本發(fā)明涉及半導體設備領(lǐng)域，具體涉及一種化學氣相沉積設備中的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)和清潔方法。
背景技術(shù)：
1、化學氣相沉積(cvd)設備用于在襯底表面生長薄膜，其腔室內(nèi)一般包括托盤、加熱器、支撐軸和氣體噴淋頭，其中氣體噴淋頭用于供應用于生長薄膜的工藝氣體。在工藝過程中設備腔室內(nèi)的溫度較高，為了避免過高的溫度對氣體噴淋頭造成損傷，以及防止工藝氣體在氣體噴淋頭中反應，在氣體噴淋頭中通常包含通有冷卻液的冷卻通道。
2、在化學氣相沉積設備工作一段時間后，暴露在工藝氣體氛圍中的氣體噴淋頭的表面上不可避免地會形成沉積物。此時，需要對氣體噴淋頭進行加熱，并在腔室內(nèi)通入清潔氣體，以清除氣體噴淋頭表面的沉積物。然而，在原位清潔過程中，由于氣體噴淋頭的溫度較高，冷卻通道中的冷卻液會產(chǎn)生高溫蒸氣壓，過高的高溫蒸氣壓會損壞冷卻管道中的閥門等零部件。
3、需要說明的是，上述背景技術(shù)的內(nèi)容是發(fā)明人在實現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造過程中發(fā)現(xiàn)的，屬于本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思中的重要組成部分，不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種化學氣相沉積設備及其氣體噴淋頭，以解決在原位清潔過程中，冷卻通道中殘留的冷卻液受熱產(chǎn)生過高的蒸氣壓的問題。
2、為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括氣體噴淋頭、供液裝置、蓄液桶和氣源，所述氣體噴淋頭包括冷卻通道，所述蓄液桶包括排氣管；所述供液裝置與所述蓄液桶經(jīng)第一供液管連接，所述蓄液桶與所述冷卻通道經(jīng)第二供液管連接，所述冷卻通道與所述供液裝置經(jīng)回液管連接，所述氣源與所述冷卻通道經(jīng)第一輸氣管連接，所述冷卻通道與所述蓄液桶經(jīng)排液管連接；所述供液裝置、第一供液管、蓄液桶、第二供液管、冷卻通道和回液管構(gòu)成所述氣體噴淋頭的冷卻液的循環(huán)流動路徑；所述氣源、第一輸氣管、冷卻通道、排液管、蓄液桶和排氣管構(gòu)成所述氣源輸出的用于排空所述冷卻通道中冷卻液的氣體的流動路徑。
3、可選地，所述第一進氣管與第二供液管在第一連接處連通，在第一進氣管上位于所述氣源和第一連接處之間的位置設有第一進氣閥。
4、可選地，在所述第二供液管上設有第二供液閥，所述第二供液閥設置在所述第一連接處和第二供液管的位于蓄液桶中的進液口之間。
5、可選地，所述排液管一端與所述回液管在第二連接處連通，所述第二連接處位于所述回液管的進液口和出液口之間；所述排液管的另一端與所述蓄液桶連接。
6、可選地，所述排液管的另一端位于所述蓄液桶中冷卻液的液面上方。
7、可選地，所述排液管上設有排液閥。
8、可選地，在所述第二連接處和所述供液裝置之間的所述回液管上設有回液閥。
9、可選地，所述第一供液管上設有第一供液閥。
10、可選地，所述排氣管上設有排氣閥，所述排氣管的進氣端位于所述蓄液桶中冷卻液的液面上方，出氣端與大氣連通，所述排氣閥設置在大氣環(huán)境中。
11、可選地，所述氣源包括加熱裝置，用于加熱所述氣源中的氣體。
12、可選地，所述氣源輸出的氣體為惰性氣體或氮氣。
13、可選地，所述氣源輸出的氣體的壓強為0.1-0.5mpa。
14、可選地，所述冷卻系統(tǒng)還包括第二進氣管和第二進氣閥，所述第二進氣閥設置在所述第二進氣管上，所述第二進氣管連接所述氣源與蓄液桶，所述第二進氣管的出氣端位于所述蓄液桶中，且位于所述蓄液桶中冷卻液的液面上方。
15、可選地，所述第二進氣管的進氣端與所述第一進氣管在第三連接處連通，所述第三連接處位于所述第一進氣管的進氣端與所述第一進氣閥之間。
16、本發(fā)明還提供了一種化學氣相沉積設備，所述化學氣相沉積設備包括腔室壁和如上任一所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，所述腔室壁和氣體噴淋頭形成所述化學氣相沉積設備的反應腔室。
17、本發(fā)明還提供了一種如上所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，所述清潔方法包括以下步驟：步驟s1，停止向氣體噴淋頭的冷卻通道供應冷卻液；步驟s2，向所述冷卻通道中供應氣體，將所述冷卻通道中的冷卻液排入蓄液桶；步驟s3，對氣體噴淋頭進行原位清潔；步驟s4，在所述冷卻通道中重新填充冷卻液。
