(57)【要約】  本発明は、半導体処理装置内のガスから汚染物質を除去するための装置を含むシステムおよび方法を提供する。この装置は、少なくとも２つの並列フィルタステージが内部に設置されたフィルタユニットを含むことができる。フィルタステージは、貫流するガス中に存在する汚染物質の少なくとも一部を除去するように設計される。この装置は、フィルタステージ間にガスフローを分配するフローコントローラを備えることもできる。一実施形態では、コントローラは拡散プレートで構成することができる。本発明は、本発明のシステムまたは方法におけるガスフロー制御のためのサンプリングチューブオリフィスも提供する。他の実施形態では、クリーンルーム内のガスから汚染物質を除去するための装置は、ガスが装置を通過するときにガス内の汚染物質の少なくとも一部を除去するために使用される少なくとも２つの並列フィルタステージを有するフィルタユニットを含む。
2008504718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理装置内のガスから汚染物質を除去する装置であって、
複数の並列フィルタステージが内部に設置され、貫流する前記ガスから前記汚染物質の少なくとも一部を除去するフィルタユニットと、
前記並列フィルタステージを通して前記ガスフローを分配するフローコントローラと
を含む、装置。
【請求項２】
前記フローコントローラが拡散プレートを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フローコントローラがアクティブフローコントローラである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が空気濾過システムである、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のフィルタステージの各構成要素が複数のフィルタモジュールで構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記複数のフィルタステージが、少なくとも２行と２列を有するマトリクスに配置される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記汚染物質がアミンを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記複数のフィルタステージの各構成要素が、物理吸着フィルタ媒体を有するフィルタモジュールを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記複数のフィルタステージの各構成要素が、化学吸着フィルタ媒体を有するフィルタモジュールを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記化学吸着フィルタ媒体が、スルホン化物とカルボン酸官能基からなるグループから選択された酸性物質からなる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
クリーンルーム内のガスから汚染物質を除去する装置であって、
複数の並列フィルタステージが内部に設置され、貫流する前記ガスから前記汚染物質の少なくとも一部を除去するフィルタユニットと、
前記ガスを受け入れる入力面と前記ガスを前記複数のフィルタステージに供給する出力面を有するとともに前記フィルタユニット内に装着されて前記ガスの実質的に等しいボリュームを前記複数のフィルタステージの各構成要素に供給するように構成された拡散プレートと、
前記複数のフィルタステージの各構成要素を貫流するガスの前記ボリュームを表すサンプルを採取するための複数のサンプリングポートと
を備える、装置。
【請求項１２】
前記拡散プレートがあるパターンで配置された複数の穴を有し、前記複数の穴の各々が前記入力面から前記出力面に貫通するとともにそれを通しての前記ガスの通過を可能にし、前記穴のパターンが前記出力面と前記複数のフィルタステージの間の実質的に一様なガスフローを可能にする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記穴の少なくともサブセットが、開いてそれを通しての前記ガスの通過を可能にするように機能することができ、あるいは閉じてそれを通しての前記ガスの通過を阻止することができる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記穴の前記少なくともサブセットを前記開くことおよび前記閉じることがコントローラによって制御される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数のフィルタステージの各構成要素が複数のフィルタモジュールを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記複数のフィルタステージを通過する前に前記ガスをサンプリングするための入力サンプリングポートと、前記複数のフィルタステージを少なくとも実質的に通過した後で前記ガスをサンプリングするための出力サンプリングポートとをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のサンプリングポート、前記入力サンプリングポート、および前記出力サンプリングポートと連通する検出器をさらに備え、各サンプリングポートが、場合によってはガスの流出を提供する直径を有するアパーチャを使用する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記検出器の動作を制御するためのコントローラをさらに含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記汚染物質がアミンを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記複数のフィルタモジュールの少なくとも１つの構成要素が物理吸着フィルタ媒体を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記物理吸着フィルタ媒体が活性炭からなる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記複数のフィルタモジュールの少なくとも１つの構成要素が化学吸着フィルタ媒体を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記化学吸着フィルタ媒体が酸性物質からなる、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記酸性物質がスルホン化物からなる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記酸性物質がカルボキシル官能基を含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記複数のサンプリングポートの少なくとも１つの構成要素が、汚染物質を蓄積する濃縮器に結合される、請求項１１に記載の装置。
【請求項２７】
フィルタハウジング内部のガスフローを制御するためのアパーチャであって、
フィルタハウジングが、ガスフローを提供するように機能できるアパーチャを備えたポートを有し、アパーチャが、
第１と第２の端部を有し、アパーチャの少なくとも第１の直径を画定する実質的に円錘台形の部分と、
円錘台形部分の第２の端部と連通し、アパーチャの少なくとも第２の直径を画定する実質的に円筒形の部分と
を含む、アパーチャ。
【請求項２８】
円錐台形部分の第２の端部が実質的に円筒形のセグメントを含む、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項２９】
アパーチャの第１の直径が約０．１インチ（２．５４ｍｍ）未満である、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項３０】
アパーチャの第２の直径が約０．５インチ（１２．７ｍｍ）未満である、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項３１】
円筒部分と連通しアパーチャの少なくとも第３の直径を画定する移行部分をさらに含む、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項３２】
円筒部分と円錐台形部分の円筒セグメントとに連通しアパーチャの少なくとも第３の直径を画定する移行部分をさらに含む、請求項２９に記載のアパーチャ。
【請求項３３】
アパーチャの第３の直径が約０．３インチ（７．６２ｍｍ）未満である、請求項３１または３２に記載のアパーチャ。
【請求項３４】
円筒形部分が第１および第２の端部を有する、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項３５】
円筒部分の第２の端部がサンプルを受け入れるように機能できる、請求項３４に記載のアパーチャ。
【請求項３６】
円筒部分の第２の端部が、半導体処理装置内のガスの汚染物質を除去するための装置と連通する、請求項３４に記載のアパーチャ。
【請求項３７】
装置が、複数の並列フィルタステージが内部に設置され貫流する前記ガスから前記汚染物質の少なくとも一部を除去するフィルタユニットと、前記並列フィルタステージを通して前記ガスフローを分配するフローコントローラとを含む、請求項３６に記載のアパーチャ。
【請求項３８】
装置が、複数の並列フィルタステージが内部に設置され貫流する前記ガスから前記汚染物質の少なくとも一部を除去するフィルタユニットと、前記ガスを受け入れる入力面と前記ガスを前記複数のフィルタステージに供給する出力面を有するとともに前記フィルタユニット内に装着されて前記ガスの実質的に等しいボリュームを前記複数のフィルタステージの各構成要素に供給するように構成された拡散プレートとを備える、請求項３６に記載のアパーチャ。
【請求項３９】
円筒部分の第１の端部が円錘台形部分の実質的に円筒形のセグメントに連通する、請求項３６に記載のアパーチャ。
【請求項４０】
円錐台形部分の第１の端部と連通しアパーチャの少なくとも第４の直径を画定するサンプリング部分をさらに含む、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項４１】
アパーチャの第２の直径が約０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）未満である、請求項４０に記載のアパーチャ。
【請求項４２】
サンプリング部がサンプルを引き出すように機能できる、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項４３】
ボディ部が、半導体処理装置内のガスの汚染物質を除去する装置のためのサンプリングポート内に配置される、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項４４】
ボディ部が外部表面を有する、請求項４３に記載のアパーチャ。
【請求項４５】
チューブオリフィスの外部表面が実質的に円筒形である、請求項４４に記載のアパーチャ。
【請求項４６】
チューブオリフィスの外部表面が、その周囲に設けられた少なくとも１つの溝を備える、請求項４４または４５に記載のアパーチャ。
【請求項４７】
溝が、サンプリングポートに関連する保持部材を受け入れる、請求項４６に記載のアパーチャ。
【請求項４８】
ボディ部が実質的にサファイアで構成される、請求項２７に記載のアパーチャ。
【請求項４９】
フィルタユニットを使用して半導体処理装置内のガスから汚染物質を除去する方法であって、
入力ガスボリュームを受け入れるステップと、
前記フィルタユニット内に設置された複数のフィルタステージで前記ガスボリュームを使用できるようにする前に、フローコントローラを介して前記ガスボリュームを通過させるステップと、
前記汚染物質の少なくとも一部を除去するために前記複数の並列フィルタステージの各構成要素を介して前記ガスボリュームの一部を通過させるステップと
を含む、方法。
【請求項５０】
