CN1406148A - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
发明领域
本发明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，本发明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，本发明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。
背景技术
半导体的制造必须在无微粒的环境中进行，由于事实上亚微细粒的尺寸大小表征了电路的结构元件，而且甚至是一个灰尘微粒就能使这样的电路不能进行工作。因此半导体制造过程的步骤是在清洁室的环境中进行，所述的环境是一个控制的环境，由此排气系统连续流动大量的过滤空气，以去除灰尘、棉线和其他的颗粒物。
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。
发明综述
本发明涉及在半导体制造操作中使用的环境控制系统。
一方面，本发明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，本发明涉及空气控制系统，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。
本发明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转动接受薄膜的第二卷型构件，其与第一卷型构件的转动一致。
这样的卷型盖组合件可用做使用有害液态化学品的半导体制造过程中各个区域内的化学品持留设备。
在本发明的一个方面，这样的卷型盖组合件合并入半导体湿法处理系统的化学品槽组合件，其包括：
被布置的用以持留在其上表面产生有害化学烟雾的液态化学品的化学品槽；及
至少一种如上所述的卷型盖组合件，其位于化学品槽上方，用以减少化学烟雾从所述化学品槽逃逸到周围环境逃逸。
这样的化学品槽组合件也可包括如上所述的空气控制系统，以防止卷型盖组合件的薄膜构件的下方的有害的化学烟雾冷凝，其中，空气控制系统可以置于卷型盖组合件和其下方的化学槽之间。
本发明的又一方面涉及半导体制造设备的湿法工作台组合件。所述的湿法工作台组合件包括液态化学品槽、置于槽上方的具有半导体制造工件进出通道的工作台、向下流动的层流气流源、工作台下方的排气装置及工作台下方的气流源，所述的气流源与工作台下方的排气装置的位置相关，以使气流以足够的速度和足够的体积流量流过液态化学品槽中液体的表面，所述足够的体积流量应达到在湿法工作台组合件操作期间由液体释放的气体的临界捕获速度(CCV)。这种湿法工作台组合件的工作台下方的气流源含有包括净化介质的空气强制通风的构件，及用以完成空气从强制通风构件横向越过液态化学品槽的液体表面流动的动力空气驱动器。湿法工作台组合件进一步包括如上所述的卷型盖组合件，其位于工作台下方和液态化学品槽，及工作台下方的气流源的上方。
本发明的另一方面涉及半导体制造设备的敞口构造的湿法处理工作台，包括：
含有一个或多个液态化学品槽的湿法工作台，所述的槽含有在其表面产生有害化学烟雾的液态化学品；
与化学品槽位置相关的排气装置，以通过抽吸作用捕获至少一部分有害化学烟雾；及
至少一种选自空气控制系统和卷型盖组合件的环境控制系统，安置该系统以使其基本上防止化学烟雾从湿法工作台附近逃逸。
优选这样敞口结构的湿法处理工作台包括至少一个如上所述的卷型盖组合件。一个或多个空气控制系统可用于这样的敞口结构湿法处理工作台，以进一步捕获逃逸到卷型盖组合件以外的化学烟雾。每一个空气控制系统的过滤气流源和气流排气装置的位置彼此相互关连，这样过滤气流源产生的气流可作为至少是一个化学品持留设备的外部和邻近的空气壁，以捕获逃逸出由化学品持留设备形成屏障的化学烟雾。
在本发明的一个具体实施方式中，敞口结构湿法处理工作台包括空气控制系统，其中之一位于湿法工作台的敞口的前缘，其中之一位于湿法工作台的第一面，第二个位于湿法工作台的第二面，这样由这些空气控制系统产生的气流形成了“气壁”的封闭以捕获湿法工作台操作中的化学烟雾。
本发明的另一个方面涉及的敞口结构湿法处理工作台，它包括一个或多个空气控制系统，其中每一个空气控制系统包括：
