CN117410204A - 流动控制装置、半导体处理系统及相关流动控制方法 - Google Patents

流动控制装置、半导体处理系统及相关流动控制方法 Download PDF

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Abstract

一种流动控制装置包括安置入口和出口导管的壳体、布置在壳体内并连接到入口导管的隔离阀、流动开关和旁路开关。流动开关具有关断触发，布置在壳体内，并将隔离阀联接到出口导管。旁路开关联接到隔离阀，并具有第一和第二位置。当旁路开关处于第一位置时，流动开关可操作地联接到隔离阀，以在流经流动开关的流体的流量上升到关断触发之上时关闭隔离阀，并且当旁路开关处于第二位置时，流动开关可操作地与隔离阀分离，以使流体以大于关断触发的流量流过流动开关。还描述了半导体处理系统和相关的流动控制方法。

Description

流动控制装置、半导体处理系统及相关流动控制方法
技术领域
本发明总体涉及控制流体流动，更具体地，涉及控制包含危险材料的流体流动。
背景技术
流体系统通常用于在半导体器件的制造过程中向半导体处理系统输送流体，例如处理流体。在一些流体系统中，系统传送的流体可能包含危险材料。例如，流体系统可以传送包含已知对人类健康或环境有害、自燃和/或具有腐蚀性的材料的流体。为了限制这种危险，流体系统通常采用限流装置，如限流器和孔板，以及通风流和惰性/稀释剂流，以降低与这种危险材料相关的风险。
尽管限流装置通常满足其预期目的，但其会对某些流体系统产生操作限制，并可能会发生堵塞，从而潜在地限制流体系统的可靠性。并且通风流和惰性/稀释剂流，虽然在流体系统泄漏的不太可能发生的情况下通常能有效地限制风险并使排放流惰性(或腐蚀性较低)，但增加了操作成本。此外，由于通风流和惰性/稀释剂流的流量通常大于处理过程中流体目的地实际需要的流量，因此操作成本通常大于流体目的地实际需要的成本。
这种系统和方法通常被认为适合于它们的预期目的。然而，本领域仍需要改进的流动控制装置和相关方法。本公开提供了对这种需求的解决方案。
发明内容
提供了一种流动控制装置。该流动控制装置包括安置入口导管和出口导管的壳体、隔离阀、流动开关和旁路开关。隔离阀布置在壳体内，并连接到入口导管。流动开关布置在壳体内，将隔离阀联接到出口导管，并具有关断触发。旁路开关具有第一位置和第二位置，联接到隔离阀，并且当旁路开关处于第一位置时可操作地将流动开关联接到隔离阀，以在通过流动开关的流体的流量高于关断触发时关闭隔离阀，并且当旁路开关处于第二位置时可操作地将流动开关与隔离阀分离，以使流体以大于关断触发的流量流过流动开关。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，流动控制装置的进一步示例可以包括限定在入口导管和出口导管之间的流动路径被连续焊接。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，流动控制装置的进一步示例可以包括壳体包括防篡改主体，其包围隔离阀、流动开关、入口导管的至少一部分和出口导管的至少一部分。
除了上述一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括位于壳体壁中的电连接器、布置在壳体内并电连接到隔离阀和流动开关的内部信号线束以及布置在壳体外部并通过电连接器电连接到内部信号线束的外部信号线束。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括：螺线管，其布置在壳体内并且可操作地连接到隔离阀；继电器，其布置在壳体外部并且电连接到螺线管以激励螺线管；以及安全可编程逻辑控制器(PLC)设备，其布置在壳体外部并联接到继电器，该安全PLC设备与用户界面通信，以基于继电器的断开和闭合来提供用户输出。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，流动控制装置的进一步示例可以包括将流动开关联接到隔离阀的控制器。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，流动控制装置的进一步示例可以包括控制器响应记录在存储器上的指令，以从旁路开关接收指示旁路开关处于第一位置的旁路信号，从流动开关接收关断信号，并且响应于从流动开关接收到关断信号，向隔离阀提供关闭信号。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，流动控制装置的进一步示例可以包括记录在存储器上的指令进一步使控制器从旁路开关接收指示旁路开关处于第二位置的旁路信号，从流动开关接收关断信号，并且响应于从流动开关接收到关断信号，不向隔离阀提供关闭信号。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，流动控制装置的进一步示例可以包括控制器包括安全可编程逻辑控制器设备，并且旁路引线将旁路开关电连接到控制器。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，流动控制装置的进一步示例可以包括附在旁路开关上并将旁路开关固定在第一位置的上锁挂牌装置。
提供了一种半导体处理系统。半导体处理系统包括含有危险处理材料的处理流体源和如上所述的流动控制装置。处理流体源流体联接到入口导管，具有流量额定值的流动控制设备联接到出口导管，并且具有衬底支撑件的处理室流体联接到流动控制设备并通过其到达处理流体源。流动控制设备的流量额定值小于流动开关的关断触发。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，半导体处理系统的进一步示例可以包括通过流动控制装置联接到处理室的鉴定/服务(qualification/service)流体源。鉴定/服务流体源包括基本由氮气构成的鉴定/服务流体。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，半导体处理系统的进一步示例可以包括容纳流动控制设备的气体箱、通风源和排放源。通风源流体联接到气体箱，其中通风源与流动开关的关断触发匹配；通风源相对于流动控制设备的流量额定值过小。排放源流体联接到处理室。惰性/稀释剂流体源与排放源流体联接，与流动开关的关断触发匹配，并且相对于流动控制设备的流量额定值过小。
