JP2019531431A - ワイヤメッシュと薄い無孔膜パネルとを有するエンクロージャシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、真空ポンプ、バルブ、及び排出機器などのようなハウジング機器からの有害ガスの抽出及び漏出検出を可能にする薄い無孔膜を有する軽量パネルで形成されたエンクロージャシステムである。これに加えて、エンクロージャシステムは、高運動エネルギを有する噴出物がハウジング機器から逃げることを防止し、それによって爆発誘起部品又はパネルがエンクロージャシステムから放出されるリスクを最小にする１又は複数のワイヤメッシュを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、真空ポンプ、バルブ、又は排出機器故障の結果として発生する噴出物及び有害ガス漏出によって引き起こされる負傷及び損傷からの人員及び機器の保護に関する。

半導体ウェーハ処理の堆積段階は、様々な前駆体ガスを使用する。これらのガスは、多くの場合に処理において非効率的に使用され、あらゆる未使用前駆体及び処理副産物は、真空ポンプによってチャンバからポンピングされて出される。

前駆体及び処理副産物は、チャンバからポンピングされて出されるときに、反応し続ける、及び／又は真空及び／又は排出システム内に固体を堆積させる。特に、堆積物は、ガスをチャンバから運び出すように機能する真空ポンプの死空間に、及び排気ラインに、及びガスが通過する排出機器内に形成される可能性がある。

半導体処理チャンバ又は真空及び／又は排出システムの点検は、真空ポンプ、バルブ、又は排出機器のいずれのセクションのその作動点検中の酸素又は水分への露出も防ぐために通常は細心の注意を払って行われる。

例えば、エピタキシャル処理は、爆発の可能性があるポリクロロシラン副産物の堆積物をポンピング機構内に形成することが公知であるクロロシラン前駆体と水素との混合物を使用する。低い圧力では、処理堆積物は、有意な危険を呈示しない。しかし、大気への露出時に、堆積物は容易に酸素を吸収し、これは、堆積した材料と吸収した酸素の間の活発な反応を開始する可能性がある。反応は、瞬間的な爆発を引き起こすのに十分なエネルギのものである場合がある。この爆発は、ポンプ又は排気ラインの本体の壊滅的な故障を引き起こす場合がある。爆発は、様々なサイズの噴出物が形成されることを対応するガス容積の増加、すなわち、圧力波の生成と共にもたらす場合がある。

真空ポンプシステムは、多くの場合にエンクロージャ内に設置される。そのようなエンクロージャは、いくつかのポンプ、入口ライン、排気ライン、バルブ、及びガス排出機器を収容することができる。エンクロージャは、Ｅｄｗａｒｄｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｚｅｎｉｔｈ（登録商標）複合ポンピング及び排出システムのようなモデル上では、薄いゲージ金属薄板を有する鉄骨フレームから製造される。エンクロージャ内に設置された真空及び排出機器に点検人員がアクセスすることを可能にするために着脱可能パネルが設けられる。エンクロージャの具備は、その内部に定められた容積のガスがハウスダクトシステムによって抽出されることを可能にする。これは、次に、エンクロージャ内の機器からのガス漏出の事象において人員を保護する。

爆発的事故の事象では、より大きい噴出物よりも速い速度に達することができる小さい噴出物は、一般的に薄いゲージ金属薄板パネルを直ちに通過し、一方、より大きい噴出物及び膨張するガスによって生じる圧力波は、支持フレームからパネルを押しのける。これらのパネルは、遥かに大きい噴出物を表すものであり、これは、次に、近くの人員又は機器のいずれに対しても負傷又は損傷の潜在的原因を生成する。

噴出物の発生を防止する１つの公知の方法は、真空及び／又は排出システム内の潜在的爆発性堆積物の蓄積を回避することである。処理中のポンプの前置ラインへの酸素又は塩酸のようなガスの連続的添加は、真空及び／又は排出システム内の堆積物との緩やかな反応を引き起こすことができ、従って、それを不活性にする。しかし、多くの半導体ウェーハ製造業者は、処理チャンバ内の処理化学に影響する可能性がある添加ガスの逆戻りの懸念のために、前置ラインへの反応ガスの添加を許すことを躊躇している。

