CN116190279A - 尾气排放装置及半导体热处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种尾气排放装置及半导体热处理设备，涉及半导体技术领域。该尾气排放装置包括排放气路、氧气检测气路和吹扫气路，其中，排放气路用于排放尾气；氧气检测气路并联连通于排放气路，氧气检测气路的进气端连通于排放气路的第一位置、出气端连通于排放气路的第二位置，且第二位置位于第一位置的下游；吹扫气路的出气端连通于氧气检测气路中进气气路的入口段。该半导体热处理设备包括反应腔室和上述尾气排放装置，尾气排放装置与反应腔室连接。该尾气排放装置能够严格控制反应腔室内的氧含量，并确保氧气检测气路的正常使用，从而确保半导体热处理设备对晶圆的退火效果及加工品质。

Description

尾气排放装置及半导体热处理设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种尾气排放装置及半导体热处理设备。

背景技术

集成电路制造领域中，使用立式炉进行退火工艺能够消除晶圆内的晶体结构应力，因此立式炉作为前段工艺用装置已经广泛用于半导体热处理设备。退火工艺过程中，反应腔室内氧含量过高会破坏晶圆表面的薄膜质量，然而现有立式炉使用时无法严格控制反应腔室内的氧含量，从而导致立式炉对晶圆的退火效果以及对晶圆的加工品质不佳。

发明内容

本发明的目的包括提供一种尾气排放装置及半导体热处理设备，以解决现有半导体热处理设备使用时无法严格控制其反应腔室内的氧含量，导致半导体热处理设备对晶圆的退火效果及加工品质不佳的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体热处理设备的尾气排放装置，包括：

排放气路，用于排放尾气；

氧气检测气路，并联连通于所述排放气路，其中，所述氧气检测气路的进气端连通于所述排放气路的第一位置、出气端连通于所述排放气路的第二位置，且所述第二位置位于所述第一位置的下游；以及，

吹扫气路，所述吹扫气路的出气端连通于所述氧气检测气路中进气气路的入口段。

可选地，所述入口段的进气端伸入所述排放气路内，且所述入口段的进气端的端口朝向与所述排放气路于所述第一位置处的流向一致。

可选地，所述氧气检测气路包括氧气分析仪，所述氧气分析仪的进气口通过氧气检测进气管连通于所述第一位置，所述氧气分析仪的出气口通过氧气检测出气管连通于所述第二位置；所述氧气检测进气管设有氧气采样通断阀。

可选地，所述氧气采样通断阀为常闭气动阀。

可选地，所述吹扫气路包括吹扫管，所述吹扫管的上游管段沿吹扫方向依次设有吹扫控压阀和吹扫压力表，所述吹扫管的下游管段设有吹扫节流阀和吹扫通断阀。

可选地，所述吹扫通断阀为常开气动阀。

可选地，所述吹扫管还设有第一手阀，所述第一手阀位于所述吹扫控压阀的上游。

可选地，所述尾气排放装置还包括补充气路，所述补充气路的出气端连通于所述氧气分析仪的进气口。

可选地，所述补充气路包括补充管，所述补充管的进气端连通于所述吹扫气路、出气端连通于所述氧气分析仪的进气口；所述补充管设有补充节流阀和补充通断阀。

可选地，所述补充通断阀为常开气动阀。

可选地，所述尾气排放装置还包括第一氢气检测气路和氢气稀释气路，所述第一氢气检测气路的进气端与所述排放气路的第三位置连通、出气端与所述排放气路的第四位置连通，且所述第三位置位于所述第四位置及所述第二位置的上游；

所述氢气稀释气路的出气端连通于所述排放气路的第五位置，所述第五位置位于所述第三位置的上游。

可选地，所述第一氢气检测气路包括第一氢气检测仪，所述第一氢气检测仪的进气口通过第一氢气检测进气管连通于所述第三位置、出气口通过第一氢气检测出气管连通于所述第四位置，所述第一氢气检测进气管设有第一氢气采样通断阀和第一氢气采样节流阀；

所述第一氢气检测仪的进气口还连通有第一空气输送管，所述第一空气输送管设有第一空气输送节流阀和第一空气输送通断阀。

可选地，所述第一氢气检测出气管的第二端连接于所述氧气检测气路的出气气路，并通过所述出气气路与所述排放气路连通。

可选地，所述氢气稀释气路包括稀释管，所述稀释管的出气端连通于所述第五位置；所述稀释管的上游管段沿其输气方向依次设有稀释控压阀和稀释压力表，所述稀释管的下游管段设有稀释流量计和稀释通断阀。

