一种卧式石英舟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，涉及一种卧式石英舟清洗机及使用该卧式石英舟清洗机清洗石英舟的清洗方法。

背景技术：

硅片扩散工艺，是将硅片插在石英舟上，然后将石英舟连同硅片一起放入石英管，并一起放入高温扩散炉中，之后在炉管的尾部通入一定量含有扩散源的气体，在高温条件下，通过扩散源气体与硅片发生化学反应，完成扩散工艺。

由于每次扩散工艺后，石英舟表面都会残存一定量扩散后的微粒，而石英舟又直接与硅片接触，因此，石英舟表面的清洁度直接影响到整个扩散工艺的质量。

现有的技术中，大多采用人工将清洗液倒入清洗槽中，然后将石英舟放入清洗槽内，通过浸泡的方式对石英舟清洗。然而，由于整个清洗工艺过程中石英舟始终处于静止状态，且与清洗液之间没有相对运动，使石英舟因不能得到全面的清洗而使得清洗效果不佳，从而易造成扩散工艺过程的污染。

中国实用新型专利CN202860906U公开了一种扩散石英舟清洗槽，其通过在清洗槽槽体的两个相对侧面对称设置承接器，利用承接器固定石英舟，并且通过电机的驱动使得石英舟在清洗槽内旋转，达到增强清洁效果的目的。

上述实用新型专利中是通过在清洗槽中直接旋转石英舟的方式来达到清洗石英舟的目的，然而，这样做不仅易损坏石英舟，同时每次扩散工艺完成后石英舟本身都会产生一定的材料损耗，从而给固定石英舟的承接器的夹持安全性带来一定的挑战，而且其旋转速度也较难加以控制。

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，提供一种卧式石英舟清洗机及清洗方法，以实现对石英舟的自动、全面、稳定的清洗，同时实现清洗后废液的分类回收。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种卧式石英舟清洗机，包括：

超纯水工艺槽，用于提供一洁净的超纯水以清洗石英舟；

超纯水工艺外槽，位于超纯水工艺槽外，且包含超纯水工艺槽，用于接收超纯水工艺槽溢流的液体或由于超纯水工艺槽结构性损坏而导致外流的液体；

化学工艺槽，用于提供一化学清洗液以清洗石英舟；

化学工艺外槽，位于化学工艺槽外，且包含化学工艺槽，用于接收化学工艺槽溢流的液体或由于化学工艺槽结构性损坏而导致外流的液体；所述超纯水工艺外槽与化学工艺外槽并排排列；

管路系统，位于超纯水工艺外槽和化学工艺外槽底部，并分别连接超纯水工艺槽、超纯水工艺外槽、化学工艺槽、化学工艺外槽，用于处理清洗工艺中产生的废液；

机械手，位于超纯水工艺外槽和化学工艺外槽上方，用于带动花篮进行水平和升降运动；

花篮，挂在机械手上，用于承载石英舟，并受机械手带动进行反复升降或/和水平运动，以分别在超纯水工艺槽、化学工艺槽内对石英舟进行振动清洗。

优选地，所述管路系统包括：

第一排液管，其一端连接超纯水工艺外槽，另一端引至超纯水回收处理系统；

第二排液管，其一端连接化学工艺外槽，另一端引至浓酸回收处理系统；

第一气动阀，其一端连接至超纯水工艺槽，另一端引至超纯水回收处理系统；

第二气动阀，其一端连接至超纯水工艺槽，另一端引至稀酸回收处理系统；

第三气动阀，其一端连接至化学工艺槽，另一端引至浓酸回收处理系统；

第四气动阀，其一端连接至化学工艺槽，另一端引至稀酸回收处理系统；

第五气动阀，其一端连接至一单向阀，另一端引至供气系统；

单向阀，其一端连接至超纯水工艺槽，另一端连接至第五气动阀。

优选地，通过控制所述第一气动阀打开，并关闭第二、第三、第四气动阀，以将超纯水工艺槽内的废液通过第一气动阀所在排液管线排放至超纯水回收处理系统；通过控制所述第二气动阀打开，并关闭第一、第三、第四气动阀，以将超纯水工艺槽内的废液通过第二气动阀所在排液管线排放至稀酸回收处理系统；通过控制所述第三气动阀打开，并关闭第一、第二、第四气动阀，以将化学工艺槽内的废液通过第三气动阀所在排液管线排放至浓酸回收处理系统；通过控制所述第四气动阀打开，并关闭第一、第二、第三气动阀，以将化学工艺槽内的废液通过第四气动阀所在排液管线排放至稀酸回收处理系统；通过第一排液管及其所在排液管线直接将超纯水工艺外槽内的废液排放至超纯水回收处理系统，并通过第二排液管及其所在排液管线直接将化学工艺外槽内的废液排放至浓酸回收处理系统。

