CN113578858A - 清洗装置和清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种清洗装置，包括具有进料口和出料口的箱体结构，以及位于箱体结构内部的第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、离子溅射单元，箱体结构内还设置有用于控制从进料口进入的待清洗件的运动状态的移动结构；第一超声清洗单元包括用于容纳超纯水的第一容纳槽，第一超声波发生结构和第一喷淋结构；第二超声清洗单元包括用于容纳酸性清洗液的第二容纳槽，第二超声波发生结构、鼓泡结构和第二喷淋结构；离子溅射单元包括第三容纳槽，惰性气体提供结构和电压提供结构，电压提供结构用于提供负电压，使得第三容纳槽内的惰性气体产生离子或原子，以对待清洗件进行离子轰击溅射。本发明还提供一种清洗方法。
Description
技术领域
本发明涉及清洗技术领域，尤其涉及一种清洗装置和清洗方法。
背景技术
目前，外延片的生产多采用型号为300Centura外延炉，其排气管道的总长度大多在0.5m左右、内径约为50mm，且由于排气不可逆流和空间条件限制，管道存在较多的弯折结构和复杂形状。为了避免上述颗粒物堵塞尾管或出现未反应完全的高活性粉末过度沉积，因此需要定期对尾管进行清理维护。由于管道内部沉积物的活性过高，直接接触空气很容易引发爆燃事故，因此需周期性的对尾管进行拆卸清洗甚至更换。但是，尾管的清洗工作十分困难，需要专业的人员来进行操作，资金和人力的耗费都很大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种清洗装置和清洗方法，解决外延炉排气尾管不易清洗的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种清洗装置，用于清洗外延沉积反应炉体排气管道，包括具有进料口和出料口的箱体结构，以及位于所述箱体结构内部的第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、离子溅射单元，所述箱体结构内还设置有用于控制从所述进料口进入的待清洗件的运动状态的移动结构；
所述第一超声清洗单元包括用于容纳超纯水的第一容纳槽，第一超声波发生结构和第一喷淋结构，所述第一超声发生结构设置于所述第一容纳槽的底部，所述第一喷淋结构设置于所述第一容纳槽的侧壁上，且所述第一喷淋结构位于相应的所述侧壁靠近所述第一容纳槽的顶部的部分；
所述第二超声清洗单元包括用于容纳酸性清洗液的第二容纳槽，第二超声波发生结构、鼓泡结构和第二喷淋结构，所述鼓泡结构设置于所述第二容纳槽的侧面或者底部，所述第二喷淋结构设置于所述第二容纳槽的侧壁上，且所述第二喷淋结构设置于相应的所述侧壁靠近所述第二容纳槽的顶部的部分；
所述离子溅射单元包括第三容纳槽，惰性气体提供结构和电压提供结构，所述第三容纳槽内设置有用于承载待清洗件的载物台，所述惰性气体结构用于通过所述第三容纳槽侧壁上的气体入口向第三容纳槽内输入惰性气体，所述电压提供结构用于对所述载物台提供负电压，所述第三容纳槽的外壳接地，使得所述第三容纳槽的外壳与所述载物台之间形成压差，以击穿所述第三容纳槽内的惰性气体形成游离的离子、离子团或原子，以对待清洗件进行离子轰击溅射；
所述移动结构包括机械手臂。
可选的，还包括清洗液提供单元和排液单元；
所述清洗液提供单元包括储液结构，以及用于向所述第一容纳槽提供超纯水的第一输入管道，向所述第二容纳槽内提供酸性清洗液的第二输入管道；
所述排液单元包括废液存储结构，以及与所述第一容纳槽的底部的排液孔连通的第一输出管道，和与所述第二容纳槽的底部的排液孔连通的第二输出管道。
可选的，包括控制单元，所述控制单元包括设置于所述箱体结构外部的人机交互控制面板，