提供了一种流动控制方法。该方法包括，在如上所述的流动控制装置处，将旁路开关移动到第一位置或第二位置，当旁路开关处于第一位置时，将流动开关可操作地联接到隔离阀，并且当旁路开关处于第二位置时，将流动开关可操作地与隔离阀分离。当旁路开关处于第一位置时，当流经流动开关的流体的流量大于关断触发时，隔离阀关闭，当旁路开关处于第二位置时，当流经流动开关的流体的流量小于关断触发时，隔离阀保持打开。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括移动旁路开关包括将旁路开关移动到第一位置。该方法还可以包括在入口导管处接收包括危险材料的处理流体，使处理流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管，以及将处理流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较。当流量大于关断触发时，可以使用流动开关提供关断信号，并且响应于流动开关提供的关断信号，可以在隔离阀处接收关闭信号。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括移动旁路开关包括将旁路开关移动到第一位置。该方法还可以包括在入口导管处接收包括危险材料的处理流体，使处理流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管，以及将处理流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较。当处理流体的流量小于流动开关的关断触发时，没有关断信号可以提供给流动开关。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括旁路开关处于第一位置，并且该方法可以还包括通过具有流量额定值的流动控制设备使处理流体流到与出口导管流体联接的处理室，该流量额定值大于流动开关的关断触发。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括将旁路开关移动到第二位置，在入口导管处接收包括危险材料的处理流体，使处理流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管，并且将处理流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较。当处理流体的流量大于流动开关的关断触发时，可以通过流动开关提供关断信号，并且响应于流动开关提供关断信号，可以在隔离阀处接收关闭信号。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括将上锁挂牌装置附在旁路开关上，并且利用上锁挂牌装置将旁路开关固定在第二位置。
除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，该方法的进一步示例可以包括将旁路开关移动到第二位置，在入口导管处接收鉴定/服务流体；以及使鉴定/服务流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管。可以将鉴定/服务流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较，当鉴定/服务流体的流量小于流动开关的关断触发时，流动开关不提供关断信号，并且鉴定/服务流体可以将出口导管联接到处理室的流动控制设备的流量额定值流向联接到出口导管的处理室。
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开内容的示例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
下面参照某些实施例的附图描述这里公开的本发明的这些和其他特征、方面和优点，这些实施例旨在说明而不是限制本发明。
图1是根据本公开的流动控制装置的示意图，示出了将处理流体源和鉴定/服务流体源联接到半导体处理系统的流动控制装置；
图2是根据本公开示例的图1的流动控制装置的示意图，示出了用于将流动开关与流动控制装置中的隔离阀可操作地联接和可操作地分离的旁路开关；
图3和4是根据该示例的图1的流动控制装置的示意图，示出了处于第一位置的旁路开关，以将流动开关可操作地联接到隔离阀，处理流体通过其而选择性地连通；
图5是根据本公开另一示例的图1的流动控制装置的示意图，示出了用于确定根据该示例的流动控制装置的可靠性的诊断输入；以及
图6至9是根据本公开示例的流动控制方法的框图，示出了根据该方法的说明性和非限制性示例的该方法的操作。
应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的相对尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
现在将参考附图，其中相同的附图标记表示本主题公开的相似的结构特征或方面。出于解释和说明而非限制的目的，图1中示出了根据本发明的流动控制装置的示例的局部视图，并且通常由附图标记100表示。如将要描述，在图2-9中提供了根据本发明的流动控制装置、半导体处理系统和流体控制方法或其方面的其他示例。这里描述的流动控制装置和流动控制方法可以用于控制包含危险材料的流体流动，例如控制在半导体器件制造过程中用于将材料层沉积到衬底上的包含危险处理材料的流体流动，尽管本公开一般不限于任何特定的半导体器件制造操作或半导体器件制造。
