉及半导体技术领域，旨在提升电弧炉内生成物的纯度，其技术方案要点是：包括炉体，所述炉体的内底面上固定连接有反应罐，其特征在于：所述炉体的内周壁上固定连接有保温层，所述反应罐的外周壁上固定连接有导热层，所述保温层与导热层之间形成有隔热空间，位于隔热空间内的所述炉体固定连接有发热丝，所述保温层的侧壁上固定连接有用于原材料预热的保温部，所述保温部位于反应罐的上方。本实用新型的硅晶圆提纯作业机在反应的过程中，添加了王水进行混酸处理，然后蒸馏进行清洗至中性，使得硅的纯度有所提升。

Description

硅晶圆提纯作业机

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，更具体地说，它涉及硅晶圆提纯作业机。

背景技术

提纯作业机即是用于提纯作业的机器，在硅晶圆领域，用于提纯作业的机器一般都是电弧炉，当硅晶圆提纯时，需要将石灰岩和炭块放入到电弧炉中，加热之后便会产生化学反应，通过化学反应进行对石灰岩的提纯工作。

公告号为CN205170403U的中国专利公开的半导体晶圆单质硅的提纯装置，其技术要点是：包括氯化氢气体填充罐、反应罐、搅拌轴、计时器、温度计、投料口、筛板、倾斜导板、加热器、提纯箱、氢气填充罐、固体传输泵和回流管，其特征在于，所述的氯化氢气体填充罐与反应罐连通，反应罐内设有搅拌轴，搅拌轴上安装叶轮，反应罐侧壁上设有计时器，反应罐上设有温度计，反应罐侧壁上设有投料口，反应罐内部设有筛板，筛板下方设有倾斜导板，反应罐底端设有加热器，倾斜导板最低端处设有三氯化硅传输管，三氯化硅传输管另一端与提纯箱连接，氢气填充罐与提纯箱连通，回流管一端与提纯箱连接，回流管另一端与反应罐连接。

上述方案通过叶轮、筛板等将三氯化硅和氢气进行更加充分的反应，从而达到提纯的效果，但是，上述方案并没有考虑到电弧炉因断电而导致提纯受影响的问题，虽然电弧炉一般都会有备用电源，但是从断电和使用备用电源之间还是有时间间隔，电弧炉会因为断电，而导致电弧炉内温度不稳定，而发生化学反应的温度不稳会导致晶圆提纯的过程受到影响，因此，需要解决因温度不稳定而导致提纯过程受影响的问题。

因此需要提出新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供硅晶圆提纯作业机。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：该硅晶圆提纯作业机，包括炉体，所述炉体的内底面上固定连接有反应罐，所述炉体的内周壁上固定连接有保温层，所述反应罐的外周壁上固定连接有导热层，所述保温层与导热层之间形成有隔热空间，位于隔热空间内的所述炉体固定连接有发热丝，所述保温层的侧壁上固定连接有用于原材料预热的保温部，所述保温部位于反应罐的上方。

本实用新型进一步设置为：所述保温部包括预热组件和加热件，所述预热组件固定在保温层的侧面上，所述加热件固定连接在预热组件的底面且其一端与发热丝固定连接。

本实用新型进一步设置为：所述预热组件包括预热层、供原材料通过的第一通孔以及第二通孔，所述预热层固定连接在保温层的侧壁上，所述预热层沿长度方向分为第一区域和第二区域，所述第一通孔开设在位于第一区域的预热层的顶面上，所述第二通孔开设在位于第二区域的预热层的顶面上。

本实用新型进一步设置为：所述第一通孔的截面面积小于第二通孔的截面面积。

本实用新型进一步设置为：所述第一通孔和第二通孔的内周壁上固定连接有缓冲原材料作用力的缓冲板，所述缓冲板与预热层之间形成有角度且其形成有供原材料通过的空间。

本实用新型进一步设置为：靠近炉体一侧的所述保温层开设有凹槽，所述凹槽的内底面上开设有泄压孔，位于凹槽处的所述炉体的外壁固定连接有一端与泄压孔相抵泄压阀。

本实用新型进一步设置为：所述炉体的顶面固定连接有炉盖，所述炉盖的底面固定连接有密封圈。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