所述控制单元用于控制所述移动结构带动待清洗件在所述第一超声清洗单元、所述第二超声清洗单元和所述离子溅射单元中传输，并控制所述第一超声清洗单元、所述第二超声清洗单元和所述离子溅射单元按照预设顺序处于工作状态以对待清洗件进行清洗。
可选的，所述第二超声清洗单元还包括氮气提供结构，用于对清洗完成的待清洗件提供氮气，以去除待清洗件表面残留的水分。
可选的，还包括喷丸处理单元，所述喷丸处理单元包括一容纳腔室，所述容纳腔室的侧壁和/或顶部设置有喷枪以向待清洗件喷射石英砂；所述喷丸处理单元还包括压缩气体提供结构，用于携载石英砂形成高速喷射流，从所述喷枪喷出。
可选的，还包括使得所述箱体结构的内部压力高于外部压力的排风结构，所述排风结构包括设置于所述箱体结构的侧壁上的入风孔，以及设置于所述箱体结构的侧壁或顶部上的排风孔，所述排风孔通过气体管道与真空设备连接，以使得所述箱体结构内的压力小于外界压力。
本发明还提供一种清洗方法，通过上述的清洗装置实现，包括以下步骤：
步骤1：将待清洗件放入容纳有超纯水的第一容纳槽，进行超声清洗；
步骤2：对待清洗件进行喷淋冲洗；
步骤3：将待清洗件放入容纳有酸性清洗液的第二容纳槽中，再次进行超声清洗；
步骤4：对待清洗件进行喷淋冲洗；
步骤5：对待清洗件进行离子溅射处理。
可选的，所述步骤3具体包括：
步骤31：采用比例为1:7的氢氟酸和超纯水构成的酸性清洗液对待清洗件进行超声清洗和鼓泡清洗；
步骤32：采用比例为1:10的氢氟酸和超纯水构成的酸性清洗液对待清洗件进行超声清洗和鼓泡清洗。
可选的，所述步骤3还包括重复所述步骤31和所述步骤32，对待清洗件循环进行多次清洗。
可选的，步骤31中的超声频率为40KHz，步骤32中的超声频率为120-160KHz。
可选的，所述步骤4之后还包括：
向待清洗件喷射氮气，以去除表面残留水分。
可选的，所述步骤1中的超声频率为28KHz。
可选的，所述步骤5之前还包括：
步骤S1：对待清洗件的表面粗糙度进行判断；
步骤S2：在步骤S1的判断结果为粗糙度超过预设值时，进行以下步骤：采用石英砂对待清洗件进行喷丸处理；
步骤S3：返回上述步骤1，并依次执行上述步骤1-步骤4，再次对待清洗件进行清洗；或者，返回上述步骤2，并依次执行上述步骤2-步骤4，再次对待清洗件进行清洗；或者
返回上述步骤3，并依次执行上述步骤3-步骤4，再次对待清洗件进行清洗；或者
执行所述步骤2，或者执行所述步骤4。
本发明的有益效果是：实现自动清洗，且安全有效的去除排气管道内的副产物，并保证清洗后管道的洁净度。
附图说明
图1表示本发明实施例中清洗装置结构示意图；
图2表示本发明实施例中离子溅射单元结构示意图；
图3表示本发明实施例中清洗流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
外延工艺中，在反应腔体内通入反应源(氢气、硅烷或氯硅烷)，通过化学气相沉积，在硅片表面沉积一层单晶硅薄膜，来实现外延片的制取；同时，也可通入硼烷，磷烷等来实现掺杂，从而改变外延层的电学性能。
在高温时，反应气体的化学键打开，形成游离原子、离子或离子团来参与反应，在硅片原有晶格上外延生长单晶硅层。通常，仅有1％左右的气体会附着在硅片表面，而99％的气体都会作为废气排出腔室。在反应腔室和排气管道下游温度较低的地方，游离的活性粒子重新结合形成副产物，主要副产物聚氯硅烷是一种无色透明液体，遇水、醇会分解，因此目前外延炉拆卸下的尾气管道会浸泡在水中防止拆卸后暴露于空气自燃。待浸泡足够长的时间后(>24h)交由专业人员来进行清洗工作。
但是，外延生长过程中在腔壁、上钟罩、硅片支撑托盘等部分都会沉积硅薄膜，会导致温度控制，腔室内部particle(颗粒污染)含量等出现异常，影响产品质量(如外延后缺陷，particle等)，因而需周期性的通入HCL气体进行刻蚀处理，以保证腔室内部环境。外延炉的排气管道内若有水汽残余，极易与HCl气体反应形成盐酸，腐蚀内部金属备件形成金属氯化物(如FeCl3，MgCl2等)。腐蚀后形成的金属离子会扩散进入硅片中造成金属污染，导致产品MCLT(少数载流子寿命)降低。因此，在外延加工过程中，对于沉积腔室内部的水汽要求极为严苛，因此排气管道清洗后需要彻底进行烘干。
