CN101072620A - 去除污染物的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种系统和方法，采用了用于从半导体加工装置中的气体去除污染物的设备，其可包括过滤器单元，在其中设置有至少两个平行的过滤器台。所述过滤器台被构造成去除出现在流经其的气体中的至少一部分污染物。所述设备还可包括用于在所述过滤器台中分配气流的流量控制器。在一个实施例中，所述控制器可包括扩散板。本发明还提供了用于本发明的系统或方法中的气流控制的采样管口。在另一个实施例中，用于从净化室中的气体中去除污染物的设备包括过滤器单元，其具有至少两个平行的过滤器台，它们被用于在气体经过所述设备时去除所述气体中的一部分污染物。

Description

去除污染物的系统和方法
本专利申请要求名称为“去除污染物的系统和方法”的、2004年6月7日提交的美国临时专利申请No.60/577723以及名称为“去除污染物的系统和方法”的、2004年10月18日提交的美国临时专利申请No.60/619857的优先权，这些美国临时专利申请全文结合在此引作参考。
背景技术
净化室在多种工业中被使用，以便用于污染物控制并且改进产品品质以及产品产量。例如，净化室可以用于制药应用、生物技术应用以及半导体应用。半导体生产环境在以下将用到，并且用作为一种示例性环境。
气载污染物必须被减少、消除或者同时被处理，以有助于确保最佳的半导体产量。因而，气体过滤在半导体生产环境中是重要的。为了从在半导体加工工具中所使用的气体中消除导致减少产量的污染物进行了巨大的努力。污染物大体可被分类为微粒或分子。通常的微粒污染物包括灰尘、麻布、死皮以及生产碎屑。减少产量的污染物的实例包括酸，例如氢溴酸、硝酸、硫酸、磷酸、盐酸；基体，例如氨、氢氧化铵、氢氧化四甲铵、三甲胺、三乙胺、六甲基二硅氮烷、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、环己胺、乙氨基乙醇(diehtylaminoethanol)、甲胺、二甲胺、乙醇胺、吗啉；可凝物，例如硅树脂和碳氢化合物，其具有大于或等于大约150℃的沸点；以及掺杂物，例如硼、通常为硼酸，磷、通常为有机磷酸酯，以及砷，通常为砷酸盐。
气载微粒污染物可出现在净化室内的环境大气中，或者它们可通过注入其中的气体被引入。例如，在半导体光刻工具中，供应气体以大体用于两个目的，也就是，工具气动装置的致动以及工具光学装置的清洗。尽管净化的干空气、氮气等大体被用于驱动气动装置以及清洗光学装置，但是少量的污染物仍可以出现在气体中，其浓度足以损害工具光学装置，例如照明光学装置和聚光透镜。污染物可粘附至光学元件，以形成分子膜。光学表面上的分子膜物理吸收和散射进入的光。在光刻光学表面中散射或吸收的光使得波前的球形性质失真。当包含在球形波前内的信息失真时，最终的图像也错误形成或失常。图像失真，或在光刻的情况中，无法准确地在刻线上复制电路图案导致关键尺寸控制以及加工产量的损失。
污染物还可与光刻工具的光学表面、在工具中加工的晶片或这两者起化学反应。例如，二氧化硫可以与工具中的水结合，以产生硫酸，其不可挽回地损坏工具光学装置。另外，氨可以与晶片表面材料例如抗蚀、栅绝缘膜等起反应。这种反应可受到光刻加工步骤的影响，并且减少加工产量。因而，供应至半导体加工工具的气体的纯度应该关键考虑。
净化室中的气流的质量以及这种减少产量的污染物经常借助于多个采样端口例如针对一个或多个半导体加工工具被监控。通常，这些采样端口被用于确保维持净化的制造环境，并且半导体产量不受到增加的污染物级别影响。气流质量中的偏差还可显著影响半导体产量。污染物和可变的气流还可增加维护和操作成本。通常用于监控气流质量的采样端口将例如在晶片制造的过程中堵塞，这可阻碍加工控制以及确保质量的努力。在制造过程中打开采样端口还可以使得压力有害的变化。
传统的端口还需要显著的时间阶段以便进行采样，这是因为端口通常被冲洗几分钟，以便排除可影响质量测量的任何残余污染物。附加地，通过这种端口的气体流速经常在采样的过程中改变，这提出了采样均匀性和准确性的问题。为了提高半导体产量以及监控减少产量的污染物，必须可以方便地采样气流，而没有传统端口的前述任何缺点。还必须可以减少和/或消除这种污染物。用于气流采样和减少或消除减少产量的污染物的方便的装置还应该容易地适应于已经存在的半导体工具、净化室以及它们的相应的采样端口。还有用的是连续去除减少产量的污染物并且针对这种污染物监控气流质量。
发明内容
本发明的实施例可用于过滤输入供应空气，以去除空气污染物。而且，本发明的实施例可用于针对污染物的去除监控气流质量，其中所述污染物例如为减少产量的污染物。采用平行的过滤器台以提供高效的过滤，并且提供改变过滤器之间的较长的时间周期。本发明的实施例采用流量控制器，以便将输入供应空气分配至多个平行的过滤器台。该流量控制器在其输入侧接收输入供应空气，并且在流量控制器输出端提供扩散的气流。扩散的气流被构造成，每个过滤器台架接收相同部分的扩散的气流，并且进一步，每个过滤器台架具有流经其的大致相同空气速度。
根据本发明的一个方面，本发明的系统和方法包括用于从半导体加工装置中的气体中去除污染物的设备。所述设备包括过滤器单元，在其中设置有至少两个平行过滤器台。所述过滤器台被构造成去除出现在流经其的气体中的污染物的至少一部分。所述设备还包括流量控制器，其用于将所述气流分配到所述过滤器台中。在优选实施例中，气流控制器可包括扩散板。所述扩散板包括横贯其表面设置的孔，并且这些孔被构造成使得每个过滤器台接收出现在扩散板的输入面处的均匀和相同部分的气体。设备还可被构造成包括传感器，以便测量出现在过滤器单元的入口处的污染物、出现在单元的过滤器台中的污染物以及出现在过滤器台的出口处的污染物等。孔的尺寸和其间距可通过软件程序被确定，在所述软件程序中，诸如流速的气流特征、以及平行的台的数量和尺寸可通过程序被选择和使用，以针对特定的应用提供扩散器的更加优化的设计。
根据本发明的另一方面，提供了用于从净化室内的气体中去除污染物的设备。所述设备包括过滤器单元，其具有至少两个平行的过滤器台，它们被用于随着气体经过所述设备而去除所述气体中的至少一部分污染物。所述设备还包括扩散板，其具有用于接收气体的输入面以及用于使得所述气体可用于所述过滤器台的输出面。所述扩散板以这样的方式安装在过滤器单元中，使得所述扩散板将大致相同量(体积)的气体发送至设置在所述过滤器单元中的每个过滤器台。另外，所述设备还包括多个采样端口，以便提取代表流经每个过滤器台气体量(体积)的试样。借助于传感器所获取的数据可被用于监控设备的性能，并且预测应该改变组成过滤器台的过滤器模块的时间。
根据本发明的另一方面，在过滤器壳体上设置采样管口，其具有开口，所述开口具有第一直径以及小于其的第二直径，以在所述采样管口不使用时提供气体的连续流出。过滤器壳体大体具有正内部压力，从而采样端口将经受气体流出。开口的减小的直径的尺寸设置成在采样端口不使用时提供气体的连续的流出，从而最小化或消除出现在采样端口处的任何污染物，而同时针对流经过滤器组件的气流具有最小的影响。过滤器壳体可大体具有1至12英寸的水柱的压力。开口可具有锥形口的形式，其具有10与100立方厘米/分钟的流出速度。管口可例如与用于多台式过滤系统的采样端口一起使用，以便从半导体加工装置中的气体中去除污染物。
在一个实施例中，管口可例如与本发明的设备一起使用，以便从净化室内的气体中去除污染物。示意性采样端口可用于监控气流质量，并且例如监控减少产量的污染物以及污染物级别。优选地，本发明的采样管口的开口包括本体部分，其具有开口，所述开口沿纵向穿过所述本体部分。采样管口的开口的结构具有大致截头锥形部分和圆柱形部分。
截头锥形部分和圆柱形部分至少限定开口的第一直径和第二直径。开口可例如与本发明的一个或多个设备连通，从而所述设备中的气流进入开口。气体然后流经开口，直至其排出管口。采样管口的开口可由这样的采样管替换，该采样管允许容易地监控本发明的设备中的气流的质量，而不影响该设备中的压力。例如针对减少产量的污染物和污染物级别监控气流的质量。
在采样管口的另一实施例中，管口包括过渡部分，其在圆柱形部分与截头锥形部分的圆柱形区段之间连通。过渡部分可至少限定开口的第三直径。管口还可包括至少限定第四开口直径的部分。采样部分还可被用于从管口的开口提取气体试样。可在如上所述的任何实施例中设置采样管口，并且优选地，设置本发明的设备的采样端口，其中管口通过诸如与端口连通的环的保持构件保持就位。
