CN221063708U - 一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，涉及半导体生产用清洗设备技术领域，包括：桁架，在两端分别形成有工件上料区、工件下料区；机械臂，形成有至少一组做升降运动的夹爪；自动清洗及烘干线，装配于桁架中并处于机械臂的下方，在工件上料区、工件下料区之间中依次形成有针对隔热环的碱液自动循环清洗工位、纯水自动冲洗工位、纯水自动循环清洗工位、自动烘干工位；控制柜，装配于桁架的一侧，与机械臂、碱液自动循环清洗工位、纯水自动冲洗工位、纯水自动循环清洗工位、自动烘干工位控制连接。本实用新型能够在不需要人工操作的情况下进行工件清洗和烘干，从而加快生产速度，提高生产效率，提高产品质量。

Description

一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备

技术领域

本实用新型涉及半导体生产用清洗设备技术领域，具体涉及到一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备。

背景技术

由于半导体多晶硅生产过程中石英隔热环外表面粘附着物料和低温聚合物以及硅粉，在下一炉批次生产时会影响半导体多晶硅的产品质量，所以需要清洗和烘干。

但石英隔热环外表面黏附的物料、低温聚合物以及硅粉用人工清理较困难，效率低下，不易清洗干净，且在人工清洁的过程中容易给半导体生产用超纯石英隔热环造成二次污染。

因此，存在待改进之处，本实用新型提供一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备。

实用新型内容

针对现有技术所存在的不足，本实用新型目的在于提出一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，具体方案如下：

一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，包括：

桁架，在两端分别形成有工件上料区、工件下料区；

机械臂，滑动安装在桁架中，其滑行方向为沿着靠近或者远离工件上料区、工件下料区的方向，形成有至少一组做升降运动的夹爪；

自动清洗及烘干线，装配于桁架中并处于机械臂的下方，在工件上料区、工件下料区之间中依次形成有针对隔热环的碱液自动循环清洗工位、纯水自动冲洗工位、纯水自动循环清洗工位、自动烘干工位；

控制柜，装配于桁架的一侧，与机械臂、碱液自动循环清洗工位、纯水自动冲洗工位、纯水自动循环清洗工位、自动烘干工位控制连接。

具体工作时，在控制柜中设定机械臂、碱液自动循环清洗工位、纯水自动冲洗工位、纯水自动循环清洗工位、自动烘干工位所对应的工作参数；

将装有工件的料框放入工件上料区，启动机械臂，在工件上料区中有料框的条件下，机械臂将工件上料区的料框抓取并沿着桁架滑动至纯水自动冲洗工位的正上方；

机械臂下降，并将料框放入纯水自动冲洗工位，纯水自动冲洗工位使用高压超纯水对工件的表面完成喷淋冲洗；

机械臂自动抓取料框并滑动至碱液自动循环清洗工位的正上方，机械臂下降，并将料框放入碱液自动循环清洗工位，碱液自动循环清洗工位在蒸汽温度在60-80℃的条件下使用5％-20％的碱液对工件的表面进行循环超声波清洗，完成循环超声波清洗后，机械臂自动抓取料框并滑动至纯水自动冲洗工位的正上方；

机械臂下降，并将料框放入纯水自动冲洗工位，纯水自动冲洗工位使用高压超纯水对工件的表面完成喷淋冲洗；

步骤六：机械臂自动抓取料框并滑动至纯水自动循环清洗工位的正上方，机械臂下降，并将料框放入纯水自动循环清洗工位，纯水自动循环清洗工位在蒸汽温度在60-80℃的条件下使用电阻率≥18MΩ·cm高压超纯水对配件表面进行循环超声波清洗，完成循环超声波清洗后，机械臂自动抓取料框并滑动至纯水自动冲洗工位的正上方；

