一种立式多工位石英管清洗机及清洗方法与流程

本发明涉及半导体清洗设备技术领域，更具体地，涉及一种立式多工位石英管清洗机及使用该清洗机清洗石英管的清洗方法。

背景技术：

石英管配合使用在扩散炉中，常用于半导体加工中对硅片进行高温扩散。

在进行高温扩散工艺时，是将硅片连同硅片托架一起放入石英管中进行工艺。为了使扩散更稳定，PN结分布更均匀，必须保证石英管内压力稳定和气密性良好。

通常，都是采用负压技术来检测石英管的气密性，只有当气密性符合要求时，方可进行工艺。

石英管在长期的扩散工艺中会产生结垢，而扩散工艺对石英管洁净度的要求非常严格，不允许石英管的管壁有其他金属杂质或离子存在。由于石英管表面的洁净度直接影响了硅片的良品率，因此，对石英管的定期清洗显得尤为重要。

中国发明专利申请CN101181711公开了一种自动立式石英管清洗机及其清洗工艺，石英管可以在一个柜内完成清洗工艺中的各道工序，但是其清洗能力不高，一次只能清洗一个石英管。

中国实用新型专利CN205289141U公开了一种石英管同轴传动卧式清洗机，其工件是在清洗槽内完成清洗过程，尽管每次清洗完后都会清洗工艺槽，但是清洗过程中也难免会造成交叉污染，而且不仅浪费水，清洗能力也不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种立式多工位石英管清洗机及清洗方法，可一次性对多个石英管进行全面有效清洗，同时可实现对清洗后废液的分类回收，其结构简单、易实现。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种立式多工位石英管清洗机，包括：

清洗平台，转动设于本体内，所述清洗平台表面绕其中心贯通设有若干安装孔，所述安装孔内侧设有转盘，所述石英管固定在转盘上，受其带动进行自转，并在清洗平台带动下进行公转；

一至若干外喷管，竖直设于本体内，并位于石英管外侧，沿所述外喷管侧壁设有多数个喷口，用于喷射清洗液或气体，以清洗或干燥石英管外壁；

若干内喷管，与转盘一一对应，并由转盘下方穿过进入石英管内，沿所述内喷管侧壁及顶部也设有多数个喷口，用于喷射清洗液或气体，以清洗或干燥石英管内壁。

优选地，所述外喷管竖直固定于本体内壁，所述内喷管活动设于本体内，并受驱动在石英管内进行上下移动，所述内、外喷管分别通过阀门连接至不同的清洗液管路或气体管路。

优选地，所述清洗平台支承于环形导轨上，并受电机驱动进行旋转。

优选地，所述清洗平台通过对应设于转盘下方的中空滑块支承于环形导轨上，所述转盘与中空滑块之间通过轴承副进行转动连接，所述内喷管依次穿过中空滑块、轴承副及转盘进入石英管内，并受驱动在石英管内进行上下移动。

优选地，所述清洗平台表面贯通设有多数个网孔，不同状态的清洗废液经网孔汇入清洗平台下方的对应排液管路，以进行分类回收及循环利用。

优选地，所述清洗平台下方设有储液槽，用于收集经网孔汇入的化学清洗液，并通过循环泵连接至内、外喷管，对化学清洗液进行循环利用。

优选地，所述本体内壁设有传感器，用于检测石英管的公转通过。

优选地，所述本体内还设有移动式水枪及气枪，用于对清洗平台进行清洗及干燥。

一种使用上述的立式多工位石英管清洗机清洗石英管的清洗方法，包括以下步骤：

步骤S1：将石英管安装在转盘上；

步骤S2：启动清洗平台旋转，并打开超纯水管路阀，使内、外喷管同时喷射超纯水，对石英管进行预清洗；同时打开超纯水排液管路阀，将清洗后的超纯水废液通过清洗平台表面的网孔汇入清洗平台下方的超纯水排液管路，排入超纯水回收系统；

步骤S3：预清洗结束后，关闭超纯水管路阀和超纯水排液管路阀，切换到化学清洗液管路阀，并打开储液槽的循环泵，使内、外喷管同时喷射化学清洗液，对石英管进行化学清洗；同时打开化学清洗液排液管路阀，将清洗后的化学清洗液通过清洗平台表面的网孔汇入清洗平台下方的储液槽内，加以循环利用；

步骤S4：化学清洗结束后，关闭循环泵和化学清洗液排液管路阀，再次切换到超纯水管路阀，使内、外喷管同时喷射超纯水，对石英管进行第一次超纯水清洗；同时打开稀酸排液管路阀，将清洗后的超纯水废液通过清洗平台表面的网孔汇入清洗平台下方的稀酸排液管路，排入稀酸回收系统；

步骤S5：第一次超纯水清洗结束后，关闭稀酸排液管路阀，继续使内、外喷管同时喷射超纯水，对石英管进行第二次超纯水清洗；同时打开超纯水排液管路阀，将清洗后的超纯水废液通过清洗平台表面的网孔汇入清洗平台下方的超纯水排液管路，排入超纯水回收系统；