因此，为实现对外延路排气管道的自动清洗，在保证安全的前提下，还有2个问题急需解决：
1.在彻底去除附着的沉积物的同时不会对排气管道产生过腐蚀，避免硅外延片加工过程中对产生金属污染；
2.尽可能降低排气管道清洗后的水汽含量，避免安装后炉体内部存在水汽，影响外延片质量(如金属污染，MCLT(少数载流子寿命)，HAZE(雾状缺陷)等)。
如图1所示，针对上述问题，本实施例提供一种清洗装置，用于清洗外延沉积反应炉体排气管道，包括具有进料口2和出料口3的箱体结构，以及位于所述箱体结构内部的第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、离子溅射单元，所述箱体结构内还设置有用于控制从所述进料口2进入的待清洗件的运动状态的移动结构；
所述第一超声清洗单元包括用于容纳超纯水的第一容纳槽4，第一超声波发生结构和第一喷淋结构，所述第一超声发生结构设置于所述第一容纳槽4的侧面或者底部，所述第一喷淋结构设置于所述第一容纳槽4的侧壁上，且所述第一喷淋结构位于相应的所述侧壁靠近所述第一容纳槽4的顶部的部分；
所述第二超声清洗单元包括用于容纳酸性清洗液的第二容纳槽5，第二超声波发生结构、鼓泡结构和第二喷淋结构，所述第二超声波发生结构和所述鼓泡结构设置于所述第二容纳槽5的侧面或者底部，所述第二喷淋结构设置于所述第二容纳槽5的侧壁上，且所述第二喷淋结构设置于相应的所述侧壁靠近所述第二容纳槽的顶部的部分；
所述离子溅射单元包括第三容纳槽6，惰性气体提供结构和电压提供结构，所述第三容纳槽6内设置有用于承载待清洗件的载物台17，所述惰性气体结构用于通过所述第三容纳槽6侧壁上的气体入口向第三容纳槽6内输入惰性气体，所述电压提供结构用于对所述载物台17提供负电压，所述第三容纳槽的外壳接地，使得所述第三容纳槽的外壳与所述载物台之间形成压差，以击穿所述第三容纳槽内的惰性气体形成游离的离子、离子团或原子，以对待清洗件进行离子轰击溅射；
所述移动结构包括机械手臂7。
采用上述技术方案，可安全有效的去除排气管道内的副产物，并保证清洗后的排气管道的洁净度和水汽含量，避免安装后对外延产品产生污染。并且具有以下优势：
(1)可以实现外延炉排气管道的自动清洗，同时保证清洗质量，不需要专业的人员进行清洗，降低维修成本；
(2)该清洗装置的各清洗单元可循环利用，节约设备成本。
本实施例中示例性的，所述清洗装置还包括清洗液提供单元和排液单元；
所述清洗液提供单元包括储液结构，以及用于向所述第一容纳槽4提供超纯水的第一输入管道，向所述第二容纳槽5内提供酸性清洗液的第二输入管道；
所述排液单元包括废液存储结构，以及与所述第一容纳槽4的底部的排液孔连通的第一输出管道，和与所述第二容纳槽5的底部的排液孔连通的第二输出管道。
所述箱体结构是具有盖体的，所以所述储液结构可以设置于所述箱体结构的内部，只要定期向储液结构内补充相应的清洗液即可。所述储液结构也可以设置于所述箱体结构的外部，便于补充相应的清洗液。
若所述储液结构设置于所述箱体结构的外部，则需要所述箱体结构上开设通孔，以便于与储液结构连通的管道穿过所述通孔以便于为位于所述箱体结构内的所述第一容纳槽4和所述第二容纳槽5提供相应的清洗液。
需要说明的是，所述储液结构包括超纯水存储结构和酸性清洗液存储结构，以便于分别向所述第一容纳槽4和所述第二容纳槽5内提供相应的清洗液。
需要说明的是，连通于所述储液结构和所述第一容纳槽4之间的第一输入管道上设置有阀门，连通于所述储液结构和所述第二容纳槽5之间的第二输入管道上设置有阀门，以便于控制相应的管道的通断。