机械臂下降，并将料框放入纯水自动冲洗工位，纯水自动冲洗工位使用高压超纯水对工件的表面完成喷淋冲洗；

机械臂自动抓取料框并滑动至自动烘干工位的正上方，机械臂下降，并将料框放入自动烘干工位，自动烘干工位对工件的表面施加45-55℃的热风，直至吹干；

机械臂自动抓取料框并滑动至工件下料区的正下方，在工件下料区中无料框的条件下，机械臂自动将完成清洗后料框放下。

进一步的，纯水自动冲洗工位采用喷淋，包括：

冲洗槽，可拆卸安装在桁架的底板上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门；

喷嘴喷淋装置，至少设置有一组，布置于冲洗槽的内壁；

喷淋泵，与喷嘴喷淋装置连通。

进一步的，喷嘴喷淋装置包括固定式喷嘴喷淋组件，在冲洗槽的两个相对侧壁上至少固定设置有两组；

喷嘴喷淋装置还包括移动式喷嘴喷淋组件，在冲洗槽的两个相对侧壁上各转动设置有一组；

两组移动式喷嘴喷淋组件位于冲洗槽的外壁上分别联动设置有一组连杆组件，两组连杆组件之间联动安装有双头气缸。

进一步的，碱液自动循环清洗工位采用超声波清洗，包括：

碱液清洗槽，可拆卸安装在桁架的底板上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门；

超声波装置，安装于碱液清洗槽的底部；

碱液循环加热管，通过支架安装于碱液清洗槽中，并悬空设置于碱液清洗槽的底部的上方。

进一步的，桁架的底板上设有与碱液清洗槽连通设置的碱液配置箱，碱液配置箱的外壁上覆设有保温层；

碱液配置箱中设有碱液配置加热管、定量加水装置以及搅拌装置。

进一步的，碱液清洗槽的上部设有溢流结构、排汽结构，桁架上安装有废液收集机、碱液蒸汽处理机，溢流结构与废液收集机连通设置，排汽结构与碱液蒸汽处理机连通设置。

进一步的，纯水自动循环清洗工位采用超声波清洗，包括：

纯水清洗槽，可拆卸安装在桁架的底板上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门；

纯水清洗槽中设有超声波装置、加热用蒸汽盘管、排汽结构。

进一步的，自动烘干工位包括：

烘干槽，可拆卸安装在桁架的底板上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门，侧壁上开设有进风口、排风口；

空气过滤器、热烘风机，均可拆卸安装在桁架的底板上；

空气过滤器对热烘风机提供过滤后的空气，热烘风机与烘干槽上的进风口连通。

进一步的，碱液蒸汽处理机的下部装有超纯水，上部装有超纯水雾化装置；

且上部设有液位开关，当液位高于设定值，碱液蒸汽处理机会自动排放。

进一步的，工件下料区设有用于检测工件的波长紫光灯，纯水自动冲洗工位中设有电导率检测仪器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)通过控制柜控制机械臂带动工件进入自动清洗及烘干线操作，自动清洗和烘干线能够在不需要人工操作的情况下进行工件清洗和烘干，从而加快生产速度，减少生产时间，提高生产效率，降低对超洁净工件的二次污染风险，具体来说，提高清洗质量，通过超纯水自动冲洗工位预先对配件表面进行冲洗，把配件表面黏附的碱液冲洗干净，使用碱液自动循环清洗工位和纯水自动循环清洗工位，可以确保工件表面得到彻底清洗，去除污垢和残留物质，提高产品质量，最后使用自动烘干工位将烘干。

(2)在需要高度洁净的半导体制造环境中，清洗工位和冲洗工位的使用有助于防止工件之间的污染和交叉污染；冲洗工位和清洗工位的使用，可以减少废弃物和化学品的浪费，有助于环境保护。

(3)通过本实用新型，自动清洗及烘干线在实现对工件表面进行洁净处理的前提下，使配件表面达到超纯水的洁净度(PPM级)，自动清洗及烘干线减少了对操作员的依赖，从而降低了人力成本；自动化工作流程可以减少操作员接触到化学品和高温设备的机会，从而提高工作环境的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的全自动清洗设备的俯视图；

