CN110537023B - 真空泵送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空泵送系统（10），其包括：多个真空泵送装置（12、14、16），其用于抽空可燃气体流并通过排气出口（78）排出气体流。壳体收容真空泵送装置并形成用于空气流（70）的空气流管道，该空气流用于在壳体中的混合区域（80）中与从排气出口输出的排气气体流混合。空气流发生器（77）产生通过空气流管道的空气流以引起空气与可燃气体流的混合达到可燃气体在空气流中的百分比低于可燃气体的可燃性下限。空气流量传感器（130）感测空气的流量以用于确定空气流量是否足以将可燃气体稀释到低于所述百分比。

Description

真空泵送系统

技术领域

本发明涉及真空泵送系统。

背景技术

真空泵送系统广泛用于真空处理中，特别是在半导体制造设施中。光刻是一种这样的半导体制造工艺，其中通过受控地曝露（exposure）于辐射源来制造半导体产品。辐射源可以是紫外或极远紫外辐射。辐射源和制造设施的处理工具在所选气体存在的情况下需要真空压力，并且真空泵送系统提供在所需的真空压力下对这些气体的抽空。

发明内容

本发明提供了真空泵送系统，其包括：多个真空泵送装置，其用于抽空可燃气体流（gas stream）并通过一个或多个排气出口排出该气体流；壳体，其用于收容真空泵送装置并形成用于空气流的空气流管道，该空气流用于在壳体中的混合区域中与从一个或多个排气出口输出的排气气体流混合；空气流发生器，其用于产生通过空气流管道的空气流以引起空气与可燃气体流的混合达到可燃气体在空气流中的百分比低于可燃气体的可燃性下限；以及空气流量传感器，其用于感测空气的流量以用于确定空气流量是否足以将可燃气体稀释到低于所述百分比。

壳体可包括处于较低压力下的第一区域和处于较高压力下的第二区域，并且空气流管道由第二区域形成。

真空泵送装置可包括多个真空泵，并且第一区域收容上游真空泵且第二区域收容下游真空泵。

可存在至少两个所述空气流量传感器，其中的一个在真空泵送装置的上游，且其中的一个在真空泵送装置的下游。

系统包括控制件，并且其中，该或每个空气流量传感器可被构造成：将与感测到的空气流量有关的信号输出到控制件，以用于确定空气流量是否足以将可燃气体稀释到低于所述百分比。

在一个示例中，壳体的第二区域包括用于空气流管道的空气入口和空气出口，并且混合区域被定位在空气出口处，用于气体流的一个或多个排气出口被定位在混合区域中以用于在传送通过空气出口之前将空气流与气体流混合。混合区域可将排气出口与空气出口间隔开一距离，该距离足以允许可燃气体在通过空气出口排放之前与空气流混合到低于可燃性下限。混合区域可包括用于将可燃气体与空气流混合的挡板装置。

排气出口可布置成沿大致横向于空气流的方向排出气体流，以用于将可燃气体分散在空气流中。

壳体的第二区域可布置成没有潜在的点火源。

第二区域可被构造成用于将空气流引导到可燃气体的潜在泄漏。

锡俘获器可设置成用于收集气体流中的锡。

可存在用于感测排气流中的氧气的至少一个传感器，所述传感器相对于气体流的流动而被定位在真空泵送装置的下游，并且相对于空气流而被定位在一个或多个排气出口的上游，足以防止空气流中的氧气向上游通过排气出口迁移到氧气传感器。

可存在氢气回收系统以用于从真空泵送装置接收气体流并从气体流中回收氢气，其中，空气流管道布置成用于用管道输送围绕氢气回收系统的空气流以稀释氢气的泄漏。

可提供公共排气管线，其被连接成用于从多个真空泵送装置接收排气气体。

公共真空泵可设置成用于泵送沿着公共排气管线输送的排气气体，以减小在真空泵送装置的排气部处的压力。

氧气传感器可被定位成用于在小于大气压的压力下感测在公共真空泵上游的公共排气管线中的气体流的氧气含量。

在一些实施例中，所述多个真空泵送装置包括收容在真空泵送区域内的多个真空泵，所述真空泵送区域包括所述空气流管道，并且包括：与下游真空泵相邻的多个空气入口，其用于准许空气进入；以及与上游真空泵相邻的多个孔口，其用于输出空气。

在一些情况下，空气流管道可包括收容所有真空泵的壳体，使得空气从壳体的下游侧流动到壳体的上游侧，从而当从这些泵泄漏的任何气体流动时将其收集。该布置允许对单独泵送堆叠的维护而无需停止整个系统，因为能够打开通达以接近泵，并且流将继续从洁净室流过泵并通过孔口流出。该布置也更适合于对现有系统进行改装，从而允许现有系统安装有允许将任何可燃气体稀释到可燃极限以下的空气流系统。

