本发明涉及气体处理技术领域，特别涉及一种气体处理系统及处理方法。
背景技术：
在晶圆蚀刻过程中常需要用到氧硫化碳(cos)气体，但氧硫化碳气体属于易燃易爆气体，当氧硫化碳的浓度达到11.9％～29％时有可能发生自燃或爆炸。因此，在晶圆蚀刻的晶圆真空反应室之后需要增加气体稀释系统稀释晶圆真空反应室中的氧硫化碳。现有的氧硫化碳稀释过程是在抽出氧硫化碳的排气管路的末端进行的，但是由于氧硫化碳气体在刚抽入排气管路中时浓度已经能够达到13.15％，处于氧硫化碳的爆炸浓度范围内，因此容易出现安全事故，造成设备和人身危害。另一方面，为了减小安全事故的发生几率，现有的方式是在排气管路的各段衔接位置安装密封环和包裹防爆毯，以减少对设备和人身的损坏。但是由于排气管路过长且需要安装的防爆毯过多，操作人员需要高空作业进行防爆毯的安装和维护，因此极易造成坠落及管路爆炸等危险事故发生。
在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供一种气体处理系统及处理方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个实施例，提供一种气体处理系统，包括：
至少一排气系统，具有第一泵体、第二泵体和排气管路；所述第一泵体与一晶圆真空反应室连接，所述排气管路的进气端与所述第一泵体连接，所述第一泵体将所述晶圆真空反应室中的第一混合气体抽入所述排气管路中；所述排气管路的出气端与所述第二泵体连接；所述第一混合气体包含氧硫化碳；
氮气供给系统，用于向各厂务设备供应氮气；以及
氮气管路，与所述氮气供给系统以及所述排气管路的所述进气端连接，所述氮气管路用于将所述氮气供给系统中供应的氮气输送到所述排气管路的所述进气端处，以稀释所述第一混合气体中的所述氧硫化碳浓度至爆炸浓度下限以下；
其中，供应至所述氮气管路中的氮气为从所述氮气供给系统供应至各所述厂务设备的氮气中分配出的，且所述氮气供给系统中的氮气量未增加；所述第一混合气体经所述氮气稀释后生产第二混合气体，所述第二混合气体经由所述排气管路输送到所述第二泵体，所述第二泵体用于将所述排气管路中的第二混合气体排出。
在一些实施例中，所述厂务设备包括所述第二泵体，所述氮气供给系统为所述第二泵体供应氮气，所述第二泵体用于使用氮气将所述第二混合气体中的所述氧硫化碳再次稀释并排出所述第二泵体；
其中，供应至所述氮气管路中的氮气为从所述氮气供给系统供应至所述第二泵体的氮气中分配出的，所述氮气供给系统供应给所述氮气管路的氮气量小于供应给所述第二泵体的氮气量。
在一些实施例中，还包括：
流量控制装置，设置在所述氮气管路上，用于控制所述氮气管路中氮气的流量；
控制单元，与所述流量控制装置以及所述氮气供给系统电连接，所述控制单元用于监控所述氮气供给系统以及监测控制所述流量控制装置。
在一些实施例中，所述流量控制装置包括设置在所述氮气管路上的压力计、调压阀、流量计和流量阀；所述控制单元与所述压力计、所述调压阀、所述流量计以及所述流量阀电连接，所述控制单元通过监控所述压力计控制所述调压阀开度，以及通过监控所述流量计控制所述流量阀开度，以调节所述氮气管路中输送的氮气量。
在一些实施例中，所述控制单元包括监测管路和压力控制器，所述监测管路与所述氮气管路并联设置且与所述氮气供给系统连接，所述压力控制器通过监测所述监测管路中的氮气量，以监测所述氮气供给系统的供气情况。
在一些实施例中，所述控制单元还与所述晶圆真空反应室电连接，根据监测的所述氮气供给系统以及所述流量控制装置的情况控制所述晶圆真空反应室工作。
在一些实施例中，所述氮气供给系统从供应给各所述厂务设备的氮气中分配部分氮气至所述氮气管路，未增加所述氮气供给系统中的氮气量。
在一些实施例中，所述排气管路竖直设置，由下至上依次包括底层区域、中层区域和高层区域；所述晶圆真空反应室和所述第一泵体位于所述高层区域，所述第二泵体位于所述底层区域。
在一些实施例中，在所述排气管路的所述进气端外部设置有加热带，在所述加热带的外部设置有防爆毯，所述加热带与所述防爆毯的设置位置在所述第一泵体与所述氮气管路之间。
在一些实施例中，还包括净气装置，所述净气装置与所述第二泵体连接，所述第二泵体将所述第二混合气体以及所述第二泵体中的氮气一同泵送到所述净气装置中进行气体除害处理后，排出到大气中。
在一些实施例中，所述排气系统为并联设置的多个，且每一所述排气系统均与一所述氮气管路和一所述晶圆真空反应室连接。
