本发明涉及管道清洁系统技术领域，尤其涉及一种管道吹扫装置及工艺气体输送清洁系统。
背景技术：
在半导体生产工艺中需要大量的使用高纯工艺气体，如：氯气、磷烷、氯化氢等四十余种高纯气体。随着半导体生产规模的不断扩大，需要安装大量的工艺气体管路。安装工艺气体管路的步骤为：首先按现场尺寸进行下料，即：分段切割，弯曲不锈钢管路；接着进行氩弧焊接，将不锈钢管路安装连接在气体钢瓶柜、气体分配阀箱和生产设备机台之间；然后进行气体管路保压测试，这是非常关键的一步，其目的是证明此管线能在一定的时间内保持稳定的压力不变，通常来说要持续24小时保持管路内的压力为150psi(psi：poundpersqureinch：一种压力单位)；保压测试合格后，进行氦检漏测试，漏率小于1.0x10-9mbar.l/s为合格。然后用高纯氮气吹扫并进行管路含水分、氧分、微粒测试，直到满足技术要求，此管路才可以投入使用。由于洁净度是影响终端产品的主要因素，所以对工艺管道进行微粒技术测试，如果微粒计数测试合格，就继续进行水氧含量测试。吹扫可排出管件及配件内部所有的微量油、水分和微粒。如果这些有害物质进入工艺气体管路就会损害产品。
因此，半导体设备厂在特气输送管路组装完成后，做完气密性测试后，为满足客户对设备管路的洁净度要求，会对管路做水分、氧分、颗粒含量做测试。工厂目前做法是杜瓦罐作为吹扫气源，在出气口上安装氮气纯化器，氮气纯化器出口连接减压阀和压力表。再连接气体管路用高纯氮气对其持续吹扫两个小时后连接水分、氧分、颗粒分析仪，当水分、氧分含量小于10ppb，尺寸小于0.01um的颗粒小于1pcs/ft3时为合格。通常，要达到此标准，需要连续吹扫24小时以上。遇到管路较长时还需要吹扫更长的时间，且对阀件中存在的一些支路和拐角无法清扫干净。这样不仅消耗的氮气量大，增加了施工成本，而且耽误了大量宝贵的时间，影响工作进度。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种管道吹扫装置及工艺气体输送清洁系统，以解决现有技术中无法清扫局部支路和拐角，清扫到达标要求耗费大量氮气，且清扫时间长，增加物质和时间成本。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
本发明提供的管道吹扫装置，包括负压真空模组和正压吹扫模组；
所述负压真空模组包括依次通过第一管路首尾连接的第一逆止阀、第一压力表和第一隔膜阀，还包括连接在所述第一压力表与所述第一隔膜阀之间的分支管路，所述分支管路上设置有第二隔膜阀，所述分支管路的自由端连接真空泵；
所述正压吹扫模组包括依次通过第二管路首尾连接的第三隔膜阀、第二压力表、缓冲罐、第四隔膜阀和第二逆止阀。
进一步地，所述缓冲罐内还设置有控温加热装置。
进一步地，所述第一压力表和所述第二压力表均采用指针式压力表。
进一步地，所述第一隔膜阀、所述第二隔膜阀、所述第三隔膜阀和所述第四隔膜阀均采用手动隔膜阀结构。
进一步地，还包括第一基板和第二基板，所述负压真空模组设置在所述第一基板上，所述正压吹扫模组设置在所述第二基板上。
进一步地，所述第一逆止阀和所述第一隔膜阀均通过vcr接头与所述第一管路连接，所述第二隔膜阀通过vcr接头与所述分支管路连接。
进一步地，所述第三隔膜阀、所述第四隔膜阀和所述第二逆止阀均通过vcr接头与所述第二管路连接。
进一步地，所述第一管路、所述第二管路和所述分支管路均为不锈钢管道。
本发明还提供了一种工艺气体输送清洁系统，包括工艺气体输送设备和上述技术方案任一项所述的管道吹扫装置，所述管道吹扫装置中的第一管路靠近第一逆止阀的一端与所述工艺气体输送设备的出气口连接；所述管道吹扫装置中的第二管路靠近第三隔膜阀的一端与氮气气源连接，另一端与所述工艺气体输送设备的进气口连接。