如本文所用，术语“衬底”可以指可以使用的或者可以在其上形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料。“衬底”可以是连续的或非连续的；刚性的或柔性的；实心的或多孔的。衬底可以是任何形式，例如粉末、板或工件。板状衬底可以包括各种形状和尺寸的晶片。作为示例而非限制，衬底可以由包括硅、硅锗、氧化硅、砷化镓、氮化镓和碳化硅的材料制成。
如本文所用，术语“危险处理材料”是指与半导体器件制造相关的固体、液体或气体，根据NFPA704(“紧急情况下材料危险识别标准系统”2022版)，其在健康、易燃性、不稳定性或水反应性方面具有3级或4级的程度或危害等级。危险处理材料可直接用于与半导体器件制造相关的研究、实验室或生产过程。危险处理材料可以是与半导体器件制造相关的研究、实验室或生产过程中产生的流出物。危险处理材料可能与半导体器件的制造相关，而半导体器件作为最终产品，本身并无危险。
参考图1，示出了半导体处理系统10。半导体处理系统10包括带有流动控制设备14的气体箱12和带有衬底支撑件18的处理室16。气体箱12连接到通风源20，并配置成接收来自通风源20的通风流体22，以对气体箱12的内部进行通风。流动控制设备14布置在气体箱12的内部，通过流动控制装置100连接到处理流体源24，并且配置为提供使从处理流体源24接收的处理流体26流到处理室16。处理室16连接到排放源28(例如真空泵)，并配置为将排放流体30(例如残余前体和/或反应产物)传送到排放源28。排放源28还通过流动控制装置100连接到惰性/稀释剂流体源32，并配置为将从惰性/稀释剂流体源32接收的惰性/稀释剂流体34引入排放流体30。在示出的示例中，半导体处理系统10配置成将材料层沉积到支撑在处理室16内的衬底上，例如将材料层36沉积到衬底38上。尽管本文在用于材料层沉积的半导体处理系统的上下文中示出和描述，但应当理解和明白，其他类型的半导体处理系统以及通常的流体系统也可以受益于本公开。
在某些示例中，处理流体26可以包括危险材料。根据某些示例，处理流体26可以包括危险处理材料(HPM)。处理流体26可以包括氢气(H2)、含硅前体如硅烷(SiH4)或含砷前体比如砷烷(AsH3)。惰性/稀释剂流体34可以包括惰性气体或稀释剂流体。例如，惰性/稀释剂流体34可包括氮气(N2)(例如高纯度氮)、氩气(Ar)、氦气(He)或包括一种或多种上述气体的混合物。
在某些示例中，流动控制设备14可包括流动限制装置，例如计量阀和/或限流器或孔板，其限定流动控制设备14的流量额定值40。根据某些示例，鉴定/服务流体源42可以通过流动控制装置100与半导体处理系统10选择性地流体连通，以向半导体处理系统10提供鉴定/服务流体44。鉴定/服务流体44可以包括惰性流体。合适的惰性流体的示例包括氮气(N2)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氦气(He)以及包括这种惰性流体的混合物。
如上所述，有时有必要以大于处理过程中所需的流量向半导体处理系统提供鉴定/服务流体。如上所述，还希望限制提供给半导体处理系统的通风流体和/或惰性/稀释剂流体的流量，以限制(或消除)与提供给半导体处理系统的处理流体内包含的危险材料相关的风险。为了以大于处理过程中所需的流量提供鉴定/服务流体，和/或限制处理过程中所需的通风流体和/或惰性/稀释剂流体的流量，提供了流动控制装置100。
参考图2-4，示出了流动控制装置100。如图2所示，流动控制装置包括安置入口导管104和出口导管106的壳体102、隔离阀108、流动开关110和旁路开关112。隔离阀108布置在壳体102内，并连接到入口导管104。流动开关110布置在壳体102内，连接隔离阀108，并具有关断触发114。旁路开关112联接到隔离阀108，并且具有第一位置116和第二位置118，在第一位置116，流动开关110可操作地联接到隔离阀108，以在处理流体26的流量上升到关断触发114之上时关闭隔离阀，在第二位置118，流动开关110可操作地与隔离阀108分离，以使鉴定/服务流体44(图1所示)以大于关断触发114的流量流向出口导管106。
在某些示例中，壳体102可以包括防篡改主体120。防篡改主体120可以包围入口导管104的至少一部分、出口导管106的至少一部分、隔离阀108和流动开关110。根据某些示例，壳体102可以由金属材料形成，例如铝或不锈钢。金属材料可以包围隔离阀108和流动开关110。根据某些示例，壳体102可以包括形成为焊接件。焊接件可以包围隔离阀108和流动开关110。
在某些示例中，入口导管104可以与处理流体源24(如图1所示)选择性地流体连通，例如通过处理流体源阀。根据某些示例，入口导管104可以与鉴定/服务流体源42(图1所示)选择性地流体连通，并且可以进一步从壳体102的外部延伸到壳体102的内部，以连接到隔离阀108。预期出口导管106流体联接到半导体处理系统10(图1所示)，并且出口导管106通过流动开关110和隔离阀108与入口导管104选择性地流体连通。出口导管106可以从壳体102的外部延伸到壳体102的内部，以连接到流动开关110。
隔离阀108布置在壳体102内，连接到入口导管104，并将入口导管104联接到流动开关110。隔离阀108还具有打开位置122和关闭位置124(如图3所示)。当处于打开位置122时，隔离阀108将入口导管104流体联接到流动开关110，从而出口导管106与入口导管104流体连通。当处于关闭位置124时，隔离阀108将流动开关110与入口导管104流体分离，从而出口导管106与入口导管104流体分离。在某些示例中，隔离阀108可以通过焊接接头连接到入口导管104和流动开关110中的任一个(或两者)。根据某些示例，隔离阀108可通过接头或螺纹配件连接到入口导管104和流动开关110中的任一个(或两者)。还可以设想，隔离阀108可以通过互连导管126联接到流动开关110。合适的隔离阀的示例包括D211 G1/8DN2.0隔离阀，可从斯洛文尼亚卢布尔雅那的Jaksa d.o.o.获得。
