CN112974418A - 管道清洁装置及管道清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道清洁装置及管道清洁方法，本发明中，管道清洁装置，包括：目标管道，以及与目标管道相连接的至少一条进气管道；目标管道的一端与反应腔室相连接；进气管道用于向目标管道输送清洁气体以清洁目标管道；目标管道内设置有挡流装置，挡流装置的挡流面面对进气管道的出气口。通过与目标管道相连的进气管道向目标管道通入清洁气体，并通过挡流装置扰动气流使清洁气体充分地接触目标管道管壁，能够对目标管道进行彻底地清洁，避免目标管道中的残余物污染反应腔室中的样品。

Description

管道清洁装置及管道清洁方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种管道清洁装置及管道清洁方法。

背景技术

化学气相沉积法是沉积薄膜的主要方法之一。采用目前的化学气相沉积设备沉积薄膜过程中，通常会通过前级管道和真空泵把残余反应物抽走，避免残余反应物造成产品缺陷，如避免残余反应物掉落在晶圆上造成产品污染。

然而本发明的发明人发现，随着工艺次数的积累，前级管道里面的残余反应物也会越积越多，影响到反应腔室内产品的缺陷指标，常常在产品靠近抽气端位置形成产品污染缺陷。现亟需提供一种管道清洁装置，能够对管道进行充分地清洁。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种管道清洁装置及管道清洁方法，能够对目标管道进行充分地清洁，避免目标管道中的残余物污染反应腔室中的样品。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种管道清洁装置，包括：目标管道，以及与目标管道相连接的至少一条进气管道；目标管道的一端与反应腔室相连接；进气管道用于向目标管道输送清洁气体以清洁目标管道；目标管道内设置有挡流装置，挡流装置的挡流面面对进气管道的出气口。

另外，挡流装置可伸缩地设置在目标管道的管壁上，适于通过目标管道的管壁伸入目标管道或从目标管道抽出。在对目标管道进行清洁时挡流装置伸出，改变清洁气体流动方向以使清洁气体与目标管道的管壁充分接触；在反应腔室进行工艺或清洁反应腔室时，挡流装置可以从目标管道抽出，避免影响目标管道的气流。

另外，还包括第一控制器，用于控制挡流装置通过目标管道的管壁伸入目标管道或从目标管道抽出。能够实现挡流装置的伸缩自动化。

另外，挡流装置上设有旋转轴，旋转轴与挡流面平行；挡流装置适于围绕旋转轴转动。挡流装置转动对气流的影响更大，能够使清洁气体与目标管道的管壁接触更加充分，清洁效果更佳。

另外，还包括第二控制器，用于控制挡流装置围绕旋转轴转动。能够实现挡流装置转动自动化。

另外，目标管道包括主管道、第一子管道和第二子管道；第一子管道的一端与第一反应腔室相连接，第二子管道的一端与第二反应腔室相连接；第一子管道和第二子管道的另一端交汇至主管道的一端；进气管道有多条，第一子管道与第二子管道分别与至少一条进气管道相连。适用于多个反应腔室的前级管道清洁，本方法应用场景广泛。

另外，进气管道的进气口与清洁气体制备装置相连接，清洁气体制备装置用于向进气管道输送清洁气体。

另外，进气管道上设置有质量流量控制器。能够控制清洁气体的流量，从而控制目标管道内清洁气体的浓度，以达到最大的清洁效率。

另外，清洁气体制备装置用于制备等离子态的清洁气体。采用等离子体清洁目标管道，能量更大，清洁更彻底。

本发明的实施例还提供了一种管道清洁方法，应用于上述管道清洁装置，包括：通过进气管道向目标管道通入清洁气体对目标管道进行清洁。

另外，在通过进气管道向目标管道通入清洁气体对目标管道进行清洁之前，还包括：控制挡流装置从目标管道的管壁伸入目标管道。在对目标管道进行清洁时挡流装置能够自动伸出，改变清洁气体流动方向以使清洁气体与目标管道的管壁充分接触；在反应腔室进行工艺或清洁反应腔室时，挡流装置可以自动从目标管道抽出，避免影响目标管道的气流。