本发明的采样管口可由任何适合的材料构成，所述材料可经受由气流以及处理或制造状态所造成的热量。示意性材料可被准确机加工，以避免不期望的凸起以及随后气流，其中所述凸起可干扰和影响气流。例如，本发明的采样管口可大致由蓝宝石构成。管口还可由多种不同类型的材料构成，从而形成复合体。本发明的管口的组成结构优选抵抗气流中潜在的腐蚀性物质。这种腐蚀性物质例如可以是减少产量的污染物。
管口被制造成允许来自本发明的设备的连续和均匀的气流，而所述流并不干扰半导体制造或产量。通过提供连续和均匀的气流，从管口进行采样可减少试样差异，并且避免在例如监控减少产量的污染物和污染物级别时需要任何类型的时间消耗以便清洗气体。附加地，经过管口的连续的气流在使用采样端口时防止阻塞的可能，这种阻塞可经常干扰处理控制以及例如涉及最小化减少产量的污染物和污染物级别的质量控制。本发明的管口高效用于监控气流质量，这是因为以均匀的高速提供了低气流量(体积)，而不影响有害的加工压力变化。
例如，本发明的采样管口可用于过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从流经它们的气体中去除至少一部分污染物。可选地，所述设备可包括流量控制器，以便将气流分配通过平行的过滤器台。在另一实施例中，采样管口可与这样的设备连通，所述设备例如包括过滤器单元，在其中设有多个平行的过滤器台，以便从流经过滤器单元的气体中去除至少一部分污染物。优选地，所述设备包括扩散板，其具有用于接收气体的输入面以及用于将气体发送至多个过滤器台的输出面。而且，过滤板可安装在过滤器单元内，并且被构造成将大致相同量的气体发送至所述多个过滤器台的每个过滤器台。
根据本发明的另一方面，提供了通过使用过滤器单元从半导体加工装置中的气体中去除污染物的方法。由过滤器单元接收输入气体量。气体然后经过流量控制器。在经过流量控制器之后，气体被使得可用于位于过滤器单元内的多个过滤器台。一部分气体经过每个过滤器台，以去除出现在气体中的至少一部分污染物。本发明还提供了经由采样管口针对例如减少产量的污染物和污染物级别监控气流质量的方法。
根据本发明另一方面，提供可计算机可读介质，在其上设有机器可执行的指令。机器可执行的指令使得处理器实现监控经过过滤器单元的气体的方法，其中所述过滤器单元包含在其中操作的多个过滤器台。计算机可读介质包含指令，以便实现以下步骤，即监控经过过滤器台之一的气体量以产生监控的气体量、处理来自所述监控的气体量的试样以产生处理的试样、评价所述处理的试样以判断是否所述监控的过滤器台依据限定的标准而正确地操作、并且如果所述监控的过滤器台没有依据限定的标准而适合地操作则发出通知。
例如，通过附图中所示出的系统和方法的优选实施例的更加详细的说明，将清楚利用平行的过滤器台从气体中去除污染物的系统和方法的前述和其它特征和优点，在所述附图的整个视图中，相同的附图标记指的是相同的部件。
附图说明
结合附图，将根据以下本发明的详细说明清楚本发明的其它特征和优点，其中：
图1是根据本发明各方面的过滤系统的示意图；
图2A是过滤系统的示意性实施例的透视图，示出了过滤器模块、进入门、空气入口和空气出口；
图2B是本发明的采样管口的剖视图；
图2C是安置在采样端口内的本发明的采样管口的局部视图；
图3A至3C分别示出了扩散板的前视图、扩散板的侧视图以及示意性孔图案的分解视图；
图4A是根据图2的示意性实施例的过滤器模块的示意性3×2矩阵的透视图；
图4B是根据本发明示意性实施例的过滤器模块的示意性2×2矩阵的透视图；
图5A至I示出了与多种类型的过滤介质和支承装置协作操作的过滤器模块的多个实施例；
图6A示出了连接至多个传感器的控制器的示意性视图，其中所述传感器用于监控根据本发明各发明的过滤系统中的过滤器模块的性能；
图6B示出了示意性网络式环境，其包括过滤系统、网络、生产者分析中心以及用户控制中心；
图7示出了用于实现本发明实施例的示意性方法；并且
图8是在使用过程中图2B的采样管口的剖向透视图。
具体实施方式
本发明的实施例可用于减少、消除或者同时减少和消除期望基本没有污染物流体的环境中的承载流体的污染物。在此，例如，流体将是气体，并且更具体地讲是用于半导体制造或生产中的净化室内的空气。本发明的实施例可用于过滤净化室内的环境气体，或者可用于过滤指向或用在限定区域内的其它气流，例如利用高速空气流减少光刻设备上形成的污染物。
本发明优选的实施例在此将参照净化室环境说明；然而，本发明并不限于示例的结构、应用、尺寸等等。本发明的可选实施例以及用途等将通过在此的详细说明以及附图而清楚。
图1示出了根据本发明各方面的过滤系统的示意性视图。过滤系统5可包括外壳14；流量控制器16；一个或多个可替换的过滤器模块18A至18F，它们大体为过滤器18；一个或多个高效微粒空气(HEPA)过滤器模块20A和20B，它们大体为HEPA过滤器20；以及密封件19A和19B等。过滤系统5还可包括鼓风机/风扇单元10和/或排气扇22。过滤系统5竖直连接至空气处理设备，例如压力通风装置或气道工程设备。空气处理设备用于集中进入输入端6或排出输出端7的一个或多个量(体积)的空气。
压力通风装置可将空气量(体积)11引入鼓风机/风扇10中，从而形成于输入端6进入外壳14的输入空气量(体积)12。鼓风机/风扇10通过电动机械的方式、机械的方式或气动的方式被供能，以增加输入空气量12的速度。外壳14可包括多个面板，它们是由基本不透气的材料制成，例如铝、冷轧钢、塑料、复合材料等等。外壳14形成过滤系统5的外侧结构。通常，外壳14，还被称为过滤器单元，将具有以相反的方式安装至后侧面板的前侧面板以及以相反的方式安装至第二侧面板的第一侧面板。各所述侧面板可密封地与所述前侧面板和后侧面板匹配，以形成流量控制器16、过滤器18以及HEPA过滤器20安装在其中的封闭的容积。系统5的整个容积大体小于80立方英尺(cu.ft.)，并且在优选实施例中，是在65立方英尺的级别上，并且具有72.5″高×33″宽×47.25″宽的整体尺寸。顶侧面板以及底侧面板以相反的方式安装，并且可密封地附着至侧面板：前侧面板和后侧面板。开口可设置在一个或多个面板上，以容纳输入空气量12、输出空气量(体积)26、进入门、控制面板等等。
输入空气量12在进入外壳14后接触流量控制器16，在此为扩散板。扩散板16包括尺寸各不相同的多个开口，如图3A所示，它们被构造成在扩散板16的输入面78接收具有第一速度的空气量，并且产生扩散的输入空气量(体积)13，其横贯扩散板16的输出面80的表面区域空气压力和速度这两者基本上均匀。扩散板16中的开口或孔82各不相同，从而产生期望的扩散的输入空气量13。系统5大体被构造成容纳每分钟大约75至100立方英尺的输入空气量，并且在优选的实施例中，输入空气量是每分钟85立方英尺。
扩散板16的使用确保过滤器的每个台架(bank)，也被称为台(stage)或台阶(stack)，接收相同部分的扩散的空气量13。上侧台架包括过滤器模块18A至C以及20A，所有为上侧台架15，并且下侧台架包括过滤器模块18D至F以及20B，所有为下侧台架17。诸如19A或19B的密封件可应用在上侧台架15与下侧台架17之间，以防止围绕过滤器的空气通道。密封件19A和19B还可以在过滤器模块18与外壳14之间形成密封。
随着扩散的输入空气量13穿过过滤台架15、17，污染物通过多个过滤器被去除。大体上，过滤器成对设置，从而穿过上侧台架的空气随着其穿过下侧过滤台架而受到相同类型和级别的过滤。特别地，过滤器18A与过滤器18D的类型相同，过滤器18B与过滤器18E的类型相同等等。在指定的台架中所使用的过滤器可具有相同或不同类型，这取决于过滤操作的期望的最终结果。过滤器18大体被构造成单件重量小于35英磅(磅)，并且在优选的实施例中，单件重量为大约27磅。HEPA过滤器20A和20B可应用在相应的过滤器的端部处，以去除未由上游过滤器捕获的空气污染物。扩散的输出空气量24排出HEPA过滤器20A和20B，并且沿输出端7的方向移动。随着空气量到达输出端7，该量随着其形成输出空气量26而可稍微被压缩。排气扇22可被应用以在空气移动通过外壳14时有助于较高的空气速度。排气扇22可以与鼓风机/风扇10协作使用或者用于现场中。空气量28可引导进入气道工程设备中，以便分配到整个净化室，或者引导流动至位于其中的设备。可选地，空气量28可直接流入净化室内的环境空气量中。