优选地，通过控制所述第五气动阀、单向阀打开，以向超纯水工艺槽内的超纯水中鼓入气体进行搅动。

优选地，所述花篮周身开有用于漏水的孔。

优选地，还包括本体，所述超纯水工艺外槽与化学工艺外槽并列设于本体内下方，所述机械手设于本体内超纯水工艺外槽与化学工艺外槽的上方，并通过导轨进行水平及升降运动；所述管路系统由本体底部穿入并连接超纯水工艺槽、超纯水工艺外槽、化学工艺槽、化学工艺外槽。

一种使用上述的卧式石英舟清洗机清洗石英舟的清洗方法，包括以下步骤：

使机械手位于上料位，将石英舟放置于花篮中，并通过机械手带动花篮移动至超纯水工艺槽中进行预清洗，同时使机械手反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟进行振动清洗；

预清洗后，将第一气动阀打开，第二、第三、第四气动阀关闭，使超纯水工艺槽内的废液通过第一气动阀所在排液管线排放至超纯水回收处理系统；

将预清洗后的石英舟放置在化学工艺槽中进行化学清洗，同时使机械手反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟进行振动清洗；

将化学清洗过的石英舟移动至超纯水工艺槽中进行第一次超纯水清洗，同时使机械手反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟进行振动清洗；

将第二气动阀打开，第一、第三、第四气动阀关闭，使超纯水工艺槽内第一次超纯水清洗后的废液通过第二气动阀所在排液管线排放至稀酸回收处理系统；

向超纯水工艺槽内注入超纯水，将第一次超纯水清洗后的石英舟放置于超纯水工艺槽中进行第二次超纯水清洗，同时使机械手反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟进行振动清洗；

将第一气动阀打开，第二、第三、第四气动阀关闭，使超纯水工艺槽内的废液通过第一气动阀所在排液管线排放至超纯水回收处理系统；

通过机械手将清洗完后的石英舟移动至下料位，清洗完成；

其中，当化学工艺槽内的化学清洗液到达使用寿命时，将第三气动阀打开，第一、第二、第四气动阀关闭，使化学工艺槽内的废液通过第三气动阀所在排液管线排放至浓酸回收处理系统；然后，在向化学工艺槽内再次注入新的化学清洗液前，先向化学工艺槽内注入超纯水，对化学工艺槽进行清洗；清洗完后，将第四气动阀打开，第一、第二、第三气动阀关闭，使化学工艺槽内的废液通过第四气动阀所在排液管线排放至稀酸回收处理系统。

优选地，使所述机械手带动花篮在超纯水工艺槽、化学工艺槽内进行速度为2-55mm/s的反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体产生振动效果。

优选地，进行预清洗、第一、第二次超纯水清洗时，打开第五气动阀、单向阀，向超纯水工艺槽内的超纯水中鼓入气体进行搅动，并在进行预清洗、第一、第二次超纯水清洗以及化学清洗时，伴随对石英舟进行溢流清洗。

优选地，清洗过程中，通过第一排液管及其所在排液管线直接将超纯水工艺外槽内的废液排放至超纯水回收处理系统，并通过第二排液管及其所在排液管线直接将化学工艺外槽内的废液排放至浓酸回收处理系统。

从上述技术方案可以看出，本发明通过利用花篮承载石英舟，并在机械手带动下进行反复升降或/和水平运动，以搅动超纯水工艺槽、化学工艺槽内的清洗液体，使石英舟可得到有效的振动清洗，并可伴随溢流及鼓气清洗工艺，从而实现了对石英舟的自动、全面、稳定的清洗；同时，通过在超纯水工艺槽外围设置超纯水工艺外槽及在化学工艺槽外围设置化学工艺外槽，可利用管路系统对超纯水工艺槽、超纯水工艺外槽及化学工艺槽、化学工艺外槽内的废液进行分类排放及回收，从而减少了废液处理过程中的大量浪费，节省了回收成本。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的一种卧式石英舟清洗机结构示意图；

图2是图1中管路系统结构原理图；

图中：1、管路系统，2、超纯水工艺槽，3、化学工艺槽，4、机械手，5、本体，6、花篮，7、石英舟，8、导轨，9、窗口，10、排风口，11、超纯水工艺外槽，12、化学工艺外槽，21、第一排液管，22、第二排液管，23、第三排液管，24、第四排液管，25、第一供气管，26、第二供气管，27、第三供气管，28、第五排液管，29、第六排液管，30、第七排液管，31、单向阀，41、第一气动阀，42、第二气动阀，43、第三气动阀，44、第四气动阀，45、第五气动阀。

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1是本发明一较佳实施例的一种卧式石英舟清洗机结构示意图。如图1所示，本发明的一种卧式石英舟清洗机，可包括：本体5，超纯水工艺槽2，超纯水工艺外槽11，化学工艺槽3，化学工艺外槽12，管路系统1，机械手4，花篮6等部分。

