一种单晶硅环用酸洗装置及清洗方法

技术领域

本申请涉及单晶硅相关技术领域，尤其是涉及一种单晶硅环用酸洗装置及清洗方法。

背景技术

在等离子体刻蚀硅片时，承载硅片的硅环也会受到等离子体的刻蚀作用，在刻蚀过程中会产生各种杂质，会对待刻蚀的硅片造成沾污，影响最终产品的良率，而单晶硅环的表面白斑和印记印尤为明显,因此一般需要对单晶硅环表面的洁净度进行严格管控。

现有的中国公开专利授权公告号：CN217251113U中所提到的半导体单晶硅片生产用酸洗装置，能够实现通过控制第二电动推杆的伸缩端缩短，带动放置组件下降，使放置组件浸入浸酸池中，洗掉单晶硅片表面的杂质，再将放置组件升起，通过喷头喷出高压水对单晶硅片的表面进行冲洗，冲掉单晶硅片上残留的浸酸溶液，从而完成对单晶硅片的酸洗、水洗处理；但是其酸洗设备为单批浸泡酸洗式，导致酸洗方式较为单一，且当单晶硅片数量较多时，需要分批依次酸洗，存在着无法持续地进行酸洗、水洗作业，导致酸洗设备效率低的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的技术问题，本发明提供一种单晶硅环用酸洗装置及清洗方法。

本申请为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种单晶硅环用酸洗装置，其包括酸洗罐，酸洗罐内设有上端开口且用于盛放酸洗液的酸洗腔，酸洗腔的开口处设有盖板；

酸洗腔的中部处设有用于驱动酸洗液流动的搅动机构，酸洗腔内设有多个均匀分布于搅动机构外周的酸洗机构；

酸洗机构包括固定筒及可升降地设于固定筒内的活塞筒，固定筒的外壁上间隔设有外漏孔，活塞筒的外壁上对应外漏孔设有内漏孔；活塞筒内设有可伸出酸洗罐且用于放置单晶硅环的放置架；

酸洗罐的下端部对应固定筒设有用于将固定筒内酸洗液排出的排液组件，排液组件用于驱动活塞筒升降驱动外漏孔和内漏孔的相对或错位实现外漏孔的开合。

作为优选，排液组件包括安装管，安装管内由上至下依次设有直径逐渐增大的进液腔、堵芯安装腔和驱动件安装腔；

进液腔用于连通酸洗腔，进液腔的侧壁上均匀布设有出液孔；堵芯安装腔内设有可升降的堵芯件，堵芯件包括位于进液腔内且用于对出液孔进行封堵的堵芯部）及位于堵芯安装腔内的堵环部；驱动件安装腔内设有用于驱动堵芯件升降实现出液孔开合的驱动件。

作为优选，驱动件包括可转动的转盘，转盘的上端面且位于中部处设有伸入堵芯安装腔内的第一驱动柱，第一驱动柱的外侧壁上沿其轴向设有第一滑槽，第一驱动柱上套设有用于驱动堵芯件上移实现出液孔闭合的第一弹簧；堵芯件上设有供第一驱动柱伸入的活动腔，活动腔的侧壁上设有位于对应第一滑槽内滑动的第一滑块；堵芯安装腔的上侧壁均匀布设有第一凹槽，第一凹槽内均设有第一导向斜面；

堵环部上均匀布设有伸入对应第一凹槽内的第一顶杆，堵芯件转动用于驱动第一顶杆沿第一导向斜面滑出第一凹槽实现堵芯件下移使出液孔打开。

作为优选，转盘的下端面上沿其轴向设有凸环，凸环的下端面上均匀布设有第一棘齿槽；

驱动件还包括设于驱动件安装腔下方处按压柱，按压柱上对应凸环设有弹簧安装腔，弹簧安装腔的开口处设有用于与第一棘齿槽相配合驱动凸环转动的第二棘齿槽，弹簧安装腔内安装有用于驱动按压柱复位的复位弹簧。