在一些实施例中，所述多个孔口被构造成将空气流输出到空气流通道，所述空气流管道还包括所述空气流通道。

在孔口B下游具有空气流通道允许空气以受控的方式从这些孔口流动到系统的另外的部分，该通道有助于在泵送堆叠维护期间引导和隔离流动。

在一些实施例中，所述多个孔口包括可控制孔口，所述可控制孔口被构造成响应于控制信号来改变所述孔口的直径。

可期望在空气流通道和泵壳体之间具有可控制孔口。这允许控制泵上的空气流分布。

在一些实施例中，系统还包括：多个空气流量传感器，每个空气流量传感器与所述多个孔口的至少子集相关联；以及与混合区域相邻的另外的空气流量传感器。

具有与孔口的至少子集相关联的空气流量传感器允许确定通过泵壳体的流量分布。在系统具有可控制孔口的情况下，则能够由控制电路来控制空气流分布，该控制电路响应于来自空气流量传感器的读数来调节可控制孔口的尺寸。

附图说明

为了可很好地理解本发明，现在将参考附图更详细地描述仅作为示例给出的本发明的实施例，在附图中：

图1是真空泵送系统的示意图；

图2是另一真空泵送系统的示意图；

图3是又另一真空泵送系统的示意图；

图4是经修改的真空泵送系统的一部分的示意图；

图5是另外的真空泵送系统的示意图；以及

图6是具有氢气回收系统的图5的真空泵送系统的示意图。

具体实施方式

在以任何更多细节讨论实施例之前，首先将提供概述。

先前的减排可涉及燃烧从设备排出的氢气或其他可燃气体。该方法一般是可接受的，但是燃烧产生了废热。附加地，可能需要诸如甲烷之类的燃料气体以确保完全燃烧，并且燃料气体的提供增加了减排的成本。期望使用除燃烧之外的方法来处置这些可燃气体。在气体为例如氢气、氧气和氮气并且不存在诸如HBr之类的有毒气体的情况下，则这些气体全部是能够排放到大气中的“空气气体”。在存在诸如锡之类的其他物质的情况下，则这些能够在它们到达减排点之前被俘获。

例如，氢气是高度分散性的，并且假设它被充分稀释使得它不会引起可燃性风险，则能够被释放到大气而没有显著的环境影响。通过稀释而不是燃烧来排放气体比燃烧更环保且更具稳健性。

进行稀释而不是燃烧的这样的系统的另外的优点包括：空气的可用性和没有对燃料气体可用性的依赖性。此外，这样的系统对抽空降压（pump down）期间的流动以及对低氢气流率相对不敏感。此外，不存在对抽取压力的依赖性。

从环境的观点来看，来自洁净室的空气流没有增加，不要求生产甲烷，没有甲烷燃烧副产物，不去除燃烧热。

从效用成本的观点来看，没有燃料成本，并且空气运动成本没有增加。

关于在氢气被燃烧的情况下的热去除，则这必须被去除。当与其中氢气被燃烧的系统相比时，实施例显著减少了在工厂（fab）以化石燃料供能的情况下的碳足迹。

参考图1，示出了用于从一个或多个室或外壳（未示出）中抽空气体的真空泵送系统10。真空泵送系统被构造成用于从半导体制造或处理设备中抽空可燃气体、且特定地用于从极远紫外（EUV）光刻设备中抽空氢气。

在已知的EUV光刻设备中，存在产生EUV辐射的源室。EUV辐射用于在曝露或扫描仪室中处理硅晶圆。源通过在低压（例如，1 mbar）下在氢气气氛中用高能激光对锡赋能来产生EUV辐射。激光使大部分锡汽化，然后锡可用于与氢气反应形成锡烷。一些锡保持处于液滴形式并被捕获。大部分氢气仍然是元素氢，并且需要从源抽空。EUV辐射的产生需要大量的氢气，例如400标准升/分钟（slm）。曝露室也需要氢气，但是以大约20 slm的较低流率。

氢是最轻的元素并难以泵送，且因此在真空泵送系统的上游或内部与惰性气体（诸如，氮气）混合以改善泵送。被引入到流动流（flow stream）的氮气的量按体积计与氢气的量大约相同（约1:1），这足以实现有效的氢气泵送，但是取决于特定的泵送装置和其他要求，可使用更多或更少的氮气。

在用于抽空这些可燃气体的真空泵送系统中，所需的泵送特性取决于诸如在一个或多个工艺室中执行的工艺以及所使用的工艺气体之类的事物。除其他参数外，泵送特性包括用于该或每个工艺室的压力和流量（或泵送速度/容量）。通过选择以下各者来实现这些泵送特性：真空泵送装置的数量、每个真空泵送装置中的泵的数量、真空泵送装置内的泵的构型以及用于泵送的泵送机构的类型。

更具体地，真空泵送系统可包括单个真空泵送装置或多个真空泵送装置。在所图示的示例中，示出了七个真空泵送装置。每个真空泵送装置可包括单个真空泵或以串联和/或并联的方式构造的多于一个泵。在图示中，每个真空泵送装置包括呈串联的三个泵12、14、16。所选择的一个或多个泵可包括但不限于以下真空泵送机构中的任何一个或多个：涡轮分子泵、拖曳泵、涡旋泵、螺杆泵、罗茨泵、爪式泵或旋转式叶片泵。

在针对EUV设备的图1的示例中，真空泵送装置包括呈串联的两个增压泵12、14和主（或前级（backing））泵16。主泵是压缩泵，其被构造成用于在上游源中产生所需的真空压力的很大一部分（通常为大约1 mbar），并且增压泵被构造成用于产生所需的体积流量，该体积流量对于源来说为每个工具大约100 slm。在该示例中，增压泵12、14包括罗茨型机构，并且主泵包括爪型机构。取决于所需的流量和压力，存在可使用的许多其他的泵构型和装置。