前記フローコントローラが拡散プレートを備える、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記フィルタユニットがクリーンルーム内に設置される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記複数のフィルタステージの各構成要素が複数のフィルタモジュールで構成される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記複数のフィルタステージが、少なくとも２行と２列を有するマトリクスに配置される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記フィルタユニットが、複数のフィルタステージをサンプリングするための複数のサンプリングポートを備える、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記フィルタユニットが、前記サンプリングポートに連通可能に結合された検出器をさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記フィルタユニットが、前記複数のフィルタステージに到達する前に前記ガスボリュームの少なくとも一部をサンプリングするための入力サンプリングポートと、前記複数のフィルタステージを通過した後で前記ガスボリュームの少なくとも一部をサンプリングするための出力サンプリングポートとをさらに備え、前記入力および出力サンプリングポートがさらに前記検出器に連通される、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記フィルタユニットが、前記フィルタユニットの動作を監視するためのコントローラをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記複数のフィルタモジュールの少なくとも１つの構成要素が物理吸着フィルタ媒体からなる、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記複数のフィルタモジュールの少なくとも１つの構成要素が化学吸着フィルタ媒体からなる、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
内部で複数のフィルタステージが機能するフィルタユニットを通過するガスを監視する方法をプロセッサに実行させるためのマシン実行可能命令が配置されたコンピュータ可読媒体であって、
前記複数のフィルタステージの１つを通過するガスボリュームを監視して監視されたガスボリュームを生成するステップと、
前記監視されたガスボリュームからのサンプルを処理して処理されたサンプルを形成するステップと、
前記処理されたサンプルを評価して前記複数のフィルタステージの前記１つが規定された基準に従って機能しているかどうかを判定するステップと、
前記複数のフィルタステージの前記１つが前記規定された基準に従って機能していない場合に通知を送るステップと
を実行するための命令を含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項６１】
ガスフローを濾過する方法であって、
フィルタを通過するフローパスを有するガスフローから汚染物質を除去するフィルタを備えたフィルタハウジングを提供するステップと、
サンプリングポートがガスフロー排気口を有するように、第１の直径と第１の直径より小さい第２の直径とを有するアパーチャを備えたサンプリングポートをフィルタハウジングに設けるステップと
を含む、方法。
【請求項６２】
アパーチャが、円錐台形部分の第２の端部に連通しアパーチャの少なくとも第３の直径を画定する移行部分をさらに含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
円錐台形部分の第２の端部が実質的に円筒形のセグメントを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
アパーチャが第１および第２の端部を備えた円筒部分を有し、第１の端部が移行部分に連通する、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
円筒部分の第２の端部を通してガスフローを受け入れるステップをさらに含む、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
円筒部分の第２の端部が、半導体処理装置内のガスの汚染物質を除去するためのフィルタに連通する、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
フィルタシステムのためのサンプリングポートアパーチャであって、システムが、複数の並列フィルタステージが内部に設置され貫流する前記ガスから前記汚染物質の少なくとも一部を除去するフィルタユニットと、前記並列フィルタステージを通して前記ガスフローを分配するフローコントローラとを備え、システムが、システムからのガス流出を提供するサンプリングポートアパーチャを備える、サンプリングポートアパーチャ。
【請求項６８】
前記ガスを受け入れる入力面と前記ガスを前記複数のフィルタステージに供給する出力面とを有するとともに前記フィルタユニット内に装着されて前記ガスの実質的に等しいボリュームを前記複数のフィルタステージの各構成要素に供給するように構成された拡散プレートを備える、請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
アパーチャが、円錐台形部分の第１の端部に連通しアパーチャの少なくとも第４の直径を画定するサンプリング部分をさらに含む、請求項６５または６６に記載の方法。
【請求項７０】
正圧でフィルタハウジングを通してガスを貫流させるステップをさらに含み、アパーチャが少なくとも１０ｃｃ／分の流速を有する、請求項６１に記載の方法。
【請求項７１】
ボディ部分が実質的にサファイアで構成される、請求項６１に記載の方法。
【請求項７２】
サンプルがガス収集装置によって引き出される、請求項６１に記載の方法。
【請求項７３】
サンプルがガス分析用の装置に引き出される、請求項６１に記載の方法。
【請求項７４】
ガス分析用の装置がガスクロマトグラフである、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
サンプルがチューブオリフィスのアパーチャから連続的に引き出される、請求項６１に記載の方法。
【請求項７６】
フローコントローラを形成する方法であって、
選択可能なガスフロー特性を有するソフトウェアプログラムを提供するステップと、
プログラムを使用して、拡散パネルを通してガスフロー分配を提供するための拡散パネルの穴の分布を選択するステップと、
選択された穴の分布を有する拡散パネルを形成するステップと
を含む、方法。
【請求項７７】
クリーンルーム処理装置用の並列ステージフィルタシステムのための拡散パネルを形成するステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
拡散パネルのための穴のサイズ分布および穴の間隔分布を選択するステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
半導体フォトリソグラフィ装置用のパネルを形成するステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項８０】
メタルプレート中に穴を開けるステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年６月７日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＲＥＭＯＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＡＭＩＮＡＮＴＳ」と題する米国特許仮出願第６０／５７７７２３号、および２００４年１０月１８日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＲＥＭＯＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＡＭＩＮＡＮＴＳ」と題する米国特許仮出願第６０／６１９８５７号の優先権を主張し、これらの出願を参照により本明細書に組み入れる。
【０００２】
クリーンルームは、汚染管理のためおよび製品品質と製品歩留りを向上させるために多くの産業で使用される。一例として、クリーンルームは、医薬、バイオテクノロジ、半導体の用途などで使用される。以下では、半導体製造環境を例示の環境として使用するものとする。
【背景技術】
【０００３】
最適な半導体の歩留りを保証するためには気中汚染物質の低減または除去、あるいはその両方を実施する必要がある。したがって、半導体製造環境ではガス濾過は不可欠なものである。半導体処理装置で使用されるガスから歩留りを低下させる汚染物質を除去するために、非常に多くの取り組みがなされてきた。汚染物質は一般に、粒子状または分子状のどちらかに分類することができる。一般的な粒子状汚染物質には、埃、糸くず、ふけ（ｄｅａｄ  ｓｋｉｎ）、製造くずなどがある。歩留りを低下させる汚染物質の例には、例えば臭化水素酸、硝酸、硫酸、リン酸、塩酸などの酸、例えばアンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ヘキサメチルジシラザン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、シクロヘキシルアミン、ジエチルアミノエタノール、メチルアミン、ジメチルアミン、エタノールアミン、モルホリンなどの塩基、例えば沸点約１５０℃以上のシリコーンや炭化水素などの凝縮性有機物質（ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ）、例えば通常はホウ酸としてのホウ素、通常は有機リン酸エステルとしてのリン、通常はヒ酸塩としてのヒ素などのドーパントがある。
【０００４】
気中粒子状汚染物質は、クリーンルーム内の雰囲気中に存在するかまたはクリーンルームに吹き込まれるガスによって導入される可能性がある。例えば、半導体フォトリソグラフィ装置では、ガスは一般に２つの目的、すなわち空気圧装置の駆動と装置光学系のパージのために供給される。空気圧機器を駆動し光学系をパージするには、一般に清浄な乾燥空気、窒素などが使用されるが、それでもやはり少量の汚染物質がガス中に、例えば照明光学系や投影レンズなど装置の光学系に損傷を与えるのに十分な濃度で存在することがある。汚染物質は、光学部品に付着して分子膜を形成することがある。光学表面上の分子膜は入射光を物理的に吸収し散乱する。フォトリソグラフィ光学表面で散乱または吸収された光は、波面の球状品質に歪みを引き起こす。球状波面に含まれる情報が歪められたとき、結果として得られる像も歪められるかまたは収差が生じる。像の歪み、またはフォトリソグラフィの場合は、レチクル上に正確に回路パターンを再生することができないことにより、重要な寸法の制御とプロセスの歩留りが損なわれることになる。
【０００５】
汚染物質は、フォトリソグラフィ装置の光学表面またはその装置内で処理されるウェハ、あるいはその両方と化学的に反応する場合もある。例えば、二酸化硫黄が装置内の水分と結合して硫酸になり、その硫酸が装置の光学系に回復不能の損傷を与えることがあり得る。また、アンモニアは、レジストやゲート絶縁膜などウェハ表面の物質と反応する可能性がある。このような反応は、フォトリソグラフィの処理工程の妨げとなり、プロセスの歩留りを低下させることがある。したがって、半導体処理装置に供給されるガスの清浄度は非常に重要な問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガスフローの品質、および歩留りを低下させるクリーンルーム内の汚染物質は、例えば１つまたは複数の半導体処理装置用のいくつかのサンプリングポートによって監視されることが多い。このようなサンプリングポートは一般に、クリーンな製造環境が維持され、半導体の歩留りが汚染物質レベルの増加による影響を受けないことを保証するために使用される。ガスフロー品質の偏りもまた、半導体の歩留りに大きな影響を与える可能性がある。汚染物質およびガスフローの変化は、維持および操業コストを増大させることがある。ガスフローの品質を監視するための一般的なサンプリングポートは、例えばウェハ加工の間などには栓をされることが多く、それによりプロセス管理や品質保証の活動が妨げられることがある。加工の間にサンプリングポートを開けることは、有害な圧力変化を生じさせる恐れがある。