只要过滤器以它们指定的效率操作，则如图1所示的过滤系统可显著减少空气污染物的浓度。随着污染物捕获在过滤器中，过滤器效率降低。维持净化室内期望的污染物级别必须在效率不可接受之前替换过滤器。本发明的实施例有助于通过监控外壳14内每个过滤器的性能而以适合的间隔替换各过滤器。例如，传感器30A至H监控过滤器18A至F以及20A、20B，这是在它们在外壳14内操作时完成的。传感器30A至H反过来通过控制器32被监控。结合图6A和6B详细示出和说明了传感器30A至H和控制器32。
图2A示出了过滤系统5的示意性实施例。如图2A所示，过滤系统5包括前侧面板40，其具有铰接式连接的进入门42；顶侧面板44，其具有位于输入端6的多个入口46A、46B以及多个出口47A、47B；底侧面板48；后侧面板50；第一侧面板52以及第二侧面板54。底侧面板48与框架56配合，所述框架包括螺合连接至其的四个杆件58A、58B、58C和58D。杆件58被用于调整过滤系统50，从而侧部是大致垂直的而顶部是水平的。进入门42可包括垫片60，以便密封门/前侧面板交界面。前侧面板40还可与垫片62配合，其中所述垫片62可匹配地适于在与垫片60接触时形成实质上气密性密封。
垫片60、62可由柔顺材料制成，所述柔顺材料实质上不透过净化室中所使用的室内空气或气体。可用于本发明的垫片材料的实例为(但不限于)橡胶、硅、氯丁橡胶、乳胶、柔性导电罩(flexibleconductive shielding)、高密度毡、柔顺聚合物等。
进入门42可采用多个机械、电动机械和/或电磁扣锁64，以便通过垫片60、62上的足够的压力将进入门42保持在关闭位置，从而防止空气通过交界面区域。图2A的过滤系统可装有状态和/或控制面板66。
图2A中还示出了过滤器18A至C。正如结合图4进一步所示和所述，过滤器组18布置成矩阵形式。进入门42有助于过滤器18A至C的安装和拆卸。过滤器组18可装有抓条199、可收回的手柄或锁钮，以有助于运输和拆卸。过滤器18A至C还可装有维持装置63，以便稳固地将过滤器18A至C保持就位。维持装置63可以是弹簧加载的卡扣、直角回转紧固件、螺钉、塑料/尼龙摩擦配合定位件等。过滤器18A至C还可包括采样端口65，例如采样装置可插入其中，以便监控过滤器组18中的相应的过滤器。系统5还可装有控制面板66，以便用于设定操作参数并且有助于操作者与系统5交互。控制面板66还将系统的状态和错误报告给操作者。控制面板66还可包括可选的显示装置，例如仪表66B。
在此所述的这些采样端口，以及例如用在净化室或半导体加工装置中的那些采样端口还可包括或在其中设有采样管口，以便监控气流质量以及减少产量的污染物和污染物的级别。在图2A中示出了这种采样端口的一个实例。在一个实施例中，管口包括本体部分，纵向穿过所述本体部分设有开口。所述开口构造为具有大致截头锥形部分和圆柱形部分，它们至少限定了开口的第一直径和第二直径。例如，开口可与本发明的净化室或设备中的气流连通，从而气流然后流过开口，直至气流排出采样管口。管口允许方便地监控一定质量的气流，而不改变例如晶片制造过程中的压力。管口被制造成允许连续和均匀的气流流过其，这可减少采样偏差并且防止开口阻塞。例如，本发明的管口还与本发明的系统或设备中的已存在的采样端口一起使用。
例如，本发明的采样管口可与本发明的设备连通，以便去除半导体加工装置中的气体中的污染物。所述设备可包括过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从流过其的气体中去除至少一部分污染物。可选地，所述设备可包括流量控制器，以便将气流分配通过平行的过滤器台。在另一个实施例中，采样管口可与这样的设备连通，例如所述设备包括过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从流过其的气体中去除至少一部分污染物。优选地，所述设备包括扩散板，其具有用于接收气体的输入面以及用于将气体输送至多个过滤器台的输出面。而且，扩散板可安装在过滤器单元内，并且构造成将大致相同量的气体输送至多个过滤器台的每个过滤器台。
图2B是本发明的采样管口的剖视图。管口302包括本体部分304，穿过其纵向设置开口306。在一个实施例中，开口包括大致截头锥形部分308以及圆柱形部分310。所述各部分至少限定所述开口的第一直径和第二直径。开口的示意性第一直径和第二直径是在从大约0.1至0.5英寸(2.54至12.7mm)的范围内。第一直径是由开口的截头锥形部分限定。第一直径大体小于由圆柱形部分限定的第二开口直径。开口直径的这些差异允许以均匀的高速通过管口的连续低气流量。
截头锥形部分308和圆柱形部分310的直径的尺寸可依据特定的应用而变化。这些开口的部分还可被制造成它们的直径或形状变化。例如，开口306的截头锥形部分如图所示构造有圆柱形区段312，其具有一致的直径。不同的开口部分和区段的直径和形状是受到需要具有通过管口的连续的低气流量而被影响，其中所述低气流量例如在晶片加工或制造的过程中不造成有害的压力变化。低气流量可允许例如针对减少产量的污染物监控气体质量，而不影响以后的加工，例如晶片制造。而且，连续低气流量允许进行采样，而无需消耗时间进行清洗。连续气流还防止开口阻塞。
不同的开口部分和区段的直径和形状还受到这样的需求的影响，即具有均匀的气体产量。这种均匀的气体产量可减少不同的试样中可变性的程度。均匀的或一致的气体产量还防止在使用过程中气体被保留或保持在管口内。采样端口可在针对例如减少产量的污染物监控气流时产生不一致的结果，这是因为端口中的非均匀或阻碍的流可影响采样的均匀性。本发明的采样管口通过采用精细机加工的开口而避免这种非均匀或阻碍的气流，其中所述精细机加工的开口包括具有逐渐过渡直径和形状的部分或区段。
图2B示出了直径和形状的这种逐渐变化，其中管口的开口306包括过渡部分314。所述过渡部分与截头锥形部分308的圆柱形区段312和圆柱形部分310连通。该部分314至少限定第三开口直径。如图所示，该部分具有这样的直径，其尺寸在圆柱形部分310与区段312之间逐渐减小。过渡部分314的直径范围从大约0.1至0.3英寸。开口306还可包括采样部分316，其至少限定第四开口直径，其处于从大约0.005至0.1英寸的范围内。采样部分316可用于从管口的开口306提取气体试样。
管口的开口306的采样部分316可与截头锥形部分308连通。通过使用传统的试样收集装置，可从采样部分316中提取气流。在一个实施例中，该部分316可被构造成来自其的气流直接输送至监控气体质量的分析设备，例如气相色谱仪。通过开口306的采样部分316排出开口的低气流量使得采样管口302便于例如经由气动管(pneumatic tubing)直接连接至这种分析设备。
管口302可由任何材料构成，其中所述材料适于被精细加工，并且提供通过其的一致气流。管口的组成结构还可依据特定的应用或管口可使用的状态而变化。例如通过本发明的设备监控气流质量的示意性材料是蓝宝石。在一个实施例中，采样管口可包括复合结构，其包含不同的量的多种材料。管口的组成结构还可依据流过管口的开口的气体中的磨蚀剂或潜在的蚀刻剂而变化。本发明的采样管口还大致是抗热的，这是因为流过开口的气体产生大量的热量或还可由加工状况带来过多的热量。
采样管口302的本体部分304构造有外侧表面。在一个实施例中，本体部分304的外侧表面可以是大致圆柱形的。尽管管口的各尺寸针对特定的应用而变化，但是示意性管口具有从大约0.5至2.5英寸的长度。对于具有大致圆柱形外侧的管口而言，直径可从大约0.1至1.5英寸。采样管口的直径还可以被标准化成商业有售的气动管的尺寸。管口直径的这种标准化便于将管口直接连接至诸如气相色谱仪的传统气体分析设备。
图2B示出了具有斜角部分318的本体部分304的外侧表面。这些斜角部分可选地绕管口外部设置。管口的外侧表面还可具有至少一个通道320，其绕本体部分304设置。在一个实施例中，斜角部分318和通道320被构造成管口可容易地安置在如上所述的采样端口中并且从其拆卸。图2C示出了根据本发明的采样管口的局部示意图，其中所述采样管口安置在例如用于本发明的设备的采样端口中。如图所示，管口302可通过保持构件324在采样端口322中被保持就位，其中所述保持构件324与通道320协作，其中所述通道320绕管口设置。