潜在的な噴出物による損傷を軽減するのに使用される別の公知の安全対策は、真空及び／又は排出システムを収容するエンクロージャに対して高ゲージ肉厚鋼を使用することである。そのような対策は、人員がエンクロージャ内に収容された機器を点検するためにドアを開いて除去することを困難にするだけでなく、機器に大幅な資本コストを追加する可能性もある。

従って、真空ポンプ、排出機器、及び／又はあらゆる関連のダクト／バルブからの漏出に起因する負傷を防ぐためにエンクロージャを引き出す機能を維持しながら処理副産物反応の結果として発生する噴出物によって引き起こされる負傷及び損傷から人員及び機器を保護するための改善されたエンクロージャシステムに対する必要性が産業界に存在する。

本発明により、後処理チャンバ機器からその作動中に放出される有害ガスの流出を最小にするためのエンクロージャを提供し、エンクロージャは、収容される後処理チャンバ機器の外側エンベロープを画する構造フレームと、抽出システムに接続されるように構成された出口と、無孔膜層と組み合わせてメッシュ層が接続されたサブフレームを各々が有する複数のパネルとを備え、これらの層は、互いに実質的に同一平面上にあり、パネルは、使用時に、エンクロージャに対して外部で受ける圧力よりも低いエンクロージャに対して内部の圧力が維持され、それによってエンクロージャに存在するあらゆる有害ガスの不注意な流出を阻止するように、近接方式でエンクロージャフレームに装着される。

パネルのうちの１又は２以上は、エンクロージャフレームに着脱可能に装着することができる。これは、エンクロージャの内部への容易なアクセスを可能にし、従って、そこに収容された機器の点検を容易にする。

膜は、例えば、ネオプレン、ブチル、及びニトリルの群からのゴム、又は例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、又はポリエチレン（ＰＥ）の群からのポリマーを含むことができる。

膜層の膜は、エンクロージャ内に収容された機器の壊滅的な故障時に受けるもののような高圧を受けた時に破裂するように構成することができる。そのような壊滅的な故障は、システムの真空ポンプ、排出機器、ダクト、又はバルブ内に堆積した副産物が爆発する時に発生する場合がある。膜の厚みは、０．０５から０．５ｍｍの範囲、好ましくは０．０５から０．１ｍｍの範囲にある場合がある。

これに代えて、膜層は、エンクロージャ内に収容された機器の壊滅的な故障時に発生した高圧を受けた時にパネルの平面外にはためくように構成される場合がある。すなわち、高圧波は、エンクロージャから出て行くことができ、爆風のエネルギは、より容易に放散され、その閉じ込めによって引き起こされる場合がある損傷を避けることができる。この実施形態では、膜層の膜の厚みは、好ましくは０．５から３ｍｍの範囲、より好ましくは１から２ｍｍの範囲にある。

メッシュ層は、エンクロージャ内に収容された機器の壊滅的な故障時に形成される噴出物を閉じ込めるように構成することができる。最適には、メッシュ層は、ワイヤメッシュの２つのシートを含むことができる。２層のメッシュの具備は、得られる噴出物を閉じ込めるように機能し、一方でエンクロージャへのアクセスを点検人員に対して依然として容易に達成することができるように、対応するパネルの重量を有意に増加させないことが見出されている。

パネルが、ワイヤメッシュの１よりも多いシートを含む場合に、膜層は、ワイヤメッシュのシートのうちの２つの間に設けることができ、これに代えて、それは、メッシュ層の一方の側に設けることができる。

薄い膜と組み合わせたワイヤメッシュを用いて真空及び／又は排出システムを封入することにより、あらゆる噴出物（処理副産物の活発な反応によって発生された）は、ワイヤメッシュに衝突し、これは、噴出物に勢いを失わせ、従って、それらが人員を傷つける又は隣接機器を損傷する可能性を低減する。通常作動中に、薄い無孔膜は、封入された容積を十分に密封し、大気圧よりも僅かに低い圧力（数ｍｂａｒ）がエンクロージャ内で維持されることを可能にする。この圧力差は、封入された容積の抽出を可能にし、かつ真空及び／又は排出システムから生じる有害ガスの作業区域内への漏出を防止する。そのようなエンクロージャは、潜在的に爆発性の固体副産物を生成する様々な半導体処理チャンバ、例えば、エピタキシャル処理チャンバを脱気かつ排出するために、使用される機器を取り囲むのに使用することができる。