【０００７】
従来のポートは、一般に品質測定に影響を与える恐れがあるあらゆる残留汚染物質を除去するために数分間パージされるので、サンプリングを行うためにかなりの時間を必要とする。さらに、そのようなポートを通過するガス流量はサンプリングの間に変化することが多く、したがってサンプルの一様性および精度に関する問題も生じる。半導体の歩留りを向上し、歩留りを低下させる汚染物質を監視するためには、従来のポートに関する前述の欠点なしでガスフローを好都合にサンプリングできることが必要である。そのような汚染物質を低減および／または除去できることも必要である。ガスフローをサンプリングし、歩留りを低下させる汚染物質を低減または除去するために好都合な手段は、既存の半導体装置、クリーンルーム、およびそれらに関連するサンプリングポートに容易に適合できる必要がある。歩留りを低下させる汚染物質を連続的に除去し、そのような汚染物質のガスフロー品質を連続的に監視することが有用なこともある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の諸実施形態は、入ってきたエア供給を濾過して気中汚染物質を除去するために使用することができる。さらに、本発明の諸実施形態は、ガスフロー品質を監視して、例えば歩留りを低下させる汚染物質などの汚染物質を除去するために使用することもできる。効率の高い濾過を提供するとともに、より長期のフィルタ交換期間を提供するために、並列フィルタステージが使用される。本発明の諸実施形態は、入ってきたエア供給を複数の並列フィルタステージに分配するためにフローコントローラを使用する。このフローコントローラは、入ってきたエア供給を入力側で受け入れ、フローコントローラの出力で拡散されたエアストリームを提供する。拡散されたエアストリームは、各フィルタバンクが拡散されたエアストリームの等しい部分を受け取り、さらに各フィルタバンクを通過して流れるエアの速度が基本的に同じになるように構成される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、本発明のシステムおよび方法は、半導体処理装置内のガスから汚染物質を除去するための装置を含む。この装置は、少なくとも２つの並列フィルタステージが内部に設置されたフィルタユニットを含む。フィルタステージは、貫流するガス内に存在する汚染物質の少なくとも一部を除去するように設計される。この装置はまた、各フィルタステージ間にガスフローを分配するためのフローコントローラを含む。好ましい実施形態では、フローコントローラは拡散プレートを備えることができる。拡散プレートは、その表面の全体に配置された穴を含み、拡散プレートの入力面に存在するガスの一様で等しい部分を各フィルタステージが受け取るように構成される。この装置はさらに、特にフィルタユニットの入力部に存在する汚染物質、ユニットのフィルタステージの中に存在する汚染物質、およびフィルタステージの出力部に存在する汚染物質を測定するためのセンサを含むように構成することができる。各穴のサイズおよびそれらの間隔は、ソフトウェアプログラムによって決定することができる。その場合、フローレートなどのガスフロー特性、ならびに並列ステージの数およびサイズを選択し、プログラムによって使用して、所与の用途のための拡散器に関するより多くの光学的な設計を提供することができる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、クリーンルーム内のガスから汚染物質を除去するための装置が提供される。この装置は、ガスが装置を通過するときにガス内の汚染物質の少なくとも一部を除去するために使用される少なくとも２つの並列フィルタステージを有するフィルタユニットを含む。この装置はさらに、ガスを受け入れるための入力面と、フィルタステージでガスを使用できるようにするための出力面とを有する拡散プレートを含む。拡散プレートは、フィルタユニット内に存在する各フィルタステージに実質的に等しいボリュームのガスを提供するようにフィルタユニット内に装着される。さらに、この装置は、各フィルタステージを通過するガスボリュームを表すサンプルを採取するためのいくつかのサンプリングポートも含む。センサによって得られたデータを使用して装置の性能を監視することにより、各フィルタステージを構成するフィルタモジュールをいつ交換すべきかを予測することができる。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、フィルタハウジング上のサンプリングチューブポートは、第１の直径および第１の直径より小さい第２の直径を有しサンプリングチューブが使用されていない場合に連続的にガスの流出を提供するためのアパーチャを備える。フィルタハウジングは一般に、サンプリングポートからガスが流出するように内部が正圧になっている。アパーチャの縮小された直径は、サンプリングポートが使用されていないときに、サンプリングポートに残存するあらゆる汚染物質の存在を最小にしまたは除去し、同時にフィルタアセンブリを通過するガスのフローへの影響を最小にするために連続的なガスの流出を提供するようにサイズが決められる。フィルタハウジングは一般に、１〜１２水柱インチ（２４９〜２９８８Ｐａ）の圧力を有することができる。アパーチャは、１０〜１００ｃｃ／分の流出量を備えた円錐状オリフィスの形を有することができる。このオリフィスは、例えば半導体処理装置内のガスから汚染物質を除去するための多段フィルタシステム用のサンプリングポートで使用することができる。
【００１２】
一実施形態では、チューブオリフィスは、例えば、クリーンルーム内のガスから汚染物質を除去するための本発明の装置で使用することができる。例示的なサンプリングポートは、ガスフロー品質を監視するために、また、例えば歩留りを低下させる汚染物質および汚染物質のレベルを監視するために使用することができる。好ましくは、本発明のサンプリングチューブオリフィスはボディ部を備え、そのボディ部を貫いて長手方向にアパーチャが設けられる。サンプリングチューブオリフィスのアパーチャは、実質的に円錐台形（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ）の部分と円筒形の部分を特徴として備えている。
【００１３】
円錐台形部分および円筒形部分は、アパーチャの少なくとも第１および第２の直径を画定する。アパーチャは、例えば本発明の１つまたは複数の装置のガスフローがアパーチャに入るようにそれらの装置と連通させることができる。次に、ガスはアパーチャを貫流した後に、チューブオリフィスから出て行く。このサンプリングチューブオリフィスは、本発明の装置内のガスフローの品質をその装置内の圧力に影響を与えることなく容易に監視することを可能にするサンプリングチューブで置き換えることができる。ガスフローの品質として、例えば歩留りを低下させる汚染物質および汚染物質レベルを監視することができる。
【００１４】
サンプリングチューブオリフィスの他の実施形態では、チューブオリフィスは、円筒部分と円錐台部分の円筒セグメントとの間を連通させる移行部分を含むことができる。移行部分は、アパーチャの少なくとも第３の直径を画定することができる。オリフィスは、少なくとも第４のアパーチャ直径を画定する部分を含むこともできる。チューブオリフィスのアパーチャからガスサンプルを引き出すためにサンプリング部分を使用することもできる。サンプリングチューブオリフィスは本明細書に記載の任意の実施形態に設けることができ、好ましくは、本発明の装置のサンプリングポートに設けられる。その場合、チューブオリフィスは、ポートと連通するリングなどの保持部材によって所定の場所に保持される。
【００１５】
本発明のサンプリングチューブオリフィスは、ガスフローや処理または加工状態によって生ずる熱に耐えることができる任意の適切な材料で構成することができる。例示の材料は、不要な突起を避けるように精密に加工することができる。不要な突起は、ガスフローおよび後続のガスフローを乱し、それらに影響を与えることがあり得る。例えば、本発明のサンプリングチューブオリフィスは実質的にサファイアで構成することができる。オリフィスは、いくつかの異なる種類の材料から構成して複合材料を形成することもできる。本発明のチューブオリフィスの複合材料は、好ましくはガスフロー内に潜在する腐食液に耐性を有する。このような腐食液は、例えば歩留りを低下させる汚染物質になり得るものである。
【００１６】
チューブオリフィスは、半導体の製造や歩留りに悪影響を及ぼすフローを生ずることなく、本発明の装置からの連続で一様なガスフローを可能にするように加工される。連続で一様なガスフローを有することにより、例えば歩留りを低下させる汚染物質や汚染物質のレベルを監視する際に、チューブオリフィスからのサンプリングがサンプルのばらつきを低減するとともに、時間のかかるどのような種類のガスパージも不要にすることができる。さらに、サンプリングポートを使用する際に、チューブオリフィスを通るガスフローを連続にすることにより栓をする機会が防止される。栓をすることにより、例えば歩留りを低下させる汚染物質や汚染物質レベルを最小にすることに関するプロセス管理や品質保証の取り組みが妨げられることが多くなり得る。本発明のチューブオリフィスは、プロセス圧力の変化に有害な影響を与えることなく一様で高速な低体積流量のガスを提供するので、ガスフロー品質の監視のために有効なものである。
【００１７】
例えば、本発明のサンプリングチューブオリフィスは、通過するガスから汚染物質の少なくとも一部を除去するために、内部に複数の並列フィルタステージが設置されたフィルタユニットで使用することができる。この装置は、必要に応じて、並列フィルタステージを貫流するガスフローを分配するためのフローコントローラを含むことができる。他の実施形態では、サンプリングチューブオリフィスは、例えば、通過するガスから汚染物質の少なくとも一部を除去するために内部に複数の並列フィルタステージが設置されたフィルタユニットを含む装置と連通することができる。好ましくは、この装置は、ガスを受け入れる入力面と複数のフィルタステージにガスを供給する出力面とを備えた拡散プレートを備える。さらに、拡散プレートは、フィルタユニットの内部に装着して、複数のフィルタステージの各部材に実質的に等しい量のガスを供給するように構成することもできる。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、フィルタユニットを使用して半導体処理装置内のガスから汚染物質を除去する方法が提供される。入力ガスボリュームは、フィルタユニットによって受け入れられる。次いで、ガスはフローコントローラを通過する。フローコントローラを通過した後で、ガスはフィルタユニット内部に設置された、いくつかのフィルタステージで使用可能になる。ガスの一部は、ガス内に存在する汚染物質の少なくとも一部を除去するために各フィルタステージを通される。本発明はまた、サンプリングチューブオリフィスを介してガスフロー品質を監視して、例えば歩留りを低下させる汚染物質と汚染物質レベルを調べる方法も提供する。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、マシン実行可能命令がその上に配置されたコンピュータ可読媒体が提供される。プロセッサは、マシン実行可能命令によって、内部で作動するいくつかのフィルタステージを含むフィルタユニットを通過するガスを監視する方法を実行する。コンピュータ可読媒体は、フィルタステージの１つを通過するガスボリュームを監視して監視されたガスボリュームを生成するステップと、監視されたガスボリュームからサンプルを処理して処理されたサンプルを生成するステップと、処理されたサンプルを評価して、監視されたフィルタステージが規定された評価基準に従って適切に機能しているかどうかを判定するステップと、監視されたフィルタステージが規定された評価基準に従って適切に機能していない場合に通知を送信するステップとを実行するための命令を含む。
【００２０】