采样端口322可与任何类型的加工装置相连或连接至其，在其中必须监控气流质量。示意性气体采样端口可用于在此所述的任何实施例中，或者例如用于或与净化室或半导体加工装置使用。图2C中的采样管口示出具有外侧表面，其中槽326被构造成抵靠着内侧采样端口凸缘328。槽和凸缘防止管口被推压入采样端口中。保持构件324所示与通道320协作，以将管口保持就位，从而其不从采样端口滑出。构件324连接至采样端口322的外部。保持构件324还可以可提升地从其与通道320协作的位置移动，从而针对端口拆卸管口302。采样管口可从端口322拆卸，以便清洁或用另一个管口代替。
图2C还示出了绕采样管口302的外部设置的斜角部分318。该部分318可被构造成例如接收气动管。另外，图2C示出了管口的开口306，其包括大致截头锥形部分308以及圆柱形部分310。开口306还具有过渡部分314和采样部分316。如上所述，开口306可具有任何尺寸或形状的部分或区段，它们将适于以均匀的高速通过管口的连续低气流量。开口部分或区段的尺寸和形状还通过避免任何非均匀或显著阻碍的区域减少气流的可变性的程度。
在一个实施例中，管口302的圆柱形部分310接收气体试样。该试样然后以大致恒定的气流速度通过开口部分或区段。该试样最终通过如图2C中所示的采样部分316排出开口306。圆柱形部分可直接例如通过本发明的设备与气流直接连通。例如，圆柱形部分310可与这样的设备连通，其中所述设备包括过滤器单元，在其中安置有多个平行的过滤器台，从而经由采样管口针对减少产量的污染物和污染物级别可监控设备中气流的质量。
可选地，根据本发明的管口可设置在净化室内的已存在的采样端口中，或者用于半导体工具。通过孔口的连续低气流量在这种环境中并不扰乱压力。管口302还是有用的，这是因为其可利用传统气体分析设备在现场连续监控气流质量。这种气体分析设备可包括(但不限于)色谱仪、质谱仪或它们的组合。
本发明的管口还可被制造成具有一定的精度公差。例如，大致由蓝宝石构成的管口可具有沿开口的在大约0.001至0.005英寸范围内的加工公差。另外，管口的本体部分可具有范围从大约0.001至0.05英寸的加工公差。这种精细的公差影响开口中的气流的均匀性以及不同的气体试样中的一致性。本发明的管口的精度公差还将为多种采样管口的制造提供一致性。
本发明还提供了利用采样管口针对例如减少产量的污染物监控气流质量的方法。大体上，该方法涉及为特定的加工环境提供本发明的管口，其中所述特定的加工环境例如为用于从半导体加工装置中的气体去除污染物的设备。连续气流进入管口的开口，并且通过所述开口。气流然后从采样管口的开口被抽出。可利用传统的收集装置采样气流。然后通过使用诸如色谱仪的标准设备分析气体的质量。管口还可被构造成气流直接输送至这种分析设备。本发明的方法允许以特定的间隔或连续地监控气流质量，而没有例如采取气体采样的随后的处理的任何干扰。
图3A示出了采取扩散板形式的流量控制器16的实施例，其具有大致平坦形状，端接于上侧边缘70、下侧边缘72、第一侧边缘74、第二侧边缘76，并且具有输入面78和输出面80(图3B)。扩散板16是由基本上不透气的材料制成，例如铝、塑料等，在其上设有多个孔82或空出区。孔82可以布置成一定的几何图案，或可随机遍布扩散板16的表面。另外，各孔82可具有相同的尺寸，或者它们的尺寸可以各不相同。另外，孔82的间距或密度可由于它们在扩散板16上的相应的方位而变化。例如，图3A的扩散板16可沿着第二侧面板54并且大致与其平行安装在图2的外壳14内。扩散板16可进一步被安装成强制进入入口46A、46B的输入空气量出现至扩散板16的输入面78，从而所述输入空气量在接触过滤器组18之前穿过孔82。实例的扩散板16可采用这样一种孔图案，其具有朝向上侧边缘70的较小尺寸的孔，并且随着接近上侧边缘70，孔的尺寸逐渐增大。这种孔图案可有助于形成扩散的空气量13，其具有横贯输出面80的大致相同的流速和/或压力。
可利用计算机辅助制图和分析软件设计和模拟扩散板16以减少实际系统中的反复测试和装配。扩散板16可被构造成扩散的空气量13在整个输出面80上大致均匀。孔82的形状大体为圆形，垂直于并且与扩散板16的输入面和输出面平齐；然而，孔82可采取其它形式。例如，孔82可以以一定角度穿透扩散板16，可在输入面78和/或输出面80上具有波纹形或斜角形边缘，可延伸超出输入面78和/或输出面80等。另外，孔82可具有任意形状，例如椭圆形、方形三角形等。
扩散板16以这样一种方式垂直安装在外壳14内，从而防止输入空气量12绕扩散板16穿过。例如，接触上侧边缘70、下侧边缘72、第一侧边缘74和第二侧边缘76的密封件、或垫片可用作为扩散板16与外壳14的内侧表面之间的基本上不透气的交界面。另外，由柔顺材料制成的密封件可用作为减少不期望的振动和噪音的阻尼装置。如果期望的话，则扩散板16的外侧可装配有传感器，以便监控输入空气量12和/或扩散的输入空气量13的速度和压力。
流量控制器16因而已经被示出并说明为一种扩散板；然而，流量控制器16并不限于这种形式。例如，流量控制器16可包括一个或多个控制阀，所述控制阀以这样的方式设置成邻近输入端6，使得所述控制阀阻塞气体通过，除非由可变的量致动以打开。这些多个阀可与管道和/或导管协作操作，以产生进入上侧台阶或台15和下侧台阶或台17的均匀的空气量。主动流量控制可应用成与扩散板16协作，这是通过利用了电动机械、机械、气动或液压装置，它们适合于根据诸如过滤器台15、17的气流或操作整体性的限定标准的孔82的尺寸。例如，扩散板16在某些或所有孔部位设有可变的开口。开口适于打开，以允许更多的气体通过，或者被构造成减少或消除输入空气量12通过其。
扩散板16还可与导流板协作操作，其中所述导流板从输入密封件19A延伸，并且以大致九十度的角度接触扩散板16。导流板还可横跨外壳14的前侧至后侧的宽度，从而防止导流板一侧的空气移动至导流板的另一侧。导流板如果被采用的话，则提供扩散的输入空气量13的指向下侧台阶17的部分与指向上侧台阶15之间的物理屏障。扩散板16被构造成在与导流板协作操作时将均匀的空气量提供至上侧台阶15和下侧台阶17。
图4A示出了可用于图2中所示的本发明的实施例的示意性过滤器布局。图4A包含六个过滤器台架，如图所示为A至F，相应地每个过滤器台架具有单独的扩散板。每个台架包含三个过滤器18A至C。在图4中，每个台架包含相同的过滤器；然而，相应的台架A至F可采用不同的过滤器，或者可利用相同的过滤器，但是相对于分散的输入空气量13的次序不同。过滤器台架A至F形成了过滤器矩阵90，在此为3×2矩阵。任何尺寸和数量的过滤器18、20的过滤器矩阵可依据以下因素而被采用，即将被过滤的空气的量(体积)、去除的污染物的期望的级别以及限定或期望的针对过滤器元件的时间间隔改变。例如，如图4B所示的2×2矩阵可用于以下这样的应用中，即需要较小的操作量(体积)、少污染的输入空气、和/或过滤器改变之间的较短的操作间隔。返回至图4A，过滤器18A至C可以是化学过滤器，其被构造成去除特定类型的空气的化学物。如果期望的话，HEPA过滤器20可以与过滤器18A至C协作使用，以减少诸如灰尘或花粉的非化学微粒物质的总级别。
图5A示出了安装在框架200内的示意性过滤器模块18，其中所述框架200具有高度202、长度204以及深度206。框架200可包括过滤器模块18安装在其中的单个部件，或者可包括两个或多个部件，它们可被拆卸并然后重新围绕过滤器模块18组装。采用可拆卸的框架200作为过滤器组件201的一部分有助于生产成本较小的过滤器模块18，这是因为它们可以以下方式被生产，即采用更少的结构支承，并且无需安装至外壳14的内部的密封/安装装置。过滤器模块18被构造成当它们去除空气污染物的能力已经减小到限定的性能阈值之下时被替换。除了提供结构支承以外，框架200通过机架或其它的中间安装装置直接或间接地可密封地安装至外壳14的内部，以形成管道，从而有助于扩散的输入空气量13流经过滤介质220。
