CN115335140A - 可燃气体稀释 - Google Patents

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G·奈特
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Abstract

公开了一种可燃气体稀释器（5），用于将可燃气体的流稀释到低于所述可燃气体的可燃极限的浓度。所述稀释器（5）包括：稀释容器（10），其包括限定从入口（11）到出口（12）的纵向流动通道的外包络；至少一个空气入口（16），其用于将空气流引导到所述稀释器的所述入口中；以及可燃气体入口装置（15）。所述稀释容器具有多个气流引导结构（30、32、34、36），其被布置在所述可燃气体入口装置和所述出口之间，每个气流引导结构沿着所述稀释容器的长度处于不同位置。所述多个气流结构中的至少一个是向内引导气流结构（32、36），用于引导气流远离所述外包络，并且所述气流结构中的至少一个是向外引导气流结构（30、34），用于引导气流朝向所述外包络。

Description

可燃气体稀释
技术领域
本发明的领域涉及可燃气体稀释，并且在一些实施例中涉及真空泵送和消减系统。
背景技术
存在一些半导体制造过程，其中，将要被排放和消减的气体是可燃气体，例如氢气。例如，在光刻中，通过受控地暴露于辐射源来制造产品。在这种情况下，辐射源是极紫外EUV辐射。在此过程中，氢气作为帘幕气体以愈来愈大的量使用，以遮蔽光学元件和镜子，使其不受溅镀锡的影响，该溅镀锡由激光激发，以在光刻工具中辐射EUV光。这些过程在真空中进行，并且真空系统提供了该过程发生所需的真空压力，并将氢气带走以被安全地消减。
在许多消减系统中，从真空处理腔室移除的可燃气体被燃烧以移除该气体。存在与之相关的环境影响，并且通常需要两个消减工具，即运转消减工具以及在运转消减工具中的燃烧器熄灭的情况下的备用消减工具。这种布置结构在燃料和空间两方面都是昂贵的。
希望提供一种从气流中消减可燃气体的替代方法，使得气流可以被安全地排放。
发明内容
第一方面提供了一种可燃气体稀释器，用于将可燃气体的流稀释到低于所述可燃气体的可燃极限的浓度，所述稀释器包括：稀释容器，其包括限定从入口到出口的纵向流动通道的外包络；至少一个空气入口组件，其用于将空气流引导到所述稀释容器的所述入口中；可燃气体入口装置，其包括多个孔口，至少一些孔口被布置在朝向所述稀释容器的所述入口端跨过所述稀释容器的横截面与所述稀释容器的所述外包络相距不同的距离处；多个气流引导结构，其被布置在所述可燃气体入口装置和所述出口之间，每个气流引导结构沿着所述稀释容器的长度处于不同位置；其中，所述多个气流结构中的至少一个是向内引导气流结构，用于引导气流远离所述外包络，并且所述气流结构中的至少一个是向外引导气流结构，用于引导气流朝向所述外包络。
可燃气体的处理和处置是具有挑战性的。由于这些原因，系统输出的可燃气体通常通过使其在燃烧器中燃烧来处理，有时使用甲烷作为燃料。这对环境有影响，在燃料和空间方面相对昂贵，并且可能具有可靠性问题。尽管存在与处理可燃气体相关联的挑战，但如果能够将其安全地稀释到低于其可燃极限，则许多可燃气体可简单地排放到大气中。
以前，在稀释可燃气体的情况下，通常使用氮气来进行，氮气是惰性气体。然而，在可燃气体的量高的系统中，将可燃气体的浓度降低到低于可燃气体可燃性水平所需的氮气的量在许多情况下是极其昂贵的。
可燃气体的稀释看起来是作为消减手段的燃烧可燃气体的可接受的替代方案，只要可以安全地这样做。本发明的发明人认识到，与处理可燃气体相关联的许多危害与可燃气体从使用点到其可被安全地消减的点的运输相关联。因此，许多挑战可以通过提供一种设计简单、相对紧凑并且具有较少移动部件的稀释器来解决，从而允许其用作使用点稀释器以在可燃气体已被使用的点处或附近稀释可燃气体。