需要说明的是，与所述第一容纳槽4的底部的排液孔连通的第一输出管道上设置有阀门，与所述第二容纳槽5的底部的排液孔连通的第二输出管道上设置有阀门，以便于控制所述第一输出管道和所述第二输出管道的通断。
若所述废液存储结构设置于所述箱体结构的外部，则所述箱体的侧壁或底部会设置有通孔以供所述第一输出管道和所述第二输出管道穿过。
本实施例中示例性的，所述清洗装置包括控制单元，所述控制单元包括设置于所述箱体结构外部的人机交互控制面板1，
所述控制单元用于控制所述移动结构带动待清洗件在所述第一超声清洗单元、所述第二超声清洗单元和所述离子溅射单元中传输，并控制所述第一超声清洗单元、所述第二超声清洗单元和所述离子溅射单元按照预设顺序处于工作状态以对待清洗件进行清洗。
所述控制单元可以为PLC，工作人员可通过所述人机交互控制面板1进行操作，以对待清洗件进行清洗，方便快捷。
需要说明的是，待清洗件在所述第一超声清洗单元的清洗，可以根据实际需要进行一次或多次清洗。
在所述第一容纳槽4内进行一次超声清洗后，若需要进行第二次超声清洗，则可以通过所述排液单元，将所述第一容纳槽4中的废液排出，然后通过清洗液提供单元重新注入超纯水。
在超声清洗结束后，通过所述第一喷淋结构进行喷淋冲洗，以提高清洗清洁度。
在通过所述第一超声清洗单元进行清洗时，超声频率可以根据实际需要设定，本实施例中，超声频率为28KHz，以用于清洗和剥离表面沉积的较厚重的副产物。
进行一次超声清洗的时间可以根据实际需要设定，本实施例的一实施方式中，超声启动并持续清洗600S(秒)，但并不以此为限，例如可以选择500S-700S。
进行超声清洗时，所述第一容纳槽4内的超纯水的容量可以根据实际需要设定，本实施例的一实施方式中，所述第一容纳槽4内容纳200L超纯水，但并不以此为限。
所述第一容纳槽4的材质可以为金属，但并不以此为限。
本实施例中，待清洗件在所述第二超声清洗单元的清洗，可以根据实际需要进行一次或多次清洗。以提高清洗洁净度。
本实施例中的以具体实施方式中，在通过所述第二超声清洗单元对待清洗件进行清洗时，进行了多次清洗，具体如下：
粗洗：在所述第二容纳槽5内注入由比例为1:7的HF(氢氟酸)和DIW(超纯水)构成的酸洗清洗液，通过第二超声波产生结构进行超声清洗，超声频率为40KHz(并不以此为限，例如可以为30KHz-50KHz)，此阶段以浸泡为主，同时通过鼓泡结构进行鼓泡清洗，持续清洗1800S(秒)(并不以此为限，例如可以为1700S-1900S)后，排出废液，充分溶解待清洗件上黏附的顽固污渍。
精洗：在所述第二容纳槽5内重新注入由比例为1:10的HF(氢氟酸)和DIW(超纯水)构成的酸洗清洗液，此阶段采用的超声频率可以为120-160KHz，并同时启动鼓泡结构进行鼓泡清洗，以将表面残存的微小污渍(例如尺寸>10um的污渍)彻底清除。
需要说明的是，在所述精洗阶段，通过所述机械手臂7带动待清洗件往复上下移动，增强清洁力度。
根据实际需要，所述粗洗阶段和所述精洗阶段可以循环多次重复进行，增强清洁度。
需要说明的是，通过所述第二超声清洗单元对待清洗件进行清洗时，采用的酸洗清洗液可以由氢氟酸和超纯水之外的成分构成，且氢氟酸和超纯水的配比可以为1:10～1:7，但并不以此为限。
所述第二超声清洗单元还包括第二喷淋结构，经过所述粗洗和精洗后，通过所述第二喷淋结构对待清洗件进行喷淋冲洗，避免污渍残留。
在喷淋冲洗后，可以将待清洗件移出所述第二容纳槽5，并悬置预设时间(例如20-40min(分钟)，具体的可以为30min)，以去除待清洗件表面残留水分。
本实施例中示例性的，所述第二超声清洗单元还包括氮气提供结构，用于对清洗完成的待清洗件提供氮气，以去除待清洗件表面残留的水分。
所述氮气提供结构包括设置于所述箱体结构的顶部或侧壁上的氮气入口11和氮气出口，还包括设置于所述第二容纳槽5的端部的喷淋头13，所述喷淋头13通过管道与所述氮气入口11连通，所述氮气提供结构包括通过管道与所述氮气入口11连通的氮气存储部。