作为优选，固定筒的内壁沿其轴向设有限位滑槽，活塞筒的外壁上设有位于对应限位滑槽内滑动的限位滑块；

固定筒内且位于上端处设有用于推动活塞筒下移实现外漏孔和内漏孔错位的第二弹簧，活塞筒的下端部处沿其周向均匀布设有第二凹槽，第二凹槽内均设有第二导向斜面；固定筒内设有活塞筒下方处且可转动的转环，转环上间隔设有伸入对应第二凹槽内的第二顶杆，第二顶杆伸入第二凹槽内实现活塞筒下移，转环转动驱动第二顶杆沿第二导向斜面滑出第二凹槽实现活塞筒上移。

作为优选，堵芯件上设有伸入固定筒内的第二驱动柱，第二驱动柱的外侧壁上沿其轴向设有卡槽，转环内设有伸入对应卡槽内滑动的卡板。

作为优选，盖板的中部处设有排气管，排气管上设有单向排气阀；搅动机构包括对应排气管处的安装管，安装管内设有伸入酸洗腔内且可转动的安装轴，安装轴上均匀设有搅拌板，安装轴的上端部处设有位于安装管内的扇叶。

作为优选，安装管的下端开口处设有供安装轴贯穿的安装架，安装轴通过螺母转动安装于安装架上。

作为优选，固定筒外套设有注水管，注水管上连通有贯穿酸洗罐设置的进水管；固定筒的外壁上间隔设有连通注水管的进水孔，活塞筒的升降用于实现对进水孔的开合。

本申请还提供了一种单晶硅环清洗方法，使用上述的一种单晶硅环用酸洗装置，其具体包括以下步骤：

步骤一、对初步加工后的单晶硅环进行纯水超声波清洗处理；

步骤二、对步骤一处理后的单晶硅环进行研磨处理；

步骤三、对步骤二中处理后的单晶硅环进行碱洗处理；

步骤四、对步骤三中处理后的单晶硅环进行纯水超声波清洗处理；

步骤五、利用单晶硅环用酸洗装置对步骤四中处理后的单晶硅环进行酸洗、水洗处理；

步骤六、对步骤五中处理后的单晶硅环进行吹干处理。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1、本申请通过酸洗机构和搅拌机构的设置，使得酸洗机构能够较佳地对单晶硅环进行酸洗、水洗处理，便于后续的风干处理；同时，通过绕搅拌机构设置多组酸洗机构，较佳地使酸洗装置能够持续地进行酸洗，水洗处理。

