CN107433275B - 石英腔体的清洗装置及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石英腔体的清洗装置及清洗方法，所述清洗装置包括：包括一清洗腔，设置于清洗腔底部的进液口、排液口以及密封垫，在石英腔体的清洗过程中，所述密封垫与石英腔体的开口接触并密封所述开口，其中，所述进液口和排液口均位于所述开口在清洗腔底部的投影区域内。采用本发明提供的清洗装置对石英腔体进行清洗时，由于密封垫可密封石英腔体的开口，因此清洗液只通入于石英腔体的内部，从而可避免清洗液泄露出，确保石英腔体的外部不被清洗液所侵蚀。

Description

石英腔体的清洗装置及清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种石英腔体的清洗装置及清洗方法。

背景技术

石英腔体由于其含有的金属杂质较少，其主要物质是高纯度的二氧化硅，并且能承受较高的温度，最高可达1200度，因此石英腔体被广泛应用于半导体制造技术中。例如，在外延工艺中，是将硅片放置于石英腔体的内部以对其进行外延生长，即，于放置有硅片的石英腔体内通入反应源，所述反应源在一定的条件下发生反应，并于硅片表面上沉积一均匀的薄膜。然而，在此过程中，所述薄膜不仅沉积于硅片表面，同时还会沉积于石英腔体的内壁上。从而，在经过多次的沉积工艺之后，于石英腔体的内壁上会形成一定厚度的薄膜层，若不及时去除该薄膜层，其不但会改变石英腔体内部的几何形状而影响反应气流，并且该薄膜层中的颗粒物质也可能成为石英腔体内部的污染来源，进而使后续于硅片上所形成的薄膜产生缺陷。因此，为保证石英腔体内部的清洁度，以确保半导体工艺的稳定性，需定期对该石英腔体的内壁进行清洗。

目前，一种清洗石英腔体的方式为浸泡式清洗，其所使用的清洗装置如图1所示，所述清洗装置包括：清洗腔11、用于通入清洗液的进液口12和用于排出清洗液的排液口13，进液口12和排液口13均设置于清洗腔11上。当采用以上所述的清洗装置对石英腔体进行清洗时，步骤如下：首先，通过进液口12于清洗腔11内通入清洗液，通入的清洗液的液位高于待清洗的石英腔体的高度；然后，将石英腔体浸入清洗液中，并放置一段时间；最后，通过所述排液口13排出清洗液。

在上述清洗方法中，将整个石英腔体完全浸没于清洗液中，此时，石英腔体内壁上的污染物会被清洗液所消融，以此达到对石英腔体的内壁进行清洗的目的。但是，由于上述清洗方式为整体浸泡的清洗方式，因此，对于并没有沉积有薄膜层的石英腔体的外壁，清洗液同时也会对其造成不必要的侵蚀，从而让石英腔体的使用寿命大大缩短，增加零件的成本。此外，整体浸泡的清洗方式势必也造成清洗液的消耗量过大，导致不必要的浪费，增加物料成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石英腔体的清洗装置及根据所述石英腔体的清洗装置清洗石英腔体的方法，以解决现有的清洗装置在对石英腔体清洗的过程中，对石英腔体的外部造成侵蚀的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供石英腔体的清洗装置，包括一清洗腔，所述清洗腔用于放置石英腔体以对其进行清洗，其特征在于，所述清洗装置还包括：设置于清洗腔底部的进液口、排液口以及密封垫，在石英腔体的清洗过程中，所述密封垫与石英腔体的开口接触并密封所述开口，其中，所述进液口和排液口均位于所述开口在清洗腔底部的投影区域内。

可选的，所述密封垫为环状结构，所述进液口和排液口均位于所述环状结构所围绕的区域内。

可选的，所述密封垫的材质为氟橡胶。

可选的，所述清洗装置还包括一预压装置，所述预压装置包括预压块和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述预压块运动，所述预压块与石英腔体接触并对所述石英腔体施加一压力。