在待清洗件悬置的过程中，通过所述氮气提供结构向待清洗件表面喷射氮气，有效的去除待清洗件表面的水分，提高效率。
本实施例中，所述第二容纳槽5的材质采用PE材质，相对于金属材质，不与酸性清洗液发生化学反应，避免金属污染。
本实施例中，通过离子溅射单元对待清洗件进行离子溅射处理，以去除待清洗件表面的杂质粒子
对待清洗件进行微观清洗，提高清洁效率，且离子溅射过程中，离子动能会转换为热能起到加热烘干的作用，去除在所述第一超声清洗单元和所述第二超声清洗单元的清洗过程中渗透进待清洗件近表层的水汽(也就是说，离子溅射单元属于微观烘干，而所述氮气提供结构通过氮气吹扫，去除待清洗件表面肉眼可见的水分，是宏观烘干)，对待清洗件进行有效的、彻底的烘干。
具体的，参考图2，本实施例中，通过移动结构将待清洗件提起后拿出，放入离子溅射槽体(即所述第三容纳槽6内)的载物台17上，关闭第三容纳槽6的上盖，所述第三容纳槽6内部形成一封闭腔体14。此时与出气口16连通的真空设备21运作使第三容纳槽6内部气压降至5Pa以下后，以一定的流量从氩气入口15通入惰性气体Ar气(氩气)，待气压升至一定值稳定(例如50～100Pa)后；缓慢持续的对载物台17施加负电压，第三容纳槽6内的Ar气被击穿从而产生带有正电荷的氩离子或原子。根据工艺要求，最终电压是可以发生变化的(调节范围可以为：-300～-800V)。产生的离子在外加电场的作用下产生加速运动，对待清洗件的表面进行轰击溅射，从而将待清洗件19的表层沉积的顽固污渍(主要包括待清洗件表面的杂质粒子)打击出来，离子溅射处理属于微观处理，达到高洁净度的清洗效果。
需要说明的是，待气压升至一定值稳定(例如50～100Pa)后，缓慢持续的对载物台17施加负电压，保证所述第三容纳槽内的氩气的容量，以保证在有足够的离子或原子对待清洗件的表面进行轰击溅射。
需要说明的是，为了保证离子溅射过程中，所述第三容纳槽6中的气压稳定，即保证所述第三容纳槽内的氩气的容量，通过氩气入口15持续向所述第三容纳槽中通入氩气，且氩气出口16与真空设备21连接，以排出氩气。
需要说明的是，根据能量守恒，在轰击溅射过程中，离子的动能转化为热能对待清洗件进行加热。在高温的轰击溅射作用下，待清洗件的表面被活化，可以加速内部水汽的逸散，起到烘干的作用，且所述第三容纳槽6内的温度随着电压升高最高可至900℃，避免了烘箱长时间的烘烤，实现高效率烘干。
本实施例中，所述载物台17的支撑架23穿过所述第三容纳槽6并外露于所述第三容纳槽6，所述支撑架23与电压提供结构22连接，以便于对所述载物台17施加电压，所述支撑架23与所述壳体20之间绝缘设置。
本实施例中，所述第三容纳槽6的壳体20采用不锈钢，所述第三容纳槽6的壳体接地以避免造成人员触电伤害。
本实施例中，所述第三容纳槽6的壳体20设置有循环冷却结构以隔绝高温。所述循环冷却结构包括均匀铺设于所述第三容纳槽6壳体的多条冷却水管道，多条冷却水管道通过供液管路18提供冷却水。
本实施例中示例性的，所述清洗装置还包括使得所述箱体结构的内部压力低于外部压力的排风结构，所述排风结构包括设置于所述箱体结构的侧壁上的入风孔，以及位于所述箱体结构的侧壁或顶部的排风孔9，所述排风孔9通过气体管道与真空设备连接，以使得所述箱体结构内的压力大于外界压力。
所述排风结构的设置保证所述箱体结构内部的压力低于外部压力50-100Pa，以保证酸性挥发气体不会溢流出外界，造成洁净室(所述清洗装置的外部环境为洁净室)环境污染。
需要说明的是，本实施例中，所述排风孔9复用为所述氮气出口，可以起到排出所述箱体结构内氮气的作用。
需要说明的是，在所述控制单元的控制下，依次通过第一超声清洗单元、第二超声清洗单元和离子溅射单元对待清洗件进行单次清洗，或者整体循环往复的清洗，或者通过上述部分清洗单元进行循环清洗，具体的清洗流程可根据实际需要设定。