图2为本实用新型的全自动清洗设备的立体图；

图3为本实用新型展示机械臂具体结构的侧视图；

图4为本实用新型展示水平导轨具体结构的立体图；

图5为本实用新型展示自动清洗及烘干线具体结构的结构示意图；

图6为空气过滤器、进风管以及热烘风机之间关系的架构图；

图7为本实用新型展示碱液蒸汽处理机具体结构的结构示意图；

图8为碱液蒸汽处理机、超纯水雾化装置以及液位开关的架构图。

附图标记：1、桁架；01、底板；02、水平导轨；2、机械臂；21、夹爪；22、固定板；23、动力装置；3、控制柜；4、工件上料区；5、工件下料区；6、碱液自动循环清洗工位；61、碱液清洗槽；62、超声波装置；63、碱液循环加热管；64、支架；641、搭接杆；642、承重杆；643、限位块；65、溢流结构；66、排汽结构；7、纯水自动冲洗工位；71、冲洗槽；72、喷嘴喷淋装置；721、固定式喷嘴喷淋组件；722、移动式喷嘴喷淋组件；73、喷淋泵；8、纯水自动循环清洗工位；81、纯水清洗槽；82、承重架；821、支撑部；9、自动烘干工位；91、烘干槽；92、空气过滤器；93、进风管；94、热烘风机；10、气动密封门；11、连杆组件；12、双头气缸；13、碱液蒸汽处理机；131、超纯水雾化装置；132、液位开关；14、碱液配置箱。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

根据对石英隔热环外表面清洗、烘干的技术要求，本实用新型提出针对石英隔热环的全自动清洗设备，完成对石英隔热环的清洗、烘干。该种设备以及工艺还可以用于化工、军工、汽车行业的精密零部件清洗。

需要说明的是，本实施例中所针对的石英隔热环一般的产品规格为Φ70mm*H32mm，石英隔热环上的附着物一般有硅粉、聚合物和不定形硅等污染物，清洗后的石英隔热环要求光亮洁净，无肉眼可见明显污渍，无清洗死角，清洗后的石英隔热环用试纸擦拭检查，需要碱液浓度很低。

对此，如图1，该种全自动清洗设备包括桁架1、机械臂2、自动清洗及烘干线以及控制柜3，由控制柜3控制桁架1上的机械臂2、自动清洗及烘干线配合完成清洗、烘干工作。

其中，桁架1用于实现对自动清洗及烘干线的安装，以及实现配合机械臂2的操作，如,1所示，桁架1的底部形成有底板01，底板01用来承载自动清洗及烘干线，顶部为镂空的横梁，横梁之间设有两套水平导轨02，水平导轨02用来连接机械臂2。

为了便于工作人员装载待清洗、烘干的石英隔热环以及取出清洗、烘干后的石英隔热环，在桁架1两端分别形成有工件上料区4、工件下料区5，工件上料区4、工件下料区5同时可容纳至少一台移动小车，移动料车上形成有料框，每个料框可一次性装载几十个工件(石英隔热环)，每个料框作为一个批次，进入自动清洗及烘干线中。

需要说明的是，工件上料区4、工件下料区5的上料位、下料位均设有电子感应器，当装有一定数量工件的料框放在上料位、下料位上时，由于整个料框具有一定的重量，电子感应器会被触发，感应到工件上料区4、工件下料区5有料框放入。

结合图2、图3和图4，其次，机械臂2用于将装有待清洗工件的料框自动进入自动清洗及烘干线进行所需洗净工序，完毕后自动卸下料框。机械臂2滑动安装在桁架1上的两组水平导轨02之间，其滑行方向为沿着靠近或者远离工件上料区4、工件下料区5的方向。具体来说，机械臂2形成有两组对称设置的夹爪21，两组夹爪21集成于同一块固定板22上，固定板22上部安装有一套由电机驱动两套齿轮的动力装置23，对应的，桁架1在水平导轨02附近安装有两套用于与齿轮啮合的水平齿条，固定板22上还设置有一套由电机驱动齿轮沿着竖直齿条运动的驱动装置，夹爪21、电机驱动齿轮沿着齿条运动为机械臂2中常规的结构，不做具体阐述。

夹爪21夹持住料框之后，若电机驱动齿轮沿着竖直齿条运动，会带动固定板22做竖直方向上的上升或者下降运动，进而带动夹爪21上的料框做上升或者下降运动，当电机驱动齿轮沿着水平齿条运动时，机械臂2整体沿着水平导轨02滑动，会带动固定板22做水平方向上的左移或者右移运动，进而带动夹爪21上的料框做靠近工件上料区4或者工件下料区5的运动。

工件上料区4有料框放入后，机械臂2自动将上料位中的料框抓取，两组夹爪21分别夹持料框的四个边缘，然后机械臂2做出上述的沿着桁架1竖直方向上或者水平方向上的移动，将料框送往自动清洗及烘干线。

如图1和图2，自动清洗及烘干线为完成清洗、烘干操作的核心结构，装配于桁架1中并处于机械臂2的下方，在工件上料区4、工件下料区5之间中依次形成有针对隔热环的碱液自动循环清洗工位6、纯水自动冲洗工位7、纯水自动循环清洗工位8、自动烘干工位9。通过这四个独立设置的工位，配合完成对料框中的工件进行不同方式的清洗，以及最后的烘干。

