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    • 专利摘要:
    本發明提供用於清潔在產生多晶矽中使用之一化學汽相沈積反應爐鐘罩之一內表面之系統及方法。
    公开号:TW201307626A
    申请号:TW101123656
    申请日:2012-06-29
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Ezio Bovio；Paolo Molino；Diego Gava
    申请人:Memc Electronic Materials；
    IPC主号:B08B9-00
    专利说明:
    多晶矽反應爐之清潔工具
    本發明一般而言係關於用於清潔一多晶矽反應爐之系統及方法，且更具體而言，係關於一種用於清潔一多晶矽反應爐之一內部之清潔工具。
    本申請案主張對2011年6月29日提出申請之美國臨時申請案第61/502,614號之優先權，該美國臨時申請案之全部揭示內容以全文引用之方式併入本文中。
    在電子及太陽能工業中使用之超純多晶矽通常係經由在一反應爐內進行之一化學汽相沈積(CVD)程序透過自氣態反應物之沈積而產生。
    一種用以在一CVD反應爐中產生超純多晶矽之程序係稱作一西門子程序(Siemens process)。安置於反應爐內之矽棒係作為晶種來開始該程序。含氣態矽之反應物流動穿過反應爐且將矽沈積至該等棒之表面上。該等氣態反應物(亦即，氣態前體)係含矽烷之化合物，諸如鹵代矽烷或單矽烷。該等反應物係加熱至高於1000℃之溫度且在此等條件下在該等棒之表面上分解。因此根據以下總反應，矽被沈積於該等棒上：2 HSiCl3 → Si+2 HCl+SiCl4。
    該程序在已於該等棒之表面上沈積具有一預定厚度之一矽層之後停止。然後自CVD反應爐提取棒100且自該等棒收穫矽用於進一步處理。
    在提取該等棒後，清潔該反應爐以移除沈積於該反應爐之一內表面上之矽及其他材料。在已知系統中，通常由一技術人員手工清潔反應爐。該技術人員藉由將去離子水噴灑至內表面上來清潔反應爐。
    此先前技術部分意欲給讀者介紹可能與下文所闡述及/或所請求之本發明之各種態樣有關之各種技術態樣。據信此論述將有助於給讀者提供背景資訊，以促進對本發明之各種態樣之一較佳理解。因此，應理解，應以此種觀點來閱讀此等敍述，而非作為對先前技術之認可。
    一項態樣係一種用於清潔一化學汽相沈積反應爐鐘罩之一內表面之系統。該系統包含：一框架，其用於連接至該反應爐鐘罩之一凸緣；一致動機構，其連接至該框架，該致動機構經組態用於在該反應爐鐘罩連接至該框架時在該反應爐鐘罩之一內部空間內進行垂直及旋轉移動；至少一個刷子，其連接至該致動機構，該刷子經組態以接觸該反應爐鐘罩之內表面；及至少一個噴嘴，其連接至該致動機構，該噴嘴經組態以將一液體流引導至該反應爐鐘罩之內表面上。
    另一態樣係一種使用所提供之一刷子清潔一化學汽相沈積反應爐鐘罩之一內表面之方法。該方法包括：將該反應爐鐘罩定位於一框架頂部上；操作一第一致動器以使該刷子接合該反應爐鐘罩之內表面；將一液體流自一噴嘴引導至該反應爐鐘罩之內表面上；及操作一第二致動器以旋轉該刷子。
    關於上述態樣所提及之特徵存在各種改進。亦可在上述態樣中併入其他特徵。此等改進及額外特徵可個別地或以任何組合形式存在。例如，下文關於所圖解說明實施例論述之各種特徵可單獨地或以任何組合形式併入於上述態樣中之任何態樣中。
    在各種圖示中，相同之參考符號指示相同之元件。
