CN104259153A - 炉管清洗工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种炉管清洗工艺，包括：利用二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤，还包括：利用升温湿氧工艺对炉管进行清洗的步骤，所述升温湿氧工艺利用水蒸汽将炉管中的金属污染物带走，所述升温湿氧工艺包括：升温步骤，用于将炉管进行升温至第一温度，并通入氢氧点火后形成的水汽；稳定步骤，用于将炉管维持所述第一温度并持续一段时间，并通入氢氧点火后形成的水汽；降温步骤，用于将炉管从所述第一温度降低至第二温度，并通入氢氧点火形成的水汽。本发明利用二氯乙烯工艺与升温湿氧工艺分别对炉管进行清洗，将炉管中的金属污染最大程度的降低。

Description

炉管清洗工艺
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种炉管清洗工艺。
背景技术
随着半导体器件工艺的发展及器件性能要求越来越高，金属污染对半导体工艺制程尤为关键，金属污染将会影响半导体器件的可靠性、栅氧击穿电压、栅氧整体完整性等多种关键参数。
利用传统的炉管设备(furnace)进行炉管工艺一次可以处理125片产品，因此炉管设备具备产能大，制程耗费低等优点，对半导体营运成本的降低尤为重要。
但是当前炉管设备大多使用石英制品的内外管以及石英制品的晶舟，其优点为结构简单、价格相对低廉，但是同时由于石英制造过程中必不可少的存在一些污染元素，其中包含铜、铁等各种金属污染，而且传统炉管设备多应用于高温制程的工艺，在高温条件下石英材质的金属元素扩散会导致机台发生各种金属污染偏高的问题。
炉管设备的内外管以及晶舟大多采用了石英材质的部件，为避免高温制程中金属元素的扩散导致机台污染从而影响到半导体工艺的稳定性，业界通常使用例行二氯乙烯清洗的模式来减少炉管的金属污染。
现有技术通常利用二氯乙烯对炉管进行清洗，利用高温下二氯乙烯键解产生氯离子，氯离子能够与各种金属离子反应重新生成氯化物，从而达到降低金属污染的效果。
实际中发现，需要对现有的炉管清洗工艺进行进一步改进，以进一步降低炉管的金属污染。
发明内容
本发明解决的问题提供一种炉管清洗工艺，利用二氯乙烯工艺与升温湿氧工艺分别对炉管进行清洗，将炉管中的金属污染最大程度的降低。
为解决上述问题，本发明提供一种炉管清洗工艺，包括：利用二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤，还包括：利用升温湿氧工艺对炉管进行清洗的步骤，所述升温湿氧工艺利用水蒸汽将炉管中的金属污染物带走，所述升温湿氧工艺包括：
升温步骤，用于将炉管进行升温至第一温度，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
稳定步骤，用于将炉管维持所述第一温度并持续一段时间，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
降温步骤，用于将炉管从所述第一温度降低至第二温度，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成。
可选地，所述升温湿氧工艺的步骤在所述二氯乙烯对炉管清洗的步骤之后进行。
可选地，所述第一温度高于所述二氯乙烯对炉管清洗的步骤的温度，所述利用二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤的温度范围为900℃至1000℃，所述第一温度的范围为1050℃至1150℃。
可选地，所述升温步骤的升温速度小于所述降温步骤的降温速度。
可选地，所述升温步骤的升温速度范围为1-5摄氏度/分钟，所述降温步骤的降温速度范围为2-5摄氏度/分钟。
可选地，所述二氯乙烯对炉管清洗的步骤与所述升温湿氧清洗的步骤之间还包括：吹扫步骤，利用高纯氮气对炉管进行吹扫，以带走炉管中的二氯乙烯残留。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明利用二氯乙烯清洗步骤和升温湿氧步骤对炉管进行清洗，二氯乙烯中的氯离子与炉管中的部分金属污染物结合，将部分金属物带走，升温湿氧步骤中的大量水蒸汽将部分金属污染物带走，利用两个清洗步骤可最大限度的去除金属残留。
附图说明
图1是利用现有的二氯乙烯对炉管进行清洗的工艺过程温度曲线图；
图2是本发明的炉管清洗的原理示意图；
图3是本发明一个实施例的炉管清洗的工艺过程温度曲线图。
具体实施方式
现有技术利用二氯乙烯对炉管进行清洗，具体的原理请参考图1所示的利用现有的二氯乙烯对炉管进行清洗的工艺过程温度曲线图。利用二氯乙烯的步骤包括多个阶段,分别是：起始阶段，炉管的温度为400℃至700℃，持续时间10至30分钟；恢复(recovery)阶段，持续时间20-30分钟，目的是准备开始对炉管进行加温；升温阶段，将炉管的温度升至1000摄氏度，升温速度为5℃至10℃；恢复阶段，持续时间20-30分钟，目的是维持该温度，以便进入稳定阶段；稳定阶段，持续时间40-90分钟，在稳定阶段，向炉管中通入二氯乙烯气体，二氯乙烯气体在高温环境中键解产生氯离子，氯离子与炉管中的金属离子反映形成金属氯化物，金属氯化物在水汽的带动下被抽气装置排走，向炉管中通入氮气，利用氮气对炉管进行吹扫，以便于将炉管中的二氯乙烯残留气体、金属氯化物气体以及水汽残余去除；降温阶段，以2-5摄氏度/秒的速度，将炉管温度降低至400-700摄氏度。
