TWI680254B - 壓力調節的流體儲存與分配容器的以吸附劑爲主的壓力穩定 - Google Patents

壓力調節的流體儲存與分配容器的以吸附劑爲主的壓力穩定 Download PDF

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Abstract

敘述一種流體供應包裝件，包括壓力調節的流體儲存與分配容器以及吸附劑，壓力調節的流體儲存與分配容器包括流體分配流動路徑，且吸附劑係設置在該流動路徑中或流體連通於該流動路徑，以可逆地吸附來自該流動路徑的流體，用於分配自容器的流體的壓力穩定。揭示一種對應的方法，該方法藉由在流體分配期間將在流體流動路徑中的流體接觸於對於該流體為可逆吸附的吸附劑，以在分配流體通過流體供應包裝件中的流體流動路徑期間穩定流體壓力。使用壓力管理吸附劑的此種方法可在流體分配期間穩定流體壓力，並且對抗在流體分配的開始或後續執行期間可能發生的壓力振盪。

Description

壓力調節的流體儲存與分配容器的以吸附劑為主的壓力穩定 【相關申請案之交互參照】
本申請案在專利法之下主張美國先行專利申請案序號第62/011,954號的優先權利益，其申請於2014年6月13日。美國先行專利申請案序號第62/011,954號的揭示內容在此以引用之方式針對所有目的將其全部併入。
本揭示案係關於包括壓力調節器之壓力調節的流體儲存與分配容器，且係關於此種容器的壓力管理，以在流體分配操作的開始或後續執行期間對抗壓力尖波與振盪反應，以及係關於相關的子組件與元件，且係關於製造與使用此種容器、子組件與元件的方法以及以壓力受管理的方式供應流體的方法。
在半導體製造的領域中，各種流體供應包裝件係用於提供處理流體，以使用在製造操作中以及輔助的流體利用處理中，例如處理容器清洗。由於安全性與處理效率的考量，已經發展出利用流體儲存與分配容器的流體供應包裝件，其中在容器的內部容積或容器的閥頭提供壓力調節裝置。
整併了壓力調節容器的此種流體供應包裝件的範例包括：商業上可取得自ATMI公司(美國康乃迪克州的丹伯里(Danbury)，商標為VAC)的流體供應包裝件、商業上可取得自Praxair公司(商標為UPTIME)的壓力調節容器流體供應包裝件、以及商業上可取得自L’Air Liquide(法國巴黎，商標為SANIA)並且配備有包括調節器與流動控制閥元件的閥頭之流體供應包裝件。
在一些情況中，耦接於流動迴路的壓力調節容器在流體分配操作開始時會出現突然的壓力波動。此異常的反應最常由流動迴路中的壓力感測元件感測為壓力尖波。此種壓力尖波反應在先前的半導體製造操作中並非必然的，因為這是一種暫態現象，會快速被平衡流動所取代(且因此，在處理系統逐漸進行至穩態操作狀態中可調適該壓力尖波)，但是在離子佈植應用中的快速離子束調試中的最近趨勢已經導致處理系統會感應到此臨界波動。
壓力尖波的發生會導致流動迴路元件(例如流量控制器)暫時失去控制，結果是接收分配流體的處理工具會接收到超乎規格的流體流動。在一些情況中，這可能會導致自動處理監控系統發生作用而終止操作，結果是對製造生產率的維持產生不利的停工。在其他情況中，製造工具可處理尖波相關的流體突然流入，結果是產生超乎規格的產品。
因此，壓力調節容器的流體流動中流入的流體壓力尖波的後果會對處理效率與生產率有嚴重的損害。
本揭示案係關於在流體分配操作的開始或後續執行時容易遭受壓力尖波反應之壓力調節的流體儲存與分配容器之壓力管理，且係關於流體儲存與分配容器、子組件與其元件，且係關於製造與使用此種容器、子組件與元件的方法以及以壓力受調節的方式供應流體的方法。