在图1中，真空泵送装置被分组以抽空三种泵送气体18、20、22。在其他示例中，真空泵送系统布置成抽空少于或多于三种泵送气体流。在EUV制造设施中，工艺气体流18是源，并且工艺气体流20、22是曝露或扫描仪。可存在一个或多个源室和一个或多个曝露室。

多个真空泵送装置的第一组24被构造成用于抽空气体流18。五个真空泵送装置在图1中被示为在组24中。这些真空泵送装置是并联布置的，并且每个真空泵送装置包括呈串联的三个真空泵12、14、16。歧管26将由入口管线28接收的工艺气体从一个或多个源工具输送到真空泵送装置的第一泵12的入口30。气体通过第一泵12和第二泵14来泵送，并且前级管线32将气体从第二泵的排气部输送到第三泵16的入口。第三泵将气体泵送到排气部34，所述排气部通过排气管线34连接到第一公共排气管线36。

真空泵送装置38、40布置成抽空相应的工艺气体流20、22，在EUV设备的示例中，这些工艺气体流来自相应的曝露设备。这些真空泵送装置中的每个包括呈串联的三个真空泵12、14、16。气体管线42将工艺气体20、22从相应的工艺室（未示出）输送到第一真空泵12的入口44，以用于通过第一真空泵12和第二真空泵14进行泵送。前级管线46将气体从第二真空泵的排气部输送到第三真空泵16的入口。排气管线48将气体从真空泵16的排气部输送到第二公共排气管线50。

第一公共排气管线36和第二公共排气管线50将气体输送通过消音器52，以通过开口54将其从系统10中驱出。

真空泵送系统10包括壳体56。壳体形成第一区域58和第二区域60。如下文更详细解释的，第一区域收容真空泵送装置的在较低或真空压力（例如，1 mbar）下泵送气体的那些部分，并且第二区域收容真空泵送装置的在较高或大气压力（例如，1 bar）下泵送气体的那些部分。第一区域58和第二区域60基本上彼此密封成足以抵制这些区域之间的气体、特别是泵送气体或可燃的泵送气体（诸如，氢气）的有害泄漏。

第一区域由壳体的用于围住第一真空泵12和第二真空泵14的外壳62限定，并且包括用于去往和来自真空泵输送气体的开口。如所示的外壳包括侧部64、下部部分66和上部部分68（以虚线示出）。上部部分包括开口，气体入口28、42延伸穿过这些开口以用于将气体输送到真空泵12、14。气密密封件在气体入口和上部部分之间进行密封。下部部分包括开口，前级管线32、46延伸穿过这些开口以用于将气体从真空泵12、14输送到真空泵16。气密密封件在前级管线和下部部分之间进行密封。

第二区域60由壳体的流动路径限定，气体能够沿着该流动路径如由箭头70所示从入口72流动到出口54。该流动路径围住第三真空泵16、排气管线34、48和公共排气管线36、50。该流动路径由侧部74、部分68和下部部分76限定。空气沿着流动路径70被输送通过入口72（在此处空气与工艺气体混合），并且通过出口54排出以进行控制或释放。

空气流70由泵77（诸如，涡轮或其他空气流源）产生。优选的是，将发生器定位成使得它沿着该路径抽取空气且因此被定位在下游，而不是从上游推动空气。在该示例中，泵77被定位在出口78的上游。

泵送气体的压力随着它被泵送通过泵12、14、16而增加，且在较高压力下更易于泄漏出，尤其是如在本示例中（其中第三泵16产生大部分压缩）。第二区域60围住泵送管线的较高压力部分，使得来自真空泵16或来自排气管线或公共排气管线或其配件的泵送气体的泄漏出被扫进空气流中。当泵送气体是可燃的氢气时，空气流稀释被泄漏的氢气，以避免氢气的浓度高于其可燃性下限。

第一公共排气管线36和第二公共排气管线50具有用于排出泵送气体的出口78。使这些出口布置有空气流引起泵送气体与空气混合，以避免氢气的浓度高于其可燃性下限。在图示中，出口78相对于流动路径70的方向向上游与壳体的出口54间隔开成足以允许气体在通过开口从壳体排放之前在区域80中混合。取决于泵送气体和空气的流率，该布置引起气体的混合，使得泵送气体所具有的在空气中的百分比低于其可燃性下限。在作为高度分散性气体的氢气的情况下，区域80可小至一或两米以用于在释放之前实现混合，不过在实践中对于烟囱管长度可大于五米。

图2中示出了对混合装置的修改。图2与图1类似，除了下文所描述的差异之外。为了避免重复，将不再次描述相似性。

在图2中，第一公共排气管线36和第二公共排气管线50各自具有多个出口82，泵送气体84通过这些出口排出，如由八个水平箭头所示。在该示例中，每条公共排气管线包括四个出口82，不过可选择任何数量。这些出口被方便地形成为消音器机构86的一部分。空气流70布置成紧靠出口82并且有利地沿大致横向于或垂直于泵送气体流84的方向流动，以促进在区域88中工艺气体在空气流中的扩散、混合和分散。