可选地，所述稀释通断阀为常开气动阀。

可选地，所述稀释管还设有第二手阀，所述第二手阀位于所述稀释控压阀的上游。

可选地，所述尾气排放装置还包括第二氢气检测气路，所述第二氢气检测气路的进气端与所述排放气路的第六位置连通、出气端与所述排放气路的第七位置连通，且所述第六位置位于所述第七位置及所述第二位置的上游。

可选地，所述排放气路包括排气管，所述排气管沿其流向依次设有冷却组件和控压阀，所述第一位置位于所述冷却组件的上游，所述第二位置位于所述控压阀的下游。

本发明还提供了一种半导体热处理设备，包括反应腔室和上述尾气排放装置，所述尾气排放装置与所述反应腔室连接。

本发明提供的尾气排放装置中，其氧气检测气路能够通过对排放气路内尾气中氧气浓度的实时检测，实现对反应腔室内氧气浓度的检测反馈，反应腔室内的氧气浓度随保护气体的输入不断减小，直至氧气检测气路反馈尾气的氧气浓度低于设定浓度值时，表征反应腔室内的氧气含量已经达标，停止向反应腔室内继续通入保护气体，关闭氧气检测气路，继续后续退火工艺过程，从而减少反应腔室内氧气含量偏高而破坏晶圆表面薄膜质量等情况的发生，相应确保半导体热处理设备对晶圆的退火效果及加工品质。此外，清扫工艺过程中，吹扫气路持续经入口段向排放气路内吹入吹扫气体，则排放气路内的尾气无法流入入口段，相应无法流入氧气检测气路，从而确保清扫工艺过程中对氧气检测气路的保护作用，减少清扫气体进入氧气检测气路中对其管段、元器件等造成的腐蚀损坏，相应确保氧气检测气路的正常、精确使用，进一步确保半导体热处理设备对晶圆的退火效果及加工品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的半导体热处理设备中尾气排放装置为第一形式时的流程示意图；

图2为本发明提供的半导体热处理设备中尾气排放装置为第二形式时的流程示意图；

图3为本发明提供的半导体热处理设备中尾气排放装置为第三形式时的流程示意图；

图4为本发明提供的半导体热处理设备中尾气排放装置为第四形式时的流程示意图；

图5为本发明提供的半导体热处理设备中尾气排放装置为第五形式时的流程示意图。

附图标记说明：

10-反应腔室；12-排气接头；13-第一位置；14-第二位置；15-第三位置；16-第四位置；17-第五位置；18-第六位置；19-第七位置；100-排放气路；110-排气管；120-冷却组件；130-排放控压阀；200-氧气检测气路；210-氧气检测进气管；211-入口段；220-氧气分析仪；230-氧气检测出气管；240-氧气采样通断阀；300-吹扫气路；310-吹扫管；320-吹扫控压阀；330-吹扫压力表；340-吹扫节流阀；350-吹扫通断阀；360-第一手阀；400-补充气路；410-补充管；420-补充节流阀；430-补充通断阀；500-第一氢气检测气路；510-第一氢气检测进气管；520-第一氢气检测仪；530-第一氢气检测出气管；540-第一氢气采样通断阀；550-第一氢气采样节流阀；560-第一空气输送管；570-第一空气输送节流阀；580-第一空气输送通断阀；600-氢气稀释气路；610-稀释管；620-稀释控压阀；630-稀释压力表；640-稀释流量计；650-稀释通断阀；660-第二手阀；700-第二氢气检测气路；710-第二氢气检测进气管；720-第二氢气检测仪；730-第二氢气检测出气管；740-第二氢气采样通断阀；750-第二氢气采样节流阀；760-第二空气输送管；770-第二空气输送节流阀；780-第二空气输送通断阀。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种半导体热处理设备的尾气排放装置，如图1所示，该尾气排放装置包括排放气路100、氧气检测气路200和吹扫气路300，其中，排放气路100用于排放尾气；氧气检测气路200并联连通于排放气路100，氧气检测气路200的进气端连通于排放气路100的第一位置13、出气端连通于排放气路100的第二位置14，且第二位置14位于第一位置13的下游；吹扫气路300的出气端连通于氧气检测气路200中进气气路的入口段211。

