一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的制作方法

1.本发明涉及半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构。


背景技术：

2.半导体是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质，其电导率容易受控制，可作为信息处理的元件材料，从科技或是经济发展的角度来看，半导体非常重要，很多电子产品，如计算机、移动电话、数字录音机的核心单元都是利用半导体的电导率变化来处理信息，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。
3.在采用线切割机切割半导体的单晶硅棒获得单晶片工艺时，现有线切割机常需借助固定单晶硅棒的辅助装置，而该装置通常由压板压在单晶硅棒上方，再通过螺栓进行固定，进而实现对单晶硅棒的切割固定，但此固定单晶硅棒的辅助装置不仅费时费力效率低，而且在切割过程中易出现掉棒现象，严重危及单晶硅棒安全，发生工作事故。
4.此外，线切割机在对单晶硅棒线切割过程中，易产生大量的硅粉和硅的氧化物气体漂浮在现场的工作环境空气中，此时，一旦工作人员吸入口中，长时间会易影响工作人员，且产生的硅粉和硅的氧化物气体对工作人员身体有害。
5.因此，一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构。


技术实现要素：

6.基于现有的线切割机在对单晶硅棒线切割过程中，易产生大量的硅粉和硅的氧化物气体漂浮在现场的工作环境空气中，此时，一旦工作人员吸入口中，长时间会易影响工作人员，且产生的硅粉和硅的氧化物气体对工作人员身体有害的技术问题，本发明提出了一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构。
7.本发明提出的一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构，包括线切割机本体，所述线切割机本体的正面固定安装有控制盒，所述控制盒的上表面分别固定安装有电源开关、第一启动开关、第二启动开关和第三启动开关，所述线切割机本体的上表面设置有切片机构，且切片机构包括有夹紧固定机构和气体处理机构。
8.优选地，所述夹紧固定机构包括有防护箱，所述防护箱的下表面与线切割机本体的工作台上表面固定连接；
9.所述气体处理机构包括有处理箱，所述处理箱的左侧表面与防护箱的右侧表面固定连接；
10.所述夹紧固定机构将电能转化成机械能对单晶硅棒进行磁力夹紧并对单晶硅棒进行切割，其次，所述气体处理机构对单晶硅棒在切割时产生的氧化物气体进行吸出处理。
11.优选地，所述防护箱的内底壁固定安装有呈对称分布的支撑块，两个所述支撑块的材质均为高速钢材料制成，所述防护箱的上表面开设有第一安装槽，两个所述支撑块的
上表面均固定安装有第一安装块，两个所述第一安装块的上表面中心处均开设有第一放置槽，所述第一放置槽的表面均呈半圆形状，两个所述第一安装块以单个为一组的上表面均固定安装有呈对称分布的电磁锁体，多个所述电磁锁体以两个为一组的上表面均与第一安装块的上表面处在同一水平面上。
12.优选地，所述防护箱的内底壁固定粘接有第一缓冲层，所述第一缓冲层的内部设置有乳胶垫，所述第一缓冲层的上表面固定粘接有第二缓冲层，所述第二缓冲层的内部设置有eva橡胶，两个所述支撑块的上表面均贯穿并延伸至第二缓冲层的上表面，两个所述第一安装块以单个为一组的上表面通过螺栓均固定安装有第二安装块，两个所述第二安装块的下表面均开设有第二放置槽，所述第二放置槽的表面均呈半圆形状。
13.优选地，两个所述第二安装块以单个为一组的下表面均固定安装有磁力吸片，多个所述磁力吸片以两个为一组的下表面均与第二安装块的下表面处在同一水平面上，多个所述第二放置槽以单个为一组的下表面和第一放置槽以单个为一组的上表面均放置有单晶硅棒，多个所述电磁锁体以两个为一组的上表面均与磁力吸片以两个为一组的下表面接触，所述线切割机本体的右侧表面贯穿第一安装槽后延伸至防护箱的内部，所述处理箱的内底壁固定安装有第三安装块。
14.优选地，所述第三安装块的上表面固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器固定安装有传动轴，所述处理箱靠近第三安装块的右侧表面固定安装有第一活性炭过滤网。