当电弧炉工作时，发热丝会产生热量，同时，需要将原材料通过炉盖投入到炉体内，可以调整位置投放的位置，从而将沙子对准第一区域投放，炭块对准第二区域投放，从而使得沙子能够通过第一通孔，炭块能够通过第二通孔，沙子和炭块都会被缓冲板阻挡，从而减缓沙子和炭块流入到反应罐里的速度，沙子和炭块在与缓冲板相接触的过程中，便会被预热，预热有利于反应罐内充分反应，从而提升反应罐内生成物的纯度；当电弧炉的电压不稳甚至停电时，保温层和隔热空间均能够起到减缓电弧炉内热量传导到周围环境中的速度，从而使得炉内反应的稳定，进而可以提升反应之后生成物的纯度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图一；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图2中B处的放大图；

图5为图2中C处的放大图；

图6为本实用新型的剖视图二。

图中：1、炉体；2、反应罐；3、保温层；4、导热层；5、隔热空间；6、发热丝；7、预热层；8、第一通孔；9、第二通孔；10、第一区域；11、第二区域；12、缓冲板；13、空间；14、凹槽；15、泄压孔；16、泄压阀；17、炉盖；18、密封圈；19、加热件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

硅晶圆提纯作业机，如图1、图2和图5所示，包括炉体1，炉体1一般为电弧炉，炉体1为圆柱体，炉体1的顶面固定连接有炉盖17，炉盖17为圆柱体，当需要将原材料加入到炉体1之内的时候，可以通过打开炉盖17，将原材料放入到其中，原材料可以是石灰岩和炭块，也可以是沙子与炭块，炉盖17的底面固定连接有密封圈18，密封圈18与炉盖17一体成型，密封圈18用于对炉体1进一步密封，进而防止炉体1内的热量从炉盖17与炉体1之间的缝隙中流出，炉体1的内底面上固定连接有反应罐2，打开炉盖17之后，在重力的作用下，原材料可以从炉盖17处掉落到炉体1内，最终会掉落到反应罐2中，在加热之后，原材料会在反应罐2中发生化学反应，即从石灰岩中提炼出多晶硅，其化学式为：SiO₂+2C→Si+2CO。

如图1到图3所示，炉体1的内周壁上固定连接有保温层3，保温层3为黏土砖，黏土砖能够具有良好的耐热性能，同时，也能够隔热，使得在断电的情况下，也能够保留炉体1内的热量，减缓热量散发到周围环境中的速度，从而使得炉内的反应仍能够在高温的环境下进行，反应罐2的外周壁上固定连接有导热层4，导热层4由钨合金制成，钨合金具有良好的导热性和耐热性，钨合金可以通过焊接的方式固定在反应罐2的外壁上，保温层3与导热层4之间形成有隔热空间5，空气具有较差的导热性，从而使得隔热空间5能够起到隔热的效果，从而使得炉体1内的热量散发到周围的空间13中的量会减少，进而达到保温的作用，位于隔热空间5内的炉体1固定连接有发热丝6，发热丝6在通电之后会将电能转化成热能，进而提升炉体1内气体的温度，起到加热的作用。

如图1到图3所示，保温层3的侧壁上固定连接有用于原材料预热的保温部，保温部位于反应罐2的上方，保温部用于防止炉体1内的热量从炉体1的上方流出，保温部通过螺丝与保温层3固定，保温部包括预热组件和加热件19，预热组件固定在保温层3的侧面上，加热件19固定连接在预热组件的底面且其一端与发热丝6固定连接，通电之后，发热丝6所产生的热量会传导到加热件19上，加热件19会将部分热量传导到预热组件上，预热组件用于原材料的预热工作。

如图2和图6所示，预热组件包括预热层7、供原材料通过的第一通孔8以及第二通孔9，第一通孔8的截面面积小于第二通孔9的截面面积，沙子比炭块小，所以可以将沙子投放到第一通孔8内，而将炭块投放到第二通孔9内，从而减缓沙子或炭块掉入到反应罐2里的速度，第一通孔8的截面形状与第二通孔9的截面形状相同且均为矩形，第一通孔8与第二通孔9的位置均避开加热件19，防止加热件19直接与原材料发生接触，预热层7固定连接在保温层3的侧壁上，预热层7通过螺丝固定在保温层3的侧壁上，预热层7沿长度方向分为第一区域10和第二区域11，第一区域10与第二区域11左右分隔，第一区域10与第二区域11都位于反应罐2的正上方，第一通孔8开设在位于第一区域10的预热层7的顶面上，第二通孔9开设在位于第二区域11的预热层7的顶面上，较小的原材料可以通过第一通孔8，较大的原材料可以通过第二通孔9，但最终都会落入到反应罐2中。