请参阅图1。超纯水工艺槽2位于本体5内的工艺区，并安装位于底部位置，用于容纳注入的超纯水，以提供一洁净的超纯水来清洗石英舟7。超纯水工艺外槽11同样位于本体5内的底部位置，并位于超纯水工艺槽2外，且包含超纯水工艺槽，用于接收超纯水工艺槽溢流的液体或由于超纯水工艺槽结构性损坏而导致外流的液体。

化学工艺槽3同样位于本体5内的工艺区，并位于底部位置，用于容纳注入的一种化学清洗液，如HF、HNO₃、CH₃COOH或超纯水，或者是任意几种形成的混合液等，以对石英舟7进行化学清洗。化学工艺外槽12同样位于本体5内的底部位置，并位于化学工艺槽3外，且包含化学工艺槽，用于接收化学工艺槽溢流的液体或由于化学工艺槽结构性损坏而导致外流的液体。

所述超纯水工艺外槽11与化学工艺外槽12并排排列，从而超纯水工艺槽2与化学工艺槽3也以并排方式排列。

管路系统1位于超纯水工艺外槽11和化学工艺外槽12底部，并可由本体5底部穿入本体通过其管路与超纯水工艺槽2、超纯水工艺外槽11、化学工艺槽3、化学工艺外槽12对应连接，用于处理清洗工艺中产生的废液，并进行分类排放及回收。

机械手4位于超纯水工艺外槽11和化学工艺外槽12上方，并位于工艺区上方的控制区，机械手4可以伸进工艺区，用于带动花篮6进行水平和升降运动。花篮6挂在机械手4上，用于承载石英舟7，并受机械手4带动在超纯水工艺槽2、化学工艺槽3内进行反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，使清洗液体产生振动(振荡)，从而可分别在超纯水工艺槽2、化学工艺槽3内对石英舟7进行振动清洗。机械手4的水平或升降速度可控，其水平或升降速度可为2-55mm/s。

机械手4可通过安装在本体5控制区内的导轨8在控制机构的驱动下进行水平及升降运动。

花篮6周身可开有用于漏水的孔，孔可为圆孔、方孔等。利用花篮可平稳地放置石英舟，且可不受石英舟材料损耗的影响；并可使得石英舟在机械手带动下进行反复升降或/和水平运动时保持稳定，不易损坏石英舟，从而实现了对石英舟稳定的清洗。

在本体5的前侧可设置工艺门以便石英舟进出；并可在本体的两个侧部分别设置观察窗口9和排风口10。

请参阅图2，图2是图1中管路系统结构原理图。如图2所示，所述管路系统1包括：第一-第七排液管，第一-第三供气管，单向阀，第一-第五气动阀。

所述第一排液管21一端连接于超纯水工艺外槽11，另一端可通过第五排液管28连接至超纯水回收处理系统。所述第二排液管22一端连接于化学工艺外槽12，另一端可通过第七排液管30连接至浓酸回收处理系统。

所述第一气动阀41可临近于第一排液管设置，其一端可通过第三排液管23连接于超纯水工艺槽2，另一端可通过第五排液管28连接至超纯水回收处理系统。所述第二气动阀42可临近于第一气动阀设置，其一端通过第三排液管23连接于超纯水工艺槽2，另一端通过第六排液管29连接至稀酸回收处理系统。所述第三气动阀43可临近于第二排液管设置，其一端通过第四排液管24连接于化学工艺槽3，另一端通过第七排液管30连接至浓酸回收处理系统。所述第四气动阀44可临近于第三气动阀设置，其一端通过第四排液管24连接于化学工艺槽3，另一端通过第六排液管29连接至稀酸回收处理系统。所述第五气动阀45一端通过第三供气管27连接于供气系统，另一端通过第二供气管26连接于单向阀31；所述单向阀31一端通过第二供气管26连接于第五气动阀45，另一端通过第一供气管25连接至超纯水工艺槽。

这样，通过控制所述第一气动阀打开，并关闭第二、第三、第四气动阀，可以将超纯水工艺槽内的废液通过第一气动阀所在排液管线排放至超纯水回收处理系统；通过控制所述第二气动阀打开，并关闭第一、第三、第四气动阀，可以将超纯水工艺槽内的废液通过第二气动阀所在排液管线排放至稀酸回收处理系统；通过控制所述第三气动阀打开，并关闭第一、第二、第四气动阀，可以将化学工艺槽内的废液通过第三气动阀所在排液管线排放至浓酸回收处理系统；通过控制所述第四气动阀打开，并关闭第一、第二、第三气动阀，可以将化学工艺槽内的废液通过第四气动阀所在排液管线排放至稀酸回收处理系统；并且，可通过第一排液管及其所在排液管线直接将超纯水工艺外槽内的废液排放至超纯水回收处理系统，并通过第二排液管及其所在排液管线直接将化学工艺外槽内的废液排放至浓酸回收处理系统。