本实施例中示例性的，所述清洗装置还包括喷丸处理单元，所述喷丸处理单元用于采用石英砂、以预设压力向待清洗件进行喷丸处理，所述喷丸处理单元包括容纳腔室，所述容纳腔室的侧壁和/或顶部设置有喷枪以向待清洗件喷射石英砂；所述喷丸处理单元还包括压缩气体提供结构，用于携载石英砂形成高速喷射流，从所述喷枪喷出。
由于经过所述第二超声清洗单元的清洗时，采用的是酸性清洗液，待清洗件的表面粗糙程度有所增加，通过喷丸处理可以降低表面粗糙度。因此，一些实施方式中，在通过所述第二超声清洗单元清洗后，对待清洗件进行喷丸处理，通过喷丸处理，对待清洗件表面的进行冲击和切削，使得待清洗件的表面获得较高的清洁度和较低的粗糙度，避免污染物在凹坑处沉积。
石英砂的粒径可以为0.5-1mm，纯度为SiO2≥99-99.5％，Fe2O3≤0.005％，为了保证待清洗件表面损伤度较低，喷砂要求空气压力(即喷丸压力)为3-5个大气压，喷枪距离为100-150mm，喷丸时间为50-70S，具体可以60S，但并不以此为限。
需要说明的是，为了避免喷丸处理引起粉尘污染，本实施例中，将所述喷丸处理单元独立设置于所述箱体结构之外，即所述第一超声清洗单元、所述第二超声清洗单元和所述离子溅射单元集成设置于一箱体结构内，而将所述喷丸处理单元独立设置
将经过喷丸处理的待清洗件取出，放入所述第一容纳槽4中，通过第一超声清洗单元去除待清洗件表面的残余颗粒。然后通过所述移动结构将待清洗件运送至所述第二容纳槽5，通过第二超声清洗单元对待清洗件再次进行清洗处理，此时可以仅进行精洗的清洗过程，HF与DIW比例设为1：10，清洗时开启超声，鼓泡功能以确保最佳清洗效果。
本实施例中，所述压缩气体提供结构通过第一管道与所述喷枪连通，所述喷丸处理单元还包括一石英砂存储结构，所述石英砂存储结构通过第二管道与所述喷枪连通，所述压缩气体提供结构提供压缩气体，以预设压力从所述喷枪喷出，由于压力变化，石英砂被吸附，通过所述第二管道，然后在所述压缩气体的带动下，从所述喷枪中喷出。
在一实施方式中，所述第三容纳槽可以复用为所述石英砂存储结构，所述第三容纳槽内的石英砂从所述喷枪中喷出，以对待清洗件进行喷丸处理，回到所述第三容纳槽，循环利用，降低成本。
需要说明的是，本实施例中的待清洗件可以为多种，可以是外延炉的排气管道，但并不以此为限。
本实施例中，所述移动结构包括水平移动部和升降移动部，所述水平移动部包括沿水平方向设置于所述箱体结构相对的两个侧壁之间的轨道10，如图1所示，所述第一容纳槽4、所述第二容纳槽5和所述第三容纳槽6沿第一方向排列设置，所述轨道的延伸方向与所述第一方向相平行设置，便于控制待清洗件在各个容纳槽中进行移动，所述机械手臂7可以沿所述轨道进行水平方向的移动，所述升降运动部设置于所述机械手臂7和所述轨道10之间，可以使得所述机械手臂7进行升降运动。
本实施例中，所述进料口2和所述出料口3分别设置于所述箱体结构的不同的侧壁上，但并不以此为限，例如，所述进料口2和所述出料口3可以设置于所述箱体结构的同一侧壁上，甚至，所述进料口2可以复用为所述出料口3。
参考图3，本发明还提供一种清洗方法，通过上述的清洗装置实现，包括以下步骤：
步骤1：将待清洗件放入容纳有超纯水的第一容纳槽，进行超声清洗；
步骤2：对待清洗件进行喷淋冲洗；
步骤3：将待清洗件放入容纳有酸性清洗液的第二容纳槽中，再次进行超声清洗；
步骤4：对待清洗件进行喷淋冲洗；
步骤5：对待清洗件进行离子溅射处理。
本实施例中，所述步骤3具体包括：
步骤31：采用比例为1:7的氢氟酸和超纯水构成的酸性清洗液对待清洗件进行超声清洗和鼓泡清洗；
步骤32：采用比例为1:10的氢氟酸和超纯水构成的酸性清洗液对待清洗件进行超声清洗和鼓泡清洗。
本实施例中，所述步骤3还包括重复所述步骤31和所述步骤32，对待清洗件循环进行多次清洗。