在一態樣中，本揭示案係關於一種流體供應包裝件，流體供應包裝件包括壓力調節的流體儲存與分配容器以及吸附劑，壓力調節的流體儲存與分配容器包括流體分配流動路徑，且吸附劑係設置在流動路徑中或流體連通於流動路徑，以可逆地吸附來自流動路徑的流體，用於分配自容器的流體的壓力穩定。
在另一態樣中，本揭示案係關於一種流體供應包裝件，流體供應包裝件包括壓力調節的流體儲存與分配容器；閥頭，閥頭適於分配來自閥頭的出口處的該容器的流體；流動迴路，流動迴路界定流動路徑，流動路徑用於從容器的內部容積通過流動路徑中的壓力調節組件至閥頭的出口之流體的流動；以及吸附劑，吸附劑係設置在流動路徑中或流體連通於流動路徑，以可逆地吸附來自流動路徑的流體，用於分配自容器的流體的壓力穩定。
本揭示案的另一態樣係關於一種流體供應包裝件，流體供應包裝件包括壓力調節容器，壓力調節容器包括壓力調節器在其中、在容器的排出埠的上游；以及吸附 劑，吸附劑係配置來抑制在流體供應包裝件的分配操作中的壓力振盪。
本揭示案的另一態樣係關於一種流體分配組件，用於流體儲存與分配容器，該流體分配組件包括：(i)閥頭，閥頭包括分配流體出口埠，(ii)至少一流動路徑通路構件，與(iii)至少一壓力調節器裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥，其中流體分配組件的元件(i)、(ii)與(iii)係耦接於流體分配組件中，用於在從容器分配流體的期間流動流體通過其中。
另一態樣中的本揭示案係關於一種方法，用於對抗從壓力調節容器分配的流體中的壓力振盪，該方法包括將在容器的流體排出路徑中的流體接觸於對於該流體為可逆吸附的吸附劑，使得吸附劑在流體分配期間穩定流體壓力。
在另一態樣中，本揭示案係關於一種方法，用於在分配流體通過流體供應包裝件中的流體流動路徑期間穩定流體壓力，該方法包括：在流體分配期間，將在流體流動路徑中的流體接觸於對於該流體為可逆吸附的吸附劑。
本揭示案的其他態樣、特徵與實施例將從隨後的敘述與所附的申請專利範圍變得更為充分清楚。
10‧‧‧系統
12‧‧‧圓筒
14‧‧‧閥頭
16‧‧‧填充埠
18‧‧‧使用者埠
19‧‧‧出口管
20‧‧‧限流器
21‧‧‧吸附劑
22‧‧‧入口
26‧‧‧真空致動止回閥
28‧‧‧把手
200‧‧‧流體供應包裝件
212‧‧‧流體儲存與分配容器
214‧‧‧側壁
216‧‧‧底板
217‧‧‧中心孔通路
218‧‧‧內部容積
219‧‧‧吸附劑
220‧‧‧上端
221‧‧‧頸部
222‧‧‧埠開口
223‧‧‧內壁
225‧‧‧閥頭
226‧‧‧閥主體
227‧‧‧閥元件
228‧‧‧中心垂直通路
229‧‧‧流體排出埠
230‧‧‧流體排出通路
232‧‧‧填充通路
234‧‧‧填充通路
236‧‧‧填充埠蓋
238‧‧‧閥致動器
239‧‧‧顆粒過濾器
240‧‧‧延長管
242‧‧‧上調節器
246‧‧‧顆粒過濾器
260‧‧‧下調節器
266‧‧‧氣體排出管線
268‧‧‧流動控制裝置
270‧‧‧處理設備
280‧‧‧套環凸緣構件
288‧‧‧壓力管理吸附劑
293‧‧‧壓力管理吸附劑
第1圖為流體供應包裝件的示意橫剖面正視圖，流體供應包裝件包括壓力調節的流體儲存與分配容 器，流體儲存與分配容器包括壓力管理吸附劑係設置在雙調節器組件與容器的閥頭之間的流體流動路徑中。
第2圖為如同第1圖所示的相同一般類型的流體供應包裝件的示意橫剖面正視圖，但是其中壓力管理吸附劑係設置在閥頭中的流體流動路徑中、就在閥頭的排出埠的上游。