另外，在通过进气管道向目标管道通入清洁气体对目标管道进行清洁之前，还包括：控制挡流装置围绕挡流装置上与挡流面平行的旋转轴转动。挡流装置转动对气流的影响更大，能够使清洁气体与目标管道的管壁接触更加充分，清洁效果更佳。

另外，在通过进气管道向目标管道通入清洁气体对目标管道进行清洁的过程中，还包括：控制清洁气体的流量范围为200sccm至2000sccm。清洁气体的流速在200sccm至2000sccm范围内时，清洁气体与目标管道上的残余物能够充分反应，清洁效果最好。

另外，清洁气体包括氟离子。

本发明实施例相对于现有技术而言，通过与目标管道相连的进气管道向目标管道通入清洁气体，并通过挡流装置扰动气流使清洁气体充分地接触目标管道管壁，能够对目标管道进行充分地清洁，避免目标管道中的残余物污染反应腔室中的样品。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施例提供的管道清洁装置结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的管道清洁装置局部结构示意图；

图3是本发明第二实施例提供的管道清洁装置局部结构示意图；

图4是本发明第三实施例提供的一种管道清洁装置结构示意图；

图5是本发明第三实施例提供的另一种管道清洁装置结构示意图；

图6是本发明第四实施例提供的管道清洁方法流程图。

具体实施方式

由背景技术可知，现亟需提供一种管道清洁装置，能够对前级管道进行充分地清洁。

可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一子管道称为第二子管道，且类似地，可将第二子管道称为第一子管道。第一子管道和第二子管道两者都是子管道，但其不是同一子管道。

为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种管道清洁装置，包括：目标管道，以及与目标管道相连接的至少一条进气管道；目标管道的一端与反应腔室相连接；进气管道用于向目标管道输送清洁气体以清洁目标管道；目标管道内设置有挡流装置，挡流装置的挡流面面对进气管道的出气口。通过与目标管道相连的进气管道向目标管道通入清洁气体，并通过挡流装置扰动气流使清洁气体充分地对目标管道进行清洁，能够对目标管道进行充分地清洁，避免目标管道中的残余物污染反应腔室中的样品。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

图1为本发明第一实施例提供的一种管道清洁装置的结构示意图，如图所示，包括：目标管道1，以及与目标管道1相连接的至少一条进气管道2；目标管道1的一端与反应腔室3相连接；进气管道2用于向目标管道1输送清洁气体以清洁目标管道1；目标管道1内设置有挡流装置4，挡流装置4的挡流面面对进气管道2的出气口。

具体地说，本实施例中，挡流装置4为长方体的板状结构，挡流装置4的上表面即为挡流面，挡流面为长方形。实际应用中挡流面还可以设置为圆形或其他任意形状，对应的挡流装置也可以为其他任意形状，本实施例不做限制。目标管道1即为待清洁的管道，在对目标管道1进行清洁时，通过进气管道2向目标管道1内通入清洁气体，清洁气体流入目标管道1时，受到挡流装置4挡流面的阻挡，从而改变清洁气体的流动方向，使清洁气体在目标管道1内均匀扩散，充分地与目标管道1的管壁接触，一方面可以通过清洁气体的气流带走目标管道1内的残留物；另一方面也可以通过清洁气体与残留物之间发生物理或化学反应，去除目标管道1内的残留物，并随着气流带走反应产物，从而达到对目标管道1的清洁作用。

如图1所示，本实施例中进气管道2的进气口设置在靠近反应腔室3的位置，可以主要针对反应腔室3与目标管道1连接处目标管道1的管壁进行清洁，有效避免目标管道1的端口附近的残余物回到反应腔室3内污染样品。其他实施例中，进气管道2的进气口可以设置在目标管道1上的任何位置，用于对目标管道1内不同的位置针对性地清洁。

