CN208706593U - 一种真空管路防护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种真空管路防护系统，该防护系统包括，反应腔体，以及与反应腔体配套的主泵，前级泵和真空管路；反应腔体与主泵密封连接，反应腔体中容置有第一气体；主泵通过真空管路与前级泵相连接；其中，在真空管路的管壁上设置有一第一注入点，第二气体经第一注入点注入到真空管路中，用于将从反应腔体中抽到真空管路中第一气体浓度稀释至其爆炸下限以下。利用本实用新型，能更准确、可控的调节以及监控真空管路中第一气体浓度，当第二气体的供气异常时，控制机台停机，确保真空管路中的第一气体的浓度一直低于其爆炸下限，不仅避免真空管路发生爆炸的风险，确保人员及机台的安全，而且可以省去安装防爆毯的费用，节约成本。

Description

一种真空管路防护系统

技术领域

本实用新型涉及一种半导体制造领域，特别是涉及一种真空管路防护系统。

背景技术

半导体制程工艺中会用到多种易燃易爆气体，如刻蚀工艺中运用到的羟基硫(Carbonyl Sulfide，COS)气体，羟基硫COS为无色易燃易爆气体，其自燃或爆炸浓度约在11.9％～29％，以目前所知的半导体制造工艺中的二氧化硅干法刻蚀(OX DRY ETCH)站点，Recipe(工业自动化制造中的秘方，其内容可包含工艺加工过程中的多个步骤以及各个步骤的各种工艺参数值和该步骤的持续时间)所使用的混合气体中羟基硫COS比例达到13.15％，这就意味着在分子泵(Turbo pump)到干式泵(Dry pump)真空管路区间，有达到自燃或爆炸的安全风险。

然而现有技术中多采用被动的方式来降低事故发生的风险。图1是现有技术中真空管路防护系统示意图，包括，机台的反应腔体1’以及与所述反应腔体1’配套的主泵2’，前级泵5’和真空管路3’；所述反应腔体1’与所述主泵2’密封连接，所述反应腔体1’中容置有可燃气体；所述主泵2’通过所述真空管路3’与所述前级泵5’相连接；所述真空管路3’包括真空管道32’以及密封圈33’，各真空管道32’依次连接，相邻两个真空管道32’通过所述密封圈33’密封连接；经所述前级泵5’排出的可燃气体于连接所述前级泵5’的排气口出稀释至其爆炸下限以下后通入尾气处理装置进行下一步处理；为了防止真空管路3’区间发生自燃和爆炸，采用全氟环密封圈防止真空管路3’中气体泄漏来降低风险发生的概率，以及在连接主泵2’与真空管路3’和各真空管道32’的连接部处安装防爆毯4’来降低事故发生时所造成的损失。

现有技术中采用被动方式来降低事故发生风险，这至少存在以下缺点：首先，在半导体的制程工艺中，机台的分子泵和干式泵一般分布在不同楼层，连通分子泵和干式泵的真空管路较长，存在多个真空管道的连接部，需要安装多个防爆毯，防爆毯的价格昂贵，成本高昂，额外增加了生产成本；其次，仍然存在安全隐患，并不能杜绝真空管道中可燃气体自燃或爆炸事故的发生，一旦发生事故，整个刻蚀机台就需要停机维护，不仅影响生产进度，而且也会威胁操作人员的人身安全，损坏事故点位置的设备，损失不可估量；另外，进行维护时需要高空作业，维护困难，而且维护人员维护时存在一定的安全风险。

因此，寻找一种能有效监测和调整机台的真空管路中可燃气体的浓度从而避免真空管道中可燃气体浓度过高而发生自燃或者爆炸的真空管路防护系统，成为本领域技术人员亟需解决的一个重要技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种真空管路防护系统，通过在真空管路的管壁上设置一注入点，将第二气体注入到真空管路中，用于将从反应腔体中抽到真空管路中的第一气体稀释至其爆炸下限以下，用于解决现有技术中蚀刻机台采用被动防护方式降低真空管道第一气体自燃或爆炸事故发生风险的成本高，而且仍然存在安全隐患以及维护不便的技术问题。

为了便于下文的描述，首先给出一些术语的基本定义。

爆炸极限：可燃气体，可燃蒸汽或可燃粉尘与空气(或氧气)在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇到火源会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限；

爆炸下限：指预混气能够发生爆炸的最低浓度。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种真空管路防护系统，包括：

反应腔体，以及与所述反应腔体配套的主泵，前级泵和真空管路；

所述反应腔体与所述主泵密封连接，所述反应腔体内容置有第一气体；

所述主泵通过所述真空管路与所述前级泵相连接；

其中，在所述真空管路的管壁上设置有第一注入点，第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中，用于将从所述反应腔体中进入所述真空管路中的所述第一气体的浓度稀释。