建造和安装用来产生气流的气流源；及
含有可接受所述气流的排气装置进口的气流排气装置；
其中气流源和气流排气装置的位置相互关连，这样由气流源产生的气流可作为在所述的工作台化学品源外侧或邻近的气壁。
本发明也涉及持留从液态化学品槽中的液态化学品表面产生的有害烟雾的方法，包括如下步骤：(1)提供产生气流的气流源，和具有建造并布置以接受气流进口的气流排气装置；(2)气流源和气流排气装置使其位置相互并与液态化学品槽关连，这样来自气流源的气流可以流过液态化学品槽中的液态化学品表面；(3)来自气流源的气流通常以水平流的形式流过液态化学品的表面，进入到气流排气装置的进口，由此基本上所有的由化学品表面产生的有害烟雾被气流捕获和夹带，并流到气流排气装置。通过在液态化学品槽边上的引导结构可以将气流限定到液体表面的区域；或者，位于液态化学品槽上方的卷型盖组合件能够将其限制。
本发明的另一个方面涉及半导体制造设备的清洁室，其包括屋顶到地面的层流气流系统、排气系统、用以持留由其表面产生烟雾的含液态化学品组合物的液态化学品槽，及空气控制组合件，其中包括在液体表面上的，彼此面对的，在液态化学品槽对边上的气流源和气流排气装置，而且气流源和气流排气装置被的布置的安装和布局应使气流由气流源到气流排放入口横向流过液体化学品表面，并保持气流以高于液态化学品槽中液态化学品产生的化学品液态烟雾的临界捕获速度的气流速度。
本发明的一个方面涉及操作半导体制造设备的清洁室的方法，该清洁室包括屋顶到地面的层流气流系统、排气系统、用以持留由其表面产生烟雾的含有液态化学品组合物的液态化学品槽，所述的方法包括提供在液体表面上的液态化学品槽对边上相对布置的过滤气流源和气流排气装置，并引导气流以高于液态化学品槽中液态化学品产生的化学品液态烟雾的临界捕获速度的气流速度，从气流源横向越过液态化学品表面到气流排气装置。
从随后的公开和权利要求的描述中，本发明其他各个方面、特征和具体实施方式将更加十分明显。
附图简述
图1是描述现有技术中清洁室的气流示意图。
图2是使用本发明的空气控制设备和化学品槽组合件的清洁室中气流的示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式设备的平面图。
图4a和4b是本发明另一个实施方式设备的透视图。
图5是具有于其关连的敞口结构湿法处理工作台的视图。
图6是本发明的一个实施方式的卷型盖组合件的分解图。
图7是由卷型盖组合件覆盖的化学品槽的剖面图，其中卷型盖组合件的薄膜构件移动到防止来自化学品槽的化学烟雾迁移的位置。
图8是如图7示意的同一化学品槽的剖面图，其中卷型盖组合件的薄膜移动到允许进入化学品槽的另一位置。
图9是与卷型盖组合件结合的空气控制系统的三维视图。
图10是如图5示意的具有空气控制系统的敞口结构湿法处理工作台的剖面图该系统结合了空气控制系统和卷型盖组合件。
发明的详细描述及优选的实施方式
如上所述，在清洁室内常规的推-拉排气系统不足以完全捕获和去除来自处理工作台的有害烟雾。在常规的清洁室排气系统中，仅有离开进口一个管道直径时，排气装置进口的对体积流量的影响减少了90％，。因此对于一个八英寸的管道，离管道进口8英寸时排放的流速可由200英尺/分钟(fmp)减少到20fmp。在清洁室顶层流的无障碍输出量在大于30个直径的距离时仅减少90％。通过引入湍流和分离气流，可以存在障碍物以减少层流，因此显著地减少了效率，急剧地减少了障碍物下游的体积气流速度。
图1(“现有技术”)示意了典型的现有技术中具有处理工作台2的清洁室1，及在各个位置的气流图。通过清洁室过滤和循环系统提供80fpm的来自屋顶3的层流。气流包括推-拉过程工作台的排气装置的“推”的构件。通过在处理工作台的固定的工作台5下方的排气装置4提供“推”。在系统工作台面水平远离排气系统的无障碍的层流气流速度被减少到到约71fpm。
在处理化学品槽6的上方，由于处理工作台的障碍物引起的气流的湍流和分层，气流低于临界捕获速度，而且不能够持留来自化学品槽6产生的所有有害的烟雾。在化学品槽6的上方不同的点详细测量表明在槽的前后气流速度高，在其中心低。对于一些工作台和槽的安装构型，通常发现槽中心上方的气流速度为0～10fpm。