例えば、並列フィルタステージを使用してガスから汚染物質を除去するシステムおよび方法についての前述および他の特徴および利点は、添付の図面に示されたシステムおよび方法の好ましい実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。添付の図面においては、全図面を通して同一の参照符号は同一の部品を表す。
【００２１】
本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の詳細な説明を添付の図面と併せて読むことによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の諸実施形態は、基本的に汚染物質のない流体が必要とされる環境で、流体に含まれる汚染物質を低減、除去、または低減かつ除去するために使用することができる。本明細書では、例示として流体はガスであり、より詳細には、半導体加工または製造で使用されるクリーンルーム内のエアである。本発明の諸実施形態は、クリーンルーム内の雰囲気を濾過するために使用され、あるいは、例えば高速のエアストリームを使用するフォトリソグラフィ装置に蓄積される汚染物質を低減するために、密閉された領域に向けて送られるかまたはその領域の中で使用される他のガスフローを濾過するために使用される。
【００２３】
本明細書では、本発明の好ましい実施形態をクリーンルーム環境に関連して説明するが、本発明の構成、用途、サイズなどはそれらに限られるものではない。本発明の代替実施形態や用途は、本明細書の詳細な説明および図面から容易に明らかになるはずである。
【００２４】
図１は、本発明の諸態様によるフィルタシステムの概略図を示す。フィルタシステム５は、特にエンクロージャ１４、フローコントローラ１６、１つまたは複数の交換可能なフィルタモジュール１８Ａ〜Ｆ、全体としてフィルタ１８、１つまたは複数の高効率微粒子エア（ＨＥＰＡ）フィルタモジュール２０Ａおよび２０Ｂ、全体としてＨＥＰＡフィルタ２０、ならびにシール１９Ａおよび１９Ｂを含むことができる。フィルタシステム５は、ブロワ／ファンユニット１０、および／または排気ファン２２を含むこともできる。フィルタシステム５は通常、プレナムまたは管路などのエア処理装置に結合される。エア処理装置は、入力端部６に入って来る空気または出力端部７から出て行く空気の１つまたは複数のボリュームをまとめる働きをする。
【００２５】
プレナムは、入力端部６でエンクロージャ１４に入る入力エアボリューム１２を形成する前に、エアボリューム１１をブロワ、ファン１０に導くことができる。ブロワ／ファン１０は、電気機械的に、機械的に、または空気圧で駆動されて、入力エアボリューム１２の速度を増大させる。エンクロージャ１４は、例えばアルミニウム、冷間圧延鋼、プラスチック、複合材料など、本質的にガス不浸透性の材料で作られた複数のパネルで構成することができる。エンクロージャ１４は、フィルタシステム５の外部構造を形成する。一般に、フィルタユニットとも呼ばれるエンクロージャ１４は、後面パネルと対向して取り付けられる前面パネル、第２の側面パネルと対向して取り付けられる第１の側面パネルを有する。側面パネルは、前面および後面パネルとシール可能に取り付けられて密閉されたボリュームを形成し、その中にフローコントローラ１６、フィルタ１８、およびＨＥＰＡフィルタ２０が組み込まれる。システム５の全体の容積は、一般に８０立方フィート（ｃｕ．ｆｔ．）（約２．２４ｍ３）未満であり、好ましい実施形態では、約６５ｃｕ．ｆｔ．（約１．８２ｍ３）である。また、全体の寸法は、高さ７２．５”×幅３３”×幅４７．２５”（約１８４ｃｍ×８４ｃｍ×１２０ｃｍ）である。上面パネルと底面パネルは対向して取り付けられ、側面パネル、前面パネル、および後面パネルにシール可能に取り付けられる。１つまたは複数のパネルに開口部を設けて、入力エアボリューム１２、出力エアボリューム２６、点検ドア、制御パネルなどを収容することができる。
【００２６】
入力エアボリューム１２は、エンクロージャ１４に入ると直ぐに、この場合は拡散プレートであるフローコントローラ１６に接触する。拡散プレート１６は、図３Ａに示されるように様々なサイズの複数の穴を含む。この穴は、拡散プレート１６の入力面７８で第１の速度を有するエアボリュームを取り入れ、拡散プレート１６の出力面８０の表面領域全体で空気圧と速度の両方が実質的に一様である拡散された入力エアボリューム１３を生成するように設計される。拡散プレート１６の開口または穴８２は、所望の拡散された入力エアボリューム１３が生成されるように様々な形をとる。システム５は一般に、毎分約７５〜１００ｃｕ．ｆｔ．（約２．１〜２．８ｍ３）の入力エアボリュームを受け入れるように設計され、好ましい実施形態では、入力エアボリュームは毎分８５ｃｕ．ｆｔ．（約２．３８ｍ３）である。
【００２７】
拡散プレート１６の使用は、フィルタのステージまたはスタックとも呼ばれる各バンク（ｂａｎｋ）が拡散されたエアボリューム１３の等しい部分を受け取ることを保証する。上側バンクは、フィルタモジュール１８Ａ〜Ｃおよび２０Ａ、まとめて上側バンク１５から構成され、下側バンクは、フィルタモジュール１８Ｄ〜Ｆおよび２０Ｂ、まとめて下側バンク１７から構成される。フィルタ周りのエアの通路を遮断するために、例えば１９Ａまたは１９Ｂなどのシールを上側バンク１５と下側バンク１７の間に使用することができる。シール１９Ａおよび１９Ｂは、フィルタモジュール１８とエンクロージャ１４の間のシールを形成することもできる。
【００２８】
拡散された入力エアボリューム１３がフィルタバンク１５、１７を通過するとき、汚染物質は複数のフィルタによって除去される。一般に、上側のバンクを通り抜ける空気と下側のフィルタバンクを通り抜ける空気が同じ種類およびレベルの濾過を受けるように、フィルタの種類は対にされる。詳細には、フィルタ１８Ａは１８Ｄと同じ種類であり、１８Ｂは１８Ｅと同じ種類であり、以下同様である。所与のバンク内で使用されるフィルタは、濾過動作の所望の最終結果に応じて同一の種類でも異なる種類でもよい。各フィルタ１８は一般に、各々が３５ポンド（ｌｂｓ．）（約１５．８ｋｇ）未満の重さになるように設計され、好ましい実施形態では、各々２７ｌｂｓ．（約１２．２ｋｇ）である。ＨＥＰＡフィルタ２０Ａおよび２０Ｂを各フィルタバンクの最後に使用して、上流のフィルタで捕らえられなかった気中汚染物質を除去することができる。拡散された出力エアボリューム２４は、ＨＥＰＡフィルタ２０Ａおよび２０Ｂを抜けて出力端７の方向に移動する。エアボリュームが出力端７に近付くとき、そのボリュームは出力エアボリューム２６を形成するので、幾分圧縮される可能性がある。エアがエンクロージャ１４を通り抜けるときに、排出ファン２２を使用してエア速度をより高速にすることができる。排気ファン２２はブロワ／ファン１０と併せて、またはそれの代わりに使用することができる。エアボリューム２８を配管に導いて、クリーンルーム全体に分配すること、またはその中に設置された装置に向けられるフローとすることができる。あるいは、エアボリューム２８は、クリーンルーム内の雰囲気ボリューム中に直接流入させることもできる。
【００２９】
図１に示されるようなフィルタシステムは、各フィルタが指定された効率で機能している限りは、気中汚染物質の濃度を大幅に低下させることができる。汚染物質がフィルタに捕捉されるにつれて、フィルタの効率は低下する。クリーンルーム内の所望の汚染物質レベルを維持するためには、効率が不十分になる前にフィルタを交換する必要がある。本発明の諸実施形態は、エンクロージャ１４内の各フィルタの性能を監視することによって、適切な間隔でのフィルタ交換を可能にする。例えば、センサ３０Ａ〜Ｈは、エンクロージャ１４内で作動するときにフィルタ１８Ａ〜Ｆ、および２０Ａ、２０Ｂを監視する。次に、センサ３０Ａ〜Ｈはコントローラ３２によって監視される。センサ３０Ａ〜Ｈおよびコントローラ３２は図６Ａおよび６Ｂに示されており、それらと併せて詳細に説明される。
【００３０】
図２Ａはフィルタシステム５の例示的実施形態を示す。図２Ａに示されるように、フィルタシステム５は、ヒンジで取り付けられた点検ドア４２を有する前面パネル４０、入力端６の複数の吸気口４６Ａ、４６Ｂおよび複数の排気口４７Ａ、４７Ｂを有する上面パネル４４、底面パネル４８、背面パネル５０、第１の側面パネル５２、第２の側面パネル５４で構成される。底面パネル４８は、４つのレベラ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄがねじ式で取り付けられたフレーム５６に取り付けられる。レベラ５８は、基本的に側面が垂直で、上面が水平になるようにフィルタシステム５０を調整するために使用される。点検ドア４２は、ドア／前面パネルの接触面をシールするためのガスケット６０を含むことができる。前面パネル４０にもガスケット６２を取り付けて、ガスケット６０と接触したときに組み合わされて実質的に気密シールが形成されるようにすることもできる。
【００３１】
ガスケット６０、６２は、基本的にクリーンルーム内で使用される室内エアまたはガスによって浸透されない適合する材料で形成することができる。本発明で使用できるガスケット材料の例には、ゴム、シリコン、ネオプレン、ラテックス、フレキシブル導電性シールド材、高密度フェルト、柔軟なポリマなどがあるが、これらに限られるものではない。
【００３２】
点検ドア４２は、接触部による空気の通過を防ぐために、複数の機械的、電気機械的、および／または電磁的な留め具６４を使用して、ガスケット６０、６２に十分な圧力をかけた状態で点検ドアを閉じた位置に保持することができる。図２Ａのフィルタシステムは、状態表示および／または制御パネル６６を備えることもできる。
【００３３】
図２Ａにはフィルタ１８Ａ〜Ｃも示されている。図４Ａ〜Ｂに示され、それと併せて説明されるように、フィルタ１８はマトリクス状に配置することができる。点検ドア４２は、フィルタ１８Ａ〜Ｃの取り付けおよび取り外しを容易にするためのものである。フィルタ１８は、持ち運びおよび取り外しを容易にするために、グラブ（ｇｒａｂ）ストラップ１９９、格納式のハンドルまたはノブを備えることができる。フィルタ１８Ａ〜Ｃは、所定の位置にフィルタ１８Ａ〜Ｃを確実に保持するための保持手段６３を備えることもできる。保持手段６３は、ばね式留め具、４分の１回転締め具、ねじ、プラスチック／ナイロン摩擦固定器具などでもよい。フィルタ１８Ａ〜Ｃは、フィルタ１８の個々のフィルタを監視するために、例えばサンプリング装置を挿入することができるサンプリングポート６５を備えることもできる。システム５は、動作パラメータの設定用に使用し、オペレータがシステム５と対話することを容易にするための制御パネル６６を備えることもできる。制御パネル６６は、システム状態およびエラーをオペレータに知らせることもできる。制御パネル６６は、ゲージ６６Ｂなどの別の表示装置を備えることもできる。
【００３４】
本明細書で説明するサンプリングポートおよび、例えばクリーンルームまたは半導体処理装置で使用されるサンプリングポートは、ガスフロー品質ならびに歩留りを低下させる汚染物質および汚染物質レベルを監視するためのサンプリングチューブオリフィスをその内部に含むかまたは設けることもできる。このようなサンプリングポートの一例が図２Ａに示されている。一実施形態では、チューブオリフィスはボディ部を有し、そのボディ部を貫いて長手方向にアパーチャが設けられている。アパーチャは、少なくともアパーチャの第１と第２の直径を画定する実質的に円錐体形の部分と円筒形の部分を特徴として有する。アパーチャは、ガスがそのアパーチャを貫流した後にサンプリングチューブオリフィスから出て行くように、例えばクリーンルームまたは本発明の装置のガスフローと連通させることができる。チューブオリフィスを用いると、例えばウェハ加工中に圧力を変化させることなく、ガスフローの品質を好都合に監視することが可能になる。オリフィスは、連続で一様なガスフローの通過を可能にし、結果としてサンプルのばらつきを低減し、アパーチャへの栓の差し込みを避けることができるように形成される。本発明のチューブオリフィスは、例えば本発明のシステムまたは装置の形で、既存のサンプリングポートとともに使用することもできる。
【００３５】