挡板装置90引起泵送气体在空气中的混合或进一步混合。挡板装置在挡板壁94之间限定曲折或迷宫式流动路径92。混合气体96通过开口54从壳体排放。

除了挡板装置之外或作为其替代方案，可将其他类型的混合装置并入真空泵送系统中。例如，泵送气体可传送通过节流阀或限流孔口，由此泵送气体随后膨胀并分散到空气流中。

所采用的混合方法和室80至少在可燃的泵送气体在空气中的百分比有可能高于其可燃性下限的那些区域中没有潜在的点火源。

当在工艺中使用可燃气体（例如，在EUV应用中使用氢气）时，可期望确定工艺气体流中的氧气量，因为是可燃气体与氧气的混合引起潜在问题。氧气传感器可用于检测工艺气体流中的氧气量并输出与氧气含量有关的信号。该信号可用于终止工艺的操作。

通常，氧气传感器在接近大气压的较高压力下起作用并具有改善的完整性，且因此期望地被定位在真空泵送装置的下游。在图2中，氧气传感器136、138被示意性地示出并被定位在第一公共排气管线36和第二公共排气管线50中。传感器136被定位在从真空泵送装置到第一公共排气管线36的所有单独排气管线34的下游。传感器138被定位在从真空泵送装置到第二公共排气管线50的所有单独排气管线48的下游。其他实施例可包括类似地布置的氧气传感器。

由于空气流70包括氧气，因此，当前描述的真空泵送系统被构造成抵制或防止大量空气向上游通过出口82（或出口78）流动到氧气传感器136、138，否则其可能会污染工艺气体流中的所感测的氧气含量的完整性。在这方面，当考虑到工艺气体混合物向下游沿着公共排气管线流动时，将氧气传感器的一个或多个位置向上游与出口间隔开，成足以避免对传感器的污染。附加地，选择公共排气管线的几何形状（包括出口78、82的孔口尺寸），以抑制空气返迁移到空气流量传感器。在这方面，公共排气管线的几何形状可包括节流阀或孔口，排气气体在出口的上游抑或在出口处传送通过该节流阀或孔口。孔口破坏了边界层效应，由此在管道的中心流动速度最高，而在管道的内表面处流速接近零。否则在内表面处可能会潜在地发生返迁移。附加地，脉动可增加返迁移，并且孔口减少了脉动的影响。

在图3中所示的真空泵送系统的第三示例中，系统包括用于回收氢气以供源或以其他方式使用的氢气再循环系统。如下文所描述，该示例是从图2中所示的示例修改而来的。为了避免重复，将不再次描述图1和图2与图3之间的相似性。

参考图3，真空泵送系统包括氢气回收系统（HRS）100。可在适当时使其他泵送气体再循环，但图3涉及氢气回收，特别地针对在EUV设备中使用。

HRS具有用于从第一公共排气管线36接收氢气的入口102。泵送气体可包含氮气和其他杂质以及氢气，并且HRS布置成从气体流中去除杂质。尽管未示出，但是HRS可布置成从第二公共排气管线接收泵送气体，不过至少在本示例中，来自曝露的沿着入口42的氢气流远小于来自源的氢气流，因此在该实施方式中未使用第二公共排气管线的再循环。

第一公共排气管线将排气气体流选择性地输送到HRS 100的入口102或输送到排气出口82。在系统的这部分处，气体流处于近似大气压力下。沿着第一公共排气管线36从真空泵送堆叠12、14、16排出的泵送气体包含氢气（该氢气在EUV设备的情况下是从源抽空而得的）和氮气，以便以按体积计以大约1:1的比率改善泵送。HRS从气体流去除氮气和其他杂质以将高纯度氢气再循环到源，或以其他方式沿着从出口106延伸的再循环管线104将氢气再循环。氢气回收系统的机理是技术人员已知的，并且不需要在本申请中描述。

壳体56包括用于收容HRS 100的外壳108。该外壳具有用于引导空气流70通过该外壳的入口和出口，以在空气流中捕获氢气泄漏。优选地，如所示的，空气流70包覆HRS以及去往和来自HRS的入口管线和出口管线。外壳由下部部分76、上部部分66和侧部部分110、112形成。开口114形成用于空气流的去往外壳108的入口，并且开口116形成来自外壳的出口。分隔件118形成空气流导管120，以用于通过空气出口116将空气流从HRS的出口侧输送到外壳88。

图3中所示的示例还包括用于在HRS 100发生故障的情况下对低纯度氢气进行通气的装置。如果HRS在参数范围内（within parameters）起作用，则排气气体流被输送到HRS100的入口102，或者如果HRS不在参数范围内起作用，则排气气体流被输送到排气出口82。阀122可设置成用于以这种方式选择性地输送排气气体流。类似地，HRS的出口设置有通气管道124，以在HRS不在参数范围内起作用的情况下对不纯的氢气进行通气。空气流70通过包覆通气管道来捕获被泄漏的氢气。阀126可设置成用于将来自HRS的出口气体选择性地输送通过出口管道104或通气管道124。

实施例的方面是将诸如氢气之类的可燃气体从其真空泵送装置安全地输送到系统的出口。作为描述该方面的一部分，将特别地参考图2，但将了解，该描述同等地适用于其他实施例和修改。