如图1可以看出，纯水自动冲洗工位7设置在碱液自动循环清洗工位6、纯水自动循环清洗工位8之间，该位置的设定不是随意的，纯水自动冲洗工位7可以与相邻的碱液自动循环清洗工位6、纯水自动循环清洗工位8配合实现在前、在后的纯水冲洗。

需要说明的是，机械臂2带着料框沿着桁架1运动时，并不是依次经过自动循环清洗工位、纯水自动冲洗工位7、纯水自动循环清洗工位8、自动烘干工位9便可完成清洗、烘干，而是需要通过机械臂2的在水平方向的往复滑移，才能实现上述对料框中的工件进行不同方式的清洗。

其中，纯水自动冲洗工位7采用喷淋，纯水喷淋是其中一种清洗方式。由于工件表面附着有黏附力较小的污染物，首先由纯水自动冲洗工位7使用高压超纯水对工件进行预冲洗，将附着在表面的污染物冲洗掉。

结合图4和图5，纯水自动冲洗工位7包括冲洗槽71、喷嘴喷淋装置72、喷淋泵73。冲洗槽71为SUS316L不锈钢板材质制成的槽体，通过立柱可拆卸安装在桁架1的底板01上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门10，气动密封门10由气缸控制以进行滑移运动，气缸由控制元件设定控制命令，气缸可采用“亚德客”品牌，控制元件可选用“SMC”品牌。

喷嘴喷淋装置72包括固定式喷嘴喷淋组件721、移动式喷嘴喷淋组件722，固定式喷嘴喷淋组件721在冲洗槽71的两个相对侧壁上分别固定设置有两组，每组均为集成有多个喷嘴的喷淋管，喷嘴朝向冲洗槽71的中部。移动式喷嘴喷淋组件722在冲洗槽71的两个相对侧壁上各转动设置有一组，每组均为集成有多个喷嘴的喷淋管，喷嘴的初始状态为朝向冲洗槽71的中部。

与固定式喷嘴喷淋组件721不同的是，移动式喷嘴喷淋组件722的喷淋管的两端转动穿设于冲洗槽71并向外延伸，两组移动式喷嘴喷淋组件722位于冲洗槽71的外壁上分别联动设置有一组连杆组件11，连杆组件11的一端固定套设在喷淋管的端部，两组连杆组件11之间联动安装有双头气缸12，双头气缸12与连杆组件11为现有可直接购买到的产品，通过双头气缸12中活塞的伸出运动推动连杆组件11做张开或者聚拢运动，从而带动两组移动式喷嘴喷淋组件722的喷淋管来回旋转一定的角度，在旋转的过程中可以改变喷嘴的朝向。当冲洗槽71中放入有料框时，固定式喷嘴喷淋组件721、移动式喷嘴喷淋组件722中固定角度的喷嘴、角度可调的喷嘴便可配合对工件的表面进行多方位的喷淋冲洗。

为实现对喷嘴的供水以及提供一定的水压，喷淋泵73通过支管总成分别与固定式喷嘴喷淋组件721、移动式喷嘴喷淋组件722中的喷淋管连通，且喷淋泵73的进水端与水源之间还设有一个不锈钢过滤器，过滤器中设有5或10微米过滤芯，对水质起到过滤效果。

纯水自动冲洗工位7工作时，气动密封门10被气缸推动至密封冲洗槽71顶部的敞口，喷淋泵73开启，同时对定式喷嘴喷淋装置72、移动式喷嘴喷淋组件722供水以及提供水压，实现喷嘴的喷淋。

如图5，其二，碱液自动循环清洗工位6采用超声波清洗，碱液超声波清洗是第二种清洗方式。由于工件表面附着有黏附力较大的聚合物，由纯水自动冲洗工位7对工件进行预冲洗后，再由碱液自动循环清洗工位6实用碱液将附着在表面的聚合物清洗掉。

碱液自动循环清洗工位6包括碱液清洗槽61、超声波装置62、碱液循环加热管63。碱液清洗槽61与冲洗槽71的结构一致，也设有气动密封门10、气缸、控制元件，也采用同样的安装方式安装在底板01上。