ワイヤメッシュの使用は、厚いゲージ鋼板に対する必要性に取って代わることができ、従って、エンクロージャの資本コストを低減し、かつエンクロージャシステム内の機器にアクセスするために点検人員によってドアを開ける／パネルを取り外すことができる容易性を高める。薄い無孔膜の使用は、エンクロージャシステム内に収容されたいずれかのデバイスからの有害ガス漏出の可能性に対する安全対策としてエンクロージャシステムを抽出ダクトに取り付けることができるような十分なシールを生成する。

処理副産物の活発な反応による噴出物の発生は、爆発的反応で発生することになるガスの瞬間的な膨張を伴うことになる。従って、薄い無孔膜を有するワイヤメッシュから構成されてポンプを取り囲むパネルは、封入された容積内からガスを放出するための手段を含むことが有利である。爆発で発生した圧力を放出してその蓄積を防止する機能は、薄い無孔膜を有するワイヤメッシュによって提供される保護を阻害すると考えられるワイヤメッシュの変形及び／又はパネルの放出の可能性を低減する。

ポンプ及び／又は排出機器を取り囲む膜を有するワイヤメッシュは、有利なことに別々のパネルから構成することができる。これは、点検人員が個々のパネルを取り外すことによって機器の特定の区域へのアクセスを得ることを可能にする。機器を取り囲む膜を有するワイヤメッシュは、例えば、ポンプの垂直に延びる側部の各々及びエンクロージャの床及び天井の周りに複数の別々のパネルを含むことができる。厚いゲージ鋼及びワイヤメッシュと膜パネルとのあらゆる組合せは、機器の周りの全ての方向に推進される噴出物に対する保護を提供するのに利用することができる。

噴出物は、１０ｍ／ｓと１２０ｍ／ｓの間の速度で発生する可能性がある。最大の懸念のものは、速度が６０ｍ／ｓと１２０ｍ／ｓの間のものであり、従って、ワイヤメッシュは、好ましくは、１５０ジュールと４５０ジュールの間の運動エネルギを有する噴出物がそれを通過することを防ぐように構成される。

本発明の他の好ましい及び／又は任意的な態様は、添付の特許請求の範囲に定められている。

本発明を十分に理解することができるように、単に例示的に与えられるその実施形態をここで添付図面を参照して以下に説明する。

本発明によるエンクロージャの概略図である。 本発明のエンクロージャを形成するのに使用することができる第１のパネルを示す図である。 本発明のエンクロージャを形成するのに使用することができる第２のパネルを示す図である。 本発明のエンクロージャを形成するのに使用することができる第３のパネルを示す図である。 本発明のエンクロージャを形成するのに使用することができる第４のパネルを示す図である。 図５に示す第４パネルの側面図である。

図１は、本発明によるエンクロージャシステム２を示している。エンクロージャシステム２は、１又は２以上の機器を包囲するように構成されている。機器は、半導体処理チャンバの下流に配置され、作動中にそこから苛酷な処理ガスを受け入れる装置の集合を表している。処理ガスは、未使用前駆体ガスとチャンバ内で処理中に形成される副産物とを含む。この例では、チャンバ後の機器４は、導管１０を通して排出ユニット８に接続した真空ポンプ６を有している。１又は２以上の弁（図示しない）も機器４に組み込まれると考えられる。機器は、更に別の導管又は前置ライン（図示しない）を通して処理チャンバ、例えば、エピタキシャルチャンバ（図示しない）と流体連通している。

エンクロージャシステム２は、チャンバ後の機器４を取り囲む作業空間の外側エンベロープを画するように構成された金属フレーム１２を含む。フレーム１２にいくつかのパネル１４が固定されてエンクロージャシステム２の壁及び天井を形成する。１又は２以上のパネル１４は、フレーム１２に着脱可能に接続することができ、又はそれらは、ドアを形成するためにヒンジ又は類似の機構を使用して接続されるように構成することができる。すなわち、点検人員によるエンクロージャシステム２内及び従ってそこにあるあらゆる機器へのアクセス点を提供することができる。そのようなアクセスは、ドアを開く及び／又はエンクロージャからその又は各々のそれぞれのパネルを完全に取り外すことのいずれかによって達成することができる。