在本实用新型中，可选地，所述第一气体包括可燃气体，所述可燃气体包括羰基硫、氢气、硫化氢、甲烷和硅烷中的一种或组合。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，经所述第二气体稀释后的所述真空管路中的所述第一气体的浓度低于其爆炸下限。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，为了将所述真空管路中的所述第一气体的浓度稀释至其爆炸下限以下，所述第一注入点与气体供应源连接，所述气体供应源用于供应所述第二气体。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，为了更准确，可控的调节所述真空管路中所述第一气体稀释后的浓度，通过设置于所述第一注入点与所述第二气体的气体供应源之间的气体流量计来控制注入到所述真空管路中所述第二气体的注入流量。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述真空管路防护系统还包括第一控制台，所述第一控制台与所述气体流量计相连接，用于实时监控和调整所述第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中的注入流量，并在所述第二气体的注入流量异常时控制所述反应腔体所属的机台停机。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述系统还包括流量监控模块和第二控制台，其中所述流量监控模块分别与所述第二控制台和所述气体供应源相连接，用于监控所述气体供应源的供气是否异常；所述第二控制台用于当所述气体供应源的供气出现异常时控制所述反应腔体所属的机台停机。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述流量监控模块可选择所述反应腔体所属机台中自带的，节省成本。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述流量监控模块包括警报装置，用于当所述气体供应源的供气出现异常时发出警报并触发所述第二控制台控制所述反应腔体所属的机台停机。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，为了防止所述真空管路中的所述第一气体倒流到所述气体供应源中，所述第一注入点与所述气体供应源之间设置有逆止阀。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述第一注入点与所述气体供应源之间还设置有球阀，减压阀和压力计中的其中之一或几种的组合。

在一个实施例中，所述真空管路包括真空管道以及密封圈，各所述真空管道依次连接，相邻两个所述真空管道通过所述密封圈密封连接。

在本实用新型中，所述真空管道包括波纹管和刚性管中的一种或组合。

在一个具体实施例中，所述密封圈的材料包括聚四氟乙烯。

在一个实施例中，所述密封圈及其相邻的所述真空管道部分或者全部的外周部设置有防爆毯。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述前级泵的排气口与尾气处理装置相连。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述前级泵的排气口与所述尾气处理装置之间的管道上设置有第二注入点，所述第二气体经所述第一注入点注入到所述管道中用于进一步稀释经所述前级泵抽出的所述第一气体。

在本实用新型中，所述反应腔体包括刻蚀机台的反应腔体、炉管机台的反应腔体、离子注入机台的反应腔体和薄膜制备机台的反应腔体中的一种。

在一实施例中，所述第二气体包括氮气或稀有气体。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，所述主泵与所述真空管路的连接处设置有加热装置。

作为对本实用新型上述真空管路防护系统的改进，为了进一步降低真空管路中的所述第一气体在所述真空管路流动时发生爆炸的风险，所述第一注入点设置于所述真空管路靠近所述主泵一端的管壁上，用于在靠近所述主泵排气口的位置将所述真空管路中的所述第一气体发热浓度降到爆炸下限以下。

需要说明的是，所述真空管路防护系统可应用于一个机台的多个反应腔体或多个机台的多个反应腔体

本实用新型还提供一种真空管路防护方法，所述真空管路分别连接主泵和前级泵，所述主泵与反应腔体连接，所述反应腔体内容置有第一气体，所述方法包括如下步骤：

于所述真空管路的管壁上设置第一注入点；

经所述第一注入点向所述真空管路中注入第二气体，用于将从所述反应腔体中进入所述真空管路中的第一气体浓度稀释。

在本实用新型中，所述第一气体包括可燃气体；经所述第二气体稀释后的所述真空管路中的所述第一气体的浓度低于其爆炸下限。

在本实用新型中，所述可燃气体包括羰基硫、氢气、硫化氢、甲烷和硅烷中的一种或组合。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，通过设置于所述第一注入点与所述第二气体的气体供应源之间的气体流量计来控制注入到所述真空管路中所述第二气体的注入流量。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，所述方法还包括：

第一控制台通过接收所述气体流量计的流量数据来实时监控和调整注入到所述真空管路中的所述第二气体的注入流量，当所述第二气体的注入流量异常时，通过第一控制台控制所述反应腔体所属的机台停机。在一实施例中，注入到所述真空管路中的所述第二气体的注入流量为500sccm。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，所述方法还包括：

通过流量监控模块监控所述第二气体的气体供应源的供气是否出现异常，当所述气体供应源的供气出现异常时，触发报警装置；第二控制台控制所述反应腔体所属的机台停机。在一实施例中，注入到所述真空管路中的所述第二气体的注入流量介于1000sccm-2000sccm。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，通过设置于所述第一注入点与所述第二气体的气体供应源之间的逆止阀来防止所述真空管中的第一气体倒流到所述第二气体的气体供应源。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，通过设置于所述第一注入点与所述第二气体的气体供应源之间的球阀来打开或切断所述第二气体的供应；通过设置于所述第一注入点与所述第二气体的所述气体供应源之间的减压阀来调整所述第二气体的注入流量。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，所述方法还包括：