本实施例还提供一种半导体热处理设备，如图1所示，包括反应腔室10和上述尾气排放装置，尾气排放装置与反应腔室10连接。

本实施例提供的尾气排放装置及半导体热处理设备，其中，尾气排放装置包括用于对反应腔室10进行尾气排放的排放气路100、用于对排放气路100中尾气的氧气浓度进行检测的氧气检测气路200，以及用于对氧气检测气路200中进气气路的入口段211进行吹扫的吹扫气路300；其中，半导体热处理设备包括用于对晶圆进行退火处理的反应腔室10和上述用于尾气排放的排放气路100。

使用时，将待退火的晶圆置于反应腔室10内，首先进行惰性气氛制备工艺过程，具体地，吹扫气路300的进气端与厂务系统的吹扫气源连接且处于关闭状态，氧气检测气路200处于运行状态，向反应腔室10内通入保护气体，如氩气，以将反应腔室10内的氧气排出，为晶圆的退火制造惰性气氛；反应腔室10的尾气流入排放气路100内，排放气路100内的部分尾气能够经其第一位置13的连通处流入氧气检测气路200，尾气经过氧气浓度检测后经排放气路100第二位置14的连通处回流至排放气路100中，进而排放至厂务系统；则氧气检测气路200能够通过对排放气路100内尾气中氧气浓度的实时检测，实现对反应腔室10内氧气浓度的检测反馈，反应腔室10内的氧气浓度随保护气体的输入不断减小，直至氧气检测气路200反馈尾气的氧气浓度低于设定浓度值时，表征反应腔室10内的氧气含量已经达标，停止向反应腔室10内继续通入保护气体，关闭氧气检测气路200，继续后续退火工艺过程，从而减少反应腔室10内氧气含量偏高而破坏晶圆表面薄膜质量等情况的发生，相应确保半导体热处理设备对晶圆的退火效果及加工品质。

当半导体热处理设备使用一段时间需要对其进行清扫工艺过程时，调节吹扫气路300处于运行状态，氧气检测气路200保持关闭状态，但氧气检测气路200中进气气路的入口段211始终为能够供气体流通的流通段，吹扫气路300向入口段211内吹入吹扫气，并进而通过入口段211与排放气路100的连通端吹入排放气路100内；向反应腔室10内通过清扫气体，含有清扫气体的尾气流入排放气路100中，并进而排放至厂务系统，其中，由于吹扫气路300持续经入口段211向排放气路100内吹入吹扫气体，则排放气路100内的尾气无法流入入口段211，相应无法流入氧气检测气路200，从而确保清扫工艺过程中对氧气检测气路200的保护作用，减少清扫气体进入氧气检测气路200中对其管段、元器件等造成的腐蚀损坏，相应确保氧气检测气路200的正常、精确使用，进一步确保半导体热处理设备对晶圆的退火效果及加工品质。

具体地，半导体热处理设备可以为立式炉，立式炉的反应腔室10可以设置有排气接头12，排放气路100的进气端与排气接头12连接，以实现与反应腔室10的连通；氧气的设定浓度值可以为3ppm；清扫气体可以为氯化氢气体，具体地，排放气路100的管路可以采用石英管等耐腐蚀材质制成。

可选地，本实施例中，如图1所示，入口段211的进气端伸入排放气路100内，且入口段211的进气端的端口朝向与排放气路100于第一位置13处的流向一致。清扫工艺过程中，由于入口段211的进气端端口朝向与排放气路100相应位置的流向一致，则吹扫气路300内的吹扫气经入口段211的进气端吹入排放气路100内的流向与排放气路100该处的尾气流向近似相同，吹扫气能够快速且稳定地与排放气路100中的尾气混合，并随尾气一起流向下游，从而减少吹扫气与排放气路100中尾气于连通处流向相交甚至相逆，导致两股气流碰撞产生旋涡而影响排放气路100对尾气的正常排放情况的发生。

入口段211为氧气检测气路200靠近进气端的一段进气气路段，上述情况下，入口段211的进气端(同时为吹扫气的出气端)伸入排放气路100内，则吹扫气路300与入口段211位于排放气路100外的气路段连通，即氧气检测气路200和吹扫气路300共用一段气路段；当然，吹扫气路300除上述与入口段211的气路段连通外，还可以与入口段211的进气端端口为同一端口以实现两者的连通，则吹扫气能够经该端口吹出，通过对该端口的气封实现对氧气检测气路200的保护。