在这样的条件下，失去了烟雾控制，导致了槽中心上方的有害气体的“烟流”。在加热容器上方的浮力使这种弱点更加恶化，并产生了大量的烟雾云。在许多的应用中，处理槽上方的烟流作为处理工作台的必要的伴随条件是可以接受的。
图1(“现有技术”)也表示了目前适用的排气系统所面临的情形，(其平衡清洁室的层流气流源的推力，排气系统的排气装置的拉力，及处理槽上方的工作台敞口的大小)，较大的晶片尺寸必须使工作台敞口尺寸增加和/或必须使排气的功率超过现有系统的能力。
本发明通过提供排气系统解决现有技术中的这些缺陷，所述的系统通过引入另外的邻近槽的表面在工作台下方的气流力的“推力”源，可使处理槽的整个表面上方的气流保持在或高于临界捕获速度。该推力源与系统的排气装置的推结合导致越过槽表面的气流足以能够捕获由其产生的有害烟雾。
局部的推力急剧地增加槽周围的气流管理效率，与依赖清洁室层流源的推力相比，允许其尺寸和排气马达所需能量的大幅减少。对于给定的处理过程，系统也可使最小气流维持在或高于临界捕获速度，而不管空气制件管理系统特征，即清洁室的层流在体积和速度上的宽的变化。
图2，其中对应的部件和构件的编号对应于图1(“现有技术”)，描述了清洁室1内的处理工作台2，安装了本发明的空气控制系统7。空气控制系统7与清洁室的层流(推)和工作台的排气装置(拉)一起工作，提供另外的靠近排气口的气流的“推”动力。空气控制系统引导气流水平越过槽6的平行于其中液体表面的表面。
除了清洁室层流从上方的槽中进入工作台敞口中，该空气控制系统完全可捕获并引导由槽产生的化学烟雾进入固定于工作台5下方的排气装置4，同时越过槽的过滤的气流被保持在或高于临界的捕获速度。
图3是本发明的一个实施方式的空气管理设备的平面图。该空气系统总的标为10，包括空气强制通风30和至少一个总的由20标记的扇组合件(两个扇的组装示意于图3中)。横向尺寸W标记的空气强制通风30(W对应于化学品槽的横向尺寸或宽度)包括ULPA(对于0.1微米或更大的微粒，超低透入的空气具有99.9999％的去除效率)、过滤器介质40和过滤器格50。扇组合件20包括动力扇70和化学吸附反过滤器60。扇70的是以任何适宜的方式提供动力，例如电的方式，和在示出的实例中，由电缆80接连到合适的电源上(未示意)。
图4a是根据本发明的另外一个实施方式的空气控制系统10后视图。在构成空气强制通风30的室其后面提供扇安装孔90，以安装高达3个扇组合件(未示意)。空气强制通风30有上述的横断尺寸，其中W对应于化学品槽的横端面尺寸(宽度)(横向于来自空气控制系统的气流方向)。
附属于由此在前面的方向延伸的空气控制系统30的边上的是任选的气流导向板100。气流导向板100至少有示意的长度L，其中L对应于化学品槽的长度(沿来自空气控制系统气流的方向)。空气强制通风30和空气导向板100的高为示意的h，其中h一般对应于空气控制系统的高度，在垂直距离从固定槽的工作台下方的较低的表面到槽的顶部。
图4b是图4a中的空气控制系统的前视图，显示了任选的过滤器格50。过滤器格是方形、多孔的、由任何适合的材料形成空气可透过的筛，例如1/4PVDF格(机器制造的)或80％敞口Teflon筛。在空气强制通风30的内部过滤格50持有过滤介质，同时可允许甚至是高体积气流的空气强制通风30到达化学品槽上方的区域。
在不背离本发明公开的范围和精神下，本领域的普通技术人员不需另外的试验而容易地确定，本发明的一般来说，空气控制系统的各种构件(扇等)可以多种方式内部相互连接，如在给定的应用中可任选的省略一些构件(即扇)。在特定的情况下，扇组合件和其他的气流动力源可以被集成到空气控制系统中或安装到远离空气强制通风的地方，通过软管、管道、通道构件、多歧管等将气流带入。任选气流动力源包括便利的设备清洁干燥空气(CAD)、设备氮(N2)或来自就近固定的压缩机的压缩空气。
图5包括结合有一个空气管理组合件的湿法处理工作台敞口结构。
整个空气管理组件安装在释放有害化学烟雾的化学品槽154的上方，尽管示意的为与槽154的空间相互关系，但实际上使用中置于化学品槽的缘或边部。过滤的气流源156被固定于化学品槽154的一边，气流排气装置158被固定于化学品槽的对面，朝向过滤的气流源156。源156和排气装置158都被固定到板状构件159上以形成整体的组合件。以这样的方式，由过滤气流源156产生的气流流过化学品槽154的上表面，这样化学品槽154上表面的基本上所有的有害烟雾被由其捕获，并输送到气流排气装置158。