在一些实施例中，所述排气管路为多段管路结构时，在各段所述管路结构的连接处设置密封环，所述密封环外部无防爆毯设置。
根据本发明的一个实施例，还提供了一种气体处理方法，包括：
提供如上所述的气体处理系统；
向所述晶圆真空反应室内放入晶圆并持续通入反应气体，所述反应气体与所述晶圆进行蚀刻过程中产生所述第一混合气体；
所述第一泵体持续将所述晶圆真空反应室中的所述第一混合气体抽入所述排气管路；
所述氮气管路持续将氮气输送到所述排气管路中，以对所述第一混合气体中的所述氧硫化碳进行第一次稀释；其中，输送到所述排气管路中的氮气为所述氮气供给系统供应至各所述厂务设备的氮气中所分配出的，且所述氮气供给系统中的氮气量未增加，所述第一混合气体经过第一次稀释后生产第二混合气体；以及
所述第二泵体持续将所述排气管路中的所述第二混合气体抽入其内部，并在所述第二泵体中利用氮气将所述第二混合气体中的所述氧硫化碳再次稀释后排出所述第二泵体。
在一些实施例中，输送到所述排气管路中的氮气为所述氮气供给系统供应至所述第二泵体的氮气中所分配出的。
在一些实施例中，通过控制单元监测所述氮气供给系统中的氮气供应情况，当所述氮气供给系统供应氮气出现异常时，所述控制单元控制所述晶圆真空反应室停止对所述晶圆进行刻蚀，同时所述控制单元控制流量控制装置关闭，停止所述氮气管路向所述排气管路中输送氮气。
本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明系统提供给氮气管路中用于稀释第一混合气体的氮气是氮气供给系统提供的，且该氮气是氮气供给系统供应至各厂务设备的氮气中所分配出的，并未额外增加氮气供给系统的负担，在保证各厂务设备正常运作的情况下，不仅节省了系统的生产成本同时还提高了系统的安全性。2、本发明系统由于在排气管路进气端设置氮气管路，通过氮气管路向排气管路中通入少量氮气以稀释进入到排气管路中的氧硫化碳浓度，从而避免了进入到排气管路中的氧硫化碳浓度过高发生自燃或爆炸，提高了设备和人员安全性。3、本发明系统的进入到排气管路中的氧硫化碳气体经过氮气稀释，因此处于安全浓度范围内，不会产生爆炸，因此不用在排气管路上包裹防爆毯，降低了工作人员高空作业的危险性及设备维护成本。4、本发明的控制单元由于与晶圆真空反应室、流量控制装置以及氮气供给系统电连接，因此能够在氮气供给系统的氮气供应出现问题是，控制单元流量控制装置和晶圆真空反应室联动停止工作，避免在氮气供应不足时继续工作使得进入到排气管路中的氧硫化碳浓度过高发生爆炸或自燃。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
图1为本发明实施例的气体处理系统的结构图。
图2为本发明另一实施例的气体处理系统的结构图。
图3为本发明实施例的气体处理方法的流程图。
附图标号说明：
10-排气系统；11-第一泵体；12-第二泵体；
13-排气管路；14-氮气管路；20-晶圆真空反应室；
131-进气端；132-出气端；30-氮气供给系统；
40-控制单元；15-流量控制装置；151-压力计；
152-调压阀；153-流量计；41-检测管路；
42-压力控制器；50-抓取臂；60-加载区；
70-传输装置；133-加热带；134-防爆毯；
80-净气装置；135-管路结构；136-密封环；
154-流量阀。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示，本发明实施例提供了一种气体处理系统，包括：
至少一排气系统10，具有第一泵体11、第二泵体12、排气管路13。第一泵体11与一晶圆真空反应室20连接。排气管路13的进气端131与第一泵体11连接，第一泵体11将晶圆真空反应室20中的第一混合气体抽入排气管路13中，排气管路13的出气端132与第二泵体12连接。其中，第一混合气体包含氧硫化碳，需要说明的是第一混合气体中还包括其他气体，例如氧气。
氮气供给系统30，用于向各厂务设备提供氮气。
氮气管路14，与氮气供给系统30以及排气管路13的进气端131连接，氮气管路14用于将氮气供给系统30供应的氮气输送到排气管路13的进气端131处，以稀释第一混合气体中的氧硫化碳浓度至爆炸浓度下限以下。需要说明的是，氧硫化碳的爆炸浓度范围是11.9％-29％。