步骤S6：第二次超纯水清洗结束后，关闭超纯水管路阀和超纯水排液管路阀，打开气体管路阀，使内、外喷管同时喷射气体，对石英管进行干燥；

步骤S7：干燥完毕后，停止清洗平台旋转，将石英管取出，完成清洗。

优选地，当传感器感应到石英管通过时，使内、外喷管同时喷射清洗液或气体，开始对石英管进行清洗或干燥；通过水阻计对超纯水废液进行检测，并当水阻计的检测值达到阈值时，关闭超纯水管路阀和超纯水排液管路阀。

本发明具有以下优点：

1)利用清洗平台公转及石英管自转，可对石英管内外进行全面、彻底的清洗；

2)可一次性对多个石英管进行自动清洗，清洗能力高；

3)采用清洗平台替代原有的工艺槽，在换酸时不需要对清洗平台进行额外清洗，同时实现了清洗后废液的分类回收，从而节省了超纯水和回收成本。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的一种立式多工位石英管清洗机外形结构示意图；

图2是本发明一较佳实施例的一种立式多工位石英管清洗机俯视结构示意图；

图3是本发明一较佳实施例的一种立式多工位石英管清洗机侧视结构示意图；

图中1、本体，2、石英管，3、石英管固定块，4、清洗平台，5、气枪，6、水枪，7、控制板，8、塔灯，9、照明灯，10、外喷管，11、内喷管，12、传感器固定板，13、门，14、排风口，15、传感器，16-1/16-2、轴承，17、气缸，18、电机，19、导轨，20、储液槽，21、循环泵，22、网孔，23、转盘，24、中空滑块，25、安装孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1-图3，图1是本发明一较佳实施例的一种立式多工位石英管清洗机外形结构示意图，图2是本发明一较佳实施例的一种立式多工位石英管清洗机俯视结构示意图，图3是本发明一较佳实施例的一种立式多工位石英管清洗机侧视结构示意图。如图1-图3所示，本发明的一种立式多工位石英管清洗机，可包括：本体1，清洗平台4，外喷管10，内喷管11等主要部分。

请参阅图1-图3。本体1可为中空的箱式结构，作为清洗机的机箱。本体用于整个清洗平台的搭建。本体1内设有工艺区，工艺区内设有石英管清洗平台4。清洗平台4受驱动时可进行水平转动，例如可通过电机18驱动其旋转。

所述清洗平台4表面设有若干贯通清洗平台的安装孔25，安装孔可绕清洗平台的中心对称设置。所述安装孔25的孔径大于石英管2的管径；每个安装孔的内侧各对应设有一个转盘23，转盘用于固定所述石英管，例如，可通过转盘上设置的石英管固定块3将石英管2抵压在转盘23上。转盘在受驱动时可转动，而石英管也将受转盘带动进行自转。同时，转盘还转动连接清洗平台，这样，石英管还可在清洗平台带动下进行绕清洗平台中心的公转。

所述外喷管10可设置一至若干个，外喷管10竖直设于本体1内，并位于石英管2外侧；例如，外喷管可竖直安装在本体内壁上。沿所述外喷管侧壁设有多数个喷口，用于喷射清洗液或气体，以清洗或干燥石英管外壁。喷口可朝向清洗平台的中心开设，也可以沿所述外喷管侧壁利用水平方向分布的若干个喷口形成一个扇形面的喷射区域。

所述内喷管11的数量与转盘23一一对应。内喷管11由转盘23下方竖直穿过，并使其有效喷射段进入转盘上安装的石英管2内部。沿所述内喷管侧壁同样设有多数个喷口，且喷口在内喷管不同的截面处形成各个方向的分布；同时，在内喷管的顶部也设有至少一个喷口，各喷口用于向四周及上方喷射清洗液或气体，以对石英管内壁进行全方位的清洗或干燥。

所述内喷管11活动设于本体1内，并在受驱动时可在石英管内进行上下移动。例如，可通过设置在内喷管11下端的气缸17控制内喷管在石英管2内进行上下移动。当然也可通过其他适用的现有技术控制内喷管在石英管内进行上下移动。

所述内、外喷管可分别通过分路阀门连接至不同的清洗液管路或气体管路，例如超纯水管路、酸/有机溶液等化学清洗液管路、氮气管路等。

请参阅图3。为保持清洗平台的稳定，所述清洗平台4可通过对应设于转盘23下方的中空滑块24支承于本体底部的环形导轨19上。所述转盘23与中空滑块24之间可通过相配合的一对轴承副16-1和16-2进行转动连接。其中，轴承副中的轴承16-1连接转盘23底部中心区域，且其设有竖直穿孔；轴承副中的轴承16-2安装在中空滑块24的上端内壁区域，并将轴承16-1包围住，从而使转盘23与清洗平台4之间形成转动配合。

