CN102376525A - 用于半导体制程的排气系统和清洗该排气系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于半导体工艺的排气系统，该排气系统包括主排气通道和排气管道，该排气管道连接在机台和该主排气通道之间，该排气系统还包括喷淋系统，该喷淋系统用于对该排气管道的内部进行清洗。本发明还公开了一种清洗该排气系统的方法，包括步骤：判断清洗条件是否达成；如果达到所述清洗条件，开启喷淋系统以对排气管道进行清洗；判断清洗是否完成；如果清洗完成，关闭喷淋系统以结束清洗。通过本发明的排气系统和清洗该排气系统的方法，可以在不拆卸排气管道的情况下，对排气管道进行清洗，节约了维护时间和成本。

Description

用于半导体制程的排气系统和清洗该排气系统的方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺，尤其涉及一种用于半导体工艺的排气系统和清洗该排气系统的方法。 

背景技术

随着集成电路的芯片集成度越来越高，半导体器件的关键尺寸从65nm缩小到45nm，目前已向32nm甚至更小尺寸的工艺进行挑战。在缩小关键尺寸的过程中，需要特别注意的是微粒问题。为了避免微粒的污染，在半导体工艺的机台上会提供排气管道，以使机台上产生的废气以及粉尘排放出机台，在达到排放废气目的的同时避免机台被粉尘污染。 

目前，在半导体制造工厂中，设置有主排气通道，半导体工艺机台的排气管道将该机台与工厂的主排气通道连接，主排气通道中一直保持有一定的负压，例如负200帕，从而将机台的排气管道排出的废气通过主排气通道统一处理和排放。图1是现有技术中的排气系统100的示意图。排气系统100包括主排气通道101和机台的排气管道102。排气管道102连接在机台103和主排气通道101之间。从而使机台103排出的废气通过图1中箭头所示的方向排出。 

对于连接本地机台到主排气通道的排气管道来说，由于在晶圆的工艺中会产生粉尘，因此该排气管道在长时间运行后，其内壁上会附着粉尘以及粉尘结晶(下面统称为粉尘)。这些粉尘一方面会对排气管道造成污染和腐蚀。另一方面，在严重的情况下，沉积的粉尘会造成排气管道的堵塞，影响机台的正常工作。因此需要采取一定的措施来对这种情况进行处理。 

现有技术中采用的方法是对机台的排气管道进行定期的维护，例如将排气管道卸下来对其进行清洗，或者对堵塞的排气管道进行更换。定期的维护虽然能解决上述问题，但是不管是清洗还是更换，其都具有一些缺点。首先清理或者更换排气管道会增加维修费用。尤其是，现有技术中该排气管道采用的是不锈钢材料，更换成本较高。另外，在排气管道的维护和更换过程中，机台不能工作，因此造成机台长时间停机，使得生产效率的降 低。再次，现有技术中采用的不锈钢排气管道是不透明的，不能及时观察到排气管道内部的情况，不利于及时发现粉尘沉积和堵塞问题。另外，由于晶圆工艺中往往采用腐蚀性的物质，因此更换下来的废旧排气管道还可能对环境造成不利的影响。另一方面，现有技术中排气管道的连接采用的是法兰连接，因此不能达到完全的气密封，可能会造成排出气体的泄露，会造成机台环境的污染。 

鉴于上述原因，本领域中需要一种能解决上述问题的用于半导体工艺的排气系统和清洗该排气系统的方法。 

发明内容

在本发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 

本发明公开了一种用于半导体工艺的排气系统，该排气系统包括主排气通道和排气管道，该排气管道连接在机台和该主排气通道之间，该排气系统还包括喷淋系统，该喷淋系统用于对该排气管道的内部进行清洗。 

上述喷淋系统包括喷头、阀门和容器，该喷头设置在该排气管道的内部，该容器容纳清洗剂，该阀门连接在该喷头和该容器之间。该喷淋系统可以包括第一喷淋系统和第二喷淋系统。较佳地，该喷头设置在排气管道的拐角处。 

通过上述排气系统，可以在不拆卸排气管道的情况下，对排气管道进行清洗，节约了维护时间和成本。 

进一步地，上述排气管道内部设置有过滤装置和压差计，该压差计测量该排气管道内部的该过滤装置两侧的压力差。该压差计与该喷淋系统连接，当该压力差增加到第一预定值时，开启该喷淋系统。当该压力差降低到第二预定值时，关闭该喷淋系统。较佳地，第一预定值在150-300帕之间，第二预定值在50-150帕之间。通过该排气系统，可以自动对排气管道进行清洗。 

进一步地，在上述排气管道上设置为一个或多个观察口。可以便于使用者对排气管道内部进行观察。 

进一步，该排气管道采用PVDF材料。该排气管道由多个管道连接形 成，该多个管道之间采用套管和焊接的方式连接。通过这样的设置，本发明的排气系统可以达到气密封的效果。 

