CN114308947A - 多晶硅生产设备的清洗方法、清洗装置及多晶硅生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产设备的清洗方法、清洗装置及多晶硅生产设备。本申请中的清洗方法包括以下步骤：排出多晶硅生产设备内的剩余气体，向多晶硅生产设备内通入刻蚀气体，使刻蚀气体与附着在多晶硅生产设备的部分内壁面的硅薄膜相反应，获取部分内壁面的反应温度，根据部分内壁面的反应温度不再变化，确定附着在多晶硅生产设备的部分内壁面的硅薄膜完全清除，停止向多晶硅生产设备内通入刻蚀气体。根据本申请中的多晶硅生产设备的清洗方法，能够有效的将附着在生产设备的内壁面的硅薄膜完全清除，保证多晶硅生产设备工作的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于多晶硅生产技术领域，具体涉及一种多晶硅生产设备的清洗方法、清洗装置及多晶硅生产设备。
背景技术
在多晶硅生产工艺过程中，会有部分多晶硅析出并附着在生产设备的管壁上形成硅薄膜，硅薄膜长期累积后容易造成管壁的堵塞，从而影响多晶硅的正常生产过程。因此需要定期对多晶硅的生产设备的内管壁进行清洗。
现有的清洗方法中包括向生产设备内通入刻蚀气体，通过刻蚀气体与硅薄膜相反应从而使硅薄膜脱落。由于生产设备内各位置的的硅薄膜的厚度和位置不一致，从而不能够通过一次刻蚀过程将附着在生产设备管壁的硅薄膜完全清除，还需进行二次刻蚀。在对硅薄膜的二次刻蚀过程通过监测时间确定刻蚀气体与硅薄膜的反应过程。由于各位置硅薄膜的厚度和位置不一致，在相同的时间内附着在管壁上的依然硅薄膜不能够全部进行脱落，从而影响对生产设备的清洗效果。
发明内容
本申请的第一方面提出了一种多晶硅生产设备的清洗方法，所述清洗方法包括以下步骤：
排出所述多晶硅生产设备内的剩余气体；
向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体，使所述刻蚀气体与附着在所述多晶硅生产设备的部分内壁面的硅薄膜相反应；
获取所述部分内壁面的反应温度；
根据所述部分内壁面的反应温度不再变化，确定附着在所述多晶硅生产设备的所述部分内壁面的硅薄膜完全清除，停止向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体。
本申请的另一方面还提出了一种多晶硅生产设备的清洗装置，所述清洗装置包括：
第一供气单元，所述第一供气单元用于向所述多晶硅生产设备的内部通入清扫气体以排出所述多晶硅生产设备内的剩余气体；
第二供气单元，所述第二供气单元用于向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体；
温度检测单元，所述温度检测单元用于检测所述部分内壁面的反应温度；
控制单元，所述控制单元用于获取所述温度检测单元的检测结果，并用于控制所述第一供气单元和所述第二供气单元执行上述任一项所述的多晶硅生产设备的清洗方法。
本申请的另一方面还提出了一种多晶硅生产设备，所述多晶硅生产设备包括上述所述的多晶硅生产设备的清洗装置。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。其中：
图1为本申请一实施方式中多晶硅还原炉的内部结构示意图；
图2为根据本申请中清洗方法对图1中多晶硅还原炉进行清洗的流程图；
图3为图1中多晶硅还原炉内的内壁面的温度变化示意图。
附图中各标号表示如下：
10：多晶硅还原炉、11：第一进气口、12：第二进气口；
S1：第一区域、S2：第二区域、S3：第三区域、S4：第四区域。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
图1为本申请一实施方式中多晶硅还原炉10的内部结构示意图。图2为根据本申请中清洗方法对图1中多晶硅还原炉10进行清洗的流程图。图3为图1中多晶硅还原炉10内的内壁面的温度变化示意图。结合图1、图2和图3所示，本实施方式中的多晶硅生产设备的清洗装置包括第一供气单元、第二供气单元、温度检测单元和控制单元。其中，第一供气单元用于向多晶硅生产设备的内部通入清扫气体以排出多晶硅生产设备内的剩余气体，第二供气单元用于向多晶硅生产设备内通入刻蚀气体，温度检测单元用于检测多晶硅生产设备的附着有硅薄膜的部分内壁面的反应温度，控制单元用于获取温度检测单元的检测结果，并用于控制第一供气单元和第二供气单元执行本申请中的多晶硅生产设备的清洗方法。
如图1所示，本实施方式中的多晶硅生产设备为多晶硅还原炉10。多晶硅还原炉10的部分内壁面上附着有硅薄膜，从而影响多晶硅还原炉10的正常使用过程。具体的，多晶硅还原炉10的内部包含有沿多晶硅还原炉10的轴向分布的第一区域S1、第二区域S2、第三区域S3和第四区域S4。多晶硅还原炉10的底部还设有第一进气口11和第二进气口12，其中第一进气口11与第一供气单元相连通，同于向多晶硅还原炉10的内部通入清扫气体以排出多晶硅还原炉10内的剩余气体，第二进气口12与第二供气单元相连通，用于向多晶硅还原炉10内通入刻蚀气体。其中，刻蚀气体包括NF3、SF6、CF4、ClF3中的一种或者几种，附着在多晶硅还原炉10内壁面的硅薄膜包括单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜中的一种或者几种。
如图2所示，根据本实施方式中的清洗装置对多晶硅还原炉10进行清洗的过程包括以下步骤：
向多晶硅还原炉10内通入氮气以排出多晶硅还原炉10内的剩余气体，防止多晶硅还原炉10内的剩余气体影响硅薄膜的刻蚀过程。当然，除氮气外其他惰性气体也可以作为清扫气体通入至多晶硅还原炉10内。