在氢气的情况下，可燃性下限在干燥空气中为4％，但该极限将随其他可燃气体而不同。安全标准要求稀释到低于可燃性下限的百分比。附加地，优选的是，使用环境空气进行稀释并且环境空气的成分可以是未知的或不一致的，特别是关于水分的存在。因此，尽管在空气中氢气的LFL为4％，但优选的是，将氢气气体流稀释到其在空气中的LFL的四分之一，即1%。然而，可取决于要求而选择其他百分比。

如果所排出的氢气气体流混合物为400标准升/分钟，则空气的流量为400 × 100= 40,000标准升/分钟以用于将氢气稀释到在空气中为1％。取决于安全因素或其他要求来确定可燃气体在稀释气体中的其他百分比是简单的事情。

在本情况下，将氮气引入到泵送气体流中以改善泵送，且因此氮气的引入本身减小了随后氢气在空气流中的百分比，使得能够减少空气流的体积要求。

被真空泵送系统抽空的可燃气体的量可在系统的上游确定或测量，或者可由真空泵送系统内的传感器测量（例如，400 slm）。真空泵送系统布置成从处理工具接收信号并取决于接收到的信号来控制空气流。替代地，可燃气体流能够由技术工人手动输入。然而，优选的是，确定对应于该工艺的可燃气体的最大流量，并且所提供的空气流被保持在足以安全地稀释该最大流量的水平，且即使在处理期间或处理之间暂时减少可燃气体的流量，空气流也继续处于该水平。

除了所确定的可燃气体流量之外，系统还包括一个或多个装置，所述装置用于确定或测量空气流70以确保足以安全地稀释所确定的可燃气体流。取决于所测量的空气流，发射与减排是否OK有关的信号，使得工具能够确定是否可继续进行处理。

能够以任何合适的方式来确定空气流，例如通过测量由风扇77消耗的能量，不过在一些情况下该方法并不可靠。在这些示例中并且如图2中所示，真空泵送系统包括示意性地示出的传感器130，以用于感测随时间的推移空气流70的量（优选地，体积空气流量）。传感器优选地布置成确定孔口131的上游和下游的压力差以提供空气流量确定。传感器被布置成将对应于空气流量的信号通过控制管线输出到控制件132。该控制件确定空气流的量是否足以用于按要求稀释泵送气体流。如果空气流量不足，则能够增加空气流量或者可将泵送气体流转移到另一减排系统（诸如，燃烧器）。该示例中的控制件连接到处理工具，以输出减排OK信号（或减排不OK）信号，使得能够取决于感测到的空气流量来实施适当的动作，诸如终止至处理工具的可燃气体流。

控制件可包括数字处理器，以用于将从该或每个传感器接收到的空气流量信号与预定的空气流量进行比较并输出对应于减排状态的减排信号，诸如，当减排在安全参数内时为二进制‘1’，并且当减排不在安全参数内时为二进制‘0’。控制件可以是计算机或定制的处理部件。

如所示的，次级空气流量传感器134（在功能上对应于传感器130）可设置成用于感测在路径70的另一部分处的空气流量。次级空气流量传感器通过控制管线（未示出）连接，以将信号输送到控制件132。在这种情况下，传感器被定位在区域60的下游。次级传感器执行对空气流量的备份或多样化确定，并且附加地允许确定由空气流70捕获的泵送气体的泄漏。如果所检测到的泄漏异常地高或高于参数，则能够增加空气流或能够将泵送气体流转移到另一减排系统，诸如，燃烧器。

参考图2，被围住的体积58包含泵送装置的泵送气体处于低压或小于大气压的压力下所在的那些部分处。在EUV应用中，该压力可以是大约1 mbar，特别地在本示例中，其中泵12、14是高容量低压缩增压泵。体积58被保持处于大气压下，且因此从泵送管线的泄漏由于压力差而最小。体积58包含可能无意中提供点火源的那些部分，诸如用于真空泵的马达或用于马达的驱动器。

然而，在体积60中，泵送管线的压力处于或接近大气压，且因此，由于压力梯度减小，泄漏成为更大的问题。空气流70引起可燃气体泄漏被捕获并且在不引起安全风险的情况下被稀释到低于可燃性下限的比例。为了简单起见，图2示意性地示出了区域60中的空气流，但是在实践中，空气流被引导到该区域中的已被确定易于泄漏的那些部分，例如将前级管线或排出管道连接到真空泵的接头。

可在使用之前的实验中或使用期间实时地在已知易于发生气体泄漏或积聚的位置处确定空气流。这样的确定可采取例如随时间的推移的空气变化或空气流的迎面速度的形式。标准适用于随时间的推移的这些空气变化以及迎面速度测量，并且可在适当时使用已知的传感器（诸如，风速计）。在通过实验确定特定的体积或空间易于泄漏或积聚的情况下，空气流动路径70布置成例如通过叶片或管道输送将流引导到那些体积或空间。例如，如图2中所示，如果在排气管线和真空泵送装置之间的连接150处存在潜在泄漏，则第二区域被构造成（例如，具有叶片152）用于引导空气流以稀释在第二区域的该部分处的被泄漏的可燃气体。

