CN116538379A - 防堵塞管道及使用方法、半导体处理设备的排气管路系统 - Google Patents

防堵塞管道及使用方法、半导体处理设备的排气管路系统 Download PDF

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Chu Yun Precision Technology Shanghai Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种防堵塞管道及使用方法、半导体处理设备的排气管路系统，防堵塞管道设于尾气管路中，包括：外管，外管采用硬质材料；内管，套设于外管中，尾气流经内管，内管的长度小于等于外管的长度，内管采用可形变材料，内管的两端与外管的内壁相密接，从而在内管与外管之间形成空腔；压力控制管路，与空腔连通，用于使空腔内的压力发生改变，以使内管的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得因尾气流经内管而在内管的内壁上形成的附着物自动脱落。本发明能在不拆除尾气管路的状态下，对尾气管路中管壁上的附着物进行清理，避免了频繁拆除管道，由此减少了停机时间，提高了机台利用率。

Description

防堵塞管道及使用方法、半导体处理设备的排气管路系统
技术领域
本发明涉及半导体处理设备技术领域，尤其涉及一种防堵塞管道及使用方法、半导体处理设备的排气管路系统。
背景技术
半导体工艺中会产生大量的工艺尾气，包括未反应的工艺气体、反应生成物和反应副产物等粉尘颗粒，这些工艺尾气通过与半导体反应腔室的出气口相连通的尾气管路排出，然后需要经过尾气处理设备的净化处理后，才能得以排放。这些工艺尾气在尾气管路中经过时，容易造成尾气管路堵塞，例如：(1)未反应的工艺气体可能会进一步沉积并附着在尾气管路的管壁上，一段时间后，沉积反应物将堵塞尾气管路；(2)反应生成物和反应副产物等粉尘、颗粒，受尾气管路中温降影响，而附着在管壁上；(3)在尾气管路与尾气处理设备连接处，工艺尾气与尾气处理设备中的酸或碱反应，会在连接处产生结晶附着物，从而经常会发生因结晶杂质不断堆积而堵塞尾气管路的问题；(4)在尾气管路上通常设置过滤器，以俘获尾气中的粉尘颗粒等，因此过滤器入口处容易形成附着物而造成管路堵塞，另，对于现有技术中已广泛使用的MOCVD装置，尤其是As/P系MOCVD，其沉积过程所使用的磷烷(ph3)在经过一系列化学反应后会生成单质磷(p)，尾气管路上通常会设有磷阱以俘获单质磷，但单质磷在磷阱的入口处容易冷凝成固态的白磷而附着在入口处管壁上，造成管道的堵塞。
现有技术中为避免尾气管路堵塞影响半导体工艺，通常需要定期拆除尾气管路，将尾气管路管壁上的附着物清理干净。由此增加了半导体处理设备的停机时间，降低了机台的利用率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种防堵塞管道及使用方法、半导体处理设备的排气管路系统，以避免频繁拆除管道，减少停机时间，提高机台利用率。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种防堵塞管道，设于尾气管路中，包括：
外管，所述外管采用硬质材料；
内管，套设于所述外管中，尾气流经所述内管，所述内管的长度小于等于所述外管的长度，所述内管采用可形变材料，所述内管的两端与所述外管的内壁相密接，从而在所述内管与所述外管之间形成空腔；
压力控制管路，与所述空腔连通，用于使所述空腔内的压力发生改变，以使所述内管的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得因尾气流经所述内管而在所述内管的内壁上形成的附着物自动脱落。
进一步地，所述压力控制管路包括泄压管路和充压管路，所述泄压管路对所述空腔进行泄压，使所述内管沿径向朝靠近所述外管的方向形变；所述充压管路对所述空腔进行充压，使所述内管沿径向朝远离所述外管的方向形变。
进一步地，所述空腔所在外管的管壁上设有流体接口，所述泄压管路和所述充压管路与所述流体接口连接，所述泄压管路与所述流体接口之间设有第一阀门，所述充压管路与所述流体接口之间设有第二阀门。
进一步地，所述防堵塞管道的前端设有第一压力检测单元，后端设有第二压力检测单元。通过对防堵塞管道的前端的第一压力值和后端的第二压力值进行检测，可根据两者的差值大小，对是否需进行清理以及清理效果进行正确判断。
进一步地，所述空腔上设有第三压力检测单元，用于检测所述空腔内的压力值。通过对空腔内的第三压力值进行检测，并与内管材料发生弹性形变所需的形变力进行比较，可对充压状态和充压安全性进行准确把握。