向多晶硅还原炉10内通入刻蚀气体，使刻蚀气体与附着在多晶硅还原炉10的部分内壁面的硅薄膜相反应。通过刻蚀气体与硅薄膜发生刻蚀反应，从而使硅薄膜从多晶硅还原炉10的内壁面上完全脱落，达到对多晶硅还原炉10的清洗效果。
进一步地，在多晶硅还原炉10内通入刻蚀气体的步骤前，还包括以下步骤：
将刻蚀气体通入等离子发生器中以生成等离子体，使包含有等离子体的刻蚀气体通入至多晶硅还原炉10内并与硅薄膜发生刻蚀反应。
将刻蚀气体通入到多晶硅还原炉10内后获取炉内的第一区域S1、第二区域S2、第三区域S3和第四区域S4处的温度。如图3所示，刻蚀气体与硅薄膜反应时会放出一定的热量，从而使第一区域S1、第二区域S2、第三区域S3和第四区域S4处的温度产生变化，根据各区域的温度值变化监测附着在多晶硅还原炉10的部分内壁面的硅薄膜是否完全清除。其中，附图3中的横轴表示时间(TIME)，纵轴表示温度(FEVER)，四条折现分别代表第一区域S1、第二区域S2、第三区域S3和第四区域S4的温度值随时间的变化量。在T1时间内，向多晶硅还原炉10内通入氮气，用于清除多晶硅还原炉10内的剩余气体，此时炉内各区域的温度保持不变。氮气通入T1时间后，停止氮气的通入，进入T2时间段。T2时间内，向多晶硅还原炉10内通入刻蚀气体，刻蚀气体与附着在多晶硅还原炉10内壁面的的硅薄膜发生反应并同时放出热量，第一区域S1、第二区域S2、第三区域S3和第四区域S4的温度值均得到提升。随着硅薄膜的逐渐反应减少后各区域的温度值呈下降趋势，并最终与T1时间内的温度值保持一致。当第一区域S1、第二区域S2、第三区域S3和第四区域S4的温度值均保持一致不再变化时，确定多晶硅还原炉10内的附着的硅薄膜完全清除，此时停止向多晶硅还原炉10内通入刻蚀气体。然后进入至T3时间段，此时再次向多晶硅还原炉内10通入氮气以排出多晶硅还原炉10内的气体，以免多晶硅还原炉10内剩余的气体影响下次生产，保证多晶硅还原炉10生产的可靠性。
将附着在多晶硅还原炉10的内壁面的硅薄膜完全清除后，还包括对硅薄膜反应后的杂质的清除过程。通过增大氮气的吹入量或增加抽离设备，使反应后并脱离内壁面的硅薄膜抽离出多晶硅还原炉10，从而保持炉内的清洁，以便多晶硅还原炉10的正常使用，保证多晶硅还原炉10的使用可靠性。
在以上的描述中，对于各层的刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
1.一种多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
排出所述多晶硅生产设备内的剩余气体；
向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体，使所述刻蚀气体与附着在所述多晶硅生产设备的部分内壁面的硅薄膜相反应；
获取所述部分内壁面的反应温度；
根据所述部分内壁面的反应温度不再变化，确定附着在所述多晶硅生产设备的所述部分内壁面的硅薄膜完全清除，停止向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体。
2.根据权利要求1所述的多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，向所述多晶硅生产设备内通入氮气以排出所述多晶硅生产设备内的剩余气体。
3.根据权利要求1所述的多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，所述停止向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体的步骤后，还包括以下步骤：
向所述多晶硅生产设备内通入氮气以排出所述多晶硅生产设备内的气体。
4.根据权利要求1所述的多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，所述向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体的步骤前，还包括以下步骤：
将所述刻蚀气体通入等离子发生器中以生成等离子体。
5.根据权利要求1所述的多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，所述清洗方法还包括以下步骤：将清除后的所述硅薄膜吹离出所述多晶硅生产设备。
6.根据权利要求1所述的多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，所述部分内壁面包括沿所述多晶硅生产设备的轴向分布的多个区域。
7.根据权利要求6所述的多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，获取所述多个区域中每个区域的温度，根据每个区域的温度不再变化确定所述部分内壁面的反应温度不再变化。
8.根据权利要求1所述的多晶硅生产设备的清洗方法，其特征在于，选择NF3、SF6、CF4、ClF3中的一种或者几种作为所述刻蚀气体。
9.一种多晶硅生产设备的清洗装置，其特征在于，包括：
第一供气单元，所述第一供气单元用于向所述多晶硅生产设备的内部通入清扫气体以排出所述多晶硅生产设备内的剩余气体；
第二供气单元，所述第二供气单元用于向所述多晶硅生产设备内通入刻蚀气体；
温度检测单元，所述温度检测单元用于检测所述部分内壁面的反应温度；
控制单元，所述控制单元用于获取所述温度检测单元的检测结果，并用于控制所述第一供气单元和所述第二供气单元执行根据权利要求1至8中任一项所述的多晶硅生产设备的清洗方法。
10.一种多晶硅生产设备，其特征在于，所述多晶硅生产设备包括根据权利要求9所述的多晶硅生产设备的清洗装置。
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