図２は、エンクロージャシステム２の壁を形成するのに使用することができるパネル１４ａの一実施形態を示している。パネル１４ａは、３層パネルであり、２つの類似サイズのワイヤメッシュパネル１８ａと１８ｂとの間に挟まれた薄い無孔膜１６ａを有している。第１のワイヤメッシュパネル１８ａ、すなわち、ベースパネルには、メッシュパネル１８ａの周囲の周りに延び、構造的一体性を与える外部構造フレームワーク２０ａが設けられる。メッシュ１８ａは、従来の手段、例えば、溶接する又は結合することによってフレームワーク２０ａに固定することができる。パネル１４は、設置された時に、エンクロージャ２のフレーム１２上に近接方式で置かれる。パネル１４は、次に、フレーム１２に固定されてそれらを定位置に保持する。各パネル１４は、パネル１４の各コーナで及び／又はその縁部に沿ってフレーム１２に固定することができる。各パネル１４をフレーム１２に固定するための手段は、ボルト又はヒンジのような恒久的固定具を含むことができる。ヒンジを使用する時に、パネルの反対側は、ラッチ又はロッキング機構を用いて固定され、真空及び／又は排出システムの作動中にパネル１４を閉じた構成に保持する。これに代えて、ストラップのような非恒久的固定具を設けることもできる。

図３に代替構成のパネル１４ｂが示されている。この実施形態では、メッシュパネル１８ａが、外部構造フレームワーク２０ａを有するベースパネルとして設けられる。薄い無孔膜１６ａが、メッシュパネル１８ａ上に重ねられ、かつフレームワーク２０ａを通じてそれに固定され、これに代えて、膜１６ａは、メッシュパネル１８ａのメッシュシートに直接に固定することができる。

更に別の代替例では、図４に示すように、パネル１４ｃの膜１６ｂが、例えば、接着によってパネルフレームワーク２０ａに固定され、ベースパネルを形成し、次に、それにメッシュパネル１８ｂが固定されている。

設置時に、パネル１４ｂ及び１４ｃを、メッシュ１８が外面を表して膜１６がエンクロージャ２の内面を形成する、又はメッシュ１８が内面を形成して膜１６が外面であるように配向することができる。

各メッシュパネル１８は、ワイヤメッシュの単一シートを含んでも、又は、組合せたワイヤメッシュのいくつかのシートを含んでもよい。好ましくは、図２に示す構成を用いて又は図３に示す実施形態でのメッシュパネル１８ａに又は図４に示す実施形態でのメッシュパネル１８ｂに２つのメッシュシートを設けることにより、２つのワイヤメッシュシートが各パネル１４に設けられる。

膜材料は、ゴム（例えば、ネオプレン、ブチル、及びニトリルの群からの）を含むことができ、又はそれは、ポリマー（例えば、ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＴＦＥ、ＰＥの群からの）を含む場合があるが、あらゆる薄い脆弱な無孔材料を使用することができる。パネル１４ａ、１４ｂ、１４ｃに使用する膜又はフィルムは、厚みが０．０５から０．５ｍｍの範囲、より好ましくは０．０５から０．１ｍｍの範囲にあると考えられる。