第3圖為第1圖示意繪示的一般類型的流體供應包裝件的示意正視圖(部分橫剖面)，且其中對應的部件為了便於參照係對應地編號。
第4圖根據本揭示案的進一步實施例，為流體供應包裝件的示意橫剖面圖，其中壓力管理吸附劑係設置在真空致動止回閥的下游。
第5圖為第1圖所示的流體供應包裝件類型的流體分配組件的橫剖面透視圖，其中壓力管理吸附劑係設置在組件中的上壓力調節器的下游。
第6圖為第1圖所示的流體供應包裝件類型的流體分配組件的橫剖面透視圖，其中壓力管理吸附劑係設置成環形，以提供中心孔通路，通過中心孔通路，流體可流動且接觸於吸附劑。
本揭示案係關於在流體分配操作的開始或後續執行時容易遭受壓力尖波反應之壓力調節的流體儲存與分配容器之壓力管理，且係關於流體儲存與分配容器、子組 件與其元件，且係關於製造與使用此種容器、子組件與元件的方法以及以壓力受調節的方式供應流體的方法。
本揭示案提供以簡單、有效與便宜的方式在從壓力調節的流體供應包裝件分配流體的期間調適壓力波動的方法。
當在此使用時，提及流體儲存與分配容器時的用語「壓力調節」表示：此種容器具有至少一壓力調節器裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥係設置在容器的內部容積中及/或在容器的閥頭中，其中每一此種壓力調節器元件受到調適，使得壓力調節器元件回應於壓力調節器元件的鄰接下游的流體流動路徑中的流體壓力，並且打開，以使流體以特定的下游減壓狀況流動(相較於壓力調節器元件的上游的較高流體壓力來說)，且在此種打開操作之後，將從容器排出的流體的壓力維持在特定的(或「設定點」)的壓力位準。
如同先前在本文的先前技術部分中敘述的，當耦接至流體迴路時(流體迴路使容器中的壓力調節器裝置處於打算打開壓力調節器裝置以允許流體流動通過的壓力狀況)，已經發現壓力調節容器在流體分配操作開始時偶爾(或零星地)呈現突然的壓力波動。此種突然的壓力波動構成異常的流動反應，可能嚴重且負面地影響與壓力調節容器相關的流體傳送與處理監控操作。在許多情況下，壓力調節的流體儲存與分配容器呈現超過耦接至容器的流體傳送管線所用的流量控制器裝置的性能之壓力尖波，以 維持穩態的流動狀況。結果是，在可以達到平衡流動狀況之前，在流體開始傳送或此種流體傳送操作重新開始時的流動波動。以前，此種異常的存在不被注意或不重要，但是在流體分配應用中所用的高準確度監視與控制系統中(例如，用於離子佈植工具的快速離子束調試)的最近趨勢已經導致處理系統會感應到此種波動。
雖然本揭示案的壓力管理吸附劑方法在本文中敘述主要應用於對抗在從包括壓力調節容器的流體供應包裝件開始分配流體時發生的快速壓力波動或振盪，將認識到，此種壓力管理吸附劑方法同樣可適用於對抗在隨後的分配操作期間可能發生的壓力尖波、波動、振盪與其他異常的流動反應。
本揭示案進一步設想到方法，用於至少部分減弱從流體供應包裝件的壓力調節的流體儲存與分配容器分配流體時的壓力尖波反應，如同本文所述。
在一態樣中，本揭示案係關於一種流體供應包裝件，流體供應包裝件包括壓力調節的流體儲存與分配容器以及吸附劑，壓力調節的流體儲存與分配容器包括流體分配流動路徑，且吸附劑係設置在流動路徑中或流體連通於流動路徑，以可逆地吸附來自流動路徑的流體，用於分配自容器的流體的壓力穩定。此種流體分配流動路徑可包括至少一壓力調節器裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥。在各種實施例中，流體分配流動路徑包括兩個串接的壓力調節器裝置。此種壓力調節器裝置可為包括 壓力回應機構中的提升閥元件之類型。在其他實施例中，流體分配流動路徑包括真空啟用止回閥，且此種真空啟用止回閥的上游可提供毛細管限流器。