为了最大限度的去除炉管中金属残留物，本发明利用二氯乙烯工艺与升温湿氧工艺分别对炉管进行清洗，将炉管中的金属污染最大程度的降低。
请参考图2所示的本发明的炉管清洗的原理示意图。
具体的，请结合图3所示的本发明一个实施例的炉管清洗的工艺过程温度曲线图。本发明提供的炉管清洗工艺包括：利用二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤，还包括：利用升温湿氧工艺对炉管进行清洗的步骤，所述升温湿氧工艺利用水蒸汽将炉管中的金属污染物带走，所述升温湿氧工艺包括：
升温步骤，用于将炉管进行升温至第一温度，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
稳定步骤，用于将炉管维持所述第一温度并持续一段时间，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
降温步骤，用于将炉管从所述第一温度降低至第二温度，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。首先，执行二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤，具体包括；
起始阶段，炉管的温度为400℃至700℃，持续时间10至30分钟；恢复(recovery)阶段，持续时间20至30分钟，目的是准备开始对炉管进行加温；升温阶段，将炉管的温度升至1000摄氏度，升温速度为5℃至10℃；恢复阶段，持续时间20至30分钟，目的是维持该温度，以便进入稳定阶段；稳定阶段，持续时间40至90分钟，在稳定阶段，向炉管中通入二氯乙烯气体，二氯乙烯气体在高温环境中键解产生氯离子，氯离子与炉管中的金属离子反映形成金属氯化物，金属氯化物在水汽的带动下被抽气装置排走。
然后进行吹扫，向炉管中通入氮气，利用氮气对炉管进行吹扫，以便于将炉管中的二氯乙烯残留气体以及金属氯化物气体去除。
接着，进行升温湿氧工艺的步骤。为了获得更好的清洗效果，最大程度的去除金属残留物，所述升温湿氧的步骤应在二氯乙烯清洗步骤之后进行。利用升温湿氧工艺对炉管进行清洗的步骤，所述升温湿氧工艺利用水蒸汽将炉管中的金属污染物带走，所述升温湿氧工艺包括：
升温步骤，用于将炉管进行升温至第一温度，所述第一温度应高于利用二氯乙烯对炉管清洗的步骤的温度，利用二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤的温度范围为900-100摄氏度，因此，所述第一温度的范围为1050-1150摄氏度，在升温步骤中通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
稳定步骤，用于将炉管维持所述第一温度并持续一段时间，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
降温步骤，用于将炉管从所述第一温度降低至第二温度，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成。
较为优选的，所述升温步骤的升温速度小于所述降温步骤的降温速度，采用较快速的降温，可以获得更好的清洁效果。
在本发明的优选的实施例中，所述升温步骤的升温速度范围为1-5摄氏度/分钟，所述降温步骤的降温速度范围为2-5摄氏度/分钟。
综上，本发明利用二氯乙烯清洗步骤和升温湿氧步骤对炉管进行清洗，二氯乙烯中的氯离子与炉管中的部分金属污染物结合，将部分金属物带走，升温湿氧步骤中的大量水蒸汽将部分金属污染物带走，利用两个清洗步骤可最大限度的去除金属残留。
因此，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种炉管清洗工艺，包括：利用二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤，其特征在于，还包括：利用升温湿氧工艺对炉管进行清洗的步骤，所述升温湿氧工艺利用水蒸汽将炉管中的金属污染物带走，所述升温湿氧工艺包括：
升温步骤，用于将炉管进行升温至第一温度，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
稳定步骤，用于将炉管维持所述第一温度并持续一段时间，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成；
降温步骤，用于将炉管从所述第一温度降低至第二温度，并通入水汽，所述水汽为氢氧点火后形成。
2.如权利要求1所述的炉管清洗工艺，其特征在于，所述升温湿氧工艺的步骤在所述二氯乙烯对炉管清洗的步骤之后进行。
3.如权利要求1所述的炉管清洗工艺，其特征在于，所述第一温度高于所述二氯乙烯对炉管清洗的步骤的温度，所述利用二氯乙烯对炉管进行清洗的步骤的温度范围为900℃至1000℃，所述第一温度的范围为1050℃至1150℃。
4.如权利要求1所述的炉管清洗工艺，其特征在于，所述升温步骤的升温速度小于所述降温步骤的降温速度。
5.如权利要求4所述的炉管清洗工艺，其特征在于，所述升温步骤的升温速度范围为1-5摄氏度/分钟，所述降温步骤的降温速度范围为2-5摄氏度/分钟。
6.如权利要求1所述的炉管清洗工艺，其特征在于，所述二氯乙烯对炉管清洗的步骤与所述升温湿氧清洗的步骤之间还包括：吹扫步骤，利用高纯氮气对炉管进行吹扫，以带走炉管中的二氯乙烯残留。
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