一种炉管尾气处理管道的制作方法

本发明涉及半导体工艺设备技术领域，更具体地，涉及一种可防止堵塞的炉管尾气处理管道。

背景技术：

炉管普遍应用于进行半导体加工中的沉积工艺。其中，低压氮化硅沉积炉管工艺是使用二氯化硅气体与氨气反应，生成需要的氮化硅，同时还将生成副产物氯化氨。

在进行低压氮化硅沉积时，炉管工艺腔的温度一般都会超过600℃，因此生成的副产物氯化氨在其中不会发生凝固现象。但炉管尾气处理时使用的通常是不锈钢尾气处理管道，并以在管道外面包裹加热带的方式作为对管道的加热手段，使管道内温度保持在一般150℃以上，由于存在较明显的温差，所以还是会有部分氯化氨沉积在管道壁上。

由于半导体制造工艺的特殊要求，所有工艺设备需要放置在洁净室内，而辅助设备比如真空泵以及除害桶等为了节省洁净室空间，一般放置在另外一个楼层。这就需要比较长的尾气排放管道来连接工艺设备以及真空泵。

由于尾气处理管道比较长，按照上述目前的加热手段，无法全长均匀地加热管道。尤其是在管道的接头处，由于该部位管径(口径)较小，极易造成堵塞。管道一旦堵塞，真空泵就无法继续工作，且会使尾气处理管道内的副产物等颗粒倒灌入炉管工艺腔，使得产品的品质下降。

为防止管道堵塞，设备工程师需要经常清理以及更换尾气处理管道，以防止堵塞的发生。并且，在更换尾气处理管道时，由于需要停止真空泵的工作，需要较长时间才能更换完成，因此大大增加了宕机时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种炉管尾气处理管道，可防止管道堵塞，减少设备宕机时间。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种炉管尾气处理管道，包括：

外管；

第一、第二内管，并列设于外管内，其两端管壁与外管内壁密封连接，所述第一内管设有第一加热元件，所述第二内管设有第二加热元件；

两个分路切换阀，分设于所述第一、第二内管两端，用于使所述第一、第二内管以择一方式与外部导通；

两个接头，分别连接在所述外管两端，所述接头设有第三加热元件；

第一进水口和第一出水口，分设于所述第一内管两端，用于通过第一进水口向所述第一内管中通入清洗介质，并通过第一出水口排出；

第二进水口和第二出水口，分设于所述第二内管两端，用于通过第二进水口向所述第二内管中通入清洗介质，并通过第二出水口排出。

优选地，所述第一-第三加热元件通过第一-第三温控模块进行独立加热。

优选地，所述第一、第二进水口和第一、第二出水口分设有控制阀。

优选地，还包括一控制单元，用于对所述第一-第三加热元件进行不同的加热温度控制，对两个分路切换阀进行第一、第二内管之间的切换控制，以及对第一、第二内管进行清洗介质通入和排出控制。

优选地，所述第一-第二加热元件沿第一、第二内管全长并环绕其管壁均匀嵌设，所述第三加热元件环绕接头内壁嵌设。

优选地，所述第一-第三加热元件为电热丝或电热带。

优选地，所述电热丝或电热带包裹有绝缘导热及耐腐蚀的材料。

优选地，所述绝缘导热及耐腐蚀的材料为陶瓷。

优选地，所述外管与第一、第二内管之间填充有隔热材料。

优选地，所述炉管尾气处理管道一端通过接头连接炉管，另一端通过接头进行多段连接，并延伸连接至真空泵。

本发明具有以下优点：

(1)针对管道接头处的副产物堆积问题，在接头处加设单独的加热元件，由于接头处的加热元件与内管的加热元件可以分开进行控制，因而可以通过加热提高接头处的温度，从而以使副产物(例如氯化氨等)气化的方法来解决这个问题。

(2)针对管道内副产物(例如氯化氨等)残留的问题，将管道分为两个内管部分，并通过分路切换阀切换气体流经的分路；由于使用了不同的内管分路，可以利用氯化氨等副产物易溶于水的特点，通过预留的进出水口向不使用的一侧内管管路中通入纯水，将管道壁上的副产物溶解在水中，达到清除副产物的目的；清洗完后，可利用内管独立设置的加热元件对管道先预热，使残留的水分变成水蒸气通过真空泵排走，避免了水分倒灌进入炉管工艺腔的问题。

上述优点使得本发明的炉管尾气处理管道在安装后不需要经常地更换和清洗，从而有效减少了设备的宕机时间。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的一种炉管尾气处理管道纵向剖面图；

图2是本发明一较佳实施例的一种炉管尾气处理管道横向剖面图。

具体实施方式

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。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明一较佳实施例的一种炉管尾气处理管道纵向剖面图。如图1所示，本发明的一种炉管尾气处理管道，可应用于低压氮化硅沉积工艺炉管的尾气处理。本发明的尾气处理管道包括外管9、第一、第二内管91、92、分路切换阀41、42、接头11、12、进水口51、52和出水口61、62等主要结构。

请参阅图1。外管9位于尾气处理管道的最外层，可采用刚性材料例如不锈钢制作，以提供与管道外部良好的隔绝及支撑保护作用。

在外管内并列设置有第一、第二内管91、92两个管道，这是本发明区别于现有常规尾气处理管道的一个明显特点。为了防止泄漏，将第一、第二内管两端的管壁与外管9的内壁进行密封连接。同时，在所述第一、第二内管的管壁处分别设置了加热元件31、32(如图示第一、第二内管管壁处的黑点所示)。