上述的流體供應包裝件可適於分配低於大氣壓力的流體，例如，藉由提供具有低於大氣壓力的設定點之壓力調節器裝置。
在一實施例中，流體供應包裝件包括壓力調節容器，壓力調節容器包括壓力調節器在其中、在容器的排出埠的上游；以及吸附劑，吸附劑係配置來抑制在流體供應包裝件的分配操作中的壓力振盪。
在其他實施例中，本揭示案係關於一種流體供應包裝件，流體供應包裝件包括壓力調節的流體儲存與分配容器；閥頭，閥頭適於分配來自閥頭的出口處的容器的流體；流動迴路，流動迴路界定流動路徑，流動路徑用於從容器的內部容積通過流動路徑中的壓力調節組件至閥頭的出口之流體的流動；以及吸附劑，吸附劑係設置在流動路徑中或流體連通於流動路徑，以可逆地吸附來自流動路徑的流體，用於對抗容器的流體分配中的壓力振盪。
壓力調節組件可包括壓力調節器裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥係設置在容器的內部容積中及/或容器的閥頭中。壓力調節組件在具體的實施中係回應於下游壓力，以在包裝件的出口處的壓力低於預定位準時促成流體流動，用於從相關的流體供應包裝件分配，並且在壓力高於此種預定位準時防止流體流動。
壓力調節器可例如包括在壓力回應機構中的提升閥或其他閥元件。在流體供應包裝件中，壓力調節容器可包括串接配置的壓力調節器在容器的內部容積中，例如，串接的二或更多個調節器。壓力調節器的設定點可具有任何合適的值，且在各種實施例中，緊接在排出埠的上游的壓力調節器可具有低於大氣壓力的設定點。
在另一態樣中的本揭示案係關於一種方法，用於對抗分配自壓力調節容器的流體中的壓力振盪，此種方法包括：將在容器的流體排出路徑中的流體接觸於對於該流體為可逆吸附的吸附劑，使得吸附劑調適在流體分配期間相關於此種吸附劑不存在時的流體分配之壓力振盪。
本揭示案的廣泛實施中所用的壓力管理吸附劑可為任何合適的類型，並且可例如包括二氧化矽、氧化鋁、矽鋁酸鹽、分子篩、碳、大網狀聚合物與共聚物等。在多個實施例中，壓力管理吸附劑可包括碳，例如，奈米多孔碳吸附劑，具有合適特性的多孔性，用於儲存於且分配自流體儲存與分配容器的流體的可逆吸附，該容器中部署有此種吸附劑。
吸附劑可為以合適的形式提供的固態物理吸附劑，例如，微粒或粒狀形式、或粉末形式、或單塊形式。當在此使用時，「單塊(monolithic)」指的是固態物理吸附劑係單一或塊狀的形式，例如，塊、磚、盤、洋梨形等的形式，相對於細分的形式，例如，小珠、顆粒、粉末、細粒、圓球、與類似者。因此，在多個細分的固態物理吸 附劑元素的聚集中，吸附劑的空隙體積在特性上係主要部分的空隙，或粒子之間，根據吸附劑顆粒的尺寸、形狀與填充密度而改變。相反地，在單塊形式中，吸附劑的空隙體積係吸附劑材料固有的多孔性以及在處理期間已經形成於塊狀吸附劑主體中的空隙之形式。
在多個實施例中，固態物理吸附劑可為單塊形式，包括圓盤、圓柱體、環形或管狀體，或者吸附劑的其他單塊形式，例如，圓柱體形式的奈米多孔碳吸附劑，選擇性地具有流體流動通路通過其中，其中吸附劑的圓柱體形式促成吸附劑可以設置在流體流動導管、配管、管道中，或具有橫越流體流動方向的圓形橫剖面部分之其他流動通路，如同下文所述。