将前级泵抽出的所述第一气体通入尾气处理装置进行尾气处理。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，将前级泵抽出所述第一气体通入尾气处理装置进行尾气处理包括：

通过设置于所述前级泵的排气口与所述尾气处理装置之间的管道上的第二注入点向所述管道中注入所述第二气体，对所述管道中的所述第一气体进行进一步稀释；

将进一步稀释的所述第一气体通入尾气处理装置进行尾气处理。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，注入到所述真空管路中的所述第二气体流量和注入到所述前级泵的排气口与所述尾气处理装置之间的管道中的所述第二气体流量之和为一定值。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，所述反应腔体包括刻蚀机台的反应腔体、炉管机台的反应腔体、离子注入机台的反应腔体和薄膜制备机台的反应腔体中的一种。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，所述第二气体包括氮气或稀有气体。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，所述真空管路包括真空管道以及密封圈，各所述真空管道依次连接，相邻两个所述真空管道通过所述密封圈密封连接；所述密封圈的材料包括聚四氟乙烯。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，所述密封圈及其相邻的所述真空管道部分或者全部的外周部设置有防爆毯。

作为对本实用新型上述真空管路防护方法的改进，于所述主泵与所述真空管路的连接处设置加热装置。

需要说明的是，上述真空管路防护方法可应用于一个机台的多个反应腔体的真空管路防护或多个机台的多个反应腔体的真空管路防护。

如上所述，本实用新型的一种真空管路防护系统，具有以下有益效果：

本实用新型的系统，通过在真空管路的管壁上设置一第一注入点，第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中，将从所述反应腔体中抽到所述真空管路中的第一气体的浓度稀释至其爆炸下限以下，降低所述真空管路发生爆炸的风险，确保人员及机台的安全；相比现有技术可以减少在真空管路上设置防爆毯的数量，从而节省安装防爆毯的费用，也可以避开后期的高空维护作业，易于维护，保证后期维护人员的安全；

进一步地，通过在气体供应源与第一注入点之间引入气体流量计来监控通过所述第一注入点注入到所述真空管路中的第二气体的流量，可以更准确，可控的调节所述真空管路中第一气体稀释后的浓度；

进一步地，通过监控气体供应源的供气是否异常或者监控注入到真空管路的保护气体的流量是否异常，当出现异常时，触发报警，控制台控制反应腔体所属的机台停机，避免真空管路发生爆炸的风险。

附图说明

图1显示为现有技术中的真空管路防护系统示意图。

图2显示为本实用新型的真空管路防护系统示意图。

图3显示为本实用新型的真空管路防护系统中引入气体流量计的示意图。

图4显示为本实用新型的真空管路防护系统的第一种实施方式示意图。

图5显示为本实用新型的真空管路防护系统的第二种实施方式示意图。

图6显示为本实用新型的真空管路防护系统用于多个真空管路防护的示意图。

图7显示为本实用新型的真空管路防护方法的流程图。

元件标号说明

1，1’ 反应腔体

2，2’ 主泵

3，3’ 真空管路

31，31’ 连接部件

311，311’ 加热装置

32，32’ 真空管道

33，33’ 密封圈

34 第一注入点

4，4’ 防爆毯

5，5’ 前级泵

6，6’ 第二注入点

7，7’ 尾气处理装置

8 供气管道

81 气体流量计

811 电子式气体流量计

812 机械式气体流量计

82 球阀

83 减压阀

84 逆止阀

85 压力计

9 控制台

91 第一控制台

92 第二控制台

10 流量监控模块

11 气体供应源

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了便于下文的描述，首先给出一些术语的基本定义。

爆炸极限：可燃气体，可燃蒸汽或可燃粉尘与空气(或氧气)在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇到火源会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限；

爆炸下限：指预混气能够发生爆炸的最低浓度。

如图2所示，本实用新型的真空管路防护系统适用于蚀刻机台，用于防止蚀刻机台的真空管路中可燃气体自燃或爆炸事故的发生，需要说明的是，本实用新型的真空管路防护系统也可以应用于其它机台的真空管路中，如炉管机台的反应腔体、离子注入机台的反应腔体和薄膜制备机台的反应腔体。

图2示出了本实用新型的真空管路防护系统的示意图，本实用新型的真空管路防护系统包括反应腔体1，以及与所述反应腔体1配套的主泵2，前级泵5和真空管路3；所述反应腔体1与所述主泵2密封连接，所述反应腔体1内容置有第一气体；所述主泵2通过所述真空管路3与所述前级泵5相连接；其中，在所述真空管路3的管壁上设置有第一注入点34，第二气体经所述第一注入点34注入到所述真空管路3中，用于将从所述反应腔体1中进入所述真空管路3中的所述第一气体的浓度稀释。

