清洗设备的制作方法

1.本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种清洗设备。


背景技术：

2.半导体制造工艺中通常采用立式炉对晶圆进行氧化、扩散和退火等工艺。立式炉通常设置有石英管和石英舟，石英舟用于承载晶圆，并能够将晶圆运载入石英管中进行工艺。在工艺过程中，石英管和石英舟与晶圆直接接触，因此石英管和石英舟的洁净度会影响晶圆的工艺效果。为了保证工艺效果，通常采用清洗设备对石英管和石英舟进行周期性清洗，以保证洁净度。
3.如图1所示，传统的卧式清洗设备通常包括多个并列设置的水槽01和酸槽02，由机械手03夹持石英管或石英舟伸入水槽01或酸槽02中进行清洗。酸槽02上安装有槽盖04和用来控制槽盖04开闭的伸缩气缸；具体地，伸缩气缸在进行清洗时驱动槽盖04开启，在空闲时驱动槽盖04关闭，从而防止酸槽02内的酸液过度挥发。但是，在清洗工艺过程中，清洗设备内部的排气设备会持续开启，以形成沿平行于酸槽02槽口的方向流动的气流，将清洗设备内部酸性气体排出，而如图1所示，当槽盖04开启时，其会与阻碍清洗设备内部的气流流动，降低排风效果；而且在使用了一定时长后，槽盖04会因其自身重量发生倾斜，进而造成在机械手03运动过程中与之发生干涉，导致工件损坏。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种清洗设备，其能够有效避免腔体内部气流的流动受到阻碍，且其中的开闭装置不会与清洗设备中的机械手发生干涉。
5.为实现本发明的目的而提供一种清洗设备，用于对半导体设备中的待清洗件进行清洗，其包括腔体、工艺槽和开闭装置，所述工艺槽设置于所述腔体内，用于盛放清洗液；所述开闭装置包括柔性膜、第一卷轴组件和第二卷轴组件；其中，
6.所述柔性膜覆盖于所述工艺槽的槽口上，并且具有与所述工艺槽的槽口相配合的开口部和遮挡部；
7.所述柔性膜的两端分别卷绕在所述第一卷轴组件和第二卷轴组件上，且所述第一卷轴组件和第二卷轴组件能够沿相同方向同步转动以带动所述柔性膜移动，以使所述开口部和所述遮挡部对所述工艺槽的槽口进行选择性地敞开或遮挡。
8.可选的，所述工艺槽的数量多个，多个所述工艺槽并列设置；所述第一卷轴组件和所述第二卷轴组件分别设置于最外侧的两个所述工艺槽的外侧；
9.在任意一个所述工艺槽在进行工艺时，所述柔性膜的所述开口部能够移动至相应的所述工艺槽的槽口处；多个所述工艺槽在非工艺时，所述遮挡部能够遮挡全部所述工艺槽的槽口。
10.可选的，所述工艺槽数量为两个，包括第一工艺槽和第二工艺槽；所述柔性膜具有
第一工艺位置、第二工艺位置和第三工艺位置；
11.所述柔性膜位于所述第一工艺位置时，所述开口部与所述第一工艺槽相对，且所述遮挡部与所述第二工艺槽相对；
12.所述柔性膜位于所述第二工艺位置时，所述开口部与所述第二工艺槽相对，且所述遮挡部与所述第一工艺槽相对；
13.所述柔性膜位于所述第三工艺位置时，所述遮挡部与所述第一工艺槽和所述第二工艺槽相对。
14.可选的，所述柔性膜具有两个相邻的第一开口部和第二开口部，所述第一开口部和所述第二开口部能够同时与所述第一工艺槽和所述第二工艺槽相对；
15.所述遮挡部包括第一遮挡位、第二遮挡位和第三遮挡位；当所述柔性膜位于所述第一工艺位置时，所述第二开口部与所述第一工艺槽相对，所述第三遮挡位与所述第二工艺槽相对；
16.当所述柔性膜位于所述第二工艺位置时，所述第一开口部与所述第二工艺槽相对，所述第二遮挡位与所述第一工艺槽相对；
17.当所述柔性膜位于所述第三工艺位置时，所述第一遮挡位与所述第二工艺槽相对，所述第三遮挡位与所述第一工艺槽相对。
18.可选的，所述工艺槽的数量为一个或多个，一个所述第一卷轴组件和一个所述第二卷轴组件为一组，每组设置于每个所述工艺槽相对的两侧。
