CN109152974B - 具有可燃过滤匣及可重复使用的框架的气载分子污染物过滤匣系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用以控制气载分子污染物的用于半导体工具及洁净室应用的过滤器。过滤匣系统包含：过滤匣，其具有非织纤维及至少一种吸附剂。在一些实施例中，所述过滤匣由大体上可燃材料构成以支持其终止服务破坏。

Description

具有可燃过滤匣及可重复使用的框架的气载分子污染物过滤 匣系统

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2016年4月28日申请的第62/328,920号美国临时申请案的权益，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

许多半导体工具及洁净室位于例如特别是中国台湾的地方，其中垃圾填埋空间及制造设备的处理是昂贵的。由于可用垃圾填埋空间非常有限，中国台湾地区环保署(EPA)已采取有利于燃烧的策略作为城市固体废物处理的主要方法，其由垃圾填埋来补充。因此，从1991年起，中国台湾省政府制定WTE(废物能源回收)工厂建设的长期计划。根据中国台湾WTE工厂建设工程项目，迄2005年已由政府建设21座WTE工厂。

塑料具有极高热值，且因此将其掩埋在垃圾填埋场中是非常浪费的。然而，一般来说，用于半导体工具及洁净室应用的气载分子污染物(AMC)过滤器通常由持久地接合到金属外壳的吸收介质构成，这使得难以处理、再循环或再使用此类过滤器。常规上，在将此类过滤器的金属壳与胶合过滤介质分离时需要花费劳力。

一些过滤设计试图通过使用松散粒状吸附剂来解决对可重复使用性的需要，其通过将粒状吸附剂从重复使用的金属外壳倒出并且倒入新鲜吸附剂来重复使用。其它尝试为重新产生过滤介质。

然而，持续需要解决问题并降低用于半导体工具及洁净室应用的AMC过滤器的处理中所涉及的成本。

发明内容

本发明涉及适用于半导体工具及洁净室应用以控制气载分子污染物(AMC)的过滤器。过滤匣系统包含具有非织纤维及至少一种吸附剂的过滤匣。在一些实施例中，过滤匣由大体上可燃材料构成，以支持其终止服务破坏。

大体上可燃过滤匣被放置在可重复使用的壳中以完成过滤匣系统。在设计可重复使用的壳时所考虑的非限制性因素尤其包含重量、耐久性、形状保持性、处置性及阻燃性。在一个实施例中，用于过滤匣的也是可重复使用的壳是金属。在应用及使用中，过滤匣可容易地从可重复使用的壳中分离以便处理。

提供前述概述以便于理解本发明独有的一些创新特征，且不希望是完整描述。通过整体考虑整个说明书、权利要求书、附图及摘要，可获得对本发明的完整了解。

附图说明

考虑到结合附图对各种说明性实施例的以下描述，可更全面地理解本发明，其中：

图1是本发明的实施例的透视图。

图2是金属框架的一个实施例的图式。

图3是过滤匣的一个实施例的分解图。

图4是证实过滤匣的灌封的图。

图5A及5B是对准配件的部分视图。

图6是网筛的一个实施例的图式。

图7A及7B说明侧翼片附接机构。

图8是本发明的过滤匣系统的横截面图。

图9是本发明的侧面板的部分透视图。

图10是体现本发明的AMC滤波器的应用的示意图。

具体实施方式

以下是本发明的实例性实施例的描述。

用于半导体工具及洁净室应用的分子污染物的常规过滤器通常由粘合到金属外壳的吸附介质构造。这使得金属及塑料介质的回收昂贵或不可能。此外，由于金属外壳不被重复使用，所以过滤器成本很高。

根据本发明的版本，提供一种由大体上可燃材料制成的AMC过滤器，其与可重复使用的外壳结合使用，且优选地与金属外壳结合使用。此过滤系统提供允许(例如)通过焚烧来处理大体上可燃过滤器的优点，同时可重新使用金属外壳。其它优点可包含(例如)过滤系统可降低拥有成本，减少过滤器组装所需的部件数量，减少处理中涉及的劳动并减少对环境的影响。