図５及び図６に代替構成のパネル１４ｄが示されている。この例では、ベースパネル１８ｃは、構造フレームワーク２０ｂに取り囲まれ、それによって支持されたメッシュ層から形成される。構造フレームワーク２０ｂの部材は、パネル１４ｄの周囲の周りに延びるだけでなく、中間交差ブレーシング部材２２も形成してパネルを複数のセクションに細分する。これらの部材２２により、膜／フィルムを接続することができる代替固定場所を可能にする。この実施形態では、先の実施形態で上述した単一フィルム１６とは対照的に、複数の膜シート２６を設けることができる。図６に示すように、各膜シート２６は、交差ブレーシング部材２２の単一縁部に沿ってのみ構造フレームワーク２０ｂに固定される。各膜シート２６は、シートを部材と固定棒又は固定板（図示しない）の間に結合するか又は締め付ける（クランプする）ことによってそれぞれの部材２２に固定することができる。固定棒は、棒を通してブレーシング部材２２にリベット留め又はボルト締めすることによって定位置に保持することができる。膜シートの残りの縁部は、固定しないままであるが、パネル１４ｄのメッシュ１８ｃと実質的に同一平面上にある。容易に明らかなように、この構成のメッシュ１８ｃは、フレームワーク２０ｂの幅及び高さを横切る単一シートで設けることができ、又はそれは、メッシュ１８ｃも部材２２に固定されたセクションで設けることができる。設置時に、パネル１４ｄは、膜シート２６がその外面を表すようにエンクロージャ２の外側に位置決めされるように向けられると考えられる。膜シート２６は、パネル１４ｄのカバレージを維持するようにそれらの厚みが僅かに増してその歪みを最小にしている点で上述の膜１６ａ、１６ｂとは異なっている。膜シート２６の厚みは、０．５から３ｍｍの範囲、より好ましくは１から２ｍｍの範囲にすることができる。

図１に戻ると、エンクロージャシステム２は、出口３０を更に含み、それを通して作動中にエンクロージャ内の雰囲気が吸引／抽出され、真空及び／又は排出システム４の周りの空気を補給することができる。出口３０に流体連通して抽出手段（図示しない）が設けられる。抽出手段は、真空及び／又は排出システム４の作動中にエンクロージャの雰囲気中に存在すべきでないあらゆる処理流体を検出するように構成されセンサ手段を含む。そのような処理流体が抽出手段内のセンサ手段によって検出された時に、これは、真空及び／又は排出システム４内における漏出を表している。そのような漏出の検出によって警報信号が発生し、その結果、装置を直ちに運転停止することにより、又は点検を適切な時期に予定することにより、故障を軽減するための措置を講じることができる。実施される軽減措置は、認識される漏出の程度に依存する可能性が高い。

漏出したあらゆる有害な処理流体が人員のいるエンクロージャの外側の雰囲気を汚染することを防止するための安全予防措置として、作動中の連続抽出が必要である。エンクロージャ２からの抽出速度は、典型的には、毎分４から５空気交換の程度である。

エンクロージャシステム２の構成は、抽出を行うことを可能にするようなものであるべきである。言い換えれば、パネル１４は、フレーム１２を通して互いに気密密封する必要はないが、空気の進入を防止／阻止するのに十分なレベルの密封を達成し、エンクロージャの内部と外部の間の圧力差（数ｎｂａｒ、例えば、２〜２０ｍｂａｒ）を維持することができることが必要である。それにより、エンクロージャシステム２は、あらゆる有害ガスを真空及び／又は排出システム４の近くに保ち、エンクロージャの容積は、出口３０に接続した抽出ダクトを通して安全に抽出される。

故障事象が発生して機器４内に堆積した材料が爆発的になる時に、２つの主な効果が実現することになる。壊滅的な故障が発生すると、装置の本体の破片が形成される。これらの破片は、高速の噴出物を形成し、近くの機器に重大な損傷を加える可能性がある。爆発的な事故の第２の態様は、有意な高圧外乱であり、外乱は、もしそれが含まれていれば、その領域の構造構成要素に多大な損害を与えることになる。実際に、従来のシステムでは、そのような圧力波は、エンクロージャを破壊し、エンクロージャのパネル自体を損傷を引き起こし易い更に別の噴出物に変える可能性がある。

本発明によって説明するタイプのエンクロージャでは、これらの壊滅的な影響はいくらか弱められる。第１の例では、薄い膜１６は、爆発によって生じる過剰圧力によって破裂する。その結果、高圧波は、過剰圧力を閉じ込めて反射するよりも、エンクロージャの外側に伝わって急速に放散する。エンクロージャシステム２のパネル１４は、エネルギが分散するので、単にエンクロージャ内で過剰圧力を受けるのみで外れることはない。図５及び図６に示す代替実施形態では、膜シート２６は、破裂せずにむしろメッシュパネル１８ｃから押し出され、ガスを放出して高圧を放散させる。