具体地，所述第一气体包括可燃气体；所述第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中，将从所述反应腔体中进入所述真空管路中的所述第一气体的浓度稀释至其爆炸下限以下。需要说明的是，所述第一气体也可以是可燃蒸汽，或者含有可燃粉尘的气体，不以此为限。

作为示例，所述第一气体包括羟基硫、氢气、硫化氢、甲烷和硅烷中的一种或组合。

需要说明的是，为了便于说明，图2中只给出了一个反应腔体1的图示，本实用新型的真空管路防护系统同样适用于多个反应腔室的情况。

作为示例，所述主泵2可采用分子泵；所述前级泵5可采用干式泵(Dry pump)。

如图2所示，所述第一注入点34通过供气管道8与气体供应源11连接，所述气体供应源11用于供应所述第二气体；所述第二气体可采用氮气或稀有气体。

在一实施例中，所述前级泵5的排气口直接与尾气处理装置7相连。

在另一实施例中，所述前级泵5的排气口与所述尾气处理装置7之间管道上设置有第二注入点6，作为示例，所述第二注入点6与所述气体供应源11相连接，所述气体供应源11将所述第二气体通过所述第二注入点6注入到所述管道中，用于进一步稀释经所述前级泵5抽出的所述第一气体。需要说明的是，所述第二注入点也可以连接与所述第二气体不同的其他惰性气体供应源11，用于进一步稀释经所述前级泵5抽出的所述第一气体。

如图2所示，所述真空管路3包括真空管道32以及密封圈33，各真空管道32依次连接，相邻两个真空管道32通过所述密封圈33密封连接；作为示例，所述密封圈33的材料可采用具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性的聚四氟乙烯。

如图2所示，所述主泵2与所述真空管路3上的连接部件31密封连接，所述连接部件31构成连接处；所述连接部件31包括波纹管，刚性管和密封圈中所构成群组中的其中一种或几种的组合；所述刚性管为不可伸缩管。

需要说明的是，为了安全考量，所述连接部件31所述密封圈33及其相邻的所述真空管道32部分或者全部的外周部设置有防爆毯。例如，如图2所示，为了降低由于连接部件31泄漏所述第一气体而导致爆炸所造成的破坏，所述连接部件31的外壁设置有防爆毯4。

如图2所示，所述连接部件31的外壁与所述防爆毯4之间设置有加热装置311，用于加热所述连接部件31，避免所述反应腔体3中的制程产物附着于所述真空管路3，造成所述真空管路的污染以及堵塞。

如图2所示，为了进一步降低所述真空管路3中的所述第一气体在所述真空管路3流动时发生爆炸的风险，所述第一注入点34设置于所述真空管路3靠近所述连接部件31一端的管壁上，用于在靠近所述主泵2排气口的位置将所述真空管路3中的第一气体的浓度降到爆炸下限以下。

进一步，为了更准确，可控的调节所述真空管路中所述第一气体稀释后的浓度，如图3所示，可在所述第一注入点与所述气体供应源11之间的所述供气管道8上设置气体流量计81，用于控制通过所述第一注入点34注入到所述真空管路3中的所述第二气体的注入流量。

需要说明的是，所述气体流量计81可采用电子式气体流量计811和机械式气体流量计812，其中电子式气体流量计811能将流量数值实时传送到系统(比如下文提到的收值与监控系统FDC)，实现实时监控，而且流量控制精度高；而机械式气体流量计812不能向系统传送流量数值，而且流量控制误差大。根据使用气体流量计的不同，有两种不同的实施方式，详情见下文。

图4示出了本实用新型的真空管路防护系统的第一种实施方式的示意图，所述第一注入点34与所述气体供应源11之间的所述供气管道8上设置有电子式气体流量计811，用于控制通过所述第一注入点34注入到所述真空管路3中的所述第二气体的流量。所述电子式气体流量计811与第一控制台91相连接，连接方式可采用有线方式也可采用无线方式，所述第一控制台91通过接收所述电子式气体流量计811传输的流量数值来实时监控和调整经所述第一注入点34注入到所述真空管路3中的所述第二气体的流量，并在所述第二气体流量异常时控制蚀刻机台停机。

在一实施例中，所述第一控制台91可通过所述电子式气体流量计本身自带的调节阀来调整所述第二气体经所述第一注入点34注入到所述真空管路3中的注入流量。

在另一实施例中，也可以与供气管道上设置与所述第一控制台91相连的流量带动电磁阀，通过流量带动电磁阀来调整所述第二气体经所述第一注入点34注入到所述真空管路3中的注入流量。