图5B示出了过滤器模块18的实施例，其包含布置成对应结构的折叠的过滤介质216。过滤器模块18具有方形或矩形容器或者形状208，并且还具有前侧端部210，其垂直面向气流218，并且还具有后侧端部212。图5C示出了过滤器模块18的另一个实施例，其还采用方形容器208，并且利用依次安置在容器208内的折叠的复合过滤器元件219。折叠件219优选垂直于气流218指向。
图5D示出了过滤器模块18的另一个实施例，其采用圆柱形容器或框架222。图5D的过滤器模块18采用沿径向安置在整个圆柱形容器222内的折叠件214。气流218垂直于图5D的纸页内的圆柱体的主轴线触及过滤器模块18。图5E示出了过滤器模块18的另一个实施例，其安置在圆柱形容器222内并且采用布置成螺旋结构224的过滤介质。
图5F示出了过滤器模块18的示意性示意图，其包括两种类型的过滤元件，分别为化学吸着性过滤元件226以及物理吸着性过滤元件228。管道230是由框架200或其它装置形成，并且用于引导空气通过过滤器元件226和228，以从其去除污染物。化学吸着性过滤器元件226和物理吸着性过滤器元件228以串联的方式布置，而化学吸着性过滤器元件226在物理吸着性过滤器元件228之前过滤气流218。
化学吸着性过滤器元件226可包括多孔的、化学吸着性介质，其是由具有酸性官能团形成，使得所述基团与试剂起反应。物理吸着性过滤器元件228包括物理吸着性介质，例如未处理的、活性碳。在此所使用的术语“未处理的”意味着这样一种活性碳，其还没有被化学处理调整以完成化学吸收作用；然而，未处理的、活性碳仍作为物理的或非极性的吸附剂。物理吸着性介质经由物理吸收作用去除有机和无机可凝缩的污染物，它们大体具有高于150℃的沸点，而化学吸着性介质经由化学吸收作用去除基本蒸气。
术语“物理吸收作用”指的是可逆的吸收过程，其中被吸附物由弱物理力保持。相反，术语“化学吸收作用”指的是不可逆的化学反应过程，其中在气体或液体分子与固体表面之间形成化学键。化学吸着性过滤器元件226和物理吸着性过滤器元件228的相对厚度可被构造成这两种过滤器元件的使用寿命将在特定的环境中在大致相同的时间耗尽。
因此，由磺化聚合物形成的化学吸着性过滤器元件可制造成比由未处理的碳形成的物理吸着性过滤器元件更薄，这是因为碳的物理吸着性属性将大体消耗得比酸性、磺化聚合物的化学吸着性属性更快。这两种复合过滤器元件226和228可包含在任何合适的容器或机架内，以便安装在与光刻工具相连的过滤设备的气流路径中，过滤器部件226和228大体为可拆卸或可替换的过滤器元件的形式。出于多种目的，优选的是增加暴露至输入气流的过滤器材料的表面面积；并且为此，复合过滤器元件可被折叠，以提供增加的表面面积。
图5G示出了过滤器元件18的可选实施例的示意性示意图，其包括安装在两个化学吸着性过滤器元件226之间的物理吸着性过滤器元件228。图5H示出了过滤器元件18的另一个实施例的示意性示意图，其包括安装在化学吸着性过滤器元件226与静电电荷的、无纺过滤器元件230之间的物理吸着性过滤器元件228。
图5F至H中所示的设备被构造成以较高的效率去除较低沸点的污染物，并且更好优化单独的状况，在其中化学吸着性介质和物理吸着性介质操作。通过提供更好地净化进入光刻工具的气流，提供了针对来自空气分子基础的光阻污染以及光学表面的光感应有机污染的更好的保护。
图5I示出了高表面面积过滤器组件的实施例，其包括多个过滤器模块18，它们以相对于气流218成角度的关系并且与HEPA或超低微粒空气(ULNA)排放过滤器元件232对正被指向。该实施例还可包括与HEPA或ULNA过滤器236协作操作的强酸性聚合物过滤器元件231折叠的复合物。在此所述的高表面面积过滤器元件可利用诸如美国专利No.5204055、No.5340656和No.5387380中所述的三维印刷技术被制造，这些美国专利的全文内容结合在此引作参考。
如上所述的过滤器模块18可具有不同的结构。在第一实例中，一层聚合物球和未处理的、活性碳可利用传统的介质槽架式系统(media tray and rack system)(例如，金属封壳，其利用穿孔的材料或丝网这两者以约束吸收剂，而同时允许气体流经结构)暴露至气流。在第二实例中，过滤器的形式为蜂窝结构，其中聚合物和未处理的、活性碳保持在部分填充或完全填充的蜂窝结构内。在第三实例中，聚合物球和未处理的、活性碳可形成整体多孔的或蜂窝的结构。在第四实例中，一排结合未处理的、活性碳的纺织或无纺的聚合物纤维被折叠并布置成传统的折叠空气过滤器，例如图5F至H所示。而在第五实施例中，一层活性碳球利用具有一层包括酸性聚合物的无纺复合材料的传统的介质槽架式系统暴露至气流，其中所述无纺复合材料包括磺化共聚物基复合材料，其附着或结合在碳槽的一侧或两侧中。
除了具有不同的结构以外，根据本发明的过滤器模块18的实施例还采取多种形式，例如美国专利No.5582865中所公开的活性碳，该美国专利全文结合在此引作参考。该过滤器可具有两(或多)层，一层活性碳，并且一层磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物珠。另外，两种或多种材料可被混合以提供根据该实施例的复合过滤器。
在其它实施例中，合成碳材料可涂有本发明的酸性材料以提供根据本发明的多孔酸性过滤器元件，其中所述合成碳材料例如美国专利No.5834114中所述，其内容结合在此引作参考。并且，在另一个实施例中，美国专利No.6033573中所述的活性果壳碳介质可单独使用或与在此所述的任何化学吸着性或物理吸着性介质结合使用，以与该美国专利的说明书中启示相同的方式从流经管道的空气中去除污染物，其中该美国专利全文结合在此引作参考。此外，控制器32和传感器30可与过滤器元件18结合使用，以便通过检测空气中的基本污染物确定需要替换过滤器以及可用于本发明的时间，如美国专利申请No.09/232199、No.08/795949以及No.08/996790所述。每个这些美国专利申请其全文结合在此引作参考。
图6A示出了控制器32的示意性实施例，其可与传感器30协作使用以便监控过滤器18和20的性能。控制器32可包括通用计算机执行机器可读指令或功能可执行的代码，以便实现相应的操作，从而监控过滤器操作。控制器32可包括处理器102、主内存104、只读内存(ROM)106、存储装置108、总线110、显示器112、键盘114、光标控制装置116以及通信接口118
处理器102可以是任何类型的传统处理器件，其中断和执行指令。主内存104可以是随机存取内存(RAM)或者相似的动态存储装置。另外，为了存储信息和由处理器102执行的指令，主内存104还可用于在处理器102执行指令的过程中存储临时变量或其它中间信息。ROM 106存储静态信息和用于处理器102的指令。将清楚的是，ROM 106可由一些其它任何类型的静态存储装置替换。数据存储装置108可包括任何类型的磁性或光学介质，以及其相应的接口和操作硬件。
例如，数据存储装置108存储信息以及由处理器102使用的指令。总线110包括一组硬件线路(导线、光线等)，它们允许控制器32的各部件之间的数据交换。显示装置112可以是LCD、阴极射线管(CRT)等，以便为使用者显示信息。键盘114和光标控制装置116允许使用者与控制器32交互。例如，光标控制装置116可以是鼠标。在一个可选的结构中，键盘114以及光标控制装置116可由麦克风和语音识别装置替换，以使得使用者与控制器32交互，或者可由触控式显示器或软面板功能垫(soft-panelfunction pad)替换，而后者具有特定的按钮，其被预程序化成执行特定的功能。
通信接口118使得控制器32经由任何通信媒介与其它装置/系统通信。例如，通信接口118可以是调制解调器、针对网络的以太网接口或打印机接口。可选地，通信接口118可以是任何其它接口，其实现控制器32与诸如无线RF或自由空间光网络接口的其它装置或系统之间的通信。
在优选的实施例中，通信接口118连接至传感器30A至30H等。通信接口118与传感器30之间的连接器可包括线材、光连接媒介或无线媒介。例如，传感器30可包括本技术领域公知的或如上所述的气体采样装置。传感器30将具有输入端口，以便接收试样；以及输出端口，以便在传感器30本身不包含分析硬件和/或软件时使得所收集的试样可用于分析部件或者提供处理分析后的输出。可应用于本发明的实施例的传感器和/或传感器/分析器可以是(但不限于)耐火带、选择性渗透膜带、气相色谱仪/火焰离子化检测器、离子色谱仪、质谱仪以及混合传感器，其结合了一种或多种技术，例如组合式色谱仪-质谱仪传感器。这些实例还可与在此所述的本发明的任何一个或所有实施例结合。