根据本发明的一个方面的稀释器的进一步的优点在于，由于简单的设计和移动部件的缺乏，稀释器是稳健的、可靠的并且不太可能失效。这在如下的系统中可能是非常重要的，其中，消减单元的故障可能导致可燃气体对系统关闭，这进而可能需要系统立即关闭，这可能导致对系统的损坏。
所述稀释容器包括收缩部，所述可燃气体入口装置位于所述收缩部内，使得所述空气在通过所述可燃气体入口之前被加速。
当可燃气体输入到稀释器时，其最初可能高于其可燃上限，但在稀释时，其将会变得可燃，直到其被稀释到低于其可燃下限，并且因此需要采取步骤以减轻这些点之间的任何点燃风险。通过使用收缩部来增加可燃气体入口处的空气流是一种最初相对快速地稀释气体并抑制点燃的方式，尤其是如果增加的流速高于可燃气体的火焰速度。
收缩部可以仅延伸稀释容器的长度的一部分，稀释容器扩张超出收缩部，使得气流减慢。这有助于在受限空间内可燃气体和空气之间的混合。
在一些实施例中，所述可燃气体稀释器包括至少一个气流发生器，用于将空气流泵送到所述可燃气体稀释器的所述空气入口组件中，所述至少一个气流发生器位于所述可燃气体入口装置的上游。
如上所述，稀释器内的可燃气体的浓度对于可燃气体入口下游的稀释器的长度的一部分而言在可燃上限和可燃下限之间。因此，有利的是，对于稀释器的该部分不存在任何潜在的点火源，并且稀释器被构造成使得例如存在于气流发生器（其可以是风扇的形式）中的任何移动部件在可燃气体入口的上游，从而不存在可能是可燃气体入口下游的点火的潜在原因的移动部件。
在一些实施例中，所述可燃气体稀释器包括两个气流发生器，所述两个气流发生器被构造成作为运转和备用气流发生器来操作。
在许多需要去除和消减可燃气体的系统中，重要的是可燃气体的浓度不升高到高于一定水平，并且因此，特别在使用点处稀释可燃气体的情况下，重要的是，系统是可靠的并且不会失效。因此，在一些实施例中，提供两个气流发生器，一个被构造成作为主气流发生器操作，并且另一个作为备用气流发生器操作，所述备用气流发生器在主气流发生器发生故障时起作用。由于稀释器是具有极少移动部件的简单设计，因此可以提供可靠的系统，其中，确实具有移动部件的构件（在这种情况下是气流发生器）是重复的。
在一些实施例中，所述空气入口组件包括将空气引导到所述稀释容器的所述入口的导管，所述两个气流发生器位于所述导管上的基本相同的纵向位置处，在一些实施例中，位于围绕所述气体导管的周界的不同位置处。
在一些实施例中，两个气流发生器可以以竖直布置方式沿着导管位于不同的纵向位置处，一个在另一个的顶上。在其它实施例中，它们可以位于导管的任一侧上，这减小了稀释器的高度并使其更紧凑。
在一些实施例中，所述至少一个气体流发生器和稀释容器被构造成使得所述空气在所述可燃气体入口装置处的流动速度大于可燃气体的火焰速度。
如前所述，当可燃气体在稀释器内，尤其靠近可燃气体浓度将会最高的可燃气体入口时，重要的是阻止可燃气体的点燃。因此，在可燃气体入口装置处以大于可燃气体的火焰速度的速度提供空气将会阻止其点燃。在这点上，氢气的火焰速度例如在3到4米每秒之间，使得氢气稀释器应当被构造成使得氢气入口处的空气速度大于3到4米每秒。在一些实施例中，其被构造成大于20米/秒，优选地大于25或30米/秒。
在一些实施例中，除了提供这种加速的空气流之外，在可燃气体入口处还可以存在火焰消除器锥体。
在一些实施例中，所述可燃气体入口装置被构造成使得所述孔口面向远离所述气体出口。
已经发现，可燃气体与空气的改进的混合发生在孔口面向远离气体出口的情况下，并且在一些实施例中发生在孔口面向气体入口的情况下。
在一些实施例中，所述可燃气体入口装置的所述孔口的直径在2和5 mm之间。
