主动清洁真空系统和方法技术方案

用于硅晶体生长的真空系统包括硅晶体生长室、第一真空管、第二真空管和氧化物容器。第一真空管联接至所述室并且在内部具有第一刷，第一刷在第一方向上是可移动的，以去除内部氧化物。第二真空管联接至第一真空管，以经由第一刷接收内部氧化物，并且第二真空管在内部具有第二刷，第二刷在不同于第一方向的第二方向上是可移动的。第二刷远离第一真空管地传输所接收的内部氧化物。氧化物容器联接至第二真空管，以经由第二刷接收内部氧化物。

【技术实现步骤摘要】
主动清洁真空系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2019年3月15日提交的第16/354,488号美国专利申请的优先权，该美国专利申请的内容在此通过引用以其整体并入本文中。
本专利技术总体上涉及一种用于硅晶体生长的系统，并且更具体地，涉及一种用于经由联接至晶体生长室的真空管去除包括杂质的空气的系统。
技术介绍
目前的硅晶体生长系统需要恒定且经常地清洁以去除杂质，所述杂质包括硅晶体生长的副产物，即，氧化硅(SiO)。通常，在每一次运行硅晶体生长之后都需要清洁处理，这是晶体生长器正常维护的一部分。问题在于，当前的晶体生长系统需要并实施清洁处理，这由于在运行之间的清洁时间通常较长而阻碍了用于生长晶体的运行时间。例如，在每次运行之后，清洁人员需要人工干预以对多个主真空管中的每一个进行彻底清洁。在每次晶体生长运行之后的每次清洁的频率和时长，大大延迟了下一次运行的开始，因而使目前的硅晶体生长系统效率低下。因此，亟需提供一种防止或减少以上和其他问题的清洁系统。
技术实现思路
根据本公开的一个实施方式，用于硅晶体生长的真空系统包括硅晶体生长室和第一真空管，该第一真空管联接至所述室并且在内部具有第一刷，所述第一刷在第一方向上是可移动的，以去除内部氧化物。系统还包括第二真空管，该第二真空管联接至第一真空管以经由第一刷接收内部氧化物。第二真空管在内部具有第二刷，所述第二刷在不同于第一方向的第二方向上是可移动的，第二刷远离第一真空管地传输所接收的内部氧化物。系统还包括联接至第二真空管的氧化物容器，以经由第二刷接收内部氧化物。根据本公开的另一实施方式，一种用于硅晶体生长的真空系统包括硅晶体生长室和竖直真空管，其中，硅晶体生长室在真空环境中进行操作，竖直真空管联接至所述室并且在内部包括竖直刷。竖直刷具有竖直刷毛元件，该竖直刷毛元件能够绕竖直真空管的中心轴线可旋转地移动，竖直刷毛元件响应于移动、与竖直真空管的内表面的摩擦接触，来去除沉积的氧化物。系统还具有联接至竖直真空管以接收氧化物的水平真空管，水平真空管在内部包括水平刷，水平刷具有能够绕水平真空管的中心轴线可旋转地移动的螺旋钻组件。螺旋钻组件具有水平刷毛元件，水平刷毛元件进行移动、与水平真空管的内表面摩擦接触，以沿着水平真空管传输氧化物。系统还包括联接至水平真空管的氧化物容器，用于收集从水平真空管接收的氧化物。根据本公开的又一实施方式，一种方法旨在清洁真空系统，并且包括在真空环境中操作硅晶体生长室以及沿着第一真空管的内表面可旋转地移动第一刷以去除内部氧化物。第一真空管具有在第一方向上定向的第一轴线。该方法还包括在第二真空管内接收来自第一真空管的内部氧化物。第二真空管具有在与第一方向不同的第二方向上定向的第二轴线。该方法还包括沿着第二真空管的内表面可旋转地移动第二刷以使内部氧化物在内部移动，以及将内部氧化物收集在与第二真空管联接的容器中。根据参考附图对各种实施方式的详细描述，本公开的附加方面对于本领域普通技术人员将是显而易见的，在下面提供其简要描述。附图说明图1是用于硅晶体生长的真空系统的立体图。图2是在图1中所示系统的右侧视图。图3是图1的真空系统的主动清洁真空系统的立体图。图4是在图3的“细节4”中所示的竖直旋转刷的顶部的放大立体图。图5是在图1的“细节5”中所示的用于竖直旋转刷的竖直驱动机构的立体图。图6A是示出了在图2的“细节6A”中所示的竖直驱动机构的组件的侧视图。图6B是示出图6A的轴承轮组件的放大图。图7A是在图2的“细节7A”中所示的竖直驱动机构的俯视图。