其中，供应至氮气管路14中的氮气为氮气供给系统30供应至各厂务设备的氮气中所分配出的。第二泵体12用于将排气管路13中的第二混合气体排出，第二混合气体包含氮气管路14中输送的氮气以及第一混合气体。
氮气供给系统30从供应给各厂务设备的氮气中分配部分氮气至氮气管路14，未额外增加氮气供给系统30中的氮气量。也可以理解为氮气供给系统30供应的氮气总量未因为额外供应氮气给氮气管路14而改变。因此，由于氮气是氮气供给系统30供应至各厂务设备的氮气中所分配出的，并未额外增加氮气供给系统30的负担，在保证各厂务设备正常运作的情况下，不仅节省了系统的生产成本同时还提高了系统的安全性。
在一个实施例中，厂务设备可以包含第二泵体12，氮气供给系统30为第二泵体12供应氮气，第二泵体12中的氮气将第二混合气体中的氧硫化碳再次稀释并排出第二泵体12。优选的，供应至氮气管路14中的氮气为氮气供给系统30供应至第二泵体12的氮气中所分配出的。且氮气供给系统30供应给氮气管路14的氮气量小于供应给第二泵体12的氮气量。
例如，在一个具体的实施方式中，第二泵体12满足运转要求规格的氮气量最大值为40slm(标况状态升/分钟)，当氮气管路14输送的氮气量为1～2slm时，第二泵体12分配给氮气管路14后的氮气量为30～38slm。进而在保证第二泵体12运转条件的同时，为氮气管路14提供了氮气，且不增加氮气供给系统30的负担。
在一个实施例中，气体处理系统还包括流量控制装置15和控制单元40。流量控制装置15设置在氮气管路14上，用于控制氮气管路14中氮气的流量。控制单元40与流量控制装置15以及氮气供给系统30电连接，控制单元40用于监控氮气供给系统30的氮气供应情况，以及监测和控制流量控制装置15的氮气输送情况。控制单元40还与晶圆真空反应室20电连接，根据监测的氮气供给系统30以及流量控制装置15的情况控制晶圆真空反应室20工作。实现晶圆真空反应室20、流量控制装置15以及氮气供给系统30之间的联动。排气管路13内部为真空环境。
需要说明的是，晶圆真空反应室20中的混合气体主要用于对晶圆真空反应室20中的晶圆进行处理。晶圆真空反应室20能够对晶圆进行多种处理，根据处理步骤和工艺的不同，晶圆真空反应室20中通入的第一混合气体也不相同。当混合气体包含氧硫化碳和氧气时，晶圆真空反应室20主要用于对晶圆进行蚀刻处理。本实施例中的氮气管路14至少在晶圆真空反应室20对晶圆进行蚀刻处理时工作，即稀释混合气体中的氧硫化碳浓度。优选的，也可只在蚀刻处理过程中氧硫化碳浓度较高的几个步骤中通过氮气管路14输送氮气稀释排气管路13中的氧硫化碳，防止自燃或爆炸。
为了更好的控制和检测氮气管路14的氮气输送情况，流量控制装置15包括设置在氮气管路14上的压力计151、调压阀152、流量计153和流量阀154。控制单元40与压力计151、调压阀152、流量计153以及流量阀154电连接，通过监控压力计151和流量计153的数值，控制调压阀152和流量阀154的开度以调节氮气管路14中输送的氮气量。其中，压力计151能够检测氮气管路14内部压力情况，流量计153能够检测经由调压阀152之后的氮气的流量。
在一个实施例中，控制单元40包括监测管路41和压力控制器42，监测管路41与氮气管路14并联设置且与氮气供给系统30连接，压力控制器42通过监测监测管路41中的氮气量，进而监测氮气供给系统30的供气情况。
在一个优选的实施例中，控制单元40还可分别与抓取臂50、加载区60、传输装置70电连接。其中抓取臂50用于将晶圆抓取到加载区60中，加载区60用于存储晶圆以及将晶圆分配至传输装置70上，传输装置70用于将晶圆运送至晶圆真空反应室20中。当控制单元40检测到氮气供给系统30中的氮气供应异常时，能够联动控制抓取臂50、加载区60、传输装置70、晶圆真空反应室20以及氮气供给系统30同时停止工作。
为了防止第一泵体11从晶圆真空反应室20中抽出的第一混合气体中的氧硫化碳在被氮气管路14中的氮气稀释之前发生爆炸等危险，可以在排气管路13的进气端131外部设置有加热带133，在加热带133的外部设置有防爆毯134，加热带133与防爆毯134的设置位置在第一泵体11与氮气管路14之间。防爆毯134主要用于防止刚进入到排气管路13中的氧硫化碳浓度过高发生爆炸。加热带133主要用于对排气管路13的进气端131进行加热，防止第一泵体11抽出的混合气体冷凝而附着在排气管路13的内壁上。