可燃气体孔口的尺寸的选择影响可燃气体进入稀释器的流动，在孔口面向稀释空气流的情况下尤其如此。太大的孔口和空气流将阻碍可燃气体的离开，并且实际上可能导致污染随空气流入真空系统，而太小的孔口将会抑制气体流动。已经发现直径在2和5 mm之间的孔口尺寸提供了可燃气体进入稀释器的特别有效的流动。
在一些实施例中，所述可燃气体入口装置包括外环通道和从所述外环通道朝向所述环的中心延伸的径向通道，所述径向通道包括所述孔口。
为了以促进两个气体流之间混合的方式将可燃气体流提供到空气流中，已经发现有利的是，在入口装置中在跨过气流的不同径向位置处设置孔口，使得不形成单个羽流（plume），而是形成来自不同径向位置处的不同孔口的可燃气体的若干个流。还发现，使用跨过稀释器横截面的臂提供了有效的布置，其中，空气流不会被过度地抑制，并且因此真空泵不会过压。围绕扩散器的套箍或外环通道的尺寸被设计成允许基本相等且不受限制地流到围绕内圆周的支架臂，在套箍或外环通道处，氢气从泵送系统被引入扩散器中。在一些实施例中，支架包括跨过扩散器或稀释器入口的4和8个之间的臂。支架臂的尺寸被设计成不会将扩散器空气流动路径限制超过30%。在一些实施例中，支架臂中的孔口沿着臂的长度基本上均匀地分布，并且被布置成面向稀释气体流。
尽管外环通道可以在稀释容器内，但在一些实施例中，外环围绕稀释通道的外包络，并且径向通道在从包络的内表面延伸的径向臂内延伸，通道延伸穿过稀释容器壁以与外环通道流体连通。
尽管可燃气体稀释器适用于稀释各种可燃气体，但其特别适用于氢气。氢气是非常轻的气体，使得其难以有效地泵送。如果流速低，则其也倾向于向任何系统的顶部积聚。因此，对于消减氢气存在挑战，并且实施例的稀释器在处理这些挑战时特别有效。特别地，由于具有极少移动部件的系统的可靠性，流速通常保持在相对恒定的值，并且氢气将有效地扩散通过多个孔口。此外，氢气存在于大气中，因此当足够稀时可以排放到大气中。通常，氢气的可燃极限是4%的浓度，并且因此，低于4%时，氢气应该是安全的，不会被点燃。然而，为了提供稳健的安全系统，通常在出口处的1%的稀释水平是设定的极限。
在一些实施例中，所述稀释容器、可燃气体入口结构和气体引导结构由金属形成并且接地。
如前所述，可能优选的是，从稀释器中的气流中去除点火源，并且因此，在一些实施例中，可燃气体稀释器由金属形成，其被接地以减少任何静电火花的可能性。在一些实施例中，金属是不锈钢。这样，在一些实施例中，通过提供金属稀释器并且在可燃气体流内不具有移动部件并且具有高于可燃气体的火焰速度的流速，基本上去除了任何点燃的机会。
尽管向内引导气流结构和向外引导气流结构可具有多种形式，但在一些实施例中，所述向内引导气流结构包括从所述外包络突出到其中的环状挡板，并且所述向外引导气流结构包括居中定位的锥形挡板，所述锥体的顶点面向所述稀释容器的所述入口。
这些将气体朝向通过稀释容器的气体流动通道的中心然后远离中心引导的气流结构提供气体的有效混合，并且因此在相对小的体积内提供可燃气体的有效稀释。这导致紧凑的稀释容器，其便于用作使用点消减系统。
在一些实施例中，所述多个向内和向外引导气流结构沿着所述稀释容器的长度交替布置。因此，向内引导气流结构之后是向外引导气流结构。
在一些实施例中，所述稀释容器包括小于70升的体积，所述可燃气体稀释器被构造成稀释高达1000 SLM（标准升/分钟）的可燃气体流。
实施例的稀释器由于其设计而紧凑并且能够在相对小的体积内稀释相对高流量的可燃气体。因此，70升稀释器（在一些情况下50升稀释器）可以稀释高达1000 SLM的可燃气体流。
在一些实施例中，所述可燃气体稀释器包括邻近于所述出口的可燃气体采样器，所述可燃气体采样器与可燃气体传感器流体连通，所述可燃气体稀释器还包括控制电路，所述控制电路用于响应于所述可燃气体传感器指示可燃气体的浓度高于预定水平而抑制可燃气体向所述稀释器的流动。