例えば、本発明のサンプリングチューブオリフィスは、半導体製造装置内のガスの汚染物質を除去するための本発明の装置と連通させることができる。この装置は、貫流するガスから汚染物質の少なくとも一部を除去するために、複数の並列フィルタステージが内部に設置されたフィルタユニットを備えることができる。必要な場合には、この装置は並列フィルタステージを通過するガスフローを分配するためのフローコントローラを備えることもできる。他の実施形態では、サンプリングチューブオリフィスは、例えば、通過するガスから汚染物質の少なくとも一部を除去するために、複数の並列フィルタステージが内部に配置されたフィルタユニットを備えた装置と連通させることができる。好ましくは、この装置は、ガスを受け入れるための入力面とガスを複数のフィルタステージに供給するための出力面とを有する拡散プレートを備える。さらに、拡散プレートは、フィルタユニットの内部に装着することができ、複数のフィルタステージの各部分に実質的に等しいボリュームのガスを供給するように構成することもできる。
【００３６】
図２Ｂは、本発明のサンプリングチューブオリフィスの断面図である。チューブオリフィス３０２は、アパーチャ３０６が長手方向に貫いて設けられたボディ部３０４を含む。一実施形態では、アパーチャは、実質的に円錐台形の部分３０８と円筒形の部分３１０を含む。これらの部分は、アパーチャの少なくとも第１および第２の直径を画定する。アパーチャの例示的な第１および第２の直径は、約０．１〜０．５インチ（２．５４〜１２．７ｍｍ）の範囲とすることができる。第１の直径はアパーチャの円錐台形部によって画定することができる。第１の直径は一般に、円筒形部によって画定される第２のアパーチャ直径より小さい。アパーチャ直径のこの差によって、高速で一様にチューブオリフィスを通過する連続的な低ボリュームのガスフローが可能になる。
【００３７】
円錐台形部３０８と円筒形部３１０の直径は、個々の用途に応じてサイズを変化させることができる。これらのアパーチャ部は、その直径または形状が変化するように形成することもできる。例えば、アパーチャ３０６の円錐台形部は、一様な直径を有する円筒セグメント３１２を特徴として有するように示されている。様々なアパーチャ部およびセグメントの直径および形状は、例えばウェハ処理または加工の間などに有害な圧力変化を発生させない、チューブオリフィスを通過する連続で低ボリュームのガスフローの必要性から導かれる。低ボリュームのガスフローを使用することにより、ウェハ加工など基になる処理を一切妨げることなしに、例えば歩留りを低下させる汚染物質などのガス品質を監視することが可能になる。さらに、連続で低ボリュームのガスフローにより、時間のかかるパージを必要とせずにサンプリングを行うことができる。連続なガスフローにより、アパーチャに栓をすることも避けることができる。
【００３８】
様々なアパーチャ部およびセグメントの直径および形状は、一様なガススループットに対する必要性からも導かれる。この一様なガススループットにより、様々なサンプル間のばらつきの程度を減少させることができる。一様なまたは一貫したガススループットにより、使用中にオリフィス内にガスが停留または停滞することも防がれる。サンプリングポートは、ポート内の不均一または障害のあるフローによってサンプルの一様性が影響を受けることがあるので、例えば歩留りを低下させる汚染物質についてのガスフロー品質を監視するときに一貫性のない結果をもたらすことがあり得る。本発明のサンプリングチューブオリフィスは、直径および形状が徐々に移行する部分またはセグメントを有する微細に加工されたアパーチャを使用することによって、そのような不均一または障害のあるガスフローを回避することができる。
【００３９】
図２Ｂは、直径および形状のそのようなゆるやかな変化を示すものであり、チューブオリフィスアパーチャ３０６は移行部３１４を備えている。移行部は、円錐台形部３０８の円筒セグメント３１２と円筒形部３１０とを連通させる。部分３１４は、少なくとも第３のアパーチャ直径を画定する。図示のように、この部分では、円筒形部３１０とセグメント３１２の間で直径のサイズが徐々に減少する。移行部３１４の直径は約０．１インチ（２．５４ｍｍ）から０．３インチ（７．６２ｍｍ）の範囲にある。アパーチャ３０６は、サンプリング部分３１６を含むこともできる。サンプリング部分３１６は、約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）から０．１インチ（２．５４ｍｍ）の範囲にあり、少なくとも第４の開口部直径を画定する。サンプリング部分３１６は、チューブオリフィスアパーチャ３０６からガスサンプルを引き出すために使用することができる。
【００４０】
チューブオリフィスアパーチャ３０６のサンプリング部分３１６は、円錐台形部３０８と連通することができる。ガスフローは、サンプリング部３１６から従来のサンプル収集装置を使用して引き出すことができる。一実施形態では、部分３１６は、そこからのガスフローが、ガスクロマトグラフなどガス品質を監視するための分析装置に直接供給されるように構成することができる。サンプル部分３１６を通ってアパーチャ３０６から出て行く低ボリュームのガスフローにより、サンプリングチューブオリフィス３０２は、例えば空気圧配管を介してそのような分析装置に直接結合するのに好都合なものになる。
【００４１】
チューブオリフィス３０２は、精密な加工、および一貫性のあるガスフローの提供に適した任意の材料で構成することができる。チューブオリフィスの組成は、オリフィスが使用される所与の用途または条件に応じて変更することもできる。例えば、本発明の装置によりガスフロー品質を監視するための例示的な材料はサファイアである。一実施形態では、サンプリングチューブオリフィスは、いくつかの材料を様々な量で含む複合構造を有することができる。チューブオリフィスの組成は、摩損性またはアパーチャを貫流するガス内に潜在する腐食液に応じて変更することができる。アパーチャを貫流するガスにより、処理条件によってはかなりの量の熱または過度の熱がもたらされることもあり得るので、本発明のサンプリングチューブオリフィスは十分な耐熱性も有する。
【００４２】
サンプリングチューブオリフィス３０２のボディ部３０４は、外部表面としての機能を有する。一実施形態では、ボディ部３０４の外部表面は実質的に円筒形とすることができる。チューブオリフィスの寸法は個々の用途に合わせて変更することができるが、一例示的オリフィスは、約０．５インチ（１２．７ｍｍ）〜２．５インチ（６３．５ｍｍ）の長さを有する。実質的に円筒の外形を有するチューブオリフィスの場合、直径は０．１インチ（２．５４ｍｍ）〜１．５インチ（３８．１ｍｍ）の値をとり得る。サンプリングチューブオリフィスの直径は、市販の空気圧チューブのサイズに規格化することもできる。チューブオリフィス直径のこの規格化は、オリフィスを、例えばガスクロマトグラフなどの代表的なガス分析装置に直接結合するのに好都合である。
【００４３】
図２Ｂは、傾斜（ａｎｇｌｅｄ）部３１８を有するボディ部３０４の外部表面を示す。このような傾斜部は、必要に応じてオリフィス外側付近にも設けられる。チューブオリフィスの外部表面は、ボディ部３０４の周囲に設けられた少なくとも１つの溝３２０を有することもできる。一実施形態では、傾斜部３１８および溝３２０は、チューブオリフィスを本明細書で説明したようなサンプリングポートに容易に取り付け、取り外すことができるように構成される。図２Ｃは、例えば本発明の装置用のサンプリングポートに取り付けられた、本発明によるサンプリングチューブオリフィスの一部を表す。図示のように、オリフィス３０２は、チューブオリフィスの周囲に設けられた溝３２０と協働する保持部材３２４によってサンプリングポート３２２内の所定の位置に保持することができる。
【００４４】
サンプリングポート３２２は、ガスフローの品質を監視することが必要な任意の種類のプロセスと関連付けるかまたは結合することができる。例示的なガスサンプリングポートは、本明細書に記載の任意の実施形態で使用することができる。あるいは、例示的なガスサンプリングポートは、例えばクリーンルームもしくは半導体処理装置の中でまたはそれらとともに使用される任意の実施形態で使用することもできる。図２Ｃのサンプリングチューブオリフィスは、内部サンプリングポートフランジ３２８に支えられるように構成された、ノッチ３２６を備えた外部表面を有するように示されている。ノッチとフランジは、チューブオリフィスがサンプリングポート内に押し込まれるのを防止する。保持部材３２４は、溝３２０と協働して、チューブオリフィスがサンプリングポートから抜け落ちないように適切な位置に保持する。部材３２４は、サンプリングポート３２２の外部に結合される。保持部材３２４は、ポート用のオリフィス３０２を取り外すために、溝３２０との協働状態から解除可能に移動させることもできる。サンプリングチューブオリフィスは、清掃または他のオリフィスとの交換のために、ポート３２２から取り外すことができる。
【００４５】
図２Ｃは、サンプリングチューブオリフィス３０２の外部まわりに設けられた傾斜部分３１８も示す。部分３１８は、例えば空気圧チューブを受け入れるように構成することができる。さらに、図２Ｃは、実質的に円錐台形の部分３０８と円筒部分３１０を備えた、チューブオリフィスのアパーチャ３０６も示す。アパーチャ３０６はまた、移行部３１４およびサンプリング部３１６を含む。上述のように、アパーチャ３０６は、一様で高速にオリフィスを通過する連続で低ボリュームのガスフローに適した任意の寸法または形状の部分またはセグメントを有することができる。アパーチャ部またはセグメントの寸法および形状により、平坦でないかまたは実質的に障害となるあらゆる領域を避けることによって、ガスフローのばらつきの程度も低減される。
【００４６】
一実施形態では、チューブオリフィス３０２の円筒部分３１０はガスサンプルを受け入れる。次にそのサンプルは、アパーチャ部分またはセグメントを実質的に一定のガスフロー速度で通過する。サンプルは最終的に、図２Ｃに示されたサンプリング部３１６を通ってアパーチャ３０６を出て行く。円筒部分は、例えば本発明の装置からのガスフローと直接連通することもできる。例えば、円筒部分３１０を、内部に複数の並列フィルタステージが設置されたフィルタユニットを備えた装置と連通させて、歩留りを低下させる汚染物質および汚染物質レベルに関するその装置内のガスフロー品質をサンプリングチューブオリフィスを介して監視できるようにすることができる。
【００４７】
あるいは、本発明によるチューブオリフィスは、クリーンルーム内または半導体装置の既存のサンプルポートに取り付けることもできる。オリフィスを通過する連続で低ボリュームのガスフローにより、そのような環境内の圧力が乱されることはない。オリフィス３０２は、そのままで従来のガス分析装置を使用してガスフロー品質を連続的に監視することもできるので有用である。このようなガス分析装置は、限定の意味ではなく、クロマトグラフ、質量分析計、またはそれらの組合せなどでもよい。
【００４８】
本発明のチューブオリフィスは、正確な公差を有するように加工することもできる。例えば、実質的にサファイアで構成されたオリフィスは、アパーチャに沿って約０．００１〜０．００５インチ（０．０２５４〜０．１２７ｍｍ）の範囲の公差で加工することができる。さらに、チューブオリフィスのボディ部は、０．００１〜０．０５インチ（０．０２５４〜１．２７ｍｍ）の範囲の加工公差とすることができる。このような精密な公差は、アパーチャ内のガスフローの一様性ならびに異なるガスサンプル間の一貫性に影響を与える。本発明のチューブオリフィスの正確な公差は、複数のサンプリングチューブオリフィスの加工の一貫性の提供にも貢献する。
【００４９】
本発明はまた、サンプリングチューブオリフィスを使用して、例えば歩留りを低下させる汚染物質などのガスフロー品質を監視するための方法も提供する。一般に、この方法は、例えば半導体処理装置内のガスから汚染物質を除去する装置など所与のプロセス環境に本発明のチューブオリフィスを提供するステップを含む。連続的なガスフローがチューブオリフィスのアパーチャに入り、アパーチャを通り抜ける。次に、サンプリングチューブオリフィスのアパーチャからガスフローが引き出される。ガスフローは、従来の収集装置を使用して採取することができる。次いで、ガスの品質は、クロマトグラフなど標準的な装置を使用して分析することができる。チューブオリフィスは、ガスフローがそのような分析装置に直接供給されるように構成することもできる。本発明の方法を使用すると、例えばガスサンプルが採取される基になるプロセスをまったく妨げることなしに、特定の間隔または連続でガスフロー品質を監視することが可能になる。
