CN112570393A - 炉管清洗方法 - Google Patents

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    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
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    • B08B9/032—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing
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Abstract

本发明涉及一种炉管清洗方法。该方法包括：向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁；所述清洁后向炉管内通入氮气进行清扫；所述清扫后向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫。通过向炉管内通入一氧化氮气体有效去除了炉管内残留的氟离子，使得炉管干式保养清洗后的第一炉产品表面薄膜厚度均在控制线内，且与目标值的偏差较小，去除了炉管干式清洁保养后的测机步骤，提高了炉管的利用率。

Description

炉管清洗方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种炉管清洗方法。
背景技术
干式清洗技术已经广泛应用炉管清洗中，但是发明人发现使用氟气和氮气的混合气体清洗炉管之后，炉管作业的第一炉产品会出现膜厚偏薄的现象，因此，传统工艺中进行炉管干式保养清洗后都需要进行测机，这影响了炉管的利用率。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种新的炉管清洗方法。
一种炉管清洗方法,包括：
向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁；
所述清洁后向炉管内通入氮气进行清扫；
所述清扫后向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫。
在其中一个实施例中，向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫的步骤中，一氧化氮气体从所述炉管底部的进气口通入所述炉管内部。
在其中一个实施例中，向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁的步骤中，氟气和氮气的混合气体中氟气和氮气的比值大于等于0.1且小于等于0.5，优选为0.35。
在其中一个实施例中，所述炉管清洗方法应用于氮化硅沉积后的炉管清洗。
在其中一个实施例中，所述向炉管内通入氮气进行清扫前还包括步骤：将所述炉管升温到第一温度，所述第一温度大于等于450摄氏度且小于等于1000摄氏度,优选为780摄氏度。
在其中一个实施例中，所述一氧化氮的流量大于等于3标准升每分钟且小于等于15标准升每分钟，优选为10标准升每分钟。
在其中一个实施例中，所述一氧化氮的通入时间大于或等于0.5小时。
在其中一个实施例中，所述炉管清洗方法应用于氮化硅炉管的清洗，所述氮化硅炉管包括：石英管，氟气管路，氮气管路，一氧化氮气体管路，向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫的步骤是通过一氧化氮气体管路通入一氧化氮气体进行所述石英管的清扫。
在其中一个实施例中，所述氮化硅炉管还包括流量控制器，向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫的步骤是通过所述流量控制器测量和控制通入所述石英管内的一氧化氮气体。
在其中一个实施例中，所述氮化硅炉管为低压立式炉或低压卧式炉。
上述清洗方法，向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁；所述清洁后向炉管内通入氮气进行清扫；所述清扫后向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫，通过向炉管内通入一氧化氮气体有效去除了炉管内残留的氟离子，使得炉管干式保养清洗后的第一炉产品表面薄膜厚度均在控制线内，且与目标值的偏差较小，去除了炉管干式清洁保养后的测机步骤，提高了炉管的利用率。
附图说明
图1为一实施例中炉管清洗方法的流程图；
图2为一实施例中增加一氧化氮清洗前后炉管第一炉产品膜厚值对应的曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在传统的炉管干式清洁工艺中，向炉管内通入氟气和氮气混合气体清洁后，还会提高炉管内的温度并通入氮气进行清扫。发明人经实验研究认为，背景技术中致使炉管作业的第一炉产品出现膜厚偏薄现象的原因是使用氮气清扫完成后还会有残余的氟离子吸附于炉管表面。
如图1所述，在一个实施例中，提供一种炉管清洗方法,包括：
S102，向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁。
在一个实施例中，步骤S102中氟气和氮气的混合气体中氟气和氮气的比值为大于等于0.1且小于等于0.5，在实际工艺制程中可以根据工艺需要选择氟气和氮气的比值例如0.2、0.25、0.3、0.4等。
S104，所述清洁后向炉管内通入氮气进行清扫。
S106，所述清扫后向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫。
如表1所示，1-3项数据指的是传统清洗工艺后，炉管作业的第一炉产品的膜厚值，4-7项数据指的是本申请清洗方法清洗炉管后，炉管作业的第一炉产品的膜厚值，其中，各项数据中测量的晶圆位置不变，分别位于一炉产品的上部、上中部、中部、下中部和下部，8-10项数据分别指的是炉管生长薄膜的目标厚度、上控制界限和下控制界限。图2是表1的数据对应的曲线图；其中曲线1-曲线3分别表示传统工艺清洗炉管后第一炉产品的膜厚曲线，曲线4-曲线7分别表示本申请清洗炉管后第一炉产品的膜厚曲线，曲线8表示炉管生长薄膜的目标膜厚曲线，曲线9和曲线10分别表示炉管生长薄膜厚度的上控制界限和下控制界限。