18、可選地，在步驟s3和s4之間還包括步驟s31，向所述冷卻通道供應常溫氣體。
19、可選地，冷卻系統(tǒng)的第一供液管上設有第一供液閥，第二供液管上設有第二供液閥，回液管上設有回液閥，第一進氣管上設有第一進氣閥，排液管上設有排液閥，排氣管上設有排氣閥；在步驟s1中，關(guān)閉所述第一供液閥、第二供液閥和回液閥。
20、可選地，在步驟s2中，打開所述第一進氣閥、排液閥和排氣閥。
21、可選地，在步驟s2中，對氣源進行加熱。
22、可選地，在步驟s3中，關(guān)閉所述第一進氣閥，加熱氣體噴淋頭，并向反應腔室中通入清潔氣體。
23、可選地，在步驟s4中，關(guān)閉所述排液閥和排氣閥，打開所述第一供液閥、第二供液閥和回液閥。
24、可選地，在步驟s31中，打開所述第一進氣閥。
25、本發(fā)明還提供了一種如上所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)的操作方法，所述操作方法包括當所述氣體噴淋頭處于工作狀態(tài)而所述供液裝置出現(xiàn)故障時，所述氣源輸出氣體到所述蓄液桶中，使所述蓄液桶中的冷卻液經(jīng)所述第二供液管、冷卻通道和回液管回到所述供液裝置中。
26、可選地，所述冷卻系統(tǒng)的第一供液管上設有第一供液閥，第二供液管上設有第二供液閥，回液管上設有回液閥，第一進氣管上設有第一進氣閥，排液管上設有排液閥，排氣管上設有排氣閥，所述操作方法包括使第二進氣閥、第二供液閥和回液閥處于打開狀態(tài)，使第一供液閥、第一進氣閥、排液閥和排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
27、本發(fā)明的有益效果至少包括：
28、(1)本發(fā)明提出的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，在原位清潔過程中，能夠?qū)怏w噴淋頭冷卻通道中的冷卻液排到蓄液桶中，解決了冷卻液受熱產(chǎn)生過高的蒸氣壓導致閥門或其他零部件受損的問題；同時排入蓄液桶中的冷卻液在后續(xù)的沉積工藝中可以循環(huán)使用。
29、(2)在氣體噴淋頭和供液裝置之間增設蓄液桶，利用氣源將冷卻通道中的冷卻液壓入蓄液桶中基本僅需要克服一個大氣壓，對氣源的氣壓要求較低。通過設置第二進氣管，在供液裝置出現(xiàn)故障時，蓄液桶中的冷卻液能夠短暫地為氣體噴淋頭提供冷卻液，防止化學氣相沉積設備出現(xiàn)故障。
30、(3)氣源在排出冷卻通道中冷卻液的過程中，可以提供高溫氣體，有利于快速徹底地去除冷卻通道中的殘留冷卻液；在原位清潔結(jié)束后可以提供常溫氣體，避免氣體噴淋頭中氣壓突然增大以及出現(xiàn)驟冷驟熱的現(xiàn)象。
1.一種氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括氣體噴淋頭、供液裝置、蓄液桶和氣源，所述氣體噴淋頭包括冷卻通道，所述蓄液桶包括排氣管；
2.如權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一進氣管與第二供液管在第一連接處連通，在第一進氣管上位于所述氣源和第一連接處之間的位置設有第一進氣閥。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二供液管上設有第二供液閥，所述第二供液閥設置在所述第一連接處和第二供液管的位于蓄液桶中的進液口之間。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述排液管一端與所述回液管在第二連接處連通，所述第二連接處位于所述回液管的進液口和出液口之間；所述排液管的另一端與所述蓄液桶連接。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述排液管的另一端位于所述蓄液桶中冷卻液的液面上方。
6.如權(quán)利要求4所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述排液管上設有排液閥。
7.如權(quán)利要求6所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二連接處和所述供液裝置之間的所述回液管上設有回液閥。
8.如權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一供液管上設有第一供液閥。
9.如權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣管上設有排氣閥，所述排氣管的進氣端位于所述蓄液桶中冷卻液的液面上方，出氣端與大氣連通，所述排氣閥設置在大氣環(huán)境中。