流动开关110布置在壳体102内，连接到隔离阀108，并将隔离阀108联接到出口导管106。流动开关110还配置为将流经流动开关110的流体的流量与关断触发114进行比较，并在流体的流量大于关断触发114时提供关断信号128(如图3所示)。例如，当处理流体26的流量大于关断触发114时，例如当处理流体源24(图1所示)连接到流动控制装置100并通过其连接到半导体处理系统10(图1所示)时，流动开关110可以提供关断信号128。当流经流动开关110的鉴定/服务流体44(图4所示)的流量大于关断触发114时，例如当鉴定/服务流体源42连接到流动控制装置100并通过其流体联接到半导体处理系统10时，流动开关110还可以提供关断信号128。合适的流动开关的示例包括FS10A流动开关，可从加利福尼亚州圣马科斯的Fluid Components International LLC获得。
在某些示例中，关断触发114可以小于流动控制设备14(如图1所示)的流量额定值40(如图1所示)。鉴于本公开，本领域技术人员将理解，关断触发114小于流动控制设备14的流量额定值40的示例允许通风流体22(图1所示)和/或惰性/稀释剂流体34(图1所示)的流量小于流量额定值40所要求的流量，从而限制半导体处理系统10的运行成本。在这方面，通风流体22的流量相对于流动控制设备14的流量额定值40可能过小，如果处理流体26(图1所示)以流动控制设备14的流量额定值40流向处理室16(图1所示)，通风流体22的流量不足以使处理流体26安全。另一方面，惰性/稀释剂流体34(图1所示)的流量相对于流动控制设备14的流量额定值40可能过小，如果处理流体26以流动控制设备14的流量额定值40流向处理室16，惰性/稀释剂流体34的流量不足以使排放流体30(图1所示)安全。
在某些示例中，关断触发114可以在流量额定值40的约20％和约80％之间，或者在流量额定值40的约30％和约70％之间，或者甚至在流量额定值40的约40％和约60％之间。根据某些示例，关断触发114可以基本等于(或大于)流量额定值40。还可以设想，关断触发114可以大于流量额定值40，并且仍在本发明的范围内。还可以设想，入口导管104、隔离阀108、互连导管126、流动开关110和出口导管106可以限定流动路径172。流动路径172可被连续焊接。
旁路开关112联接到隔离阀108。旁路开关112进一步联接到流动开关110，并且配置为将流动开关110与隔离阀108可操作地联接和可操作地分离。在这方面，可以设想，当处于第一位置116时，旁路开关112可操作地将流动开关110联接到隔离阀108，从而当流经流动开关110的流体的流量大于和/或高于关断触发114时，流动开关110关闭隔离阀108。在另一方面，还可以设想，当处于第二位置118时，旁路开关112可操作地将流动开关110与隔离阀108分离，从而当流经流动开关110的流体的流量大于关断触发114时，隔离阀108保持打开。在某些示例中，旁路开关112可以与流动开关110串联电连接。根据某些示例，旁路开关112可以与流动开关110电分离。在这样的示例中，旁路开关112可以通过旁路开关引线130电连接到控制器132，并且流动开关110可以通过隔离阀和/或流动开关引线134独立地连接到控制器132。
在某些示例中，隔离阀108和流动开关110可以连接到内部信号线束136。内部信号线束136可以连接到电连接器138，内部信号线束136将隔离阀108和流动开关110联接到电连接器138。电连接器138可以位于壳体102的壁中，并且连接到外部信号线束140，电连接器138将内部信号线束136联接到外部信号线束140。外部信号线束140可以依次连接到控制器132，隔离阀108和流动开关110通过外部信号线束140和内部信号线束136经由电连接器138电连接到控制器132。外部信号线束140可以包括多根引线，例如旁路开关导线130和流动开关导线134。鉴于本公开，本领域技术人员将理解，其他连接布置是可能的，并且仍在本公开的范围内。
在某些示例中，螺线管142可操作地连接到隔离阀108。在这方面，螺线管142可操作地连接到可移动地设置在隔离阀108内的阀构件，例如隔膜构件，螺线管142配置成通过移动阀构件来打开和关闭隔离阀108。螺线管142可以布置在壳体102的内部。螺线管142可以是闩锁型螺线管，隔离阀108由此在关闭之后保持关闭，并允许流动开关110流体地布置在出口导管106和隔离阀108之间。根据某些示例，螺线管142可以电连接到继电器144。继电器144可以布置在壳体102的外部，并且电连接到螺线管142，用于激励螺线管142。电连接可以通过外部信号线束140和通过电连接器138的内部信号线束136。
在图示的示例中，控制器132包括设备接口146、处理器148、用户界面150和存储器152。设备接口146将处理器148联接到旁路开关112、流动开关110和隔离阀108，并且可以连接到外部信号线束140。处理器148连接到设备接口146，可操作地与用户界面150相关联，以通过其提供用户输出和/或接收用户输入，并且设置成与存储器152通信。存储器152包括具有记录在介质上的多个程序模块154的非暂时性机器可读介质，程序模块154包含当被处理器148读取时使处理器148执行某些操作的指令。这些操作中有流动控制方法300(如图6所示)的操作，这将在下面描述。在某些示例中，控制器132可以包括安全可编程逻辑(PLC)控制器156。合适的安全PLC设备的示例包括安全PLC设备，可从德国Verl的Beckhoff Automation GmbH&Co.KG获得。尽管本文以特定架构示出和描述，但应当理解和明白，在其他示例中，控制器132可以具有其他架构(例如分布式架构)，并且仍在本公开的范围内。
