CN200988041Y - 炉管清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种炉管清洗装置，可应用于半导体制造技术领域，该清洗装置包括酸槽、水槽、导轨、传送臂和升降装置，所述导轨位于所述酸槽和所述水槽上方，所述传送臂安装于所述导轨上，并沿所述导轨传送炉管，所述升降装置与所述导轨相连，用于升降所述炉管，其中，所述酸槽包含第一酸槽和第二酸槽，所述传送臂包含第一传送臂和第二传送臂，且所述第一酸槽和所述第二酸槽分别位于所述水槽的两侧。本实用新型的炉管清洗装置解决了现有炉管清洗中的设备利用率较低的问题，同时还具有减少设备购置费及设备占地面积的优点。

Description

炉管清洗装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种炉管清洗装置。

背景技术

随着器件关键尺寸的缩小，对晶片表面玷污的控制变得越来越关键。如果在生产过程中引入了颗粒等污染源，就可能引起电路的开路或断路，因而在半导体工艺制造中，如何避免在工艺制造中的污染是必须要关注的问题。随着生产中设备自动化程度的提高，人员与产品的交互变少，防止生产中带来颗粒的重点已更多地放到了生产设备所产生的颗粒上面。如设备腔壁上积累的附着物的脱落就是一个很常见的污染源，为此，在生产过程中，常需要对设备的腔壁进行清洁，去除积累物，以防止因其脱落而导致对晶片的玷污。

在各种生产设备中，化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)设备的颗粒污染问题是关注的重点之一，这是由其的工作原理决定的。化学气相沉积设备通常会用于形成常用的氧化硅、氮化硅等薄膜，沉积时，向反应室内通入气态的含有形成薄膜所需的原子或分子的化学物质，该化学物质在反应室内混合并发生反应，最终在晶片表面聚集形成希望形成的固态薄膜和气态产物。在这一薄膜形成过程中，除了在晶片表面形成薄膜外，必然也会在反应室的内壁表面积累附着物。因此，在多次沉积后，当内壁上的附着物较厚时，易因其发生脱落，对沉积室和晶片造成玷污，形成晶片上的缺陷，降低产品的成品率。尤其对于以炉管为反应室的热壁式CVD设备，会有更多的颗粒沉积在炉管的内壁上，需要定时清洁的频率更高，因而在半导体制造工厂内，需为其配置专用的炉管清洗设备。

申请号为200420067700.4的中国专利申请公开了一种石英管清洗机，该清洗机包含一个酸槽和一个水槽，在不对清洗件进行夹持的情况下，对清洗件进行静止清洗，这样，传送臂只起传送作用，在清洗过程中可以处于闲置状态。但是，因该清洗设备在清洗时不对清洗件进行夹持，对炉管的清洗强度有限，清洗效果较差，通常会导致炉管清洗时间的较长。

图1为现有的双槽炉管清洗设备的截面示意图，如图1所示，其主要由机壳100、长条形的酸槽101和水槽102、传送臂103和导轨104组成，对于清洗沉积氧化硅的炉管的炉管清洗设备，酸槽101内一般放置的是由氢氟酸(HF)配置而成的酸液；清洗沉积氮化硅的炉管清洗设备，酸槽101内一般放置的是由磷酸(H₃PO₄)配置而成的酸液。水槽102一般为溢流槽，其利用大量去离子水对酸浸泡后的炉管进行冲洗。传送臂103沿着导轨104在酸槽和水槽间来回传送炉管105，并可以在炉管浸入酸槽101或水槽102时，起到夹持固定炉管的作用。炉管位于酸槽101或水槽102内时，槽底的转动机构会带动炉管105在传送臂103的弯臂内转动，以达到更好的清洗效果。

