專利名稱：爐管的清洗方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱氧化爐管(Oxidation Furnace )設(shè)備的爐管清洗方法和系統(tǒng)。
技術(shù)背景半導(dǎo)體制造工藝主要是進(jìn)行多次光刻工藝、刻蝕工藝和成膜工藝等， 在半導(dǎo)體晶片表面堆疊出有特殊結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件。其中，成膜工藝普遍采用熱氧化法、化學(xué)氣相淀積(CVD)工藝，用于形成各種薄膜。其 中，熱氧化法主要是爐管熱氧化法，將反應(yīng)氣體通入高溫爐管內(nèi)后，使 反應(yīng)氣體和爐內(nèi)的半導(dǎo)體晶片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在晶片表面沉積一層薄膜。該工藝用于生長Si02、 Si3N4、 SiON或多晶硅等，近年來也出現(xiàn)了利用該 工藝生長金屬層、鐵電材料、阻擋層、高介電常數(shù)材料和低介電常數(shù)材 料等。爐管熱氧化工藝所使用的爐管(fUmace)設(shè)備， 一般有水平式、垂 直式和桶式等多種形式。以垂直式的沉積爐管為例，通常在爐管中放置 多片晶片，通入反應(yīng)氣體例如氧氣、氮?dú)獾?，于高溫環(huán)境下在晶片表面 生長介質(zhì)膜。在這個(gè)過程中，爐管內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生一些金屬離子(ion)和高 分子的聚合物(polymer)殘留。隨著半導(dǎo)體工藝進(jìn)入深亞微米時(shí)代，半 導(dǎo)體器件的集成度越來越高，半導(dǎo)體晶片的直徑由原來的6英寸、8英寸 到現(xiàn)在的12英寸。晶片直徑的增加使得爐管設(shè)備趨向于大型化，爐管的 直徑也相應(yīng)增加，在進(jìn)行多次的成膜反應(yīng)之后，爐管內(nèi)壁積聚的金屬離 子和高分子聚合物會(huì)越積越多，形成大量的殘留物。這些殘留物若不加 以去除，則于后續(xù)工藝中很可能由于受熱而成為微粒(particle)的來源， 進(jìn)而影響后續(xù)工藝的良率和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。申請(qǐng)?zhí)枮?3153391.4的中國專利申請(qǐng)文件中公開了 一種清洗垂直式 爐管的方法，該方法利用噴灑裝置將清洗液噴灑至爐管底部和頂部，清洗液沿內(nèi)壁流下完成整個(gè)爐管的清洗。^f旦是由于該方法對(duì)爐管頂部和底 部的清洗不均勻，容易對(duì)爐管其他部位造成過度侵蝕。圖l是說明另一種現(xiàn)有爐管清洗方法的示意圖。如圖l所示，該方法是將氮?dú)?06通入裝有清洗液二氯乙烯(CL2C2H2) 204的清洗液槽202 中，氮?dú)?06攜帶清洗液204通過管道208進(jìn)入爐管內(nèi)，對(duì)爐管進(jìn)行清洗。 這種方法對(duì)金屬，尤其是堿金屬離子，例如鉀、鈉等離子具有較好的去 除效果，但是對(duì)于其它金屬離子和有機(jī)聚合物微粒等的去除能力相對(duì)較 弱，特別是對(duì)于大直徑、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的爐管，不能達(dá)到良好的清洗效果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種爐管清洗方法和系統(tǒng)，能夠有效地去除 爐管熱氧化設(shè)備中爐管內(nèi)部的金屬和非金屬雜質(zhì)沉積物。一方面，本發(fā)明才是供了一種爐管的清洗方法，包括下列步驟將氮?dú)馔ㄈ肭逑磩┎郏玫獨(dú)鈹y帶所述清洗劑經(jīng)一管路通入所述 爐管，對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗；將氫氣和氧氣混合生成水蒸汽后通入爐管對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗。優(yōu)選地，所述清洗劑為二氯乙烯CL2C2H2。優(yōu)選地，所述氮?dú)鈹y帶清洗劑對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗時(shí)爐管內(nèi)的溫度 為800~1200°C。