2、本申请通过扇叶的设置，使得酸洗过程中产生的气体能够带动安装轴转动使搅拌板对酸洗液进行搅拌，使其流动，从而使酸洗液与单晶硅环的接触更充分，提高酸洗效果。

3、本申请中通过上按按压柱能够驱动排液组件开合的同时，能够驱动外漏孔开合，进而使酸洗机构能够依次对其内的单晶硅环进行酸洗、水洗处理，操作简单方便。

4、本申请中的清洗方法，能够有效地去除单晶硅环表面的白斑、印记及残留物质除,消除单晶硅环在刻蚀之前的外观不良,从而提升单晶硅环在刻蚀后的外观合格率。

附图说明

图1是本申请中单晶硅环用酸洗装置的第一立体结构示意图。

图2是本申请中单晶硅环用酸洗装置的剖视示意图。

图3是本申请中固定筒的结构示意图。

图4是本申请中活塞筒的结构示意图。

图5是图2中A部分的放大示意图。

图6是本申请中安装管的半剖示意图。

图7是本申请中堵芯件和驱动件间的爆炸示意图；

图8是本申请中的搅动机构的示意图。

附图标记说明：

100、酸洗罐；110、盖板；111、排气管；112、单向排气阀；120、放置架；130、排液组件；201、酸洗腔；202、安装孔；203、放置孔；210、固定筒；220、活塞筒；230、安装管；240、安装轴；241、搅拌板；311、外漏孔；312、限位滑槽；313、进水孔；320、注水管；321、进水管；411、内漏孔；412、限位滑块；413、第二凹槽；414、第二导向斜面；420、第二弹簧；430、转环；431、第二顶杆；432、卡板；510、安装管；511、进液腔；512、堵芯安装腔；513、驱动件安装腔；520、堵芯件；530、驱动件；531、转盘；532、第一驱动柱；533、第一弹簧；540、按压柱；541、弹簧安装腔；542、复位弹簧；550、第一限位环；560、第二限位环；611、出液孔；612、第一凹槽；613、第一导向斜面；614、安装槽；615、收集管；616、导液管；711、堵芯部；712、堵环部；713、活动腔；714、第一滑块；715、第一顶杆；716、第二驱动柱；717、卡槽；721、第一滑槽；722、凸环；723、第一棘齿槽；731、第二棘齿槽；732、限位部；733、竖直槽；734、倾斜槽；811、扇叶；821、安装架；831、螺母。

具体实施方式

以下结合附图1-图8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种单晶硅环用酸洗装置及清洗方法。

如图1和图2所示，本实施例中的一种单晶硅环用酸洗装置，包括酸洗罐100，酸洗罐100内设有上端开口且用于盛放酸洗液的酸洗腔201，酸洗腔201的开口处设有用于对酸洗腔201进行密封的盖板110；

酸洗腔201的中部处设有用于驱动酸洗液流动的搅动机构，酸洗腔201内设有多个均匀分布于搅动机构外周的酸洗机构。

本实施例中，通过酸洗机构的设置，使得酸洗机构浸泡于酸洗腔201内的酸洗液中，进而实现对放置于酸洗机构内的单晶硅环进行酸洗处理；其中，通过搅动机构的设置，使得搅动机构能够使酸洗腔201内的酸洗液流动，进而使流动的酸洗液能够与酸洗机构内的单晶硅环充分接触，从而提高单晶硅片的酸洗效率；其在实际使用过程中，酸洗液优选氢氟酸溶液；

本实施例中，通过在搅动机构的外周设置多个酸洗机构，使得每个酸洗机构均能够单独进行酸洗处理，从而使酸洗装置整体能够持续地进行单晶硅环的酸洗处理；

本实施例中，为了便于对酸洗罐100内的酸洗液进行更换，酸洗罐100上设置有进行酸洗液注入酸洗罐100内的加液管（图中未示出）及进行酸洗液排出酸洗罐100的排液管（图中未示出）。

结合图3和图4所示，本实施例中，酸洗机构包括固定筒210及可升降地设于固定筒210内的活塞筒220，固定筒210的外壁上间隔设有外漏孔311，活塞筒220的外壁上对应外漏孔311设有内漏孔411；活塞筒220内设有可伸出酸洗罐100且用于放置单晶硅环的放置架120；

酸洗罐100的下端部对应固定筒210设有用于将固定筒210内酸洗液排出的排液组件130，排液组件130用于驱动活塞筒220升降驱动外漏孔311和内漏孔411的相对或错位实现外漏孔311的开合。

本实施例在实际使用时，固定筒210沿竖直方向设置于酸洗腔201内，其下端固定于酸洗腔201的底壁上，其上端与盖板110配合实现固定筒210上端部处的密封，盖板110上对应固定筒210设置有放置孔203，承载单晶硅环的放置架120能够由放置孔203处实现其在酸洗罐100内的取放；通过本实施例中的构造，使得当外漏孔311和内漏孔411相对时，使外漏孔311处于打开状态，酸洗腔201内的酸洗液能够由外漏孔311流入固定筒210内，此时，排液组件130处于闭合状态，使得酸洗液能够对放置架120上的单晶硅环进行酸洗处理，当完成酸洗处理后，通过使活塞筒220的下降使外漏孔311和内漏孔411错位时，外漏孔311处于闭合状态，酸洗腔201内的酸洗液无法由外漏孔311流入固定筒210内，此时，通过排液组件130打开能够将留置于固定筒210内的酸洗液经排液组件130排出，此时，向固定筒210内注入清水，即可实现对放置架120上的单晶硅环进行水洗处理，避免单晶硅环上附着有酸洗液，从而影响后续的风干处理；