【００５０】
図３Ａは、上端７０、下端７２、第１の側端７４、第２の側端７６で区切られ、入力面７８、および出力面８０（図３Ｂ）を備えた、基本的に平面形状を有する拡散プレートの形のフローコントローラ１６の一実施形態を示す。拡散プレート１６は、アルミニウム、プラスチックなど基本的にエア不透過性の材質からなり、その上に設けられた複数の穴８２、または空所を有する。穴８２は、拡散プレート１６の表面全体にわたってある幾何パターンで配置するか、またはランダムに分散させることができる。また、各穴８２は、同一サイズでもサイズが異なっていてもよい。さらに、穴８２のピッチまたは密度は、拡散プレート１６上の各場所ごとに異なっていてもよい。例として、図３Ａの拡散プレート１６は、図２Ａのエンクロージャ１４の内部に、第２の側面パネル５４に沿って、それと実質的に平行に取り付けることができる。さらに、拡散パネル１６は、吸気口４６Ａ、４６Ｂから入ってきた入力エアボリュームがフィルタ１８に接触する前に穴８２を通過するように拡散パネル１６の入力面７８に導かれるように取り付けることもできる。この例の拡散パネル１６は、上端７０に向かうほど小さな穴のサイズとなり下端７２に近付くにつれて徐々に大きな穴のサイズとなるような穴のパターンを使用することができる。このような穴のパターンにより、出力面８０全体で基本的に同一のフロー速度および／または同一の圧力を有する拡散されたエアボリューム１３の形成が容易になる。
【００５１】
拡散プレート１６は、実際のシステムにおける試験と調整の繰返しを削減するために、コンピュータ援用製図および解析ソフトウェアを使用して設計しシミュレーションすることができる。拡散プレート１６は、拡散されたエアボリューム１３が出力面８０の全体で実質的に一様になるように設計することができる。一般に、穴８２は円形であり、拡散プレート１６の入力および出力面に垂直でそれらの面と同一平面上にある。しかし、穴８２は他の形をとることもできる。例えば、穴８２は、ある角度で拡散プレート１６を突き抜けてもよいし、入力面７８および／または出力面８０でコンツアードエッジ（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ  ｅｄｇｅ）またはベベルエッジ（ｂｅｖｅｌｅｄ  ｅｄｇｅ）を有すること、入力面７８および／または出力面８０を超えて延長することもできる。さらに、穴８２は、例えば楕円形、四角形、三角形など任意の形状を有することもできる。
【００５２】
拡散プレート１６は、通常は、入力エアボリューム１２が拡散プレート１６を迂回するのを避けるような方法でエンクロージャ１４に取り付けられる。例えば、上端７０、下端７２、第１の側端７４、第２の側端７６などに接触するシールまたはガスケットは、基本的に拡散プレート１６とエンクロージャ１４の内部表面との間の空気不透過性の接触部として機能する。さらに、弾性材料で形成されたシールは、不要な振動や雑音を低減するための制振手段としての役割を果たすこともできる。必要な場合には、拡散プレート１６は、入力エアボリューム１２および／または拡散された入力エアボリューム１３の速度および圧力を監視するためのセンサを装備することもできる。
【００５３】
フローコントローラ１６は、ここまで拡散プレートとして図示し説明してきたが、フローコントローラ１６はこの形状要素に限られるものではない。例えば、フローコントローラ１６は、入力端６の近くに取り付けけられた１つまたは複数の駆動バルブを備えて、それらが可変量だけ開くように駆動されていない場合はガスの通過を阻止するようにすることができる。このような複数のバルブをチューブおよび／または配管とともに作動させて、上部スタックまたはステージ１５ならびに下部スタックまたはステージ１７に入る一様なエアボリュームを生成することができる。電気機械、機械、空気圧、または油圧による手段を使用して、フィルタスタック１５、１７のエアフローまたは動作完全性など定義可能な基準に従って穴８２のサイズを適合させることによって、拡散プレート１６と併せてアクティブフローコントロールを使用することもできる。一例として、拡散プレート１６は、穴の位置の一部または全てに可変開口部を備えることができる。開口部は、より多くのガスの通過を可能にするために開くこと、あるいは開口部を通過する入力エアボリューム１２の通過を減少または阻止するように構成することができる。
【００５４】
拡散プレート１６は、入力シール１９Ａから伸長し、拡散プレート１６と実質的に９０度の角度で接触するバッフル（ｂａｆｆｌｅ）と併せて使用することもできる。バッフルは、バッフルの片側にある空気がバッフルの反対側に移動するのを防ぐために、エンクロージャ１４の奥行き方向に前から後ろまで渡すこともできる。バッフルが使用された場合には、拡散された入力エアボリューム１３の下側スタック１７に向かう部分と上側スタック１５に向かう部分の間の物理的な仕切りが提供される。拡散プレート１６は、バッフルとともに使用されるときは、上側スタック１５と下側スタック１７に一様なエアボリュームを提供するように設計される。
【００５５】
図４Ａは、図２Ａに示されたような本発明の諸実施形態で使用することができる例示的なフィルタレイアウトを示す。図４Ａは、それぞれＡ〜Ｆで示された６つのフィルタバンクを含み、各フィルタバンクは個別の拡散プレートを有している。各バンクは３つのフィルタ１８Ａ〜Ｃを含む。図４Ａでは、各バンクは同一のフィルタを含む。しかし、個々のバンクＡ〜Ｆは、異なるフィルタを使用することもできるし、あるいは同じフィルタであるが分配された入力エアボリューム１３に関して異なる順序で使用することもできる。フィルタバンクＡ〜Ｆは、ここでは３×２のマトリクスであるフィルタマトリクス９０を形成する。濾過すべきエアのボリューム、所望の汚染物質除去レベル、フィルタエレメント交換に関する規定されたまたは所望の時間間隔などに応じて、任意のサイズおよび数のフィルタ１８、２０からなるフィルタマトリクスを使用することができる。例えば、より小さい作動ボリューム、より少ない汚染入力エア、および／またはフィルタ交換のより短い作動間隔を必要とする用途では、図４Ｂに示されるような２×２のマトリクスを使用することができる。図４Ａにもどって、フィルタ１８Ａ〜Ｃは、特定の種類の気中化学物質を除去するように設計されたケミカルフィルタでもよい。必要な場合は、塵埃または花粉などの非化学粒子状物質の全体的なレベルを低下させるために、フィルタ１８Ａ〜Ｃと併せてＨＥＰＡフィルタ２０を使用することもできる。
【００５６】
図５Ａは、高さ２０２、長さ２０４、奥行き２０６を有するフレーム２００の内部に取り付けられた例示的なフィルタモジュール１８を示す。フレーム２００は、内部にフィルタモジュール１８が組み込まれる一体成形で構成することができる。あるいは、フレーム２００は、フィルタモジュール１８の周りで分解し再組立てすることができる２つ以上の部品で構成することもできる。フィルタアセンブリ２０１の一部として取り外し可能なフレーム２００を使用することにより、より安価なフィルタモジュール１８の製造が可能になる。なぜならば、そのようなモジュールは、より少ない構造的支持で、しかもエンクロージャ１４の内部に取り付けるためのシール／装着手段なしで製造することができるからである。フィルタモジュール１８は、気中汚染物質を除去する機能が規定された性能閾値を下回ったときに交換されるように設計される。フレーム２００は、構造的支持を提供することに加えて、枠組または他の中間装着手段によって、拡散された入力エアボリューム１３がフィルタ媒体２２０を貫流するのを促進するコンジットを形成するようにエンクロージャ１４の内部に直接または間接にシール可能に取り付けることができる。
【００５７】
図５Ｂは、アコーディオン状の構造で構成されたひだ付きのフィルタ媒体２１６を含むフィルタモジュール１８の一実施形態を示す。フィルタモジュール１８は、正方形または長方形のコンテナまたは外形２０８を有し、さらにエアフロー２１８に直角に面する前端２１０を有し、さらに後端２１２を有する。図５Ｃは、やはり四角形のコンテナ２０８を使用し、コンテナ２０８の内部に連続的に組み込まれるひだ付き複合フィルタエレメント２１９を使用するフィルタモジュール１８の他の実施形態を示す。ひだ２１９は、好ましくは、エアフロー２１８に垂直な方に向いている。
【００５８】
図５Ｄは、円筒形のコンテナまたはフレーム２２２を使用するフィルタモジュール１８の他の実施形態を示す。図５Ｄのフィルタモジュール１８は、円筒形のコンテナ２２２の全体に放射状に配置されたひだ２１４を使用する。エアフロー２１８は、図５Ｄのページの中に向かう円筒の主軸に直角のフィルタモジュール１８に吹き付ける。図５Ｅは、円筒形のコンテナ２２２に組み込まれ、らせん構造２２４で構成されたフィルタ媒体を使用するフィルタモジュール１８の他の実施形態を示す。
【００５９】
図５Ｆは、２種類のフィルタエレメント、すなわち化学吸着フィルタエレメント２２６および物理吸着フィルタエレメント２２８をそれぞれ含むフィルタモジュール１８の概略図を示す。コンジット２３０はフレーム２００または他の手段によって形成され、汚染物質を除去するためのフィルタエレメント２２６および２２８にエアを導く働きをする。化学吸着フィルタエレメント２２６および物理吸着フィルタエレメント２２８は、化学吸着フィルタエレメント２２６が物理吸着フィルタエレメント２２８の前にエアフロー２１８を濾過するような状態で直列に配置される。
【００６０】
化学吸着フィルタエレメント２２６は、酸性官能基を有しその基を試薬と反応できるようにするコポリマで形成された多孔性の化学吸着媒体を含むことができる。物理吸着フィルタエレメント２２８は、未処理の活性炭などの物理吸着媒体を含む。本明細書で使用される「未処理（ｕｎｔｒｅａｔｅｄ）」という用語は、化学吸着を行うために化学処理によって変性されていない活性炭を意味する。より正確には、未処理の活性炭が物理的なまたは無極性の吸着剤として残っていることを意味する。物理吸着媒体は、一般に１５０℃を超える沸点を有する有機および無機の凝縮性汚染物質を物理吸着によって除去する。一方、化学吸着媒体は、化学吸着によって塩基性の蒸気を除去する。
【００６１】
「物理吸着（ｐｈｙｓｉｓｏｒｐｔｉｏｎ）」という用語は、被吸着物が弱い物理的な力によって保持される可逆的な吸着プロセスを意味する。一方、「化学吸着（ｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎ）」という用語は、気体または液体分子と固体表面の間に化学結合が形成される非可逆の化学反応プロセスを意味する。化学吸着フィルタエレメント２２６と物理吸着フィルタエレメント２２８の相対的な厚みは、その２つのフィルタエレメントの有効寿命が、所与の環境で実質的に同時に終わるように設計することができる。
【００６２】
したがって、スルホン化ポリマで形成された化学吸着フィルタエレメントは、未処理の炭素で形成された物理吸着フィルタエレメントより薄くすることができる。なぜならば、一般に、炭素の物理吸着特性は、酸性のスルホン化ポリマの化学吸着特性よりも速く消耗するからである。この２つの複合フィルタコンポーネント２２６および２２８は、任意の適切な１つまたは複数のコンテナまたは枠組の中に組み込んで、フォトリソグラフィ装置に結合されるフィルタ装置のエアフローパスに設置することができる。一般に、これらのフィルタコンポーネント２２６および２２８は、取り外し可能または交換可能なフィルタエレメントの形をしている。多くの目的で、入射するエアフローにさらされるフィルタ材料の表面積を増大させることは好ましい。このために、複合フィルタのエレメントにひだを付けて表面積を増大させることができる。
【００６３】
図５Ｇは、２つの化学吸着フィルタエレメント２２６の間に装着された物理吸着フィルタエレメント２２８を含むフィルタモジュール１８の代替実施形態の概略図である。図５Ｈは、化学吸着フィルタエレメント２２６と静電気を帯電させた不織布フィルタエレメント２３０との間に装着された物理吸着フィルタエレメント２８８を含むフィルタモジュール１８の他の代替実施形態の概略図である。
【００６４】