为了确保系统的安全性，从稀释器输出的气体的浓度应当低于该气体的可燃极限，并且因此在一些实施例中，在输出附近存在采样器以确保情况是这样。如果浓度上升到高于期望的可燃浓度极限，则硬接线安全控制电路将会抑制可燃气体流到稀释器。在这点上，在它是使用点稀释器的情况下，这可能涉及关闭它所附接的并且正在产生氢气流的工具。
第二方面提供了一种用于排空半导体处理工具中的至少一个真空腔室的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括：多个真空泵，其用于排空所述至少一个真空腔室；以及消减系统，其用于接收来自所述至少一个真空腔室中的至少一个的排气，其中，所述消减系统包括根据第一方面的可燃气体稀释器。
第一方面的稀释器提供了有效的消减系统，该消减系统可以被设置为与用于排空半导体处理工具中的腔室的真空泵送系统集成的系统，该半导体处理工具排放可燃排气。这样，存在可燃气体的使用点消减，并且不需要将其输送到其它地方或在消减系统中将其燃烧，这具有这种燃烧器消减系统所具有的缺点。
在一些实施例中，所述半导体处理工具包括极紫外光刻工具，并且所述可燃气体包括氢气。
极紫外光刻是使用增加量的氢气的技术，并且因此，提供了对该氢气的有效稀释并且能够在使用点安全地稀释它而不需要将其输送到其他地方或将其燃烧的消减系统是排空和消减这种系统的特别有效的方式。
在一些实施例中，所述真空泵送系统还包括：用于容纳所述多个泵的壳体；以及真空系统气流发生器，其被构造成使空气流流过所述壳体到达空气流管道；所述空气流管道与所述空气流入口组件流体连通，以便将所述空气供应到所述可燃气体稀释器。
需要空气流来稀释可燃气体，并且在一些情况下，可能存在机柜提取流，即经过对系统进行排空以去除可能潜在地从泵泄漏的任何气体的泵的空气流，该泄漏可能是有问题的，特别是在它们是可燃气体的情况下。因此，在许多处理系统中的适当位置已经存在泵送可燃气体的空气流，并且该空气流可以被直接引导到稀释器，从而节省管道和空气流发生器两者。这提供了再利用通过泵送系统的壳体的空气流来稀释从腔室中排空的氢气的有效方式。
在所附独立和从属权利要求中阐述了进一步的特定和优选方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征适当地组合，并且可以与除了在权利要求中明确阐述的那些组合之外的组合进行组合。
在设备特征被描述为可操作以提供一功能的情况下，将理解，这包括提供该功能或者被适配或构造成提供该功能的设备特征。
附图说明
现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，其中：
图1示出了根据实施例的可燃气体稀释器；
图2示出了根据一个实施例的稀释容器；
图3示出了根据实施例的可燃气体稀释器的另一视图；
图4示意性地示出了通过实施例的稀释容器的流动路径；
图5示出了根据实施例的真空和消减系统；以及
图6示出了根据实施例的通过稀释器的气体的流动。
具体实施方式
在更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。
稀释是从系统中排放许多可燃气体的可接受的选择，例如从EUV工具中排放氢气。通常，可燃气体的稀释是使用惰性气体完成的，然而，随着氢气流量的增加，用惰性气体稀释是不可接受的，因为需要高流速和其带来的附加风险和环境损害。
用空气稀释提供了成本有效和环境友好的替代方案。
基本理论
最初，来自系统的可燃气体（例如来自EUV的氢气）包含很少或不包含氧气，并且因此高于UFL（可燃上限），对于氢气，UFL是75%体积的氢气。
实施例设法稀释到低于可燃下限LFL（4%体积的氢气）。为了从高于UFL（此时是安全的）来到低于LFL（此时也是安全的），混合物必须经过可燃范围（75%到4%体积的氢气）。可燃混合物的点燃将引起爆燃/爆炸。风险与可燃气体（氢气）的体积以及用于传输气体的管道的尺寸和长度成比例。