本发明还公开了一种清洗该排气系统的方法，包括步骤：判断清洗条件是否达成；如果达到该清洗条件，开启喷淋系统以对排气管道进行清洗；判断清洗是否完成；如果清洗完成，关闭喷淋系统以结束清洗。该清洗条件可以为是否经过第一预定时间或者排气管道内部的过滤装置两侧的压力差是否达到第一预定值。可以根据清洗时间是否超过第二预定时间或者压力差是否降低到第二预定值来判断清洗是否完成。 

通过本发明公开的方法，可以达到对排气管道自动清洗的目的。 

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中： 

图1是现有技术中的排气系统的示意图； 

图2是根据本发明一个实施例的用于半导体工艺的排气系统的示意图； 

图3是根据本发明另一个实施例的用于半导体工艺的排气系统的示意图； 

图4是根据本发明一个实施例的清洗用于半导体工艺的排气系统的方法的流程图 

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。 

参考图2，是根据本发明一个实施例的用于半导体工艺的排气系统200的示意图。排气系统200包括主排气通道201和机台的排气管道202。排气管道202连接在机台203和主排气通道201之间，用以将机台203排出的废气通过图2中箭头所示的方向排出。排气管道202的内部设置有用于清洗的一个或多个喷头。喷头用于喷出气体或液体以对排气管道202进行清洗。在本发明的一个实施例中，喷头可以包括第一喷头204和第二喷头 207。其中第一喷头204用于喷出气体以清洗排气管道202，而第二喷头207用于喷出液体以清洗排气管道202。较佳的，第一喷头204所喷出的气体为氮气。这是由于氮气不容易与排气管道中的废气、粉尘或排气管道本身发生反应，因此采用氮气。当然，也可以选用其他合适的气体。第二喷头207喷出的液体可以是水。可替代地，第一喷头204中喷出的是水，而第二喷头207中喷出的是氮气。 

第一喷头204和第二喷头207与装有容纳清洗剂的容器连接，比如第一容器206和第二容器209。可以理解的是，第一容器206和第二容器209仅仅示例性地说明了清洗剂的来源，而并非用以对本发明进行限制。在实践中，晶圆工厂通常设置有专门运输这些物质(比如氮气和水)的管道，因此喷头只需要和这些管道连接即可。 

由于喷头不需要一直喷淋，因此，在喷头和容纳清洗剂的容器之间可以设置阀门来对喷头的喷淋的开启和关闭进行控制。图2中示出了阀门可以包括第一阀门205和第二阀门208。第一阀门205连接在第一容器206和第一喷头204之间，用以控制第一喷头204的开启和关闭；第二阀门208连接在第二容器209和第二喷头207之间，用以控制第二喷头207的开启和关闭。虽然图2中示出的第一阀门205和第二阀门208都为单向阀，但是阀门可以采用任何适合的阀门，例如双向阀、气动阀等等。在本发明的实施例中，第一容器206、第一阀门205和第一喷头204组成了第一喷淋系统，第二容器209、第二阀门208和第二喷头207组成了第二喷淋系统。 

需要说明的是，虽然图2所示的实施例中示出了两个喷淋系统。但是，本发明的实施例也可以只采用其中一个喷淋系统或者采用多于两个的喷淋系统。比如只采用第一喷淋系统。同时，每个喷淋系统的组成也可以变化。比如第一喷淋系统可以包括两个或多于两个的喷头；这些喷头可以共用一个阀门或者分别设置单独的阀门。再进一步，根据本发明的一个实施例，两个喷淋系统可以共用一个喷头，比如共用第一喷头204。 

根据本发明实施例的排气系统中的喷头可以安装在排气管道202中合适的位置。图2示出了第一喷头204和第二喷头207的一种示例性安装位置。第一喷头204安装在远离机台的排气管道202的拐角处。第二喷头207设置在靠近机台的排气管道202的拐角处。可替代地，第一喷头204和第二喷头207可以设置在相同的位置处，比如图2所示的第一喷头204的位置。喷头也可以安装在其他合适的位置，比如排气管道202的其他的拐角处或者非拐角处。喷头可以在安装排气管道202的同时安装，但要保证喷 头和排气管道之间的密封。 

为了达到更好的清洗效果，喷头中喷出的气体或液体具有一定压力。这个压力可以远大于主排气通道201中的负压，比如可以达到上千帕。这样大的压力允许喷头的喷淋方向逆着排气管道202中气流的方向。 