19.可选的，清洗设备还包括控制装置，所述控制装置用于同时向所述第一卷轴组件和所述第二卷轴组件发送控制信号，控制所述第一卷轴组件和所述第二卷轴组件沿相同方向同步转动，以使所述柔性膜能够移动至所述第一工艺位置、所述第二工艺位置和所述第三工艺位置。
20.可选的，所述第一卷轴组件和所述第二卷轴组件的结构相同，均包括旋转轴、驱动电机和固定结构；其中，
21.所述旋转轴的两端通过所述固定结构固定于所述腔体中；所述旋转轴用于与所述柔性膜卷绕连接；所述驱动电机用于驱动所述旋转轴旋转。
22.可选的，所述第一卷轴组件和所述第二卷轴组件均包括第一轴承、第二轴承和联轴器；
23.所述旋转轴的第一端通过所述第一轴承与所述联轴器连接；所述联轴器的另一端与所述驱动电机连接；所述旋转轴的第二端与所述第二轴承滚动连接；
24.所述固定结构包括电机固定件和轴承固定件，所述驱动电机通过述所电机固定件设置于所述腔体上；所述轴承固定件用于支撑所述第一轴承和所述第二轴承，所述旋转轴的两端通过所述轴承固定件与所述腔体连接。
25.可选的，所述清洗设备还包括供液区，所述供液区位于所述腔体的一侧，用于输送和排放所述清洗液；所述驱动电机和与所述第一端对应的所述轴承固定件位于所述供液区中；位于所述第二端的轴承固定件设置于所述腔体的远离所述供液区一侧的内壁处。
26.可选的，所述柔性膜材料包括聚偏氟乙烯材料。
27.本发明实施例具有以下有益效果：
28.本发明实施例提供的清洗设备，其包括腔体、位于腔体内的工艺槽以及用于控制
工艺槽开启和关闭的开闭装置。其中，开闭装置包括：柔性膜、第一卷轴组件和第二卷轴组件，柔性膜始终覆盖在工艺槽的槽口上，且其两端分别卷绕在第一卷轴组件和第二卷轴组件上；第一卷轴组件和第二卷轴组件能够驱动柔性膜移动，以使柔性膜上的开口部或者遮挡部与工艺槽的槽口相对，来开启或关闭工艺槽的槽口。而且，相较于传统的翻盖式开闭装置，本发明实施例中的柔性膜始终覆盖在工艺槽的槽口上，以在遮挡部遮挡槽口时能够有效地阻挡工艺槽内部清洗液向外挥发，且柔性膜既不会阻挡清洗设备内部气流的流动，也不会因使用一定时长后与夹持待清洗件的机械手发生干涉，从而能够有效降低清洗设备的整体维修成本。
附图说明
29.图1为现有清洗设备的结构简图；
30.图2为实施例提供的清洗设备的结构简图；
31.图3为实施例提供的开闭装置的结构简图；
32.图4为实施例提供的柔性膜的三种工艺位置示意图；
33.图5为实施例提供的柔性膜的另一种工艺位置示意图；
34.图6a为实施例提供的清洗设备的局部俯视图；
35.图6b为实施例提供的清洗设备的局部侧视剖面图。
具体实施方式
36.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的清洗设备进行详细描述。
37.请参考图2和图3，本实施例提供一种清洗设备，其包括腔体1、工艺槽2和开闭装置3。其中，工艺槽2设置于腔体1内，用于盛放清洗液。具体的，工艺槽2例如为酸槽，用于盛放酸液，而由于酸液容易挥发，所以酸槽上必须要设置用于控制槽口开闭的开闭装置3。
38.如图3所示，开闭装置3包括柔性膜33、第一卷轴组件31和第二卷轴组件32。其中，柔性膜33覆盖于工艺槽2(图3中仅示出其上端部)的槽口上，柔性膜33具有与工艺槽2的槽口相配合的开口部331和遮挡部332，其中，开口部331为柔性膜33中开设有开口的部分，遮挡部332为柔性膜33中完全封闭且不具有开口的部分。