本实施例中，步骤31中的超声频率为40KHz，步骤32中的超声频率为120-160KHz。
本实施例中，所述步骤4之后还包括：
向待清洗件喷射氮气，以去除表面残留水分。
本实施例中，所述步骤1中的超声频率为28KHz。
由于经过所述第二超声清洗单元的清洗时，采用的是酸性清洗液，待清洗件的表面粗糙程度有所增加，本实施例的一些实施方式中，所述步骤5之前还包括：采用石英砂对待清洗件进行喷丸处理。
需要说明的是，上述喷丸处理的工序，可以根据待清洗件表面的粗糙度来决定是否进行喷丸处理，即在步骤5之前具体包括以下步骤：
步骤S1：对待清洗件的表面粗糙度进行判断，可以通过获取待清洗件的表面的图像进行粗糙度分析，或者人为观察判断；
步骤S2：若上述判断结果为粗糙度超过预设值(可根据实际需要设定)，则需要进行以下步骤：采用石英砂对待清洗件进行喷丸处理；
步骤S3：返回上述步骤1，并依次执行上述步骤1-步骤4，再次对待清洗件进行清洗。
需要说明的是，在经过喷丸处理后，也可以仅通过上述清洗步骤中的部分过程进行处理，例如：步骤S3还可以为：返回上述步骤2，并依次执行上述步骤2-步骤4，再次对待清洗件进行清洗。步骤S3还可以为：返回上述步骤3，并依次执行上述步骤3-步骤4，再次对待清洗件进行清洗。步骤S3还可以为：返回上述步骤2，仅通过第一喷淋结构进行喷淋冲洗，或，返回上述步骤4，仅通过第二喷淋结构进行喷淋冲洗。
以上所述为本发明实施例中较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以进行若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。
Claims (13)
1.一种清洗装置，其特征在于，包括具有进料口和出料口的箱体结构，以及位于所述箱体结构内部的第一超声清洗单元、第二超声清洗单元、离子溅射单元，所述箱体结构内还设置有用于控制从所述进料口进入的待清洗件的运动状态的移动结构；
所述第一超声清洗单元包括用于容纳超纯水的第一容纳槽，第一超声波发生结构和第一喷淋结构，所述第一超声发生结构设置于所述第一容纳槽的底部，所述第一喷淋结构设置于所述第一容纳槽的侧壁上，且所述第一喷淋结构位于相应的所述侧壁靠近所述第一容纳槽的顶部的部分；
所述第二超声清洗单元包括用于容纳酸性清洗液的第二容纳槽，第二超声波发生结构、鼓泡结构和第二喷淋结构，所述鼓泡结构设置于所述第二容纳槽的侧面或者底部，所述第二喷淋结构设置于所述第二容纳槽的侧壁上，且所述第二喷淋结构设置于相应的所述侧壁靠近所述第二容纳槽的顶部的部分；
所述离子溅射单元包括第三容纳槽，惰性气体提供结构和电压提供结构，所述第三容纳槽内设置有用于承载待清洗件的载物台，所述惰性气体结构用于通过所述第三容纳槽侧壁上的气体入口向所述第三容纳槽内输入惰性气体，所述电压提供结构用于对所述载物台提供负电压，所述第三容纳槽的外壳接地，使得所述第三容纳槽的外壳与所述载物台之间形成压差，以击穿所述第三容纳槽内的惰性气体形成游离的离子、离子团或原子，以对待清洗件进行离子轰击溅射；
所述移动结构包括机械手臂。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，还包括清洗液提供单元和排液单元；
所述清洗液提供单元包括储液结构，以及用于向所述第一容纳槽提供超纯水的第一输入管道，向所述第二容纳槽内提供酸性清洗液的第二输入管道；
所述排液单元包括废液存储结构，以及与所述第一容纳槽的底部的排液孔连通的第一输出管道，和与所述第二容纳槽的底部的排液孔连通的第二输出管道。
3.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，包括控制单元，所述控制单元包括设置于所述箱体结构外部的人机交互控制面板，