具体地，本实施例中，如图1所示，氧气检测气路200包括氧气分析仪220，氧气分析仪220的进气口通过氧气检测进气管210连通于第一位置13，氧气分析仪220的出气口通过氧气检测出气管230连通于第二位置14；氧气检测进气管210设有氧气采样通断阀240。这里是氧气检测气路200的其中一种具体形式，其中，氧气检测进气管210作为进气气路，氧气分析仪220用于氧气浓度检测，氧气检测出气管230作为出气气路，氧气采样通断阀240用于控制氧气检测进气管210的通断状态；惰性气氛制备过程中，开启氧气分析仪220并打开氧气采样通断阀240使氧气检测进气管210处于连通状态，则氧气检测气路200处于运行状态，氧气分析仪220抽吸氧气检测进气管210内为负压状态，排放气路100中的尾气在压差作用下经第一位置13的连通处流入氧气检测进气管210内，随之经进气口流入氧气分析仪220内，尾气经过氧气分析仪220的氧气浓度分析反馈后自其出气口流入氧气检测出气管230内，进而自第二位置14重新回流至排放气路100中并最终排放至厂务系统，从而完成对反应腔室10尾气中氧气浓度的检测反馈。

当然，氧气检测气路200还可以采用其他形式，能够实现对尾气中氧气浓度的检测即可，并不限定为上述形式。

本实施例中，氧气采样通断阀240可以为常闭气动阀。氧气采样通断阀240正常使用时，可以控制其开关状态使其处于连通位或封堵位，相应控制氧气检测进气管210的通断；当氧气采样通断阀240发生故障时能够保持常闭状态，从而封堵氧气检测进气管210使其处于不连通状态，从而减少故障时腐蚀性的清扫气体等进入氧气检测气路200对管路及氧气分析仪220造成破坏情况的发生，相应保护氧气分析仪220，确保其使用精确度并延长其使用寿命。

可选地，本实施例中，如图1所示，吹扫气路300包括吹扫管310，吹扫管310的上游管段沿吹扫方向依次设有吹扫控压阀320和吹扫压力表330，吹扫管310的下游管段设有吹扫节流阀340和吹扫通断阀350。这里是吹扫气路300的其中一种具体形式，吹扫管310的进气端与厂务系统的吹扫气源连接，其中，位于上游管段的吹扫控压阀320用于调节吹扫气源向吹扫管310内通入吹扫气的气压，吹扫压力表330用于显示相应管段内的吹扫气压，位于下游管段的吹扫节流阀340用于调节吹扫气的流量，吹扫通断阀350用于控制吹扫管310的通断状态；无需进行清扫工艺过程时，关闭吹扫通断阀350，吹扫气路300处于关闭状态；需要进行清扫工艺过程时，开启吹扫通断阀350，然后通过吹扫控压阀320调节吹扫气源输入的吹扫气气压，并通过吹扫节流阀340调节吹入入口段211的吹扫气流量，使得吹扫气在实现吹扫入口段211对氧气检测气路200起到气封保护作用的基础上，减少吹扫气的耗费。

具体地，本实施例中，吹扫通断阀350可以采用常开气动阀。吹扫通断阀350正常使用时，可以控制其开关状态使其处于连通位或封堵位，相应控制吹扫管310的通断；当吹扫通断阀350发生故障时能够保持常开状态，从而使吹扫管310处于连通状态，吹扫气源能够经吹扫管310向入口段211输入吹扫气，保证对入口段211的吹扫功能，相应减少吹扫气路300故障无法吹扫，导致腐蚀性的清扫气体进入氧气检测气路200对其造成腐蚀损坏情况的发生。

本实施例中，如图1所示，吹扫管310还设有第一手阀360，第一手阀360位于吹扫控压阀320的上游。第一手阀360用于手动控制吹扫管310最上游管段的通断状态，相应于源头处控制吹扫气源向吹扫管310的吹扫气输送，能够与吹扫通断阀350相互辅助起到二次通断控制的作用，尤其地，当吹扫通断阀350故障时，可以通过第一手阀360控制吹扫管310的通断状态，继续确保吹扫气路300的正常使用，从而提高吹扫气路300的使用稳定性、功能性。