    本文所闡述之實例一般而言係關於清潔一化學汽相沈多晶矽積反應爐之一內表面之系統及方法。該等系統可操作以用一液體沖洗內表面且用刷子刷洗內表面。該等系統亦可操作以用一氣體流來乾燥該內表面。
    在圖1至圖6中，通常以100來指示一種用於清潔一CVD反應爐之一內表面之例示性系統。在使用期間，系統100定位於該CVD反應爐之一反應爐鐘罩102(概言之，一外殼)內。在圖1及圖2中，以假想線展示反應爐鐘罩102。系統100可或者係實質固定的且可藉由一起重機或其他適合結構將該鐘罩落放或定位在該系統周圍。
    在實例性實施例中，該系統包括具有四個支腿106之一框架104。在使用期間用於支撐反應爐鐘罩102之一凸緣108連接至框架104且經定位而大體毗鄰於支腿106。凸緣108具有相同於或大於反應爐鐘罩102之一底部凸緣110之直徑的一直徑。如圖2中所展示，反應爐鐘罩102之底部凸緣110在系統100之使用期間安置於凸緣108上；凸緣108可在其中形成有開口以容納用於將反應爐鐘罩102之底部凸緣110緊固至該凸緣之機械扣件。此外，附接至框架104之夾具112可用於將反應爐鐘罩102之底部凸緣110固持成與框架104之凸緣108接觸。在該實例性實施例中，使用四個圓周間隔開之夾具112，但在其他實施例中可使用不同數目或組態之夾具。此外，在圖中將夾具112展示為處於一未緊固狀態。為將該反應爐鐘罩之底部凸緣110扣接至凸緣108，使夾具112向內樞轉。
    一活關節機構120安置於系統100之一中心部分122中且連接至框架104。在該實例性實施例中，活關節機構120具有三個單獨致動器124，但其他實施例可具有不同數目個致動器。致動器124中之每一者在一端處連接至一底板126，而底板126又連接至框架104。在另一相對端處，致動器124連接至一頂板128。
    兩對刷子130與噴嘴132(下文將更詳細地闡述)連接至致動器124中之每一者。致動器124可沿平行於一垂直軸V之一垂直方向移動。每一致動器124可獨立於其他致動器而移動。可藉由旋轉底板126及/或頂板128而使活關節機構120圍繞平行於V軸之一軸旋轉。
    在如圖4及圖5中所展示之實例性實施例中，每一對刷子130與噴嘴132彼此垂直間隔開。噴嘴132亦相對於刷子130成角度位移。此外，一額外噴嘴134(圖4)定位於噴嘴132中之每一者上方。因此，在該實例性實施例中存在九個噴嘴132、134及六個刷子130。其他實施例可使用不同數目及/或配置之噴嘴及刷子。
    每一刷子130(圖6中詳細展示其中的一者)具有自一圓形頭138凸出之刷子毛136。在該實例性實施例中，刷子毛136圍繞圓形頭138之一周邊而安置，但在其他實施例中刷子毛136可安置於該頭之其他部分中。刷子毛136可由與碳鋼及/或不銹鋼組合的任何適合材料(例如聚醯胺及纖維玻璃，聚四氟乙烯(PTFE))構造而成。此外，某些實施例可使用形狀不同的頭138(例如，矩形，三角形，長方形或正方形)。
    如圖4及圖5中所展示，刷子130連接至一可操作以旋轉刷子130之頭138之一適合旋轉致動器140。根據一項實施例，旋轉致動器140可操作以使刷子130以預定次數的每分鐘轉數(RPM)旋轉。在該實例性實施例中，刷子130以大約200 RPM至300 RPM旋轉，但其他實施例可使致動器以不同RPM旋轉。此外，除旋轉頭138之外或替代旋轉頭138，致動器140可使刷子130振盪及/或振動。