半导体工艺制造中，清洗不同沉积物的炉管所适用的酸溶液是不同的，如沉积氧化硅的炉管与沉积氮化硅的炉管在清洗时所用的酸溶液就不相同，因而常需要根据清洗的炉管类型，更换酸槽中的酸溶液，造成不必要的成本和时间上的浪费。为避免这一点，有的厂家购买了多台清洗设备，每一台清洗设备专用于一种类型的炉管清洗，其酸槽内的酸溶液也就无需作不必要的更换了，作到专机专用。另外，当需要清洗的炉管较多时，为了提高炉管清洗量，也需要购置更多的清洗机。但是一方面，该种炉管清洗设备较为昂贵，一台设备通常需要二十多万美元，购买多台设备会导致设备购置费上升，另一方面，多台设备也会导致设备占地面积上升，两方面最终都会导致生产成本上升。为改善这一点，后来出现了多槽的炉管清洗机。

图2为现有的三槽炉管清洗设备的截面示意图，如图2所示，其由机壳100、两个长条形的酸槽202a、202b和一个水槽201、传送臂103和导轨104组成，不同的酸槽101a和101b内放置的用于清洗不同沉积材料的不同的酸溶液，如酸槽202a中放置的是由氢氟酸(HF)配置而成的酸液；酸槽202b内放置的是由磷酸(H₃PO₄)配置而成的酸液等。传送臂103沿着导轨104在酸槽和水槽间来回传送炉管105，当清洗氧化硅炉管时，其将炉管传送至酸槽202a处，并夹持该炉管浸入酸槽202a内进行腐蚀清洗，清洗后，再将该炉管夹持至水槽201内进行冲洗；当清洗氮化硅炉管时，则利用传送臂103在酸槽202b和水槽201间移动。在这一过程中，传送臂同时起到传送和清洗过程的夹持炉管的作用，其在某一炉管的整个清洗过程中一直被该炉管所占用。因而，虽然该三槽清洗设备与一台双槽设备相比，不再有来回更换酸溶液的麻烦，与两台双槽设备相比，在占地面积与成本两方面也占有优势。但其在对某一炉管进行清洗的过程中，另一类型的炉管所适用的酸槽一直是处于闲置状态，仍存在设备利用率较低的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种炉管清洗装置，解决现有炉管清洗中的设备利用率较低的问题。

本实用新型提供的一种炉管清洗装置，包括酸槽、水槽、导轨、传送臂和升降装置，所述导轨位于所述酸槽和所述水槽上方，所述传送臂安装于所述导轨上，并沿所述导轨传送炉管，所述升降装置与所述导轨相连，用于升降所述炉管，其中，所述酸槽包含第一酸槽和第二酸槽，所述传送臂包含第一传送臂和第二传送臂；且所述第一酸槽和所述第二酸槽分别位于所述水槽的两侧。

其中，所述导轨可以设置为一组，其由所述第一酸槽上方延伸至所述第二酸槽上方。

其中，所述第一传送臂在所述第一酸槽和水槽间运动，所述第二传送臂在所述第二酸槽和水槽间运动，且所述第一传送臂与第二传送臂的运动方向相同。

其中，所述升降装置位于升状态时，进行装卸或传送所述炉管的操作；所述升降装置位于降状态时，进行酸清洗和水冲洗所述炉管的操作。

其中，所述第一酸槽和所述第二酸槽可以用于放置不同的酸溶液。

其中，所述第一传送臂与第二传送臂为左右对称安装。

此外，所述导轨也可以包含第一导轨和第二导轨，所述第一导轨由所述第一酸槽上方延伸至所述第二酸槽上方，所述第二导轨由所述第二酸槽上方延伸至所述第一酸槽上方，且所述第一传送臂安装在所述第一导轨上，所述第二传送臂安装在第二导轨上。

或者，对于所述导轨包含第一导轨和第二导轨的，所述第一导轨由所述第一酸槽上方延伸至所述水槽上方，所述第二导轨由所述第二酸槽上方延伸至所述水槽上方，且所述第一传送臂安装在所述第一导轨上，所述第二传送臂安装在第二导轨上。