15.优选地，所述传动轴的一端外表面固定套接有旋转扇叶，所述处理箱的内顶壁固定安装有紫外线灯组，所述防护箱的表面呈透明形状，所述处理箱的前内壁和后内壁均固定安装有容器盒。
16.优选地，所述容器盒的内部设置有光触媒颗粒，所述容器盒的右侧表面均与处理箱的内壁右侧固定连接，所述防护箱的内部设置有容腔；
17.所述容腔的右侧内壁开设有出气孔，所述容腔的表面呈c形状，所述容腔的内侧壁开设有呈矩形阵列分布的吸气孔。
18.优选地，所述出气孔的右侧内壁贯通并延伸至处理箱的内部，多个所述吸气孔的内壁均贯通并延伸至防护箱的内壁，所述防护箱的上表面插接有盖板。
19.优选地，所述盖板的材质为不锈钢材料制成，所述处理箱的右侧表面开设有呈矩形阵列分布的散气孔，多个所述散气孔的内壁均固定套接有第二活性炭过滤网，所述第一启动开关和第二启动开关、第三启动开关、电磁锁体、驱动电机、紫外线灯组均与电源开关电性连接。
20.优选地，所述的一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构，还包括：
21.速度检测模块，设置在所述传动轴上，用于在所述驱动电机处于工作状态，且带动传动轴做旋转运动时，检测所述传动轴在旋转过程中的旋转速度；
22.计时器，用于当所述传动轴开始工作时进行计时，直到所述传动轴停止工作；
23.计算模块，用于计算所述传动轴的转动动能，其过程包括：
24.计算所述传动轴的转动惯量j，如公式(1)所示：
25.26.其中，m表示所述传动轴的质量；g表示重力加速度，一般为9.8m/s2；r表示所述传动轴的截面半径；v表示所述传动轴在旋转过程中的旋转速度；t表示所述传动轴旋转所用的时间；
27.根据所述传动轴的转动惯量j，计算所述传动轴的转动动能e，如公式(2)所示：
[0028][0029]
其中，l表示所述传动轴的长度；
[0030]
判断模块，用于判断所述传动轴的转动动能是否在预设转动动能范围内，若在，则所述传动轴保持正常工作状态继续进行旋转；若不在，则基于预设转动动能范围进行更换所述传动轴。
[0031]
本发明中的有益效果为：
[0032]
1、通过设置夹紧固定机构，达到了工作人员先从防护箱上取下盖板，首先，旋下第二安装块上的螺栓，使第一安装块与第二安装块之间分离，再将单晶硅棒放置在第一放置槽内，其次，将第二安装块放置在第一安装块上并旋紧螺栓，使第二放置槽的内壁与单晶硅棒外表面的接触，将盖板盖在防护箱上表面进行密封，此时，工作人员按下电源开关，第一启动开关通电，按下第一启动开关控制电磁锁体通电，电磁锁体工作与磁力吸片进行磁力吸紧，使得第一安装块和第二安装块对单晶硅棒的夹紧更加稳固的效果，解决了现有固定单晶硅棒的辅助装置不仅费时费力效率低，而且在切割过程中易出现掉棒现象，严重危及单晶硅棒安全，发生工作事故的问题。
[0033]
2、通过设置气体处理机构，达到了工作人员控制线切割机本体对单晶硅棒进行定位，定位完成后工作人员按下第二启动开关，线切割机本体开始对单晶硅棒进行线切割切片，在对其进行切片过程中，工作人员按下第三启动开关，控制驱动电机工作，驱动电机工作带动传动轴做旋转运动，带动旋转扇叶产生吸力通过出气孔
‑
容腔
‑
多个吸气孔
‑
从防护箱的前内壁、后内壁和右侧内壁，对防护箱内线切割机本体对单晶硅棒切片过程中产生的氧化物气体吸入容腔内
‑
出气孔
‑
处理箱内，设置第一活性炭过滤网对氧化物气体进行初步吸附过滤，设置紫外线灯组和容器盒内设置的光触媒颗粒配合使用，对氧化物气体强烈催化降解，进行进一步过滤，设置第二活性炭过滤网对氧化物气体进行最终吸附过滤并将无毒气体排放至空气中，不仅保护了环境，还对工作人员的身体健康进行了保护的效果，解决了现有线切割机在对单晶硅棒线切割过程中，易产生大量的硅粉和硅的氧化物气体漂浮在现场的工作环境空气中，此时，一旦工作人员吸入口中，长时间会易影响工作人员，且产生的硅粉和硅的氧化物气体对工作人员身体有害的问题。
[0034]
3、通过设置防护箱的内底壁固定粘接有第一缓冲层，第一缓冲层的内部设置有乳胶垫，第一缓冲层的上表面固定粘接有第二缓冲层，第二缓冲层的内部设置有eva橡胶，达到了设置第一缓冲层和第二缓冲层对切片完成要掉落的单晶片进行保护的效果，解决了现有单晶片在切割完成后掉落至线切割机本体工作台时，单晶片易出现破碎和损坏，进而造成耗材成本高的问题。
[0035]