如图4所示，在一实施例中，为了防止所述真空管路3中的所述可燃物质倒流到所述气体供应源11中，造成所述气体供应源11中的所述第二气体受到污染，所述第一注入点34与所述气体供应源11之间的所述供气管道8上设置有逆止阀84。

如图4所示，在一实施例中，所述第一注入点与所述气体供应源11之间的所述供气管道8上设置有球阀82，减压阀83，和压力计85(图3中未图示，请参见图5)中的至少其中之一；所述球阀82用于打开或切断所述第二气体的供应，所述减压阀83用于调节通过所述第一注入点注入到所述真空管路3中的所述第二气体的流量，所述压力计85用于显示管道中所述供气管道8中的压力。

需要说明的是，所述逆止阀84、所述球阀82、减压阀83串接在所述供气管道8中，所述压力计85安装于所述供气管道8中的一侧管壁上。

需要说明的是，所述第二注入点6与所述气体供气源之间的所述供气管道8上亦可以设置有球阀(未图示)，减压阀(未图示)，压力计(未图示)，逆止阀(未图示)以及气体流量计(未图示)。

图5示出了本实用新型的真空管路防护系统的第二种实施方式的示意图，与图3对应的第一种实施方式不同的是，所述真空管路防护系统采用所述机械式气体流量计812，其它结构基本相似。由于机械式气体流量计812不能将流量数值传送到相应的系统从而实现实时监控，一旦经所述第一注入点34注入到所述真空管路3的第二气体流量异常时(例如气体供应源11供气不足)，并不能实现有效预警，仍然存在所述真空管路3中可燃气体发生爆炸的风险。

为此，可通过检测气体供应源11的气体供应状态来预警，避免因为气体供应源11供气不足而导致的所述真空管路3中可燃气体发生爆炸。具体地，如图5所示，将一流量监控模块10与所述气体供应源11相连接，用于监控所述气体供应源11的供气是否异常，并且所述流量监控模块10与第二控制台92相连接，所述第二控制台92用于当所述气体供应源11的供气出现异常时控制所述反应腔体1所属的机台停机。

具体地，所述流量监控模块10包括警报装置(未图示)，用于当所述气体供应源11的供气出现异常时发出警报并触发所述第二控制台92控制所述反应腔体所属的机台停机。

需要说明的是，现有的蚀刻机台中原厂设计中一般都自带监控气体供应源11的供气是否异常的流量监控模块10，因此可以直接利用而不用专门设置流量监控模块10。例如，在蚀刻机台的反应腔体1中有与所述气体供应源11相连的晶圆暂存区，所述气体供应源11用于给所述晶圆暂存区供气，所述晶圆暂存区原厂设计中有自带的用于监控所述气体供应源11的流量监控模块10，而晶圆暂存区的流量监控模块10与主机台控制电脑UPC(第二控制台92)相连接，当晶圆暂存区的流量监控模块10检测到气体供应源11的供气出现异常时，发送报警信号给主机台控制电脑UPC，控制蚀刻机台停机。

本实用新型的真空管路防护系统也适应于同一蚀刻机台的多个反应腔体1，亦适应于多台蚀刻机台的多个反应腔体1，在每一个反应腔体1配套的真空管路3中分别设置一第一注入点34，分别根据各真空管路3中第一气体的性质，向各真空管路3中通入一定流量的第二气体，将各真空管路3中第一气体的浓度稀释到其爆炸下限以下。

作为示例，可采用如图6所示的气体注入方式，所述气体供应源11分别为设备源及真空管路3中供气，其中，在为设备源供气的所述供气管道8与给所述真空管道3中供气的所述供气管道8之间设置有逆止阀84，用于防止所述真空管路3中的所述第一气体倒流而造成给设备源的供气被污染。图6中示出了分别给3个设备源以及5个所述真空管路3供气，当然，设备源和所述真空管路3的个数可以任意变化；图6中的五个管路分别连接于五个反应腔体所配套的真空管路上的第一注入点，这五个反应腔体既可以属于一个蚀刻机台的五个反应腔体，也可以属于多台蚀刻机台的五个反应腔体。

如图7所示，本实用新型还提供一种真空管路防护方法，所述真空管路3分别连接主泵2和前级泵5，所述主泵1与反应腔体1连接，所述反应腔体1内容置有第一气体，所述方法包括以下步骤：

执行步骤S10、于所述真空管路3的管壁上设置一第一注入点34。

执行步骤S20、经所述第一注入点34向所述真空管路3中注入第二气体，用来将从反应腔体1中进入到所述真空管路3中的所述第一气体浓度稀释。

在一实施例中，所述第一气体包括可燃气体；经所述第二气体稀释后的所述真空管路3中的所述第一气体的浓度低于其爆炸下限。当然，所述第一气体也可以是可燃蒸汽，或者含有可燃粉尘的气体，不以此为限。