図５Ｆ〜Ｈに示された装置は、低沸点汚染物質をより有効に除去し、化学吸着媒体および物理吸着媒体が機能する個別の条件をより最適にするように設計される。フォトリソグラフィ装置に入るエアストリームをより良く浄化することによって、気中分子状塩基物質からのフォトレジスト汚染および光学表面の光誘導性有機物汚染に対するより良い保護が提供される。
【００６５】
図５Ｉは、エアフロー２１８に関してある角度関係に向けられた複数のフィルタモジュール１８と、同一線上に向けられたＨＥＰＡまたは超低微粒子エア（ＵＬＮＡ）排出フィルタエレメント２３２とからなる高表面積フィルタアセンブリの一実施形態を示す。この実施形態はさらに、ＨＥＰＡまたはＵＬＮＡフィルタ２３６とともに機能する強酸性ポリマのひだ付き複合フィルタエレメント２３１を含むことができる。本明細書に記載したような高表面積フィルタエレメントは、米国特許第５２０４０５５号明細書、第５３４０６５６号明細書、第５３８７３８０号明細書などに記載された３次元印刷技術を使用して加工することができる。この３つの特許の全体の内容を参照によりそのまま本明細書に組み入れる。
【００６６】
上述のフィルタモジュール１８は様々な構造を有することができる。第１の例では、ポリマーペレットおよび未処理の活性炭の層は、従来のメディアトレイおよびラックシステム（例えば、どちらも構造中にエアを貫流させながら吸着材中に保持するための穿孔された材料またはスクリーンを使用する金属エンクロージャなど）を使用してエアストリームにさらすことができる。第２の例では、フィルタはハニカム構造の形をとることができる。その場合、ポリマーペレットおよび未処理の活性炭は、部分的に満たされるかまたは完全に満たされてハニカム構造中に保持される。第３の例では、ポリマーペレットおよび未処理の活性炭は、モノリシック多孔構造またはハニカム構造を形成することができる。第４の例では、未処理の活性炭が組み込まれた編組みまたは不織のポリマファイバからなるマットが、ひだを付けて図５Ｆ〜Ｈに示されるような従来のひだ付きエアフィルタの形に構成される。さらに第５の例では、活性炭ペレットの層は、酸性ポリマを含む不織複合材料の層を備え、カーボントレイの片面または両面に付着されるかまたは組み込まれたスルホン化コポリマベースの複合材料を含む従来のメディアトレイおよびラックシステムを使用してエアストリームにさらされる。
【００６７】
様々な構造を有することに加えて、本発明に適合するフィルタモジュール１８の諸実施形態はさらに、米国特許第５５８２８６５号明細書で論じられた活性炭実施形態など多くの形をとることができる。この特許を参照により本明細書に組み入れる。このフィルタは２つ（またはそれ以上）の層、すなわち活性炭からなる層と、スルホン化ジビニルベンゼンスチレンコポリマビーズからなる層を有することができる。さらに、２つ以上の材料を混合して、この実施形態に適合する複合フィルタを提供することもできる。
【００６８】
他の実施形態では、米国特許第５８３４１１４号明細書に記載された合成カーボン材料などの合成カーボン材料を本発明の酸性材料でコーティングして本発明による多孔性の酸性フィルタエレメントを提供することができる。この特許の内容を参照によりその全体を本明細書に組み込む。また、他の実施形態では、米国特許第６０３３５７３号明細書に記載の活性化された少量のカーボン媒体を単体で、または本明細書に記載の化学吸着媒体または物理吸着媒体のいずれかと組み合わせて使用して、本明細書の教示と同様の方法で、コンジットを通過するエアから汚染物質を除去することができる。この特許の内容を参照によりその全体を本明細書に組み込む。さらに、米国特許出願第０９／２３２１９９号明細書、第０８／７９５９４９号明細書、および第０８／９９６７９０号明細書に記載されているように、フィルタモジュール１８とともにコントローラ３２とセンサ３０を使用し、エア中の塩基性汚染物質を検出することによって、いつフィルタを取り替える必要があるか決定することができる。これらの特許出願は、本発明とともに使用することもできる。これらの特許出願の各々を参照によりその全体を本出願に組み込む。
【００６９】
図６Ａは、フィルタ１８および２０の性能を監視するためにセンサ３０とともに使用することができるコントローラ３２の例示的な一実施形態を示す。コントローラ３２は、フィルタ機能を監視する動作を実施するためのマシン可読命令または機能実行可能コードを実行する汎用コンピュータで構成することができる。コントローラ３２はプロセッサ１０２、主メモリ１０４、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０６、記憶装置１０８、バス１１０、表示器１１２、キーボード１１４、カーソル制御１１６、および通信インタフェース１１８を含むことができる。
【００７０】
プロセッサ１０２は、各命令を解釈し実行する任意の種類の従来の処理デバイスでよい。主メモリ１０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または類似の動的記憶デバイスでよい。さらに、プロセッサ１０２によって実行される情報および命令を格納するために、主メモリ１０４を使用してプロセッサ１０２による命令の実行の間の一時変数または他の中間情報を格納することもできる。ＲＯＭ１０６は、静的情報およびプロセッサ１０２用の命令を格納する。ＲＯＭ１０６を何か他の種類の静的記憶デバイスで置き換えることができることが理解されよう。データ記憶装置１０８は、任意の種類の磁気または光媒体、ならびにそれに対応するインタフェースおよび作動用ハードウェアを含むことができる。
【００７１】
例えば、データ記憶装置１０８は、プロセッサ１０２によって使用される情報および命令を格納する。バス１１０は、コントローラ３２の各コンポーネント間のデータ転送を可能にする１組のハードウェアライン（導線、光ファイバなど）を含む。表示装置１１２は、情報をユーザに表示するためのＬＣＤ、陰極線管（ＣＲＴ）などでもよい。キーボード１１４およびカーソル制御１１６を使用して、ユーザはコントローラ３２と対話することができる。カーソル制御１１６は、例えばマウスである。代替構成では、キーボード１１４およびカーソル制御１１６は、ユーザがコントローラ３２と対話することを可能にするマイクロホンおよび音声認識手段で置き換えること、あるいは特定の機能を実行するように事前にプログラムされた特定のボタンを有するタッチパネル式ディスプレイやソフトパネル機能パッドで置き換えることもできる。
【００７２】
通信インタフェース１１８は、コントローラ３２が任意の通信媒体を介して他の装置／システムと通信することを可能にする。例えば、通信インタフェース１１８は、モデム、ＬＡＮへのイーサネット（登録商標）インタフェース、またはプリンタインタフェースでもよい。あるいは、通信インタフェース１１８は、コントローラ３２と他の装置またはシステムとの間の通信を可能にする、無線ＲＦまたは自由空間光ネットワークインタフェースなど他の任意のインタフェースでもよい。
【００７３】
好ましい実施形態では、通信インタフェース１１８は、特にセンサ３０Ａ〜３０Ｈに結合される。通信インタフェース１１８とセンサ３０の間の結合は、有線、光結合媒体、または無線媒体で構成することができる。例えば、センサ３０は、当技術分野で知られているまたは本明細書で上述のガスサンプル手段によって構成することができる。センサ３０は、サンプルを取り込むための入力ポート、ならびにセンサ３０がそれ自体の分析ハードウェアおよび／またはソフトウェアを有していないときに収集されたサンプルを分析コンポーネントで使用できるようにするための、あるいは処理され分析された出力を提供するための出力ポートを備える。本発明の諸実施形態で使用できるセンサおよび／またはセンサ／分析器の例には、これらに限定されるものではないが、耐火トラップ、選択隔膜トラップ、ガスクロマトグラフ／水素炎イオン化検出器、イオンクロマトグラフ、質量分析器、ならびに１つまたは複数の技術を組み合わせたハイブリッドセンサ、例えばクロマトグラフ−質量分析センサなどがある。これらの例は、本明細書に記載した本発明の実施形態のいずれかまたは全てに組み込むこともできる。
【００７４】
センサおよび分析技術の例はさらに、公開された米国特許出願第２００４／００２３４１９  Ａ１号明細書、および公開された出願第１０／３９５８３４号明細書に記載されている。これらの出願の内容を、参照によりその全体を本明細書に組み入れる。例として、本発明に適合するコントローラ３２は、関連する技術に合わせて基本的に実時間または準実時間でフィルタ性能を監視し取得されたデータを通信ネットワーク（図６Ｂに図示）を介して他の装置に通信する機能をフィルタシステム５に提供する。コントローラ３２は、例えばメモリ１０４に含まれた一連の命令を実行するプロセッサ１０２に応答して、所望の動作を完了するために必要な機能を実行する。このような命令は、データ記憶装置１０８など他のコンピュータ可読媒体から、または通信インタフェース１１８を介して他の装置からメモリ１０４に読み込むことができる。メモリ１０４に含まれる一連の命令を実行することにより、プロセッサ１０２はフィルタ１８、２０の性能を監視するための方法を実行する。例えば、プロセッサ１０２は、フィルタ１８によって捕捉された特定の汚染物質の濃度を求める機能を実施するための命令を実行することができる。
【００７５】
別法として、ソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせてハードワイヤード回路を使用して本発明を実行することもできる。したがって、本発明はハードウェア回路とソフトウェアのある特定の組合せのみに限定されるものではない。図６Ｂは、ネットワーク環境で動作する、コントローラ３２を含むフィルタシステム５の概略図を示す。システム１１９は、それぞれコントローラ３２Ａおよび３２Ｂを有する２つのフィルタシステム５Ａおよび５Ｂ、ネットワーク１２０、メーカの分析センタ１２２、ならびに顧客の管理センタ１２４を含む。フィルタシステム５Ａおよび５Ｂは、クリーンルーム環境で動作して空気中の汚染物質を除去する。フィルタシステム５Ａ、５Ｂが動作するとき、内部のセンサ３０は各フィルタ１８、２０を監視し、データをコントローラ３２Ａ、３２Ｂに知らせる。コントローラ３２Ａ、３２Ｂはそれぞれ、リンク１２６、１２８によってデータネットワーク１２０に通信で結合される。フィルタシステム５Ａは、無線イーサネット（登録商標）リンクなどの無線周波数（ＲＦ）接続によってネットワーク１２０に結合される。一方、フィルタシステム５Ｂは、ハードワイヤードリンク１２６によってネットワーク１２０に結合される。ハードワイヤードリンクは、ツイストペア銅線、同軸ケーブル、リボンケーブル、多心通信ケーブル、光ファイバなどによって構成することができる。
【００７６】
メーカ分析センタ１２２は、例えばフィルタシステム５Ａ、５Ｂおよび／またはフィルタ１８、２０の製造メーカによって運営されている。メーカ分析センタ１２２は、複数のシステムおよび顧客からのデータを収集することができる。収集されたデータは、新しい製品を設計するため、既存の製品の性能を評価するため、または既存の製品の機能を改良するために使用することができる。例えば、収集されたデータを製造メーカが使用して、個々の環境内での所与の汚染物質負荷に基づき、そのメーカの各フィルタの平均交換間隔を計算することができる。
【００７７】
フィルタシステム５Ａ、５Ｂからのデータは顧客管理センタ１２４に送ることもできる。この場合、メーカの分析センタ１２２は複数の顧客をサポートすることができるが、顧客管理センタ１２４はその顧客自体の使用のためのデータを収集する。収集されたデータを使用して性能の劣化した装置を識別することができる。例えば、顧客の管理センタ１２４が、他の汚染物質の濃度と比べてある特定のガスの濃度が増加していると判断した場合には、顧客管理センタは診断を実施して、その異常が監視環境下の特定の機械の動作に関連したものかどうかを判定することができる。したがって、ネットワークデータを使用して適時の改善を容易に実施することができる。さらに、顧客管理センタ１２４は、収集されたデータを使用してその顧客の全てのクリーンルームについての全体的な性能を監視すること、ならびに現在の正確なデータに基づいてメンテナンス間隔を計算することもできる。図６Ｂに示されるように、フィルタシステム５Ａ、５Ｂをネットワーク環境で動作させることによってコスト効率の良い方法で多くの利益を提供することができる。
【００７８】