进一步地，所述第一压力检测单元、所述第二压力检测单元及所述压力控制管路分别与主控组件连接，所述主控组件用于实时监测所述防堵塞管道的前端与后端之间的压力差，当所述压力差超过阈值时，控制所述压力控制管路对所述空腔内的压力进行改变以使所述内管的管壁发生形变而产生表面积的大小变化。
进一步地，对所述空腔进行充压时，满足：所述内管沿径向朝远离所述外管的方向形变的最大距离/所述外管的管径＝30％～50％。
进一步地，所述内管的两端通过粘接或焊接的方式内接于所述外管的内壁。
本发明还提供一种半导体处理设备的排气管路系统，所述排气管路系统包括尾气管路，所述尾气管路的前端与所述半导体处理设备的工艺腔出气口连接，所述尾气管路上设有过滤器，所述尾气管路的末端与尾气处理器连接；如上述的防堵塞管道设于所述尾气管路中。
进一步地，所述防堵塞管道设于所述尾气管路中的一个或多个位置。
进一步地，所述防堵塞管道为所述尾气管路中的一个管段；或者，所述尾气管路作为所述外管，所述内管的两端固定密封内接于所述尾气管路的内壁，从而形成所述防堵塞管道。
进一步地，当所述防堵塞管道设于所述尾气管路中的多个位置时，所述排气管路系统包括多个所述防堵塞管道，其中，每一个所述防堵塞管道的空腔均设有压力检测单元，最靠近所述尾气管路的前端的所述防堵塞管道的入口端设有压力检测单元，最靠近所述尾气管路的末端的所述防堵塞管道的出口端设有压力检测单元，每两个所述防堵塞管道之间设有0-2个压力检测单元。
进一步地，多个所述防堵塞管道共用一个所述压力控制管路。
本发明还提供一种上述的防堵塞管道的使用方法，包括：
进行工艺时，通过所述压力控制管路控制所述防堵塞管道的空腔保持为真空，使所述内管的外壁吸附在所述外管的内壁上，以使尾气通过；
进行尾气管路清理时，通过所述压力控制管路控制所述空腔内的压力值发生改变，以使所述内管的管壁发生形变，并产生表面积的大小变化，使得附着在所述内管的内壁上的附着物自动脱落。
进一步地，还包括：对所述防堵塞管道前端和后端之间的压力差进行监测，判断是否需要进行清理，和/或，判断清理效果合格与否。
进一步地，当所述压力差大于第一设定阈值时，判断需要进行清理；和/或，当所述压力差小于第二设定阈值时，判断清理效果合格。
进一步地，当监测到所述压力差大于所述第一设定阈值时，发出警报，并确认是否处于工艺状态，当确认处于工艺状态时，继续执行工艺，当确认处于非工艺状态时，进行尾气管路清理。
进一步地，进行尾气管路清理的步骤包括：(a)向所述空腔中充入流体，对所述空腔进行充压；(b)将所述流体抽出所述空腔，对所述空腔进行泄压；(c)重复步骤(a)和(b)，直至所述压力差小于所述第二设定阈值。
进一步地，还包括：对所述空腔进行充压时，对所述空腔内压力进行监测，使所述空腔内的压力值与所述内管发生弹性形变所需的形变力的比值范围为1～2，其中，所述形变力使内管形变的程度为：内管沿径向朝远离外管的方向形变的最大距离为外管管径的30％～50％。
进一步地，尾气管路清理结束后，通过所述压力控制管路控制所述空腔保持为真空。
由上述技术方案可以看出，本发明通过在尾气管路中设置套接有外管和内管的防堵塞管道，内管采用可形变材料，并在内管与外管之间形成空腔，当尾气流经内管并在内管壁上形成附着物时，可通过压力控制管路使空腔内的压力发生改变，以使内管的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得附着物从内管的内壁上自动脱落而得到清理。因此，本发明能在不拆除尾气管路的状态下，对尾气管路中管壁上的附着物进行清理，避免了频繁拆除管道，由此减少了停机时间，提高了机台利用率。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的一种防堵塞管道的结构示意图；
图2-图3为本发明一较佳实施例的一种防堵塞管道的空腔内压力变化状态示意图；
图4为本发明一较佳实施例的一种防堵塞管道与尾气处理器和工艺腔的连接结构示意图；
图5-图7为本发明一较佳实施例的一种防堵塞管道在尾气管路中的设置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本发明提供一种防堵塞管道，设于尾气管路中，包括：外管，所述外管采用硬质材料；内管，套设于所述外管中，尾气流经所述内管，所述内管的长度小于等于所述外管的长度，所述内管采用可形变材料，所述内管的两端与所述外管的内壁相密接，从而在所述内管与所述外管之间形成空腔；压力控制管路，与所述空腔连通，用于使所述空腔内的压力发生改变，以使所述内管的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得因尾气流经所述内管而在所述内管的内壁上形成的附着物自动脱落。