超声波装置62安装于碱液清洗槽61的底部，具体包括超声波发生器以及超声波板，超声波发生器固定安装在碱液清洗槽61与底板01之间，可通过调节其电流来调节振动的强弱，超声波发生器设有功率数显表，可通过查看表上的数据获取超声波的信息。超声波板为形状与碱液清洗槽61适配的定制结构，安装于碱液清洗槽61的底部，感应来自超声波发生器的振动，超声波板进而也振动，可以对碱液清洗槽61中的碱液、料框中的工件提供超声波振动能。

为实现设定碱液清洗槽61中碱液的温度参数以及产生碱液蒸汽，碱液循环加热管63在一个支架64上集成有多根，该支架64可拆卸安装于碱液清洗槽61中，如,5所示，支架64的四角分别形成有搭接杆641，被碱液清洗槽61上的承重杆642支撑，使得整个集成有碱液循环加热管63的支架64悬空设置于碱液清洗槽61的底部的上方，碱液循环加热管63为现有技术，可采用内置加热丝的加热管，碱液循环加热管63的温度由欧姆龙温度表控制，便于调节。优化的，支架64上分布有四个限位块643，每个限位块643上形成有限位槽，限位槽与料框底部的凸条适配，限定料框在支架64上可以沿着限位槽运动，从而配合碱液清洗槽61产生的振动而振动。

碱液自动循环清洗工位6工作时，气动密封门10被气缸推动至密封碱液清洗槽61顶部的敞口，超声波装置62、碱液循环加热管63开启，被加热之后的碱液产生蒸汽，同时超声波装置62产生振动，使得振动的碱液与工件的表面产生剥离反应。

如图4，由于料框放入碱液清洗槽61中之后，碱液的液位会升高，碱液清洗槽61的上部设有溢流结构65，溢流结构65设为连通在碱液清洗槽61外部的溢流管，溢流管远离碱液清洗槽61的一端连通有废液收集机。废液收集机可以起到收集的作用，由于溢流出来的碱液还未对料框中的工件产生作用，其碱液的性能未被破坏，能进行重复利用，每当碱液清洗槽61需要重新更换新的碱液时，废液收集机中收集的碱液通过回流管回流至碱液清洗槽61，充当新的碱液。

碱液清洗槽61长时间保持密封清洗的状态，内部的蒸汽越来越多，会导致碱液清洗槽61内部的压力增大，对此，碱液清洗槽61的上部设有排汽结构66，排汽结构66设为连通在碱液清洗槽61外部的排汽管，排汽管远离碱液清洗槽61的一端连通有碱液蒸汽处理机13。如图8，碱液蒸汽处理机13整体为罐体，下部装有超纯水，上部装有超纯水雾化装置131，从碱液清洗槽61排出的蒸汽从罐体的下部进入，超纯水先对蒸汽进行稀释，漂浮至上部时，上部的超纯水雾化装置131喷出的雾化水进一步稀释蒸汽，同时降低罐体内部的温度，过滤后的蒸汽从罐体的上部排放出去。

优化的，罐体的上部设有液位开关132，当液位高于设定值，碱液蒸汽处理机13会自动排放。

如图7，为实现对碱液清洗槽61提供碱液，桁架1的底板01上设有碱液配置箱14，碱液配置箱14整体为柜体，内部用于将固体碱药片融化形成碱液，碱液配置箱14的尺寸大概为1200mm*650mm*510mm，采用3mm厚的SUS316L不锈钢板材质制成，外表面包覆有100um的PTFE，作为保温层。

为了实现碱液的均匀融化，碱液配置箱14中设有碱液配置加热管、定量加水装置以及搅拌装置，碱液配置加热管采用SUS316不锈钢蒸汽盘管,有欧姆龙温度表控制温度，定量加水装置采用水泵与电子液位感应开关，水泵通过管道与碱液配置箱14连通，电子液位感应开关安装在碱液配置箱14内部，当内部的液位超过设定值，触发电子液位开关132，水泵即停止供水，实现定量加水。搅拌装置采用内循环泵，实现液体搅拌功能，液位达到后，碱液配置加热管对加有固体碱药片的水进行供热，同时，搅拌装置搅动水体，实现混合形成碱液。