可选地，本实施例中，如图2所示，尾气排放装置还包括补充气路400，补充气路400的出气端连通于氧气分析仪220的进气口。使用时，补充气路400的进气端与厂务系统的补充气源连接，惰性气氛制备工艺过程结束后，氧气检测气路200无需再对尾气中的氧气浓度进行检测，氧气采样通断阀240处于关闭状态，控制补充气路400处于运行状态，补充气源能够经补充气路400向氧气分析仪220内输入惰性气体，以将氧气分析仪220内的残余氧气赶出，确保氧气分析仪220内处于无氧气氛，相应确保其下次氧气浓度检测的准确度；此外，半导体热处理设备进行惰性气氛制备工艺过程之后的退火工艺过程时，氧气分析仪220可以处于待机状态，补充气路400则持续向氧气分析仪220输送惰性气体，以减少氧气分析仪220干抽对其使用精确度及使用寿命造成的不良影响，相应确保氧气分析仪220的正常使用并延长其使用寿命。

具体地，本实施例中，如图2所示，补充气路400包括补充管410，补充管410的进气端连通于吹扫气路300、出气端连通于氧气分析仪220的进气口；补充管410设有补充节流阀420和补充通断阀430。这里是补充气路400的其中一种具体形式，首先，补充管410的进气端与吹扫气路300连通，则补充气路400的补充气源和吹扫气路300的吹扫气源为同一气源，即同一气源能够同时为吹扫气路300和补充气路400供气，从而提高尾气排放装置的结构简单性及功能性；需要对氧气分析仪220补充惰性气体时，控制吹扫气路300处于关闭状态，打开补充通断阀430，补充管410处于流通状态，补充气源能够向吹扫气路300通入惰性气体，惰性气体进而从连通处流入补充管410内，通过补充节流阀420调节流向氧气分析仪220的惰性气体流量，从而对氧气分析仪220起到惰性气体补充及保护作用；需要使用氧气分析仪220对尾气进行氧气浓度分析时，控制吹扫气路300处于关闭状态，关闭补充通断阀430使补充气路400也处于关闭状态，打开氧气采样通断阀240，氧气分析仪220对流入的尾气进行氧气浓度检测。

具体地，吹扫气和补充的惰性气体均可以采用高纯氮气(PN2)，可以将厂务系统的高纯氮气源同时作为吹扫气路300和补充气路400的气源。较佳地，补充管410与吹扫管310的连通处可以位于吹扫压力表330和吹扫节流阀340之间。

本实施例中，补充通断阀430可以为常开气动阀。补充通断阀430正常使用时，可以控制其开关状态使其处于连通位或封堵位，相应控制补充管410的通断；当补充通断阀430发生故障时能够保持常开状态，从而使补充管410处于连通状态，补充气源能够经补充管410向氧气分析仪220内输入惰性气体，保证惰性气体对氧气分析仪220的氧气赶出及保护作用，减少补充通断阀430故障导致补充气路400关闭，氧气分析仪220内残余氧气及干抽损坏情况的发生。

可选地，本实施例中，如图3所示，尾气排放装置还包括第一氢气检测气路500和氢气稀释气路600，第一氢气检测气路500的进气端与排放气路100的第三位置15连通、出气端与排放气路100的第四位置16连通，且第三位置15位于第四位置16及第二位置14的上游；氢气稀释气路600的出气端连通于排放气路100的第五位置17，第五位置17位于第三位置15的上游。经过惰性气氛制备工艺过程后，进入退火工艺过程，向反应腔室10内通入含有氢气的退火气体，其中，氢气能够在退火过程中起到还原保护作用，反应腔室10内未消耗的氢气变为尾气进入排放气路100中，控制第一氢气检测气路500处于运行状态，排放气路100中的尾气能够经第三位置15的连通处进入第一氢气检测气路500，经过氢气浓度检测后，经排放气路100第四位置16的连通处回流至排放气路100中，通过第一氢气检测气路500可以获取尾气中的氢气浓度，当氢气浓度低于安全浓度值时，表征此时尾气中的氢气浓度较低，不存在爆炸等危险，可以直接将尾气排放至厂务系统。

当氢气浓度高于安全标准时，表征此时的尾气经排放气路100排至厂务系统可能存在爆炸等危险情况，此时需要运行氢气稀释气路600对排放气路100中的尾气进行氢气稀释，具体地，氢气稀释气路600与厂务系统的稀释气源连接，稀释气源经氢气稀释气路600于第五位置17的连通处向排放气路100中输入稀释气体，稀释气体与排放气路100中的尾气混合成为混合气体，混合气体中的氢气浓度有所降低且自第三位置15的连通处流入第一氢气检测气路500内进行氢气浓度检测，通过调节氢气稀释气路600中稀释气体的流量，以调节稀释气体对排放气路100中尾气的稀释程度，直至第一氢气检测气路500检测的氢气浓度低于安全标准，从而确保尾气排放的安全性。