39.柔性膜33的两端分别卷绕在第一卷轴组件31和第二卷轴组件32上，第一卷轴组件31和第二卷轴组件32能够沿相同方向同步转动以带动柔性膜33移动，且柔性膜33在移动的过程中能够始终覆盖工艺槽2的槽口，以使开口部331和遮挡部332对工艺槽2的槽口进行选择性地敞开或遮挡。具体的，第一卷轴组件31和第二卷轴组件32用于驱动柔性膜33移动，使其开口部331移动至与待开启的工艺槽2的槽口相对应的位置，使该槽口暴露；或者，第一卷轴组件31和第二卷轴组件32用于驱动柔性膜33移动，使遮挡部332移动至与待关闭的工艺槽2的槽口相对应的位置，以关闭该工艺槽2的槽口。可见，敞开和遮挡工艺槽2的槽口的过程中，柔性膜33整体的移动路线始终靠近于工艺槽2的槽口，因此相较于传统的翻盖式开闭装置，本实施例中的柔性膜33更不容易阻挡沿平行于槽口的方向流动的气流，从而能够提高清洗设备的排风效果，进而能够降低清洗设备内部酸性气体向外界环境挥发的风险。而且，在一些实施例中，清洗设备还包括机械手4，机械手4用于在工艺槽2的槽口敞开后，将待
清洗件置入工艺槽2进行清洗；并用于在清洗完毕后，将待清洗件从工艺槽2中取出；而由于本实施例中的柔性膜33的移动路线与夹持待清洗件的机械手的移动路线的交集较少，所以不容易与机械手发生干涉，从而能够有效降低清洗设备的维修成本。
40.可选地，柔性膜33的开口部331的尺寸被设置为：在开口部331位于与工艺槽2的槽口对应的位置处时能够使槽口完全暴露，当然也可以使该槽口部分暴露，只要暴露的面积足以供机械手4伸入或伸出即可；另外，遮挡部332的尺寸应当等于或大于工艺槽2的槽口的尺寸，以在遮挡部332位于与工艺槽2的槽口对应的位置处时，遮挡部332在水平方向上的投影能够完全覆盖该槽口在水平方向上的投影，从而在水平方向上对槽口进行遮挡，避免工艺槽2内部清洗液挥发。具体的，可以适当增大柔性膜33的垂直于移动方向的宽度，以使遮挡部332的宽度大于工艺槽2的槽口宽度，从而尽可能地将工艺槽2和其外部环境隔绝。
41.可选的，柔性膜33的运动方向平行于工艺槽2的槽口的方向。为了避免工艺槽2的槽口边缘与柔性膜33之间发生剧烈摩擦而阻碍柔性膜33的移动，遮挡部332与工艺槽2的槽口边缘之间可以在竖直方向上留有一定的间隙。若要进一步提高柔性膜33与工艺槽2槽口之间的密封性，可以适当降低柔性膜33两端部的位置，以使柔性膜33的下表面与槽口边缘贴合，并提高柔性膜33与工艺槽2的槽口边缘之间的压力。
42.在一些实施例中，工艺槽2的数量为一个或多个，且每个工艺槽2的均对应设置有一条柔性膜33，且每个工艺槽2的两侧均设置有一个第一卷轴组件31和一个第二卷轴组件32；当需要敞开或遮挡某一工艺槽时，控制相应的第一卷轴组件31和第二卷轴组件32驱动柔性膜33移动即可。
43.在另一些实施例中，工艺槽2的数量为至少两个，至少两个工艺槽2并列设置，第一卷轴组件31和第二卷轴组件32分别对应设置于位于最外侧的两个工艺槽2的两个外侧，即，全部工艺槽2的两侧，以使多个工艺槽2由同一条柔性膜33覆盖。在任意一个工艺槽2在进行工艺时，柔性膜33的开口部能够移动至相应的工艺槽2的槽口处，以使该槽口暴露，同时，遮挡部332能够覆盖其余的工艺槽2的槽口，以保证在同一工艺时段中仅有一个工艺槽2开启，避免其余的工艺槽2中的清洗液挥发。多个工艺槽2在非工艺时，遮挡部332能够遮挡全部工艺槽2的槽口。
44.在一些实施例中，如图4所示，以工艺槽2数量为两个为例，具体包括第一工艺槽2a和第二工艺槽2b。柔性膜33具有第一工艺位置a、第二工艺位置b和第三工艺位置c。具体的，柔性膜33位于第一工艺位置a时，开口部331与第一工艺槽2a相对，且遮挡部332与第二工艺槽2b相对；柔性膜33位于第二工艺位置b时，开口部331与第二工艺槽2b相对，且遮挡部332与第一工艺槽2a相对；柔性膜33位于第三工艺位置c时，遮挡部332与第一工艺槽2a和第二工艺槽2b相对。
45.在一些实施例中，开口部331的数量不限于为一个，其也可以为两个甚至两个以上。以图5所示的柔性膜33为例，柔性膜33包括两个开口部，具体包括相邻的第一开口部331a和第二开口部331b，两个相邻设置的开口部能够在进行工艺时分别对应开启两个工艺槽，也能够在进行检修时同时开启两个工艺槽，以便于对两个工艺槽进行检修。遮挡部包括第一遮挡位332a、第二遮挡位332b和第三遮挡位332c。具体的，当柔性膜33位于第一工艺位置时，第二开口部331b与第一工艺槽2a相对，第三遮挡位332c与第二工艺槽2b相对；当柔性膜33位于第二工艺位置时，第一开口部331a与第二工艺槽2b相对，第二遮挡位332b与第一