氢气特性
H2的MIE（最小点火能量）是17 μJ
相比于
汽油800 μJ
甲烷300 μJ
H2在空气中的火焰速度为2.88 m/s
相比于
汽油～0.2-0.5 m/s
甲烷0.356 m/s
如果H2引入点处的空气速度＞＞H2的火焰速度（30 m/s），则避免或至少降低回闪风险。
氢气是高度扩散性的和高度漂浮的；它迅速与空气混合。
风险
非常容易点燃氢气混合物。
一旦被点燃，火焰将非常快速地行进。
为了减轻这些风险，在接近使用点的最早时机实现用空气稀释将是有利的。这减少了可燃混合物可能被点燃的位置的范围，并且减少了管线中爆炸的风险，并且提供了一种设计，该设计可在任何位置测试、认证和复制，而不需要每次都分析管道路线和环境。
系统
稀释单元的实施例设法将可燃气体稀释到低于其可燃下限，在一些情况下低于其可燃下限的四分之一，并且管理可燃气体在其LFL和UFL之间的可燃区域，以便消除或至少减少潜在的点火源。
在一些实施例中，该系统利用机柜提取空气作为稀释剂，以减少对用于从泵送系统机柜提取空气的附加风扇的需要。
图1示出了根据实施例的稀释器5。稀释器5包括从入口11延伸到出口12的稀释容器10。入口11连接到空气供应部分14，其包括两个空气入口16和17。这些被构造成在空气入口16的情况下从主风扇接收空气，并且在空气入口17的情况下从备用风扇接收空气。来自空气入口的空气沿着空气供应单元14中的管道被发送到稀释单元的空气入口11。稀释单元10具有收缩部分18，在该收缩部分18中设置了可燃气体入口装置15。因此，当空气到达收缩部分时，空气被加速，从而以增加的速度和大于可燃气体的火焰速度的速度通过可燃气体入口结构。稀释单元10然后扩张到较大的直径，并且气体减慢，这改善了混合。
然后，气体流过各种气体引导结构，以将它们引导朝向或远离外包络，从而改善可燃气体与空气的混合，使得到气体到达出口12时，它们充分混合，使得它们具有低于可燃气体的可燃下限的均匀浓度。在这点上，在入口15处进入的可燃气体通常处于高于可燃上限的浓度，并且当其通过稀释单元时，其经过了确实可燃的浓度，直到其在出口12处离开之前达到低于可燃下限的浓度。
稀释容器10，特别是用于促进可燃气体和空气混合的气体引导结构在图2中更详细地示出。在该实施例中，这些气体引导结构采取用于将流动引导朝向外壁的锥体30、34和用于将流动引导朝向中部的挡板32、36的形式。
可燃气体在收缩部处经由入口支架（spider）15形式的入口装置进入稀释容器。该入口支架采取围绕气体稀释容器10的外部的套箍或环的形式，氢气流入该气体稀释容器中。存在径向臂，其从外环延伸通过稀释容器的壁并进入气流部分。这些延伸跨过收缩部分的横截面，并且臂上的孔口将氢气分配到空气流中。这些孔口面向气体稀释容器10的空气入口11。
气体引导结构30、32、34、36沿稀释容器10的长度布置在不同的纵向位置，并且替代地包括用于将流引导朝向稀释容器的外边缘的锥体和用于将流引导返回朝向中部的挡板。因此，在靠近空气和氢气入口的下端处，存在锥体30，其将气体混合物朝向容器的外壁转向，并且还用于减慢已经被收缩部18加速的流。接着在气流路径上的是挡板32，以引导空气返回朝向中心，并且接着是锥体34，然后是挡板36。在该实施例中，存在样品支架40，用于在气体离开之前对其他采样。这可以被引导到氢气传感器以确定离开出口12的氢气的浓度低于氢气的可燃下限。来自氢气传感器的信号可以进而被发送到控制电路，该控制电路响应于确定氢气浓度水平高于预定极限而将会产生用于关闭到稀释器的氢气供应的控制信号，这可以涉及关闭从其接收氢气的真空腔室中的处理。