本实施例中，与目标管道1相连的反应腔室3只有一个，对应的进气管道2也只有一个。其他实施例中，反应腔室可以有多个，进气管道也可以有多个。在一个例子中，目标管道上可以设置有多个进气管道，多个进气管道均匀分布设置在目标管道上，与目标管道相连通，能够对目标管道进行分布式清洁，清洁的更加彻底。对应地，可以在每个进气管道的出气口对面都设置一个挡流装置，也可以从分布的多个进气管道中选择若干个进气管道，在这若干个进气管道的出气口对面设置挡流装置，用于干扰清洁气体的气流。

进一步地，如图2所示，为本实施例中的管道清洁装置局部结构示意图。本实施例中，挡流装置4可伸缩地设置在目标管道1的管壁上，适于通过目标管道1的管壁伸入目标管道1或从目标管道1抽出。具体地，在对目标管道1进行清洁时，控制挡流装置4伸入目标管道1，使挡流装置4干扰清洁气体的流动方向从而达到充分清洁目标管道1管壁的效果；在对反应腔室3进行清洁或者在反应腔室3内有工艺进行时，控制挡流装置4从目标管道1的管壁抽出，避免挡流装置4干扰目标管道1内的气流进而影响反应腔室3的清洁或影响反应腔室3内的工艺。

对应地，本实施例中的管道清洁装置还可以包括第一控制器(图未示)，用于控制挡流装置4通过目标管道1的管壁伸入目标管道1或从目标管道1抽出，从而实现挡流装置4伸缩的自动化。

进一步地，如图1所示，进气管道2上还可以设置有质量流量控制器5，用于控制清洁气体的流量，从而调节与目标管道1内残余物反应的清洁气体的浓度，实现反应效果最大化，提高清洁效率。另外，进气管道2的进气口与清洁气体制备装置8相连接，清洁气体制备装置8用于向进气管道2输送清洁气体。在一个例子中，清洁气体制备装置用于制备等离子态的清洁气体。具体可以是RPS(remote plasma system，远程等离子体系统)，用于制备氧离子或氟离子等等离子体作为清洁气体，用于清洁气相沉积设备的前级管道。在其他实施例中，进气管道的进气口还可以直接与清洁气体存储装置相连，清洁气体存储装置存储有清洁气体，直接从清洁气体存储装置向进气管道输送清洁气体。

更进一步地，本实施例中的管道清洁装置还可以包括，与目标管道1相连通的排气装置7，用于排出清洁后的尾气。具体地，排气装置7可以是抽气泵，通过抽气泵抽走清洁后的尾气。排气装置7与目标管道1之间还设有阀门6。阀门6可以是隔离阀，用于在反应腔室3中进行化学气相沉积工艺时隔离反应腔室3和排气装置7。阀门6可以为一个或多个阀门，比如，除隔离阀之外，阀门6还可以包括节流阀，用于通过改变阀内开口尺寸来调节反应腔室3内的压力。在实际应用中，排气装置7还可以用于排出反应腔室3内的尾气，或用于对反应腔室3抽真空，本实施例不做限制。在其他实施例中，排气装置7与阀门之间还可以设置尾气处理装置，用于在尾气排出之前对尾气进行预处理，避免有害气体排出。

在一个例子中，反应腔室3具体为化学气相沉积设备的工艺腔室，目标管道1为与工艺腔室相连接的前级管道。向目标管道1输送的清洁气体包括等离子态的氟离子或氧离子，通过氟离子或氧离子去除目标管道1内的残余物。对应地，用于输送清洁气体的进气管道2为不锈钢材质，对氟离子和氧离子具有抗腐蚀性能。进一步地，为了避免在清洁过程中或设备进行其他工艺过程中产生的热量对管道造成损坏，进气管道2的材料耐受温度范围为-15℃至800℃。

