CN109790844B - 包括线网和薄非多孔膜面板的围包件系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种由具有薄非多孔膜的轻质面板形成的围包件系统，该薄非多孔膜使得能够实现来自诸如真空泵、阀、消减装备的装纳装备的有害气体的抽取和泄漏检测。此外，围包件系统包括一层或多层线网，所述线网防止具有高动能的抛射物从装纳装备逃逸，由此使引起零件或面板从围包件系统弹出的爆炸的风险最小化。

Description

包括线网和薄非多孔膜面板的围包件系统

技术领域

本发明涉及保护人员和装备免受由于真空泵、阀或消减装备故障而产生的抛射物和有害气体泄漏引起的伤害和损坏。

背景技术

半导体晶圆处理的沉积步骤采用多种前体气体。这些气体常常在该过程中被无效地使用，并且任何未使用的前体和过程副产物通过真空泵被泵离室。

当前体和过程副产物被泵离室时，它们继续在真空和/或消减系统内部反应和/或沉积固体。具体地，能够在用于将气体输送远离室的真空泵的死体积中以及在排出管线中和气体所穿过的消减装备内形成沉积物。

通常非常小心地进行半导体处理室或真空和/或消减系统的维护，以防止真空泵、阀或消减装备的任何部段在其操作维修期间暴露于氧气或湿气。

例如，外延处理使用氯硅烷前体和氢的混合物，已知所述氯硅烷前体和氢在泵送机构中形成聚氯硅烷副产物的潜在爆炸性沉积物。在低压下，过程沉积物不会造成重大危险。然而，在暴露于大气时，沉积物容易吸收氧气，这能够在沉积的材料和吸收的氧气之间开始高能反应。该反应可具有足以引起瞬间爆炸的能量。这种爆炸可引起泵或排出管线的主体的灾难性故障。爆炸可导致形成各种尺寸的抛射物，连同气体体积的对应增加，因此形成压力波。

真空泵系统常常安装在围包件内。此类围包件可装纳若干泵、入口管线、排出管线、阀和气体消减装备。在诸如Edwards Limited Zenith^TM组合式泵送和消减系统的型号上，围包件由具有薄规格片材金属的钢框架制造而成。提供可移除面板以允许维修人员通达安装在围包件内的真空和消减装备。围包件的提供准许其内限定的气体的体积通过装纳管道系统来抽空。这相应地在从围包件内的装备发生气体泄漏的情况下保护人员。

在爆炸性事故的情况下，能够实现比更大抛射物更高的速度的小抛射物通常笔直地穿过薄规格片材金属面板，同时更大抛射物以及由膨胀气体形成的压力波将这些面板自支撑框架逐出。这些面板代表远为更大的抛射物，它们相应地形成对附近的人员抑或装备造成伤害或损坏的潜在源。

一种防止抛射物的产生的已知方法是避免在真空和/或消减系统内积聚潜在的爆炸性沉积物。在处理期间将气体（诸如氧气或盐酸）连续添加到泵的前管线能够引起与真空和/或消减系统内的沉积物的逐步反应，因此使其惰化。然而，许多半导体晶圆生产者由于担心添加剂气体的反迁移（这能够影响处理室中的过程化学）而不愿意允许将反应性气体添加到前管线。

被采用以减轻由潜在抛射物所导致的损坏的另一种已知安全措施是将高规格、厚钢用于装纳真空和/或消减系统的围包件。此类措施不仅使人员难以打开和移除门以维修装纳在围包件中的装备，而且也能够为装备增加大量资金成本。

因此，行业中需要改进的围包件系统，其用于保护人员和装备免受由于过程副产物反应而产生的抛射物所引起的伤害和损坏，同时维持抽空所述围包件以防止由于从真空泵、消减装备和/或任何相关联的管道/阀的泄漏所引起的伤害的能力。

发明内容

根据本发明，提供一种用于使在后处理室装备的操作期间从其释放的有害气体的排出最小化的围包件，该围包件包括：结构框架，其描述待装纳在其中的后处理室装备的外包封件；出口，其被构造成连接到抽取系统；以及多个面板，每个面板包括子框架，与非多孔膜层结合的网层连接到该子框架，这些层大致彼此共面，其中，面板以连续的方式安装到围包件框架，使得在使用中，能够维持低于围包件外部所经受的压力的围包件内部的压力，由此抑制存在于围包件中的任何有害气体的无意排出。

面板中的一个或多个可以可移除地安装到围包件框架。这使得能够容易通达围包件的内部，因此促进装纳在其中的装备的维修。

膜可包括橡胶（例如，来自氯丁橡胶、丁基橡胶和腈类的集合），或聚合物（例如，来自聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚四氟乙烯（PTFE）或聚乙烯（PE）的集合）。