如图2所示，当旁路开关112处于第一位置116时，流动开关110可操作地联接到隔离阀108。在所示的示例中，流动开关110可操作地联接到隔离阀108，隔离阀108保持在打开位置122，同时流经流动开关110的流体的流量小于关断触发114。鉴于本公开，本领域技术人员将理解，这允许流动控制装置100向半导体处理系统10(图1所示)提供处理流体26，半导体处理系统10由此使用处理流体26将材料层36沉积到衬底38上，同时流经流动开关110的处理流体26的流量小于关断触发114。
如图3所示，当旁路开关112处于第一位置116时，流动开关110可以通过控制器132可操作地与隔离阀108联接，从而当流经流动开关110的流体的流量大于关断触发114时，隔离阀108移动到关闭位置124。在图示的示例中，流动开关110向控制器132提供关断信号128。控制器132响应于关断信号128的接收，进而向隔离阀108提供关闭信号158。响应于关闭信号158的接收，隔离阀108移动到关闭位置124，隔离阀108由此将出口导管106与入口导管104流体分离。鉴于本公开，本领域技术人员将理解，出口导管106与入口导管104的流体分离停止处理流体26向半导体处理系统10(图1所示)的流动，防止处理流体26以比通风流体22(图1中所示)可以通风的流量和/或被惰性/稀释剂流体34(图1中所示)惰性化或充分稀释的流量更大的流量流向半导体处理系统10，从而流动控制装置100限制(或消除)否则与处理流体26中夹带的潜在危险材料相关的风险。
如图4所示，当旁路开关112处于第二位置118时，流动开关110可以通过控制器132可操作地与隔离阀108分离，从而当流经流动开关110的流体的流量大于关断触发114时，隔离阀108保持在打开位置122。在这方面，可以设想，当移动到第二位置118时，旁路开关112向控制器132提供旁路信号160(例如跳线位)作为输入，并且当接收到旁路信号160时，控制器132不向隔离阀108提供关闭信号158(如图3所示)。因此，当旁路开关112处于第二位置118并且流经流动开关110的流体的流量大于和/或高于关断触发114时，出口导管106保持流体联接到入口导管104，流体继续以大于关断触发114的流量流向半导体处理系统10(如图1所示)。
鉴于本公开，本领域技术人员将理解，这允许鉴定/服务流体44以大于关断触发114的流量被提供给半导体处理系统10，而无需修改将鉴定/服务流体源42(在图1中示出)和处理室16(在图1中示出)流体联接的流体输送结构，有助于要求鉴定/服务流体的流量大于关断触发114的鉴定和/或服务事件。在某些示例中，鉴定/服务流体44可以大于关断触发114且小于流动控制设备14(如图1所示)的流量额定值40(如图1所示)的流量提供给半导体处理系统10。在这方面，鉴定/服务流体44可以介于关断触发114的约110％和约900％之间，或者介于关断触发114的约200％和约900％之间，或者甚至介于关断触发114的约500％和约900％之间的流量提供给半导体处理系统10，而不需要修改将鉴定/服务流体源42和处理室16流体联接的流体输送结构。
在某些示例中，当旁路开关112处于第二位置118时，控制器132可以通过用户界面150提供用户输出162。鉴于本公开，本领域技术人员将理解，用户输出162可以促进半导体处理系统10的操作，例如通过防止与半导体处理系统10上的鉴定和/或服务事件同时发生的对半导体处理系统10(图1所示)的WIP的调度。
根据某些示例，流动控制装置100可包括上锁挂牌(LOTO)设备164。LOTO设备164可配置成例如当旁路开关112处于第二位置118时附在旁路开关112上。在这方面，可以设想，当旁路开关112处于第二位置118时，LOTO设备164附在旁路开关112上，LOTO设备164将旁路开关112固定在第二位置118。这允许防止旁路开关112移动到第一位置116，例如在需要鉴定/服务流体44的鉴定和/或服务事件期间，防止在没有故意移除LOTO设备164的情况下这种鉴定和/或服务事件的中断。
参考图5，示出了流动控制装置200。流动控制装置200类似于流动控制装置100(图1所示),并且包括至少一个设备，其配置成提供用于评估流动控制装置200的可靠性的诊断输入202。在这方面，可以设想，将一个或多个诊断输入202提供给控制器132，并且控制器132进而使用一个或多个诊断输入来确定流动控制装置200的可靠性。在某些示例中，流动控制装置200可具有安全完整性等级(SIL)，并且一个或多个诊断输入202可通过增加流动控制装置200的可靠性来有助于流动控制装置200的SIL等级。例如，流动控制装置200可以具有1和4之间或2和4之间的SIL等级，或者是3或甚至4的SIL等级。
在某些示例中，可以从气体检测器204(图1所示)接收一个或多个诊断输入202。气体检测器204可以通过气体检测器引线206连接到控制器132，并且控制器132配置为当诊断输入202指示处理气体已经渗入气体箱12(图1所示)内的环境时关闭隔离阀108。根据某些示例，一个或多个诊断输入202可以由第二流动开关208提供。第二流动开关208可以配置为当流经第二流动开关208的流体流量超过第二关断触发时，向控制器132提供诊断输入202。控制器132可配置成当关断信号128(图4所示)和诊断输入202中只有一个存在时关闭隔离阀108。控制器132还可以配置成在任一上述情况下向用户界面150提供用户输出。