图1是根据本发明的版本的过滤匣系统100的图式，其提供可装配到可重复使用的金属框架202(图2中所示)中的一次性过滤匣101。

图2是展示根据本发明的版本的可与一次性过滤匣101(参见图1)一起使用的可重复使用的金属框架202的图式。图2展示根据本发明的版本的底部金属网筛203在金属框架202内侧的放置，底部金属网筛203可在过滤褶包下方使用。还可在过滤褶包上方使用顶部金属网筛204，并且顶部金属网筛204可如图2所示那样滑动到金属框架202的顶部。图2的金属网筛203、204可包含位于金属网筛上的薄稀松材料层，并且可包含围绕网筛边缘的闭孔聚乙烯泡沫。金属框架202可例如满足半导体制造规范，并且可例如包括经阳极氧化的铝框架。在根据本发明的另一版本中，过滤匣101可使用例如肘节夹箝的夹箝固定到金属框架202中，所述夹箝可与过滤匣101的胶合床中的匹配凹口结合使用。

图3是根据本发明的版本的过滤匣系统的分解图。过滤匣系统包含过滤褶包305、过滤褶梳分离器306、侧面板307、热熔胶308及网筛309。过滤褶梳分离器306可由例如塑料(例如激光切割聚丙烯)制成。

图4是说明根据本发明的版本灌封(或铸造)过滤匣的过程的图式。过滤器被灌封在不具有额外组件的模具中，这依赖于胶合床本身的结构。模具使用PTFE涂覆的铝片410作为基底，其可包含铰链411，以辅助固化后从模具移除过滤器。PTFE涂层产生光滑表面并使模具耐用。还使用对准配件412，其将过滤褶包悬吊在空间中，使得其适合于最终形状，并且确保当在另一侧灌封时过滤器是正方形的。根据本发明的版本，灌封材料可为热熔聚乙烯(HMGE)，例如氮发泡聚乙烯，但可使用其它类型的热熔胶。将胶倒入例如用特氟隆增强的玻璃纤维布及钢筋作内衬的盘中。当胶冷却及硬化时，过滤器从模具脱出。

图5A及5B是说明根据本发明的版本的使用对准配件512对过滤匣进行灌封(或铸造)的图式。来自灌封第一侧的胶合床513与框架中的定位器销514对准。然后使用定位器销515将框架与夹具对准。

根据本发明的版本，使用例如筛网616(参见图6)的膜将过滤褶包与模具的外部分离。主要目标是出于美观目的而装扮过滤褶包的暴露碳；容纳任何可能已侵入灌封床的碳；并协助满足可燃性要求。图6是根据本发明的版本用作此膜的网筛616的图式。网筛616将过滤褶包的暴露碳从盒边缘偏移，并装扮褶包。可使用例如小于约0.64cm(例如约0.56cm)的网筛网孔大小及小于约0.32cm的网筛厚度。为将网筛616附装到过滤褶包，在胶已倒入之后，可使用褶包将筛网推过胶，结果如图6中所展示。

根据本发明的版本，可使用过滤褶包介质的边缘密封，例如在褶包的褶边缘上的稀松材料的边缘密封。这允许保留过滤介质中的碳，其中在过滤褶包上不使用颗粒网筛屏障。褶包可包含一或多稀松层，其环绕一或多高膨松层。稀松层及高膨松层两者都可包含非织材料，例如聚酯纤维及粘合剂。高膨松材料可包含吸附剂，例如碳或离子交换吸附剂，并且可包含混合吸附剂。如本文所使用，过滤褶包介质的“边缘密封”包括密封非织纤维材料的褶边缘。此“边缘密封”不同于本文及下文提及的“四面密封”，后者术语是指围绕过滤褶包的空气密封，例如使用单组分热熔材料形成的空气密封。

如本文所使用，“大体上可燃材料”可例如包含按重量计大于约90％的可燃材料，或按重量计大于约95％的可燃材料，或按重量计大于约98％的可燃材料，按重量计大于约99％的可燃材料，或按重量计大于约99.9％的可燃材料，或按重量计大于约99.99％的可燃材料，或仅可燃材料。

根据本发明的版本，用于过滤褶包的非织材料可为各种不同可能的材料类型，纤维大小及粘合材料中的任何者。可使用不同大小的聚酯纤维，使用乙基氯乙烯作为粘合剂。此聚酯纤维可为随机定向的或机器定向的，例如通过梳理。可使用其它类型的纤维，其包含双组分纤维，例如包含聚乙烯外壳及聚酯芯的双组分纤维。可在没有粘合剂的情况下使用双组分纤维。