可选的，于所述预压块与石英腔体接触的一端上设置有一向内凹陷的凹槽，所述凹槽与石英腔体的接触面相互契合。

可选的，于所述预压块上还具有一与所述凹槽连通的气体流通通路，所述气体流通通路用于排出石英腔体内的气体。

可选的，所述清洗装置还包括一搅拌装置，所述搅拌装置设置于所述清洗腔的底部并位于所述石英腔体的开口在清洗腔底部的投影区域内。

可选的，所述搅拌装置包括一叶轮盘和位于所述叶轮盘上的多个叶片。

可选的，多个所述叶片呈圆环形排列。

可选的，所述搅拌装置的材质为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。

可选的，所述清洗装置还包括一气体喷头，所述气体喷头设置于所述清洗腔的底部并位于所述石英腔体的开口于清洗腔底部的投影区域内。

可选的，所述气体喷头为旋转喷头。

可选的，所述气体喷头的喷气口于水平方向具有一弯曲角度。

可选的，所述气体喷头中设置有一单向阀。

可选的，所述气体喷头连接一气体供给装置。

可选的，所述气体供给装置为氮气供给装置。

可选的，所述清洗装置还包括一液位控制器，所述液位控制器用于检测石英腔体内的液位，并根据检测出的液位控制清洗液的供给量。

本发明的又一目的在于，根据以上所述的石英腔体的清洗装置，提供一种石英腔体的清洗方法，包括：

提供一如上所述的石英腔体的清洗装置；

将石英腔体以其开口面对清洗腔的底部方向放置于密封环上，并密封所述开口；

对所述石英腔体执行至少一次清洗流程；

对石英腔体进行干燥；

其中，所述清洗流程包括：于进液口中通入清洗液至预定的液位后，进行清洗；清洗完成后，通过排液口排出清洗液。

可选的，所述清洗装置中具有一搅拌装置，当石英腔体内通入清洗液后，搅拌装置搅动清洗液以进行清洗。

可选的，所述清洗装置中具有一气体喷头，在完成清洗流程之后，采用所述气体喷头喷出气体以干燥所述石英腔体。

可选的，所述清洗方法包括执行两次清洗流程，其中第一次清洗流程采用的清洗液为硝酸、氢氟酸和水的混合溶液，第二次清洗流程采用的清洗液为水。

与现有技术相比，本发明提供的石英腔体的清洗装置中具有一用于密封石英腔体开口的密封垫，从而在对石英腔体的内部进行清洗时，可避免清洗液泄露出而侵蚀石英腔体的外部，进而可延长石英腔体的使用寿命。并且，在清洗时，清洗液只通入于石英腔体的内部，因此可有效减少清洗液的使用量，节约成本。

在优选的方案中，于所述清洗腔的底部还设置有一搅拌装置，通过对清洗液进行搅动，以增加清洗液对石英腔体内壁的冲击力，从而可提高对污染物的去除能力，因此，相对于传统的浸泡式清洗，其具有更好的清洗效果。

附图说明

图1为现有技术中石英腔体的清洗装置的结构示意图；

图2为一种石英腔体的结构示意图；

图3为本发明一实施例中石英腔体的清洗装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例中石英腔体的清洗装置的搅拌装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例中石英腔体的清洗装置的搅拌装置的结构示意图；

图6为本发明一实施例中石英腔体的清洗装置的液位控制器的结构示意图；

图7为本发明一实施例中石英腔体的清洗方法的流程示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，当采用现有技术中的清洗装置通过浸泡式的清洗方式对石英腔体进行清洗时，虽然可以达到清洗石英腔体内部的目的，但是，同时清洗液也会对石英腔体的外部造成侵蚀，进而使石英腔体的使用寿命大大缩短。因此，本发明通过对所述清洗装置进行改进，以避免清洗过程中，清洗液对石英腔体的外部造成侵蚀的问题，以延长石英腔体的使用寿命。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的石英腔体的清洗装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图3为本发明一实施例中石英腔体的清洗装置的结构示意图，如图3所示，所述石英腔体的清洗装置，包括：清洗腔110以及设置于清洗腔底部的进液口120、排液口130和密封垫140，所述清洗腔110用于放置石英腔体以对石英腔体进行清洗，所述进液口120用于通入清洗液，所述排液口130用于排出清洗液。在石英腔体的清洗过程中，所述密封垫140与石英腔体的一开口接触并密封所述开口，其中，所述进液口和排液口均位于所述石英腔体的开口在清洗腔底部的投影区域内。

