在半导体制造设备中用于持留化学品及减少污染的空气控制系统和方法技术方案

空气控制系统和／或化学品持留设备，用于来自半导体制造设备中湿法工作台装置的烟雾的环境控制。所述的空气控制系统适合于安装在敞口结构的湿法处理工作台或密闭的微环境湿法工作台，其包括气流源和气流排气装置（４），以使气流横向越过敞口化学品槽（６），以截留来自槽（６）内并可能由该槽（６）附近迁移的的化学烟雾，并采用来自气流源的空气将该烟雾输送到排气装置。化学品持留设备包括：（１）至少一个实体部分和至少一个切去部分的薄膜构件（１１２）；（２）位于薄膜构件（１１２）一侧的用来旋转移动所述薄膜构件（１１２）的第一卷型构件（１１８）；（３）与第一卷型构件（１１８）操作连接的用来转动所述第一卷型构件的动力驱动器；及（４）任选的，位于薄膜构件（１１２）另一侧的用来转动接受的薄膜（１１２）的第二卷型构件（１２２），其与第一卷型构件（１１８）的转动一致。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及在半导体制造操作中的环境控制，包括控制受控环境中的气流、抑制和捕获有害烟雾。具体地说，本专利技术涉及在半导体制造设备中改进的持留化学品和减少污染的设备、系统和方法。在一个具体的方面，本专利技术涉及捕获和减少有害化学烟雾的持留化学品的设备，所述烟雾是由半导体湿法处理系统中所用的化学槽释放的。另一方面，许多的半导体制造过程的步骤包括使用有毒或是对人类有害的化学品，其有必要使用局部的排气设备以控制、去除或减少来自所述化学品的烟雾。一般地说，排气系统的效率(即必要的排气能量以去除在一个具体的环境中的有害化学烟雾)是两个独立因素的函数操作台排气(“拉”力)和来自清洁室屋顶(“推”力)的层流气流。这两种气流的动力构成拉推系统，是排气系统工作的基础。在一个方面排气效率可由Ce(进入系数)来表征，其按美国政府工业卫生协会定义为给定的通风橱静态压力引起的实际气流与“假如静态压力能够以100％的效率转换为线速压力的理论气流之比。即实际与理论气流之比。”当Ce＝1.0时，可以获得最大可能的排气效率。通常Ce值的范围为0.2～0.7(对于高效的排气系统)。一般说来，空气进气口和废气排气口之间的距离越大，Ce值越小。如果没有障碍，在一个清洁室内的屋顶到地面的层流气流损失相对很小的体积流速，因此其具有相对更高的Ce值。通常，在屋顶测量的80英尺/分钟(fmp)的层流气流，在工作台水平面上将会轻微地减少为约71fmp，半导体加工设备和系统远低于该工作台。当这样的气流被进一步拉向下到低于工作台的水平时，半导体的加工设备、大多数明显的化学槽，阻碍了这样的气流的流动路径并诱导空气在附近形成湍流。由于障碍物而使气流弯曲或分离，而且这样的气流的体积流速减少到太低的水平，以致于不能完全持留和去除化学烟雾。由于这些因素，常规的排气系统烟雾捕获能力低，而且许多这样的系统不能持续地控制工作台下的污染和有害的烟雾，导致有时烟雾泄露进入工艺和操作环境中。临界捕获速度(CCV)通常是用来表征在一个清洁室环境中排气系统所需的最低烟雾捕获能力。CCV定义为工艺槽上方测量的最小的气流速，在所述的槽中烟雾被控制低于操作台工作台。如果能够获得足够的排气能力，适当平衡的系统采用排气流速、层流流速和最小工作台开口尺寸的组合，可以获得该速度(经验地确定为70fpm或更高)。如果在半导体工业中使用的晶片生长到300mm或更大，需要更大的工作台开口，但是获得CCV变得更加困难，设备的排气能力被扩展超过了其极限。常规的拉一推系统不能够产生足够的结合力，以在目前的设计和建造中的大尺寸晶片设备中捕获有害的烟雾。另外，由于其排气能力、工作台开口尺寸和层流推力的不一致，在目前使用的许多200mm的设备中的排气系统不能够获得CCV。结果，在许多的晶片制造中发生烟雾泄露的事故，导致产率的损失、额外的再工作、过程中断、环境和调节的不一致、伤害和诉讼。另外，当半导体的制造向更大的晶片发展时，半导体的市场经济要求总的生产成本要降低。国际半导体工业协会SEMATECH已经决定将排气能量的消耗从目前的平均水平降低到其35％～40％的数量级，即使随不断增大的晶片尺寸需要更大的、效率更高的、更高能量消耗的排气设备。因此，在本领域中内的巨大进步应是(i)提供改进的空气控制系统，并能够增加持留有害化学烟雾效率，减少烟雾泄露，同时降低能量；(ii)提供持留化学品和污染减少的空气控制系统，其可保证维持70fpm或更高的CCV；(iii)增加排气设备的Ce值趋向1。