在某些示例中，诊断输入202可以由流量传感器210提供。流量传感器210可以通过隔离阀108联接到入口导管104，通过流量传感器引线212连接到控制器，并且配置为使用诊断输入202提供流经流动开关110的流体的流量测量。控制器132又可以配置为将流量测量值与流动开关110的关断触发114进行比较，确定流动开关110是否应该(或不应该)提供关断信号128(如图4所示)，并且当控制器132确定存在差异时，向用户界面150提供用户输出。根据某些示例，第二隔离阀214可以布置在壳体102内，并且与流动开关110流体串联。控制器132可以可操作地连接到第二隔离阀214，并且配置为当通过流动开关110的流体的流量大于关断触发114时关闭第二隔离阀214。
在某些示例中，诊断输入202可以由惰性/稀释剂流体流动开关216提供。惰性/稀释剂流体流动开关216可以布置在壳体102的外部。惰性/稀释剂流体流动开关216可以将惰性/稀释剂流体源32(图1所示)流体联接到排放源28(图1所示)。可以设想，惰性/稀释剂流体流动开关216具有惰性/稀释剂流体关断触发218，当流经惰性/稀释剂流体流动开关216的惰性/稀释剂流体的流量小于惰性/稀释剂流体关断触发218时，惰性/稀释剂流体流动开关216通过惰性/稀释剂流体流动开关导线220向控制器提供诊断输入202，并且控制器132响应于接收到诊断输入202(例如诊断信号)而使隔离阀108关闭。还可以设想，流动控制装置200可以还包括第三惰性气体/稀释剂流动开关222和/或惰性气体/稀释剂流量传感器224，以提供验证上述操作的诊断信号。在进一步示例中，诊断输入202可以由定时模块226提供，定时模块226配置成在旁路开关112移动到第二位置118时预定的鉴定/吹扫间隔运行结束时提供诊断输入202，并且控制器132又配置成一旦预定的鉴定/吹扫间隔已经运行就在接收到诊断信号时关闭隔离阀108。
参考图6-9，示出了流动控制方法300。如图5所示，流动控制方法300包括将旁路开关例如旁路开关112(如图2所示)移动到第一位置例如第一位置116(如图2所示)，如框302所示。流动控制方法还包括在流动控制装置的入口导管例如流动控制装置100(如图1所示)的入口导管104(如图2所示)处，接收包括危险材料的处理流体，例如处理流体26(如图1所示)，如框304所示。在某些示例中，危险材料可以包括危险处理材料，例如氢气(H2)，如框306所示。根据某些示例，危险材料可以包括材料层前体，如框308所示。例如，处理流体可以包括硅烷或砷烷。还可以设想，危险材料可以包括蚀刻剂，如框310所示。在这方面，处理流体可以包括盐酸(HCl)、氯(Cl2)或含氟材料。
可以设想，旁路开关向第一位置的移动将流动控制装置的流动开关可操作地联接到流动控制装置的隔离阀，例如将流动开关110(图2所示)可操作地联接到隔离阀108(图2所示)，如框312所示。当处理流体流经流动开关时，将处理流体的流量与流动开关的关断触发例如关断触发114(如图2所示)进行比较，如框314所示。当处理流体的流量小于流动开关的关断触发时，处理流体流向流动控制装置的出口导管，例如出口导管106(如图2所示)，如框316、框318和箭头320所示。当流经流动开关的处理流体的流量大于流动开关的关断触发时，隔离阀关闭，出口导管与流动控制装置的入口导管流体分离，如框316、框322和箭头324所示。如箭头326所示，可以设想，通过反复进行上述比较来监测处理流体的流量，如果处理流体的流量上升到流动开关的关断触发之上，则处理流体的流体连通停止。如框328所示，流量的比较可以在原位进行，例如与流动开关处的流体流动实时比较，以监测流体流动可能表现出的流量变化。
如图7中的框330所示，流动320处理流体可以包括将处理流体提供给处理室，例如处理室16(图1所示)。可以小于将流动控制装置流体联接到处理室的流动控制设备的流量额定值例如流动控制设备14(如图1所示)的流量额定值40(如图1所示)的流量向处理室提供处理流体，也如框330所示。在某些示例中，关断触发可以小于流动控制设备的流量额定值，从而流动控制装置作为虚拟节流孔板装置运行。如框332所示，可向流动控制设备提供过小的通风流体例如通风流体22(图1所示)流。鉴于本公开，本领域技术人员将理解，这可以限制与提供通风流体流相关的操作成本。如框334所示，过小的惰性/稀释剂流体例如惰性/稀释剂流体34(如图1所示)流可以(可替代地或另外)提供给由处理室排出的排放流体，例如排放流体30(如图1所示)。鉴于本公开，本领域技术人员还将理解，这可以限制与向排放流体提供惰性/稀释剂流体相关的成本。
如图8所示，关闭324隔离阀可以通过使用流动开关提供关断信号例如关断信号128(如图3所示)来实现，如框336所示。关断信号可以由流动开关提供给控制器，例如控制器132(图2所示)。隔离阀的关闭可以通过在隔离阀处接收关闭信号例如关闭信号158(如图3所示)来实现，如框338所示。关闭信号可以由控制器提供。响应于接收到关闭信号，隔离阀可以关闭，例如通过将被支撑用于在隔离阀内运动的阀构件从打开位置移动到关闭位置，例如从打开位置122(图2所示)移动到关闭位置124(图3所示)，如框340所示。例如，可以通过用继电器激励螺线管来实现移动，例如用继电器144(图2所示)激励螺线管142(图2所示)。一旦处于关闭位置，螺线管可以闩锁，从而阀构件被保持在关闭位置。用户输出可被提供给用户界面，例如提供给用户界面150(图2所示)的用户输出162(图4所示)。
如图9所示，流动控制方法300还包括将旁路开关移动到第二位置，例如第二位置118(如图2所示)，如框342所示。可以设想，旁路开关向第二位置的移动可操作地将流动开关与隔离阀分离，如框344所示，禁用否则由流动控制装置提供的上述虚拟RFO装置。可操作分离可以通过向控制器提供旁路信号例如旁路信号160(如图4所示)来实现，如框346所示。旁路可以在鉴定或服务事件期间完成，例如当需要向处理室提供鉴定/吹扫流体时。在这方面，预期在流动控制装置的入口导管处接收鉴定/服务流体，例如鉴定/服务流体44，如框348所示。鉴定/服务流体可以包括惰性气体，如框350所示。例如，鉴定/服务流体可包括氮气(N2)(或者由或基本由其构成)，如框352所示。在某些示例中，鉴定/服务流体可包括氩气(Ar)(或者由或基本由其构成)，如框354所示。根据某些示例，鉴定/服务流体可以包括氪气(Kr)或氦气(He)(或者由或基本由其构成)，如框356和框358所示。