作为示例，所述第一气体包括羰基硫、氢气、硫化氢、甲烷和硅烷中的一种或组合。

需要说明的是，注入到所述真空管路3中的所述第一气体的注入流量需要根据所述真空管路3中第一气体的量、真空管路3的空间大小、排气层流，以及注入流量的控制精度等因素进行综合考量，注入流量过大，容易引起所述主泵2损坏，或者引起所述反应腔体1中真空度的不稳定，影响产品的相关品质表现，注入流量过小，容易因为注入流量的波动而使所述真空管路3中的所述第一气体的浓度高于其爆炸下限，有发生爆炸的风险。

具体地，所述第二气体通过气体供应源11提供，所述第二气体包括氮气或稀有气体。

在一实施例中，所述方法还包括通过设置于所述第一注入点34与所述气体供应源11之间的逆止阀84来防止所述真空管路3中的所述第一气体倒流到所述气体供应源11。

在一实施例中，所述方法还包括，通过设置于所述第一注入点34与所述气体供应源11之间的气体流量计81来控制注入到所述真空管路3中所述第二气体的注入流量。需要说明的是，所述气体流量计81可采用电子式气体流量计811和机械式气体流量计812，其中电子式气体流量计811能将流量数值实时传送到系统(比如下文提到的收值与监控系统FDC)，实现实时监控，而且流量控制精度高；而机械式气体流量计812不能向系统传送流量数值，而且流量控制误差大。

在一实施例中，在步骤S20中，还包括，第一控制台91通过接收所述电子式气体流量计811的流量数据来实时监控和调整注入到所述真空管路中的所述第二气体的注入流量，当所述第二气体的注入流量异常时，通过第一控制台控制所述反应腔体所属的机台停机。实时监控和调整经所述第一注入点34注入到所述真空管路3中的所述第二气体的流量，当经所述第一注入点34注入到所述真空管路3的所述第二气体的流量异常时，第一控制台91控制所述反应腔体1所属的机台停机，对应上述图4所示的第一种实施方式。

在步骤S20中，还包括，监控所述气体供应源11的供气是否出现异常，当所述气体供应源11的供气出现异常时，第二控制台92接收到异常信号并控制所述反应腔体1所属的机台停机，对应上述图5所示的第二种实施方式。

执行步骤S30、对经前级泵5抽出的所述可燃气体进行尾气处理。

在进行尾气处理之前，还包括使用所述第二气体对经所述前级泵5抽出的所述可燃气体进行进一步稀释。

需要说明的是，为了控制成本，注入到所述真空管路中的所述第二气体流量和注入到所述前级泵的排气口与所述尾气处理装置之间的管道中的所述第二气体流量之和为一定值。

需要说明的是，所述真空管路3上的连接部件31与所述主泵2密封连接。为了进一步降低真空管路3中的第一气体在所述真空管路3流动时发生爆炸的风险，所述第一注入点34设置于所述真空管路3靠近所述连接部件31的一端的管壁上，用于在靠近所述主泵2排气口的位置将所述真空管路3中的第一气体的浓度降到爆炸下限以下。

需要说明的是，为了安全考量，本实用新型的真空管路防护方法也可在所述密封圈33及其相邻的所述真空管道32部分或者全部的外周部设置有防爆毯(密封圈)设置防爆毯4，采用主动防护和被动防护的双重防护技术。例如，为了降低由于连接部件31泄漏第一气体而导致爆炸所造成的破坏，所述连接部件31的外壁设置有防爆毯4。

为了避免所述反应腔体3中的制程产物附着于所述真空管路3的管壁上，造成所述真空管路3的污染以及堵塞，所述连接部件31的外壁与所述防爆毯4之间设置有加热装置311用于加热所述连接部件31，使制程产物不易附着于所述真空管路3的管壁上。

需要说明的是，本实用新型的真空管路防护方法可应用于一个机台的多个反应腔体的真空管路防护或多个机台的多个反应腔体的真空管路防护。

下面将结合具体的实施例和对比例来说明本实用新型。

以目前所知的半导体制造工艺中的二氧化硅干法刻蚀(OX DRY ETCH)站点，在现有的半导体制造工艺中稀释前真空管路3中的羟基硫COS气体的浓度预估值如表1所示，为13.15％(羟基硫COS气体的自燃或爆炸浓度约在11.9％～29％)，这就意味着在分子泵(Turbo pump)到干式泵(Dry pump)真空管路3区间，有达到自燃或爆炸的安全风险。