部件的选择避免了点火点的发生。点火点可由用于电气开关的部件产生，并且在这方面，马达和驱动电路被定位在区域58中，在该区域中泵存在很少的（如果有的话）任何显著泄漏。空气流管道被构造成充分稀释区域60中的泄漏风险点，但是作为另外的安全预防措施，区域60中的能量水平保持在可潜在地引起能量充分转移到可燃气体混合物的能量水平之下，并且可在适当情况下采用能量限制器。例如，泵16包括马达和驱动电路，并且这些被容纳在接线盒中。管道的构型引起空气流被导引到接线盒处和周围，使得相邻的体积保持于低于可燃性下限的百分比。作为预防措施，接线盒可以是防火的，或者可以是净化和加压的。

如EUV应用中所描述，真空泵送系统泵送元素氢和锡烷（氢化锡）。如果锡烷通过公共排气管线排出，则它能够被扫进空气流70中并从系统排放，从而潜在地引起环境污染。在本实施例中，一个或多个锡俘获器设置成用于从泵送的锡烷中捕获锡。在这方面，沿着泵送流动路径提供了基板或表面，锡能够从锡烷分解得到并沉积在该泵送流动路径上。如图2中所示，锡俘获器140（示意性地示出）提供锡能够沉积在其上的表面，并且在该示例中这些表面被定位成从第二真空泵14和第三真空泵16之间的泵送流动路径接收气体。锡俘获器可被定位在其他位置中，以从上游设备接收气体。在一种装置（未示出）中，前级管线32可由歧管形成，该歧管将气体从上游泵的出口输送到下游泵的出口，并且该歧管可包括锡俘获器。在另外的装置（未示出）中，锡俘获器的沉积表面被加热以促进分解和沉积。

图4示出了在先实施例的修改。系统的其余部分与上文所描述的那些实施例类似，且将不再次加以描述。图4仅示出了系统的使得能够解释该修改所必需的那部分。

第一公共真空泵160设置成用于泵送第一公共排气管线36，并且优选地同样或替代地，第二公共真空泵162设置成用于泵送第二公共排气管线50。这些真空泵引起流动通过公共排气管线的气体流的压缩。该压缩减小了在真空泵16的排气部处的压力。在其中真空泵产生足够的热量使得真空泵的外部壳体或罩壳接近或超过足以构成点火源的能量水平的情况下，减小的排气压力可以是有用的。通过减小排气压力，减少了由真空泵完成的工作，这继而降低了由泵产生的热量的量。

真空泵160、162优选地被构造成用于约2:1的压缩比，从而引起从入口处的约500mbar到排气部处的约大气压的压缩。

如该示例中所示，在系统包括氧气传感器（如上文所描述-见图2中的数字136、138）并且一个或多个氧气传感器被定位在真空泵160、162的上游的情况下，氧气传感器被构造成在小于大气压的压力下（例如，在500 mbar下）操作，以用于感测沿着第一公共排气管线和第二公共排气管线输送的排气气体流的氧气含量。氧气传感器在真空泵160、162上游的位置使这些传感器与空气从气体出口78向下游的迁移隔离，不过在其他示例中，氧气传感器可被定位在真空泵的上游。

图5示出了根据另外的实施例的真空泵送系统10。该系统与图1和图2的系统类似，但不同之处在于，通过泵送装置的空气流被引导成从与下游泵相邻的入口流过所有泵到达与上游泵相邻的出口。该流布置允许独立维护每个泵送堆叠。在该实施例中，可打开壳体，并且空气流仍可经由入口A从洁净室被吸入并传送通过泵到达孔口B。

至于图1至图4，在该实施例中，真空泵送系统10可包括单个真空泵送装置或多个真空泵送装置。在所图示的示例中，示出了七个真空泵送装置。每个真空泵送装置可包括单个真空泵或以串联和/或并联的方式构造的多于一个泵。在图示中，每个真空泵送装置包括呈串联的三个泵12、14、16。所选择的一个或多个泵可包括但不限于以下真空泵送机构中的任何一个或多个：涡轮分子泵、拖曳泵、涡旋泵、螺杆泵、罗茨泵、爪式泵或旋转式叶片泵。

在针对EUV设备的图5的示例中，真空泵送装置包括呈串联的两个增压泵12、14和主（或前级）泵16。主泵是压缩泵，其被构造成用于在上游源中产生所需的真空压力的很大一部分（通常为大约1 mbar），并且增压泵被构造成用于产生所需的体积流量，该体积流量对于源来说为每个工具大约100 slm。在该示例中，增压泵12、14包括罗茨型机构，并且主泵包括爪型机构。取决于所需的流量和压力，存在可使用的许多其他的泵构型和装置。

在图5中，真空泵送装置被分组以抽空三种泵送气体18、20、22。在其他示例中，真空泵送系统布置成抽空少于或多于三种泵送气体流。在EUV制造设施中，工艺气体流18是源，并且工艺气体流20、22是曝露或扫描仪。可存在一个或多个源室和一个或多个曝露室。

第一组多个真空泵送装置被构造成用于抽空气体流18。为此，在图5中示出了五个真空泵送装置。这些真空泵送装置并联地布置，并且每个真空泵送装置包括呈串联的三个真空泵12、14、16。歧管将由入口管线接收的工艺气体从一个或多个源工具输送到真空泵送装置的第一泵12的入口。气体由第一泵12和第二泵14来泵送，并且前级管线将气体从第二泵的排气部输送到第三泵16的入口。第三泵将气体泵送到排气部，所述排气部通过排气管线连接到第一公共排气管线。