喷头的开启和关闭是由相应的阀门控制的，比如第一阀门205和第二阀门206。相应地，通过控制阀门的开启和关闭，就可以控制喷头的开启和关闭。在控制阀门的开启和关闭方面，可以采用多种方法。比如可以以时间要素来自动控制阀门的开启。例如，当经过第一预定时间后，阀门自动开启，此时喷头进行喷淋以对排气管道202进行清洗。该第一预定时间比如可以是一个月。当阀门开启经过第二预定时间后，阀门关闭，结束喷头的喷淋。该第二预定时间比如可以为一小时。另外，为了适时地对排气管道202进行清洗，也可以采用人工的方式对阀门进行控制。此时为了更好地选择阀门开启和关闭的时机，在排气管道202上的适当位置处可以设置一个或多个观察口210。通过该观察口210，使用者可以观察排气管道202内部的粉尘沉积状况，并根据粉尘沉积状况选择开启阀门或者关闭阀门。对阀门的开启和闭合进行控制是本领域的技术人员所熟知的，因此在图2中没有示出这些控制装置。 

较佳地，根据本发明的一个实施例，通过排气管道内部的压差对阀门进行自动控制，以达到较佳的自动清洗的目的。参考图3，示出了根据本发明一个实施例的用于半导体工艺的排气系统300的示意图。排气系统300包括主排气通道301、排气管道302、第一容器306、第一阀门305、第一喷头304、第二容器309、第二阀门308和第二喷头307以及一个或多个观察口310，图3中并同时示出了机台303。这些部件和排气系统200中所述的部件的含义相同和相似，并且可以如上所述的省略或增加其中一个或几个部件，因此在此不再赘述。除此之外，排气系统300还包括过滤装置311和压差计312。过滤装置311设置在排气管道502中，用以过滤从机台中排出的粉尘。过滤装置311的过滤精度可以根据实际需要而选择。过滤装置311一方面用以过滤机台中排出的粉尘，避免粉尘在排气管道302的内壁上沉积，另一方面可以和下面所述的压差计配合使用，以实现自动清洗的功能。 

排气管道302上还安装有压差计312。压差计312用以检测排气管道302内部的在过滤装置311两侧的压力差。由于过滤装置311的存在，过滤装置311上游的压力大于其下游的压力，也即过滤装置311的两侧存在 压力差(压差)。当该压力差增加达到第一预定值时，说明过滤装置311上聚集了较多的粉尘，需要对其进行清洗。此时，阀门自动开启以使喷头对排气管道302进行清洗。随着清洗过程的进行，过滤装置311两侧的压力差逐渐降低，当低于第二预定值时，可以认为过滤装置311已经清洗完毕。此时自动关闭阀门结束清洗。由于过滤装置311两侧的压差的大小比较直接地反映了过滤装置311上沉积的粉尘的多少，因此利用压差来控制排气管道302的自动清洗可以比较准确及时地清除沉积的粉尘。根据本发明的一个实施例，第一预定值可以设置为150-300帕，较佳地为200帕第二预定值可以设置为50-150帕，较佳地为100帕。当选择该较佳地设置时，当压差计312的读数在100-200Pa之间时，认为排气管道302中的粉尘沉积处于正常的状态，不需要对其进行清洗。当压差超过200帕时，开启上述的喷淋系统清洗直到压差降至100帕。压差大小的设置可以根据需要来设定其他值。通过压差控制阀门的开启和关闭也是本领域的技术人员所熟知的(比如采用气动阀)，在此不再详细描述。 

另外，该压差计312也可以作为报警装置。当压差超过第三预定值时，可以启动报警装置，以提醒使用者进行查看。比如，当喷淋系统出现问题时，压差会超过第一预定值而继续增加，当增加到第三预定值(比如250帕)时，可以进行报警，由人工启动喷淋系统对排气管道302进行清洗。 

另外，在存在多个喷头的情况下，各个喷头的开启时机和关闭时机可以是相同的，也可以是不同的。例如，当需要清洗的时候，可以先使第一喷头工作。当第一喷头工作一段时间后，停止第一喷头并使第二喷头开启，或者此时第一喷头继续工作并同时使第二喷头开启。另外，也可以根据首先开启的第一喷头的清洗效果来决定是否开启第二喷头。如果第一喷头的清洗可以达到所需的清洗效果，那么可以不用开启第二喷头。如果仅仅第一喷头的清洗不能达到所需的清洗效果，那么此时可以使第二喷头开启。如上所述，此时可以是第二喷头单独工作，也可以是第二喷头和第一喷头同时工作。在判断是否达到上述所需的清洗效果上，可以采用通过人工观察的方法，比如通过观察口观察排气管道的内部。虽然上面以第一喷头和第二喷头来举例说明，但是本领域的技术人员可以理解的是，上述的方法同样适用于多于两个喷头的情况。 