本发明还提供一种半导体处理设备的排气管路系统，所述排气管路系统包括尾气管路，所述尾气管路的前端与所述半导体处理设备的工艺腔出气口连接，所述尾气管路上设有过滤器，所述尾气管路的末端与尾气处理器连接；如上述的防堵塞管道设于所述尾气管路中。
本发明还提供一种上述的防堵塞管道使用方法，包括：进行工艺时，通过所述压力控制管路控制所述防堵塞管道的空腔保持为真空，使所述内管的外壁吸附在所述外管的内壁上，以使尾气通过；进行尾气管路清理时，通过所述压力控制管路控制所述空腔内的压力值发生改变，以使所述内管的管壁发生形变，并产生表面积的大小变化，使得附着在所述内管的内壁上的附着物自动脱落。
本发明通过在尾气管路中设置套接有外管和内管的防堵塞管道，内管采用可形变材料，并在内管与外管之间形成空腔，当尾气流经内管并在内管壁上形成附着物时，可通过压力控制管路使空腔内的压力发生改变，以使内管的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得附着物从内管的内壁上自动脱落而得到清理。因此，本发明能在不拆除尾气管路的状态下，对尾气管路中管壁上的附着物进行清理，避免了频繁拆除管道，由此减少了停机时间，提高了机台利用率。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
请参阅图1，图1为本发明一较佳实施例的一种防堵塞管道的结构示意图。如图1所示，本发明的一种防堵塞管道10，设于尾气管路中，包括外管12和内管11。其中，内管11套设于外管12中，尾气流经内管11，内管11的长度小于等于外管12的长度，且内管11的两端与外管12的内壁相密接，从而与外管12之间形成空腔13，压力控制管路(图中未示出)与空腔13连通，用于使空腔13内的压力发生改变，以使所述内管的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得附着在所述内管的内壁上的附着物自动脱落。
在一些实施例中，外管12采用硬质材料制作，不易发生形变。例如，制作外管12的材料可包括硬质厚壁的金属材料，如不锈钢，也可包括耐大气压力的塑料材料，如尼龙、聚四氟等。
在一些实施例中，内管11采用可形变的材料制作。例如，制作内管11的材料可包括橡胶类等具有弹性形变特性的软质材料，如乳胶、牛津布等。也可包括薄壁的硬质材质，如薄壁不锈钢、薄壁特氟龙等可形变材料。内管11的厚度需要满足其材质在一定的正压(例如200mbar)时，能够发生形变。
在一些实施例中，内管11的两端通过粘接或焊接的方式内接于外管12的内壁，连接部以内的内管11的管壁与外管12的管壁之间不相连接，从而在内管11两端之间的外壁与外管12的内壁之间形成空腔13。
在一些实施例中，内管11的设置区域可以随附着物的经常附着位置定制，内管11可位于外管12中的任意一个或多个位置(如易产生结晶产物等杂质附着物的地方)上，内管11的长度小于外管12的长度，当内管11位于外管12中的多个位置时，内管11与外管12之间形成多个空腔13。内管11也可以进行全管道设置，此时内管11的长度等于外管12的长度，内管11覆盖整个外管12，以保证清理效果。
在一些实施例中，所述尾气管路与半导体处理设备的工艺腔出气口连接，用于排放工艺尾气，所述半导体处理设备包括气相沉积装置、等离子处理装置等，如化学气相沉积装置、物理气相沉积装置、等离子体增强气相沉积装置、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)装置、氢化物气相外延(HVPE)装置、原子层沉积(ALD)装置等。请参阅图4。防堵塞管道10设于尾气管路20中，所述尾气管路20的前端与半导体处理设备的工艺腔30的出气口连接，尾气管路20的末端与尾气处理器40(例如洗涤塔)连接。由工艺腔30排出的尾气，通过尾气管路20进入尾气处理器40进行净化处理。这样，防堵塞管道10设置于尾气管路20中易产生附着物的位置，尾气在通过尾气管路20时就会流经防堵塞管道10的内管11，从而附着物主要附着在内管11的内壁上。
在一些实施例中，防堵塞管道10可以位于尾气管路20中作为尾气管路20的组成部分，即作为尾气管路20中的一个管段。请参阅图1，在一些实施例中，外管12的两端分别通过法兰14密封连接在尾气管路20中。