如框360所示，可以设想，当鉴定/服务流体流经流动开关时，鉴定/服务流体的流量可以与流动开关的关断触发进行比较。如框362所示，该比较可以在原位和流动开关处完成。值得注意的是，不管鉴定/服务流体的流量是大于流动开关的关断触发还是小于关断触发，隔离阀都保持在打开位置，如框364、框366、箭头368和箭头370所示。在这方面，可以设想，当鉴定流体的流量大于流动开关的关断触发时，流动开关向控制器提供关断信号，并且当接收到旁路信号时，控制器在接收到关断信号时不提供关闭信号，如框372所示。如框374所示，可以设想，鉴定/服务流体通过流动控制装置流到处理室，并且需要鉴定/服务流体的鉴定或服务在旁路开关处于第二位置的情况下进行。有利地，当旁路开关处于第二位置时，鉴定/服务流体可以大于关断触发的流量提供给处理室，如框376所示，避免用尺寸适于鉴定/服务流体所需流量的更大RFC装置替换尺寸适于处理流体所需流量的RFO装置的需要。在某些示例中，LOTO设备例如LOTO设备164(图4中示出)可以在旁路开关处于第二位置时附在其上，以将旁路开关固定在第二位置，从而流动控制方法300适合在容纳流动控制装置的设施处进行LOTO实践。
继续参考图8，可以设想，方法300可以还包括执行一个或多个诊断功能，例如使用控制器132(图2所示)和/或安全PLC设备156(图2所示)，如框378所示。诊断功能可以使用诊断输入202(图5中所示)来执行，并且可以为流动控制装置提供比其他可能情况下更高的SIL等级。例如，当检测到处理流体的泄漏或者惰性/稀释剂流体的流量不足时，隔离阀可以关闭。可以监测隔离阀的关闭，并且向隔离阀和流动开关中的一个或多个提供冗余。在某些示例中，可以控制鉴定或服务事件的持续时间。
流体系统，例如布置成向半导体处理系统提供包含危险材料的处理流体的流体系统，可能需要对诸如微粒和湿气的污染物进行测试。测试可能需要以大于流体系统采用的流动控制设备所允许的流量的流量向流体系统提供鉴定/服务流体如惰性气体，以限制处理流体的流量，例如限流孔(RFO)装置，其确保提供给气体箱的通风流体流量和提供给排气装置的惰性/稀释剂流量足以满足安全目的。因此，流体系统的鉴定(调试)和/或服务(调试后)可能需要从流体系统中移除RFO装置，例如吹扫流体系统以从流体系统中移除颗粒和/或湿气污染物。此后，RFO装置需要返回到流体系统，这通常带来的风险在于，在RFO装置的重新安装过程中，在鉴定或服务事件之后，污染物和/或湿气被引入到流体系统中。
在这里描述的示例中，在鉴定和服务事件之前和之后，使用旁路开关来限制(或完全避免)移除和返回限流装置比如RFO装置的需要。当旁路开关处于第一位置时，旁路开关可以与流动开关和隔离阀协作，以形成具有相对小的流量额定值的虚拟RFO装置，并且旁路开关可以与流动开关和隔离阀协作，以允许流体根据布置在流体系统内的流动控制设备的相对大的流量额定值流动。因此，可以完成要求流体流量大于虚拟RFO装置的流体流量的鉴定和/或服务事件，而不需要移除并随后返回尺寸被设定为限制处理流体流过流体系统的RFO装置。根据某些示例，旁路开关可以与LOTO设备协作，从而旁路开关可以容易地集成到用于这种装置的已建立的控制中。还可以设想，旁路开关可以进一步与在安全PLC设备上实现的诊断特征协作，例如通过用户界面提供关于状态和/或与可靠性相关的故障的指示，例如在开关内的触点卡住(或焊接关闭)的不太可能的情况下。有利地，通常需要将RFO装置移除和返回流体系统的鉴定或服务事件所需的时间比其他可能的情况要短。
这里使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而不是为了限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时，指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其组合。术语“约”旨在包括与基于提交申请时可用的设备的特定量的测量相关的误差程度。
虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等同物替换其元件。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于作为实施本公开的最佳模式公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种流动控制装置，包括：
安置入口导管和出口导管的壳体；
隔离阀，其布置在壳体内并连接到入口导管；
流动开关，其布置在壳体内并将隔离阀联接到出口导管，该流动开关具有关断触发；以及
联接到隔离阀的具有第一位置和第二位置的旁路开关，
其中，当旁路开关处于第一位置时，流动开关可操作地联接到隔离阀，以在通过流动开关的流体的流量高于关断触发时关闭隔离阀，并且
其中，当旁路开关处于第二位置时，流动开关可操作地与隔离阀分离，以使流体以大于关断触发的流量流过流动开关。
2.根据权利要求1所述的流动控制装置，其中，限定在所述入口导管和出口导管之间的流动路径是连续焊接的。
3.根据权利要求1所述的流动控制装置，其中，所述壳体包括防篡改主体，其包围所述隔离阀、流动开关、入口导管的至少一部分和出口导管的至少一部分。
4.根据权利要求1所述的流动控制装置，还包括：
位于所述壳体的壁中的电连接器；
内部信号线束，其布置在壳体内并电连接到所述隔离阀和流动开关；以及