優(yōu)選地，所述氬氣和氧氣的混合比例在氫氧爆炸臨界比例之內(nèi)。優(yōu)選地，氫氣和氧氣混合生成水蒸汽清洗爐管的步驟在氮?dú)鈹y帶清 洗劑清洗爐管的步驟之前或同時(shí)進(jìn)行。另一方面提供了一種爐管清洗系統(tǒng)，包括清洗劑供應(yīng)裝置，所述清 洗劑供應(yīng)裝置包括氮?dú)廨斎牍苈?、清洗劑槽和清洗劑輸出管路，所述?氣通入清洗劑槽并攜帶清洗劑經(jīng)輸出管路進(jìn)入爐管對(duì)所述爐管進(jìn)行清 洗，其特征在于所述清洗系統(tǒng)更包括水蒸汽生成裝置，所述水蒸汽生 成裝置包括燃燒室和水蒸汽輸出管路，氫氣和氧氣在燃燒室內(nèi)混合生成5水蒸汽后經(jīng)水蒸汽輸出管路進(jìn)入爐管對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗。 優(yōu)選地，所述清洗劑為二氯乙烯CL2C2H2。優(yōu)選地，所述氮?dú)鈹y帶清洗劑對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗時(shí)爐管內(nèi)的溫度為800 1200°C。優(yōu)選地，所述氫氣和氧氣的混合比例在氫氧爆炸臨界比例之內(nèi)。優(yōu)選地，氫氣和氧氣混合生成水蒸汽清洗爐管的步驟在氮?dú)鈹y帶清 洗劑清洗爐管的步驟之前或之后或同時(shí)進(jìn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明技術(shù)方案的爐管清洗方法在利用氮?dú)鈹y帶二氯乙烯對(duì)爐管進(jìn) 行清洗之前或之后，利用高純度的去離子水蒸氣對(duì)爐管內(nèi)部的沉積物進(jìn) 行清洗，也可以與氮?dú)鈹y帶二氯乙烯對(duì)爐管同時(shí)進(jìn)行清洗，不但能夠去 除堿金屬離子，而且能夠有效地去除有機(jī)聚合殘留物和其它類型的金屬 離子，達(dá)到很好的爐管清洗效果。此外，本發(fā)明技術(shù)方案的爐管清洗系 統(tǒng)采用了氫氣、氧氣混合點(diǎn)火裝置，通入氫氣和氧氣并點(diǎn)燃生成水蒸汽， 以這種方式產(chǎn)生的水蒸汽純度更高，高純度水蒸汽對(duì)有機(jī)聚合殘留物的 清洗功效更佳。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上 述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記 指示相同的部分。圖1為說明現(xiàn)有爐管清洗方法和裝置的示意圖；圖2為才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的爐管清洗方法和裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是 本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公 開的具體實(shí)施的限制。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的爐管清洗方法和裝置的示意圖。爐管熱氧 化工藝所使用的爐管設(shè)備一般有水平式、垂直式和桶式等多種形式。本 發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例以垂直式的沉積爐管為例，但不限于垂直式爐管。在高 溫環(huán)境下，爐管內(nèi)晶片表面生長介質(zhì)膜的過程中，爐管內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生一些 金屬離子和非金屬的高分子聚合物沉積。隨著晶片直徑的增加，爐管的 直徑也相應(yīng)增加，爐管內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨向于大型化復(fù)雜化。在進(jìn)行多次的成 膜反應(yīng)之后，爐管內(nèi)壁會(huì)積聚的大量的沉積物，若不加以去除，會(huì)影響 后續(xù)工藝的良率和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。在以往清洗爐管的方法中有一種是將 氮?dú)馔ㄈ胙b有清洗液二氯乙烯的清洗液槽中，氮?dú)鈹y帶二氯乙烯并通入 爐管內(nèi)對(duì)爐管進(jìn)行清洗。但這種方法只能去除例如鉀、鈉等堿金屬離子， 對(duì)于非金屬聚合物的去除效果并不理想。