用于阻止火焰锋的传播的设备和方法 |
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| 申请号 | CN200680026770.7 | 申请日 | 2006-07-17 | 公开(公告)号 | CN101227955B | 公开(公告)日 | 2011-08-31 |
| 申请人 | 爱德华兹有限公司; | 发明人 | C·M·贝利; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了用于阻止由抽吸机构点火的火焰锋的传播的设备和方法，该抽吸机构从处理腔室中 抽取 废流。该设备包括前级管道，该前级管道用于将从处理腔室抽取的废流运送给抽吸机构。该前级管道包括隔离 阀 和旁路，该隔离阀用于选择性地将抽吸机构与处理腔室隔离，旁路设置在隔离阀周围。该设备还包括用于启动该隔离阀的 控制器 。该控制器构造成使在最初从处理腔室抽取废流时将隔离阀关闭。在通过旁路将废流运送给抽吸机构期间，旁路包括用于阻止穿过该旁路的火焰锋的传播的装置。该控制器还构造成在已将位于隔离阀的上游的区域内的压 力 降低到一个值以下时将隔离阀打开，可在这个值维持废流内的火焰锋的传播。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于阻止由抽吸机构点火的火焰锋的传播的设备，所述抽吸机构从处理腔室中抽取废流，所述设备包括： |
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| 说明书全文 | 用于阻止火焰锋的传播的设备和方法技术领域背景技术[0002] 由于半导体工艺正变得越来越复杂，所以在这些工艺中所使用的流体也正变得越来越有腐蚀性。存在与这些工艺有关的增加的风险，即用于排空处理腔室的真空泵内的空气可包括成团的可燃气体，或者在极端情况下是可完全地燃烧的。 [0003] 从常规上来讲，真空泵的设计通常并不打算包括这种环境。真空抽吸机构通常包括与金属定子配合的金属转子，以从真空泵的入口向真空泵的出口运送流体。要求抽吸机构的这些部件具有紧公差，以阻止被抽吸的流体泄漏回到泵的入口。就其本身而言，将这两个金属部件的接近度倾斜以表示点火源，因为部件的任何撞击可产生火花。假定这些工艺的腐蚀性特性由这些泵所承担，那么这些金属部件的变形(通过腐蚀)的可能性就会增加，而这些公差可能大大地降低。而且，用在半导体工艺中的材料的反应经常导致材料在转子和定子的表面上的沉积。这些沉积物进一步减小间隙，这样，抽吸机构的这些部件的对齐可受到影响，并且可导致这些金属部件的撞击。此外，例如，若在转子和定子的表面上形成的沉积物由减小的间隙而增加的接触所导致的摩擦加热的话，则这些沉积物可变成点火源。 [0004] 在可燃空气与点火源接触的情况下，就可能会发生爆炸。若爆炸导致设备的损坏，则就可能会造成安全问题。整体性的灾难性破坏可引起从泵的部件形成弹射，从而产生对附近的其它任何装备并最终对在该区域内的任何人的有害环境。若这种破坏不太突然，则可在设备周围的环境中发生可燃气体的泄漏，因此，若此区域有其它点火源，则可能带来进一步的爆炸的风险。根据由爆炸所导致的任何损坏的程度，整个抽吸布置可能需要停止工作以允许进行维护。与这种不在计划内的维护相关的整个工艺系统的停工时间通常导致生产的损失。 [0005] 正如前面所讨论的那样，在运行期间，真空抽吸机构可提供可燃气体混合物的点火源。因此，在连接到处理腔室的真空泵的抽吸机构在真空泵的运行的点火之前被吞没在可燃气体混合物中的情况下，抽吸机构的随后的运动就可能导致爆炸。这种爆炸可能穿过泵的入口传播回到处理腔室。 发明内容[0006] 本发明的至少优选实施例的目的在于降低这种爆炸的有害的可能性。 [0007] 在一个方面，本发明提供了用于阻止由抽吸机构点火的火焰锋的传播的设备，该抽吸机构从处理腔室中抽取废流，该设备包括： [0008] 前级管道，该前级管道用于将从处理腔室抽取的废流运送给抽吸机构，该前级管道包括隔离阀和旁路，该隔离阀用于选择性地将抽吸机构与处理腔室隔离，该旁路在隔离阀周围；以及 [0009] 控制器，该控制器用于启动该隔离阀，该控制器构造成用以： [0010] 在最初从处理腔室抽取废流时将隔离阀关闭，从而通过该旁路将废流运送给抽吸机构，该旁路包括阻止火焰锋穿过旁路传播的装置；并且 [0011] 在已将位于隔离阀的上游的区域内的压力降低到一个值以下时将隔离阀打开，可在这个值维持(sustain)废流内的火焰锋的传播。 [0012] 在排空的最初阶段期间，穿过旁路抽取废流。由于旁路包括用于阻止火焰锋的传播的阻止装置，所以就降低返回处理腔室的任何暴燃传播的风险。该阻止装置使旁路与抽吸机构之间的区域内的压力低于一个值，可在这个值维持废流内的火焰锋的传播。 [0013] 由于废流所经历的增加的阻挡水平的原因，穿过旁路并因此而穿过阻止装置的排空比当隔离阀打开时在直接穿过前级管道运送废流时慢得多。而且，产生可燃气体的工艺往往是“脏”处理，这些“脏”工艺导致沉积在位于处理腔室的下游的任何表面上的高水平材料。出于这些原因中的每种原因，希望减少废流穿过旁路的持续时间。因此，一旦已将位于隔离阀的上游的设备内的压力降低到维持废流内的火焰锋的传播的值以下，就将隔离阀打开，这样，废流就可直接从处理腔室传递到抽吸机构，而不必穿过旁路。由于将在可能的点火源如真空泵的抽吸机构的上游的压力降低到维持火焰锋的传播的值以下，所以就阻止火焰锋的传播。 [0014] 可提供阻止装置作为单独的部件或位于旁路内的机构。例如，阻止装置可包括火焰制止器元件和/或阀。若使用阀，则阀可以是具有可变的限制元件的阀，该可变的限制元件用于实现对穿过阀的废流的流动进行可变限制。不过，可通过改变旁路本身的构造来提供该阻止装置。例如，可将旁路的尺寸或轨迹设计成阻止任何入射火焰锋的传播。可将旁路构造成具有小于前级管道的内截面尺寸的内截面尺寸，以限制穿过旁路的废流的流动。作为替代或作为附加，可将旁路构造成使旁路包括一个或多个盘旋结构。可通过利用阀或通过提供具有较小直径的口径的旁路在旁路内形成对流的限制来提供阻止装置。例如，对于3 2 抽吸速度为1000m/hr的真空泵而言，可使用具有约为7mm 的开孔面积的旁路。隔离阀可包括闸式阀。 [0015] 若通过阀装置来提供阻止装置，则可将控制器构造成使阀装置在抽吸机构的运行之前关闭，并且在已将阀装置与抽吸机构之间的区域内的压力降到低于可维持废流内的火焰锋的传播的值以下时打开。可将控制器构造成避免抽吸机构的运行的点火，除非将阀装置关闭。 [0016] 本发明的第二个方面提供一种真空抽吸布置，该真空抽吸布置包括真空泵和前面所提及的用于阻止火焰锋的传播的设备中的任一种，该火焰锋由该真空泵朝向处理腔室点火，该处理腔室连接到该真空泵的入口。可将优选是增压泵的另外的真空泵设在隔离阀与真空泵之间。 [0017] 本发明的第三个方面提供一种用于阻止由抽吸机构点火的火焰锋的传播的方法，该抽吸机构从处理腔室中抽取废流，该方法包括步骤： [0018] 提供前级管道，该前级管道用于将从处理腔室抽取的废流运送给抽吸机构，该前级管道包括隔离阀和旁路，该隔离阀用于选择性地将抽吸机构与处理腔室隔离，旁路在隔离阀周围； [0019] 在最初从处理腔室抽取废流时将隔离阀关闭，从而通过该旁路将废流运送给抽吸机构，该旁路包括阻止火焰锋穿过旁路传播的装置；以及 [0020] 在已将位于隔离阀的上游的区域内的压力降低到一个值以下时将隔离阀打开，可在这个值维持废流内的火焰锋的传播。 [0021] 当穿过旁路抽取废流时，可产生排空区域。因此，本发明的第四个方面提供一种用于阻止由抽吸机构点火的火焰锋的传播的方法，该抽吸机构从处理腔室中抽取废流，该方法包括步骤： [0022] 利用隔离阀将抽吸机构与处理腔室隔离； [0023] 在隔离阀周围提供旁路； [0024] 最初穿过旁路抽取废流以在从处理腔室至抽吸机构的流动路径内产生排空区域，该排空区域阻止火焰锋从抽吸机构向处理腔室的传播；以及 [0025] 在已将位于隔离阀的上游的区域内的压力降低到一个值以下时将隔离阀打开，可在这个值维持废流内的火焰锋的传播。 [0026] 可在抽吸机构与隔离阀之间产生该排空区域。在隔离阀上游的压力可以是在处理腔室与隔离阀之间延伸的前级管道的一部分内的压力，或者是处理腔室内的压力。可对该压力直接进行监测，且可根据所监测的压力将隔离阀打开。作为该压力的监测的替代或作为附加，可对表示瞬时压力如温度的一个或多个参数进行监测。