パネル１８のメッシュシートは、爆発的な事故中に発生した装置の破片から形成された噴出物の衝撃エネルギを吸収して分散させる。一例として、各メッシュシートは、運動エネルギが１５０ジュールから４５０ジュールの間である噴出物がエンクロージャシステムから逃げることを防ぐ上で役立つ。噴出物からの追加のエネルギは、パネル１８の各連続メッシュシートによって吸収され、吸収は、全てのエネルギが除去されて噴出物が最終的に停止するか又は少なくとも追加のエネルギによって起こる損傷を最小にするように大幅に減速されるまで続く。上述のように、各パネルに２つのメッシュシートを設けることが好ましい。

結果として、真空及び／又は排出システムの周りに本発明によるエンクロージャを設けることは、ポンプ、バルブ、又は排出機器の処理副産物の活発な反応の結果として発生する噴出物によって生じる負傷から近くで働く人員を保護するのに役立つ。

本明細書に説明する実施形態は、本発明によるパネルを専ら含み、これらのパネルは、エンクロージャのいくつかのセクションに関してより多くの従来の金属板と組み合わせて設けることができるように想定されるが、軽減措置の有効性はそれに応じて低減し、板は危険な噴出物を表すと考えられる。これに代えて、パネル１４の一部又は各々の支持構造２０は、エンクロージャ２の構造フレーム１２と一体的に形成することができる。この事例では、エンクロージャを設置するのに長い時間を消費し、エンクロージャへのアクセスはそれほど容易に達成されない。この一体的手法では組合せ手法が想定され、それによってエンクロージャの１又は２以上のセクションは、主エンクロージャフレーム１２上に着脱可能に装着されてそれに接続することができる外部構造フレームワーク２０を含むタイプのパネル１４を含む。

Claims (12)

1. 後処理チャンバ機器からその作動中に放出される有害ガスの流出を最小にするためのエンクロージャであって、
   収容される後処理チャンバ機器の外側エンベロープを画する構造フレームと、
   抽出システムに接続されるように構成された出口と、
   無孔膜層と組み合わせてメッシュ層が接続されたサブフレームを各々が含む複数のパネルであって、前記層が、互いに実質的に同一平面上にあり、該パネルが、使用時に、エンクロージャの外部で受けるものよりも、低いエンクロージャの内部圧力を維持し、それによってエンクロージャに存在するあらゆる有害ガスの不注意な流出を阻止することができるように近接方式で前記エンクロージャフレームに装着される複数のパネルと、を備えている、
   ことを特徴とするエンクロージャ。
2. 前記パネルのうちの１又は２以上が、前記エンクロージャフレームに着脱可能に装着されている、
   請求項１に記載のエンクロージャ。
3. 前記膜は、ゴム又はポリマーを含む、
   請求項１又は２に記載のエンクロージャ。
4. 前記無孔膜は、エンクロージャ内に収容された機器の壊滅的な故障時に破裂するように構成されている、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンクロージャ。
5. 前記膜の厚みが、０．０５から０．５ｍｍの範囲にある、
   請求項４に記載のエンクロージャ。
6. 前記膜の前記厚みは、０．０５から０．１ｍｍの範囲にある、
   請求項５に記載のエンクロージャ。
7. 前記膜層は、エンクロージャ内に収容された機器の壊滅的な故障時に平面外にはためくように構成されている、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンクロージャ。
8. 前記膜の厚みが、０．５から３ｍｍの範囲にある、
   請求項７に記載のエンクロージャ。
9. 前記膜の前記厚みは、１から２ｍｍの範囲にある、
   請求項８に記載のエンクロージャ。
10. 前記メッシュ層は、エンクロージャ内に収容された機器の壊滅的な故障時に形成される噴出物を閉じ込めるように構成されている、
    請求項１ないし９のいずれか１項に記載のエンクロージャ。
11. 前記メッシュ層は、ワイヤメッシュの２つのシートを有している、
    請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のエンクロージャ。
12. 前記膜層は、ワイヤメッシュの前記２つのシートの間に設けられている、
    請求項１１に記載のエンクロージャ。

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