下面结合石英腔体进行清洗的方式，对本发明提供的石英腔体的清洗装置做进一步详细说明。图3为一种石英腔体的结构示意图，如图3所示，所述石英腔体200为一类似漏斗的锥形结构，其中，于所述石英腔体200的一端具有一用于形成承载台的开口210，于所述石英腔体200的另一端具有一用于排出石英腔体内部的气体的通气孔220。当采用本发明提供的清洗装置对石英腔体200进行清洗时，具体参考图3所示：

首先，将石英腔体200的开口210以面向清洗腔110的底部方向放置于密封垫上140，并采用所述密封垫140密封石英腔体200的开口210。此时，所述石英腔体200覆盖所述进液口120和排液口130，即，所述进液口120和排液口130均位于所述石英腔体200的内部；

然后，通过进液口120通入清洗液，由于与密封垫140接触的石英腔体200的开口210可被所述密封垫140密封，从而使通入于石英腔体200内部的清洗液不会通过所述开口210泄露出去；另外，为避免清洗液的补给量过大，而导致清洗液从石英腔体的通气孔220溢出，则可进一步控制清洗液的补给量，进而确保石英腔体的外部不会接触到清洗液，而导致被清洗液侵蚀的问题；

最后，通过排液口130排出石英腔体200内的清洗液，完成对石英腔体200内部的清洗流程。

由此可见，采用本发明提供的清洗装置对石英腔体进行清洗时，可使清洗液只位于石英腔体的内部，即可只针对石英腔体的内部进行清洗，而避免石英腔体的外部与清洗液接触，进而改善石英腔体的外部被清洗液的侵蚀的问题，延长石英腔体的使用寿命。

具体的，所述密封垫140可以为任意形状，例如圆形或矩形等，其中，所述密封垫140的面积大于所述石英腔体的开口的面积。此外，当所述密封垫140的形状为环状结构时，则所述环状结构的形状可根据石英腔体200的开口的形状进行设定，例如，本实施例中，所述石英腔体200的开口210的形状为圆形，因此所述密封垫140的形状可以设置为圆环形，并且，所述圆环形密封垫140的最外围的直径大于所述石英腔体200的开口的直径，进而可确保对石英腔体200的开口210实现完全密封。优选的，所述密封垫140的材质为氟橡胶。其中，氟橡胶具有耐高温、耐化学品侵蚀以及良好的物理机械性能，因此，采用氟橡胶的密封垫可有效防止所述密封垫140在清洗过程中被清洗液侵蚀的问题。其次，所述氟橡胶具有一定的弹性压缩量，肖氏硬度(shore A)通常为50～90度，因此，其具有较好的密封效果。

在优选的方案中，还可通过对石英腔体200施加一垂直于所述清洗腔110的底部平面的作用力，以进一步提高密封垫140对石英腔体200的开口210的密封效果。继续参考图3所示，本实施例中，通过一预压装置150实现对石英腔体200施加一作用力的目的，其另一方面还可用于固定所述石英腔体200，避免其滑动。即，在对石英腔体200进行清洗时，所述预压装置150对石英腔体200施加一向下的作用力。