提供气流排气装置158带有一个连接器147，由该连接器排气装置158可被连接到强制通风排气装置149上。类似的方式，提供源156和一个连接器，通过该连接器将源连接到空气供应单元151上，例如来自半导体制造设备使用的压缩清洁干燥空气管线。
优选过滤气流源包括至少一种选自颗粒过滤介质和化学吸附介质的净化介质(未示意)。更优选的是，这样的过滤介质是超低透过空气(Ultra Low Penetrating Air)(ULPS)介质，对于0.1微米或更大尺寸的颗粒，具有99.999％的去除效率。
过滤的气流源也可包括过滤格157，其是方形、多孔，由25％PVDF或80％的开口Teflon网筛制成的空气可透过筛。
本发明整体的空气控制系统可用于敞口结构湿法处理工作台，以密闭湿法工作台和此处理工作台的强制通风箱的排气装置(使用下方的工作台排气装置)之间的空间。
敞口结构湿法处理工作台一般包括：(1)具有一个或多个释放有害化学烟雾的化学品槽；及(2)排气装置，所述的装置使排气通过强制通风箱向下流出该设备，由此通过抽吸作用捕获化学烟雾。一般地说，强制通风箱排气装置仅能捕获部分化学烟雾，其余从湿法工作台逃逸的烟雾随后污染了周围的环境。
本发明一方面涉及适于安装于敞口结构湿法处理工作台或密闭微环境的湿法工作台的空气控制系统。这样的空气控制系统包括气源和空气排气装置，其布置的位置要使空气横向越过敞口的化学品槽，例如在半导体制造设备中的槽，以夹带来自槽中化学品的烟雾，另外可以利用来自气源的的空气流从附近的槽迁移并输送这样的烟雾到达排气装置。在半导体制造设备中，其中化学品槽低于工作台，横向越过敞口化学品槽的流动空气也被保持在低于工作台下方。
空气控制系统可以表现为结构组合件，包括其上具有气源和空气排气构件的板状构件，此空气控制系统可以作为已有半导体制造设备的改型设备使用，例如在敞口结构湿法工作台设备中使用。
在具体的一个方面，安装在敞口结构湿法工作台设备中的，与空气经组件结合或与高纯空气提供设备相连接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获得的清洁水平。
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”，持留来自槽中的烟雾，其中，每一个虚拟壁单元包括空气源和空气排气装置，其布置应产生与化学品槽或湿法工作台本身周围区域相邻的通常为平流的空气流。
图6示意了本发明的一个优选实施方式中用于与空气控制系统连接的卷型盖组合件110。这样的组合件包括薄膜构件112、第一卷型构件118、动力驱动器120和第二卷型构件122。
作为屏障或覆盖层的薄膜构件112可防止有害化学烟雾的迁移。其可由本领域中熟知的任何合适的材料制造，之可是不透明、透明或半透明的，实例性的材料包括塑料、陶瓷、金属等，只要材料在其各端的区域有足够的柔性以允许器件操作时卷曲和展开。在本发明的一个实施方式中，薄膜构件包括不与化学烟雾反应的材料。优选由透明或半透明的材料制造，这样湿法处理系统的操作员可容易地观察由这样的薄膜构件覆盖的化学品槽或湿法处理工具(未示意)。更优选，薄膜构件含有透明的聚合材料。
用来转动驱动卷型构件118的动力驱动器120包括但不限于本领域熟知的任何适合的电的、气动的或水压动力驱动器。本领域的普通技术人员可容易地不需要额外的试验就可确定为实施本发明目的而使用的动力驱动器。优选，这样的动力驱动器包括电动机119。
图6的卷型盖组合件110优选包括第二卷型构件122，其是一个与驱动卷型构件118相关的，位于薄膜构件112对边的接受卷型构件，以转动(即通过卷型构件的转动)接受薄膜构件。这样的接受卷型构件122可与用来卷曲或展开薄膜构件112的驱动卷型构件118同方向转动。
优选，接受卷型构件112通过弹簧随动件(未示意)进行操作，当驱动接受卷型构件118移动此薄膜构件112时(如图1中箭头所示意的相反方向)，其可使接受卷型构件122有力地推或卷薄膜构件112。