4、通过设置速度检测模块，便于切实了解传动轴在旋转过程中的旋转速度，切实了解传动轴的运转情况，同时也便于计算传动轴的转动惯量，计时器对传动轴的工作时间进行计时，便于了解工作时长，根据传动轴的质量、截面半径、重力加速度、传动轴在旋转过
程中的旋转速度以及传动轴旋转所用的时间，计算传动轴的转动惯量，使得转动惯量的计算更加的准确，根据转动惯量进一步计算传动轴的转动动能，并通过判断转动动能的大小，在转动动能不合格时，及时进行更换，减少了因传动轴的转动动能不够而造成的损失，降低了影响，推动了传动轴能够更好的带动旋转扇叶进行工作。
附图说明
[0036]
图1为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的示意图；
[0037]
图2为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的图1中a处结构放大图；
[0038]
图3为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的图1中b处结构放大图；
[0039]
图4为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的防护箱结构主视图；
[0040]
图5为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的图4中c处结构放大图；
[0041]
图6为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的图4中d处结构放大图；
[0042]
图7为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的防护箱结构剖视图；
[0043]
图8为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的第一安装块结构俯视图；
[0044]
图9为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的防护箱结构俯视图；
[0045]
图10为一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构的部分结构框图。
[0046]
图中：1、线切割机本体；2、控制盒；3、电源开关；4、第一启动开关；5、第二启动开关；6、第三启动开关；7、防护箱；71、支撑块；72、第一安装槽；73、第一安装块；74、第一放置槽；75、电磁锁体；76、第一缓冲层；77、第二缓冲层；78、第二安装块；79、第二放置槽；710、磁力吸片；8、处理箱；81、第三安装块；82、驱动电机；83、第一活性炭过滤网；84、传动轴；841、速度检测模块；842、计时器；843、计算模块；844、判断模块；85、旋转扇叶；86、紫外线灯组；87、容器盒；88、容腔；89、出气孔；810、吸气孔；811、盖板；812、散气孔；813、第二活性炭过滤网。
具体实施方式
[0047]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0048]
参照图1
‑
9，一种半导体单晶硅棒切片用线切割机气体处理机构，包括线切割机本体1，线切割机本体1的正面固定安装有控制盒2，控制盒2的上表面分别固定安装有电源开关3、第一启动开关4、第二启动开关5和第三启动开关6，线切割机本体1的上表面设置有切片机构，且切片机构包括有夹紧固定机构和气体处理机构。
[0049]
进一步地，夹紧固定机构包括有防护箱7，防护箱7的下表面与线切割机本体1的工作台上表面固定连接；
[0050]
气体处理机构包括有处理箱8，处理箱8的左侧表面与防护箱7的右侧表面固定连
接；
[0051]
夹紧固定机构将电能转化成机械能对单晶硅棒进行磁力夹紧并对单晶硅棒进行切割，其次，气体处理机构对单晶硅棒在切割时产生的氧化物气体进行吸出处理。
[0052]
进一步地，防护箱7的内底壁固定安装有呈对称分布的支撑块71，两个支撑块71的材质均为高速钢材料制成，防护箱7的上表面开设有第一安装槽72，两个支撑块71的上表面均固定安装有第一安装块73，两个第一安装块73的上表面中心处均开设有第一放置槽74，第一放置槽74的表面均呈半圆形状，两个第一安装块73以单个为一组的上表面均固定安装有呈对称分布的电磁锁体75，多个电磁锁体75以两个为一组的上表面均与第一安装块73的上表面处在同一水平面上。
[0053]