外部信号线束，其布置在壳体外部并通过电连接器电连接到内部信号线束。
5.根据权利要求1所述的流动控制装置，还包括：
螺线管，其布置在所述壳体内并且可操作地连接到所述隔离阀；
继电器，其布置在壳体外部并且电连接到螺线管以激励螺线管；以及
安全可编程逻辑控制器(PLC)设备，其布置在壳体外部并联接到继电器，该安全PLC设备与用户界面通信，以基于继电器的断开和闭合来提供用户输出。
6.根据权利要求1所述的流动控制装置，还包括将所述流动开关联接到所述隔离阀的控制器。
7.根据权利要求6所述的流动控制装置，其中，所述控制器响应记录在存储器上的指令以：
从所述旁路开关接收指示旁路开关处于所述第一位置的旁路信号；
从所述流动开关接收关断信号；以及
响应于从流动开关接收到关断信号，向所述隔离阀提供关闭信号。
8.根据权利要求7所述的流动控制装置，其中，记录在所述存储器上的指令还使所述控制器：
从所述旁路开关接收指示旁路开关处于所述第二位置的旁路信号；
从所述流动开关接收关断信号；以及
响应于从流动开关接收到关断信号，不向所述隔离阀提供关闭信号。
9.根据权利要求6所述的流动控制装置，其中，所述控制器包括安全可编程逻辑控制器设备，其还包括将所述旁路开关电连接到控制器的旁路引线。
10.根据权利要求1所述的流动控制装置，还包括附在所述旁路开关上并将旁路开关固定在所述第一位置的上锁挂牌装置。
11.一种半导体处理系统，包括：
包含危险处理材料的处理流体源；
如权利要求1所述的流动控制装置，其中处理流体源流体联接到入口导管；
联接到出口导管的具有流量额定值的流动控制设备；以及
具有衬底支撑件的处理室，该衬底支撑件流体联接到流动控制设备并通过其联接到处理流体源，其中流动控制设备的流量额定值小于流动开关的关断触发。
12.根据权利要求11所述的半导体处理系统，还包括通过所述流动控制装置联接到所述处理室的鉴定/服务流体源，其中鉴定/服务流体源包括基本由氮气构成的鉴定/服务流体。
13.根据权利要求11所述的半导体处理系统，还包括：
容纳所述流动控制设备的气体箱；
与气体箱流体联接的通风源，其中通风源与所述流动开关的关断触发匹配；其中通风源相对于流动控制设备的流量额定值过小；
流体联接到所述处理室的排放源；以及
与排放源流体联接的惰性/稀释剂流体源，其中惰性/稀释剂源与流动开关的关断触发匹配；其中惰性/稀释剂源相对于流动控制设备的流量额定值过小。
14.一种流动控制方法，包括：
在流动控制装置处，该流动控制装置包括安置入口导管和出口导管的壳体、布置在壳体中并连接到入口导管的隔离阀、布置在壳体中并将隔离阀联接到出口导管的具有关断触发的流动开关以及联接到隔离阀的具有第一位置和第二位置的旁路开关，
将旁路开关移动到第一位置或第二位置；
当旁路开关处于第一位置时，将流动开关可操作地联接到隔离阀；
当旁路开关处于第二位置时，将流动开关可操作地与隔离阀分离；
由此当旁路开关处于第一位置时，当流经流动开关的流体的流量大于关断触发时，隔离阀关闭；并且
由此当旁路开关处于第二位置时，当流经流动开关的流体的流量小于关断触发时，隔离阀保持打开。
15.根据权利要求14所述的流动控制方法，其中，移动旁路开关包括将旁路开关移动到第一位置，该方法还包括：
在入口导管处接收包括危险材料的处理流体；
使处理流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管；
将处理流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较；
当流量大于关断触发时，通过流动开关提供关断信号；以及
响应于流动开关提供关断信号，在隔离阀处接收关闭信号。
16.根据权利要求14所述的流动控制方法，其中，移动旁路开关包括将旁路开关移动到第一位置，该方法还包括：
在入口导管处接收包括危险材料的处理流体；
使处理流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管；
将处理流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较；以及
当处理流体的流量小于流动开关的关断触发时，流动开关不提供关断信号。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述旁路开关处于第一位置，所述方法还包括通过具有流量额定值的流动控制设备使处理流体流向与出口导管流体联接的处理室，所述流量额定值大于流动开关的关断触发。
18.根据权利要求14所述的流动控制方法，其中，移动旁路开关包括将旁路开关移动到第二位置，该方法还包括：
在入口导管处接收包括危险材料的处理流体；
使处理流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管；
将处理流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较；
当处理流体的流量大于流动开关的关断触发时，通过流动开关提供关断信号；以及
响应于流动开关提供关断信号，在隔离阀处接收关闭信号。
19.根据权利要求14所述的流动控制方法，还包括：
将上锁挂牌装置附在旁路开关上；并且
用上锁挂牌装置将旁路开关固定在第二位置。
20.根据权利要求14所述的流动控制方法，其中，移动旁路开关包括将旁路开关移动到第二位置，该方法还包括：
在入口导管处接收鉴定/服务流体；
使鉴定/服务流体通过隔离阀和流动开关流到出口导管；
将鉴定/服务流体的流量与流动开关处的关断触发进行比较；
当鉴定/服务流体的流量小于流动开关的关断触发时，流动开关不提供关断信号；以及
其中鉴定/服务流体以将出口导管联接到处理室的流动控制设备的流量额定值流向联接到出口导管的处理室。
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