在本发明的具体方面，驱动卷型构件(即第一卷型构件)118和接受卷型构件122(即第二卷型构件)都由不与来自湿法处理系统中的化学烟雾反应的材料制成，这样它们不易被这样的化学烟雾所腐蚀，优选两个卷型构件由聚偏氟乙烯(PVDF)制造。
本发明上述的实施方式涉及半导体处理湿法工作台，其中液态的化学品槽是常规的方形或正方形，但应认识到本发明的利用并未因此受到限制，本发明可以在湿法工作台设备中实施，其中的槽具有环形的剖面(即圆柱形)。
图7示意了化学品槽组合件126的剖面图，包括含有产生有害化学烟雾的液态化学品130的化学品槽128。该化学品槽组合件也包括卷型盖，其被置于化学品槽128的上方。该化学品持留设备的薄膜构件132在化学品槽128的上方，而不与该槽的上表面直接接触。薄膜构件132包括实体的部分134和切去的部分136。
动力驱动组合件140使驱动卷型构件138转动，其沿一定方向(如图6中箭头所示)响应薄膜构件132的转动，这样该薄膜构件的实体部分134可以延伸到化学品槽128的上方，以完全覆盖该槽并基本上消除了化学烟雾到周围环境的迁移。
通过弹簧的随动件144操作接受卷型构件142，其与驱动构件138同向转动以使薄膜构件132在一个方向或其它方向移动。
图8示意了图7相同的化学品槽组合件126，同时驱动卷型构件138是使薄膜构件132沿相反的方向移动(如图7中的箭头所示意)，这样该薄膜构件的切去部分136在化学品槽128的上方，允许进入该化学品槽。具体地说，半导体晶片146通过切去的部分136被放入化学品槽128中处理。
图7和8示意了本发明的卷型盖组合件是如何“关闭”(如图7)和“开启”(如图8)的。不像常规的蛤壳型或可开闭的吊桥型的盖，本发明所述的卷型盖组合件不论在开启或关闭，其附近的压力变化很小。所形成的湍流最小因此防止湍流引起的化学烟流的形成。
该卷型盖组合件可以与空气控制系统一起使用以进一步减少化学烟雾逃逸到周围环境。
图9示意了卷型盖组合件160的正视图，空气控制系统包括过滤的气流源172和气流排气174。
如上所述的卷型盖组合件160包括(1)薄膜构件162，其具有实体的部分164和切去的部分166；(2)第一卷型构件168和(3)第二卷型构件170。
位于薄膜构件172的一侧的过滤的气流源172，产生气流(如图6中箭头示意)，其流过化学品持留设备160的薄膜构件162的下方，进入到置于薄膜构件162的另一侧的气流排气174。
图10示意了含有空气控制系统和卷型盖组合件的图5的敞口结构湿法处理工作台的剖面图。
卷型盖组合件的薄膜构件152在释放有害化学烟雾的化学品槽154的上方。空气控制系统的过滤气流源156被置于化学品槽154的一侧及薄膜构件152和化学品槽之间。空气控制系统的气流排气装置158被置于化学品槽154的相对一侧及薄膜构件和化学品槽之间，朝向过滤气流源156。以这样的方式，由过滤气流源156产生的气流在薄膜构件152和化学品槽154的上表面之间流动，其流动的方向与液体表面的方向近似平行，这样基本上所有的在化学品槽154表面产生的有害烟雾可被气流捕获，并输送到气流排气158。
结合使用空气控制系统和卷型盖组合件具有如下的优点：(1)卷型盖组合件可进一步可调整由空气控制系统产生的气流，作为阻止有害化学烟雾的另外的屏障；(2)由空气控制系统产生的气流吹扫卷型盖组合件的薄膜构件的下方，捕获大多数还没有到达薄膜构件的化学烟雾，基本上防止其上冷凝的化学品的形成。
因此本发明提供了涉及有害液态化学品的半导体制造设备中的空气控制系统。本发明的这种空气控制系统可提供增加的“推—拉”系统(向下的层流提供“推”，及排气系统提供“拉”)，以输送化学烟雾包括拖带烟雾(其由从处理槽液体中移出晶片或盒式盘而产生)到气流排气装置。
因此，应理解本发明的空气控制系统在本发明的宽的范围内，对范围很宽的气流源和排气装置的排列均可应用。空气控制系统提供了常规推—拉湿法工作台系统的增加的系统，其容易被实施以在工作台上获得高于临界捕获速度的气流，例如CCV在70英尺/分钟以上，而排气的湍流及相关连的不利的动力学现象已减到最小。
一个或多个上述的空气控制系统和/或卷型盖组合件的也可用在湿法工作台与敞口结构湿法处理工作台的强制通风箱的排气装置之间，以防止由其产生的化学烟雾的逃逸。
空气控制系统和卷型盖组合件的各种结合可被用于本发明宽范围的实践，或者，这种类型的空气控制系统的一种可以在给定的应用中使用。