图3示出了被布置成连接到管道和空气流发生器的稀释器10。空气流发生器是风扇20和22的形式，并且附接到稀释器的空气入口16和17（见图1）。风扇20是主风扇，并且风扇22是辅助或备用风扇。稀释容器10被示出，并且可以看到来自支架的臂和臂上的孔口。尽管这些孔口看起来面向出口，但是在许多实施例中，它们将会面向入口，因为发现在这种布置的情况下，从这些孔口混合和流动的气体增加。臂本身被设计成使得它们不会过度地阻碍空气流，而是在空气流的不同部分处提供可燃气流，从而导致改善的混合并且抑制烟雾的产生。
在该实施例中，存在机柜提取管道64，其接收在包括系统的真空泵的泵送机柜周围流动的空气，并且该空气流用于抑制可能从收集在机柜中的泵或其管道泄漏的可燃气体。在该实施例中，该空气流被重新用作稀释空气源。这节省了用于将该空气泵送到屋顶的附加的风扇，并且实际上节省了附加的管道。
图4示意性地示出了通过稀释器的气体的流动以及气体流动的速度和氢气的浓度如何沿着稀释器的长度变化。左侧的图示出了来自空气入口16和来自氢气入口15的气体，以及空气流在添加氢气的收缩部处如何快速和缓慢，于是其再次朝向排气口12加速，在每个偏转器30、32、34、36处有些缓慢。这改善了混合并且允许在相对小的体积中发生混合。
右侧的图示出了当流前进通过稀释容器并且发生混合时氢气的摩尔分数。因此，它从高于可燃上限的高浓度变为在可燃极限内的浓度，然后变为低于可燃极限的浓度，并且可以从容器中安全地排放。在该实施例中，存在3个锥体30、34、38，并且在第三个锥体之后，摩尔浓度为约1%，因此处于所需水平。如可以看出的，当氢气从支架的所有开口均匀地离开时，在主流中存在氢气的有效混合。
图5示出了根据实施例的真空泵送和消减系统。该实施例用于泵送极紫外辐射光刻过程。这种装置包括区段50中的泵以及区段52中的泵，区段50中的泵用于泵送曝光腔室，晶片在曝光腔室处暴露于激光，区段52中的泵用于泵送源腔室，在源腔室处，从激光和锡流产生极紫外辐射并且氢气被用作保护各种光学部件免受锡溅射的屏障。所产生的极紫外光使用光学元件经由通道被供给到曝光腔室。因此，源腔室内的氢气的量显著高于曝光腔室内的氢气的量，并且正是该氢气是将要被稀释的主要成分。
在该实施例中，存在壳体62，其容纳形成泵送区段50和52的多个泵60。存在气流通过该壳体，该气流是用于冷却泵和去除可能从泵泄漏的任何气体的机柜提取流。在该实施例中，存在管道64，其将机柜提取气体从机柜引向实施例的气体稀释器10。在气体稀释器10处，存在风扇20和22和入口15，风扇20和22将空气供给到气体稀释器容器10中，在入口15处，从排空腔室的泵的前级管线泵送的氢气被输入。该输入被布置在稀释器的受限部分处并且包括支架。发生混合，并且被稀释的气体经由排气流66排放。在该实施例中，风扇20和22并排布置，从而降低稀释器的高度。
在该实施例中，存在用于感测不同流内的氧气和氢气水平的传感器70和72。在稀释器10的输出附近还可以存在氢气传感器，并且这些传感器可以与控制电路一起使用，以便在确定氢气或氧气的浓度水平使得正在排放的气体可能存在可燃性问题时抑制该过程。
图6示意性地示出了稀释系统内的不同区域。存在初始区域，在该初始区域处，被提取的空气通过主离心风扇和备用离心风扇输入。被提取的空气在其内具有非常低的氢气水平，并且因此低于可燃下限。经由导管从扫描器或曝光腔室100以及源腔室120接收气体，具有来自扫描器腔室的132 slm（标准升/分钟）N2和12 slm H2以及来自源腔室的600 slmH2的相应成分。在导管内，氢气的浓度高于可燃上限，而氧气水平低于极限氧气浓度（LOC）。氢气经由输入支架15输入，并且存在火焰消除器锥体75，以便在该气流遇到空气时阻止该气流的点燃。在此，流过该区域（区域0）的气流高于可燃下限且低于可燃上限并且高于极限氧气浓度，从而可以点燃。为了避免点燃或至少阻止点燃，在稀释器的这个部分内没有移动部件，稀释器的材料由接地金属形成，并且流速被保持为高于可燃混合物的火焰速度。
