炉管清洗机工作原理

炉管清洗机主要用于半导体、光伏等行业的高温炉管（如扩散炉、氧化炉）内壁清洁，去除残留的硅片碎屑、氧化物、碳化物等污染物。其工作原理结合了物理清洗和化学清洗，具体如下：

一、核心工作原理

物理清洗机制

高压水射流/喷砂：通过高压水流或惰性颗粒（如玻璃微珠）喷射，剥离炉管内壁的松散颗粒和结痂层。

机械刮擦：部分设备采用旋转刷头或螺旋输送装置，直接摩擦清除顽固附着物（如碳化硅沉积物）。

超声波空化：利用高频振动产生空化效应，分解微小颗粒并防止其重新聚集。

化学清洗机制

HF/HNO₃混合液：用于去除硅氧化物（如SiO₂）及金属污染。

磷酸（H₃PO₄）：针对高温碳化物（如SiC）的腐蚀。

碱性溶液（如KOH）：溶解硅片残留或有机物。

酸性/碱性腐蚀液：

化学反应原理：通过酸液与污染物发生氧化还原反应，生成可溶性盐类，随清洗液冲走。

热解与氧化辅助

高温处理：部分设备在清洗前加热炉管至800°C以上，使有机污染物热解挥发，同时氧化金属杂质（如残留的铝或铜）。

氧气氛围：通入O₂或N₂O气体，增强氧化效果，减少碳残留。

二、设备工作流程

预处理阶段：

抽真空并通入惰性气体（如N₂），排除炉管内空气和水分。

加热炉管至工艺温度（如400-600°C），软化污染物。

清洗阶段：

喷枪喷射：将化学液以高压雾化形式喷入炉管，覆盖内壁。

循环冲洗：通过泵循环清洗液，持续冲刷并带走溶解物。

超声波辅助：启动超声模块，增强微观颗粒的剥离效率。

后处理阶段：

排空废液，注入去离子水（DIW）进行漂洗，去除残留化学品。

干燥处理（如热氮吹扫或IPA蒸干），防止水渍残留导致腐蚀。

三、技术特点

精准控制：

压力、流量、温度实时监控，避免过蚀或损伤炉管（如石英、硅碳化物材质）。

化学液配比自动化，适应不同污染类型（如轻度颗粒堆积或重度结痂）。

兼容性：

支持多种炉管材质（石英、SiC涂层石墨等），避免化学腐蚀或物理损伤。

可处理复杂结构炉管（如多折弯、细长管径）。

环保设计：

废液回收系统：90%以上化学液通过蒸馏再生，降低耗材成本。

闭环气体管理：N₂或O₂循环使用，减少排放。

四、应用场景

半导体制造：扩散炉、氧化炉炉管清洗，确保晶圆加工洁净度。

光伏行业：多晶硅扩散炉管清洗，提升电池片转换效率。

LED/MEMS制造：MOCVD反应腔清洗，去除金属有机化合物残留。

炉管清洗机通过物理+化学联合作用，结合自动化控制与环保设计，解决了高温炉管内壁污染物的难题，是保障半导体/光伏制程良率的关键设备。