进一步地，防护箱7的内底壁固定粘接有第一缓冲层76，第一缓冲层76的内部设置有乳胶垫，第一缓冲层76的上表面固定粘接有第二缓冲层77，第二缓冲层77的内部设置有eva橡胶，两个支撑块71的上表面均贯穿并延伸至第二缓冲层77的上表面，两个第一安装块73以单个为一组的上表面通过螺栓均固定安装有第二安装块78，两个第二安装块78的下表面均开设有第二放置槽79，第二放置槽79的表面均呈半圆形状。
[0054]
进一步地，两个第二安装块78以单个为一组的下表面均固定安装有磁力吸片710，多个磁力吸片710以两个为一组的下表面均与第二安装块78的下表面处在同一水平面上，多个第二放置槽79以单个为一组的下表面和第一放置槽74以单个为一组的上表面均放置有单晶硅棒，多个电磁锁体75以两个为一组的上表面均与磁力吸片710以两个为一组的下表面接触，线切割机本体1的右侧表面贯穿第一安装槽72后延伸至防护箱7的内部，处理箱8的内底壁固定安装有第三安装块81。
[0055]
进一步地，第三安装块81的上表面固定安装有驱动电机82，驱动电机82的输出轴通过联轴器固定安装有传动轴84，处理箱8靠近第三安装块81的右侧表面固定安装有第一活性炭过滤网83。
[0056]
进一步地，传动轴84的一端外表面固定套接有旋转扇叶85，处理箱8的内顶壁固定安装有紫外线灯组86，防护箱7的表面呈透明形状，处理箱8的前内壁和后内壁均固定安装有容器盒87。
[0057]
进一步地，容器盒87的内部设置有光触媒颗粒，容器盒87的右侧表面均与处理箱8的内壁右侧固定连接，防护箱7的内部设置有容腔88；
[0058]
容腔88的右侧内壁开设有出气孔89，容腔88的表面呈c形状，容腔88的内侧壁开设有呈矩形阵列分布的吸气孔810。
[0059]
进一步地，出气孔89的右侧内壁贯通并延伸至处理箱8的内部，多个吸气孔810的内壁均贯通并延伸至防护箱7的内壁，防护箱7的上表面插接有盖板811，盖板811的材质为不锈钢材料制成，处理箱8的右侧表面开设有呈矩形阵列分布的散气孔812，多个散气孔812的内壁均固定套接有第二活性炭过滤网813，第一启动开关4和第二启动开关5、第三启动开关6、电磁锁体75、驱动电机82、紫外线灯组86均与电源开关3电性连接。
[0060]
通过设置夹紧固定机构，达到了工作人员先从防护箱7上取下盖板811，首先，旋下第二安装块78上的螺栓，使第一安装块73与第二安装块78之间分离，再将单晶硅棒放置在第一放置槽74内，其次，将第二安装块78放置在第一安装块73上并旋紧螺栓，使第二放置槽79的内壁与单晶硅棒外表面的接触，将盖板811盖在防护箱7上表面进行密封，此时，工作人
员按下电源开关3，第一启动开关4通电，按下第一启动开关4控制电磁锁体75通电，电磁锁体75工作与磁力吸片710进行磁力吸紧，使得第一安装块73和第二安装块78对单晶硅棒的夹紧更加稳固的效果，解决了现有固定单晶硅棒的辅助装置不仅费时费力效率低，而且在切割过程中易出现掉棒现象，严重危及单晶硅棒安全，发生工作事故的问题。
[0061]
通过设置气体处理机构，达到了工作人员控制线切割机本体1对单晶硅棒进行定位，定位完成后工作人员按下第二启动开关5，线切割机本体1开始对单晶硅棒进行线切割切片，在对其进行切片过程中，工作人员按下第三启动开关6，控制驱动电机82工作，驱动电机82工作带动传动轴84做旋转运动，带动旋转扇叶85产生吸力通过出气孔89
‑
容腔88
‑
多个吸气孔810
‑
从防护箱7的前内壁、后内壁和右侧内壁，对防护箱7内线切割机本体1对单晶硅棒切片过程中产生的氧化物气体吸入容腔88内
‑
出气孔89
‑
处理箱8内，设置第一活性炭过滤网83对氧化物气体进行初步吸附过滤，设置紫外线灯组86和容器盒87内设置的光触媒颗粒配合使用，对氧化物气体强烈催化降解，进行进一步过滤，设置第二活性炭过滤网813对氧化物气体进行最终吸附过滤并将无毒气体排放至空气中，不仅保护了环境，还对工作人员的身体健康进行了保护的效果，解决了现有线切割机在对单晶硅棒线切割过程中，易产生大量的硅粉和硅的氧化物气体漂浮在现场的工作环境空气中，此时，一旦工作人员吸入口中，长时间会易影响工作人员，且产生的硅粉和硅的氧化物气体对工作人员身体有害的问题。
[0062]
通过设置防护箱7的内底壁固定粘接有第一缓冲层76，第一缓冲层76的内部设置有乳胶垫，第一缓冲层76的上表面固定粘接有第二缓冲层77，第二缓冲层77的内部设置有eva橡胶，达到了设置第一缓冲层76和第二缓冲层77对切片完成要掉落的单晶片进行保护的效果，解决了现有单晶片在切割完成后掉落至线切割机本体1工作台时，单晶片易出现破碎和损坏，进而造成耗材成本高的问题。