当一种或多种空气控制系统和一种或多种卷型盖组合件彼此结合使用时，当卷型盖组合件处于“开启”阶段时(薄膜构件的切去部分暴露时)，为了防止化学烟雾的逃逸，空气控制系统产生的气流速度优选可以调节与所进行的处理一致。具体地说，当卷型盖组合件处于“关闭”时，空气控制系统产生高速度的气流，但是当卷型盖组合件即将进入“开启”时，对应的所述气流的速度减少以防止卷型盖组合件附近的有害的湍流。
与常规的排气系统和减少烟雾的器件相比，本发明的空气控制系统机械结构简单、容易安装和维护。它们显著降低了操作过程中的能量消耗，也获得了更好的处理稳定稳定性并提高了产率节约了时间。
结合具体的实施例本发明的特征和优点更加显而易见。
实施例1
在半导体制造设备湿法系统中评价本发明的空气控制系统，所述的湿法系统包括128.5英寸长的工作台，放有一系列处理槽，包括顺序的夹盘洗涤槽、U CLEAN槽、两个漂洗槽、两个HF槽和两个漂洗槽。
通过速度分布和雾的目测试验研究U CLEAN槽和HF槽之一。工作台的敞口对于这些槽而言每一个为11英寸×15.5英寸。U CLEAN槽为16.5英寸宽26英寸长，HF槽具有相同的尺寸。每一个槽为11.75英寸高，槽壁的上端和工作台之间的距离为6.5英寸。对于每一个槽的排气箱而言排气管开口直径为8英寸。
在每一种情况下在上述处理槽的上方的工作台敞口处进行测量。每一个处理槽的工作台敞口被分为4×3个格，在穿过工作台时于得到的格开口的中心处进行测量，约在敞口上方0.75英寸处。
向下的层流通过HEPA过滤器进入湿法工作台。
在U CLEAN处理槽的第一次试验时，以常规的方式进行操作，而没有本发明的空气控制系统，槽上方的层流平均为90英尺/分钟～120英尺/分钟，在低于HEPA过滤器面的0.5英寸处测量。管道中的排气流量为457cfm。捕获速度为200英尺/分钟～320英尺/分钟，误差为60％。聚集的排气和层流气流速度需要保持处理槽上方的空气在控制之下。
在U CLEAN槽中安装如图2的空气控制系统。该空气控制系统启动后，获得并维持临界的捕获速度。确定空气控制系统的安装以使其平均的HEPA过滤器气流速度减少到43英尺/分钟，导致减少所需空气减少35％。设备的排气从1537cfm减少到1000cfm。排气的流速从457cfm减少到231cfm，减少了49％。同时由于通过增加空气控制系统降低了需要的空气和排气装置的要求，因而工作台上的气流更加均一。
在HF槽中，在安装空气控制系统之前，层流速度平均为61英尺/分钟，在HEPA过滤器面的下方0.5英寸处测量，排气速度为447cfm。捕获速度为130英尺/分钟～210英尺/分钟，误差为38％。聚集的排气和层流气流速度需要控制处理槽上方的空气。
在HF槽中安装如图2的空气控制系统。该空气控制系统启动后，获得并维持临界的捕获速度。在槽的水平上不再有明显的湍流，排气的流速从447cfm减少到375cfm，减少了16％。HEPA过滤器面处的层流气流速度降低到43英尺/分钟，导致减少所需空气减少35％，设备的排气从1537cfm减少到1000cfm。
对于U CLEAN和HF槽在空气控制系统安装/操作前后进行了捕获烟雾的目测试验，显示在初期的湿法工作台中没有完全捕获烟雾，在空气控制系统安装后，出现的所有烟雾通过空气控制系统的操作而被捕获。
尽管本发明对各种方面、特征和具体实施方式进行了描述，应认识到发明不因此而被限制，基于本发明的公开和此处实施例的教导对于本领域的普通技术人员而言，本发明延伸并包括其它的特征和变化及替换的实施方式不言自明。因此随后的权利要求被理解和解释为包括所有的这些特征、变化和替换方式都在发明的精神和范围之内。

Claims (46)

1.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。
2.权利要求1的空气控制系统，其中过滤气流源被安置于化学品槽的上方或与其一侧邻近的位置，及气流排气装置的排气进口被安置于化学品槽相对一侧附近。
3.权利要求1的空气控制系统，其中过滤气流源被安置于化学品槽的上方或邻近相对一侧的位置。
4.权利要求1的空气控制系统，其中来自过滤气流源产生的气流被导向平行于化学品槽的上表面。