根据本发明的版本，用于过滤褶包的吸附剂可(例如)为单粒状材料类型或不同类型的粒状材料类型的混合物。举例来说，可使用与离子交换混合的活性炭。可用各种不同的可能化学物质处理活性炭，化学物质中的每一者针对不同污染物。可使用的混合比的实例为87％的粒状活性炭与13％离子交换树脂。可使用的另一混合比为60％的碱处理粒状活性炭与40％离子交换。

根据本发明的版本，过滤匣的壁可在模具中使用热熔材料形成。可使用其它粘合剂。热熔粘合剂例如可为单一材料(例如聚乙烯)的低温熔融粘合剂。所使用的其它热熔材料可为其它类型的聚烯烃。根据本发明的版本，对于纯空气应用，材料应是低释气的。热熔粘合剂可注入氮气并被发泡以降低重量及成本。热熔粘合剂可提供在最短时间段内固化的优点。根据本发明的版本，热熔材料不粘附到特氟隆，使得模制部件可容易地从模具中移除。

根据本发明的版本，过滤匣可包含奇什科维奇(Kishkovich)等人的第6,740,147B2号美国专利案中教示的任何材料，所述专利案的全部教示特此以引用的方式并入本文中；举例来说，特定来说，过滤匣可包含其中教示的非织材料及吸附剂。

根据本发明的版本，侧面板用于提供足够刚度以沿过滤器的整个周边保持垫圈压力。坚固、轻量、廉价材料可用于侧面板，例如约0.32cm波纹聚丙烯面板。

图7A说明根据本发明的版本的附接侧面板717的技术。在铺设珠翼片的同时附接侧面板717。此提供清洁隅角，并且不直接附接到胶合床。图7B及7C是说明通过将褶分离器706的端部嵌入到胶珠718中来增强侧面板以适应提升力的技术的图式，已发现其增加过滤匣的显著强度。在图7C中，可看出，褶分离器梳706包含夹紧胶珠718的特征。

图8是根据本发明的版本的过滤匣系统的横截面图，展示过滤珠翼片侧梳到过滤器的侧面板的灌封。过滤珠翼片819的任一侧上均使用胶818的洪泛填充。这允许大的胶表面区域连接到过滤器，并有助于使面板变硬并改进垫片压力分布。另外，举例来说，可使用在热熔体的固化浴中的过滤褶包的洪泛填充，以形成围绕过滤褶包的四面密封。根据本发明的版本，可使用围绕过滤褶包形成四面密封的其它技术，其可(例如)包含用单组分热熔材料形成四面密封，或者通过使用多组分粘合剂或其它粘合剂形成四面密封。

根据本发明的版本，模制及密封过滤匣的一或多个步骤可(例如)以不同顺序来执行，例如通过在模制过滤匣的至少一部分之前形成四面密封的至少一部分。在一个实例中，在形成四面密封之前模制过滤匣。

图9是展示根据本发明的版本的过滤匣的侧面板917的把手920的图式。顶部放置的盲把手920被模切并从侧面板917的波纹冲压。此把手提供以低成本大批量生产的简单设计；具有大的轮廓，符合人体工程学设计。侧面板917通过胶及过滤褶分离器梳906来加强，过滤褶分离器梳906沿褶包905的长度延伸到过滤匣相对侧上的侧面板(未展示)，借此将侧面板917系到过滤褶包并用作匣的结构构件。为制造把手920，把手920可(例如)被模切以形成向上折叠的翼片。侧面板917放置在灌封配件上，其中钢模将把手压制成正确形状。褶分离器906胶合到胶条上(参见图3)。

根据本发明的版本，过滤匣是实现用于例如(例如)减少气载分子污染物(AMC)的应用中的优越释气及颗粒排放结果的过滤匣。举例来说，过滤匣系统可为通过国际标准化组织(ISO)14644-1洁净室标准级别5、级别4、级别3、级别2或甚至级别1(等级针对颗粒排放)的过滤匣系统。ISO 14644-1洁净室标准的全部教示特此以引用的方式并入本文中，其特别包括级别1、级别2、级别3、级别4及级别5等级颗粒排放标准。下表(表1)说明过滤匣系统可能满足的颗粒排放要求：

