管道堵塞物清除机构及晶圆生产设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体生产技术领域，特别是涉及一种管道堵塞物清除机构及晶圆生产设备。


背景技术：

2.随着半导体技术的发展，对晶圆进行深孔硅刻蚀(简称tsv：through silicon via)已成为必不可少的重要工艺之一。tsv刻蚀工艺对晶圆进行刻蚀时不可避免地产生一定数量的反应生成物，这些反应生成物会通过前级管路被干式真空泵(dry pump)抽出后通过后级管路排入厂务端的废气处理装置，经废气处理装置处理达到排放标准后排入大气中。
3.但是，现有的硅深孔刻蚀设备在执行tsv刻蚀工艺时，所生成的反应生成物数量多且粘性大，在将反应生成物排至废气处理装置的过程中，这些反应生成物会发生沉积，粘附在真空泵和管路内壁上，造成干式真空泵卡死以及管路堵塞，将直接影响抽气速率，甚至导致产品报废和设备损坏。为此，经常性地需要停机进行清理或更换，业界目前的做法是定期人工清理；通常需耗时6～10小时，需要大量人力物力，不仅工作量大，人力成本高，生产效率低，而且在作业过程中涉及高空，管路裁剪等高风险作业，也存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对人工清理管道造成的工作量大、人力成本高、生产效率低及具有安全隐患的问题，提供一种能够对堵塞在管道的堵塞物进行实时自动清理的管道堵塞物清除机构及包含该管道堵塞物清除机构的晶圆生产设备。
5.根据本技术的一个方面，提供一种管道堵塞物清除机构，包括：
6.刮削治具，包括沿管道的周向延伸的工作面，所述工作面用于刮除堵塞物，所述刮削治具开设有通孔，所述通孔连通所述刮削治具沿所述管道的轴向的相对两端；
7.驱动模块，配接于所述刮削治具，所述驱动模块用于驱动所述刮削治具沿所述管道的轴向往复移动。
8.在其中一个实施例中，所述驱动模块包括驱动组件和传动机构，所述传动机构的相对两端分别传动连接所述驱动组件和所述刮削治具，以使所述驱动组件能够驱动所述传动机构带动所述刮削治具沿所述管道的轴向往复运动。
9.在其中一个实施例中，所述传动机构包括支架和传动单元，所述支架围成沿一平行于所述管道的轴向方向延伸的传送通道，所述传动单元设置在所述传送通道内。
10.在其中一个实施例中，所述传送通道靠近所述刮削治具的一侧设有沿平行于所述管道的轴向方向延伸的限位槽。
11.在其中一个实施例中，所述传动机构还包括挡帘，所述挡帘设在所述支架上并封闭所述限位槽，所述挡帘配置为在外力作用下能够开启所述限位槽并发生可恢复的变形，以能够自动封闭所述限位槽。
12.在其中一个实施例中，所述传动单元包括：
13.两个连接件，间隔地设于所述支架；
14.齿轮，连接于所述驱动组件的一端；及
15.传动链，沿平行于所述管道的轴向方向的相对两端分别套设于一个所述连接件，在一垂直于所述管道的轴向方向上，所述传动链形成间隔设置的第一子传动链和第二子传动链，所述第一子传动链啮合于所述齿轮，所述第二子传动链连接所述刮削治具；所述齿轮能够绕垂直于所述管道的轴向方向往复转动，以驱动所述传动链带动所述刮削治具沿所述管道的轴向方向往复移动。
16.在其中一个实施例中，所述齿轮驱动所述第一子传动链沿一平行于所述管道的轴向方向传动时，所述第二子传动链沿另一平行于所述管道的轴向方向反向传动，以带动所述刮削治具沿所述管道的轴向移动。
17.在其中一个实施例中，所述驱动组件固定安装于所述支架，所述驱动组件连接所述齿轮的一端伸入于所述传送通道中，以使所述齿轮收容于所述传送通道中。
18.在其中一个实施例中，所述刮削治具包括刮筒和连接头，所述连接头的一端固设于所述刮筒的外周面，所述连接头远离所述刮筒的一端穿过所述限位槽并连接所述传动链，所述刮筒的两端设有内倒角。
19.根据本技术的另一方面，提供一种晶圆生产设备，包括管道和如上所述的管道堵塞物清除机构，所述管道堵塞物清除机构的刮削治具部分地收容于所述管道内，并能够沿所述管道的内壁作往复直线运动，以刮除堵塞于所述管道内的堵塞物。