本实施例中，通过与目标管道1相连的进气管道2向目标管道1通入清洁气体，并通过挡流装置4扰动气流使清洁气体充分地接触目标管道1管壁，能够对目标管道1进行彻底地清洁，避免目标管道1中的残余物污染反应腔室3中的样品。

本发明第二实施例提供了一种管道清洁装置，第二实施例中的管道清洁装置与第一实施例中的管道清洁装置大致相同，不同之处在于：第一实施例中，挡流装置可伸缩地设置在目标管道的管壁上；而在第二实施例中，挡流装置上设有旋转轴，挡流装置适于围绕旋转轴转动。与第一实施例相同或者相应的特征，可参考第一实施例的相应说明，以下不做赘述。图3为本发明第二实施例提供的一种管道清洁装置局部结构示意图。

如图3所示，挡流装置4上设有旋转轴9，旋转轴9与挡流面平行；挡流装置4适于围绕旋转轴9转动。

具体地，在对目标管道1进行清洁时，控制挡流装置4围绕旋转轴9转动，并通过进气管道2向目标管道1内通入清洁气体，挡流装置4动态地扰动清洁气体的流动方向，使清洁气体更加快速、均匀的扩散在目标管道1内，清洁气体与目标管道1的管壁充分接触从而清洁目标管道1。

进一步地，本实施例中的管道清洁装置还可以包括第二控制器(图未示)，用于控制挡流装置4围绕旋转轴9转动，实现挡流装置转动的自动化。

需要说明的是，本实施例中的挡流装置4除了能够围绕旋转轴9转动外，也可以通过第二控制器控制目标管道1的管壁伸入目标管道1或从目标管道1抽出，从而实现挡流装置4转动和伸缩的自动化。

本实施例中，通过与目标管道1相连的进气管道2向目标管道1通入清洁气体，并通过挡流装置4转动扰动气流使清洁气体更加快速、均匀地的扩散在目标管道1内，清洁气体与目标管道1的管壁充分接触从而清洁目标管道1。能够对目标管道1进行彻底地清洁，避免目标管道1中的残余物污染反应腔室3中的样品。

本发明第三实施例提供了一种管道清洁装置，第三实施例中的管道清洁装置与第一实施例中的管道清洁装置大致相同，不同之处在于：第三实施例中，与目标管道相连通的反应腔室有两个，对应的进气管道也有两个。与第一实施例相同或者相应的特征，可参考第一实施例的相应说明，以下不做赘述，下面对不同之处进行说明。

如图4所示，为本发明第三实施例提供的一种管道清洁装置结构示意图。本实施例中的目标管道包括主管道11、第一子管道12和第二子管道13；第一子管道12的一端与第一反应腔室31相连接，第二子管道13的一端与第二反应腔室32相连接；第一子管道12和第二子管道13的另一端交汇至主管道11的一端；进气管道2有多条，第一子管道12与第二子管道13分别与至少一条进气管道2相连。

具体地，本实施例中，至少一条进气管道2的进气口设置在靠近第一反应腔室31的位置，可以主要针对第一反应腔室31与第一子管道12连接处第一子管道12的管壁进行清洁。对应地，至少一条进气管道2的进气口设置在靠近第二反应腔室32的位置，可以主要针对第二反应腔室32与第二子管道13连接处第二子管道13的管壁进行清洁。其他实施例中，进气管道2的进气口可以设置在第一子管道12和第二子管道13上的任何位置，用于对管道内不同的位置针对性地清洁。

本实施例中，与第一子管道12和第二子管道13相连的进气管道共有两个。其他实施例中，进气管道2的数量不受限制，可以设置多个进气管道2分布式设置在目标管道上，对目标管道进行分布式清洁，能够清洁的更加彻底。