5.权利要求1的空气控制系统，其中由过滤气流源产生的气流的速度可以调节。
6.权利要求1的空气控制系统，其中过滤气流源包括至少一种选自颗粒过滤介质和化学吸附介质的空气净化介质。
7.权利要求1的的空气控制系统，其中进一步包括将过滤气流源和气流排气装置互相连接的板状构件，并形成其整体组件。
8.权利要求1的空气控制系统，其中进一步包括至少两个从过滤气流源延伸到气流排气装置的气流导向板，被置于化学品槽的邻近面上方的位置，以引导产生的气流到达化学品槽上表面的区域。
9.权利要求1的空气控制系统，其中所述的化学品槽被安置于半导体制造清洁室的湿法化学处理工作台的下方，其中气流排气装置位于化学品槽上边缘的上方和工作台下方的与过滤气流源相对的位置，及其中所述的工作台在化学品槽的上方有作为半导体制造工作件进出通道口。
10.权利要求9的空气控制系统，其中进一步包括工作台和化学品槽上方的层流向下的气流源。
11.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，其包括：
包括至少一个实体部分和至少一个切去部分的薄膜构件；
位于薄膜构件第一侧的用来旋转移动所述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转动所述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转动接受薄膜的第二卷型构件，其与第一卷型构件的转动一致。
12.权利要求11的卷型盖组合件，其中薄膜构件包括不与来自湿法处理系统的化学烟雾反应的材料。
13.权利要求11的卷型盖组合件，其中薄膜构件包括透明或半透明的材料。
14.权利要求11的卷型盖组合件，其中薄膜构件包括透明的聚合材料。
15.权利要求11的卷型盖组合件，包括第二卷型构件。
16.权利要求15的卷型盖组合件，其中第二卷型构件通过弹簧随动件操作。
17.权利要求11的卷型盖组合件，其中动力驱动器包括电动机。
18.权利要求11的卷型盖组合件，其中第一和/或第二卷型构件由不与来自湿法处理系统的化学烟雾反应的材料制成。
19.权利要求11的卷型盖组合件，其中第一和/或第二卷型构件由聚偏氟乙烯制成。
20.半导体湿法处理系统的化学品槽组合件，其包括：
被安置用以持留在其上表面产生有害化学烟雾的液态化学品的化学品槽；及
至少一种如权利要求11所述的卷型盖组合件，其位于化学品槽上方，用以减少化学烟雾从所述化学品槽逃逸到周围环境，其中所述的卷型盖组合件的薄膜构件在化学品槽之上。
21.权利要求20的化学品槽组合件，其中卷型盖组合件的薄膜构件可以转动移动到一位置，这样薄膜构件的实体部分在化学品槽的上表面。
22.权利要求20的化学品槽组合件，其中卷型盖组合件的薄膜构件可以转动移动到一位置，这样薄膜构件的切去部分在化学品槽的上表面。
23.半导体制造设备的湿法处理工作台，包括：
液态化学品槽；
位于液态化学品槽上方的工作台，其具有在液态化学品槽上方的作为半导体制造工作件出入的通道；
位于工作台上方的层流向下的空气源；
工作台下方的排气装置；及
其位置与排气装置相关的工作台下方的气流源，使气流以足够的速度及足够的体积流量流过液体化学品槽中液体的表面，以在湿法处理工作台的操作过程中由液体释放的气体达到临界捕获速度(CCV)。
24.权利要求23的湿法处理工作台，其中CCV在70英尺/分钟左右。
25.权利要求23的湿法工作台组合件，其中工作台下方的气流源包括强制通风的构件，其包括净化介质和引导来自强制通风构件的空气横向流过液体表面的空气动力驱动器。
26.权利要求25的湿法工作台组合件，其中空气强制通风构件中的净化介质包括化学吸附介质。
27.权利要求25的湿法工作台组合件，其中来自空气强制通风构件的空气流速可以调节。
28.权利要求23的湿法工作台组合件，进一步包括与强制通风构件配合的气流导向板，并安置导向板以引导来自其中的气流横向越过液体表面。
29.权利要求23的湿法工作台组合件，进一步包括位于工作台下的卷型盖组合件，同时在液态化学品槽和工作台下方的气流源的方向。
30.权利要求23的湿法工作台组合件，进一步包括自动控制的晶片输送装置，安装该装置以将半导体晶片引入液态化学品槽以在其中处理，及在其中处理后从液态化学品槽移出半导体晶片。