所述内喷管11依次穿过中空滑块24底部、轴承副中轴承16-1的穿孔及转盘23上的中心孔进入石英管2内，并可受下方气缸17驱动在石英管2内进行上下移动。

请参阅图2。所述清洗平台4表面贯通设有多数个网孔22，不同状态的清洗废液可经网孔汇入清洗平台下方的对应排液管路，例如超纯水排液管路，稀酸排液管路，以及储液槽等，以进行分类回收及循环利用。

请参阅图3。所述清洗平台下方设有储液槽20，用于收集经网孔汇入的化学清洗液，并可通过循环泵21连接至内、外喷管11、10，对化学清洗液进行循环利用。

所述本体内壁还可设有传感器15，用于检测公转时石英管的通过与否。传感器15可通过图2所示的传感器固定板12与本体内壁进行安装。

请参阅图1。所述本体内还可设有移动式水枪6及气枪5，用于清洗工艺结束后对清洗平台进行清洗及干燥。

请参阅图1、图3。此外，所述本体上还可安装包括设置于工艺区侧壁上的排风口14，设于本体顶部用于照明的照明灯9，以及用于控制清洗工艺执行的控制板7、指示工艺状态及报警的塔灯8、门13等。

利用本发明的上述清洗机，可对石英管内外进行全面、彻底的清洗，并可一次性对多个石英管进行自动清洗，大大提高了清洗能力，其结构简单、易实现。

下面结合具体实施方式及附图1-3，对本发明的一种使用上述的立式多工位石英管清洗机清洗石英管的清洗方法进行详细说明。

本发明的一种使用上述的立式多工位石英管清洗机清洗石英管的清洗方法，可包括以下步骤：

步骤S1：首先进行上料，将石英管2装入本体1，安装在转盘23上，并关闭门13。

步骤S2：启动控制板7上的工艺按钮进行预清洗。包括：启动清洗平台4旋转，在电机18和导轨19的作用下，实现石英管2绕清洗平台4的公转，并在轴承16-1、16-2的作用下，实现转盘23上石英管的自转，利用清洗平台公转及石英管自转，可对石英管内外进行全面、彻底的清洗；当固定于工艺区侧壁上的传感器15感应到石英管2存在(通过)时，将自动打开超纯水管路阀，使其连接的内、外喷管11、10同时喷射超纯水，对石英管进行预清洗；同时，自动打开超纯水排液管路阀，将清洗后的超纯水废液通过清洗平台表面的网孔22汇入清洗平台下方的超纯水排液管路，排入超纯水回收系统。

步骤S3：接着，通过水阻计对超纯水废液进行检测，当水阻计的检测值达到阈值时，预示着预清洗结束，化学清洗开始，清洗平台继续旋转；此时，将关闭超纯水管路阀和超纯水排液管路阀；当固定于工艺区侧壁上的传感器感应到石英管存在时，即切换到化学清洗液管路阀，并打开储液槽20的循环泵21，使其连接的内、外喷管同时喷射化学清洗液，对石英管进行化学清洗；同时打开化学清洗液排液管路阀，将清洗后的化学清洗液通过清洗平台表面的网孔汇入清洗平台下方的储液槽内，加以循环利用。

步骤S4：经过预设的一定时间后，化学清洗结束，清洗平台继续旋转；此时，关闭循环泵和化学清洗液排液管路阀；当固定于工艺区侧壁上的传感器感应到石英管存在时，将再次切换到超纯水管路阀，使内、外喷管同时喷射超纯水，对石英管进行第一次超纯水清洗；同时打开稀酸排液管路阀，将清洗后的超纯水废液通过清洗平台表面的网孔汇入清洗平台下方的稀酸排液管路，排入稀酸回收系统。

步骤S5：经过预设的一定时间后，第一次超纯水清洗结束，关闭稀酸排液管路阀，继续使内、外喷管同时喷射超纯水，对石英管进行第二次超纯水清洗；同时打开超纯水排液管路阀，将清洗后的超纯水废液通过清洗平台表面的网孔汇入清洗平台下方的超纯水排液管路，排入超纯水回收系统。

步骤S6：当水阻计的值达到超纯水回收系统要求阈值时，表明第二次超纯水清洗结束，此时，关闭超纯水管路阀和超纯水排液管路阀；当固定于工艺区侧壁上的传感器感应到石英管存在时，打开气体管路阀，使内、外喷管同时喷射气体，例如氮气，对石英管进行干燥。

步骤S7：经过预设的一定时间后，干燥完毕，停止清洗平台旋转，打开门，将石英管取出放入推车中，完成清洗。

上述过程中，当传感器感应到石英管通过时，使内、外喷管同时喷射清洗液或气体，开始对石英管进行清洗或干燥；通过水阻计对超纯水废液进行检测，并当水阻计的检测值达到阈值时，关闭超纯水管路阀和超纯水排液管路阀。

利用本发明的上述清洗方法时，由于采用了清洗平台替代原有的工艺槽，在换酸时就不需要对清洗平台进行额外清洗，同时实现了清洗后废液的分类回收，从而节省了超纯水和回收成本。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。