需要说明的是，固体碱药片为纯度98％，与电阻率≥18MΩ·cm高纯水配置，形成5％至20％的碱液，碱液使用时的蒸汽温度为60-80℃。

其三，纯水自动循环清洗工位8采用超声波清洗，纯水超声波清洗是第三种清洗方式。碱液自动循环清洗工位6中的碱液对工件的表面进行清洗之后，容易残留在工件表面，纯水自动循环清洗工位8可以对工件表面进行深层次的清洗。

如图5，纯水自动循环清洗工位8包括纯水清洗槽81，纯水清洗槽81与碱液清洗槽61、冲洗槽71的结构一致，也设有气动密封门10、气缸、控制元件，也采用同样的安装方式安装在底板01上。与碱液清洗槽61相似，纯水清洗槽81中也设有超声波装置62、加热用蒸汽盘管、排汽结构66。需要说明的是，加热用蒸汽盘管与碱液循环加热管63结构一致，存在区别的是，加热用蒸汽盘管安装所使用到的支架64安装在纯水清洗槽81的方式不同，纯水清洗槽81沿长度方向上的两端设有承重架82，承重架82往纯水清洗槽81内部延伸形成有阶梯式的支撑部821，支撑部821对支架64上的搭接杆641起到支撑作用。

纯水自动循环清洗工位8工作时，气动密封门10被气缸推动至密封纯水清洗槽81顶部的敞口，超声波装置62、碱液循环加热管63开启，被加热之后的纯水产生蒸汽，同时超声波装置62产生振动，使得振动的纯水与工件的表面产生剥离反应。

至此，碱液自动循环清洗工位6、纯水自动冲洗工位7、纯水自动循环清洗工位8这三种工位均会使用到水或者碱液这两种液体，更换液体的频率由工作人员设定，可以每清洗完一次料框进行更换，具体不做限制。每次更换液体所排出的废水、废液均统一由废液收集排出系统排出，碱液自动循环清洗工位6中碱液蒸汽处理机13中的废液也由废液收集排出系统排出。入水用的管道上均设有1"SUS304不锈钢球阀，排液用的管道上均设有2"SUS304不锈钢球阀。

如图5，其四，自动烘干工位9用于产生热风，将工件表面的水分脱除，热风的介质采用过滤后的洁净空气。

自动烘干工位9具体包括烘干槽91、空气过滤器92、热烘风机94。烘干槽91与纯水清洗槽81、碱液清洗槽61、冲洗槽71的结构一致，也设有气动密封门10、气缸、控制元件，也采用同样的安装方式安装在底板01上。存在区别的是，烘干槽91侧壁上开设有进风口、排风口，进风口采用集成有多个喷风口的进风管93，进风管93连通有热烘风机94，热烘风机94可拆卸安装在桁架1的底板01上，热烘风机94采用低噪音离心风机，加热功率为9KW(干烧发热线)，温控范围为RT～120℃，马达功率为1500W，风量≥1500m3/H，工作时，热烘风机94持续供热风，形成正压，防止空气尘埃、污物进入烘干槽91。排风口采用可以产生负压的排风管，根据条件切换主动排风和被动排风两种模式。

如图6，热烘风机94与气源之后设有空气过滤器92，过滤器选用百级热风高效空气过滤器92，空气过滤器92对热烘风机94提供过滤后的空气。

上述机械臂2的运行、夹取料框、放下料框，自动清洗及烘干线中四个工位的运行等，均涉及到自动控制，比如，机械臂2的升降方向上的运动、水平方向上的运动，每个工位中气动密封门10的开启、关闭，还有纯水自动冲洗工位7中的喷淋动作，碱液自动循环清洗工位6、纯水自动循环清洗工位8的超声波清洗动作，自动烘干工位9的烘干动作，等等。对此，控制柜3装配于桁架1的一侧，与机械臂2、碱液自动循环清洗工位6、纯水自动冲洗工位7、纯水自动循环清洗工位8、自动烘干工位9控制连接，只要涉及到触发感应、开启、关闭、控制动作的电子感应器、电机、控制元件、喷淋泵73、超声波发生器、液位开关132、球阀、热烘风机94等等部件，均由控制柜3统一控制，实现清洗设备的自动运行，并对清洗设备的状态实时监控，确保安全生产，方便实施控制。

控制柜3为现有技术，与其配套的西门子PLC控制器、触摸屏进行控制的，且控制电路通过本领域的技术人员编程即可实现，属于本领域的公知常识，仅对其进行使用，未对其进行改进，所以不再详细解释控制方式和电路连接。