表1未经稀释的真空管路中COS浓度预估值

气体	流量
		主泵抽出的氧气	175
主泵抽出的氮气	10
		主泵抽出的羟基硫	28
真空管路的混合气体	213
		真空管路中羟基硫的浓度	13.15％

实施例1

采用如图4所示的第一种实施方式的真空管路防护系统，选用电子式气体流量计811，所述电子式气体流量计811除了具有普通的机械式气体流量计812的功能外，还具有以下特点：①所述电子式气体流量计811能与厂内的收值和监控系统FDC(第一控制台91)兼容且能进行数据交互，能够将的氮气流量数值实时传送到所述收值和监控系统FDC，所述收值和监控系统FDC能够实时监控氮气流量，当氮气流量异常时，所述收值和监控系统FDC通过与其相连的主机台控制电脑来立即控制刻蚀机台停机，避免影响产品品质或者发生危险事故；②所述电子式气体流量计811相比普通的气体流量计81流量控制更精确且能实时的控制。

表2第一实施方式中稀释后真空管路中COS浓度预估值

所述电子式气体流量计811控制经所述第一注入点34注入到真空管路中的氮气的流量为500sccm(第一设定流量)，稀释后所述真空管路中的羟基硫COS的浓度预估值如表2所示，为3.9％，低于羟基硫COS气体的爆炸下限，可以避免真空管路区间发生自燃或者爆炸；作为示例，设置所述氮气流量的阈值上限为550sccm，阈值下限为450sccm，收值和监控系统FDC实时接收并判断电子式气体流量计811上传到的氮气流量，如果不在阈值范围内，则控制蚀刻机台停机。经稀释后的羟基硫COS气体被前级泵5抽出，通过所述第二注入点6向所述前级泵5的排气口与所述尾气处理装置7之间管道中通入39500sccm(第二设定流量)的氮气进行进一步稀释，稀释后所述第二注入点6中的羟基硫COS的浓度预估值如表3所示，为0.07％，然后通入尾气处理装置7中进行处理，所述第一设定流量与所述第二设定流量的和为40000sccm，当然，所述第一设定流量和所述第二设定流量可以根据实际情况进行优化调整，不一此处的列举为限。

需要说明的是，在本实施例中，只需在连接部件31处安装一个防爆毯4。

表3第一实施方式中稀释后第二注入点中COS浓度预估值

气体	流量(sccm)
		主泵抽出的氧气	175
主泵抽出的氮气	10
		主泵抽出的羟基硫	28
第一注入点的氮气	500
		第二注入点中注入的氮气	39500
第二注入点中的混合气体	40213
		第二注入点中羟基硫的浓度	0.07％

实施例2

采用如图5所示的第二种实施方式的真空管路防护系统，选用机械式气体流量计812，所述机械式气体流量计812不能向监控平台传送流量数值，而且流量控制没有第一种气体流量计81准确，为了安全考量，需要提高通入氮气的流量。

作为示例，蚀刻机台反应腔体1中的羟基硫COS气体经所述电子式气体流量计811控制经所述第一注入点34注入到真空管路3中的氮气的流量为1000-2000sccm(第一设定流量)，稀释后所述真空管路3中的羟基硫COS的浓度预估值如表4所示，为1.27％-2.31％，低于羟基硫COS气体的爆炸下限，可以避免真空管路3区间发生自燃或者爆炸；由于不能实时监控通入的氮气流量数值，容易因为气体供应源11的供气异常而导致注入到所述真空管路3中的氮气量异常，当供气源的供气不足时真空管路3中的羟基硫COS气体浓度高于其爆炸下限，有发生爆炸和自燃的危险。为了解决这一问题，利用蚀刻机台反应腔室中的晶圆暂存区自带的流量监控模块10来检测气体供应源11的供气是否异常，这是因为气体供应源11也用于给晶圆暂存区提供氮气作为第二气体，因此检测晶圆暂存区中的第二气体供应是否异常就可以反应气体供应源11的供气是否异常；而晶圆暂存区的流量监控模块10与主机台控制电脑UPC(第二控制台92)相连接，当晶圆暂存区的流量监控模块10检测到气体供应源11的供气出现异常时，主机台控制电脑UPC控制蚀刻机台停机。经稀释后的羟基硫COS气体被前级泵5抽出，通过所述第二注入点6向所述前级泵5的排气口与所述尾气处理装置7之间管道中通入38000-39000sccm(第二设定流量)的氮气进行进一步稀释，稀释后所述第二注入点6中的羟基硫COS的浓度预估值如表5所示，为0.07％，然后通入尾气处理装置7中进行处理，所述第一设定流量与所述第二设定流量的保持为40000sccm。

需要说明的是，也可以选择蚀刻机台自带的能直接监测气体供应源11供气是否异常的其它流量监控模块10来检测气体供应源11的供气是否异常，不以本实施例为限。

需要说明的是，在本实施例中，只需在连接部件31处安装一个防爆毯4。

表4第二实施方式中稀释后真空管路中COS浓度预估值

气体	流量(sccm)
		主泵抽出的氧气	175
主泵抽出的氮气	10
		主泵抽出的羟基硫	28
第一注入点出氮气	1000-2000
		真空管路中的混合气体	1213-2213
真空管路中羟基硫的浓度	1.27％-2.31％