结合图3所示，本实施例中，固定筒210外套设有注水管320，注水管320上连通有贯穿酸洗罐100设置的进水管321；固定筒210的外壁上间隔设有连通注水管320的进水孔313，活塞筒220的升降用于实现对进水孔313的开合。

通过本实施例中的构造，使得活塞筒220下降实现外漏孔311处于闭合状态时，进而使进水孔313打开，此时，通过进水管321向注水管320内注入清水，清水能够由进水孔313进入固定筒210内，从而实现对其内进行酸洗后的单晶硅环进行水洗处理。

结合图5所示，本实施例中，排液组件130包括安装管510，安装管510内由上至下依次设有直径逐渐增大的进液腔511、堵芯安装腔512和驱动件安装腔513；

进液腔511用于连通酸洗腔201，进液腔511的侧壁上均匀布设有出液孔611；堵芯安装腔512内设有可升降的堵芯件520，堵芯件520包括位于进液腔511内且用于对出液孔611进行封堵的堵芯部711及位于堵芯安装腔512内的堵环部712；驱动件安装腔513内设有用于驱动堵芯件520升降实现出液孔611开合的驱动件530。

本实施例在实际使用时，酸洗腔201的底壁上设置有安装孔202，安装管510的上端部螺纹连接于安装孔202内，实现排液组件130在酸洗罐100底部处的安装；其中，通过本实施例中的构造，使得当通过驱动件530驱动堵芯件520下移使位于进液腔511内的堵芯部711下移，进而使出液孔611打开，使固定筒210内的酸洗液或清水能够由进液腔511经出液孔611排出，当通过驱动件530驱动堵芯件520上移使位于进液腔511内的堵芯部711上移，使堵芯部711对出液孔611进行封堵，从而使排液组件130处于闭合状态。

结合图6所示，本实施例中，安装管510的外侧壁且位于出液孔611的上方处设有安装槽614，较佳地实现安装管510安装后，出液孔611位于酸洗罐100外，便于进行排液；其中，安装管510外设有罩于出液孔611外的收集管615，收集管615上设置有导液管616，从而较佳地实现排液组件130排出的液体进行收集。

结合图7所示，本实施例中，驱动件530包括可转动的转盘531，转盘531的上端面且位于中部处设有伸入堵芯安装腔512内的第一驱动柱532，第一驱动柱532的外侧壁上沿其轴向设有第一滑槽721，第一驱动柱532上套设有用于驱动堵芯件520上移实现出液孔611闭合的第一弹簧533；堵芯件520上设有供第一驱动柱532伸入的活动腔713，活动腔713的侧壁上设有位于对应第一滑槽721内滑动的第一滑块714；堵芯安装腔512的上侧壁均匀布设有第一凹槽612，第一凹槽612内均设有第一导向斜面613；

堵环部712上均匀布设有伸入对应第一凹槽612内的第一顶杆715，堵芯件520转动用于驱动第一顶杆715沿第一导向斜面613滑出第一凹槽612实现堵芯件520下移使出液孔611打开。

本实施例在实际使用时，驱动件安装腔513内螺纹连接有用于对转盘531进行限位的第一限位环550，较佳地实现转盘531转动安装于驱动件安装腔513内；其中，通过第一滑槽721和第一滑块714的配合设置，使得转盘531转动能够带动堵芯件520转动；其中，通过第一凹槽612、第一导向斜面613、第一顶杆715和第一弹簧533的设置，使得当第一顶杆715位于第一凹槽612内时，此时第一弹簧533推动堵芯件520上移，使其对出液孔611进行封堵，实现排液组件130的闭合，当转盘531转动带动堵芯件520转动时，使第一顶杆715沿着第一导向斜面613滑出第一凹槽612，进而使堵芯件520下移，解除其对出液孔611的封堵，实现排液组件130的打开；其中，第一凹槽612沿堵芯安装腔512周向均匀布设，从而使得转盘531带动堵芯件520转动能够使第一顶杆715滑出或滑入第一凹槽612内，从而较佳地实现排液组件130的开合。