在一个实施例中，如图1所示，还包括净气装置80，净气装置80与第二泵体12连接，第二泵体12将排气管路13中的第二混合气体以及第二泵体12中的氮气一同抽入到净气装置80中，净气装置80对各气体进行除害，净化为安全无害气体后排出到大气中。需要说明的是，净气装置80可采用现有技术中的任意设备，可实现上述净化气体的功能即可。
为了便于晶圆真空反应室20中的混合气体的抽取和输送，排气管路13可竖直设置。设定说明书附图中的各附图的上方位即为顶部，各附图的下方位即为底部。排气管路13由下至上依次包括底层区域、中层区域和高层区域。晶圆真空反应室20和第一泵体11位于高层区域，第二泵体12位于底层区域。排气管路13的顶部(即位于高层区域的一端)包括进气端131，排气管路13的底部(即位于底层区域的一端)包括出气端132。由于位于高层区域的排气管路13的进气端131通入有氮气管路14输送的氮气，因此排气管路13内的氧硫化碳浓度被稀释至爆炸浓度下限以下，因此排气管路13不会发生爆炸，不用在排气管路13的高层区域和中层区域安装防爆毯，因此工作人员无需在高层区域和中层区域进行高空作业，避免设备发生危险的同时降低了工作人员的人身安全。
如图2所示，当排气系统10为多个时，各排气系统10并联设置，且每一排气系统10的氮气管路14均与同一氮气供给系统30连接，实现同时对多个晶圆真空反应室20内的混合气体同时进行氧硫化碳稀释，提高晶圆的加工效率和气体稀释效率。
如图1所示，当排气管路过长时，排气管路13由多段管路结构135组合形成时，在各段管路结构135的连接处设置密封环136，密封环136能够防止各段管路结构135发生气体泄漏。同时，由于排气管路13中的氧硫化碳气体已经被氮气管路14中的氮气稀释，因此不需要在各段管路结构135的连接处设置防爆毯134。
在一个优选的实施例中，密封环136采用全氟环。
下面通过一个具体实施例说明本发明系统的技术效果。
当晶圆真空反应室20对晶圆进行蚀刻时，在步骤x、y、z中均需要向晶圆真空反应室20中通入氧硫化碳0.028slm，氧气0.175slm，并对晶圆进行蚀刻处理。第一泵体11将晶圆真空反应室20中的氧硫化碳和氧气抽入到排气管路13中，第一泵体11为了避免抽出的气体附着在第一泵体11内壁，因此需要通入0.01slm的氮气提供吹扫动力。此时，刚进入到排气管路13中的氧硫化碳浓度为13.15％(如表1所示)。
表1
当氮气管路14将1-2slm的氮气通入排气管路13后，排气管路13中的氧硫化碳含量被稀释为2.31％(如表2所示)，使得氧硫化碳气体浓度处于安全范围，而不在自燃或爆炸浓度范围内。
表2
然后第二泵体12继续将排气管路13中的气体抽出，为了保证抽气流量以及防止混合气体附着第二泵体内壁，需要加入30-38slm的氮气，此时氧硫化碳被进一步稀释到浓度仅为0.07％。
因此，本发明系统通过两次氮气稀释氧硫化碳，使得在整个系统中排气管路13中处于任何位置的氧硫化碳气体均不会发生自燃或爆炸，显著提高了设备安全性。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种气体浓度稀释方法，基于上述任意实施例的系统，方法包括以下步骤：
s100：向晶圆真空反应室20内放入晶圆并持续通入反应气体，反应气体与晶圆进行蚀刻过程中产生第一混合气体。
s200：第一泵体11持续将晶圆真空反应室20中的第一混合气体抽入排气管路13。
s300：氮气管路14持续将氮气输送到排气管路13中，以对第一混合气体中的氧硫化碳进行第一次稀释。其中，输送到排气管路13中的氮气为氮气供给系统30供应至各厂务设备的氮气中所分配出的。
s400：第二泵体12持续将排气管路13中的第二混合气体抽入其内部，并通过第二泵体12中的氮气将混合气体中的氧硫化碳再次稀释后排出第二泵体12。
在一个实施例中，输送到排气管路13中的氮气为氮气供给系统30供应至第二泵体12的氮气中所分配出的。
在一个实施例中，控制单元40监测氮气供给系统30中的氮气供应情况，当氮气供给系统30供应氮气出现异常时，控制单元40控制晶圆真空反应室20停止对晶圆进行刻蚀，同时控制单元20控制流量控制装置15关闭，停止氮气管路14向排气管路13中输送氮气。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。