表5第二实施方式中稀释后的第二注入点中COS浓度预估值

气体	流量(sccm)
		主泵抽出的氧气	175
主泵抽出的氮气	10
		主泵抽出的羟基硫	28
第一注入点的氮气	1000-2000
		第二注入点中注入的氮气	38000-39000
第二注入点中的混合气体	40213
		第二注入点中羟基硫的浓度	0.07％

对比例1

采用如图1所示的真空管路防护系统。在图1对应的现有技术(相关描述详见背景技术部分)中，为了防止真空管路区间发生自燃和爆炸，采用全氟环密封圈防止所述真空管路中气体泄漏来降低风险发生的概率，以及在连接主泵和真空管路的连接部件外表面和各真空管道的连接部处安装防爆毯来降低事故发生时所造成的损失

在对比例1中，需要安装有7个防爆毯，而实施例1和实施例2中只需要一个防爆毯，相当于减少了六个防爆毯，每一个防爆毯的价格为2100美元，每一个反应腔室配套的真空管路节约的成本请见表6，在生产车间，包括多台的刻蚀机台，每个刻蚀机台又包括多个反应腔室，这将极大的节约成本。

表6实施例1和实施例2与现有技术方案的成本对比图

综上所述，本实用新型提供一种真空管路防护系统和方法，所述真空管路防护系统包括，反应腔体，以及与所述反应腔体配套的主泵，前级泵和真空管路；所述反应腔体与所述主泵密封连接，所述反应腔体中容置有第一气体；所述主泵通过所述真空管路与所述前级泵相连接；其中，在所述真空管路的管壁上设置有一第一注入点，第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中，用于将从所述反应腔体中抽到所述真空管路中的第一气体的浓度稀释至其爆炸下限以下。本实用新型的系统和方法，通过在真空管路的管壁上设置第一注入点，第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中，将从所述反应腔体中抽到所述真空管路中的第一气体的浓度稀释至其爆炸下限以下，降低所述真空管路发生爆炸的风险，确保人员及机台的安全；相比现有技术可以减少在真空管路上设置防爆毯的数量，从而节省安装防爆毯的费用，也可以避开后期的高空维护作业，易于维护，保证后期维护人员的安全；通过在气体供应源与第一注入点之间引入气体流量计来控制通过所述第一注入点注入到所述真空管路中的第二气体的流量，可以更准确，可控的调节所述真空管路中第一气体稀释后的浓度；通过监控气体供应源的供气是否异常或者监控注入到真空管路的第二气体的流量是否异常，当出现异常时，控制台控制反应腔体所属的机台停机，避免真空管路发生爆炸的风险。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种真空管路防护系统，其特征在于，包括：

反应腔体，以及与所述反应腔体配套的主泵，前级泵和真空管路；

所述反应腔体与所述主泵密封连接，所述反应腔体内容置有第一气体；

所述主泵通过所述真空管路与所述前级泵相连接；

其中，在所述真空管路的管壁上设置有第一注入点，第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中，用于将从所述反应腔体中进入所述真空管路中的所述第一气体的浓度稀释。

2.根据权利要求1所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述第一气体包括可燃气体。

3.根据权利要求2所述的真空管路防护系统，其特征在于，经所述第二气体稀释后的所述真空管路中的所述第一气体的浓度低于其爆炸下限。

4.根据权利要求1所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述第一注入点与气体供应源连接，所述第一注入点所述气体供应源之间设置有气体流量计。

5.根据权利要求4所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述系统还包括第一控制台，所述第一控制台与所述气体流量计相连接，用于实时监控和调整所述第二气体经所述第一注入点注入到所述真空管路中的注入流量，并在所述第二气体的注入流量异常时控制所述反应腔体所属的机台停机。

6.根据权利要求4所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述系统还包括流量监控模块和第二控制台，其中所述流量监控模块分别与所述第二控制台和所述气体供应源相连接，用于监控所述气体供应源的供气是否异常；所述第二控制台用于当所述气体供应源的供气出现异常时控制所述反应腔体所属的机台停机。

7.根据权利要求1所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述真空管路包括真空管道以及密封圈，相邻两个所述真空管道通过所述密封圈密封连接；所述密封圈及其相邻的所述真空管道部分或者全部的外周部设置有防爆毯。

8.根据权利要求1所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述前级泵的排气口与尾气处理装置相连，所述前级泵的排气口与所述尾气处理装置之间的管道上设置有第二注入点，所述第二气体经所述第二注入点注入到所述管道中用于进一步稀释经所述前级泵抽出的所述第一气体。

9.根据权利要求1所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述第一注入点设置于所述真空管路靠近所述主泵一端的管壁上。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的真空管路防护系统，其特征在于，所述真空管路防护系统应用于一个机台的多个反应腔体或多个机台的多个反应腔体。