在一些实施例中，利用防堵塞管道10也可以形成整个尾气管路20。请参阅图4，外管12的两端分别通过法兰14与工艺腔30和尾气处理器40密封连接。
请参阅图2和图3，在一些实施例中，所述压力控制管路包括泄压管路16和充压管路17，泄压管路16对空腔13进行泄压，使内管11沿径向朝靠近外管12的方向形变，充压管路17对空腔13进行充压，使内管11沿径向朝远离外管12的方向形变。可对空腔13进行反复充压或泄压，以改变空腔13内的压力。通过使空腔13内的压力发生改变，可以使内管11的管壁随空腔13内压力的变化而发生形变，使得内管11的管壁产生表面积的伸缩变化，从而使得因尾气产生的附着在内管11的内壁上的附着物自动脱落，因此可以在不拆除管道的状态下，对附着在管壁内的附着物进行清理。
请参阅图2。在一些实施例中，空腔13所在外管12的管壁上设有流体接口18，泄压管路16和充压管路17与所述流体接口18连接，从而通过流体接口18连接空腔13。泄压管路16与所述流体接口18之间设有第一阀门151，充压管路17与所述流体接口18之间设有第二阀门152。充压管路17通过第二阀门152和流体接口18向空腔13中通入流体，例如液体、空气或者氮气等，从而对空腔13进行充压；泄压管路16通过第一阀门151和流体接口18，将空腔13中的流体抽出，从而对空腔13进行泄压。示例性地，第一阀门151为真空管路阀门，可设于泄压管路16的真空管路上，泄压管路16通过所述真空管路阀门对空腔13进行泄压(抽真空)；第二阀门152为增压管路阀门，可设于充压管路17的增压管路上，充压管路17通过所述增压管路阀门向空腔13中通入流体例如氮气进行充压。在一些实施例中，空腔13所在外管12的管壁上设有一个流体接口，所述泄压管路16和所述充压管路17分别与该流体接口连接，所述泄压管路16与所述流体接口之间设有第一阀门151，所述充压管路17与所述流体接口之间设有第二阀门152；在另一些实施例中，空腔13所在外管12的管壁上设有第一流体接口和第二流体接口，泄压管路16与所述第一流体接口连接，泄压管路16与所述第一流体接口之间设有第一阀门151，充压管路17与所述第二流体接口连接，充压管路17与所述第二流体接口之间设有第二阀门152。
其中，在进行半导体工艺处理时，可使第二阀门152保持关闭状态，第一阀门151保持开启状态，通过泄压管路16对空腔13进行泄压，使内管11沿径向朝靠近外管12的方向形变，保持空腔13内为真空，以内管11的外壁能吸附在外管12的内壁上为优，如图2所示，这样可以使内管11的内径最大，即此时的内管11具有最大的尾气通过管径，可以保证尾气的通过性。
当需要对尾气管路20进行清理时(如工艺生长结束后，或者设定的若干个工艺周期到达后，或者防堵塞管道10前后的压力超过设定阈值时)，可关闭第一阀门151，打开第二阀门152，通过充压管路17向空腔13内通入流体，例如液体、空气或者氮气等，对空腔13进行充压，当空腔13内压力(F＝PS)大于内管11的弹力时，内管11的弹性材料将产生形变，请参阅图3，内管11沿径向朝远离外管12的方向形变，从而使内管11的管壁表面积增大，同时管径缩小，使内管11内壁上的附着物因与内管11变化的内壁表面之间产生相对位移而脱落。
如果未达到预定的清洁效果，可以再次关闭第二阀门152，打开第一阀门151，通过泄压管路16将空腔13中的流体抽出，从而对空腔13进行泄压，使内管11沿径向朝靠近外管12的方向形变，然后关闭第一阀门151，打开第二阀门152，通过充压管路17对空腔13进行充压，使内管11沿径向朝远离外管12的方向形变，如此可对空腔13进行反复充压或泄压，以改变空腔13内的压力，使得内管11的管壁产生表面积的伸缩变化，从而使得内管11的内壁上的附着物自动脱落，因此可以在不拆除管道的状态下，对附着在管壁内的附着物进行清理。
在一些实施例中，对空腔13进行充压时，为了安全起见，以充入空腔13内的流体产生的压力不超过内管11材料的屈服极限为宜(内管11材料发生弹性形变所需的力可以通过查表得到)。更优地，可满足：内管11沿径向朝远离外管12的方向形变的最大距离a/外管12的管径b＝30％～50％的充压条件。为了节省成本，充入空腔13内的压力可为使内管11满足上述形变所需力的1～2倍。
清理结束后，关闭第二阀门152停止充压，并开启第一阀门151进行泄压，保持空腔13内为真空，可继续进行正常工艺。
在一些实施例中，防堵塞管道10的前端(靠近尾气流入防堵塞管道10的一端)设有第一压力检测单元，后端(靠近尾气流出防堵塞管道10的一端)设有第二压力检测单元。进一步地，空腔13上可设有第三压力检测单元，用于检测空腔13内的压力值(参考图5)。由此，通过对防堵塞管道前端的压力值和后端的压力值进行监测，可根据两者的差值大小，对是否需进行清理以及清理效果进行正确判断；通过对空腔内的压力值进行监测，并与内管材料发生弹性形变所需的形变力进行比较，可对充压状态和充压安全性进行准确把握。