传感器和分析技术的实例还在美国专利申请No.2004/0023419A1中公开说明，其申请号为No.10/395834，其全文结合在此引作参考。例如，根据本发明的控制器32为过滤器系统5提供这样的能力，即大致实时或根据相关技术的准实时地监控过滤器性能，并且借助于通信网络与其它装置交流所获得的数据(如图6B所示)。控制器32响应于执行例如包含在内存104中的指令序列的处理器102实现完成期望的动作所必须的操作。这种指令可从诸如数据存储装置108的其它计算机可读介质中或者经由通信接口118从其它装置读入内存104中。包含在内存104中的指令序列的执行使得处理器102实现监控过滤器18、20的方法。例如，处理器102可执行指令，以完成确定由过滤器18所捕获的微粒污染物的浓度的功能。
可选地，硬接线电路可被用于替换或与软件指令结合，以便实现本发明。因而，本发明并不限于硬件电路和软件的任何特定组合。图6B示出了包括控制器32在网络环境中操作的过滤系统5的示意性视图。系统119包括两个过滤系统5A和5B，每个过滤系统相应地具有控制器32A和32B；网络120；生产者分析中心122以及客户控制中心124。过滤系统5A和5B在净化室环境中操作以去除空气污染物。随着过滤系统5A和5B操作，其中的传感器30监控每个过滤器18、20，并且将数据报告至控制器32A、32B。控制器32A、32B分别通过通信线路126、128联通地连接至数据网络120。过滤系统5A借助于诸如无线以太网通信线路的无线射频(RF)连接方式连接至网络120，而过滤系统5B借助于硬接线通信线路连接至网络120。硬接线通信线路可包括绞合的成对铜导线、共轴电缆、带状电缆、多导线收发电缆、光纤等。
生产者分析中心122可由过滤系统5A、5B和/或过滤器18和20的生产而操作。生产者分析中心122可从多个系统和客户收集数据。所收集的数据可用于设计新的制品，以评价已经存在的产品的性能或改进已经存在的产品的操作。例如，所收集的数据可由生产者使用，以基于特定环境中的给定的污染物负载计算针对过滤器的中值时间间隔变化。
来自过滤系统5A、5B的数据还可输送至客户控制中心124。在此，生产者分析中心122可支持多个客户，然而，客户控制中心124收集数据以便其自己的应用。所收集的数据可被用于识别运行故障的设备。例如，如果客户控制中心124确定微粒气体的浓度相对于其它污染物的浓度增加，则可以执行诊断以确定是否故障与监控的环境中的特定的机器操作相关联。因而，利用网络数据可有助于适时的纠正。另外，客户控制中心124可使用所收集的数据，以监控其净化室的所有全部性能，并且基于当前的正确的数据计算维护间隔。如图6B所示，在网络的环境中操作过滤系统5 A、5B以节约成本的方式提供了多种优点。
图7示出了有助于实施本发明的实施例的示意性方法。过滤系统5被构造成用于特定净化室环境，这是基于将出现在其中的污染物的类型和浓度(步骤130)。过滤系统5然后利用压力通风装置等连接至输入空气量12(步骤132)。然后，如果可行的话，过滤系统5连接至输出管道工件(步骤134)。电源和输入/输出连接件，例如网络连接件126、128(通信线路和RF，相应地)连接至过滤系统5(步骤136)。过滤系统5然后随着其开始操作而开启和初始化(步骤138)。利用流量控制器16接收和扩散输入空气量12，其中所述流量控制器例如为具有穿过其的孔82的扩散板(步骤140)。利用布置成串行或并行/矩阵结构的多个过滤器18、20过滤扩散的空气量13(步骤142)。监控过滤器18、20的操作以及其它操作参数，例如气流、气温、能量消耗、误差检验等(步骤144)。所获取的数据可被处理而利用控制器32驻留在过滤系统5中(步骤146)。
注意，扩散器可利用诸如Cosmos Works的软件工具被设计用于特定的过滤器系统流量需求。基于包括过滤器几何结构和流量规格的参数的选择，具有固定的或可变的孔尺寸分布和间距的扩散面板可被选择和造型成用于最佳的性能。然后通过根据所选择孔的分布在金属板中钻制孔而制成扩散板。
方法然后接着判断是否问题或误差已经被检测到(步骤148)。如果已经检测到问题并且确定将是严重的(步骤150)，则然后可视的、可听见的，或者这两者的警报，可被激活，以警告适当的人(步骤152)。相反，如果所报告的问题在步骤150被判断不是严重的，则该问题可通过处于净化室中的适合位置处的传统的报告通道和机构被报告(步骤154)。如果在步骤148没有检测到问题，则方法可判断是否需要改变过滤器(步骤156)。如果需要改变过滤器，则信号可借助于公知且本技术领域所用的其它报告装置发送至显示装置，从而一个或多个过滤器18、20应该被改变(步骤158)。
相反，如果不需要改变过滤器，或者到期，则正常操作状态消息可被显示或者表明，例如通过照亮绿色LED等(步骤160)。如果在步骤148出现问题，则相应地，步骤156还可在步骤152和154之后被执行。图7的方法可利用计数器以计划的间隔整个地或部分地被执行，例如24小时周期一次，或者方法可基于特定的事件被执行，例如每次过滤系统5被通电。
在此提供实例以说明之前没有说明的本发明的优点，并且进一步有助于本领域技术人员理解和使用在此所述的实施例。实例可包括或采用在此所述的本发明的任何改型或实施例。例如，本发明的采样管口可应用在在此所述的任何系统、设备或者其它适合的系统、设备或本领域技术人员想得出的装置。在此所述的实施例还可包括或采取本发明的任何或所有实施例的改型。以下的实例并不以任何方式限制本发明的范围。
实例
研究借助于本发明的采样管口的气体产量。该研究涉及监控进入管口的气流量以及来自管口的相应的流。经过管口的气流可通过使用诸如体积流量计的标准设备被测量。针对大约30秒测量产量。进入管口并通过其的平均流量是由61个采样个体(population)获得。表1提供了研究的结果。
表1
采样管口     最小气流量(英尺3/分钟)     平均气流量(英尺3/分钟)     最大气流量(英尺3/分钟)
    输入输出     0.004290.00394     0.004060.00398     0.003890.00400
表1说明了相对低气流量以高速流经管口。表1中的结果还说明气流量是一致的，这是因为最大流量值和最小流量值彼此并不显著偏差。这种一致性还说明采样管口中的气流是均匀的。进入管口并且来自管口的气流由表1示出几乎是相同的，说明在使用的过程中气体量并不维持或保持在管口中。
图8还示出了经过本发明的管口的气流的一致性和均匀性。图8是使用过程中的采样管口302的示意性视图。该视图是基于计算机的，从而可估计经过开口306的气流。如图所示，管口中的气流的速度在大约5000至8500英尺每分钟(英尺/分钟)的范围内。气流速度还被示出与颜色相关联。图8示出了穿过采样管口302的气体的速度大致均匀，这是由于其特征在于一致的颜色。
图8还示出了穿过管口302的开口306的气流其特征还在于在气体试样在328被接收之后的快速的流速加速。图8示出了气体试样然后在330排出管口之后迅速减速。图8的实施例还在以下假设的情况下完成，即管口大致是由蓝宝石材料构成。如上所述，蓝宝石对于制造本发明的管口而言特别有利，这是因为其耐热，并且可精确机加工。
尽管在此已经说明了本发明的可选的实施例，但是本领域技术人员在阅读前述说明书之后将可以针对在此所提供的实施例进行改变、等同替换以及其它改型。每个如上所述的实施例还可包括或者与相对于任何或所有其它实施例所公开的这种改型结合。例如，在第一可选实施例中，过滤系统5可被构造成从天花板安装或安装在屋顶上而不是如图所示并结合图2所述的自由直立的单元上。
在第二可选实施例中，多个过滤系统5可以以串行或并行的结构被连接，以增加过滤的级别，或延长改变过滤器之间的时间。例如，来自第一过滤系统的输出用于第二过滤系统的输入，以产生串行的系统。或者，输入空气量可同时提供至第一过滤系统和第二过滤系统，以产生并行结构。
在第三可选实施例中，控制器32可包括麦克风和扬声器，以便接收用户输入，并且为用户提供输出。在该实施例中，控制器32可使用语音识别软件，以便理解说出的指令。针对用户指令或者提供警报数据的响应可通过扬声器由用户得知。