图7B是在图7A的“细节7B”中所示的金属通道的放大图。图7C是在图7A的“细节7C”中所示的从动齿轮的放大图。图8是在图1的“细节8”中所示的水平螺旋状旋转刷和水平驱动组件的立体图。图9是在图1的“细节9”中所示的水平管端和氧化物容器的立体图。图10是在图1的“细节10”中所示的水平螺旋状旋转刷的联接接头的立体图。图11是表示在图2的“细节11”中所示的联接接头的特征的剖视图。图12示出了用于清洁真空系统的方法。虽然本专利技术容许进行各种修改和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了特定实施方式，并且将在本文中对其进行详细描述。然而，应理解，本专利技术并不旨在受限于所公开的特定形式。确切地，本专利技术将涵盖落入由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同和替代。具体实施方式通常，根据本公开的主动清洁真空系统旨在使真空系统的主真空管需要清洁的次数最小化，并且为连续生长的情况增加潜在的运行时间。因此，如以下更详细描述的，真空管内的旋转清洁刷提供对真空管的内径部的连续清洁。此外，水平真空管具有螺旋状(螺旋钻)刷，其不仅对疏松的氧化物进行清洁还将疏松的氧化物传输至收集容器。因此，主动清洁真空系统消除或减少了每次生长运行之后手动清洁真空管的需要。取而代之的是，维护人员仅需要根据需要(例如，在每次生长运行之后)拆卸并清空收集容器。主动清洁真空系统进一步降低了可能仍需要按需进行手动清洁真空管的频率。总体上参考图1至图3，用于硅晶体生长的真空系统100包括与主动清洁真空系统104联接的一个或多个硅晶体生长室102。硅晶体根据提拉法晶体生长工艺(CzochralskiCrystalGrowthProcess)在生长室102中生长，而主动清洁真空系统104通过在真空环境中操作的一系列管将生长室102排空。清洁真空系统104去除生长室102的生长环境内的空气，包括杂质、氩气净化气体以及硅晶体生长的副产物(即，氧化硅(SiO))。具体地参考图1和图3，主动清洁真空系统104包括将生长室102联接至多个氧化物容器110的多个竖直管106和水平管108。每个竖直管106均具有连接至生长室102的上端和连接至水平管108的下端，竖直管106内部在真空下操作，并将空气从生长室102排出到水平管108。水平管108内部也在真空下操作，并将从竖直管106接收的空气进一步排出到氧化物容器110。在所示出的实施方式中，真空系统100包括四个竖直管106、两个水平管108和两个氧化物容器110。在生长室102的一侧上，两个竖直管106连接至单个水平管108，单个水平管108连接至单个氧化物容器110。在生长室102的另一侧上，存在类似的布置，两个水平管108经由连接管112彼此连接。根据其他实施方式，竖直管和水平管的数量和配置有所不同，其具有小于或大于所示的数量的管。例如，在替代性实施方式中，只有单个竖直管106连接至单个水平管108。在另一替代性实施方式中，三个或更多个竖直管106连接至同一水平管108。在又一替代性实施方式中，单个竖直管106连接至两个或更多个水平管108。与在本文中所公开的原理一致的其他配置也被包括在本公开的教导内。为了简洁和清楚起见，本公开以下将代表性地指代单个管106、108，但是应理解，本公开适用于所有类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于硅晶体生长的真空系统，所述真空系统包括：/n硅晶体生长室；/n第一真空管，联接至所述室并且在内部具有第一刷，所述第一刷在第一方向上是可移动的，以去除内部氧化物；/n第二真空管，联接至所述第一真空管以经由所述第一刷接收所述内部氧化物，所述第二真空管在内部具有第二刷，所述第二刷在不同于所述第一方向的第二方向上是可移动的，所述第二刷远离所述第一真空管地传输所接收的内部氧化物；以及/n氧化物容器，联接至所述第二真空管，以经由所述第二刷接收所述内部氧化物。/n