在半导体晶片的制造中，在下一步处理前需要许多的清洁步骤以去除晶片表面的杂质。一般地说，将一批晶片浸入到一个或多个含有用来清洁或蚀刻作用的化学品的化学槽中。与这样的浸渍湿法清洁过程相关的严重的问题是化学槽中含有的液体化学品在其表面泄露有害的烟雾。这样的烟雾会迁移到槽的周围环境引起环境危害或引起工人伤害。目前使用低于工作台的排气系统在半导体湿法处理系统中持留有害化学品，所述的系统能够捕获化学烟雾或使其持留于工作台或低于工作台。为了有效控制有害化学品，不使其散逸出工作台面上的工作间，低于工作台面的排气系统必须以非常高的速度使大部分过滤的空气通过湿法清洁工具，例如150立方英尺/分钟的数量级进行流动。高能力的排气系统昂贵、耗能而且安装和维持困难。而且，在排出的气流中或在半导体加工系统中压力的波动总的仍然在该系统中引起有害的湍流及未将烟雾控制在特定区域，导致形成了有害气体的“烟流”。一些湿法加工系统使用安全盖作为烟雾控制的补充手段。安全盖将每一个化学品槽与环境分离以减少有害化学品进入工作场所。它们也减少由于烟雾的迁移而使有用化学品的分散。通常使用的安全盖包括蛤壳式和可开闭的吊桥式盖。这样的盖可以显著减少湿法处理系统的灵活性以及晶片的生产能力。这样盖的打开和闭合仍会导致局部的湍流。结果，这样的盖不能完全消除化学品从化学品槽中的逃逸。而且，目前可获得的安全盖机械复杂、昂贵及维护困难。进一步，有害的化学品气体易于在安全盖的底部冷凝，其导致更严重的工人伤害或潜在的环境问题。因此，提供是经济、容易安装和维护、节能，比通常可获得的设备更有效控制烟雾的化学品持留设备，是本领域内的巨大进步。而且，对湿法处理系统灵活性的限制最小，也不引起化学品气体在其附近冷凝的化学品持留设备是有利的。专利技术综述本专利技术涉及在半导体制造操作中使用的环境控制系统。一方面，本专利技术提供活化过滤的气流“推”元件，所述元件在接近释放烟雾的液态化学品槽处安装，安装的位置要使过滤汽流横穿过这些槽的表面，从而捕获由这些槽上升的有害烟雾。横穿气流被过滤的效率达99.9999％。在具体的设备方面，本专利技术涉及空气控制系统，所述的系统的位置与含有释放烟雾的化学品槽有关，以截留烟雾并防止其逃逸，所述的空气控制系统包括建造并安排的产生气流的气流源；及包括接受气流的排气进口的气流排气装置；其中气流源和排气装置的安装要彼此相关，以使气流源产生的气流横穿过化学品槽的表面，从而在化学品槽的表面产生的烟雾于气流中被捕获和输送，并传输到气流排气装置。在化学品槽低于工作台的半导体制造设备中，流过开口化学品槽的气流也被保持在工作台以下。该空气控制系统表现为包括其上具有空气源的板状构件和安装在其上的空气排放元件构成的结构组合体，因此，空气控制系统可作为现有半导体制造设备的改型设备使用，例如在敞口结构的湿法工作台设备。在具体的一个方面，安装在敞口结构的湿法工作台设备中的，并入或布置与高纯空气提供设备相连接的具有空气源构件的这种类型的空气控制系统，可被用来提供接近通常由非常昂贵的微环境湿法工作台设备得到的清洁的水平。在另一方面，包括敞口加盖的化学品槽的湿法工作台设备被上述类型的空气控制系统所遮蔽，以提供“虚拟壁”来持留来自槽中的烟雾，其中，每一个虚拟壁包括空气源和空气排气装置，这样的布置用来产生通常与化学品槽或湿法工作台本身周围区域相邻的平流空气流。本专利技术的另一方面涉及防止化学烟雾从半导体湿法处理系统逃逸的卷型盖组合件，包括至少一个实体部分和至少一个切去部分的薄膜构件；位于薄膜构件第一面的用来旋转薄膜构件的第一卷型构件；与第一卷型构件操作连接的用来旋转移动第一卷型构件的动力驱动器；及任选的，位于所述薄膜构件第二面的用来本文档来自技高网...

【技术保护点】
空气控制系统，其位置与含有产生烟雾的化学品槽相关连，用以截留烟雾并防止其逃逸，所述的空气控制系统包括：建造并安置的产生气流的过滤空气源；及包括接受气流的排气进口的气流排气装置；其中过滤气流源和气流排气装置的位置相互关联，这样由过 滤气流源产生的气流横向通过化学品槽的上表面，因此在化学品槽的表面产生的烟雾被捕获和被气流夹带，并输送到气流排气装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W卡尔奥兰德，布鲁斯沃尔克，
申请(专利权)人：高级技术材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]