另外的真空泵送装置布置成抽空相应的工艺气体流20、22，在EUV设备的示例中，这些工艺气体流来自相应的曝露设备。这些真空泵送装置中的每个包括呈串联的三个真空泵12、14、16。排气管线将气体从真空泵16的排气部输送到第二公共排气管线。

第一公共排气管线和第二公共排气管线输送气体以通过开口C将其从系统10驱出。

真空泵送系统10包括壳体。壳体收容真空泵送装置、泵12、14和16、以及还有空气流通道83。

壳体具有多个空气入口A，所述空气入口准许空气在与下游泵16相邻处进入，空气流动通过泵16、14、12，并且通过孔口B流出。在F处被定位有锡俘获器140。在一些实施例中，孔口B可以是可控制孔口，使得可控制通过每个孔口的空气流。对通过不同孔口的流的控制允许流跨越不同的泵均匀地分布。在一些实施例中，可存在比出口B更多的入口A，并且这可提供更加平衡的流。

空气通过孔口B流出并沿着空气流通道83，通过鼓风机并经由出口C进入混合区域中。在一些实施例中，在每个孔口B处均存在空气流量传感器，并且在孔口C处可找到另外的空气流量传感器。在C处的空气流量传感器允许整体空气流量被感测且然后由控制鼓风机的控制电路控制。也可使用在孔口B处的多个空气流量传感器来感测和控制空气流在泵上的分布。在这种情况下，控制电路根据在B处的空气流量传感器处的不同读数来确定空气流的分布，并响应于信号来控制孔口的尺寸。鼓风机可被定位在不同位置处（诸如，与排气部D相邻），或者可不存在鼓风机，空气流通过D连接的管道的拉动产生。在一些实施例中，在管道D的排放部处可存在氢气传感器。

混合区域包括在消音器/扩散器E中的来自第一公共排气管线和第二公共排气管线的排气出口，以用于排出泵送气体。使这些出口布置有空气流引起泵送气体与空气混合，以避免氢气的浓度高于其可燃性下限。在图示中，这些排气出口E相对于流动路径的方向向上游与壳体的出口D间隔开成足以允许气体在通过开口D从壳体排放之前在该区域中混合。取决于泵送气体和空气的流率，该布置引起气体的混合，使得泵送气体所具有的在空气中的百分比低于其可燃性下限。在作为高度分散性气体的氢气的情况下，区域可小至一或两米以用于在释放之前实现混合，不过在实践中对于烟囱，管长度可大于五米。

空气流布置成紧靠排气出口并且有利地沿大致横向于或垂直于泵送气体流的方向流动，以促进在混合区域中工艺气体在空气流中的扩散、混合和分散。

挡板装置G引起泵送气体与空气的进一步混合。混合气体通过开口D从壳体排放。

除了挡板装置之外或作为其替代方案，可将其他类型的混合装置并入真空泵送系统中。例如，泵送气体可传送通过节流阀或限流孔口，由此泵送气体随后膨胀并分散到空气流中。

所采用的混合方法和室至少在可燃的泵送气体在空气中的百分比有可能高于其可燃性下限的那些区域中没有潜在的点火源。

在图6中所示的真空泵送系统的另外的示例中，系统包括用于回收氢气以供源或以其他方式使用的氢气再循环系统。如下文所描述，该示例是从图5中所示的示例修改而来的。

参考图6，真空泵送系统包括氢气回收系统（HRS）。可在适当时使其他泵送气体再循环，但图6涉及氢气回收，特别地针对在EUV设备中使用。

HRS具有用于从第一公共排气管线接收氢气的入口。泵送气体可包含氮气和其他杂质以及氢气，并且HRS布置成从气体流中去除杂质。尽管未示出，但是HRS可布置成从第二公共排气管线接收泵送气体，不过这并未在该实施方式中使用。

第一公共排气管线将排气气体流选择性地输送到HRS的入口或输送到排气出口E。在系统的这部分处，气体流处于近似大气压力下。沿着第一公共排气管线从真空泵送堆叠12、14、16中排出的泵送气体包含氢气（该氢气在EUV设备的情况下是从源抽空而得的）和氮气，以改善按体积计以大约1:1比率的泵送。HRS从气体流去除氮气和其他杂质以将高纯度氢气再循环到源，或以其他方式沿着从出口延伸的再循环管线104将高纯度氢气再循环。

HRS系统以与图3的方式类似的方式布置成用于空气流，且此处将不进行更详细描述。

概括地说，图1至图4示出了空气流跨越系统被水平地抽取，并被引导成传送穿过呈串联的每个堆叠中的最低水平的泵，之后与氢气相遇。这所具有的优点是，提供足够的空气流以在其有可能泄漏到泵外的任何点（即，泵的大气压力端）处稀释全泄漏。

图5至图6示出了一个系统，其中空气流从沿着外壳的下部部分分布的几个入口按路线引导，且因此产生了在顶部处被抽出的平行竖直空气流。该方案的优点是，它更容易在设计上实施，并且允许在任何堆叠上完成维护/维修/更换工作，同时仍然允许EUV工具运行氢气。这是EUV的关键要求（以满足可用性目标）。