【技术特征摘要】
20190315 US 16/354,4881.用于硅晶体生长的真空系统，所述真空系统包括：
硅晶体生长室；
第一真空管，联接至所述室并且在内部具有第一刷，所述第一刷在第一方向上是可移动的，以去除内部氧化物；
第二真空管，联接至所述第一真空管以经由所述第一刷接收所述内部氧化物，所述第二真空管在内部具有第二刷，所述第二刷在不同于所述第一方向的第二方向上是可移动的，所述第二刷远离所述第一真空管地传输所接收的内部氧化物；以及
氧化物容器，联接至所述第二真空管，以经由所述第二刷接收所述内部氧化物。


2.根据权利要求1所述的真空系统，其中，所述第一方向是竖直方向，并且所述第二方向是水平方向。


3.根据权利要求1所述的真空系统，其中，所述第一刷是竖直桨式刷，其具有用于减少所述内部氧化物的桥接的中空芯。


4.根据权利要求1所述的真空系统，其中，所述第一刷包括通过多个支承环进行支承的多个刷通道，所述多个刷通道中的每个通道均包括相应的刷毛元件，用于响应于与所述第一真空管的内表面的移动接触来对所述第一真空管进行清洁。


5.根据权利要求1所述的真空系统，其中，所述第一刷经由多个驱动销附接到刷从动齿轮的内表面，所述刷从动齿轮具有与用于旋转所述第一刷的刷驱动齿轮联接的外齿轮表面。


6.根据权利要求5所述的真空系统，还包括多个引导轮，所述多个引导轮与所述外齿轮表面接触，用于将所述刷从动齿轮保持在水平位置。


7.根据权利要求1所述的真空系统，其中，所述第二刷是水平螺旋状刷，其具有工艺气体自由地流过的中空芯。


8.根据权利要求1所述的真空系统，其中，所述第二刷具有螺旋钻螺旋状配置，所述螺旋钻螺旋状配置包括内部杆，所述内部杆经由多个支承销对螺旋钻组件进行支承，所述螺旋钻组件具有与所述第二真空管的内表面可移动地接触的外边缘，所述螺旋钻组件具有与所述内部杆间隔开的内边缘。


9.根据权利要求1所述的真空系统，还包括步进电机，所述步进电机经由联接元件联接至所述第二刷，所述联接元件通过球形轴承被插入，所述球形轴承允许所述第二刷相对于所述步进电机弯曲。


10.根据权利要求1所述的真空系统，还包括：
支承轴，所述支承轴是中空的，并且支承所述第二刷的螺旋状组件，所述支承轴包括具有第一端的第一段和具有第二端的第二段，所述第一端和所述第二端彼此相邻；
联接元件，所述联接元件是中空的，并且在所述联接元件内部接纳所述第一端和所述第二端；
先导轴，部分地插入所述第一段和所述第二段中的每一个内，使得所述先导轴与所述第一端和所述第二端二者重叠；以及
联接片，将所述支承轴的所述第一端和所述第二端固定到所述联接元件。


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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·D·韦伯，约翰·A·里斯，布莱恩·M·雷普曼，乔尔·C·斯特福，
申请(专利权)人：林顿晶体技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US