膜层的膜可被构造成在承受高压力（诸如，在装纳于围包件内的装备的灾难性故障时所经受的那些压力）时破裂。此类灾难性故障可在副产物沉积于系统爆炸的真空泵、消减装备、管道或阀内时发生。膜的厚度可以在0.05 mm至0.5 mm的范围内，优选地在0.05 mm至0.1 mm的范围内。

替代性地，膜层可被构造成当承受在装纳于围包件内的装备的灾难性故障时产生的高压力时翻摆出面板的平面。因此，高压力波能够从围包件传出，并且可更容易地耗散爆破的能量，从而避免可由其容纳物（containment）引起的损坏。在该实施例中，膜层中的膜的厚度优选地在0.5 mm至3 mm的范围内，更优选地在1 mm至2 mm的范围内。

网层可被构造成容纳在装纳于围包件内的装备的灾难性故障时形成的抛射物。最佳地，网层可包括两片线网。已发现两层网的提供用于容纳所产生的抛射物，同时不显著地增加对应面板的重量，使得对维修人员而言仍能够容易地实现对围包件的通达。

在面板包括多于一片线网的情况下，膜层可被设置在两片线网之间，替代性地，膜层可被设置在网层的一侧上。

通过用线网结合薄膜来围包真空和/或消减系统，任何抛射物（由过程副产物的高能反应产生的）撞击线网，这引起抛射物丧失动量且因此降低它们伤害人员或损坏邻近装备的可能性。在正常操作期间，薄非多孔膜充分地密封围包的体积，以允许在围包件内维持比大气压力略微更低（几毫巴）的压力。该压力差使得能够抽空围包的体积，并防止源自真空和/或消减系统的有害气体泄漏到工作区域中。此类围包件可用于环绕被采用以抽排和消减（abate）产生潜在爆炸性固体副产物的多种半导体处理室（例如，外延处理室）的装备。

线网的使用能够取代对厚规格钢板的需求，因此降低围包件的资金成本并增加能够由维修人员打开门/移除面板以通达围包件系统内的装备的容易性。薄非多孔膜的使用形成充分的密封，使得围包件系统能够附接到抽取管道作为抵抗来自装纳于围包件系统内的任何装置的可能危险气体泄漏的安全措施。

由过程副产物的高能反应产生抛射物将伴随在爆炸性反应中将产生的瞬间气体膨胀。因此，有利的是，由线网和薄非多孔膜组成、环绕泵的面板包括用于从围包的体积释放气体的器件。释放和防止爆炸中产生的压力的积聚的能力减小了线网的可能变形和/或面板的弹出，这将危害由线网和薄非多孔膜提供的保护。

环绕泵和/或消减装备的线网和膜可有利地由单独的面板组成。这使得维修人员能够通过移除各个面板来通达装备的具体区域。环绕装备的线网和膜可包括多个单独的面板，例如围绕泵的竖直延伸侧中的每一个以及围包件底板和天花板。能够利用厚规格钢以及线网与膜面板的任何组合，从而提供保护以免在围绕装备的所有方向上推进的抛射物的伤害。

能够以10 m/s和120 m/s之间的速度产生抛射物。最受关注的那些抛射物是具有在60 m/s和120 m/s之间的速度的那些抛射物，因此线网优选地被构造成防止具有150焦耳和450焦耳之间的动能的抛射物从中穿过。

在所附权利要求中限定了本发明的其他优选的和/或任选的方面。

附图说明

为了可以很好地理解本发明，现在将参考附图描述仅作为示例给出的其实施例，附图中：

图1图示了根据本发明的围包件的示意性表示；

图2图示了可用于形成本发明的围包件的第一面板；

图3图示了可用于形成本发明的围包件的第二面板；

图4图示了可用于形成本发明的围包件的第三面板；

图5图示了可用于形成本发明的围包件的第四面板；以及

图6图示了图5中所图示的第四面板的侧视图。

具体实施方式

图1图示了根据本发明的围包件系统2。围包件系统2被构造成包围一件或多件装备。该装备代表位于半导体处理室下游的设备的集合，在操作中，该设备的集合接收来自该半导体处理室的苛刻（harsh）的处理气体。过程气体包括在该室内的处理期间形成的未使用的前体气体和副产物。在该示例中，后室装备4包括经由导管10连接到消减单元8的真空泵6。一个或多个阀（未示出）也将被并入装备4中。装备经由另一导管或前管线（未示出）与处理室（例如，外延室（未示出））流体连通。

围包件系统2包括金属框架12，该金属框架12被构造成描述环绕后室装备4的工作空间的外包封件。许多面板14附连到框架12以形成围包件系统2的壁和天花板。面板14中的一个或多个可以可移除地连接到框架12，或者它们可被构造成使用铰链或类似机构被连接以形成门。因此，可提供维修人员进入围包件系统2及因此其中的任何装备的通达点。此类通达可或者通过打开门和/或从围包件完全移除该相应的或每个相应的面板来实现。