單塊吸附劑可為形成作為熱解產物的碳吸附劑，例如有機樹脂的熱解產物，且更一般地，單塊吸附劑可由任何合適的可熱解材料形成，像是例如聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、苯酚-甲醛樹脂、聚糠醇、椰子殼、花生殼、桃子核、橄欖石、聚丙烯腈、與聚丙烯酰胺。在各種實施例中，吸附劑(例如，碳吸附劑)具有至少20%的多孔性，其中孔的直徑小於2奈米。
更一般地，吸附劑可包括碳或其他吸附劑，具有下述至少一特性：(i)在25℃與650托耳的壓力時針對胂氣體所測得的填充密度係大於每升吸附劑400克胂；(ii)包括狹縫狀的孔之吸附劑的整體多孔性的至少30%具有範圍從大約0.3奈米至大約0.72奈米的尺寸；(iii) 整體多孔性的至少20%包括直徑<2奈米的微孔；與(iv)每立方公分大約0.80克至大約2.0克的體積密度。
用於本揭示案的流體供應包裝件中的壓力管理吸附劑具有對於儲存於且分配自包括此種吸附劑的流體供應包裝件之流體的可逆吸附親和力。
可逆吸附交互作用於被分配的流體之流體供應包裝件中的流體可為任何合適類型的流體，例如，具有用於製造半導體產品、平板顯示器、或太陽能面板的用途之流體。此種流體的範例包括氫化物、鹵化物與有機金屬氣體反應物，與其他流體，例如，矽烷、氯矽烷、乙矽烷、丙矽烷、砷化氫、磷化氫、碳酰氯、乙硼烷、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、氫化鍺、氨、銻化氫、硫化氫、硒化氫、碲化氫、氧化氮、氰化氫、一環氧乙烷、氘化的氫化物、鹵化物(氯、溴、氟、與碘)化合物、四氟化鍺、四氟化矽、六氟乙矽烷、氟化氫、氯化氫、氯、氟、一氧化碳、二氧化碳、氙、二氟化氙、氫、甲烷、鹵化矽烷、鹵代二矽烷、PF3、PF5、AsF3、AsF5、He、N2、O2、Ar、Kr、CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、NF3、COF2、包括前述的一或更多者之氣體混合物、同位素濃縮氣體、與包括一或更多個同位素濃縮氣體的氣體混合物。
將理解到，根據本揭示案的流體供應包裝件中所用的壓力管理吸附劑的類型與數量實際上可有廣泛的變化，取決於流體供應包裝件中所儲存的流體的壓力與特定類型、分配自此種流體供應包裝件的流體的流動路徑的特 性、特定的分配狀況等。但是，給定的流體供應包裝件中所用的壓力管理吸附劑的特定類型與數量可由本領域中熟習技藝者根據本文的揭示內容輕易地憑經驗決定。
本揭示案的流體供應包裝件可利用包括流體分配組件的流體儲存分配容器來建構，流體分配組件界定流體分配流動路徑，流體分配組件包括(i)閥頭，閥頭包括分配流體出口埠，(ii)至少一流動路徑通路構件，與(iii)至少一壓力調節器裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥，其中流體分配組件的元件(i)、(ii)與(iii)係耦接於流體分配組件中，用於在從容器分配流體的期間流動流體通過其中。
閥頭可包括閥元件，閥元件可選擇性地在完全打開與完全關閉位置之間轉移，此種閥元件耦接於閥致動器構件，用於閥元件的選擇性轉移。閥致動器構件可包括手輪、或自動閥致動器，例如，氣動閥致動器。
流體分配組件可包括至少一壓力調節器裝置，例如，彼此串接配置的兩個壓力調節器裝置。此種壓力調節器裝置可包括設定點壓力調節器。設定點壓力調節器的個別設定點可選擇來用於特定的流體分配操作。例如，第一上游設定點壓力調節器可具有高於大氣壓力的設定點，且第二下游設定點壓力調節器可具有低於大氣壓力的設定點。
流體供應包裝件的流體分配組件中的閥頭可包括單埠閥頭，或替代地，雙埠閥頭。