在上述本发明的实施例中，为了能方便的获知排气管道内部粉尘的沉积情况，除了上述提到的采用设置观察口的方法之外，排气管道还可以直接采用透明或半透明材料制造而无需设置额外的观察口。另外，考虑到机 台排出的废气和粉尘通常是腐蚀性的，因此，排气管道的材料优选是耐腐蚀的。在本发明的一个实施例中，排气管道采用聚偏氟乙烯(PVDF)材料。PVDF是一种半透明、高强度、耐腐蚀的材料，因此能较好地满足上述的需求。 

进一步地，不同于现有技术中的法兰连接的形式，根据本发明的一个实施例中的排气管道的多个管道之间采用套管和焊接的形成，这样可以达到完全的气密封，能避免气体的泄露。尤其当管道采用PVDF的时候，采用套管和焊接的连接形式，不仅安装方便，更能避免泄露。 

进一步参考图4，是根据本发明一个实施例的清洗用于半导体工艺的排气系统的方法400的流程图。所述排气系统为根据本发明上述实施例的排气系统。方法400开始于步骤401，判断清洗条件是否达成。所述清洗条件可以是是否达到第一预定时间(例如上面提到的一个月)，也可以是压差是否达到第一预定值(例如200帕)等。如果达到上述清洗条件，则进行到步骤402，其中开启喷淋系统以对排气管道进行清洗。喷淋系统比如可以为上述的第一喷淋系统和/或第二喷淋系统。在步骤403，判断清洗是否完成。比如，判断清洗是否经过第二预定时间(例如上面提到的一个小时)，或者判断压差是否降低到第二值(例如100帕)等。如果清洗完成，则进行到步骤404，其中关闭喷淋系统以结束清洗，喷淋系统比如可以为上述的第一喷淋系统和/或第二喷淋系统。 

通过本发明的实施例公开的用于半导体工艺的排气系统，克服了现有技术中排气系统的缺陷，可以实现在不拆卸排气管道的情况下，对排气管道进行清洗，节约了维护时间和成本。并可以达到对排气管道自动清洗的效果。另外，还可以达到排气管道的气密封。 

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。 

Claims (22)

1.一种用于半导体工艺的排气系统，所述排气系统包括主排气通道和排气管道，所述排气管道连接在机台和所述主排气通道之间，其特征在于，所述排气系统还包括喷淋系统，所述喷淋系统用于对所述排气管道的内部进行清洗。

2.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述喷淋系统包括喷头、阀门和容器，所述喷头设置在所述排气管道的内部，所述容器容纳清洗剂，所述阀门连接在所述喷头和所述容器之间。

3.根据权利要求2所述的排气系统，其特征在于，所述喷头设置在所述排气管道的拐角处。

4.根据权利要求2所述的排气系统，其特征在于，所述清洗剂选自氮气或水。

5.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述喷淋系统包括第一喷淋系统和第二喷淋系统。

6.根据权利要求5所述的排气系统，其特征在于，所述第一喷淋系统包括第一喷头、第一阀门和第一容器，所述第二喷淋系统包括第二喷头、第二阀门和第二容器，所述第一喷头和所述第二喷头设置在所述排气管道的内部，所述第一阀门连接在所述第一喷头和所述第一容器之间，所述第二阀门连接在所述第二喷头和所述第二容器之间，所述第一容器和所述第二容器用于容纳清洗剂。

7.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述排气管道内部设置有过滤装置。

8.根据权利要求7所述的排气系统，其特征在于，所述排气系统还包括压差计，所述压差计用于测量所述过滤装置两侧的压力差。

9.根据权利要求8所述的排气系统，其特征在于，所述压差计与所述喷淋系统连接，当所述压力差增加到第一预定值时，开启所述喷淋系统。

10.根据权利要求9所述的排气系统，其特征在于，当所述压力差降低到第二预定值时，关闭所述喷淋系统。

11.根据权利要求9所述的排气系统，其特征在于，所述第一预定值在150至300帕之间。

12.根据权利要求10所述的排气系统，其特征在于，所述第二预定值在50至150帕之间。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的排气系统，其特征在于，所述排气管道上设置有一个或多个观察口。

14.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述排气管道采用PVDF材料。

15.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述排气管道由多个管道连接形成，所述多个管道之间采用套管和焊接的方式连接。

16.一种清洗如权利要求1所述的排气系统的方法，所述方法包括下列步骤：

判断清洗条件是否达成；

如果达到所述清洗条件，开启喷淋系统以对排气管道进行清洗；

判断清洗是否完成；

如果清洗完成，关闭喷淋系统以结束清洗。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述清洗条件为是否经过第一预定时间。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，根据清洗时间是否超过第二预定时间判断清洗是否完成。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述排气管道的内部设置有过滤装置和用于测量所述过滤装置两侧的压力差的压差计，所述清洗条件为所述过滤装置两侧的压力差是否达到第一预定值。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，根据所述压力差是否降低到第二预定值来判断清洗是否完成。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一预定值在150至300帕之间。

22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二预定值在50至150帕之间。

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