本实施例中，转盘531的下端面上沿其轴向设有凸环722，凸环722的下端面上均匀布设有第一棘齿槽723；

驱动件530还包括设于驱动件安装腔513下方处按压柱540，按压柱540上对应凸环722设有弹簧安装腔541，弹簧安装腔541的开口处设有用于与第一棘齿槽723相配合驱动凸环722转动的第二棘齿槽731，弹簧安装腔541内安装有用于驱动按压柱540复位的复位弹簧542。

本实施例在实际使用时，按压柱540位于驱动件安装腔513的侧壁上向外延伸形成限位部732，驱动件安装腔513内设置有用于对限位部732进行限位的第二限位环560，从而使得通过复位弹簧542能够较佳地实现按压柱540在驱动件安装腔513内的安装；其中，通过第一棘齿槽723和第二棘齿槽731的配合设置，使得通过驱动按压柱540上移使第二棘齿槽731挤压第一棘齿槽723，从而驱动转盘531单向转动，从而实现排液组件130的开合；其中，按压柱540在复位弹簧542的作用下复位，从而较佳地通过按压柱540能够实现排液组件130的开合；

值得说明的是，按压柱540穿过第二限位环560由安装管510下端伸出，从而便于用户上按按压柱540；按压柱540的外壁上开设有导向凹槽，第二限位环560的内壁上设置有位于导向凹槽内滑动的导向柱，导向凹槽包括沿按压柱540轴向设置的竖直槽733和倾斜槽734，倾斜槽734与第一棘齿槽723的上表面倾斜方向相反，通过此种构造，使得在上按按压柱540使导向柱沿竖直槽733移动，使第二棘齿槽731与第一棘齿槽723配合驱动转盘531旋转，当导向柱移动至竖直槽733和倾斜槽734连接点处，此时继续上按按压柱540使导向柱滑入倾斜734槽内，此过程按压柱540能够随着转盘531同向转动，当导向柱滑入倾斜槽734的最外端时（第二棘齿槽731的底端不会到达第一棘齿槽723倾斜面的最底端），此时松开按压柱540，在复位弹簧542和导向凹槽的共同作用下，按压柱540反向转动复位，从而使复位后的第二棘齿槽731位于相邻的一个第一棘齿槽723倾斜面的最高端上方，便于下次按压。

结合图3-图7所示，本实施例中，固定筒210的内壁沿其轴向设有限位滑槽312，活塞筒220的外壁上设有位于对应限位滑槽312内滑动的限位滑块412；

固定筒210内且位于上端处设有用于推动活塞筒220下移实现外漏孔311和内漏孔411错位的第二弹簧420，活塞筒220的下端部处沿其周向均匀布设有第二凹槽413，第二凹槽413内均设有第二导向斜面414；固定筒210内设有活塞筒220下方处且可转动的转环430，转环430上间隔设有伸入对应第二凹槽413内的第二顶杆431，第二顶杆431伸入第二凹槽413内实现活塞筒220下移，转环430转动驱动第二顶杆431沿第二导向斜面414滑出第二凹槽413实现活塞筒220上移。

本实施例中，通过限位滑槽312和限位滑块412的设置，使得活塞筒220得到限位，使其无法沿着固定筒210周向转动；其中，通过本实施例中的构造，使得第二顶杆431伸入第二凹槽413内时，活塞筒220在第二弹簧420的作用下下移，使外漏311和内漏孔411错位，实现外漏孔311的闭合；当转环430转动驱动第二顶杆431沿着第二导向斜面414滑出第二凹槽413，使活塞筒220上移，使外漏孔311和内漏孔411相对，实现外漏孔311的打开。