可从所监测的一个或多个参数中确定该压力，且可根据所确定的压力将隔离阀打开。可在预定的时间段之后将隔离阀打开。作为测量局部温度的替代，可对以下参数中的一个或多个进行监测以表示隔离阀上游的压力：泵电动机功率或电流、进入处理腔室中的气体流或与发生在处理腔室内的反应相关的参数(例如，等离子体反射的功率或光发射光谱)。 [0027] 可将另外的隔离阀设在旁路中。可在抽吸机构的运行之前将该另外的隔离阀关闭，并可在将该另外的隔离阀与抽吸机构之间的区域内的压力降低到一个值以下时将隔离阀打开，可在这个值维持废流内的火焰锋的传播。附图说明 [0028] 在下面参考附图仅通过示例对本发明进行更详细的描述，在这些图中： [0029] 图1示出了一种真空抽吸布置，这种真空抽吸布置包括用于阻止火焰锋的传播的设备的第一实施例； [0030] 图2示出了一种真空抽吸布置，这种真空抽吸布置包括用于阻止火焰锋的传播的设备的第二实施例； [0031] 图3示出了一种真空抽吸布置，这种真空抽吸布置包括用于阻止火焰锋的传播的设备的第三实施例；和 [0032] 图4示出了一种备选的真空抽吸布置，这种替代真空抽吸布置包括用于阻止火焰锋的传播的设备的第四实施例。 具体实施方式[0033] 图1示出了真空抽吸布置，这种真空抽吸布置包括用于阻止火焰锋的传播的设备10的第一实施例，火焰锋由抽吸机构点火，这种抽吸机构从处理腔室抽取废流。设备10连接在处理腔室15与真空泵20之间，真空泵20包括抽吸机构并形成真空抽吸布置的一部分。设备10包括用于从处理腔室向真空泵20运送废流的前级管道30。提供与隔离阀45结合的控制器25，隔离阀45通常是闸式阀，并位于前级管道30内以选择性地抑制流体流。 将隔离阀选择性地打开和关闭，以回应从控制器25接收的信号。 [0034] 阀45的提供有效地形成两个前级管道部分，这两个前级管道部分是在处理腔室15与隔离阀45之间延伸的上游前级管道部分35和在隔离阀45与真空泵30之间延伸的下游前级管道部分40。旁路50设在隔离阀45周围以提供流动路径，当隔离阀45关闭时，穿过这种流动路径将废流从处理腔室15抽取到真空泵20。旁路50的一个端部连接到上游前级管道部分35上，且旁路50的另一个端部连接到下游前级管道部分40上。 [0035] 在示于图1的实施例中，旁路50的截面小于前级管道30，以限制穿过该旁路的流动。 [0036] 运行中，当真空泵20接通时，将隔离阀45关闭，以穿过旁路50运送废流。在与前级管道30相比时，旁路50的较小口径起到限制由真空泵20从处理腔室15抽取的废流的流动的作用。由于真空泵从处理腔室15抽取废流，所以将下游前级管道部分40排空以形成具有低于特定值Pcrit的压力的区域，可在这个特定值Pcrit维持穿过下游前级管道部分40的火焰锋的传播，从而有效地产生阻止任何这种传播的障碍。因此，在保持一种区域时实现了上游前级管道部分35和处理腔室15的最初排空，在本说明书中，这种区域是下游前级管道部分40，在这种区域中，将压力降低到Pcrit以下，以阻止在真空泵20内产生的任何火焰锋朝着处理腔室15的上游传播。 [0037] 一旦将上游前级管道部分35内的压力降到低于Pcrit，或者在结合了安全余量时降到更低，则将隔离阀45打开，以建立沿着前级管道30的传导增加的直接流动路径，以用于处理腔室15的随后的继续排空。通过建立用于继续排空的直接流动路径，就在由真空泵20进行的排空速度方面在处理腔室15内更加有效地实现理想的真空。 [0039] 运行中，在将真空泵20接通之前，将隔离阀45和另外的阀55关闭，以将处理腔室15与真空泵20完全隔离。在真空泵含有累积的可燃气体混合物且抽吸机构在真空泵20内的运动产生点火源如火花的情况下，来自在真空泵20内产生的暴燃的任何火焰锋就不能够传播回到处理腔室15。 [0040] 在将真空泵20接通时，可将下游前级管道部分40内的压力迅速降低到低于Pcrit，以形成阻止任何火焰锋的传播的障碍，如前面所描述的那样。然后，阀55由从控制器25输出的信号打开，以允许来自处理腔室15的废流穿过旁路50，以实现上游前级管道部分35和处理腔室15的排空。若阀55由可变的节流阀提供，则既可根据回应于工艺的要求的预定功能也可根据回应于所监测的参数的预定功能来控制废流的流速，进而控制处理腔室的排空，如在下面结合图4所讨论的那样。