20.上述管道堵塞物清除机构和晶圆生产设备，通过在堵塞物清除机构中设置刮削治具，并设置驱动模块连接刮削治具，使刮削治具能够在驱动模块的驱动下沿管道的内壁往复移动，在不影响晶圆生产设备正常工作的前提下，能够在晶圆生产设备进行正常工作时实时地对管道内部的堵塞物进行自动清理，使得堆积在管道内的堵塞物能够无需借助人力的情况下轻松得到清除，从而可以阻止晶圆生产设备的真空泵堵塞及管路堵塞，有效地避免了因抽气效率低下引起的产品报废，提高了产品良率；并减少了人力成本，避免了安全事故的发生。
附图说明
21.图1为本实用新型提供的管道堵塞物清除机构安装在晶圆生产设备中的示意图；
22.图2为本实用新型提供的管道堵塞物清除机构的俯视图。
23.附图标记说明：
24.10、晶圆生产设备；
25.100、真空泵；
26.200、管道；
27.300、管道堵塞物清除机构；310、刮削治具；3101、工作面；311、刮筒；312、连接头；320、驱动模块；321、驱动组件；3211、驱动部；3212、输出部；322、传动机构；3221、支架；3221a、侧板；3221b、传送通道；3221c、限位槽；3221d、安装孔；3222、传动单元；3222a、连接件；3222b、传动链；3222c、第一子传动链；3222d、第二子传动链；3222e、齿轮；330、控制模块；
28.40、堵塞物。
具体实施方式
29.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.本实用新型一实施例提供了一种管道堵塞物清除机构及晶圆生产设备，晶圆生产设备包括管道堵塞物清除机构，晶圆生产设备用于生产晶圆及对晶圆进行工艺处理，管道堵塞物清除机构用于对晶圆生产过程中所产生的堆积在管道中的堵塞物进行清除。
33.下面以对晶圆生产中的硅刻蚀设备为例，及以管道为废气排放管道为例，对本技术中硅刻蚀设备的管道堵塞物清除机构的结构进行说明，本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本技术的技术范围。可以理解，在其它实施例中，本技术的管道堵塞物清除机构设备不限于用在硅刻蚀设备的管道中，也不限于用在晶圆生产设备中，还可以用在其它具有狭长管道的设备中，以用于清除管道中的堵塞物，在此不作限定。
34.以下结合图1和图2，介绍本技术所提供的管道堵塞物清除机构的较佳实施方式。
35.如图1和图2所示，为一种晶圆生产设备10的部分结构，包括真空泵100、管道200及管道堵塞物清除机构300，真空泵100设于管道200的一端，用于在晶圆刻蚀工艺中将反应生成物抽出并通过管道200排至废气处理装置进行处理，管道堵塞物清除机构300具有刮削治具310，刮削治具310部分地收容于管道200内，并能够沿管道200的内壁作往复直线运动，以刮除堵塞于管道200内的堵塞物40。
36.在一些实施例中，管道堵塞物清除机构300包括用于刮除堵塞物40的刮削治具310、驱动模块320及控制模块330。其中，刮削治具310部分地收容于管道200中，驱动模块320配接于刮削治具310，用于驱动刮削治具310沿管道200的轴向往复移动；控制模块330通信连接于驱动模块320，用于对驱动模块320发出指令以控制刮削治具310的移动。
37.刮削治具310包括沿管道200的周向延伸的工作面3101，管道200的周向环绕管道200的中心轴线。工作面3101用于与管道200的内壁相滑动配合，以能够刮除堵塞于管道200中的堵塞物40。其中，管道200的轴向为第一方向，图中x方向为第一方向，y方向为第二方向，x方向和y方向相互垂直。
38.较佳地，工作面3101在刮削治具的周向上连续，以形成闭合曲面，使得刮削治具310在管道200内沿着管道200的内壁移动时，能够将附于管道200内壁的堵塞物40刮除，使