进一步地，所述第一管路的另一端与废料收集罐连接。
与现有技术相比，本发明提供的管道吹扫装置及工艺气体输送清洁系统，包括负压真空模组，负压真空模组用于在使用前对工艺气体输送设备的抽真空操作，直到第一压力表上的压力值至-14.7psi，抽真空完成，这样经过抽真空，可以将工艺气体输送设备中的气体全部排出。该管道吹扫装置还包括正压吹扫模组，正压吹扫模组中设置有缓冲罐，缓冲罐具有储能作用，再打开第三隔膜阀，使氮气气源中的氮气存入缓冲罐，当第二压力表上的压力值到达80psi时，缓冲罐内的氮气具有足够大的冲击力，此时打开第四隔膜阀和第一隔膜阀，可以很容易地将工艺气体输送设备管路中的残余杂质清扫出去。本发明的管道吹扫装置结构简单，清扫时间短，效果好，氮气消耗量大大减少，生产成本大大降低。另外，缓冲罐内设置控温加热装置，可以对缓冲罐内的氮气进行加热，热的氮气可以将杂质和水分一次性全部清除，大大缩短了清扫时间，降低了氮气的损耗。
附图说明
图1为本发明实施例中的负压真空模组的结构示意图；
图2为本发明实施例中的正压吹扫模组的结构示意图；
图3为本发明实施例中的工艺气体输送清洁系统的结构示意图。
附图标记：1-第一管路；2-分支管路；3-第一逆止阀；4-第一压力表；5-第一隔膜阀；6-第二隔膜阀；7-真空泵；8-第二管路；9-第三隔膜阀；10-第二压力表；11-缓冲罐；12-第四隔膜阀；13-第二逆止阀；14-控温加热装置；15-工艺气体输送设备；16-氮气气源；17-废料收集罐。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有做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。
如图3所示，本实施例提供了一种工艺气体输送清洁系统，包括工艺气体输送设备15和管道吹扫装置，其中的管道吹扫装置包括负压真空模组和正压吹扫模组。具体地，如图1至图3所示，负压真空模组包括依次通过第一管路1首尾连接的第一逆止阀3、第一压力表4和第一隔膜阀5，还包括连接在第一压力表4与第一隔膜阀5之间的分支管路2，分支管路2上设置有第二隔膜阀6，分支管路2的自由端连接真空泵7。负压真空模组用于在使用前对工艺气体输送设备15的抽真空操作，直到第一压力表4上的压力值至-14.7psi，抽真空完成，这样经过抽真空，可以将工艺气体输送设备15中的气体全部排出，操作简单且用时很短，节省了时间成本。正压吹扫模组包括依次通过第二管路8首尾连接的第三隔膜阀9、第二压力表10、缓冲罐11、第四隔膜阀12和第二逆止阀13。缓冲罐11具有储能作用，在打开第三隔膜阀9后氮气气源16中的氮气存入缓冲罐11，当第二压力表10上的压力值到达80psi时，缓冲罐11内的氮气具有足够大的冲击力，此时打开第四隔膜阀12和第一隔膜阀5，可以很容易地将工艺气体输送设备15管路中的残余杂质清扫出去。进一步地，缓冲罐11内还设置有控温加热装置14，可以对缓冲罐11内的氮气进行加热，热的氮气可以将杂质和水分一次性全部清除，大大缩短了清扫时间，降低了氮气的损耗。进一步地，第二管路8靠近第三隔膜阀9的一端与氮气气源16连接，另一端与工艺气体输送设备15的进气口连接，第一管路1靠近第一逆止阀3的一端与工艺气体输送设备15的出气口连接，从而构成吹扫系统管道通路，对工艺气体输送设备15进行吹扫。为了收集排出的废弃和杂质，避免环境污染，第一管路1的另一端与废料收集罐17连接。