其中，所述第一导轨和第二导轨分别与一升降装置相连，且所述第一导轨与第二导轨的安装位置可以上下或左右交错。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的炉管清洗装置，结合炉管清洗的特点，采用了两个酸槽和一个水槽的三槽结构，并增加了一套传送臂，使得两个酸槽能同时进行腐蚀浸溶工作，与普遍三槽清洗机相比，其提高设备的利用率至少50％以上，可达到两台双槽清洗机的清洗效率，同时具有占地面积小、成本低的优点。

附图说明

图1为现有的双槽炉管清洗设备的截面示意图；

图2为现有的三槽炉管清洗设备的截面示意图；

图3为本实用新型的第一实施例的炉管清洗装置截面示意图；

图4为本实用新型的第二实施例的炉管清洗装置截面示意图。

具体实施方式

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。

本实用新型的处理方法可被广泛地应用到许多应用中，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本实用新型的保护范围内。

本实用新型利用示意图进行了详细描述，在详述本实用新型实施例时，为了便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本实用新型的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

半导体工艺设备中，常需要使用各种炉管作为反应室，当使用较长时间后，反应室内会积累一层附着物，造成生产中的颗粒污染，尤其对于热壁式的化学气相沉积炉管，这一污染问题尤为严重。因而生产中每间隔一段时间，就需要对各炉管进行清洁处理，一般采用轮流清洗的方法，以减少对生产的影响。

对炉管进行清洗时，先将脏的炉管由设备中取出，对其进行湿法腐蚀以去除炉管壁上的累积附着物。对于炉管上附着物不同的炉管，所用的腐蚀液也不相同，如对于附着物为氧化硅的炉管，通常是利用49％的HF酸腐蚀液对其进行浸泡，腐蚀去除内壁上的积累物。去除后，再用大量去离子水对该炉管进行冲洗，并烘干待用。在这一清洗过程中，无论是利用酸溶液进行腐蚀，还是利用去离子水进行冲洗，往往需要将炉管夹持住并浸入槽底部，利用转动装置令炉管在夹持物中转动，其中，转动会令清洗效果更好，而夹持清洗可以防止炉管在清洗中被损坏。现有的双槽清洗机在针对不同炉管换用不同的酸溶液方面有不便之处，而购置多台清洗设备实现专机专用，又不利于生产成本的节约。对于现有的三槽清洗机，也还存在同一时间只有一个槽处于使用状态，设备利用率低下的问题。

本实用新型结合工艺需要，对现有的炉管清洗机存在的问题进行了改进，通过在三槽清洗机的基础上增加一传送臂，并调整酸槽和水槽的位置而提高了该设备的利用率。本实用新型中的炉管清洗装置，包括酸槽、水槽、导轨、传送臂和升降装置，且导轨位于酸槽和水槽上方，传送臂安装于导轨上，并沿导轨传送炉管，升降装置与导轨相连，用于升降所述炉管，其中，酸槽包含第一酸槽和第二酸槽，传送臂包含第一传送臂和第二传送臂；且第一酸槽和第二酸槽分别位于所述水槽的两侧。下面结合本实用新型的第一实施例进行详细介绍。一种炉管清洗装置，

本实施例中，需要同时对多个附着物为氧化硅的炉管和附着物为氮化硅的炉管进行清洗，其中，对于氧化硅炉管需采用氢氟酸溶液，对于氮化硅炉管需采用磷酸溶液。图3为本实用新型的第一实施例的炉管清洗装置截面示意图，结合图3对利用本实施例的炉管清洗机对两个炉管进行清洗的过程进行介绍，说明本实施例中的炉管清洗机所具有的优点。

清洗时，先将配好的氢氟酸溶液放入第一酸槽303a中，磷酸溶液放入第二酸槽303b中，为两个炉管的同时清洗作好准备。然后，将待清洗的带氧化硅炉管311放入第一传送臂301a的臂弯内。该第一传送臂301a在装载炉管时位于清洗机左边的第一酸槽303a上方，且该第一传送臂的开口面向设备左壁，以便于炉管的装载。