所述控制单元用于控制所述移动结构带动待清洗件在所述第一超声清洗单元、所述第二超声清洗单元和所述离子溅射单元中传输，并控制所述第一超声清洗单元、所述第二超声清洗单元和所述离子溅射单元按照预设顺序处于工作状态以对待清洗件进行清洗。
4.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，所述第二超声清洗单元还包括氮气提供结构，用于对清洗完成的待清洗件提供氮气，以去除待清洗件表面残留的水分。
5.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，还包括喷丸处理单元，所述喷丸处理单元包括一容纳腔室，所述容纳腔室的侧壁和/或顶部设置有喷枪以向待清洗件喷射石英砂；所述喷丸处理单元还包括压缩气体提供结构，用于携载石英砂形成高速喷射流，从所述喷枪喷出。
6.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，还包括使得所述箱体结构的内部压力高于外部压力的排风结构，所述排风结构包括设置于所述箱体结构的侧壁上的入风孔，以及设置于所述箱体结构的侧壁或顶部上的排气孔，所述排风孔通过气体管道与真空设备连接，以使得所述箱体结构内的压力小于外界压力。
7.一种清洗方法，通过权利要求1-6任一项所述的清洗装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将待清洗件放入容纳有超纯水的第一容纳槽，进行超声清洗；
步骤2：对待清洗件进行喷淋冲洗；
步骤3：将待清洗件放入容纳有酸性清洗液的第二容纳槽中，再次进行超声清洗；
步骤4：对待清洗件进行喷淋冲洗；
步骤5：对待清洗件进行离子溅射处理。
8.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
步骤31：采用比例为1:7的氢氟酸和超纯水构成的酸性清洗液对待清洗件进行超声清洗和鼓泡清洗；
步骤32：采用比例为1:10的氢氟酸和超纯水构成的酸性清洗液对待清洗件进行超声清洗和鼓泡清洗。
9.根据权利要求8所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤3还包括重复所述步骤31和所述步骤32，对待清洗件循环进行多次清洗。
10.根据权利要求8所述的清洗方法，其特征在于，步骤31中的超声频率为40KHz，步骤32中的超声频率为120-160KHz。
11.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤4之后还包括：
向待清洗件喷射氮气，以去除表面残留水分。
12.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤1中的超声频率为28KHz。
13.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤5之前还包括：
步骤S1：对待清洗件的表面粗糙度进行判断；
步骤S2：在步骤S1的判断结果为粗糙度超过预设值时，进行以下步骤：采用石英砂对待清洗件进行喷丸处理；
步骤S3：返回上述步骤1，并依次执行上述步骤1-步骤4，再次对待清洗件进行清洗；或者，返回上述步骤2，并依次执行上述步骤2-步骤4，再次对待清洗件进行清洗；或者
返回上述步骤3，并依次执行上述步骤3-步骤4，再次对待清洗件进行清洗；或者
执行所述步骤2，或者执行所述步骤4。
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| CN114433557A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-06 | 深圳市壹帆自动化有限公司 | 一种超声波清洗机 |
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