与第一实施例相似之处在于，本实施例中第一子管道12和第二子管道13内分别设置有挡流装置4，挡流装置4的挡流面面对进气管道2的出气口；挡流装置4用于干扰清洁气体的气流以改变清洁气体的流动方向。对应地，每条进气管道2上都设置有质量流量控制器5，用于控制清洁气体的流量。对应地进气管道2的进气口各连接有一个清洁气体制备装置8，用于向进气管道2输送清洁气体。

进一步地，图5为本实施例中提供的另一种管道清洁装置结构示意图。如图5所示，分别与第一子管道12和第二子管道13相连接的两条进气管道2还可以共同连接一个清洁气体制备装置8，本实施例中两条进气管道的一端汇聚成一条管道，连接至清洁气体制备装置8，并且在汇聚的管道上设置有质量流量控制器5，用于控制清洁气体的流量。实际应用中，两条进气管道2可以分别连接至清洁气体制备装置8，并且在每条进气管道2上分别设置质量流量控制器，单独控制每条进气管道的清洁气体流量。

本实施例中，通过分别与第一子管道12和第二子管道13相连通的进气管道2向目标管道通入清洁气体，并通过挡流装置4扰动气流使清洁气体充分地接触目标管道管壁，能够对目标管道进行彻底地清洁，避免目标管道中的残余物污染反应腔室中的样品。

本发明实施方还提供了一种管道清洁方法，应用于上述实施例中的管道清洁装置，包括：通过进气管道向目标管道通入清洁气体对目标管道进行清洁。以下将结合附图进行详细说明。

图6为本发明第四实施例提供的一种管道清洁方法的流程图，本实施例中的管道清洁方法可应用于第一实施例中的管道清洁装置。如图6所示，包括以下步骤：

步骤101，控制挡流装置从目标管道的管壁伸入目标管道。

具体地说，目标管道为待清洁的管道，在清洁目标管道之前，先通过第一控制器将挡流装置伸入目标管道，使挡流装置的挡流面面对进气管道的出气口。

进一步地，在挡流装置伸入目标管道之后，还可以通过第二控制器控制挡流装置围绕挡流装置上与挡流面平行的旋转轴转动，增加挡流装置对气流的扰动强度。需要说明的是，控制挡流装置围绕旋转轴转动的步骤可以在向目标管道通入清洁气体之前进行，也可以在开始向目标管道通入清洁气体之后进行，本实施例不做限制。

步骤102，通过进气管道向目标管道通入清洁气体对目标管道进行清洁。

具体地说，打开与进气管道相连接的清洁气体制备装置制备清洁气体，在一个例子中，清洁气体为多种气体组成的混合气体；进一步地，清洁气体还可以是等离子态气体，其中可以包括氧离子、氟离子等；通过等离子体清洁气相沉积设备管道内的残留物。

同时可以打开进气管道上的质量流量控制器，控制清洁气体进入目标管道的流量，例如，通过质量流量控制器控制清洁气体的流量范围为200sccm至2000sccm，使清洁气体在目标管道内的浓度控制在一定范围内，以达到对目标管路最大效率的清洁。

在清洁气体从进气管道的出气口进入目标管道时，受到出气口对面的挡流装置的影响，清洁气体流动方向会发生改变，不会直接沿着目标管道流出，而是在目标管道内扩散开，与目标管道的管壁充分接触，使清洁气体与目标管道管壁上的残余物充分反应后再流出，从而起到清洁管道的作用。特别是在挡流装置附近的位置，由于挡流装置的作用，清洁气体与目标管道的管壁接触的更加充分，清洁效率更高。

进一步地，可以打开目标管道上设置的阀门，以及与目标管道相连的排气装置。排气装置具体可以是抽气泵，在向目标管道通入清洁气体进行清洁的过程中，同时打开抽气泵抽出反应后的尾气，可以将反应后残余的尾气抽走，也可以通过气流带走目标管道内的残余物以达到清洁目标管道的作用。