图2图示可用于形成围包件系统2的壁的面板14a的一个实施例。面板14a是三层面板，并且包括夹在两个相似尺寸的线网面板18a和18b之间的薄非多孔膜16a。第一线网面板18a（基底面板）设有围绕网面板18a的周边延伸的外部结构框架20a，以向其提供结构完整性。网18a可通过常规手段（例如，通过焊接或粘接）固定到框架20a。当安装时，以连续的方式将面板14放置在围包件2的框架12上。然后，将面板14固定到框架12以将它们保持在恰当位置。可在每个拐角处和/或沿面板14的边缘将每个面板14固定到框架12。用于将每个面板14固定到框架12的器件可包括永久性固定件，诸如螺栓或铰链。如果使用铰链，则使用闩锁或锁定机构固定面板的相对侧，以在真空和/或消减系统的操作期间保持面板14处于闭合构造。替代性地，可实施非永久性固定件，诸如绑带。

图3中图示了替代性地构造的面板14b。在该实施例中，网面板18a被提供为基底面板，其具有外部结构框架20a。薄非多孔膜16a覆在网面板18a上并且经由框架20a固定到该网面板18a，替代性地，膜16a可直接粘接到网面板18a的网片。

在另一替代方案中，如图4中所图示的那样，可将面板14c的膜16b固定（例如，通过粘接）到面板框架20a以形成基底面板，且然后将网面板18b固定到该基底面板。

在安装时，面板14b和14c可取向成使得膜16形成围包件2的内表面（其中网18代表外表面），或者膜16可以是外表面（其中网18形成内表面）。

每个网面板18均可包括单片线网，或者其可包括呈组合形式的多片线网。优选地，或者使用图2中所图示的构造，或者通过在图3中所示的实施例中的网面板18a中或在图4中所示的实施例中的网面板18b中提供两个网片，在每个面板14中提供两个线网片。

膜材料可包括橡胶（例如，来自氯丁橡胶、丁基橡胶和腈类的组合），或者其可包括聚合物（例如，来自PVC、PET、PTFE或PE的组合），然而，可使用任何薄的、易碎的、非多孔材料。面板14a、14b、14c中所使用的膜或薄膜（film）将具有在0.05 mm至0.5 mm的范围内的厚度，更优选地在0.05 mm至0.1 mm的范围内的厚度。

图5和图6中图示了替代性地构造的面板14d。在这种情况下，基底面板18c由被结构框架20b环绕并支撑的网层形成。结构框架20b的构件不仅围绕面板14d的周边延伸，而且形成中间交叉撑条构件22以将面板细分成多个部段。这些构件22允许实现膜/薄膜能够连接到的交替固定位置。与先前实施例中的前述单个膜16相比，在该实施例中，能够设置多个膜片26。如图6中所图示的，在交叉撑条构件22处，每个膜片26仅沿单个边缘固定到结构框架20b。每个膜片26可通过粘接或通过将片材夹持在相应的构件22和固定杆或板（未图示）之间而固定到该相应构件22。固定杆可通过穿过该杆铆接或栓接到撑条构件22而被保持在恰当位置。膜片的其余边缘保持不被固定，但确实以大致与面板14d的网18c共面的方式安置。如容易地显而易见的那样，可跨越框架20b的宽度和高度以单个片材的方式设置具有这种构造的网18c，或者也可以以固定到构件22的部段的方式设置具有这种构造的网18c。在安装时，面板14d将取向成使得膜片26定位在围包件2的外侧上以代表其外表面。膜片26与先前提到的膜16a、16b的不同之处在于，它们的厚度稍微增加以使其变形最小化，使得面板14d的覆盖范围得以维持。膜片26的厚度可在0.5 mm至3 mm的范围内，更优选地在1 mm至2mm的范围内。

返回图1，围包件系统2还包括出口30，可通过该出口吸取/抽取围包件内的气氛以在操作期间补充环绕真空和/或消减系统4的空气。提供与出口30流体连通的抽取器件（未示出）。所述抽取器件可包括传感器器件，该传感器器件被构造成检测在真空和/或消减系统4的操作期间不应存在于围包件的气氛中的任何过程流体。如果由抽取器件内的传感器器件检测到此类过程流体，则这指示真空和/或消减系统4中存在泄漏。此类泄漏的检测导致产生警报信号，且因此能够采取步骤以或者通过立即关停设备或者通过在适当的时间安排维护来减轻故障。所实施的减轻步骤很可能取决于感知到的泄漏的严重性。

作为用于防止任何泄漏的有害过程流体免于污染其中人员所处的在围包件外侧的气氛的安全预防措施，在操作期间的连续抽取是必要的。从围包件2抽取的速率通常为大约每分钟4到5次换气。