工艺槽2a相对；当柔性膜33位于第三工艺位置时，第一遮挡位332a与第二工艺槽2b相对，第三遮挡位332c与第一工艺槽2a相对。
46.而且，开口部331和遮挡部332在柔性膜33上的位置不仅限于如图5所示的分布方式，每个开口部331均至少与一个遮挡部332相邻即可。
47.还需要说明的是，上述实施例分别提供了“一对一覆盖”、“一对多覆盖”的工艺槽与柔性膜的对应设置方式，进一步地，这两种对应设置方式可以自由组合，例如，当工艺槽2的数量为三个时，其中的两个工艺槽2可以对应设置一条柔性膜，其余的一个工艺槽2对应设置一条柔性膜。
48.在一些实施例中，清洗设备还包括用于控制开闭装置3的控制装置。具体的，控制装置用于向同一对第一卷轴组件31和第二卷轴组件32同时发送控制信号，以控制同一对第一卷轴组件31和第二卷轴组件32以相同的速度和方向旋转，以使柔性膜33能够移动至上述的第一工艺位置、第二工艺位置和第三工艺位置。这样避免对柔性膜33施加过多拉力，降低柔性膜33的形变，从而降低柔性膜33的老化风险。具体的，控制装置采用多轴同步控制主令参考式同步(即并行式同步)控制方式对同一组第一卷轴组件31和第二卷轴组件32的进行同步控制，即利用同一信号(即主令参考信号)控制第一卷轴组件31和第二卷轴组件32运动同步旋转。需要说明的是，上述同步控制方式适用于受干扰较少的场合。
49.或者，在另一些实施例中，若柔性膜33的抗拉强度较高，控制装置还可以用于向同一对的第一卷轴组件31和第二卷轴组件32中的其中一个发送驱动信号，以控制该卷轴组件带动另一个以相同的速度和方向旋转，使柔性膜33保持一定的张力移动。具体的，以图5所示的柔性膜33为例，若要驱动柔性膜33向第一方向x1移动，则控制装置向第二卷轴组件32发送驱动信号，而不驱动第一卷轴组件31；若要驱动柔性膜33向第二方向x2移动，则控制装置向第一卷轴组件31发送驱动信号，而不驱动第二卷轴组件32。
50.在一些实施例中，第一卷轴组件31和第二卷轴组件32的结构相同，均包括旋转轴(311,321)、驱动电机(312,322)和固定结构。其中，旋转轴(311,321)的两端通过固定结构固定在腔体1中；旋转轴(311,321)用于与柔性膜33卷绕连接；驱动电机(312,322)用于根据控制装置发送的驱动信号，驱动旋转轴(311,321)旋转。
51.在一些实施例中，如图6a所示，第一卷轴组件31和第二卷轴组件32均包括第一轴承(313,323)、第二轴承(314,324)和联轴器(图中未示出)。其中，旋转轴(311,321)的第一端通过第一轴承(313,323)与联轴器连接；联轴器的另一端与驱动电机(312,322)的动力输出端连接；旋转轴(311,321)的第二端与第二轴承(314,324)滚动连接。固定结构包括电机固定件和轴承固定件，驱动电机(312,322)通过述所电机固定件设置于腔体1上。轴承固定架用于支撑第一轴承(313,323)和第二轴承(314,324)，具体的，第一轴承(313,323)和第二轴承(314,324)的外圈与轴承固定架配合连接，第一轴承(313,323)和第二轴承(314,324)的内圈与旋转轴(311,321)两端处的外周面配合连接，以使旋转轴(311,321)的两端通过轴承固定件与腔体1连接。
52.具体的，如图6a和6b所示，清洗设备包括供液区，供液区位于腔体1的一侧，用于输送和排放清洗液；驱动电机(312,322)和位于第一端的轴承固定件设置于腔体1朝向供液区的一侧；位于第二端的轴承固定件设置于腔体1的远离所述供液区一侧的内壁。