图4为本发明一实施例中石英腔体的清洗装置的预压装置的结构示意图，如图4并结合图3所示，所述预压装置150包括：一预压块151和驱动装置152，所述驱动装置152例如是气缸，采用所述驱动装置152驱动预压块151进行向下的运动，所述预压块151与石英腔体200接触并对所述石英腔体200施加一压力。优选的，在所述预压块151与石英腔体200接触的一端上设置有一向内凹陷的凹槽1511，所述凹槽1511与石英腔体200的接触面相互契合。从而，可避免所述预压块121与石英腔体200的接触面发生打滑而无法对石英腔体施加作用力的问题。例如，在本实施例中，所述预压块151与石英腔体200的通气孔220接触，因此，所述预压块151可以为一具有圆形凹槽的圆柱体结构。进一步的，在所述预压块151上还具有一与圆形凹槽1511连通的气体流通通路1512，通过所述气体流通通1512实现石英腔体内部与石英腔体外部的空气流通，进而可由所述气体流通通路1512排出石英腔体200内部的空气。即，在对石英腔体进行清洗的过程中，石英腔体200内部的气体经由通气孔220后进入所述气体流通通路1512，并通过所述气体流通通路1512排出。具体的，继续参考图4所示，所述气体流通通路1512包括连接孔1512a和排气孔1512b，所述连接孔1512a位于所述凹槽1511的上方并与所述凹槽1511连通，所述排气孔1512b连通所述连接孔1512a与石英腔体的外部，位于石英腔体内部的空气在经由所述连接孔1512a后再通过所述排气孔1512b排出。

继续参考图3所示，本实施例中，所述石英腔体的清洗装置还包括一搅拌装置160，所述搅拌装置160设置于所述清洗腔110的底部，并位于所述石英腔体200的开口210在清洗腔110底部的投影区域内。即，在对石英腔体进行清洗时，所述搅拌装置位于石英腔体200的内部并搅动清洗液，使清洗液对石英腔体的内壁产生较大的冲击力，因此其相比于浸泡式清洗，本实施例中的清洗方式具有更高的清洗效率，从而可提高清洗效果并且可有效缩短清洗时间。

图5为本发明一实施例中石英腔体的清洗装置的搅拌装置的结构示意图，如图5所示，所述搅拌装置160包括一叶轮盘161和位于叶轮盘161上的多个叶片162，较佳的，多个所述叶片162呈圆环形排列。本实施例中，在所述叶轮盘161上设置有6个叶片162，所述叶轮盘161带动叶片162以顺时针或逆时针的方向旋转以达到对清洗液进行搅拌的作用。其中，所述叶片162的形状可以为扇形、矩形或类似的树叶的形状等。其材质可采用具有防化学腐蚀的材料，例如为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯等。

继续参考图3所示，所述石英腔体的清洗装置还包括一气体喷头170，所述气体喷头170设置于所述清洗腔110的底部并位于所述石英腔体200的开口210在清洗腔110底部的投影区域内，同样的，在对石英腔体200进行清洗时，所述气体喷头170也位于所述石英腔体200的内部，进而，在排出石英腔体200内的清洗液后，可通过所述气体喷头170喷出气体以吹干石英腔体。本实施例中，所述气体喷头170的安装位置与所述搅拌装置160的中心位置重合，具体可参考图5所示，所述搅拌装置160的叶轮盘161的中心位置还开设有一通孔163，所述气体喷头170通过所述通孔163延伸至清洗腔110内。如此，可最大限度的利用清洗腔110的有限空间，并且，将所述气体喷头170安装于清洗腔110的中间位置，可使气体喷头170中喷出的气体均匀的吹向石英腔体200的内壁上，以提高石英腔体200的干燥效率。优选的，所述气体喷头170为可旋转喷头，其旋转速率为0～10rpm。进一步的，所述气体喷头170的喷气口于水平方向上具有一弯曲角度，例如为45°。即，本实施例中，所述气体喷头170在进行干燥的过程中，以一定旋转速率旋转，并且在旋转的过程中，所述气体喷头170喷出的气体直接吹向石英腔体200的各个方向的侧壁，进而可提高对石英腔体200的干燥速率。