10.如權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述氣源包括加熱裝置，用于加熱所述氣源中的氣體。
11.如權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述氣源輸出的氣體為惰性氣體或氮氣。
12.如權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述氣源輸出的氣體的壓強為0.1-0.5mpa。
13.如權(quán)利要求2-12任一所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)還包括第二進氣管和第二進氣閥，所述第二進氣閥設置在所述第二進氣管上，所述第二進氣管連接所述氣源與蓄液桶，所述第二進氣管的出氣端位于所述蓄液桶中，且位于所述蓄液桶中冷卻液的液面上方。
14.如權(quán)利要求13所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述第二進氣管的進氣端與所述第一進氣管在第三連接處連通，所述第三連接處位于所述第一進氣管的進氣端與所述第一進氣閥之間。
15.一種化學氣相沉積設備，其特征在于，所述化學氣相沉積設備包括腔室壁和如權(quán)利要求1-14任一所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)，所述腔室壁和氣體噴淋頭形成所述化學氣相沉積設備的反應腔室。
16.一種如權(quán)利要求15所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，所述清潔方法包括以下步驟：
17.如權(quán)利要求16所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，在步驟s3和s4之間還包括步驟s31，向所述冷卻通道供應常溫氣體。
18.如權(quán)利要求16或17所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，冷卻系統(tǒng)的第一供液管上設有第一供液閥，第二供液管上設有第二供液閥，回液管上設有回液閥，第一進氣管上設有第一進氣閥，排液管上設有排液閥，排氣管上設有排氣閥；在步驟s1中，關(guān)閉所述第一供液閥、第二供液閥和回液閥。
19.如權(quán)利要求18所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，在步驟s2中，打開所述第一進氣閥、排液閥和排氣閥。
20.如權(quán)利要求19所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，在步驟s2中，對氣源進行加熱。
21.如權(quán)利要求19或20所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，在步驟s3中，關(guān)閉所述第一進氣閥，加熱氣體噴淋頭，并向反應腔室中通入清潔氣體。
22.如權(quán)利要求21所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，在步驟s4中，關(guān)閉所述排液閥和排氣閥，打開所述第一供液閥、第二供液閥和回液閥。
23.如權(quán)利要求18所述的化學氣相沉積設備的清潔方法，其特征在于，在步驟s31中，打開所述第一進氣閥。
24.一種如權(quán)利要求13-14任一所述的氣體噴淋頭的冷卻系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括當所述氣體噴淋頭處于工作狀態(tài)而所述供液裝置出現(xiàn)故障時，所述氣源輸出氣體到所述蓄液桶中，使所述蓄液桶中的冷卻液經(jīng)所述第二供液管、冷卻通道和回液管回到所述供液裝置中。
25.如權(quán)利要求24所述的操作方法，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)的第一供液管上設有第一供液閥，第二供液管上設有第二供液閥，回液管上設有回液閥，第一進氣管上設有第一進氣閥，排液管上設有排液閥，排氣管上設有排氣閥，所述操作方法包括使第二進氣閥、第二供液閥和回液閥處于打開狀態(tài)，使第一供液閥、第一進氣閥、排液閥和排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)。