具体地，控温加热装置14采用自控温电加热带，该自控温电加热带包括ptc导电材料、金属导线和绝缘护套，ptc导电材料与金属导线并联，绝缘护套在ptc导电材料与金属导线外部。“ptc”特性即正温度系数效应，是指材料电阻率随着温度升高而增大，并在一定温度区间电阻率急剧增大的特性。自控温电加热带的正负极分别与电源的正负极对应连接，电流从正极流入自控温电加热带内的金属导线和ptc导电材料。ptc导电材料就是连续并联在金属导线之间的电阻发热体，将电能转化成热能，对缓冲罐11进行加热保温。自控温电加热带的电阻随温度升高而逐渐增大，当达到了临界高阻区，其电阻趋近于无穷大，并阻断电流，电流仅通过金属导线。此时自控温电加热带的温度便达到最高温度而不再升高，实现自动限温。当ptc导电材料的电阻随其温度降至临界阻区时，允许电流通过，此时自控温电加热带重新开始加热升温。
进一步地，为清楚地观察管路中的压力大小，第二压力表10和第一压力表4均采用指针式压力表。第三隔膜阀9、第四隔膜阀12、第一隔膜阀5和第二隔膜阀6均采用手动隔膜阀的结构，手动隔膜阀是带尾阀、具有可消毒灭菌功能的新型阀门，又称手动〔手轮〕驱动直通式截止阀。包括epdm隔膜材料制成的隔膜、精密铸造的不锈钢阀体、抛光直通无死角的通道，并且具有开、关限位及状态显示功能。此类阀门耐酸、耐碱、无外漏、不染菌、易消毒以及维护方便。
进一步地，为了使管道吹扫装置更稳固地连接在工艺气体输送设备15上，且位置合适，占用空间小，管道吹扫装置还包括第一基板和第二基板，第一基板和第二基板固定连接在工艺气体输送设备15的壁板上，负压真空模组可拆卸连接在第一基板上，正压吹扫模组可拆卸连接在第二基板上，这样在管道吹扫装置损坏的情况下，还可以拆卸下来进行维修或更换。
进一步地，第三隔膜阀9、第四隔膜阀12和第二逆止阀13均通过vcr接头与第二管路8连接，第一逆止阀3和第一隔膜阀5均通过vcr接头与第一管路1连接，第二隔膜阀6也通过vcr接头与分支管路2连接。vcr的英文全称为vacuumcouplingradiusseal，即真空连接径向面密封接头，vcr接头是面密封接头的一种，密封元件采用金属垫片。通过内、外螺纹互锁来压迫金属垫片，使垫片产生一定的变形，从而达到密封的效果。vcr接头洁净度高(组件经过电抛光及清洗等工艺处理)、密封性好，因为采用了金属密封元件，vcr接头的额定工作温度范围比较广(采用sus316l垫片的vcr接头，温度额定值可达537℃)。vcr接头便于安装，具有最小拆卸间隙，可以反复拆装(拆卸后重新安装需要更换新垫片)。第二管路8、第一管路1和分支管路2均为不锈钢管道。
本实施例提供的工艺气体输送清洁系统的工作过程如下：
先将第三隔膜阀9连接氮气气源16端，第二逆止阀13连接工艺气体输送设备15的进气口，负压抽真空模组连接工艺气体输送设备15的出气口。进行清扫工作前，所有阀门处于打开状态，开启自控温电加热带。(a)关闭第三隔膜阀9和第四隔膜阀12，打开第二隔膜阀6，然后启动真空泵7；(b)观察第一压力表4的压力值，当第一压力表4的压力值稳定在-14.7psi时，先关闭第二隔膜阀6，后打开第三隔膜阀9，使高纯氮气充入缓冲罐11，自控温电加热带处于加热状态(恒温30℃)。当第二压力表10的压力值达到80psi时，先关闭第三隔膜阀9，后打开第四隔膜阀12和第一隔膜阀5，具有热能的大流量氮气冲入工艺气体输送设备15的管道中，置换出管道内的水分、氧分和杂质颗粒。连续重复(a)和(b)步骤20-30次后，工艺气体输送设备15的出气口连接水分、氧分和颗粒分析仪，进行测试。
本实施例的管道吹扫装置结构简单，清扫时间短，效果好，氮气消耗量大大减少，生产成本大大降低。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。