Claims (22)

1.一种真空泵送系统，所述真空泵送系统包括：

多个真空泵送装置，所述真空泵送装置用于抽空可燃气体流并通过一个或多个排气出口排出所述可燃气体流；

壳体，所述壳体用于收容所述真空泵送装置并形成用于空气流的空气流管道，该空气流用于在所述壳体中的混合区域中与所述从一个或多个排气出口输出的可燃气体流混合；

空气流发生器，所述空气流发生器用于产生通过所述空气流管道的空气流以引起空气与所述可燃气体流的混合达到所述可燃气体在所述空气流中的百分比低于所述可燃气体的可燃性下限；以及

空气流量传感器，所述空气流量传感器用于感测空气的流量以用于确定所述空气流量是否足以将所述可燃气体稀释到低于所述百分比；

其中，所述壳体包括处于较低压力的第一区域和处于较高压力的第二区域，并且所述空气流管道由所述第二区域形成。

2.根据权利要求1所述的真空泵送系统，其中，所述真空泵送装置包括多个真空泵，并且第一区域收容上游真空泵且第二区域收容下游真空泵。

3.根据权利要求2所述的真空泵送系统，其中，所述壳体包括所述第一区域和第二区域，并且所述空气流管道的一部分由所述第二区域形成。

4.根据权利要求1所述的真空泵送系统，其中，所述多个真空泵送装置包括收容在真空泵送区域内的多个真空泵，所述真空泵送区域包括所述空气流管道，并且包括：与下游真空泵相邻的多个空气入口，其用于准许空气进入；以及与上游真空泵相邻的多个孔口，其用于输出空气。

5.根据权利要求4所述的真空泵送系统，其中，所述多个孔口被构造成将空气流输出到空气流通道，所述空气流管道还包括所述空气流通道。

6.根据权利要求4或5所述的真空泵送系统，其中，所述多个孔口包括可控制孔口，所述可控制孔口被构造成响应于控制信号来改变所述孔口的直径。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括至少两个所述空气流量传感器。

8.根据权利要求7所述的真空泵送系统，其中，所述空气流量传感器中的一个在所述真空泵送装置的上游，且一个在所述真空泵送装置的下游。

9.根据当权利要求4或5所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括：多个空气流量传感器，每个空气流量传感器与所述多个孔口的至少子集中的对应一个相关联；以及与所述混合区域相邻的另外的空气流量传感器。

10.根据权利要求7所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括控制件，并且其中，所述空气流量传感器或每个空气流量传感器被构造成：将与感测到的空气流量有关的信号输出到所述控制件，以用于确定所述空气流量是否足以将所述可燃气体稀释到低于所述百分比。

11.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，其中，所述壳体包括用于所述空气流管道的空气出口和至少一个空气入口，并且所述混合区域朝向所述空气出口被定位，用于所述可燃气体流的所述一个或多个排气出口被定位所述混合区域中以用于在传送通过所述空气出口之前将所述空气流与所述可燃气体流混合。

12.根据权利要求11所述的真空泵送系统，其中，所述混合区域将所述排气出口与所述空气出口间隔开一距离成足以允许所述可燃气体在通过所述空气出口排放之前与所述空气流混合到低于所述可燃性下限。

13.根据权利要求11所述的真空泵送系统，其中，所述混合区域包括用于将所述可燃气体与所述空气流混合的挡板装置。

14.根据权利要求11所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统还包括氢气回收系统，所述氢气回收系统被定位在所述真空泵送装置和所述混合区域之间的所述空气管道中。

15.根据权利要求11所述的真空泵送系统，其中，所述排气出口布置成沿大致横向于所述空气流的方向排出所述可燃气体流，以用于将所述可燃气体分散在所述空气流中。

16.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，其中，所述壳体的所述空气流管道布置成没有潜在的点火源。

17.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，其中，所述空气流管道被构造成用于将空气流引导到可燃气体的潜在泄漏。

18.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括用于收集所述可燃气体流中的锡的锡俘获器。

19.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括用于感测可燃气体流中的氧气的至少一个传感器，所述传感器相对于所述可燃气体流的流动而被定位在所述真空泵送装置的下游，并且相对于所述空气流而被定位在所述一个或多个排气出口的上游，足以防止所述空气流中的氧气向上游通过所述排气出口迁移到所述氧气传感器。

20.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括氢气回收系统，所述氢气回收系统用于从所述真空泵送装置接收所述可燃气体流并从所述可燃气体流中回收氢气，其中，所述空气流管道布置成用于用管道输送围绕所述氢气回收系统的空气流以稀释氢气的泄漏。

21.根据权利要求1-5中任一项所述的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括：公共排气管线，所述公共排气管线被连接成用于从多个真空泵送装置接收可燃气体；以及公共真空泵，所述公共真空泵用于泵送沿着所述公共排气管线输送的可燃气体，以减小在所述真空泵送装置的排气部处的压力。

22.根据权利要求21所述的真空泵送系统，其中，氧气传感器被定位成用于在小于大气压的压力下感测在所述公共真空泵上游的所述公共排气管线中的所述可燃气体流的氧气含量。

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