流體供應包裝件中的至少一流動通路構件可包括管或導管通路構件係配置在包括該包裝件的壓力調節元件之流動迴路中，以界定用於分配流體的流動路徑，例如，包括入口通路構件，其中流體流動而流動通過流動路徑與壓力調節元件與輔助元件，例如顆粒過濾器。在各種實施例中，至少一流動路徑通路構件包括：連接閥頭與至少一壓力調節器裝置的延長管、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥，其中延長管包括(A)吸附劑，與(B)顆粒過濾器之至少一者。延長管可因此包括吸附劑及/或顆粒過濾器。
在流體供應包裝件中，在具體實施例中，顆粒過濾器可設置在流體分配流動路徑中的至少一壓力調節器裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥的上游。在特定的配置中，流體分配組件可包括彼此串接配置的兩個設定點壓力調節器裝置，其中第一顆粒過濾器係在兩個設定點壓力調節器裝置的第一上游一者的上游，且第二顆粒過濾器係在兩個設定點壓力調節器裝置的第二下游一者的下游(以及在吸附劑的下游)。
在流體供應包裝件的特定實施中，流體分配組件包括彼此串接配置的兩個設定點壓力調節器裝置，其中兩個設定點壓力調節器裝置的第一上游一者具有設定點係在從大約20psig至大約2500psig(0.14MPa至大約17.2MPa)的範圍中，且兩個設定點壓力調節器裝置的第二下游一者具有設定點係在從大約1托耳(0.13kPa)最 高至2500psig(17.2MPa)的範圍中，且其中兩個設定點壓力調節器裝置的第一上游一者的設定點係大於兩個設定點壓力調節器裝置的第二下游一者的設定點。
在流體供應包裝件的另一具體實施中，流體分配組件包括彼此串接配置的兩個設定點壓力調節器裝置，其中兩個設定點壓力調節器裝置的第一上游一者具有設定點係在從大約100psig(0.69MPa)至大約1500psig(10.3MPa)的範圍中，且兩個設定點壓力調節器裝置的第二下游一者具有設定點係在從大約100托耳(13.3kPa)至大約50psig(0.34MPa)的範圍中。
在這些流體供應包裝件的又另一具體實施中，流體分配組件包括彼此串接配置的兩個設定點壓力調節器裝置，其中兩個設定點壓力調節器裝置的第一上游一者具有設定點係為兩個設定點壓力調節器裝置的第二下游一者以相同壓力測量單位所測量的設定點之至少兩倍。
在流體供應包裝件中，兩個設定點壓力調節器裝置可同軸地彼此對準，具有在兩個設定點壓力調節器裝置的串接配置的上游與下游的顆粒過濾器，及/或具有吸附劑係設置在流動路徑中、同軸對準的設定點壓力調節器裝置的下游。
在流體供應包裝件中的顆粒過濾器可塗覆或充滿有化學吸附劑，化學吸附劑對於從流體供應與分配容器分配的流體的雜質種類具有選擇性。
本揭示案的流體供應包裝件的流體儲存與分配容器可包括任何合適壓力的流體，像是例如範圍從1600psig(11.03MPa)至2800psig(19.3MPa)的壓力。
吸附劑可設置在流動路徑的任何合適的位置或二或更多個位置處，且在各種實施例中，吸附劑可設置在閥頭中，例如，在分配流體出口埠處。在本揭示案的流體供應包裝件中，包括耦接於流動路徑中的出口管之真空致動止回閥，吸附劑可設置在出口管中，或在分配自流體儲存與分配容器的流體的流動路徑中的任何其他合適的位置中。
在另一態樣中，本揭示案係關於一種流體供應包裝件，流體供應包裝件包括壓力調節的流體儲存與分配容器；閥頭，適於分配來自閥頭的出口處的容器的流體；流動迴路，流動迴路界定流動路徑，流動路徑用於從容器的內部容積通過流動路徑中的壓力調節組件至閥頭的出口之流體的流動；以及吸附劑，吸附劑係設置在流動路徑中或流體連通於流動路徑，以可逆地吸附來自流動路徑的流體，用於分配自容器的流體的壓力穩定。