53.优选的，如图6a和6b所示，清洗设备还包括清洗区，工艺槽2等设备设置在清洗区
中，为了将供液区和清洗区分隔开，两个区域之间通常设置有分隔壁11，因此，分隔壁11可以兼用作上述轴承固定件，以将旋转轴(311,321)的一端固定在分隔壁11上，而且驱动电机312也可以通过电机固定件315固定在分隔壁11的远离工艺槽2一侧的表面上。
54.在一些实施例中，柔性膜33材料包括聚偏氟乙烯材料。聚偏氟乙烯材料具有高强度、高耐腐蚀性等优点，而且聚偏氟乙烯材料的质地较轻，即使长时间使用也不容易因自身重力而发生不可逆形变，而且也便于卷轴组件进行驱动。不过，柔性膜材料不限于为聚偏氟乙烯材料，其还可以采用其他具有高强度和高耐腐蚀性的柔性材料。
55.在一些实施例中，清洗设备还包括排风装置5，排风装置5用于将腔体1内部气体排出至外部厂务管道中，因此在工艺过程中，腔体1内部会具有持续流动的气流，工艺槽2中挥发的清洗液会随该气流持续流出，这加剧了工艺槽2中清洗液的挥发，因此，通过在工艺槽2上设置开闭装置3，来在清洗工艺时段仅开启一个工艺槽2且在空闲时段将所有工艺槽2关闭，从而能够最大程度地避免工艺槽2中清洗液的挥发，进而能够降低工艺成本，而且能够降低对厂务管道的腐蚀。
56.在一些实施例中，清洗设备的一端设置有升降门6。升降门6在进行清洗工艺时处于关闭状态，以阻挡腔体1内部的酸性气体扩散至外部环境中；清洗设备的另一端设置有排风口7，用于将腔体1内部气体排出至外部厂务管道中。
57.以对石英管或石英舟等半导体工艺设备零部件进行清洗为例，本实施例还提供一种上述清洗设备在实际生产中的控制流程。具体的，请参考图2，清洗设备中的工艺槽包括依次设置的水槽2c、第一酸槽2a和第二酸槽2b。该控制流程具体包括：
58.开始清洗工艺后，控制机械手4勾取待清洗件，并运输到水槽2c上方，并带动待清洗件进入水槽2c，以对待清洗件进行预清洗，从而去除待清洗件表面容易去除的附着颗粒；
59.控制机械手4将待清洗件由水槽2c中勾出；
60.控制卷轴组件驱动柔性膜33移动，直至开口部移动至第一酸槽2a上方，以敞开第一酸槽2a的槽口；
61.控制机械手4带动待清洗件运输到第一酸槽2a上方，并带动待清洗件进入第一酸槽2a，以对待清洗件进行酸洗，从而去除待清洗件表面紧密附着的颗粒；
62.控制机械手4将待清洗件勾出；
63.控制卷轴组件驱动柔性膜33移动，直至遮挡部移动至第一酸槽2a上方，开口部移动至第二酸槽2b上方，以遮挡第一酸槽2a的槽口，敞开第二酸槽2b的槽口；
64.控制机械手4带动待清洗件运输到第二酸槽2b上方，并带动待清洗件进入第二酸槽2b，以对待清洗件进行二次酸洗；
65.控制机械手4将待清洗件勾出；
66.控制卷轴组件驱动柔性膜33移动，直至遮挡部移动至第一酸槽2a和第二酸槽2b的上方，以将两个工艺槽关闭；
67.控制机械手4带动待清洗件运输到水槽2c上方，并带动待清洗件进入水槽2c，以对待清洗件进行水洗，完成整个清洗工艺。
68.本实施例提供的清洗设备，其包括腔体、位于腔体内的工艺槽以及用于控制工艺槽开启和关闭的开闭装置。其中，开闭装置包括：柔性膜、第一卷轴组件和第二卷轴组件，柔性膜始终覆盖在工艺槽的槽口上，且其两端分别卷绕在第一卷轴组件和第二卷轴组件上；
第一卷轴组件和第二卷轴组件能够驱动柔性膜移动，以使柔性膜上的开口部或者遮挡部与工艺槽的槽口相对，来开启或关闭工艺槽的槽口。而且，相较于传统的翻盖式开闭装置，本发明实施例中的柔性膜始终覆盖在工艺槽的槽口上，其既不会阻挡清洗设备内部气流的流动，也不会因使用一定时长后与夹持待清洗件的机械手发生干涉，从而能够有效降低清洗设备的整体维修成本。
69.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。