对穿过阀55的流速进行控制，以使下游前级管道部分40内的压力保持在低于Pcrit，以保持阻止任何可能的火焰锋的传播的障碍。 [0041] 正如前面结合设备10的第一实施例所讨论的那样，使排空穿过阀55继续，直到上游前级管道部分35内的压力降到低于Pcrit(或在引入安全系数时低于Pcrit的一小部分)。然后，控制器25输出使隔离阀45打开的信号，以增加流动路径的传导，穿过该流动路径从处理腔室15抽取废流。 [0042] 因此，该第二实施例的构造允许实现处理腔室15与真空泵20的完全隔离，这样就可在预计有更加有害的环境的情况下提供加强保护。 [0043] 图3示出了一种真空抽吸布置，这种真空抽吸布置包括用于阻止火焰锋的传播的设备的第三实施例，在这种设备中，旁路50包括火焰制止器60。还设有旁路隔离阀65，以在排空的一部分期间将旁路50与上游和下游前级管道部分35、40隔离，在排空的一部分期间，隔离阀45打开。在此实施例中，将控制器25构造成通过向阀45、65中的每一个输出各自的信号来控制阀45、65中的每一个的启动。 [0044] 运行中，起初将这些旁路隔离阀65打开并起初将隔离阀45关闭，以最初从处理腔室15抽取废流穿过旁路50到达真空泵20。若在上游前级管道部分35内的压力降到低于Pcrit之前发生暴燃，则火焰制止器60就用于阻止火焰锋向处理腔室15的传播。一旦在上游前级管道部分35内的压力降到低于Pcrit，则隔离阀45就由控制器25打开，以允许废流穿过隔离阀45。 [0045] 虽然旁路50的内截面尺寸在示于图3的设备中类似于前级管道40，但旁路50的尺寸也可减小，如前面所讨论的那样。此外，还可在旁路50中设有另外的阀55，以实现前面所描述的相关的益处。 [0046] 在实践中，根据在处理腔室内进行的特点处理，废流可包括可冷凝或其它形成沉积物的种类。这些种类引起置于废流中的一个或多个部件如火焰制止器60和/或另外的阀55的堵塞。沉积物形成的速度在旁路中放置这些部件的位置可能提高，因为流速在这个区域降低。降低的速度特别不利，因为不仅促使种类的成团的增加的浓度的形成，而且会缺乏利用较高的流速时所经历的冲洗效果。在从处理腔室15抽取这类的形成沉积物的种类的情况下，提供旁通阀65是有利的，一旦已将隔离阀45打开，可将这种旁通阀65关闭。这样，旁路50就在隔离阀45打开的大量的排空期间并不暴露给废流。 [0047] 图4示出了一种真空抽吸布置，这种真空抽吸布置还包括位于隔离阀45与真空泵20之间的增压泵(booster pump)70。提供增压泵70以使这种真空抽吸布置能够将处理腔室15内的压力降低到低于由单独起作用的真空泵20可实现的压力。 [0048] 如前面结合图3所讨论的那样提供旁路隔离阀65。每个阀都由控制器25依次控制。设有一个或多个传感器80、85、90以监测在真空泵20的上游的一个或多个位置的压力或监测另一种参数，在任何特定瞬间的压力可源自这种参数，如温度。每个传感器80、85、90向控制器25输出表示各自的经过监测的参数的信号。控制器25利用这些信号确定这些阀45、55、65中的每一个的启动的定时和次序，以对废流的流动进行控制。 [0049] 用于上游传感器80、85的可能的位置在上游前级管道35内或在处理腔室15内。来自这些传感器80、85中的一个的输出用于确定在隔离阀45的上游的压力何时降到低于Pcrit，这样就能够尽可能早地在阻止朝向处理腔室15的火焰锋的传播时将隔离阀45打开。 在安全性严格的系统中，可用一个以上的传感器80、85来确保系统具有内置冗余。 [0050] 可将另外的传感器90设在真空泵20附近，以监测这种压力或表示在真空泵20、70中的一个内或周围的压力的参数。若由传感器90监测的压力上升至高于表明系统内的故障的Pcrit，则可将隔离阀45关闭，以将处理腔室15与真空抽吸布置隔离，或者可起动其它步骤以降低可能的暴燃，如局部引入吹扫用的气体或结束可燃混合物的供应。换言之，传感器90在系统内提供了冗余，以允许实现故障安全的设备。 |
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