接着，需将第一传送臂301a向下浸入对应的第一酸槽303a中对其内的带氧化硅炉管311进行腐蚀清洗。本实施例中，第一传送臂301a和第二传送臂301b均安装于导轨304上，该导轨304由第一酸槽上方延伸至第二酸槽上方，且有升降装置与导轨相连(图中未示出)，使该导轨可以具有升、降两种状态。前面装载炉管时，该导轨304处于升状态，此时只需将该导轨降下，即可令第一传送臂301a夹持着炉管浸入第一酸槽303a的底部，再开启槽底的转动装置，则炉管311在第一传送臂301a的夹持下在腐蚀清洗液中转动，提高清洗的效率和效果。在这一过程中，因空闲的第二传送臂301b也会同时降下，最好将其移至水槽上方，令其浸入水槽中，而不是第二酸槽中。

这一带氧化硅炉管311在酸槽中进行清洗所需的时间由炉管的状态所确定，一般在一小时左右，清洗完成后，停止炉管的转动，并将导轨304升起，令第一传送臂301a回到第一酸槽303a的上方。然后，将第一传送臂301a经导轨传送至中间的水槽302的上方，为其冲洗作准备。

此时，将第二传送臂301b移至存放磷酸溶液的第二酸槽303b的上方，将带氮化硅炉管321放入第二传送臂301b的臂弯内。为了取放炉管时更为方便，第二传送臂301b的安装方向与第一传送臂301a左右对称，如图3所示，两个传送臂分别位于设备的左边和右边，且用于放入炉管的传送臂臂弯开口方向也相反。

然后，再将导轨降下，此时，第一传送臂301a会夹持已腐蚀清洗的带氧化硅炉管31 1降至设备中部的水槽302的底部，通常中部的水槽为溢流槽，其利用大量的去离子水对酸腐蚀清洗后的炉管进行冲洗，去除其上残留的酸溶液，为冲洗彻底，这一冲洗过程所需时间也大约为一小时。在带氧化硅炉管311进行冲洗的这段时间内，第二传送臂301b夹持待腐蚀清洗的带氮化硅炉管321降至第二酸槽303b的底部，对其进行转动清洗，这一时段，二个炉管的水冲洗和酸清洗可实现同步并行操作。

待这一水冲洗和酸清洗过程完成后，再利用导轨将分别夹持着两炉管的两个传送臂升起，然后，将第一传送臂301a移回其装卸位置--第一酸槽上方，将其上的带氧化硅炉管311卸下，再将下一个要清洗的带氧化硅炉管312装入。同时，将第二传送臂301b移至中部的水槽上方。

接着，再将导轨304降下，分别对第一酸槽303a中的第一传送臂301a内的带氧化硅炉管312进行酸清洗，对水槽302中的第二传送臂301b内的带氮化硅炉管321进行水冲洗。

完成后，再将导轨304升起，移动第二传送臂至其卸管位置--第二酸槽上方，卸下清洗好的带氮化硅炉管321，装上新的待清洗的带氮化硅炉管322；并将第一传送臂移至水槽上方。接着，又可以降下导轨，进行新一轮的水冲洗和酸清洗过程。

然后依此规律对后续炉管进行依次清洗，表1表示的是本实用新型第一实施例中各槽的使用情况，如表1所示，除第一只炉管--带氧化硅炉管311的酸清洗时段外，之后的清洗机均可以同时有两个槽--水槽和酸槽之一，处于工作状态，将清洗机的利用率提高了一倍，与两台双槽清洗设备的清洗速度差不多，而其在设备购置费及设备占地面积方面均比后者有明显优势。