本發(fā)明實(shí)施例的爐管的清洗方 法，在利用氮?dú)鈹y帶清洗劑，本實(shí)施例為二氯乙烯，對(duì)爐管內(nèi)部進(jìn)行清 洗之外，還利用水蒸氣進(jìn)一步對(duì)爐管內(nèi)部進(jìn)行清洗。這樣不但能夠去除 堿金屬離子，而且能夠有效地去除有機(jī)聚合殘留物和其它類型的金屬離 子，從而達(dá)到很好的爐管清洗效果。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合圖2所示，首先將氮?dú)?06通入清洗 劑槽302,清洗劑槽302內(nèi)裝有清洗劑304,清洗劑304優(yōu)選為二氯乙烯。 氮?dú)?06通入后，攜帶清洗劑304,通過管路308通入爐管300,對(duì)所述爐 管進(jìn)行清洗，清洗時(shí)間視具體情況而定，約為30分鐘至90分鐘，優(yōu)選為l 個(gè)小時(shí)。然后，向爐管內(nèi)通入水蒸汽，利用水蒸汽繼續(xù)對(duì)爐管內(nèi)部進(jìn)行 清洗。本發(fā)明的水蒸氣生成方法采用獨(dú)特的方式，水蒸氣的生成采用一 個(gè)混合燃燒裝置400,將氫氣412和氧氣410通入混合燃燒裝置400,經(jīng)點(diǎn) 火使氫氣412和氧氣410混合燃燒，生成純度極高的水蒸汽，通過管路414后進(jìn)入爐管300,對(duì)所述爐管300內(nèi)部進(jìn)行清洗。清洗時(shí)間亦視具體情況 而定，約為30分鐘至60分鐘。這種高純度水蒸汽對(duì)有機(jī)聚合沉積物有更 佳的去除功效。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，可以先將氫氣412和氧氣410通入混合 燃燒裝置，經(jīng)點(diǎn)火使氫氣412和氧氣410混合燃燒，生成純度極高的水蒸 汽后通過管路414后進(jìn)入爐管300，對(duì)所述爐管300內(nèi)部進(jìn)行清洗，然后再 將氮?dú)?06通入清洗劑槽302，攜帶清洗劑304通過管路308通入爐管300， 對(duì)所述爐管300進(jìn)行清洗，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，氫氣412和氧氣410混合生成水蒸汽清洗 爐管300的步驟可以和氮?dú)?06攜帶清洗劑304清洗爐管300的步驟同時(shí)進(jìn)行。在上述實(shí)施例中，氮?dú)?06攜帶清洗劑304對(duì)爐管300進(jìn)行清洗的 溫度為800~1200°C ，氮?dú)?06的流量為5 10毫升每秒。氫氣412和氧 氣410在混合燃燒裝置400中的混合比例在氫氧爆炸臨界比例之內(nèi)，例 如為2.8: 3.26。按照本發(fā)明，本發(fā)明還提供了一種爐管清洗系統(tǒng)，如圖2所示，包 括清洗劑供應(yīng)裝置和水蒸氣生成裝置。清洗劑供應(yīng)裝置包括氮?dú)?06輸 入管路、清洗劑槽302和清洗劑輸出管路308。所述水蒸汽生成裝置包 括混合燃燒室400和水蒸汽輸出管路414。清洗劑槽302內(nèi)裝有清洗劑 304,氮?dú)?06通入清洗劑槽302,攜帶清洗劑304經(jīng)輸出管路308進(jìn)入 爐管300對(duì)所述爐管300內(nèi)部進(jìn)行清洗。氫氣412和氧氣410在混合燃 燒室400內(nèi)混合，經(jīng)點(diǎn)火后生成水蒸汽，經(jīng)水蒸汽輸出管路414進(jìn)入爐 管300對(duì)所述爐管300內(nèi)部進(jìn)行清洗。其中，所述清洗劑304為二氯乙 烯CL2C2H2,氮?dú)?06攜帶清洗劑304對(duì)爐管300進(jìn)行清洗的溫度為 800 1200°C ,氮?dú)?06的流量為5 10毫升每秒。在混合燃燒室400中， 所述氫氣412和氧氣410的混合比例為2.8: 3.26。本發(fā)明的爐管清洗方法在利用氮?dú)鈹y帶二氯乙烯對(duì)爐管進(jìn)行清洗 之前或之后，利用高純度的去離子水蒸氣對(duì)爐管內(nèi)部的沉積物進(jìn)行清 洗，也可以與氮?dú)鈹y帶二氯乙烯對(duì)爐管同時(shí)進(jìn)行清洗，不但能夠去除堿 金屬離子，而且能夠有效地去除有機(jī)聚合殘留物和其它類型的金屬離 子。此外，本發(fā)明的爐管清洗系統(tǒng)采用氫氣、氧氣混合燃燒裝置，通入 氫氣和氧氣并點(diǎn)燃生成水蒸汽，以這種方式產(chǎn)生的水蒸汽純度更高，高 純度水蒸汽對(duì)有機(jī)聚合殘留物的清洗功效更好。