上部/纳米 上中部/纳米 中部/纳米 下中部/纳米 下部/纳米
1 97.48 96.79 96.02 96.41 96.48
2 96.38 96.38 96.69 96.98 96.17
3 96.36 96.43 96.95 94.44 94.88
4 97.95 97.17 97.11 97.92 97.02
5 98.1 98 98 97.6 97.5
6 97.8 97.48 97.67 97.1 97.5
7 98.26 97.86 97.82 98.29 97.23
8 97.5 97.5 97.5 97.5 97.5
9 98.5 98.5 98.5 98.5 98.5
10 96.5 96.5 96.5 96.5 96.5
表1
通过表1和图2可知，与传统炉管清洗相比，本发明增加一氧化氮清洗后，炉管第一炉产品的膜厚均在上控制界限和下控制界限之间，且第一炉产品之间的膜厚波动较小，第一炉产品整体膜厚分布较均匀。
在一个实施例中，所述一氧化氮的流量大于等于3标准升每分钟且小于等于15标准升每分钟，在实际工艺制程中可以根据工艺需要选取一氧化氮的流量，例如4标准升每分钟、5标准升每分钟、6标准升每分钟、7标准升每分钟、8标准升每分钟、10标准升每分钟、12标准升每分钟等。
在一个实施例中，所述一氧化氮的通入时间大于或等于0.5小时，在实际工艺制程中可以根据工艺需要选取一氧化氮的通入时间，例如0.7小时、1小时、1.2小时、1.5小时、2小时等。
在一个实施例中，步骤S106中，一氧化氮气体从所述炉管底部的进气口通入所述炉管内部。
在一个实施例中，所述炉管清洗方法应用于氮化硅沉积后的炉管清洗。
在一个实施例中，步骤S104之前还包括步骤：将所述炉管升温到第一温度，所述第一温度大于等于450摄氏度且小于等于1000摄氏度，在实际工艺制程中可以根据工艺需要选取第一温度，例如500摄氏度、550摄氏度、650摄氏度、700摄氏度、750摄氏度、800摄氏度、820摄氏度、850摄氏度等。在另一个实施例中，步骤S104之前还包括步骤：将所述炉管温度降低第二温度，所述第二温度大于等于20摄氏度且小于等于200摄氏度，在实际工艺制程中可以根据工艺需要选取第二温度，例如30摄氏度、40摄氏度、50摄氏度、70摄氏度、90摄氏度、100摄氏度、120摄氏度、150摄氏度、170摄氏度等。
在一个实施例中，所述炉管清洗方法应用于氮化硅炉管的清洗，所述氮化硅炉管包括：石英管，氟气管路，氮气管路，一氧化氮气体管路，步骤S106是通过一氧化氮气体管路通入一氧化氮气体清扫石英管。在一个实施例中，所述炉管清洗方法是在氮化硅炉管完成一定数量(比如几炉)晶圆的氮化硅薄膜沉积后进行一次清洗，清洗完成之后继续使用氮化硅炉管进行氮化硅薄膜沉积。在一个实施例中，氮化硅沉积具体是采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺进行的。
在一个实施例中，所述氮化硅炉管还包括流量控制器，步骤S106是通过所述流量控制器测量和控制通入所述石英管内的一氧化氮气体。
在一个实施例中，所述氮化硅炉管为低压立式炉。在另一个实施例中，所述氮化硅炉管为低压卧式炉。
上述清洗方法，向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁；所述清洁后向炉管内通入氮气进行清扫；所述清扫后向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫，通过向炉管内通入一氧化氮气体有效去除了炉管内残留的氟离子，使得炉管干式保养清洗后的第一炉产品表面薄膜厚度均在控制线内，且与目标值的偏差较小，去除了炉管干式清洁保养后的测机步骤，提高了炉管的利用率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种炉管清洗方法,包括：
向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁；
所述清洁后向炉管内通入氮气进行清扫；
所述清扫后向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫的步骤中，一氧化氮气体从所述炉管底部的进气口通入所述炉管内部。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向炉管内通入氟气和氮气的混合气体进行清洁的步骤中，氟气和氮气的混合气体中氟气和氮气的比值大于等于0.1且小于等于0.5。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于氮化硅沉积后的炉管清洗。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向炉管内通入氮气进行清扫前还包括步骤：将所述炉管升温到第一温度，所述第一温度大于等于450摄氏度且小于等于1000摄氏度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一氧化氮的流量大于等于3标准升每分钟且小于等于15标准升每分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一氧化氮的通入时间大于或等于0.5小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于氮化硅炉管的清洗，所述氮化硅炉管包括：石英管，氟气管路，氮气管路，一氧化氮气体管路，所述向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫的步骤是通过所述一氧化氮气体管路通入一氧化氮气体进行所述石英管的清扫。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氮化硅炉管还包括流量控制器，所述向炉管内通入一氧化氮气体进行清扫的步骤是通过流量控制器测量和控制通入所述石英管内的一氧化氮气体。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氮化硅炉管为低压立式炉或低压卧式炉。
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