具体来说，控制由编程控制器操控，控制纯水喷淋、碱液超声波清洗、纯水超声波清洗、热风脱水等工序；清洗时间、清洗温度、清洗时间也均由PLC控制器集成控制。

采用触摸屏操作，所有开关、时间等指令可以直接在触摸屏上操控，同时设置各项监察系统，动态显示。

如果控制出现故障，会即时做出指示警报(声音信号及闪灯信号)使操作人员知道，以做出相应的行动，所有警报(声音信号及闪灯信号)，会设置于表面显要处，同时清楚列明有关故障。

操控参数(时间、温度)可以在触摸屏上进行修改。

紧急装置设置于显要位置(设备左右两侧均设有急停开关)，操作员在紧急情况下可即时断开电源以停止清洗机所有工作。

基于上述半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备的内容，本实用新型还提出对应的清洗工艺，该清洁工艺的实质为：首先使用电阻率≥18MΩ·cm高压超纯水对配件进行预冲洗，把配件表面的黏附力较小的污染物冲洗掉；然后使用蒸汽加热至70℃左右、5％-20％的碱液中进行浸泡循环超声波清洗，对工件表面进行洁净处理；之后使用电阻率≥18MΩ·cm高压超纯水对配件表面进行冲洗，把工件表面黏附的碱液冲洗干净；之后把工件放置在高纯水中使用浸泡循环超声波清洗，对工件进行深层次的清洗；之后再次使用电阻率≥18MΩ·cm高压超纯水对配件表面进行冲洗，使配件表面达到超纯水的洁净度(PPM级)；最后依次经过50℃左右的热风把配件表面吹干。

需要说明的是，进行最后一次高压超纯水的冲洗后，为了测试冲洗工件后的高压超纯水的电导率是否达标，纯水自动冲洗工位7中设有电导率检测仪器，电导率检测仪器为现有可直接购买到的产品，用于测量高压超纯水的电导率，了解该种液体的性质以及离子浓度，工作人员可设定电导率的阈值范围，若电导率检测仪器检测出来的电导率不在阈值范围内，说明工件未清洗干净。为了检测工件外表面是否清洗干净，工件下料区5设有用于检测工件的波长紫光灯，波长紫光灯采用365波长紫光灯，对准石英隔热环表面，结合使用合适的镜头或光学设备来观察石英隔热环的表面。通过检查石英隔热环表面的反射或透射图像，从而识别任何杂质、污垢、瑕疵或裂缝。

上述清洗设备在工作时，包括如下步骤：

步骤一：在控制柜3中设定机械臂2、碱液自动循环清洗工位6、纯水自动冲洗工位7、纯水自动循环清洗工位8、自动烘干工位9所对应的工作参数；

步骤二：将装有工件的料框放入工件上料区4，启动机械臂2，在工件上料区4中有料框的条件下，机械臂2将工件上料区4的料框抓取并沿着桁架1滑动至纯水自动冲洗工位7的正上方；

步骤三：机械臂2下降，并将料框放入纯水自动冲洗工位7，纯水自动冲洗工位7使用高压超纯水对工件的表面完成喷淋冲洗；

步骤四：机械臂2自动抓取料框并滑动至碱液自动循环清洗工位6的正上方，机械臂2下降，并将料框放入碱液自动循环清洗工位6，碱液自动循环清洗工位6在蒸汽温度在60-80℃的条件下使用5％-20％的碱液对工件的表面进行循环超声波清洗，完成循环超声波清洗后，机械臂2自动抓取料框并滑动至纯水自动冲洗工位7的正上方；

步骤五：重复步骤三的操作；

步骤六：机械臂2自动抓取料框并滑动至纯水自动循环清洗工位8的正上方，机械臂2下降，并将料框放入纯水自动循环清洗工位8，纯水自动循环清洗工位8在蒸汽温度在60-80℃的条件下使用电阻率≥18MΩ·cm高压超纯水对配件表面进行循环超声波清洗，完成循环超声波清洗后，机械臂2自动抓取料框并滑动至纯水自动冲洗工位7的正上方；

步骤七：重复步骤三的操作，通过电导率检测仪器检测纯水自动冲洗工位7使用后的高压超纯水的电导率；

步骤八：机械臂2自动抓取料框并滑动至自动烘干工位9的正上方，机械臂2下降，并将料框放入自动烘干工位9，自动烘干工位9对工件的表面施加45-55℃的热风，直至吹干；