管道200恢复通畅。
39.在其他的实施方式中，工作面3101为非闭合曲面，进一步地，由于工作面3101为非闭合曲面，在沿管道200的周向上，刮削治具310与驱动模块320的相对位置可以调整。在一个实施方式中，可以在刮削治具310完成一个刮削行程时，调整刮削治具310与驱动模块320的相对位置，使工作面3101能够在进行下一刮削行程时，工作面3101能够刮除因曲面非闭合而没有刮除到的堵塞物40；在另一实施方式中，刮削治具310也可以在沿着管道200的内壁上下往复运动的同时，绕管道200的轴向(即第一方向)转动，以调整与驱动模块320的相对位置，以上实施方式都能够弥补刮削治具310的工作面3101是非闭合曲面，而不能全面刮除附于管道200内壁堵塞物40的缺陷。
40.较佳地，工作面3101为一个连续或不连续的圆周面，可适用于常用的圆柱形管道，也可以是一个连续或不连续的多边形棱柱面，可是应用于棱柱状管道，具体可根据管道200的内壁形状进行加工制造。
41.驱动模块320包括驱动组件321和传动机构322，驱动组件321包括驱动部3211和输出部3212，输出部3212的一端可活动地安装于驱动部3211，并收容于驱动部3211内，输出部3212能够相对驱动部3211往复运动，以能够通过传动机构322带动刮削治具310往复移动。在一实施方式中，驱动组件321可以为电机，输出部3212能够相对驱动部3211绕自身轴线方向(即第二方向)往复转动。
42.传动机构322沿第二方向的相对两端分别传动连接驱动组件321的输出部3212和刮削治具310，以使驱动组件321的输出部3212能够驱动传动机构322带动刮削治具310沿第一方向往复运动。
43.具体地，传动机构322包括支架3221和传动单元3222，支架3221固定安装在管道200的外壁；在一可选实施方式中，支架3221为一中空筒状结构，支架3221具有侧板3221a，侧板3221a的内壁围合形成一沿第一方向纵长延伸的传送通道3221b，传动单元3222收容于该传送通道3221b中。支架3221在沿第二方向靠近刮削治具310一侧的侧板3221a开设有连通传送通道3221b的限位槽3221c，限位槽3221c连通传送通道3221b和管道200的内部，并且限位槽3221c也沿第一方向纵长延伸，支架3221在远离限位槽3221c的相对另一侧的侧壁开设有安装孔3221d，安装孔3221d连通传送通道3221b，并和限位槽3221c相互连通。驱动组件321的驱动部3211固定安装于支架3221的侧板3221a的外壁，驱动组件321的输出部3212连接传动机构322的一端穿设于安装孔3221d并伸入于传送通道3221b中。
44.在一些实施例中，传动机构322还包括挡帘(图中未示出)，挡帘设置在支架3221上并封闭限位槽3221c，挡帘配置为在外力作用下能够部分开启限位槽3221c，并能够发生可恢复的变形，以能够自动封闭限位槽3221c。较佳地，挡帘可由橡胶等弹性材料制成。当刮削治具310沿第一方向运动时，在刮削治具310所经过的位置，挡帘能够在刮削治具310的触碰下发生可恢复的变形以开启部分限位槽3221c，并在刮削治具310离开时自动封闭限位槽3221c，以阻止堵塞物进入传送通道3221b。
45.在一些实施例中，传动单元3222包括连接件3222a、传动链3222b和齿轮3222c。连接件3222a具有两个，沿第一方向间隔地设于支架3221上，连接件3222a可以是轴承或链轮等；传动链3222b用于连接刮削治具310，在驱动组件321和刮削治具310之间起到传动作用，传动链3222b沿第一方向的相对两端分别套设于一个连接件3222a；齿轮3222c连接于驱动
组件321的输出部3212并伸入于传送通道3221b中，并且齿轮3222c与传动链3222b相互啮合，齿轮3222c能够跟随驱动组件321的输出部3212相对驱动组件321的驱动部3211绕第二方向往复转动，从而能够驱动传动链3222b带动刮削治具310沿第一方向往复移动。