    刷子130亦連接至可操作以使刷子130沿平行於一水平軸H之一方向橫向位移之一合適線性致動器142。在其他實施例中，線性致動器142亦可操作以使刷子130沿不平行於一水平軸H之其他方向位移。線性致動器142能夠對刷子130施加充足力以按壓刷子130之刷子毛136抵靠在反應爐鐘罩102之一內表面144(圖2)上。刷子130之此按壓有助於藉由刷子毛136移除安置於反應爐鐘罩102之內表面144上之材料(例如，污染物)。
    如上文所提及，在該實例性實施例中，噴嘴132中之一者毗鄰每一刷子130而定位。額外噴嘴134垂直定位於於最上一對刷子130與噴嘴132上方。噴嘴132、134各自連接至活關節機構120，但在其他實施例中噴嘴132、134可連接至系統100內的其他結構。在該實例性實施例中，存在相等數目個噴嘴132及刷子130。在其他實施例中，可存在比刷子130多或少的噴嘴132。此外，噴嘴132可不同地定位以使其不毗鄰刷子130。
    噴嘴132、134連接至能夠供應流體(例如，去離子水、清洗劑、水等)至噴嘴之一合適流體供應源146(圖2中展示流體供應源146之一部分)。噴嘴132、134用於將流體引導(例如，噴灑)在反應爐鐘罩102之內表面144上。此流體可用於在已藉由頭138之刷子毛136刷洗內表面144之後沖洗該表面。亦可在使用頭138之刷子毛136刷洗反應爐鐘罩102之內表面144之同時將此流體(或另一類型之流體)引導(例如，噴灑)至內表面144上。舉例而言，可在刷洗反應爐鐘罩102之內表面144期間使用一清洗劑流體。在某些實施例中，噴嘴132、134可用於將一氣體流引導至反應爐鐘罩102之內表面144上。來自噴嘴132、134之此氣體流可用於在已清潔內表面144之後乾燥該表面。
    在該實例性實施例中，提供一乾燥噴嘴150(圖6)用於將一氣體流引導至反應爐鐘罩102之內表面144上。在該實例性實施例中，該氣體係氮氣，但在其他實施例中可使用一不同氣體(例如，一惰性氣體)。乾燥噴嘴150連接至可操作以移動噴嘴150從而將氣體引導至反應爐鐘罩102之內表面144之不同部分上的活關節機構120之一部分(例如，另一致動器)。此外，乾燥噴嘴150連接至一合適氣體供應(未展示)。在該實例性實施例中，乾燥噴嘴150用於將一氣體流引導至形成於反應爐鐘罩102中之一觀察窗(未展示)。然而，在其他實施例中，乾燥噴嘴150可用於將一氣體流引導至反應爐鐘罩102之內表面144之其他部分或整個內表面144上。此外，該實例性實施例包含垂直定位於框架104之凸緣108下方之一鼓風機152以將一空氣流或另一合適氣體流引導至反應爐鐘罩102之內表面144上。此空氣流有助於在完成一清潔循環之後乾燥內表面144。該實例性實施例亦包含一燈160(圖6)以幫助檢驗該觀察窗。在該實例性實施例中，燈160係連接至一合適光產生器(未展示)之一光纖燈。燈160亦准許在該清潔循環期間檢驗反應爐鐘罩102之內表面144，將在下文更詳細闡述。儘管圖6中展示一個燈160，但可在整個系統100中使用及定位多個燈。
    在使用中，一清潔循環在將反應爐鐘罩102落放或置放於框架104上方時開始。然後藉助夾具112及/或合適扣件將反應爐鐘罩102緊固至框架104。然後使連接至刷子130之線性致動器142延伸以使刷子接觸反應爐鐘罩102之內表面144。然後將流體自噴嘴132、134噴灑在內表面144上且旋轉致動器140開始旋轉刷子130。刷子130之旋轉及刷子毛，136在內表面144上之接觸將所沈積之污染物及/或碎屑自該內表面移除。在其他實施例中，可變更此等初始步驟之次序。舉例而言，噴嘴132，134可在延伸線性致動器142及/或旋轉致動器140旋轉刷子130之前將流體噴灑至內表面144上。