如图2和图6所示，第一通孔8和第二通孔9的内周壁上固定连接有缓冲原材料作用力的缓冲板12，缓冲板12的材质与预热层7的材质相同，缓冲板12与预热层7之间形成有角度且其形成有供原材料通过的空间13，当大量的原材料放入到第一通孔8或第二通孔9中时，原材料会被缓冲板12遮挡，从而减缓原材料放入到反应罐2中的速度，因为预热层7被加热，所以原材料与缓冲板12相接触之后，便会被预热，预热用于原材料在之后的工序中能够更为充分的反应，从而提高反应时的纯度。

如图1和图4所示，靠近炉体1一侧的保温层3开设有凹槽14，凹槽14的截面为圆形，凹槽14的内底面上开设有泄压孔15，位于凹槽14处的炉体1的外壁固定连接有一端与泄压孔15相抵泄压阀16，当炉体1内的热量达到1600度时，炉体1内的空气会热胀，从而使得炉体1内的压力过大，为了防止炉体1内的气压过大而产生损坏，在紧急的情况下，相关工作人员可以通过打开泄压阀16进行泄压。

工作原理：当电弧炉工作时，发热丝6会产生热量，同时，需要将原材料通过炉盖17投入到炉体1内，可以调整位置投放的位置，从而将沙子对准第一区域10投放，炭块对准第二区域11投放，从而使得沙子能够通过第一通孔8，炭块能够通过第二通孔9，沙子和炭块都会被缓冲板12阻挡，从而减缓沙子和炭块流入到反应罐2里的速度，沙子和炭块在与缓冲板12相接触的过程中，便会被预热，预热有利于反应罐2内充分反应，从而提升反应罐2内生成物的纯度；当电弧炉的电压不稳甚至停电时，保温层3和隔热空间5均能够起到减缓电弧炉内热量传导到周围环境中的速度，从而使得炉内反应的稳定，进而可以提升反应之后生成物的纯度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.硅晶圆提纯作业机，包括炉体，所述炉体的内底面上固定连接有反应罐，其特征在于：所述炉体的内周壁上固定连接有保温层，所述反应罐的外周壁上固定连接有导热层，所述保温层与导热层之间形成有隔热空间，位于隔热空间内的所述炉体固定连接有发热丝，所述保温层的侧壁上固定连接有用于原材料预热的保温部，所述保温部位于反应罐的上方。

2.根据权利要求1所述的硅晶圆提纯作业机，其特征在于，所述保温部包括预热组件和加热件，所述预热组件固定在保温层的侧面上，所述加热件固定连接在预热组件的底面且其一端与发热丝固定连接。

3.根据权利要求2所述的硅晶圆提纯作业机，其特征在于，所述预热组件包括预热层、供原材料通过的第一通孔以及第二通孔，所述预热层固定连接在保温层的侧壁上，所述预热层沿长度方向分为第一区域和第二区域，所述第一通孔开设在位于第一区域的预热层的顶面上，所述第二通孔开设在位于第二区域的预热层的顶面上。

4.根据权利要求3所述的硅晶圆提纯作业机，其特征在于，所述第一通孔的截面面积小于第二通孔的截面面积。

5.根据权利要求3所述的硅晶圆提纯作业机，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔的内周壁上固定连接有缓冲原材料作用力的缓冲板，所述缓冲板与预热层之间形成有角度且其形成有供原材料通过的空间。

6.根据权利要求1所述的硅晶圆提纯作业机，其特征在于，靠近炉体一侧的所述保温层开设有凹槽，所述凹槽的内底面上开设有泄压孔，位于凹槽处的所述炉体的外壁固定连接有一端与泄压孔相抵泄压阀。

7.根据权利要求1所述的硅晶圆提纯作业机，其特征在于，所述炉体的顶面固定连接有炉盖，所述炉盖的底面固定连接有密封圈。