当可燃混合物流过稀释容器时，由于挡板和锥体而发生混合，直到在区域二处可燃材料的浓度已经下降到低于可燃下限的四分之一，并且气体现在可以安全地排放到空气中。在出口和进一步进入稀释容器内的两者处都有可燃气体传感器72，以检查气体混合物是否实质地低于可燃下限。
存在主和备用风扇20、22，在该实施例中，它们是具有速度控制的离心风扇，能够提供高达4000 m3/小时的流速。这提供了大约14 m/s的输入空气的速度，当在结构18处加速时，该速度增加到高于30 m/s，这是氢气的火焰速度的大约10倍。
氢气在空气流中的分布也防止了回闪，并且锥体和挡板促进氢气混合到空气流中，使得在到达最后的挡板时氢气的浓度＜1% v/v。
总之，实施例提供了一种系统，其使用机柜提取空气作为稀释空气，通过使用多孔口入口支架来聚集来自平行路径的空气，提供来自一体式鼓风机的原动力，并且以这种方式提供限定的可燃区域。诸如可燃气体浓度、空气流量和温度的关键参数被监测并与控制信号互锁，使得可以响应于这些信号提供系统的控制和/或系统的关闭。
在一些实施例中，存在可用于为主风扇提供备份的第二风扇。在工具操作期间，由于没有H2流过风扇，风扇可被维护和保养。
稀释器的实施例提供了一种系统，该系统具有很少的移动部件并且在其大部分监测和控制系统中使用冗余和多样性，使得其是可靠的并且对普通模式故障不敏感。特别地，存在备用风扇，空气流来自机柜提取，为其提供了穿过泵模块的流动平衡。
在一些实施例中，一个4kW逆变器驱动的风扇足以提供机柜提取和稀释。第二风扇处于待机状态，并且运转风扇的预防性维护监测被用来检测何时需要将备用风扇联机。在检测到主风扇性能的任何退化的情况下，辅助风扇将启动，并且主风扇将被隔离和停止。对于每个风扇，轴承和马达可以保持在原位。风扇入口和出口被独立地隔离。
在一些实施例中，辅助风扇运行到全速需要5秒。这比使用主和备用单元都运行的燃料燃烧器明显更具成本和功率效率。
此外，由于稀释单元是使用点（point of use）单元，因此不需要从未运行或仅运行扫描器氢气流的系统中提取。
在NOK信号的情况下，稀释器将继续工作并稀释。在系统停机的情况下，泵送系统移除OK信号，这切断到工具的H2供应。
在意外停止的情况下，剩余H2将在泵送系统内平衡，并且当系统停止时，气体中的一些将保留在系统中，并且一些将进入稀释器并与任何空气扩散并且进入设施排气口。稀释器将重新启动，随后是泵送系统，并且以与其当前在意外停止之后相同的方式进行清除。
尽管本文参考附图详细公开了本发明的说明性实施例，但是应当理解，本发明不限于确切的实施例并且本领域技术人员可以在其内实现各种改变和修改，而不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的范围。
参考标记
5 稀释器
10 稀释容器
11 稀释容器的入口
12 出口
14 空气供应管道
15 可燃气体入口支架
16 空气入口
17 备用空气入口
18 收缩部
20、22 空气风扇
30、34 锥体
32、35 挡板
40 采样支架
50 曝光腔室泵送区段
52 源腔室泵送区段
60 真空泵
62 泵腔室
64 导管
66 排气
70、72 传感器
75 火焰消除器锥体
100 扫描器腔室
120 源腔室。

Claims (15)

1.一种可燃气体稀释器，用于将可燃气体的流稀释到低于所述可燃气体的可燃极限的浓度，所述稀释器包括：
稀释容器，其包括限定从入口到出口的纵向流动通道的外包络；
至少一个空气入口组件，其用于将空气流引导到所述稀释容器的所述入口中；
可燃气体入口装置，其包括多个孔口，至少一些孔口被布置在朝向所述稀释容器的所述入口端跨过所述稀释容器的横截面与所述稀释容器的所述外包络相距不同的距离处；
多个气流引导结构，其被布置在所述可燃气体入口装置和所述出口之间，每个气流引导结构沿着所述稀释容器的长度处于不同位置；其中，