    在刷子130旋轉且噴嘴132、134噴灑流體時，活關節機構120使噴嘴及刷子沿大體平行於垂直軸V之一方向移動。活關節機構120亦使噴嘴132、134及刷子130圍繞垂直軸V旋轉。可調整活關節機構120之旋轉及垂直移動之速率以便將碎屑及/或污染物自反應爐鐘罩102之內表面144適當地移除。此外，可基於內表面144之污染物量而調整旋轉及垂直移動之速率。可由一操作員或藉助一或多個感應器來進行對污染物量之一量測。該量測可取自內表面144上之一或多個點處。然後一控制系統基於此量測而調整活關節機構120之旋轉及垂直移動之速率。在其他實施例中，一操作員可基於該量測而調整活關節機構120之旋轉及垂直移動之速率。
    此外，活關節機構120可在清潔反應爐鐘罩102之內表面144期間變更其刷子130及噴嘴132、134之垂直移動及/或旋轉之速率。舉例而言，當清潔內表面144之上面沈積之污染物量大於該內表面之其他部分的部分時可降低垂直移動及/或旋轉之速率。當清潔內表面144之上面沈積有較少量污染物之部分時亦可降低該速率。
    清潔循環繼續直至自反應爐鐘罩102之內表面144移除污染物或其某一部分或百分比。在操作中，可進行另一量測以判定是否已自內表面144移除該內表面上之污染物量或者其某一部分或百分比。在其他實施例中，該清潔循環可繼續達一預定時間段(例如，30分鐘)。
    在該清潔循環完成之後，藉由活關節機構120將乾燥噴嘴150移動至毗鄰反應爐鐘罩102之觀察窗之一位置。然後，藉由乾燥噴嘴150將一氣體流(例如，氮氣)引導至觀察窗上以乾燥該窗且自該窗之表面移除液體。然後，可使用鼓風機152將一空氣流引導至反應爐鐘罩102之內表面144上以乾燥該表面。在實例性實施例中，鼓風機152可操作以加熱空氣以進一步幫助乾燥內表面144。
    在內表面144被乾燥之後，移除將反應爐鐘罩102緊固至系統100之框架104之夾具112及/或機械扣件。然後，使用一吊重器或其他機構自框架104移除反應爐鐘罩102。然後將反應爐鐘罩102投入使用或儲存以供稍後使用。
    該經清潔之反應爐鐘罩將具有增加之反射率。此增加之反射率將減少該程序中所消耗之能量且藉此使該程序更有效率。
    在介紹本發明之要素或其實施例時，冠詞「一(a、an)」、「該(the)」及「該(said)」意欲意指存在該等要素中之一者或多者。術語「包括(comprising)」、「包含(including)」及「具有(having)」意欲具有包含性且意指除所列舉要素外亦可存在額外要素。指示一特定定向(例如，「頂部」、「底部」、「側」等)之術語之使用係為方便闡述且並不需要所闡述物項之任何特定定向。
    由於可在上述構造及方法中進行各種改變而在不背離本發明之範疇，因此意欲應將上文闡述中所含有及附圖中所展示之所有事物解釋為說明性且不具有一限制意義。
    4‧‧‧圖4
    5‧‧‧圖5
    6‧‧‧圖6
    100‧‧‧棒/系統/用於清潔一化學汽相沈積反應爐之一內表面之例示性系統
    102‧‧‧反應爐鐘罩/外殼
    104‧‧‧框架
    106‧‧‧支腿
    108‧‧‧凸緣
    110‧‧‧底部凸緣
    112‧‧‧夾具
    120‧‧‧活關節機構
    122‧‧‧系統100之一中心部分
    124‧‧‧致動器
    126‧‧‧底板
    128‧‧‧頂板
    130‧‧‧刷子
    132‧‧‧噴嘴
    134‧‧‧噴嘴/額外噴嘴
    136‧‧‧刷子毛