需要说明的是，在完成目标管道的清洁之后，例如在对目标管道持续地通入清洁气体一段时间后，可以停止通入清洁气体，并通过第一控制器将挡流装置从目标管道抽出，避免在其他工艺过程中，挡流装置在目标管道内影响目标管道的气流。

本实施例中，通过与目标管道相连的进气管道向目标管道通入清洁气体，并通过挡流装置扰动气流使清洁气体充分地对目标管道进行清洁，能够对目标管道进行充分地清洁，避免目标管道中的残余物污染反应腔室中的样品。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种管道清洁装置，其特征在于，包括：目标管道，以及与所述目标管道相连接的至少一条进气管道；

所述目标管道的一端与反应腔室相连接；

所述进气管道用于向所述目标管道输送清洁气体以清洁所述目标管道；

所述目标管道内设置有挡流装置，所述挡流装置的挡流面面对所述进气管道的出气口。

2.根据权利要求1所述的管道清洁装置，其特征在于，所述挡流装置可伸缩地设置在所述目标管道的管壁上，适于通过所述目标管道的管壁伸入所述目标管道或从所述目标管道抽出。

3.根据权利要求2所述的管道清洁装置，其特征在于，还包括第一控制器，用于控制所述挡流装置通过所述目标管道的管壁伸入所述目标管道或从所述目标管道抽出。

4.根据权利要求1所述的管道清洁装置，其特征在于，所述挡流装置上设有旋转轴，所述旋转轴与所述挡流面平行；所述挡流装置适于围绕所述旋转轴转动。

5.根据权利要求4所述的管道清洁装置，其特征在于，还包括第二控制器，用于控制所述挡流装置围绕所述旋转轴转动。

6.根据权利要求1所述的管道清洁装置，其特征在于，所述目标管道包括主管道、第一子管道和第二子管道；

所述第一子管道的一端与第一反应腔室相连接，所述第二子管道的一端与第二反应腔室相连接；所述第一子管道和所述第二子管道的另一端交汇至所述主管道的一端；

所述进气管道有多条，所述第一子管道与所述第二子管道分别与至少一条所述进气管道相连。

7.根据权利要求1所述的管道清洁装置，其特征在于，所述进气管道的进气口与清洁气体制备装置相连接，所述清洁气体制备装置用于向所述进气管道输送清洁气体。

8.根据权利要求1所述的管道清洁装置，其特征在于，所述进气管道上设置有质量流量控制器。

9.根据权利要求7所述的管道清洁装置，其特征在于，所述清洁气体制备装置用于制备等离子态的清洁气体。

10.根据权利要求1所述的管道清洁装置，其特征在于，所述目标管道上设置有阀门，所述目标管道的另一端与排气装置相连接。

11.一种管道清洁方法，应用于如权利要求1-10中任一项所述的管道清洁装置，其特征在于，包括：

通过所述进气管道向所述目标管道通入清洁气体对所述目标管道进行清洁。

12.根据权利要求11所述的管道清洁方法，其特征在于，在所述通过所述进气管道向所述目标管道通入清洁气体对所述目标管道进行清洁之前，还包括：控制所述挡流装置从所述目标管道的管壁伸入所述目标管道。

13.根据权利要求11所述的管道清洁方法，其特征在于，在所述通过所述进气管道向所述目标管道通入清洁气体对所述目标管道进行清洁之前，还包括：控制所述挡流装置围绕所述挡流装置上与所述挡流面平行的旋转轴转动。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的管道清洁方法，其特征在于，在所述通过所述进气管道向所述目标管道通入清洁气体对所述目标管道进行清洁的过程中，还包括：控制所述清洁气体的流量范围为200sccm至2000sccm。

15.根据权利要求11所述的管道清洁方法，其特征在于，所述清洁气体包括氟离子。

Images