此外，由于石英腔体200在清洗的过程中，在石英腔体的内部具有清洗液，因此，为避免清洗液倒灌进入气体喷头中而影响其功能，本实施例中，于所述气体喷头170中还安装有一单向阀(图中未示出)，所述单向阀的种类及安装方式均可采用本领域中常用单向阀及安装方式，此处不做赘述。进一步的，所述气体喷头170还连接有一气体供给装置(图中未示出)，所述气体供给装置可用于供给氮气。

继续参考图3所示，所述石英腔体的清洗装置还包括一液位控制器180，所述液位控制器180可用于检测石英腔体200内的清洗液的液位，并根据检测出的液位控制清洗液的供给量。所述液位控制器180可通过机械式或电子式的方法来进行高低液位的控制，进而控制电磁阀或水泵等，以此来实现半自动或全自动的液位控制方法，其可采用例如超声波液位控制器等。

本实施例中，所述液位控制器180可通过位于预压块151上的气体流通通路1512放入石英腔体内，实现对石英腔体内的液位的检测及控制。具体的，所述液位控制器180的结构可参考图6所示，所述液位控制器180包括法兰盘181及安装于法兰盘181上的液位计182，所述液位计182可感应石英腔体内的液位。另外，为实现所述液位控制器180的自动控制功能，所述液位控制器180还连接有一液位控制系统(图中未示出)，所述液位控制系统连接所述液位计182的一端，并且还与供给清洗液的电磁阀或泵浦相连接。即，本实施例中，通过液位控制器180检测出石英腔体200内的液位，并将该信号传送至液位控制系统中，同时所述液位控制系统根据液位计182反馈回的信息，执行补给或停止补给的动作，从而实现自动化控制清洗液的供给功能。

当然，本领域技术人员应当认识到，采用本发明提供的石英腔体的清洗装置也同样也以实现整体浸泡式的清洗方式。例如，当对石英腔体的内部清洗完成后，还需对石英腔体的外部进行清洗时，可在所述清洗装置的清洗腔110中通入去离子水，此时可不必对所述石英腔体的开口进行密封，而将石英腔体整体浸入去离子水中，进而可达到对整个石英腔体进行清洗的目的。

根据以上所述的石英腔体的清洗装置，本发明还提供一种石英腔体的清洗方法。下面以采用上述实施例中所述的清洗装置对具有圆形开口的石英腔体进行清洗为例，进一步解释说明本发明提供的石英腔体的清洗方法。

图7为本发明一实施例中石英腔体的清洗方法的流程示意图。如图7并结合图3所示，所述清洗方法包括：

步骤S10，提供一如上所述的石英腔体的清洗装置，所述清洗装置可参考图3所示的石英腔体的清洗装置的结构示意图。

步骤S20，将石英腔体200以其开口面对清洗腔100的底部方向放置于密封环上，并密封所述开口；

步骤S30，对所述石英腔体200执行至少一次清洗流程；

其中，在步骤S30中，所述清洗流程包括：

步骤S31，于进液口120中通入清洗液至预定的液位后，并进行清洗；

步骤S32，通过排液口130排出清洗液。

优选的，对所述石英腔体执行2次清洗流程，其可分别采用不同的清洗液进行清洗。例如，第一次清洗时，采用具有微刻蚀能力的化学溶液进行清洗，以除去石英腔体内的金属离子及高分子聚合物等，所述化学溶液可以为硝酸、氢氟酸和水的混合溶液；第二次清洗时，可采用去离子水对所述石英腔体200再次进行清洗，其一方面可用于去除在第一次清洗时残留于石英腔体内的化学溶液，另一方面可对所述石英腔体进行二次清洗，从而可提高对石英腔体的清洗效果。

此外，在执行清洗流程时，由于所采用的清洗装置中安装有一搅拌装置160，所述搅拌装置160可搅动石英腔体内的清洗液，以增加所述清洗液对石英腔体内壁的冲击力，进而可加强污染物的去除能力，因此其相对于浸泡式的清洗方式具有更高的清洗效率，相应的，可有效缩减清洗时间。