3 1.半导体制造设备的敞口构造的湿法处理工作台，包括：
含有一个或多个液态化学品槽的湿法工作台，所述的槽含有在其表面产生有害化学烟雾的液态化学品；
通过抽吸作用捕获至少一部分有害化学烟雾的排气装置；及
至少一种选自空气控制系统和卷型盖组合件的空气控制系统，放置该系统以使其基本上防止化学烟雾从湿法工作台附近逃逸。
32.权利要求31的敞口构造的湿法处理工作台，包括至少两个卷型盖组合件。
33.敞口结构湿法处理工作台，包括一个或多个空气控制系统，其中每一空气控制系统包括：
建造和安装用来产生气流的过滤气流源；及
含有可接受所述气流的排气装置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连，这样由过滤气流源产生的空气流可作为在所述的工作台化学烟雾的外侧或邻近的气壁。
34.权利要求33的敞口结构湿法处理工作台，其中每一空气控制系统的过滤的气流源包括至少一种选自颗粒过滤介质和化学吸附介质的空气净化介质。
35.安装于敞口结构湿法处理工作台或密闭微环境的湿法工作台中的空气控制系统，所述的空气控制系统包括空气源和空气排气装置，其布置的位置要使空气横向越过敞口的化学品槽，以夹带来自槽中化学品的烟雾，并利用来自空气源的流动空气从最邻近的槽迁移并输送这样的烟雾到达排气装置。
36.权利要求35的空气控制系统，其中化学品槽在工作台的下方，而且横向流过敞口的化学品槽的空气被保持在工作台的下面。
37.权利要求35的空气控制系统，包括结构组合件，所述组合件包括其上备有气源和空气排气构件的板状构件，由此空气控制系统可以作为已有半导体制造设备的改型设备。
38.权利要求35的空气控制系统的应用，安装在敞口结构的湿法工作台设备中，及与空气源构件结合，或使其与高纯空气提供设备连接。
39.湿法工作台设备，包括敞口加盖的化学品槽，化学口槽被空气控制系统所遮蔽以提供虚拟壁持留来自槽中的烟雾，其中每一个虚拟壁由包括空气源和空气排气装置的空气控制系统形成，这样的布局用来产生与化学品槽或湿法工作台本身周围区域相邻的通常为平流的空气流。
40.权利要求39的湿法工作台设备，其中由气流源产生的气流速度可以调节。
41.一种持留从液态化学品槽中的液态化学品表面产生的有害烟雾，并减少包括液态化学品槽的控制环境中化学品污染的方法，所述的方法包括如下步骤：
提供产生气流的气流源，和具有建造并布置用以接受气流的进口的气流排气装置；
使气流源和气流排气装置的位置相互关连，并与液态化学品槽关连，这样来自过滤气流源的气流可以流过液态化学品槽中的液态化学品表面进入气流排气装置的进口；及
来自过滤气流源的气流通常以水平流的形式流过液态化学品的表面进入到气流排气装置的进口，由此基本上所有的由化学品表面产生的有害烟雾通过气流捕获和由气流夹带，并输送到气流排气装置。
42.权利要求41所述的方法，其中通过在液态化学品槽各边上的引导结构将气流限定到液态表面上的区域。
43.权利要求41所述的方法，其中通过液态化学品槽上的卷型盖组合件、过滤的气流源和气流排气装置将气流限定到液态表面上的区域。
44.一种提高半导体制造清洁室的局部排气效率的方法，其包括改进清洁室以包括如权利要求1的空气控制系统。
45.半导体制造设备的清洁室，其包括屋顶到地面的层流气流系统、用以持留由其表面产生烟雾的含液态化学品组合物的液态化学品槽，及空气控制系统，该系统包括在液体表面上的，在液态化学品槽相对边上的气流源和气流排气装置进口，它们是相互面对的而且气流源和气流排气装置进口的建造和布置应保持气流以高于液态化学品槽中液态化学品产生的化学品液态烟雾的临界捕获速度的气流速度，从气流源横过液态化学品表面到气流排气装置进口。
46.一种半导体制造设备清洁室的操作方法，所述清洁室包括屋顶到地面的层流气流系统、排气设备、用以持留由其表面产生烟雾的含液态化学品组合物的液态化学品槽，所述的方法包括提供在液体表面上的液态化学品槽相对边上布置的气流源和气流排气进口，并引导气流以高于液态化学品槽中液态化学品产生的化学品液态烟雾的临界捕获速度的气流速度，从气流源横向越过液态化学品表面到气流排气装置进口。
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