在第四可选实施例中，控制器32可装有无线通信接口，其允许过滤系统5传送数据至手机、个人数字助理等，从而操作者仍被告知关于系统操作。
在第五可选实施例中，过滤系统5可用于过滤供应至住宅或办公室建筑的输入空气。如果装有适合类型的过滤器18、20，则过滤系统5可去除变应素以及诸如炭疽芽孢的有毒的空气污染物。
在第六可选实施例中，被动(passive)过滤器18、20可增加有其它污染物去除或中和技术，例如紫外光或电子/静电荷。湿润装置还可应用于过滤系统5，以在净化室或其它环境中维持特定的湿度。
所以，符合权利要求书及其等同物的范围和精神内的所有实施例要求获得本发明的专利权。而且，权利要求书不应阅读被认为限于所述的级别或元件，除非这么说了。因此，本专利申请所要求保护的范围仅仅由包含在权利要求书和其任何等同物中的定义在在宽广范围内被限定。

Claims (80)

1.一种用于从半导体加工装置中的气体中去除污染物的设备，所述设备包括：
过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从经过所述过滤器单元的气流中去除至少一部分所述污染物；以及
流量控制器，其用于将所述气流分配经过所述平行的过滤器台。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述流量控制器包括扩散板。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述流量控制器是主动流量控制器。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备是空气过滤系统。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述多个过滤器台的每个过滤器台包括多个过滤器模块。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述多个过滤器台布置成矩阵形式，其中所述矩阵至少具有两排和两列。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述污染物包括胺类。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述多个过滤器台的每个过滤器台包含具有物理吸着性介质的过滤器模块。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述多个过滤器台的每个过滤器台包含具有化学吸着性介质的过滤器模块。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述化学吸着性过滤介质包括酸性材料，其选自磺化材料以及羧基官能团。
11.一种用于从半导体加工装置中的气体中去除污染物的设备，所述设备包括：
过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从经过所述过滤器单元的气流中去除至少一部分所述污染物；
扩散板，其具有用于接收所述气体的输入面以及用于将所述气体发送至所述多个过滤器台的输出面，所述扩散板还安装在所述过滤器单元内，并且被构造成将大致相同量的所述气体发送至所述多个过滤器台的每个过滤器台；以及
多个采样端口，它们用于提取表示经过所述多个过滤器台的每个过滤器台的所述量的气体的试样。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述扩散板具有在其上布置成一定图案的多个孔，所述多个孔中的每个孔从所述输入面穿至所述输出面，并且允许所述气体流经其，所述孔的图案有助于在所述输出面与所述多个过滤器台之间的大致均匀的气流。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，至少一组所述孔可被操作成打开，以便允许所述气体通过其；或者可选地可关闭，以防止所述气体流经其。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述至少一组的所述孔的所述打开和所述关闭通过控制器被控制。
15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述多个过滤器台的每个过滤器台包括多个过滤器模块。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述设备还包括输入采样端口，以便在流经所述多个过滤器台之前采样所述气体；以及输出采样端口，以便在至少大致流经所述多个过滤器台之后采样所述气体。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述设备还包括检测器，其联通地与所述多个采样端口、即所述输入采样端口和所述输出采样端口相连，每个所述采样端口可选地利用开口，其具有提供气体流出的直径。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述设备还包括控制器，以便控制所述检测器的操作。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述污染物包括胺类。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述多个过滤器模块中的至少一个过滤器模块包括物理吸着性过滤介质。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述物理吸着性过滤介质包括活性碳。
22.根据权利要求1 9所述的设备，其特征在于，所述多个过滤器模块中的至少一个过滤器模块包括化学吸着性过滤介质。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述化学吸着性介质包括酸性材料。
24.根据权利要求23所述的设备，其特征在于，所述酸性材料包括磺化材料。
25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，所述酸性材料包括羧基官能团。
26.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述多个采样端口中的至少一个采样端口连接至汇聚污染物的收集器。
27.一种用于控制过滤器壳体中的气流的开口，其中所述过滤器壳体包括带有开口的端口，所述开口可操作以提供气流，所述开口包括：
大致截头锥形部分，其具有第一端部和第二端部，所述截头锥形部分至少限定所述开口的第一直径；以及
大致圆柱形部分，其中所述圆柱形部分与所述截头锥形部分的第二端部连通，所述圆柱形部分至少限定所述开口的第二直径。
28.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述截头锥形部分的所述第二端部包括大致圆柱形区段。
29.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述开口的第一直径小于大约0.1英寸。
30.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述开口的第二直径小于大约0.5英寸。
31.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述开口还包括过渡部分，其与所述圆柱形部分连通，所述过渡部分至少限定所述开口的第三直径。
32.根据权利要求29所述的开口，其特征在于，所述开口还包括过渡部分，其与所述圆柱形部分和所述截头锥形部分的圆柱形区段连通，所述过渡部分至少限定所述开口的第三直径。
33.根据权利要求31或32所述的开口，其特征在于，所述开口的第三直径小于大约0.3英寸。
34.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述圆柱形部分具有第一端部和第二端部。
35.根据权利要求34所述的开口，其特征在于，所述圆柱形部分的第二端部可操作以接收所述试样。