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形 式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定 本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情 況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多 可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫 離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的 任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種爐管的清洗方法，包括下列步驟將氮?dú)馔ㄈ肭逑磩┎?，利用氮?dú)鈹y帶所述清洗劑經(jīng)一管路通入所述爐管，對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗；將氫氣和氧氣混合生成水蒸汽后通入爐管對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述清洗劑為二氯乙婦CL2C2H20
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氮?dú)鈹y帶清洗劑 對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗時(shí)爐管內(nèi)的溫度為800 1200°C 。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氫氣和氧氣的混 合比例在氫氧爆炸臨界比例之內(nèi)。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氫氣和氧氣混合生成 水蒸汽清洗爐管的步驟在氮?dú)鈹y帶清洗劑清洗爐管的步驟之前或同時(shí) 進(jìn)行。
6、 一種爐管清洗系統(tǒng)，包括清洗劑供應(yīng)裝置，所述清洗劑供應(yīng)裝 置包括氮?dú)廨斎牍苈贰⑶逑磩┎酆颓逑磩┹敵龉苈?，所述氮?dú)馔ㄈ肭逑?劑槽并攜帶清洗劑經(jīng)輸出管路進(jìn)入爐管對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗，其特征在 于所述清洗系統(tǒng)更包括水蒸汽生成裝置，所述水蒸汽生成裝置包括燃 燒室和水蒸汽輸出管路，氫氣和氧氣在燃燒室內(nèi)混合生成水蒸汽后經(jīng)水 蒸汽輸出管路進(jìn)入爐管對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗。
7、 如權(quán)利要求6所述的爐管清洗系統(tǒng)，其特征在于所述清洗劑為二氯乙烯CL2C2H2。
8、 如權(quán)利要求6所述的爐管清洗系統(tǒng)，其特征在于所述氮?dú)鈹y 帶清洗劑對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗時(shí)爐管內(nèi)的溫度為800 1200°C 。
9、 如權(quán)利要求6所述的爐管清洗系統(tǒng)，其特征在于所述氫氣和 氧氣的混合比例在氬氧爆炸臨界比例之內(nèi)。
10、 如權(quán)利要求6所述的爐管清洗系統(tǒng)，其特征在于氫氣和氧氣混合生成水蒸汽清洗爐管的步驟在氮?dú)鈹y帶清洗劑清洗爐管的步驟之 前或之后或同時(shí)進(jìn)行。
全文摘要
公開了一種爐管的清洗方法和系統(tǒng)，將氮?dú)馔ㄈ肭逑磩┎郏玫獨(dú)鈹y帶所述清洗劑經(jīng)一管路通入所述爐管，對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗；將氫氣和氧氣混合生成水蒸汽后通入爐管對(duì)所述爐管進(jìn)行清洗。本發(fā)明的爐管清洗方法能夠有效地去除半導(dǎo)體氧化爐管設(shè)備中爐管內(nèi)部的金屬和非金屬雜質(zhì)沉積物。
文檔編號(hào)B08B9/02GK101327487SQ200710042340
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者海 宋, 李春龍, 星 趙, 陳曉麗 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司