在一些实施例中，第一压力检测单元至第三压力检测单元可以是压力计(即第一压力检测单元为第一压力计121，第二压力检测单元为第二压力计123，第三压力检测单元为第三压力计122，参考图5)。可通过第一压力计121检测到的第一压力值与第二压力计123检测到的第二压力值之间的差值大小，来判断是否需要进行清理，以及判断防堵塞管道10壁上的清洁效果，并可在未达目标清洁效果时，重复上述的充压和泄压步骤，直至达到预定的清洁效果。可通过第三压力计122检测空腔13内的第三压力值，监测空腔13内的泄压状态、充压状态及充压安全性。
在一些实施例中，所述第一压力检测单元、所述第二压力检测单元及所述压力控制管路(包括泄压管路16和充压管路17)分别与主控组件连接，所述主控组件用于实时监测所述防堵塞管道10的前端与后端之间的压力差，当所述压力差超过阈值时，控制所述压力控制管路对所述空腔13内的压力进行改变以使所述内管11的管壁发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得附着在所述内管的内壁上的附着物自动脱落。在一些实施例中，第一阀门151和第二阀门152与主控组件连接，所述主控组件可以在需要充压或泄压时控制第一阀门151和第二阀门152的开闭。
请参阅图4-图7并结合参阅图1-图3。本发明的一种半导体处理设备的排气管路系统，包括尾气管路20，所述尾气管路20的前端与所述半导体处理设备的工艺腔30的出气口连接，所述尾气管路上设有过滤器，所述尾气管路20的末端与尾气处理器40连接，上述本发明的防堵塞管道10设于尾气管路20中，用于通过由工艺腔30排出的尾气，并可用于承接由尾气产生并附着的附着物。可通过施加在防堵塞管道10空腔13内的压力作用，使防堵塞管道10的内管11产生的表面积的大小变化，使附着于内管11的内壁上的附着物自动脱落以清理。
所述防堵塞管道10可设于所述尾气管路20中的一个或多个位置。在一些实施例中，防堵塞管道10作为尾气管路20中的一个管段，即作为一个整体通过法兰与所述尾气管路20密封连接；在另一些实施例中，尾气管路20作为外管12，将内管11的两端固定密封内接于所述尾气管路20的内壁，从而形成所述防堵塞管道10。
请参阅图5。在一些实施例中，尾气处理器40通常使用酸或碱对工艺尾气进行处理，以便使工艺尾气经处理后可以达标排放至大气中，但在尾气管路20与尾气处理器40的连接处，工艺尾气与尾气处理器40中的酸或碱反应，易在连接处产生结晶附着物，从而经常会发生因结晶杂质不断堆积而堵塞尾气管路20的问题，因此可将防堵塞管道10设于尾气管路20的末端位置，例如，可设于靠近尾气处理器40的尾气管路20的一侧(图示为右侧)，即可将防堵塞管道10设于靠近尾气处理器40的前端入口处。
并且，可在防堵塞管道10的前端(靠近尾气流入防堵塞管道10的一端)设置第一压力计121，检测防堵塞管道10前端处的第一压力值F1，在防堵塞管道10的后端(靠近尾气流出防堵塞管道10的一端)设置第二压力计123，检测防堵塞管道10后端处的第二压力值F2(或者，可将第二压力计123直接设置在尾气处理器40的腔壁上，即可通过检测尾气处理器40内的第二压力值，来等效于防堵塞管道10后端处的第二压力值F2，如图5所示)，在空腔13上(如流体入口18处)设置第三压力计122，检测空腔13内的第三压力值F3。可通过判断第一压力计121检测到的第一压力值F1与第二压力计123检测到的第二压力值F2之间的压力差的大小，来确认是否需要清理和判断清理效果。
示例性地，当第一压力值F1-第二压力值F2＞5mbar时，可执行清理管路流程：
可通过控制所述压力控制管路使所述空腔13内的压力发生改变，以使所述内管11的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得附着在所述内管11的内壁上的附着物自动脱落以清理。
具体地，可通过主控组件控制第一阀门151(如真空管路阀门)关闭，并将第二阀门152(如增压管路阀门)打开，向空腔13内充入流体。
当空腔13内的第三压力值F3大于内管11的弹力时，内管11的弹性材料产生形变，使内管11的表面积增大，附着物会与内管11的内壁产生相对位移而脱落。