表1

	第一酸槽	水槽	第二酸槽
				第一时段	带氧化硅的炉管311
第二时段		带氧化硅的炉管311	带氮化硅的炉管321
				第三时段	带氧化硅的炉管312	带氮化硅的炉管321
第四时段		带氧化硅的炉管312	带氮化硅的炉管322
				第五时段	带氧化硅的炉管313	带氮化硅的炉管322

本实用新型将水槽改在设备中部位置，第一传送臂在第一酸槽和水槽间运动，第二传送臂在第二酸槽和水槽间运动，且所述第一传送臂与第二传送臂的运动方向总是相同，或者说明两个传送臂不会同时向水槽移动，总是一个传送臂在水槽处，另一个就在酸槽处，因而可以确保两个传送臂可以正常工作，不会相撞。此外，本清洗机还可以利用设备的控制程序控制第一传送臂和第二传送臂的自动协调移动，防止人为误操作。

本实施例中，两个酸槽分别放入了不同的酸溶液，对附着物类型不同的炉管进行清洗；在本实用新型的其他实施例中，也可以在两个酸槽中放入相同的酸溶液，对附着物类型相同的炉管进行同时清洗，以达到提高清洗效率的效果。

本实施例中，两个酸槽是放入了不同的酸溶液，其结构形状是相同的，在本实用新型的其他实施例中，还可以设置成两个结构或形状不同的酸槽，以实现对不同形状的炉管或待清洗物进行同时清洗，如可以对两个直径大小不同或长短不同的炉管进行清洗。

本实施例中，将升降装置与导轨相连接，实现炉管的升降，且当升降装置位于升状态时，进行装卸或传送炉管的操作；升降装置位于降状态时，进行酸清洗和水冲洗炉管的操作。在本实用新型的其他实施例中，还可以将与导轨相连的两个升降装置分别安装在两个传送臂上，即将两个传送臂设计为具有收缩功能的传送臂，实现将炉管提升至槽上方或降至槽底的功能，此时，两个传送臂无需同时升降，控制更为灵活，应用也更为广泛。

本实施例中的炉管清洗装置，虽然简单方便，但因其两个传送臂只能同时升降，对于两种待清洗炉管在酸清洗和水冲洗阶段所需时间都基本相同的情况，该清洗装置具有明显的提高清洗效率的功效，但对于其他的情况则提高的效率有限，因而其应用有一定限制，一般是应用于两个传送臂上的炉管清洗类型基本相同的情况。

图4为本实用新型的第二实施例的炉管清洗装置截面示意图，结合图4对利用本实施例的炉管清洗机进行介绍，说明本实施例中的炉管清洗机所具有的优点。

本实用新型第二实施例中的炉管清洗装置，对第一实施例中的导轨进行了优化，将导轨分为了第一导轨和第二导轨，第一导轨可以由第一酸槽上方延伸至水槽上方结束，也可以由第一酸槽一直延伸至第二酸槽上方再结束；第二导轨可以由第二酸槽上方延伸至水槽上方结束，也可以由第二酸槽一直延伸至第一酸槽上方结束，且因第一导轨与第二导轨在水槽上方会有重合，安装时第一导轨与第二导轨在位置上是处于上下或左右交错的。如图4所示，本实施例中，采用了第一导轨304a与第二导轨304b分别位于上、下方，且二者长度相同，前者是由第一酸槽303a一直延伸至第二酸槽303b上方结束，后者是由第二酸槽303b一直延伸至第一酸槽303a上方结束。

此外，第一传送臂301a安装在第一导轨304a上，第二传送臂301b安装在第二导轨304b上。第一导轨和第二导轨各有升降装置，分别具有升和降两种状态，可分别控制其上的传送臂位于槽上方或降至槽底部。注意，安装于位置较低的导轨上的传送臂为了达到合适的升降位，其长度要作相应的调整，本实施例中，安装于位置较低的第二导轨304b上的第二传送臂301b要略短于第一传送臂301a。