    138‧‧‧圓形頭/頭
    140‧‧‧旋轉致動器/致動器
    142‧‧‧線性致動器
    144‧‧‧內表面
    146‧‧‧液體供應源
    150‧‧‧乾燥噴嘴/噴嘴
    152‧‧‧鼓風機
    160‧‧‧燈
    H‧‧‧水平軸
    V‧‧‧垂直軸
    圖1係用於清潔一化學汽相沈積反應爐之一內表面之一系統之一透視圖；圖2係圖1之系統之一正視圖；圖3係圖1之系統之一俯視圖；圖4係圖1之系統的由圖1之一虛線圈指示之一部分之一放大視圖；圖5係圖1之系統的由圖1之一虛線圈指示之一部分之一放大視圖；且圖6係圖1之系統的由圖1之一虛線圈指示之一部分之一放大視圖。
    4‧‧‧圖4
    5‧‧‧圖5
    6‧‧‧圖6
    100‧‧‧棒/系統/用於清潔一化學汽相沈積反應爐之一內表面之例示性系統
    102‧‧‧反應爐鐘罩/外殼
    104‧‧‧框架
    106‧‧‧支腿
    108‧‧‧凸緣
    110‧‧‧底部凸緣
    112‧‧‧夾具
    120‧‧‧活關節機構
    122‧‧‧系統100之一中心部分
    124‧‧‧致動器
    128‧‧‧頂板
    H‧‧‧水平軸
    V‧‧‧垂直軸
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種用於清潔一化學汽相沈積反應爐鐘罩之一內表面之系統，該系統包括：一框架，其用於連接至該反應爐鐘罩之一凸緣；一致動機構，其連接至該框架，該致動機構經組態用於在該反應爐鐘罩連接至該框架時在該反應爐鐘罩之一內部空間內進行垂直及旋轉移動；至少一個刷子，其連接至該致動機構，該刷子經組態以接觸該反應爐鐘罩之該內表面；及至少一個噴嘴，其連接至該致動機構，該噴嘴經組態以將一液體流引導至該反應爐鐘罩之該內表面上。
    [2] 如請求項1之系統，其進一步包括連接至該至少一個刷子之一旋轉致動器，該旋轉致動器經組態以旋轉該刷子。
    [3] 如請求項1之系統，其進一步包括將該至少一個刷子連接至該致動機構之一線性致動器。
    [4] 如請求項1之系統，其進一步包括一乾燥噴嘴用於將一氣體流引導至形成於該反應爐鐘罩中之一窗之一內表面上。
    [5] 如請求項4之系統，其進一步包括一燈以幫助檢驗該窗。
    [6] 一種使用一刷子清潔一化學汽相沈積反應爐鐘罩之一內表面之方法，該方法包括：將該反應爐鐘罩定位於一框架頂部上；操作一第一致動器以使該刷子接合該反應爐鐘罩之該內表面；將一液體流自一噴嘴引導至該反應爐鐘罩之該內表面上；及操作一第二致動器以旋轉該刷子。
    [7] 如請求項6之方法，其進一步包括使該致動機構圍繞平行於該反應爐鐘罩之一縱向軸之一垂直軸旋轉。
    [8] 如請求項7之方法，其進一步包括使該致動機構沿平行於該反應爐鐘罩之一縱向軸之一垂直軸移動。
    [9] 如請求項8之方法，其進一步包括量測該內表面之一污染物量。
    [10] 如請求項9之方法，其進一步包括基於該內表面之一污染物量而調整旋轉及垂直移動之一速率。
    [11] 如請求項6之方法，其進一步包括將一氣體流引導至形成於該反應爐鐘罩中之一窗之一內表面上。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US201161502614P| true| 2011-06-29|2011-06-29||
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