表1：ISO级别14644-1颗粒排放要求

举例来说，对于ISO级别5，过滤匣系统以大于或等于约0.1微米的颗粒大小排放小于约100,000个颗粒每立方米；以大于或等于约0.2微米的颗粒大小排放小于约23,700个颗粒每立方米；以大于或等于约0.3微米的颗粒大小排放小于约10,200个颗粒每立方米；以大于或等于约0.5微米的颗粒大小排放小于约3,520个颗粒每立方米；以大于或等于约1微米的颗粒大小排放小于约832个颗粒每立方米；且以大于或等于约5微米的颗粒大小排放小于约29个颗粒每立方米。对于ISO级别4，过滤匣系统以大于或等于约0.1微米的颗粒大小排放小于约10,00个颗粒每立方米；以大于或等于约0.2微米的颗粒大小排放小于约2,370个颗粒每立方米；以大于或等于约0.3微米的颗粒大小排放小于约1,020个颗粒每立方米；以大于或等于约0.5微米的颗粒大小排放小于约352个颗粒每立方米；以大于或等于约1微米的颗粒大小排放小于约83个颗粒每立方米；且以大于或等于约5微米的颗粒大小排放小于约2.9个颗粒每立方米。对于ISO级别3，过滤匣系统以大于或等于约0.1微米的颗粒大小排放小于约1,000个颗粒每立方米；以大于或等于约0.2微米的颗粒大小排放小于约237个颗粒每立方米；以大于或等于约0.3微米的颗粒大小排放小于约102个颗粒每立方米；以大于或等于约0.5微米的颗粒大小排放小于约35个颗粒每立方米；以大于或等于约1微米的颗粒大小排放小于约8.3个颗粒每立方米；且以大于或等于约5微米的颗粒大小排放小于约0.29个颗粒每立方米。根据表1，可通过使过滤器以大于或等于约表1中的行中所示的颗粒大小排放小于约表1中所示的每立方米的颗粒数量，可满足其它ISO级别。另外，过滤匣可将总气载分子污染物浓度从过滤匣系统上游的约10到约50ppb降低到过滤匣系统下游的小于约1ppb到约5ppb。此外，过滤匣可在高达约50ppb的入口污染物浓度下实现至少约90％或更高的去除效率，例如对于特定污染物来说，其为约99.9％或更高。

图10是说明其中可使用根据本发明的版本的AMC过滤系统的环境的示意图。过滤系统可用于半导体制造及洁净室环境；并且可在充气室1021中用作洁净室顶棚化学空气过滤器1022，以及在制造等级的工具级AMC过滤器1023；并且可用于任何工具(例如烘焙工具、蚀刻工具等)。

根据本发明的版本，可实现的一个优点是无需构建昂贵的注入模具。这保留了将通用模具配件用于其它过滤器大小及应用的可能性。另一个优点是可重新使用耐用的金属外壳，借此降低成本。如果需要，在较不关键应用中可使用不具有可重复使用的金属壳的匣，这意味着同一匣元件可用于关键工具及一般洁净室应用两者。可重复使用的金属外壳可允许满足易燃性要求，例如消防条例。总之，过滤匣系统可为用户降低成本，同时对环境产生的影响比传统过滤器更小。

根据本发明的版本，匣过滤器可由大体上可燃材料制成，例如仅是可燃材料，并且与可重复使用的金属外壳结合使用以节省成本，同时保持耐久性、颗粒排放、美观及防火等级的规范。

根据本发明的版本，由大体上可燃材料(其可仅为可燃材料)制成的过滤元件与可重复使用的金属外壳结合使用。匣中的材料是塑料及大体上可燃介质，例如碳及树脂。使用在低成本开放模具中模制的低成本热熔胶来模制此匣壳体。为保持结构完整性，将塑料褶分离器接合到热熔体并接合到塑料波纹状侧面板。为防止介质暴露，使用塑料筛网作为将介质保持在热熔粘合剂内部的分离器。粘性塑料膜可用于美学价值及囊封介质。

根据本发明的版本，过滤匣与可重复使用的金属壳结合使用，但可不结合所述可重复使用的金属壳使用。可重复使用的金属壳有助于美观、颗粒排放、成本及耐久性的要求。为进一步降低成本，介质保护金属网筛可经由金属壳中的槽及凸缘松散组装，以便于移除。