同时，还可通过控制所述第五气动阀、单向阀打开，以通过供气系统向超纯水工艺槽内的超纯水中鼓入气体进行搅动，加强液体流动性，增强清洗效果。

下面结合具体实施方式及附图1、2，对本发明的一种使用上述的卧式石英舟清洗机清洗石英舟的清洗方法进行详细说明。

本发明的一种使用上述的卧式石英舟清洗机清洗石英舟的清洗方法，可包括以下步骤：

首先，向超纯水工艺槽2内注入超纯水，以及向化学工艺槽3内注入化学清洗液；接着，使机械手4位于上料位，然后将石英舟7放置于花篮6中，并通过机械手4带动花篮6移动至超纯水工艺槽2中进行预清洗；在清洗过程中，使机械手4作反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟7进行振动清洗。

预清洗后，将第一气动阀41打开，第二、第三、第四气动阀关闭，使超纯水工艺槽2内的废液通过第五排液管28排放至超纯水回收处理系统。

接着，由机械手4将预清洗后的石英舟7放置在化学工艺槽3中进行化学清洗。在清洗过程中，使机械手4作反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟7进行振动清洗。

然后，机械手4再将将化学清洗过的石英舟7移动至超纯水工艺槽2中进行第一次超纯水清洗。在清洗过程中，使机械手4作反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟7进行振动清洗。

由于第一次超纯水清洗时，刚从化学工艺槽中取出来的石英舟含酸量大，所以在第一次超纯水清洗完后，将第二气动阀42打开，第一、第三、第四气动阀关闭，使超纯水工艺槽内第一次超纯水清洗后的废液通过第六排液管29排放至稀酸回收处理系统。

随后，再向超纯水工艺槽2内注入新的超纯水，将第一次超纯水清洗后的石英舟7放置于超纯水工艺槽2中进行第二次超纯水清洗。在清洗过程中，使机械手4作反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体，对石英舟7进行振动清洗。

此时，由于石英舟已经过了第一次的超纯水清洗，含酸量已降低很多；因此，可将第一气动阀41打开，第二、第三、第四气动阀关闭，使超纯水工艺槽内的废液通过第五排液管28排放至超纯水回收处理系统。根据需要，还可进行第三次及以上的超纯水清洗。从第二次超纯水清洗完后的废液开始，都可排放至超纯水回收处理系统。

最后，通过机械手4将清洗完后的石英舟7移动至下料位，完成清洗。

其中，当化学工艺槽3内的化学清洗液到达使用寿命时，可将第三气动阀43打开，第一、第二、第四气动阀关闭，使化学工艺槽内的废液通过第七排液管30排放至浓酸回收处理系统。此时，在向化学工艺槽内再次注入新的化学清洗液前，应先向化学工艺槽3内注入超纯水，对化学工艺槽3进行清洗；清洗完后，可将第四气动阀44打开，第一、第二、第三气动阀关闭，使化学工艺槽内的废液通过第六排液管29排放至稀酸回收处理系统。

作为一优选的实施方式，可使所述机械手带动花篮在超纯水工艺槽、化学工艺槽内进行速度为2-55mm/s的反复升降或/和水平运动，以搅动清洗液体产生振动效果，又不会妨碍石英舟的稳定性。

还可在进行预清洗、第一、第二次超纯水清洗时，打开第五气动阀45、单向阀31，向超纯水工艺槽2内的超纯水中鼓入气体进行搅动，例如氮气或CDA(洁净干燥的压缩空气)等气体；并可在进行预清洗、第一、第二次超纯水清洗以及化学清洗时，使清洗液体处于溢流状态，以伴随对石英舟进行溢流清洗。

在清洗过程中，可通过第一排液管21及第五排液管28直接将超纯水工艺外槽内的废液排放至超纯水回收处理系统，并可通过第二排液管22及第七排液管30直接将化学工艺外槽内的废液排放至浓酸回收处理系统。

综上所述，本发明通过利用花篮承载石英舟，并在机械手带动下进行反复升降或/和水平运动，以搅动超纯水工艺槽、化学工艺槽内的清洗液体，使石英舟可得到有效的振动清洗，并可伴随溢流及鼓气清洗工艺，从而实现了对石英舟的自动、全面、稳定的清洗；同时，通过在超纯水工艺槽外围设置超纯水工艺外槽及在化学工艺槽外围设置化学工艺外槽，可利用管路系统对超纯水工艺槽、超纯水工艺外槽及化学工艺槽、化学工艺外槽内的废液进行分类排放及回收，从而减少了废液处理过程中的大量浪费，节省了回收成本。

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。