[發明專利]爐管的清洗方法和系統

有效

• 申請號: 200710042340.0
• 申請日: 2007-06-21
• 公開（公告）號: CN101327487A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 趙星;宋海;李春龍;陳曉麗
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B08B9/027
• 分類號: B08B9/027;B08B7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種熱氧化爐管(Oxidation?Furnace)設備的爐管清洗方法和系統。

背景技術

半導體制造工藝主要是進行多次光刻工藝、刻蝕工藝和成膜工藝等，在半導體晶片表面堆疊出有特殊結構的半導體元件。其中，成膜工藝普遍采用熱氧化法、化學氣相淀積(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，將反應氣體通入高溫爐管內后，使反應氣體和爐內的半導體晶片發生化學反應，在晶片表面沉積一層薄膜。該工藝用于生長SiO₂、Si₃N₄、SiON或多晶硅等，近年來也出現了利用該工藝生長金屬層、鐵電材料、阻擋層、高介電常數材料和低介電常數材料等。

爐管熱氧化工藝所使用的爐管(furnace)設備，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，通入反應氣體例如氧氣、氮氣等，于高溫環境下在晶片表面生長介質膜。在這個過程中，爐管內壁會產生一些金屬離子(ion)和高分子的聚合物(polymer)殘留。隨著半導體工藝進入深亞微米時代，半導體器件的集成度越來越高，半導體晶片的直徑由原來的6英寸、8英寸到現在的12英寸。晶片直徑的增加使得爐管設備趨向于大型化，爐管的直徑也相應增加，在進行多次的成膜反應之后，爐管內壁積聚的金屬離子和高分子聚合物會越積越多，形成大量的殘留物。這些殘留物若不加以去除，則于后續工藝中很可能由于受熱而成為微粒(particle)的來源，進而影響后續工藝的良率和產品的穩定性。

申請號為03153391.4的中國專利申請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，清洗液沿內壁流下完成整個爐管的清洗。但是由于該方法對爐管頂部和底部的清洗不均勻，容易對爐管其他部位造成過度侵蝕。

圖1是說明另一種現有爐管清洗方法的示意圖。如圖1所示，該方法是將氮氣206通入裝有清洗液二氯乙烯(CL2C2H2)204的清洗液槽202中，氮氣206攜帶清洗液204通過管道208進入爐管內，對爐管進行清洗。這種方法對金屬，尤其是堿金屬離子，例如鉀、鈉等離子具有較好的去除效果，但是對于其它金屬離子和有機聚合物微粒等的去除能力相對較弱，特別是對于大直徑、結構復雜的爐管，不能達到良好的清洗效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種爐管清洗方法和系統，能夠有效地去除爐管熱氧化設備中爐管內部的金屬和非金屬雜質沉積物。

一方面，本發明提供了一種爐管的清洗方法，包括下列步驟：

將氮氣通入清洗劑槽，利用氮氣攜帶所述清洗劑經一管路通入所述爐管，對所述爐管進行清洗；

將氫氣和氧氣混合生成水蒸汽后通入爐管對所述爐管進行清洗。

優選地，所述清洗劑為二氯乙烯CL₂C₂H₂。

優選地，所述氮氣攜帶清洗劑對所述爐管進行清洗時爐管內的溫度為800～1200℃。

優選地，所述氫氣和氧氣的混合比例在氫氧爆炸臨界比例之內。

優選地，氫氣和氧氣混合生成水蒸汽清洗爐管的步驟在氮氣攜帶清洗劑清洗爐管的步驟之前或同時進行。

另一方面提供了一種爐管清洗系統，包括清洗劑供應裝置，所述清洗劑供應裝置包括氮氣輸入管路、清洗劑槽和清洗劑輸出管路，所述氮氣通入清洗劑槽并攜帶清洗劑經輸出管路進入爐管對所述爐管進行清洗，其特征在于：所述清洗系統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混合生成水蒸汽后經水蒸汽輸出管路進入爐管對所述爐管進行清洗。

優選地，所述清洗劑為二氯乙烯CL₂C₂H₂。

優選地，所述氮氣攜帶清洗劑對所述爐管進行清洗時爐管內的溫度為800～1200℃。

優選地，所述氫氣和氧氣的混合比例在氫氧爆炸臨界比例之內。

優選地，氫氣和氧氣混合生成水蒸汽清洗爐管的步驟在氮氣攜帶清洗劑清洗爐管的步驟之前或之后或同時進行。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：