36.根据权利要求34所述的开口，其特征在于，所述圆柱形部分的第二端部与用于从半导体加工装置中的气体中去除污染物的设备连通。
37.根据权利要求36所述的开口，其特征在于，所述设备包括过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从经过所述过滤器单元的气流中去除至少一部分所述污染物；以及流量控制器，其用于将所述气流分配经过所述平行的过滤器台。
38.根据权利要求36所述的开口，其特征在于，所述设备包括过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从经过所述过滤器单元的气流中去除至少一部分所述污染物；以及扩散板，其具有用于接收所述气体的输入面以及用于将所述气体发送至所述多个过滤器台的输出面，所述扩散板还安装在所述过滤器单元内，并且被构造成将大致相同量的所述气体发送至所述多个过滤器台的每个过滤器台
39.根据权利要求36所述的开口，其特征在于，所述圆柱形部分的第一端部与所述截头锥形部分的大致圆柱形区段连通。
40.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述开口还包括采样部分，其与所述截头锥形部分的第一端部连通，所述采样部分至少限定所述开口的第四直径。
41.根据权利要求40所述的开口，其特征在于，所述开口的第二直径小于大约0.01英寸。
42.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述采样部分可操作以提取所述试样。
43.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述本体部分安置在用于设备的采样部分中，以便从半导体加工装置中的气体中去除污染物。
44.根据权利要求43所述的开口，其特征在于，所述本体部分具有外侧表面。
45.根据权利要求44所述的开口，其特征在于，所述管口的外侧表面大致是圆柱形。
46.根据权利要求44或45所述的开口，其特征在于，所述管口的外侧表面包括至少一个绕其设置的通道。
47.根据权利要求46所述的开口，其特征在于，所述通道接收保持构件，所述保持构件与所述采样端口相连。
48.根据权利要求27所述的开口，其特征在于，所述本体部分大致由蓝宝石构成。
49.一种利用过滤器单元从半导体加工装置中的气体中去除污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
接收输入气体量；
在使得所述气体量可用于安置在所述过滤器单元中的多个过滤器台之前将所述气体量通过流量控制器；
将一部分所述气体量通过所述多个平行的过滤器台的每个过滤器台，以去除至少一部分所述污染物。
50.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，所述流量控制器包括扩散板。
51.根据权利要求50所述的方法，其特征在于，所述过滤器单元位于净化室中。
52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，所述多个平行的过滤器台的每个过滤器台包括多个过滤器模块。
53.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，所述多个过滤器台布置成矩阵的形式，其至少具有两排和两列。
54.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，所述过滤器单元还包括多个采样端口，以便采样相应的多个过滤器台。
55.根据权利要求54所述的方法，其特征在于，所述过滤器单元还包括检测器，其联通地连接至所述采样端口。
56.根据权利要求55所述的方法，其特征在于，所述过滤器单元还包括用于在至少一部分所述气体量到达所述多个过滤器台之前对其采样的输入采样端口；以及输出采样端口，用于至少一部分所述气体流经所述多个过滤器台之后对其采样，所述输入采样端口和所述输出采样端口还联通地连接至所述检测器。
57.根据权利要求56所述的方法，其特征在于，所述过滤器单元还包括用于监控所述过滤器单元的操作的控制器。
58.根据权利要求57所述的方法，其特征在于，所述多个过滤器模块中的至少一个过滤器模块包括物理吸着性介质。
59.根据权利要求57所述的方法，其特征在于，所述多个过滤器模块中的至少一个过滤器模块包括化学吸着性介质。
60.一种计算机可读介质，在其上设有机器可执行的指令，以便使得处理器完成监控通过过滤器单元的气体的方法，其中所述过滤器单元具有在其中操作的多个过滤器台，所述计算机可读介质包括用于实现以下步骤的指令：
监控通过所述过滤器台中的一个过滤器台的气体量，以产生监控的气体量；
处理来自所述监控的气体量的试样，以形成处理后的试样；
评价所述处理后的试样，以判断是否所述多个过滤器台中的所述相应一个过滤器台正依据限定的标准操作；并且
如果所述多个过滤器台中的所述相应一个过滤器台没有依据限定的标准操作，则发送通知。
61.一种用于过滤气流的方法，所述方法包括：
提供过滤器壳体，其具有过滤器，所述过滤器从气流中去除污染物，所述气流具有经过所述过滤器的流道；并且
提供用于所述过滤器壳体的采样端口，所述端口具有开口，其中所述开口具有第一直径以及小于其的第二直径，以使得所述采样端口具有气流出口。
62.根据权利要求61所述的方法，其特征在于，所述开口还包括过渡部分，其与截头锥形部分的第二端部连通，所述过渡部分至少限定所述开口的第三直径。
63.根据权利要求62所述的方法，其特征在于，所述截头锥形的第二端部包括大致圆柱形区段。
64.根据权利要求62所述的方法，其特征在于，所述开口包括带有第一端部和第二端部的圆柱形部分，所述第一端部与所述过渡部分连通。
65.根据权利要求64所述的方法，其特征在于，所述方法还包括接收经过所述圆柱形部分的第二端部的气流。
66.根据权利要求65所述的方法，其特征在于，所述圆柱形部分的第二端部与用于从半导体加工装置中的气体中去除污染物的过滤器连通。
67.一种用于过滤系统的采样端口开口，所述系统包括过滤器单元，在其中设置有多个平行的过滤器台，以便从经过所述过滤器单元的气流中去除至少一部分所述污染物；以及流量控制器，其用于将所述气流分配经过所述平行的过滤器台，所述系统具有采样端口开口，其提供来自所述系统的气体输出流。
68.根据权利要求67所述的系统，其特征在于，所述系统包括扩散板，其具有用于接收所述气体的输入面以及用于将所述气体发送至所述多个过滤器台的输出面，所述扩散板还安装在所述过滤器单元内，并且被构造成将大致相同量的所述气体发送至所述多个过滤器台的每个过滤器台。
69.根据权利要求65或66所述的方法，其特征在于，所述开口还包括采样部分，其与所述截头锥形部分的第一端部连通，所述采样部分至少限定所述开口的第四直径。
70.根据权利要求61所述的方法，其特征在于，还包括以正压力将气体流经所述过滤器壳体，所述开口具有至少10立方厘米/分钟的流速。
71.根据权利要求61所述的方法，其特征在于，所述本体部分大致是由蓝宝石构成。
72.根据权利要求61所述的方法，其特征在于，通过气体收集装置提取所述试样。
73.根据权利要求61所述的方法，其特征在于，所述试样被提取进入用于气体分析的装置中。
74.根据权利要求73所述的方法，其特征在于，所述用于气体分析的装置是气相色谱仪。
75.根据权利要求61所述的方法，其特征在于，所述试样从所述管口的所述开口连续地被提取。
76.一种制造流量控制器的方法，包括：
提供具有可选择的气流特征的软件程序；
利用所述程序针对扩散面板选定孔分布模式，所述扩散板的孔提供了通过所述扩散面板的气流分布模式；并且
形成具有所选定的孔分布模式的扩散面板。
77.根据权利要求76所述的方法，其特征在于，还包括形成用于净化室处理工具的平行的过滤器台系统的扩散板。
78.根据权利要求76所述的方法，其特征在于，还包括针对所述扩散板选定孔尺寸分布模式以及孔间距分布模式。
79.根据权利要求76所述的方法，其特征在于，还包括形成用于半导体光刻工具的所述面板。
80.根据权利要求76所述的方法，其特征在于，还包括在金属板内钻制所述各孔。
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