[0063]
工作原理：
[0064]
步骤一，固定，工作人员先从防护箱7上取下盖板811，首先，旋下第二安装块78上的螺栓，使第一安装块73与第二安装块78之间分离，再将单晶硅棒放置在第一放置槽74内，其次，将第二安装块78放置在第一安装块73上并旋紧螺栓，使第二放置槽79的内壁与单晶硅棒外表面的接触，将盖板811盖在防护箱7上表面进行密封，此时，工作人员按下电源开关3，第一启动开关4通电，按下第一启动开关4控制电磁锁体75通电，电磁锁体75工作与磁力吸片710进行磁力吸紧，使得第一安装块73和第二安装块78对单晶硅棒的夹紧更加稳固；
[0065]
步骤二，气体处理，工作人员控制线切割机本体1对单晶硅棒进行定位，定位完成后工作人员按下第二启动开关5，线切割机本体1开始对单晶硅棒进行线切割切片，在对其进行切片过程中，工作人员按下第三启动开关6，控制驱动电机82工作，驱动电机82工作带动传动轴84做旋转运动，带动旋转扇叶85产生吸力通过出气孔89
‑
容腔88
‑
多个吸气孔810
‑
从防护箱7的前内壁、后内壁和右侧内壁，对防护箱7内线切割机本体1对单晶硅棒切片过程中产生的氧化物气体吸入容腔88内
‑
出气孔89
‑
处理箱8内，设置第一活性炭过滤网83对氧化物气体进行初步吸附过滤，设置紫外线灯组86和容器盒87内设置的光触媒颗粒配合使用，对氧化物气体强烈催化降解，进行进一步过滤，设置第二活性炭过滤网813对氧化物气体进行最终吸附过滤并将无毒气体排放至空气中。
[0066]
如图10所示，本发明提供一种技术方案：所述的一种半导体单晶硅棒切片用线切
割机气体处理机构，还包括：
[0067]
速度检测模块841，设置在所述传动轴84上，用于在所述驱动电机82处于工作状态，且带动传动轴84做旋转运动时，检测所述传动轴84在旋转过程中的旋转速度；
[0068]
计时器842，用于当所述传动轴84开始工作时进行计时，直到所述传动轴84停止工作；
[0069]
计算模块843，用于计算所述传动轴84的转动动能，其过程包括：
[0070]
计算所述传动轴84的转动惯量j，如公式(1)所示：
[0071][0072]
其中，m表示所述传动轴84的质量；g表示重力加速度，一般为9.8m/s2；r表示所述传动轴84的截面半径；v表示所述传动轴84在旋转过程中的旋转速度；t表示所述传动轴84旋转所用的时间；
[0073]
根据所述传动轴84的转动惯量j，计算所述传动轴84的转动动能e，如公式(2)所示：
[0074][0075]
其中，l表示所述传动轴84的长度；
[0076]
判断模块844，用于判断所述传动轴84的转动动能是否在预设转动动能范围内，若在，则所述传动轴84保持正常工作状态继续进行旋转；若不在，则基于预设转动动能范围进行更换所述传动轴84。
[0077]
该实施例中，在驱动电机82处于工作状态，且带动传动轴84做旋转运动时，速度检测模块841检测传动轴84在旋转过程中的旋转速度，当传动轴84开始工作时计时器842进行计时，直到传动轴84停止工作，根据传动轴84的质量、截面半径、重力加速度、传动轴84在旋转过程中的旋转速度以及传动轴84旋转所用的时间，计算传动轴84的转动惯量，再根据传动轴84的转动惯量，来计算传动轴84的转动动能，并判断传动轴84的转动动能是否在预设转动动能范围内，若在，则传动轴84保持正常工作状态继续进行旋转；若不在，则基于预设转动动能范围进行更换传动轴84。
[0078]
上述技术方案的有益效果为：速度检测模块841的设置，便于切实了解传动轴84在旋转过程中的旋转速度，切实了解传动轴84的运转情况，同时也便于计算传动轴84的转动惯量，计时器842对传动轴84的工作时间进行计时，便于了解工作时长，根据传动轴84的质量、截面半径、重力加速度、传动轴84在旋转过程中的旋转速度以及传动轴84旋转所用的时间，计算传动轴84的转动惯量，使得转动惯量的计算更加的准确，根据转动惯量进一步计算传动轴84的转动动能，并通过判断转动动能的大小，在转动动能不合格时，及时进行更换，减少了因传动轴84的转动动能不够而造成的损失，降低了影响，推动了传动轴84能够更好的带动旋转扇叶85进行工作。
[0079]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。