围包件系统2的构造必须如此以使得能够发生抽取。换言之，虽然面板14不需要经由框架12气密地密封于彼此，但必须达到足够的密封水平以防止/抑制空气的进入，使得能够维持围包件的内部和外部之间的压力差（几毫巴，比如2毫巴至20毫巴）。由此，围包件系统2保持真空和/或消减系统4附近的任何有害气体，并且经由连接到出口30的抽取管道来安全地抽取围包件的容积。

如果经历故障事件，由此沉积在装备4内的材料变得具有爆炸性，则将实现两个主要影响。当发生灾难性故障时，将形成设备的主体的碎片。这些碎片将形成能够对最近的装备造成严重损坏的高速抛射物。爆炸性事故的第二方面将是显著的高压力扰动，该高压力扰动（如果包含）也能够引起对区域中的结构部件的大量损坏。实际上，在常规系统中，这样的压力波能够损毁围包件并将围包件自身的面板转变成可能有助于所引起的损坏的另外的抛射物。

在由本发明所代表的类型的围包件中，稍许减轻了这些灾难性影响。在第一种情况下，薄膜16将由于通过爆炸形成的超压而破裂。因此，高压力波将在围包件外部被传输并且将迅速被耗散，而非包含并反映超压。能量将被分散，且因此，围包件系统2的面板14将仅由于围包件内所经受的超压而不会被逐出。在图5和图6中所图示的替代性实施例中，膜片26将不会破裂，而是将被迫远离网面板18c以释放气体并因此耗散高压力。

面板18的网片吸收并分散由在爆炸性事故期间产生的设备的碎片形成的抛射物的冲击能量。作为示例，每个网片均用于防止具有在150焦耳和450焦耳之间的动能的抛射物从围包件系统逃逸。来自抛射物的额外能量被面板18的每个连续网片吸收，直到所有能量被移除并且抛射物最终停止或至少显著地减慢以最小化由此引起的损坏为止。优选的是，如上文所讨论的那样在每个面板中提供两个网片。

因此，围绕真空和/或消减系统提供根据本发明的围包件用于保护在附近工作的人员免受由因泵、阀或消减装备的过程副产物的高能反应而产生的抛射物所引起的伤害。

虽然本文中所描述的实施例排他地包括根据本发明的面板，但是设想到，能够针对围包件的一些部段以与更常规的金属板结合的方式提供这些面板，但是减轻措施的有效性将对应地减小并且这些板可代表有害抛射物。替代性地，面板14中的一些或每一个的支撑结构20可与围包件2的结构框架12一体地形成。在这种情况下，围包件将花费更长的时间来安装并且将不能够容易地实现进入围包件中的通达。在该一体方法中设想一种组合方法，由此围包件的一个或多个部段包括包括外部结构框架20的类型的面板14，该外部结构框架20能够可移除地安装在主围包件框架12上并连接到该主围包件框架12。

Claims (13)

1.一种用于使在后处理室装备的操作期间从后处理室装备释放的有害气体的排出最小化的围包件，所述围包件包括：

围包件框架，其限定待装纳在其中的后处理室装备的外包封件；

出口，其被构造成连接到抽取系统；以及

多个面板，每个面板均包括子框架，与非多孔膜层结合的网层连接到所述子框架，所述层大致彼此共面，其中，所述面板以连续方式安装到围包件框架，使得在使用中，能够维持所述围包件内部的压力低于所述围包件外部所经受的压力，由此抑制存在于所述围包件中的任何有害气体的无意排出。

2.根据权利要求1所述的围包件，其中，所述面板中的一个或多个可移除地安装到所述围包件框架。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的围包件，其中，所述膜包括聚合物。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的围包件，其中，所述非多孔膜被构造成在装纳于所述围包件内的装备发生灾难性故障时破裂。

5.根据权利要求4所述的围包件，其中，所述膜的厚度在0.05 mm至0.5 mm的范围内。

6.根据权利要求5所述的围包件，其中，所述膜的厚度在0.05 mm至0.1mm的范围内。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的围包件，其中，所述膜层被构造成在装纳于所述围包件内的装备发生灾难性故障时翻摆出平面。

8.根据权利要求7所述的围包件，其中，所述膜的厚度在0.5 mm至3 mm的范围内。

9.根据权利要求8所述的围包件，其中，所述膜的厚度在1 mm至2 mm的范围内。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的围包件，其中，所述网层被构造成容纳在装纳于所述围包件内的装备发生灾难性故障时形成的抛射物。

11.根据权利要求1或权利要求2所述的围包件，其中，所述网层包括两片线网。

12.根据权利要求11所述的围包件，其中，所述膜层被设置在所述两片线网之间。

13.根据权利要求3所述的围包件，其中，所述膜包括橡胶。

Images