本实施例中的炉管清洗装置的使用方法与第一实施例中类似，只是因其两个传送臂分别安装于不同的具有升降装置的导轨上，可以分别控制升降，其在两个炉管进行同步清洗时更为方便灵活。如，若水冲洗时间相对于酸清洗时间较短时，可在用于酸清洗的传送臂仍位于槽底时(其导轨位于降状态)，先将另一导轨升起，将已水冲洗完的炉管移至设备边，对其进行吹干、换下一炉管的操作等，可以进一步节约工艺时间，提高设备的利用率及清洗效率。另外，对于两种待清洗炉管所需清洗时间相差较远时，也可以满足同步工作，如第一酸槽中的第一种炉管酸清洗时间为1小时，水冲洗时间为1小时，而第二酸槽中的第二种炉管酸清洗时间需4小时，水冲洗时间为1小时时，可按表2进行工艺安排。本实施例的炉管清洗装置的灵活性和实用性更强，只需注意在工艺安排时将两种炉管的水冲洗时段错开即可。

表2

	第一酸槽	水槽	第二酸槽
				第一时段	第一种炉管1		第二种炉管1
第二时段		第一种炉管1	第二种炉管1
				第三时段	第一种炉管2		第二种炉管1
第四时段		第一种炉管2	第二种炉管1
				第五时段	第一种炉管3	第二种炉管1
第六时段		第一种炉管3	第二种炉管2
				第七时段	第一种炉管4		第二种炉管2

本实施例中传送臂的升降、传送以及两个酸槽和水槽的各种动作，也可通过设置设备的控制程序而自动实现，这样，操作人员只需执行取、放炉管的操作即可，可以有效防止人为误操作所造成的损失。

以上所述的本实用新型的两个实施例中，均采用了两个酸槽、一个水槽和两个传送臂的结构，在本实用新型的其他实施例中还可以是四个酸槽、两个水槽和四个传送臂的结构等，只要其满足在一个水槽的两侧分别放置两个酸槽、且每个酸槽单用一个传送臂，就应该落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1、一种炉管清洗装置，包括酸槽、水槽、导轨、传送臂和升降装置，所述导轨位于所述酸槽和所述水槽上方，所述传送臂安装于所述导轨上，并沿所述导轨传送炉管，所述升降装置与所述导轨相连，用于升降所述炉管，其特征在于：所述酸槽包含第一酸槽和第二酸槽，所述传送臂包含第一传送臂和第二传送臂，且所述第一酸槽和所述第二酸槽分别位于所述水槽的两侧。

2、如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述导轨由所述第一酸槽上方延伸至所述第二酸槽上方。

3、如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述第一传送臂在所述第一酸槽和水槽间运动，所述第二传送臂在所述第二酸槽和水槽间运动，且所述第一传送臂与第二传送臂的运动方向相同。

4、如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述升降装置位于升状态时，进行装卸或传送所述炉管的操作；所述升降装置位于降状态时，进行酸清洗和水冲洗所述炉管的操作。

5、如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述第一酸槽和所述第二酸槽用于放置不同的酸溶液。

6、如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述第一传送臂与第二传送臂为左右对称安装。

7、如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述导轨包含第一导轨和第二导轨，所述第一导轨由所述第一酸槽上方延伸至所述第二酸槽上方，所述第二导轨由所述第二酸槽上方延伸至所述第一酸槽上方，且所述第一传送臂安装在所述第一导轨上，所述第二传送臂安装在第二导轨上。

8、如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于：所述导轨包含第一导轨和第二导轨，所述第一导轨由所述第一酸槽上方延伸至所述水槽上方，所述第二导轨由所述第二酸槽上方延伸至所述水槽上方，且所述第一传送臂安装在所述第一导轨上，所述第二传送臂安装在第二导轨上。

9、如权利要求7或8所述的清洗装置，其特征在于：所述第一导轨和第二导轨分别与一升降装置相连。

10、如权利要求7或8所述的清洗装置，其特征在于：所述第一导轨与第二导轨的安装位置上下或左右交错。

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