步骤九：机械臂2自动抓取料框并滑动至工件下料区5的正下方，在工件下料区5中无料框的条件下，机械臂2自动将完成清洗后的料框放下，并且，波长紫光灯对料框中的工件进行检测。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，包括：

桁架(1)，在两端分别形成有工件上料区(4)、工件下料区(5)；

机械臂(2)，滑动安装在桁架(1)中，其滑行方向为沿着靠近或者远离工件上料区(4)、工件下料区(5)的方向，形成有至少一组做升降运动的夹爪(21)；

自动清洗及烘干线，装配于桁架(1)中并处于机械臂(2)的下方，在工件上料区(4)、工件下料区(5)之间中依次形成有针对隔热环的碱液自动循环清洗工位(6)、纯水自动冲洗工位(7)、纯水自动循环清洗工位(8)、自动烘干工位(9)；

控制柜(3)，装配于桁架(1)的一侧，与机械臂(2)、碱液自动循环清洗工位(6)、纯水自动冲洗工位(7)、纯水自动循环清洗工位(8)、自动烘干工位(9)控制连接。

2.根据权利要求1所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，纯水自动冲洗工位(7)采用喷淋，包括：

冲洗槽(71)，可拆卸安装在桁架(1)的底板(01)上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门(10)；

喷嘴喷淋装置(72)，至少设置有一组，布置于冲洗槽(71)的内壁；

喷淋泵(73)，与喷嘴喷淋装置(72)连通。

3.根据权利要求2所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，喷嘴喷淋装置(72)包括固定式喷嘴喷淋组件(721)，在冲洗槽(71)的两个相对侧壁上至少固定设置有两组；

喷嘴喷淋装置(72)还包括移动式喷嘴喷淋组件(722)，在冲洗槽(71)的两个相对侧壁上各转动设置有一组；

两组移动式喷嘴喷淋组件(722)位于冲洗槽(71)的外壁上分别联动设置有一组连杆组件(11)，两组连杆组件(11)之间联动安装有双头气缸(12)。

4.根据权利要求2所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，碱液自动循环清洗工位(6)采用超声波清洗，包括：

碱液清洗槽(61)，可拆卸安装在桁架(1)的底板(01)上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门(10)；

超声波装置(62)，安装于碱液清洗槽(61)的底部；

碱液循环加热管(63)，通过支架(64)安装于碱液清洗槽(61)中，并悬空设置于碱液清洗槽(61)的底部的上方。

5.根据权利要求4所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，桁架(1)的底板(01)上设有与碱液清洗槽(61)连通设置的碱液配置箱(14)，碱液配置箱(14)的外壁上覆设有保温层；

碱液配置箱(14)中设有碱液配置加热管、定量加水装置以及搅拌装置。

6.根据权利要求4所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，碱液清洗槽(61)的上部设有溢流结构(65)、排汽结构(66)，桁架(1)上安装有废液收集机、碱液蒸汽处理机(13)，溢流结构(65)与废液收集机连通设置，排汽结构(66)与碱液蒸汽处理机(13)连通设置。

7.根据权利要求4所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，纯水自动循环清洗工位(8)采用超声波清洗，包括：

纯水清洗槽(81)，可拆卸安装在桁架(1)的底板(01)上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门(10)；

纯水清洗槽(81)中设有超声波装置(62)、加热用蒸汽盘管、排汽结构(66)。

8.根据权利要求7所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，自动烘干工位(9)包括：

烘干槽(91)，可拆卸安装在桁架(1)的底板(01)上，顶部的敞口处滑移连接有气动密封门(10)，侧壁上开设有进风口、排风口；

空气过滤器(92)、热烘风机(94)，均可拆卸安装在桁架(1)的底板(01)上；

空气过滤器(92)对热烘风机(94)提供过滤后的空气，热烘风机(94)与烘干槽(91)上的进风口连通。

9.根据权利要求6所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，碱液蒸汽处理机(13)的下部装有超纯水，上部装有超纯水雾化装置(131)；

且上部设有液位开关(132)，当液位高于设定值，碱液蒸汽处理机(13)会自动排放。

10.根据权利要求1所述的半导体多晶硅生产用石英隔热环全自动清洗设备，其特征在于，工件下料区(5)设有用于检测工件的波长紫光灯，纯水自动冲洗工位(7)中设有电导率检测仪器。