46.齿轮3222c沿其周向外缘设有多个间隔排布的啮合齿，相对应地，传动链3222b也设有多个间隔排布的啮合齿，齿轮3222c和传动链3222b通过啮合齿相互啮合。在一些实施例中，传动链3222b包括第一子传动链3222c和第二子传动链3222d，第一子传动链3222c和第二子传动链3222d沿第二方向间隔设置，第一子传动链3222c啮合于齿轮3222e，第二子传动链3222d连接于刮削治具310。
47.如此，当齿轮3222e在驱动组件321的带动下绕自身轴线方向(即第二方向)转动时，齿轮3222e能够驱动第一子传动链3222c沿第一方向直线传动，因为传动链3222b沿第一方向的相对两端分别绕设于一个连接件3222a，第一子传动链3222c沿第一方向直线传动时，第二子传动链3222d同时沿第一方向沿与第一子传动链3222c相反的传动方向传动，以带动刮削治具310在管道200内沿第一方向上下直线移动，从而能够将附于管道200内壁的堵塞物40清除。
48.在一些实施例中，刮削治具310包括刮筒311和连接头312，其中刮筒311和连接头312均为柱状结构，连接头312的中心轴与刮筒311的中心轴相互垂直，连接头312的一端固设于刮筒311的外周面，连接头312的另一端穿过支架3221的限位槽3221c并伸入传送通道3221b中，以连接第二子传动链3222d。刮筒311的外径略小于管道200的内径，使得刮筒311的外壁与管道200的内壁之间的间隙较小，更有利于将附于管道200内壁体积较小的堵塞物40刮除。刮筒311开设有连通刮筒311沿第一方向相对两端的通孔，以使刮筒311设置在管道200中时，管道200中的气体依然可以从刮筒311的通孔通过，从而在晶圆生产设备进行正常生产时，管道堵塞物清除机构10也能在线清除附着在管道200内的堵塞物。在一较佳实施方式中，刮筒311沿管道200的轴向的上下两端的外周缘设有内倒角，使得刮筒311在管道200内上下运动刮除堆积堵塞物40时不会刮伤管道200的内壁，以使本技术提供的管道堵塞物清除机构300能够长期在管道200中使用。
49.在一些实施例中，控制模块330可以是plc可编程控制器，也可以是单片机等，用户只要能够编程输入控制模块330中，使控制模块330能够控制刮削治具310的移动距离和移动频率即可，在此不作限定。
50.值得注意的是，本技术提供的管道堵塞物清除机构300中的传动单元3222不限于是齿轮和链条结构，也可以是同步带结构、或拉绳结构等。本技术所提供的管道堵塞物清除机构300中也可以没有传动单元3222，而由驱动模块320直接连接刮削治具310，此时驱动组件321的输出部3212相对驱动组件321的驱动部3211做往复直线伸缩运动，进而拉动刮削治具310在管道200内进行往复直线运动。
51.上述管道堵塞物清除机构300，其工作流程如下:
52.首先，控制模块330根据用户输入的参数，通过程序向驱动模块320发出指令，驱动模块320启动运转。
53.然后，驱动组件321的输出部3212相对驱动组件321的驱动部3211转动，从而带动齿轮3222e同步往复转动。
54.之后，齿轮3222e转动带动第一子传动链3222c上下移动，上下移动的距离和上下
移动的频率均已通过输入至控制模块330的参数和程序预先设定，第一子传动链3222c上下移动也带动第二子传动链3222d沿与第一子传动链3222c移动的相反方向上下移动，进而带动刮削治具310与第二子传动链3222d一同上下移动，最终使刮削治具310的刮筒311能够将附着于管道200内壁的堵塞物40刮除。
55.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
56.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。