为了安全起见，可通过观察第三压力计122的第三压力值F3，以充入空腔13内的流体产生的压力不超过内管11材料的屈服极限为宜(即通过第三压力计122判断空腔13内压力，用于确认内管11弹性材料的形变量。其中，内管11材料发生弹性形变所需的力FT，可以通过查表得到)。更优地，为了节省成本，充入空腔13内的第三压力值F3的范围可为：1≤F3/FT≤2。其中，FT使内管11形变的程度为：内管11沿径向朝远离外管12的方向形变的最大距离a为外管12管径b的30％～50％。
充压完成后可继续进行泄压，并可重复充压-泄压步骤。
当第一压力值F1-第二压力值F2＜1mbar时，可认为清理完成。此时，可执行准备工艺流程：
通过主控组件控制第二阀门152(如增压管路阀门)关闭，第一阀门151(如真空管路阀门)打开，并保证第三压力计122上显示的空腔13内第三压力值F3为真空状态，以内管11的外壁吸附在外管12的内壁上为优，即可继续进行正常工艺。
请参阅图6。在一些实施例中，在尾气管路20上过滤器入口处容易形成粉尘颗粒等附着物，因此防堵塞管道10也可设于过滤器入口处(图示为尾气管路20左侧)。同样，可在防堵塞管道10的前端(靠近尾气流入防堵塞管道10的一端)设置第一压力计121，检测防堵塞管道10前端处的第一压力值F1，在防堵塞管道10的后端(如过滤器的末端处)设置第二压力计123，检测防堵塞管道10后端处的第二压力值F2，在空腔13上(如流体入口18处)设置第三压力计122，检测空腔13内的第三压力值F3。通过监测第一压力值F1与第二压力值F2，来发现过滤器入口处的堵塞现象。本实施例中的清理过程，可同于图5实施例。
请参阅图7。在一些实施例中，防堵塞管道10可设于尾气管路20中的多个位置，此时，所述排气管路系统包括多个所述防堵塞管道10。其中，每一个所述防堵塞管道10的空腔13均设有压力检测单元，最靠近所述尾气管路20的前端的所述防堵塞管道10的入口端设有压力检测单元，最靠近所述尾气管路20的末端的所述防堵塞管道10的出口端设有压力检测单元，每两个所述防堵塞管道之间设有0-2个压力检测单元。在一些实施例中，该多个所述防堵塞管道共用一个所述压力控制管路。
例如，可在过滤器入口处设置第一个防堵塞管道10-1，同时，在靠近尾气处理器40入口处设置第二个防堵塞管道10-2。并且，可按以下不同方式设置第一压力计121至第三压力计122：
(1)、在第一个防堵塞管道10-1的前端设置第一个第一压力计121-1，在第一个防堵塞管道10-1的后端设置第一个第二压力计123-1，在第一个防堵塞管道10-1的流体入口18设置第一个第三压力计122-1；同时，在第二个防堵塞管道10-2的前端设置第二个第一压力计121-2，在第二个防堵塞管道10-2的后端(或可设于尾气处理器40的腔壁上)设置第二个第二压力计123-2，在第二个防堵塞管道10-2的流体入口18设置第二个第三压力计122-2，如图7所示。此设置下，可通过各压力计之间的组合，判断尾气管路20中发生堵塞的地方。即可根据第一个第一压力计121-1检测的第一个第一压力值与第一个第二压力计123-1检测的第一个第二压力值的差值，判断第一个防堵塞管道10-1内是否发生了堵塞；根据第二个第一压力计121-2检测的第二个第一压力值与第二个第二压力计123-2检测的第二个第二压力值的差值，判断第二个防堵塞管道10-2内是否发生了堵塞。如果存在管路堵塞现象，即可按照图5实施例的方法，对需要清理的防堵塞管道10进行单独清理或同时清理。
(2)、在上述设置方式(1)的基础上，可简化为：将第一个防堵塞管道10-1后端设置的第一个第二压力计123-1，或第二个防堵塞管道10-2前端设置的第二个第一压力计121-2撤除，即在第一个防堵塞管道10-1与第二个防堵塞管道10-2之间仅设置一个压力检测单元。本设置方式(2)与上述设置方式(1)相比，清理方法相同，但可以节省一个压力计。
(3)、在上述设置方式(1)的基础上，可进一步简化为：将第一个防堵塞管道10-1后端设置的第一个第二压力计123-1，和第二个防堵塞管道10-2前端设置的第二个第一压力计121-2全部撤除，即在第一个防堵塞管道10-1与第二个防堵塞管道10-2之间不再设置压力检测单元，而是将第一个防堵塞管道10-1与第二个防堵塞管道10-2及其之间的尾气管路20部分管段视为一个整体的管道，并以在第一个防堵塞管道10-1的前端设置的第一个第一压力计121-1和在第二个防堵塞管道10-2后端设置的第二个第二压力计123-2作为该整体管道两端的压力计加以使用。本设置方式(3)与上述设置方式(1)相比，当两端压力差超过阈值时，无法判断是哪一个防堵塞管道发生堵塞，需同时对第一个防堵塞管道10-1与第二个防堵塞管道10-2进行清理，清理方法相同，但可以节省两个压力计。