进一步的，所述石英腔体的清洗方法中，在完成对石英腔体的清洗流程之后，还包括对石英腔体进行干燥。本实施例中，通过所述气体喷头170喷出气体以实现对石英腔体的干燥作用。

综上所述，根据本发明提供的清洗方法不但可以避免清洗液对石英腔体外部造成侵蚀的问题，此外，在清洗时只于石英腔体的内部通入有清洗液，因此可有效减小清洗液的使用量，同时，经过多次的清洗流程可进一步的提高石英腔体的清洗效果。并且，在优选的方案中，通过于清洗腔中设置搅拌装置，进而可加强对石英腔体的清洗效果，节省清洗时间。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (17)

1.一种石英腔体的清洗装置，包括一清洗腔，所述清洗腔用于放置石英腔体以对其进行清洗，其特征在于，所述清洗装置还包括：设置于清洗腔底部的进液口、排液口、密封垫以及搅拌装置，用于在石英腔体的清洗过程中，所述密封垫用于与石英腔体的开口接触并密封所述开口，所述进液口用于通入清洗液至预定液位，所述搅拌装置用于搅动清洗液以进行清洗；其中，所述进液口、所述排液口和所述搅拌装置均位于所述开口在清洗腔底部的投影区域内；

以及，所述清洗装置还包括一预压装置，所述预压装置包括预压块，所述预压块与石英腔体接触并对所述石英腔体施加一压力，以及在所述预压块与石英腔体接触的一端上设置有一向内凹陷的凹槽，所述凹槽与石英腔体的接触面相互契合，并且在所述预压块上还具有一与所述凹槽连通的气体流通通路，所述气体流通通路用于排出石英腔体内的气体。

2.如权利要求1所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述密封垫为环状结构，所述进液口和排液口均位于所述环状结构所围绕的区域内。

3.如权利要求1所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述密封垫的材质为氟橡胶。

4.如权利要求1所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述预压装置包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述预压块运动。

5.如权利要求1所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述搅拌装置包括一叶轮盘和位于所述叶轮盘上的多个叶片。

6.如权利要求5所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，多个所述叶片呈圆环形排列。

7.如权利要求1所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述搅拌装置的材质为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。

8.如权利要求1所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括一气体喷头，所述气体喷头设置于所述清洗腔的底部并位于所述石英腔体的开口于清洗腔底部的投影区域内。

9.如权利要求8所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述气体喷头为旋转喷头。

10.如权利要求8所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述气体喷头的喷气口于水平方向具有一弯曲角度。

11.如权利要求8所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述气体喷头中设置有一单向阀。

12.如权利要求8所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述气体喷头连接一气体供给装置。

13.如权利要求12所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述气体供给装置为氮气供给装置。

14.如权利要求1所述的石英腔体的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括一液位控制器，所述液位控制器用于检测石英腔体内的液位，并根据检测出的液位控制清洗液的供给量。

15.一种石英腔体的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括：

提供一如权利要求1~7其中之一所述的石英腔体的清洗装置；

将石英腔体以其开口面对清洗腔的底部方向放置于密封垫上，并通过所述密封垫密封所述开口；

对所述石英腔体执行至少一次清洗流程；

对石英腔体进行干燥；

其中，所述清洗流程包括：于进液口中通入清洗液至预定的液位后，利用搅拌装置搅动清洗液以进行清洗；清洗完成后，通过排液口排出清洗液。

16.如权利要求15所述的石英腔体的清洗方法，其特征在于，所述清洗装置中具有一气体喷头，在完成清洗流程之后，采用所述气体喷头喷出气体以干燥所述石英腔体。

17.如权利要求15所述的石英腔体的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法包括执行两次清洗流程，其中第一次清洗流程采用的清洗液为硝酸、氢氟酸和水的混合溶液，第二次清洗流程采用的清洗液为水。

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