虽然描述各种组合物及方法，但应理解，本发明不限于所描述的特定组合物、设计、方法或协议，这是因为这些可变化。还应理解，在描述中使用的术语仅用于描述具体版本或版本的目的，并不希望限制本发明的范围，本发明的范围将仅由所附权利要求书限制。

还必须注意的是，如本文及所附权利要求书中所使用，单数形式“一”及“所述”包括复数参考，除非上下文另有明确指示。因此，举例来说，参考“过滤褶包”是指所属领域的技术人员已知的一或多个过滤褶包及其效物，等等。除非另有定义，本文使用的所有技术及科学术语具有由所属领域的一般技术人员共同理解的相同含义。类似于或等同于本文中所描述的方法及材料的方法及材料可用在本发明的版本的实践或测试中。本文中所提及的所有公开案的全文以引用的方式并入本文中。本文中的任何内容都不应被解释为承认本发明凭借先前发明无权提前揭示此揭示。“任选的”或“任选地”意味着随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且所述描述包含事件发生的情况及事件不发生的情况。本文中的所有数值可被术语“约”修改，无论是否明确指示。术语“约”通常是指所属领域的技术人员将认为等同于所引用值的数量范围(即，具有相同的功能或结果)。在某些版本中，术语“约”是指所陈述值的±10％，在其它版本中，术语“约”是指所陈述值的±2％。虽然组合物及方法以“包括”各种组分或步骤来描述(被解释为意味着“包含，但不限于”)，但组合物及方法还可“基本上由各种组分及步骤组成”或“由各种组分及步骤组成”，此术语应被解释为定义基本上封闭构件群组。

虽然已关于一或多个实施方案展示及描述本发明，但所属领域的技术人员基于对本说明书及附图的阅读及理解将会明白等效更改及修改。本发明包含所有此类修改及更改，并且仅受所附权利要求书的范围限制。另外，虽然关于若干实施方案中的仅一者已揭示本发明的特定特征或方面，但此特征或方面可与其它实施方案的一或多个其它特征或方面组合，如可能期望并有利于对于任何给定或特定应用。此外，如果在实施方式或权利要求书中使用术语“包含”、“具有”、“拥有”或其变体，那么此类术语希望以类似于术语“包括”的方式为包含性的。此外，术语“示范性”仅仅意味着实例，而并非为最好的。还应了解，为简单及易于理解的目的，本文所描绘的特征及/或元件相对于彼此说明具有特定尺寸及/或定向，并且实际尺寸及/或定向可基本上不同于本文所说明的尺寸及/或定向。

虽然已参考其某些版本相当详细地描述本发明，但其它版本还是可能的。因此，所附权利要求书的精神及范围不应限于本说明书内含有的描述及版本。

本文引用的所有专利、公开申请案及参考文献的全文都以引用的方式并入本文中。

Claims (9)

1.一种用于控制气载分子污染物的过滤匣系统，所述过滤匣系统包括：

过滤匣，其包括非织纤维及至少一种吸附剂，所述过滤匣包括大体上可燃材料，其中所述过滤匣包括相对端以单一组分热熔材料灌封的过滤褶包、相对的侧面板以及嵌入所述热熔材料并接合到所述相对的侧面板来提供增强和刚度以沿过滤器的整个周边保持垫圈压力的至少一个塑料褶分离器；及

可重复使用的壳，其用于所述过滤匣，所述过滤匣可容易地从所述可重复使用的壳分离以便处理。

2.根据权利要求1所述的过滤匣系统，其中所述过滤匣仅包括可燃材料。

3.根据权利要求1或2所述的过滤匣系统，其中所述过滤褶包包括所述非织纤维，所述过滤褶包具有边缘密封。

4.根据权利要求1或2所述的过滤匣系统，其中所述过滤褶包具有由单一组分热熔材料固化形成的四面密封。

5.根据权利要求1或2所述的过滤匣系统，其中所述过滤匣包括混合吸附剂介质。

6.根据权利要求1或2所述的过滤匣系统，其中所述过滤匣的所述相对的侧面板是塑料侧面板。

7.根据权利要求1或2所述的过滤匣系统，其中所述过滤匣进一步包括碳过滤介质及离子交换过滤介质中的至少一者。

8.根据权利要求1或2所述的过滤匣系统，其中所述壳是金属并且任选地包括经阳极氧化的铝壳。

9.根据权利要求1或2所述的过滤匣系统，其中四面密封围绕所述过滤褶包而形成。

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