具体地，退火工艺过程中，可以向反应腔室10内通入氩气和氢气的混合气体；可以将厂务系统中的普通氮气(GN2)源作为稀释气源，相应地，使用普通氮气作为稀释气体对尾气中的氢气进行稀释；第一氢气检测仪520的量程可以为10％，排放气路100内尾气中氢气的安全浓度范围可以为1％。

具体地，本实施例中，如图3所示，第一氢气检测气路500包括第一氢气检测仪520，第一氢气检测仪520的进气口通过第一氢气检测进气管510连通于第三位置15、出气口通过第一氢气检测出气管530连通于第四位置16，第一氢气检测进气管510设有第一氢气采样通断阀540和第一氢气采样节流阀550；第一氢气检测仪520的进气口还连通有第一空气输送管560，第一空气输送管560设有第一空气输送节流阀570和第一空气输送通断阀580。这里是第一氢气检测气路500的其中一种具体形式，使用时，打开第一氢气采样通断阀540使第一氢气检测进气管510处于连通状态，排放气路100中的尾气能够经第三位置15的连通处流入第一氢气检测进气管510，进而经进气口流入第一氢气检测仪520，并通过第一氢气采样节流阀550调节尾气的流量；同时，第一空气输送管560的进气端与空气源连通，打开第一空气输送通断阀580，第一空气输送管560处于连通状态，空气源经第一空气输送管560向第一氢气检测仪520输入空气，并通过第一空气输送节流阀570调节输入空气的流量；第一氢气检测仪520根据同时输入的空气和尾气对尾气中的氢气浓度进行检测，从而获取尾气中的氢气浓度，经过第一氢气检测仪520检测后的气体经其出气口流入第一氢气检测出气管530，随后经下游第四位置16的连通处回流至排放气路100中并继续排至厂务系统，从而实现第一氢气检测气路500对尾气中氢气浓度的检测。

可选地，本实施例中，如图3所示，第一氢气检测出气管530的第二端连接于氧气检测气路200的出气气路，并通过出气气路与排放气路100连通。氧气检测气路200的出气气路中靠近出气端的一段管段同时用于氧气检测后尾气的回流输送以及氢气检测后尾气的回流输送，则氧气检测气路200与排放气路100连通的第二位置14及第一氢气检测气路500与排放气路100连通的第四位置16为同一位置，通过单个连通处和共用管段实现氧气检测气路200及第一氢气检测气路500两者与排放气路100的连通，不仅能够减少管路设置，还能够减少管路与排放气路100的连通处设置，从而简化尾气排放装置的结构、提高其气密性、降低组装难度及成本。具体地，氧气检测气路200中的氧气检测出气管230作为其出气气路与第一氢气检测出气管530的第二端连接。

具体地，本实施例中，如图3所示，氢气稀释气路600包括稀释管610，稀释管610的出气端连通于第五位置17；稀释管610的上游管段沿其输气方向依次设有稀释控压阀620和稀释压力表630，稀释管610的下游管段设有稀释流量计640和稀释通断阀650。这里是氢气稀释气路600的其中一种具体形式，无需稀释氢气时，关闭稀释通断阀650，氢气稀释气路600处于关闭状态；需要稀释氢气时，稀释管610与稀释气源连接，打开稀释通断阀650，稀释管610处于连通状态，通过稀释控压阀620调节稀释气源输入稀释管610内的稀释气体气压，稀释压力表630能够显示相应管段的稀释气体的气压，通过稀释流量计640调节稀释气体即将流入排放气路100中的流量，使得稀释气体在实现对排放气路100中尾气氢气稀释的基础上，减少稀释气体的耗费。较佳地，稀释管610的出气端延伸入排放气路100内，且出气端端口朝向与排放气路100于第五位置17处的流向一致，从而确保稀释气体流入排放气路100中与尾气的流向一致性，减少稀释气体输入对尾气造成的扰动。

具体地，本实施例中，稀释通断阀650可以为常开气动阀。稀释通断阀650正常使用时，可以控制其开关状态使其处于连通位或封堵位，相应控制稀释管610的通断；当稀释通断阀650发生故障时能够保持常开状态，从而使稀释管610处于连通状态，稀释气源能够经稀释管610向排放气路100内输入稀释气体，保证稀释通断阀650故障时稀释气体对尾气中氢气的稀释作用，相应确保尾气排放的安全性。