上述设置方式(1)～设置方式(3)中，第一个防堵塞管道10-1和第二个防堵塞管道10-2可以共用同一个充压管路，以及，可以共用同一个泄压管路。
下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明的一种上述的防堵塞管道使用方法作进一步的详细说明。
请参阅图2-图3并结合参阅图5-图7。本发明的一种上述的防堵塞管道使用方法，可包括：
在进行工艺时，通过所述压力控制管路控制所述防堵塞管道10的空腔13保持为真空，使所述内管11的外壁吸附在所述外管12的内壁上，以使尾气通过。具体地，如图2所示，打开第一阀门151，通过泄压管路16对空腔13进行抽真空，使软质的内管11的管壁吸附在外管12的内壁上。这样可使得内管11的内径处于最大状态，可以保证使由工艺腔30排出的尾气顺利通过。
进行尾气管路清理时，通过所述压力控制管路控制所述空腔13内的压力值发生改变，以使所述内管11的管壁发生形变，并产生表面积的大小变化，使得附着在所述内管11的内壁上的附着物自动脱落。具体地，如图3所示，当需要对尾气管路20进行清理时，关闭第一阀门151，并打开第二阀门152，通过充压管路17向空腔13内通入流体，例如液体、空气或者氮气等，进行充压，使内管11的外壁与外管12的内壁相分离，并进一步使内管11的管壁发生形变，以使内管11管壁的表面积伸张变大，使得附着在内管11内壁上的附着物与内管11变化的内壁表面之间产生相对位移而发生自动脱落。并且，可通过再次进行泄压(关闭第二阀门152，并打开第一阀门151，通过泄压管路16将所述空腔13中的所述流体抽出)使内管11的管壁发生反向形变，使得内管11管壁的表面积收缩变小，以增强附着物脱落的效果。对空腔13进行的充压和泄压过程可重复多次。
在工艺过程中，可利用设置于防堵塞管道10前端的第一压力计121和设置于防堵塞管道10后端的第二压力计123，对防堵塞管道10前端和后端之间的压力差进行监测，判断是否需要进行清理。和/或，在清理过程中，可根据防堵塞管道10前端和后端之间的压力差，判断清理效果合格与否。
进一步地，当监测到所述压力差大于第一设定阈值(例如第一压力计121检测到第一压力值F1，第二压力计123检测到第二压力值F2，F1-F2＞5mbar)时，判断需要进行清理。和/或，当所述压力差小于第二设定阈值(例如F1-F2＜1mbar)时，判断清理效果合格。此外，当监测到所述压力差大于所述第一设定阈值时，发出警报，并确认是否处于工艺状态，当确认处于工艺状态时，继续执行工艺，当确认处于非工艺状态时，方可进行尾气管路清理。由此进行尾气管路清理的步骤包括：(a)向所述空腔13中充入流体，对所述空腔13进行充压；(b)将所述流体抽出所述空腔13，对所述空腔13进行泄压；(c)重复步骤(a)和(b)，直至所述压力差小于所述第二设定阈值。
对所述空腔13进行充压时，还可利用设置于防堵塞管道10空腔上的第三压力计122，对空腔13内压力进行监测，使所述空腔内的压力值(即第三压力计122检测到的第三压力值F3)与所述内管11发生弹性形变所需的形变力的比值范围为1～2，其中，所述形变力FT使内管11形变的程度为：内管11沿径向朝远离外管12的方向形变的最大距离a为外管12管径b的30％～50％。由此，对空腔13内充入流体后的压力既可使内管11发生形变，节省成本，又可保证充压安全。
尾气管路清理结束后，通过所述压力控制管路控制所述空腔13保持为真空。具体地，打开第一阀门151，通过泄压管路16对空腔13进行抽真空，并保持抽真空的泄压状态(例如图2所示的状态)，使内管11的管壁吸附在外管12的内壁上，即可再次继续进行正常工艺。
因此，本发明可以在不拆除尾气管路的状态下，对尾气管路20中管壁上的附着物进行清理，避免了频繁拆除管道，由此减少了停机时间，提高了机台利用率。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (20)

1.一种防堵塞管道，设于尾气管路中，其特征在于，包括：
外管，所述外管采用硬质材料；
内管，套设于所述外管中，尾气流经所述内管，所述内管的长度小于等于所述外管的长度，所述内管采用可形变材料，所述内管的两端与所述外管的内壁相密接，从而在所述内管与所述外管之间形成空腔；
压力控制管路，与所述空腔连通，用于使所述空腔内的压力发生改变，以使所述内管的管壁因发生形变而产生表面积的大小变化，从而使得因尾气流经所述内管而在所述内管的内壁上形成的附着物自动脱落。