図７は、本発明の諸実施形態を実行するために有用な例示的な一方法を示す。フィルタシステム５が、特定のクリーンルーム環境のためにその内部に存在すると予想される汚染物質の種類および濃度に基づいて構成される（ステップ１３０による）。次に、フィルタシステム５は、プレナムなどを使用して入力エアボリュームに接続される（ステップ１３２による）。次に、該当する場合は、フィルタシステム５は出力配管に結合される（ステップ１３４による）。電源ならびにネットワーク接続１２６、１２８（それぞれリンクおよびＲＦ）などの入／出力接続がフィルタシステム５に結合される（ステップ１３６による）。次に、作動の開始に際し、フィルタシステム５の電源が投入され初期化される（ステップ１３８による）。入力エアボリューム１２が取り込まれ、穴８２が全面に配置された拡散プレートなどのフローコントローラ１６を使用して拡散される（ステップ１４０による）。拡散されたエアボリューム１３は、直列または並列／マトリクス構成に配置された複数のフィルタ１８、２０を使用して濾過される（ステップ１４２による）。フィルタ１８、２０の機能、ならびに、例えばエアフロー、エア温度、消費電力、エラーチェックなど他の動作パラメータが監視される（ステップ１４４による）。取得されたデータは、フィルタシステム５に存在する間にコントローラ３２を使用して処理される（ステップ１４６による）。
【００７９】
Ｃｏｓｍｏｓ  Ｗｏｒｋｓなどのソフトウェアツールを使用して、個々のフィルタシステムフロー要件に合わせて拡散器を設計することができることに留意されたい。フィルタ形状やフロー仕様などのパラメータの選択に基づいて、固定または可変の穴のサイズ配置および間隔を有する拡散パネルを最適性能のために選択しモデル化することができる。次に、拡散プレートは、選択された穴の配置に従って金属プレート中に穴の加工を施すことによって作成される。
【００８０】
次に、この方法は、問題またはエラーが検出されたかどうかを判定することができる（ステップ１４８による）。問題が検出され重大だと判定された場合は（ステップ１５０による）、視覚、聴覚、またはその両方による警報を起動して適切な作業者に警告することができる（ステップ１５２による）。一方、報告された問題がステップ１５０で重大だと判定されなかった場合は、問題は、従来の報告経路および機構によってクリーンルームの適所に通知することができる（ステップ１５４による）。ステップ１４８で問題が検出されなかった場合は、この方法は、フィルタ交換が必要かどうかを判定することができる（ステップ１５６による）。フィルタ交換が必要な場合は、表示装置へ、または当技術分野で知られ使用されている他の通知手段によって、１つまたは複数のフィルタ１８、２０を交換する必要があることを信号により通知することができる（ステップ１５８による）。
【００８１】
一方、フィルタ交換が不要であるかまたは交換が予定されていない場合は、通常動作状態メッセージを表示するかまたは、例えば緑のＬＥＤを点灯するなど他の方法によって指示することができる（ステップ１６０による）。ステップ１４８で問題が存在していた場合は、ステップ１５６を、ステップ１５２および１５４それぞれの後で実行することもできる。図７の方法は、タイマを使用して、例えば２４時間ごとに１度など予定された間隔でその全体または一部を実行することができる。あるいは、この方法は、例えばフィルタシステム５に電源が投入されるごとなど、イベントに基づいて実行することもできる。
【００８２】
本明細書に示す実施例は、これまで記述されていなかった本発明の利益を示すため、および当業者が本明細書に記載の諸実施形態を作成し使用することをさらに支援するために提供されるものである。各実施例は、本明細書に記載の本発明の任意の変形形態または実施形態を含むかまたは組み込むことができる。例えば、本発明のサンプリングチューブオリフィスは、本明細書に記載の任意のシステム、装置、あるいは当業者によって検討される他の適切なシステム、装置、またはデバイスに組み込むことができる。本明細書に記載の諸実施形態は、本発明の他の実施形態のいずれかまたは全てについての変形形態を含むかまたは組み込むこともできる。以下の実施例は、どのような意味においても本開示の範囲を限定することを意図したものではない。
【実施例】
【００８３】
本発明のサンプリングチューブオリフィスを通過するガスボリュームスループットに関する調査を実施した。この調査は、オリフィスに入るガスのボリュームフローと、オリフィスから出る対応するフローを観察したものである。チューブオリフィスを通過するガスフローは、容積式流量計など標準の装置を使用して測定することができる。ボリュームスループットは約３０秒間にわたって測定された。チューブオリフィスに入り、そこを通過する平均ボリュームフローは、６１個のサンプル母集団から得られたものである。調査の結果を表１に示す。
【表１】
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表１は、チューブオリフィスを高速で通過する比較的低ボリュームのガスフローを示す。また、表１の結果は、最小および最大のフロー値が互いにほとんど変化していないので、ガスフローのボリュームが一貫していることを示す。このような一貫性は、サンプリングチューブオリフィス内のガスフローが一様であることを示唆する。表１によれば、チューブオリフィスに入るガスフローとオリフィスから出るガスフローが実質的に同一になることが示される。このことは、使用中にガスボリュームがオリフィス内に留まらないことまたは保持されないことを示す。
【００８４】
本発明のチューブオリフィスを通過するガスフローの一貫性および一様性は、図８によっても示される。図８は、使用中のサンプリングチューブオリフィス３０２の概略図である。図は、アパーチャ３０６を通過するガスフローを近似できるようなコンピュータベースのものである。示したように、オリフィス内のガスフローの速度は約５０００〜８５００フィート／分（ｆｔ  ｍｉｎ−１）（約１５００〜２５５０（ｍ  ｍｉｎ−１））の範囲にある。ガスフロー速度は、色と関連付けて示すこともできる。図８は、サンプリングチューブオリフィス３０２を通過するガスの速度が、一致した色で示されているので実質的に一様であることを示す。
【００８５】
図８はまた、３２８でガスサンプルを取り込んだ後で、チューブオリフィス３０２のアパーチャ３０６を通過するガスフローのフローレートが急速に加速されることを示す。次に、図８は、ガスサンプルが３３０でチューブオリフィスを出ると直ぐに急速に減速することを示す。図８では、チューブオリフィスが実質的にサファイア材料でできているという想定もなされている。上述のように、サファイアは耐熱性があり精密に加工することができるので、本発明のチューブオリフィスの加工に特に有利である。
【００８６】
本明細書では本発明の選択的な実施形態について説明してきたが、当業者ならば、前述の詳細を読んだ後で、本明細書に記載の諸実施形態に対する変更、均等物への置き換え、その他の改変を実施することができるはずである。上述の各実施形態は、他の実施形態のいずれかまたは全てに関して開示されるような変形形態を含むかまたはそれらを組み込むこともできる。例えば、第１の代替実施形態では、フィルタシステム５は、図２Ａに示し、それに関連して説明した自立形のユニットの代わりに、天井または屋上に取り付けるように構成することもできる。
【００８７】
第２の代替実施形態では、複数のフィルタシステム５を直列または並列構造に結合して、濾過のレベルを向上するかまたはフィルタ交換の間隔を延ばすこともできる。例えば、第１のフィルタシステムからの出力を第２のフィルタシステムへの入力とすることで、直列構造を形成することができる。あるいは、入力エアボリュームを第１のフィルタシステムと第２のフィルタシステムに同時に提供して並列構造を生成することもできる。
【００８８】
第３の代替実施形態では、コントローラ３２は、ユーザ入力を受け取り、出力をユーザに提供するためのマイクロホンとスピーカで構成することができる。この実施形態では、コントローラ３２は、音声によるコマンドを解釈するための音声認識ソフトウェアを使用することができる。ユーザコマンドに対する応答、または警告データの提供は、スピーカによってユーザに提供することができる。
【００８９】
第４の代替実施形態では、コントローラ３２は、フィルタシステム５がデータを携帯電話、携帯情報端末などで使用できるようにするための無線通信インタフェースを備えて、システム動作に関する情報を常にオペレータに知らせるようにすることができる。
【００９０】
第５の代替実施形態では、フィルタシステム５は、住宅またはオフィスビルに入ってくる空気供給を濾過するために使用することができる。適切な種類のフィルタ１８、２０が装備された場合には、フィルタシステム５は、アレルゲン、および炭疽菌の胞子などの有毒気中汚染物質を除去することができる。
【００９１】
第６の代替実施形態では、パッシブフィルタ１８、２０は、紫外線光または電気／静電気の電荷などの他の汚染物質除去または無効化技術を用いて強化することができる。フィルタシステム５とともに加湿手段を使用して、クリーンルームまたは他の環境における指定された湿度を維持することもできる。
【００９２】
したがって、添付の特許請求の範囲の範囲および趣旨に含まれるあらゆる実施形態ならびにその均等物は本発明として主張される。さらに特許請求の範囲は、その旨が記載されていない場合は、記載の順序および要素に限定されるものと解釈すべきではない。したがって、本明細書に関する特許証によって認められる保護は、添付の特許請求の範囲およびその任意の均等物に含まれる定義によってのみその範囲が限定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の諸態様によるフィルタシステムの概略を示す図である。
【図２Ａ】フィルタモジュール、点検ドア、吸気口、および排気口を示すフィルタシステムの例示的な一実施形態を示す斜視図である。
【図２Ｂ】本発明のサンプリングチューブオリフィスを示す断面図である。
【図２Ｃ】サンプリングポート内に配置される本発明のサンプリングチューブオリフィスの一部を示す図である。
【図３Ａ】拡散プレートの正面図である。
【図３Ｂ】拡散プレートの側面図である。
【図３Ｃ】例示的な穴のパターンの拡大図である。
【図３Ｄ】拡散プレートの側面端部の拡大図である。
【図４Ａ】図２Ａの例示的実施形態による例示的なフィルタモジュールの３×２マトリクスを示す斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の例示的実施形態による例示的なフィルタモジュールの２×２マトリクスを示す斜視図である。
【図５Ａ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｃ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｄ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｅ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｆ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｇ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｈ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図５Ｉ】ある種のフィルタ媒体および支持手段とともに機能するフィルタモジュールの一実施形態を示す図である。
【図６Ａ】本発明の諸態様によるフィルタシステム内のフィルタモジュールの性能監視に使用される複数のセンサに結合されたコントローラを示す概略図である。
【図６Ｂ】フィルタシステム、ネットワーク、メーカの分析センタ、および顧客の管理センタを含む例示的なネットワーク環境を示す図である。
【図７】本発明の諸実施形態を実行するための例示的な方法を示す図である。
【図８】使用中の図２Ｂのサンプリングチューブオリフィスを示す斜視断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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