本实施例中，如图3所示，稀释管610还可以设有第二手阀660，第二手阀660位于稀释控压阀620的上游。第二手阀660用于手动控制稀释管610最上游管段的通断状态，相应于源头处控制稀释气源向稀释管610的稀释气体输送，能够与稀释通断阀650相互辅助起到二次通断控制的作用，尤其地，当稀释通断阀650故障时，可以通过第二手阀660控制稀释管610的通断状态，继续确保氢气稀释气路600的正常使用，从而提高氢气稀释气路600的使用稳定性、功能性。

可选地，本实施例中，如图4所示，尾气排放装置还包括第二氢气检测气路700，第二氢气检测气路700的进气端与排放气路100的第六位置18连通、出气端与排放气路100的第七位置19连通，且第六位置18位于第七位置19及第二位置14的上游。退火工艺过程结束后，停止向反应腔室10内输送含有氢气的退火气体，并开始向反应腔室10内输入惰性气体以置换反应腔室10内的氢气，尾气经排放气路100第六位置18的连通处流入第二氢气检测气路700中，经过氢气浓度检测后经第七位置19的连通处回流至排放气路100中，当第二氢气检测气路700检测所得的氢气浓度低于安全标准值时，表征此时反应腔室10内的氢气浓度已经达到安全浓度值，反应腔室10可以执行腔门打开操作，以将其内的晶圆取出；当第二氢气检测气路700检测所得的氢气浓度高于安全浓度值时，表征此时反应腔室10内的氢气浓度偏高，需要继续向反应腔室10内通入惰性气体以对氢气进行进一步的赶出和置换，直至氢气浓度低于安全浓度值。则第二氢气检测气路700的设置能够对反应腔室10内的氢气浓度是否达标进行检测判断，从而提高半导体热处理设备的使用安全性。

其中，第二氢气检测气路700可以类似采用第一氢气检测气路500的形式，具体地，如图4所示，第二氢气检测气路700包括第二氢气检测仪720，第二氢气检测仪720的进气口通过第二氢气检测进气管710连通于第六位置18、出气口通过第二氢气检测出气管730连通于第七位置19，第二氢气检测进气管710设有第二氢气采样通断阀740和第二氢气采样节流阀750；第二氢气检测仪720的进气口还连通有第二空气输送管760，第二空气输送管760设有第二空气输送节流阀770和第二空气输送通断阀780。其使用原理与第一氢气检测气路500相同，这里不再赘述。此外，基于反应腔室10内的气体执行腔门打开操作时，反应腔室10内的气体直接排放至周围环境，因此对反应腔室10内氢气浓度的安全标准值更低，相应地，第二氢气检测仪720的量程要小于第一氢气检测仪520的量程，具体地，第二氢气检测仪720的量程可以为1800ppm，反应腔室10内氢气的安全浓度值可以为10ppm。

如图5所示，类似第一氢气检测出气管530的出气端连接于氧气检测出气管230，第二氢气检测出气管730的出气端也可以连接于氧气检测出气管230，并通过氧气检测出气管230与排放气路100连通。则上述设置，氧气检测气路200靠近出气端的管段同时为氧气检测气路200、第一氢气检测气路500和第二氢气检测气路700进行尾气输送，且第七位置19与第二位置14、第四位置16为同一位置，从而进一步减少管路设置，并减少管路与排放气路100的连通处设置，以进一步简化尾气排放装置的结构、提高其气密性、降低组装难度及成本。

具体地，本实施例中，如图1-图5所示，排放气路100可以包括排气管110，排气管110沿其流向依次设有冷却组件120和排放控压阀130，第一位置13位于冷却组件120的上游，第二位置14位于排放控压阀130的下游。这里是排放气路100的其中一种具体形式，其中，冷却组件120用于对高温尾气进行降温处理并将其内的水蒸气冷凝为冷凝水，排放控压阀130用于维持反应腔室10内的压力稳定性；氧气检测气路200的进气端与排气管110的连通处位于冷却组件120上游，连通处更靠近反应腔室10，且连通处的尾气没有受到冷却组件120及排放控压阀130的影响，从而对尾气中氧气浓度的检测精确度更高，相应确保半导体热处理设备对晶圆的加工品质。

具体地，如图5所示，第一氢气检测气路500与排放气路100连通的第三位置15、氢气稀释气路600与排放气路100连通的第五位置17，以及第二氢气检测气路700与排放气路100连通的第六位置18均位于排放控压阀130的下游。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种半导体热处理设备的尾气排放装置，其特征在于，包括：