请参阅图2。为了避免流经内管的炉管尾气中的副产物、例如氯化氨等沉积在管道壁上，在所述第一内管91管壁处设置了第一加热元件31，在所述第二内管92的管壁处设置了第二加热元件32；并且，第一、第二加热元件31、32为独立设置，可以实施单独加热及控温。

请参阅图1。在所述第一、第二内管91、92的两端分别设置有一个分路切换阀41、42，用于使所述第一、第二内管以择一方式与外部导通。

请参阅图2(此图以图1右视方向为例)。分路切换阀41、42可分别设置在第一、第二内管91、92之间，并分别通过分路切换挡板71、72进行左右偏摆实现第一、第二内管的开闭；两端的分路切换阀41、42可以采用联动方式，将第一、第二内管其中之一的两端通过分路切换挡板71、72同时进行封闭。这样，未被封闭的一个内管仍可以用于流经尾气。

请参阅图1。在所述外管9的两端分别装有一个接头11、12，并在所述接头上分别安装有第三加热元件21、22(如图示接头壁处的黑点所示)。第三加热元件21、22也可以独立控制进行加热及控温。

在所述第一、第二内管91、92的两端、靠近分路切换阀41、42的部位，分别设置有第一、第二进水口51、52和第一、第二出水口61、62，用于通过第一进水口51向所述第一内管91中通入清洗介质，例如纯水，并在清洗后通过第一出水口61排出；或者，通过第二进水口52向所述第二内管92中通入清洗介质，例如纯水，并在清洗后通过第二出水口62排出。

为了方便控制清洗介质的进出及流量，可在所述第一、第二进水口51、52分别安装控制阀53、54和在第一、第二出水口61、62分别安装控制阀63、64进行控制。

作为一可选的实施方式，所述第一-第三加热元件31、32、21和22可分别通过第一-第三温控模块、例如第一-第三温控器，控制其独立加热并进行温度控制。

为了更好地进行控制，还可以设置一个控制单元，用于通过控制第一-第三温控模块，对所述第一-第三加热元件31、32、21和22进行不同的加热温度控制；通过控制两个分路切换阀41、42的切换动作，进行第一、第二内管91、92之间导通或封闭的切换控制；以及通过控制所述第一进水口51、第一出水口61的控制阀53、63和第二进水口52、第二出水口62的控制阀54、64，对第一、第二内管91、92进行清洗介质通入和排出的独立控制。

分路切换阀也可以采用手阀进行简单控制。

和请参阅图1。为了使管道中的加热更加均匀，可将所述第一-第二加热元件31、32分别沿第一、第二内管91、92的全长方向均匀设置，并且可将加热元件环绕内管的管壁均匀嵌设在管壁中；同样地，可将所述第三加热元件21、22分别环绕接头11、12的内壁进行嵌设。

作为一可选的实施方式，所述第一-第三加热元件31、32、21和22可以采用电热丝或电热带等快速发热元件制作。并且，可在所述电热丝或电热带外包裹绝缘导热及耐腐蚀的材料；例如绝缘导热耐腐蚀的陶瓷材料，以防止加热元件漏电及受尾气腐蚀而损坏。

请参阅图2。为了提高尾气处理管道的保温效果，还可在所述外管9与第一、第二内管91、92之间采用隔热材料8进行填充。

当需要转折或在不同楼层之间进行本发明尾气处理管道的敷设时，可将所述炉管尾气处理管道的一端通过接头连接炉管，将炉管尾气处理管道的另一端通过接头进行多段连接，并延伸直至连接至真空泵。

请参阅图1和图2。将本发明的尾气处理管道安装完成后，对本发明的尾气处理管道进行使用控制时，可通过控制单元控制第三温控器，将接头11、12处第三加热元件21、22的加热温度设定为高于第一内管91和第二内管92的加热温度，例如350℃，以防止因接头处温度过低而使副产物在接头处堆积。

本发明针对管道接头处容易产生副产物堆积的问题，在接头11、12处加设单独的加热元件21、22，由于接头处的加热元件21、22与内管91、92的加热元件31、32可以分开进行控制，因而可以通过加热提高接头处的温度，从而以使副产物(例如氯化氨等)气化的方法来解决这个问题。

同时，由于尾气在进入真空泵以及除害桶前温度不能过高，因此可通过控制单元控制第一温控器，将第一内管91中的加热温度设定为低于接头11、12处的温度，例如150℃；并通过控制分路切换阀41、42，将另一路不使用的第二内管92堵死，即可保证第一内管的正常使用。

本发明针对管道内副产物(例如氯化氨等)残留的问题，将管道分为第一、第二内管91、92两个部分，并通过分路切换阀41、42切换气体流经的分路；由于使用了不同的内管分路，可以利用氯化氨等副产物易溶于水的特点，通过预留的进出水口向不使用的一侧第二内管92管路中通入清洗介质，例如纯水，将管道壁上的副产物溶解在水中，达到清除副产物的目的；清洗完后，可利用第二内管独立设置的加热元件32对管道先预热，例如100℃以上，使残留的水分变成水蒸气，并通过真空泵排走，从而避免了水分倒灌进入炉管工艺腔的问题。

第一、第二内管91、92可根据需要交替使用，并可在其中一个内管清洗时，使另一个保持正常使用状态。

上述自带清洗的功能，使得本发明的炉管尾气处理管道在安装后不需要经常地更换和清洗，从而有效减少了设备的宕机时间。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。