2.根据权利要求1所述的防堵塞管道，其特征在于，所述压力控制管路包括泄压管路和充压管路，所述泄压管路对所述空腔进行泄压，使所述内管沿径向朝靠近所述外管的方向形变；所述充压管路对所述空腔进行充压，使所述内管沿径向朝远离所述外管的方向形变。
3.根据权利要求2所述的防堵塞管道，其特征在于，所述空腔所在外管的管壁上设有流体接口，所述泄压管路和所述充压管路与所述流体接口连接，所述泄压管路与所述流体接口之间设有第一阀门，所述充压管路与所述流体接口之间设有第二阀门。
4.根据权利要求1所述的防堵塞管道，其特征在于，所述防堵塞管道的前端设有第一压力检测单元，后端设有第二压力检测单元。
5.根据权利要求4所述的防堵塞管道，其特征在于，所述空腔上设有第三压力检测单元，用于检测所述空腔内的压力值。
6.根据权利要求4所述的防堵塞管道，其特征在于，所述第一压力检测单元、所述第二压力检测单元及所述压力控制管路分别与主控组件连接，所述主控组件用于实时监测所述防堵塞管道的前端与后端之间的压力差，当所述压力差超过阈值时，控制所述压力控制管路对所述空腔内的压力进行改变以使所述内管的管壁发生形变而产生表面积的大小变化。
7.根据权利要求2所述的防堵塞管道，其特征在于，对所述空腔进行充压时，满足：所述内管沿径向朝远离所述外管的方向形变的最大距离/所述外管的管径＝30％～50％。
8.根据利要求1所述的防堵塞管道，其特征在于，所述内管的两端通过粘接或焊接的方式内接于所述外管的内壁。
9.一种半导体处理设备的排气管路系统，其特征在于，所述排气管路系统包括尾气管路，所述尾气管路的前端与所述半导体处理设备的工艺腔出气口连接，所述尾气管路上设有过滤器，所述尾气管路的末端与尾气处理器连接；如权利要求1-8任意一项所述的防堵塞管道设于所述尾气管路中。
10.根据权利要求9所述的排气管路系统，其特征在于，所述防堵塞管道设于所述尾气管路中的一个或多个位置。
11.根据权利要求10所述的排气管路系统，其特征在于，所述防堵塞管道为所述尾气管路中的一个管段；或者，所述尾气管路作为所述外管，所述内管的两端固定密封内接于所述尾气管路的内壁，从而形成所述防堵塞管道。
12.根据权利要求10所述的排气管路系统，其特征在于，当所述防堵塞管道设于所述尾气管路中的多个位置时，所述排气管路系统包括多个所述防堵塞管道，其中，每一个所述防堵塞管道的空腔均设有压力检测单元，最靠近所述尾气管路的前端的所述防堵塞管道的入口端设有压力检测单元，最靠近所述尾气管路的末端的所述防堵塞管道的出口端设有压力检测单元，每两个所述防堵塞管道之间设有0-2个压力检测单元。
13.根据权利要求12所述的排气管路系统，其特征在于，多个所述防堵塞管道共用一个所述压力控制管路。
14.一种权利要求1-8任意一项所述的防堵塞管道的使用方法，其特征在于，包括：
进行工艺时，通过所述压力控制管路控制所述防堵塞管道的空腔保持为真空，使所述内管的外壁吸附在所述外管的内壁上，以使尾气通过；
进行尾气管路清理时，通过所述压力控制管路控制所述空腔内的压力值发生改变，以使所述内管的管壁发生形变，并产生表面积的大小变化，使得附着在所述内管的内壁上的附着物自动脱落。
15.根据权利要求14所述的防堵塞管道使用方法，其特征在于，还包括：对所述防堵塞管道前端和后端之间的压力差进行监测，判断是否需要进行清理，和/或，判断清理效果合格与否。
16.根据权利要求15所述的防堵塞管道使用方法，其特征在于，当所述压力差大于第一设定阈值时，判断需要进行清理；和/或，当所述压力差小于第二设定阈值时，判断清理效果合格。
17.根据权利要求16所述的防堵塞管道使用方法，其特征在于，当监测到所述压力差大于所述第一设定阈值时，发出警报，并确认是否处于工艺状态，当确认处于工艺状态时，继续执行工艺，当确认处于非工艺状态时，进行尾气管路清理。
18.根据权利要求16所述的防堵塞管道使用方法，其特征在于，进行尾气管路清理的步骤包括：(a)向所述空腔中充入流体，对所述空腔进行充压；(b)将所述流体抽出所述空腔，对所述空腔进行泄压；(c)重复步骤(a)和(b)，直至所述压力差小于所述第二设定阈值。
19.根据权利要求18所述的防堵塞管道使用方法，其特征在于，还包括：对所述空腔进行充压时，对所述空腔内压力进行监测，使所述空腔内的压力值与所述内管发生弹性形变所需的形变力的比值范围为1～2，其中，所述形变力使内管形变的程度为：内管沿径向朝远离外管的方向形变的最大距离为外管管径的30％～50％。
20.根据权利要求14所述的防堵塞管道使用方法，其特征在于，尾气管路清理结束后，通过所述压力控制管路控制所述空腔保持为真空。
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