所述多个气流结构中的至少一个是向内引导气流结构，用于引导气流远离所述外包络，并且所述气流结构中的至少一个是向外引导气流结构，用于引导气流朝向所述外包络；并且
其中，所述稀释容器包括收缩部，所述可燃气体入口装置位于所述收缩部内，使得所述空气在通过所述可燃气体入口之前被加速。
2.根据权利要求1所述的可燃气体稀释器，包括至少一个气流发生器，用于将空气流泵送到所述空气入口组件中，所述至少一个气流发生器位于所述可燃气体入口装置的上游。
3.根据权利要求2所述的可燃气体稀释器，包括两个气流发生器，所述两个气流发生器被构造成作为运转和备用气流发生器来操作。
4.根据权利要求2或3所述的可燃气体稀释器，其中，所述至少一个气体流发生器和稀释容器被构造成使得所述空气在所述可燃气体入口装置处的流动速度大于可燃气体的火焰速度。
5.根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器，其中，所述可燃气体入口装置被构造成使得所述孔口面向远离所述气体出口。
6. 根据权利要求5所述的可燃气体稀释器，其中，所述可燃气体入口装置的所述孔口的直径在2和5 mm之间。
7.根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器，其中，所述可燃气体入口装置包括外环通道和从所述外环通道朝向所述环的中心延伸的径向通道，所述径向通道包括所述孔口。
8.根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器，其中，所述可燃气体包括氢气。
9.根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器，其中，所述稀释容器、可燃气体入口装置和气体引导结构由金属形成并且接地。
10.根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器，其中，所述向内引导气流结构包括从所述外包络突出到其中的环状挡板，并且所述向外引导气流结构包括居中定位的锥形挡板，所述锥体的顶点面向所述稀释容器的所述入口。
11. 根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器，所述稀释容器包括小于70升的体积，所述可燃气体稀释器被构造成稀释高达1000 SLM的可燃气体流。
12.根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器，所述可燃气体稀释器包括邻近于所述出口的可燃气体采样器，所述可燃气体采样器与可燃气体传感器流体连通，所述可燃气体稀释器还包括控制电路，所述控制电路用于响应于所述可燃气体传感器指示可燃气体的浓度高于预定水平而抑制可燃气体向所述稀释器的流动。
13. 一种用于排空半导体处理工具中的至少一个真空腔室的真空泵送系统，所述真空泵送系统包括：
多个真空泵，其用于排空所述至少一个真空腔室；以及
消减系统，其用于接收来自所述至少一个真空腔室中的至少一个的排气，其中，所述消减系统包括根据任一前述权利要求所述的可燃气体稀释器。
14. 根据权利要求13所述的真空泵送系统，其中，所述半导体处理工具包括极紫外光刻工具，并且所述可燃气体包括氢气。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的真空泵送系统，还包括用于容纳所述多个泵的壳体；以及
真空系统气流发生器，其被构造成使空气流流过所述壳体到达空气流管道；
所述空气流管道与所述至少一个空气入口组件流体连通，以便将所述空气供应到所述可燃气体稀释器。
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