本实施例中，堵芯件520上设有伸入固定筒210内的第二驱动柱716，第二驱动柱716的外侧壁上沿其轴向设有卡槽717，转环430内设有伸入对应卡槽717内滑动的卡板432。

通过本实施例中的卡板432和卡槽717的配合设置，使得转盘531转动能够带动转环430转动，从而使用户通过上按按压柱540驱动排液组件130开合的同时能够驱动外漏孔311的开合，使酸洗机构的使用更加的便捷。

结合图8所示，本实施例中，盖板110的中部处设有排气管111，排气管111上设有单向排气阀112；搅动机构包括对应排气管111处的安装管座230，安装管座230内设有伸入酸洗腔201内且可转动的安装轴240，安装轴240上均匀设有搅拌板241，安装轴240的上端部处设有位于安装管座230内的扇叶811。

本实施例在实际操作过程中，单晶硅环在酸洗过程中，其表面的氧化物被酸洗产生气体，其能够较佳地增大酸洗罐100内的气压，从而使其内的气体能够由排气管111排出；通过本实施例中的构造，使得排气管111排气时气流流动能驱动扇叶811转动，进而带动安装轴240驱动搅拌板241转动，从而使酸洗腔201内的酸洗液流动，较佳地使其与酸洗机构内的单晶硅环接触，提高酸洗效果。

本实施例中，安装管座230的下端开口处设有供安装轴240贯穿的安装架821，安装轴240通过螺母831转动安装于安装架821上，从而较佳地实现安装轴240在安装管座230内的转动安装。

本实施例中还提供了一种单晶硅环的清洗方式，其使用上述的单晶硅环用酸洗装置进行酸洗、水洗处理，其包括以下步骤：

步骤一、对初步加工后的单晶硅环进行纯水超声波清洗处理；

通过将初步加工后的单晶硅环放置于超声机中，放入水温75℃的纯水，清洗15分钟，从而及时清洗，防止硅粉在单晶硅环外表面结块，使单晶硅环的外表面洁净；

步骤二、对步骤一处理后的单晶硅环进行研磨处理；

通过对经步骤一处理后的单晶硅环表面进行研磨，有效地去除单晶硅环外表面的白斑和印记；

步骤三、对步骤二中处理后的单晶硅环进行碱洗处理；

通过碱洗液对经步骤二处理后的单晶硅环进行碱洗，有效地去除单晶硅环外表面上的有机物；

步骤四、对步骤三中处理后的单晶硅环进行纯水超声波清洗处理；

通过将经步骤三处理后的单晶硅环放置于超声机中进行清洗，有效地去除单晶硅环表面附着的碱洗液；

步骤五、利用单晶硅环用酸洗装置对步骤四中处理后的单晶硅环进行酸洗、水洗处理；

通过将步骤四处理后的单晶硅环放置于酸洗装置中进行酸洗、水洗处理；

步骤六、对步骤五中处理后的单晶硅环进行吹干处理。

通过使用氮气对经步骤五处理后的单晶硅环进行吹干，有效地防止单晶硅环与空气中的氧气发生氧化反应。

本实施例中，步骤五具体包括以下步骤：

S1、将单晶硅环放置于放置架120上，接着将放置架120由放置孔203放入酸洗腔201内；

S2、通过上按按压柱540，驱动排液组件130闭合，同时驱动活塞筒220上移使外漏孔311打开，酸洗液由外漏311孔进入，对放置架上的单晶硅环进行酸洗处理；

S3、当完成酸洗处理后，通过上按按压柱540，驱动排液组件130打开，同时驱动活塞筒220下移使外漏孔311闭合，此时，通过进水管321向固定筒210内注入清水，实现对放置架120上的单晶硅环进行水洗处理；

S4、当完成水洗处理后，由放置孔203取出放置架120，并重新重复操作上述步骤，实现酸洗装置的持续酸洗、水洗处理作业。