排放气路(100)，用于排放尾气；

氧气检测气路(200)，并联连通于所述排放气路(100)，其中，所述氧气检测气路(200)的进气端连通于所述排放气路(100)的第一位置(13)、出气端连通于所述排放气路(100)的第二位置(14)，且所述第二位置(14)位于所述第一位置(13)的下游；以及，

吹扫气路(300)，所述吹扫气路(300)的出气端连通于所述氧气检测气路(200)中进气气路的入口段(211)。

2.根据权利要求1所述的尾气排放装置，其特征在于，所述入口段(211)的进气端伸入所述排放气路(100)内，且所述入口段(211)的进气端的端口朝向与所述排放气路(100)于所述第一位置(13)处的流向一致。

3.根据权利要求1或2所述的尾气排放装置，其特征在于，所述氧气检测气路(200)包括氧气分析仪(220)，所述氧气分析仪(220)的进气口通过氧气检测进气管(210)连通于所述第一位置(13)，所述氧气分析仪(220)的出气口通过氧气检测出气管(230)连通于所述第二位置(14)；所述氧气检测进气管(210)设有氧气采样通断阀(240)。

4.根据权利要求1或2所述的尾气排放装置，其特征在于，所述吹扫气路(300)包括吹扫管(310)，所述吹扫管(310)的上游管段沿吹扫方向依次设有吹扫控压阀(320)和吹扫压力表(330)，所述吹扫管(310)的下游管段设有吹扫节流阀(340)和吹扫通断阀(350)。

5.根据权利要求3所述的尾气排放装置，其特征在于，所述尾气排放装置还包括补充气路(400)，所述补充气路(400)的出气端连通于所述氧气分析仪(220)的进气口。

6.根据权利要求5所述的尾气排放装置，其特征在于，所述补充气路(400)包括补充管(410)，所述补充管(410)的进气端连通于所述吹扫气路(300)、出气端连通于所述氧气分析仪(220)的进气口；所述补充管(410)设有补充节流阀(420)和补充通断阀(430)。

7.根据权利要求1或2所述的尾气排放装置，其特征在于，所述尾气排放装置还包括第一氢气检测气路(500)和氢气稀释气路(600)，所述第一氢气检测气路(500)的进气端与所述排放气路(100)的第三位置(15)连通、出气端与所述排放气路(100)的第四位置(16)连通，且所述第三位置(15)位于所述第四位置(16)及所述第二位置(14)的上游；

所述氢气稀释气路(600)的出气端连通于所述排放气路(100)的第五位置(17)，所述第五位置(17)位于所述第三位置(15)的上游。

8.根据权利要求7所述的尾气排放装置，其特征在于，所述第一氢气检测气路(500)包括第一氢气检测仪(520)，所述第一氢气检测仪(520)的进气口通过第一氢气检测进气管(510)连通于所述第三位置(15)、出气口通过第一氢气检测出气管(530)连通于所述第四位置(16)，所述第一氢气检测进气管(510)设有第一氢气采样通断阀(540)和第一氢气采样节流阀(550)；

所述第一氢气检测仪(520)的进气口还连通有第一空气输送管(560)，所述第一空气输送管(560)设有第一空气输送节流阀(570)和第一空气输送通断阀(580)。

9.根据权利要求8所述的尾气排放装置，其特征在于，所述第一氢气检测出气管(530)的第二端连接于所述氧气检测气路(200)的出气气路，并通过所述出气气路与所述排放气路(100)连通。

10.根据权利要求7所述的尾气排放装置，其特征在于，所述氢气稀释气路(600)包括稀释管(610)，所述稀释管(610)的出气端连通于所述第五位置(17)；所述稀释管(610)的上游管段沿其输气方向依次设有稀释控压阀(620)和稀释压力表(630)，所述稀释管(610)的下游管段设有稀释流量计(640)和稀释通断阀(650)。

11.根据权利要求1或2所述的尾气排放装置，其特征在于，所述尾气排放装置还包括第二氢气检测气路(700)，所述第二氢气检测气路(700)的进气端与所述排放气路(100)的第六位置(18)连通、出气端与所述排放气路(100)的第七位置(19)连通，且所述第六位置(18)位于所述第七位置(19)及所述第二位置(14)的上游。

12.一种半导体热处理设备，其特征在于，包括反应腔室(10)和权利要求1-11任一项所述的尾气排放装置，所述尾气排放装置与所述反应腔室(10)连接。

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