本揭示案的另一態樣係關於一種流體供應包裝件，流體供應包裝件包括壓力調節容器，壓力調節容器包括壓力調節器在其中、在容器的排出埠的上游；以及吸附劑(例如，碳吸附劑)，吸附劑係配置來抑制在流體供應包裝件的分配操作中的壓力振盪。
本揭示案的另一態樣係關於一種流體分配組件，用於流體儲存與分配容器，流體分配組件包括：(i)閥頭，閥頭包括分配流體出口埠，(ii)至少一流動路徑通路構件，與(iii)至少一壓力調節器裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥，其中流體分配組件的元件(i)、(ii)與(iii)係耦接於流體分配組件中，用於在從容器分配流體的期間流動流體通過其中。流體分配組件可如同本文的各種敘述一般地構成、建構與配置。
本揭示案在另一態樣中係關於一種方法，用於對抗從壓力調節容器分配的流體中的壓力振盪，該方法包括將在容器的流體排出路徑中的流體接觸於對於該流體為可逆吸附的吸附劑，使得吸附劑在流體分配期間穩定流體壓力。
在另一態樣中，本揭示案係關於一種方法，用於在分配流體通過流體供應包裝件中的流體流動路徑期間穩定流體壓力，該方法包括：在流體分配期間，將在流體流動路徑中的流體接觸於對於該流體為可逆吸附的吸附劑。
在此種方法中，流體供應包裝件可包括壓力調節的流體儲存與分配容器。壓力調節的流體儲存分配容器可包括至少一壓力裝置、設定壓力閥、或者真空或壓力啟用止回閥。該方法可利用下述來實行：包括串接的兩個壓力調節器裝置之壓力調節的流體儲存與分配容器，或者包括真空啟用止回閥之壓力調節的流體儲存與分配容器，例 如，選擇性地包括壓力調節的流體儲存與分配容器中的此種真空啟用止回閥的上游之毛細管限流器。
在此種方法中使用的吸附劑可為如同本文所述的任何合適的類型。
現在參見附圖，第1圖為例示的流體供應包裝件200的示意橫剖面正視圖，流體供應包裝件200包括壓力調節的流體儲存與分配容器，本揭示案的壓力管理吸附劑方法可應用至該容器。
流體供應包裝件200包括流體儲存與分配容器212，流體儲存與分配容器212包括圓柱形側壁214與底板216，側壁214與底板216聯合圍繞容器的內部容積218。側壁與底板可由任何合適的材料結構形成，例如，金屬、不透氣的塑膠、纖維樹脂合成材料等，適於容器中包括的氣體、設備的終端使用環境、以及在儲存與分配使用時容器中維持的壓力位準。
在容器的上端220，容器設有頸部221，頸部221界定了由頸部221的內壁223包圍的埠開口222。內壁223可為螺紋的或其他方式的互補構造，以配合地嚙合於其中之包括閥主體226的閥頭225，閥頭225可有互補的螺紋或用於此種嚙合的其他構造。
以此種方式，閥頭225以防漏的方式嚙合於容器212，以將其中的氣體保持在內部容積218中、在所欲的儲存狀況下。
閥頭主體226在其中形成有中心垂直通路228，用於分配從容器212中的流體得到的氣體。中心垂直通路228連通於流體排出埠229的流體排出通路230，如同所示。
閥頭主體包括閥元件227，閥元件227耦接於閥致動器238(手輪或氣動致動器)，用於選擇性地手動或自動打開或關閉閥。在此種方式中，閥致動器可打開，以流動氣體通過中心垂直通路228至流體排出埠229，或者替代地，閥致動器可實體封閉，以終止在分配操作期間從中心垂直通路228至流體排出埠229的流體流動。
閥致動器因此可為任何各種合適的類型，例如，手動致動器、氣動致動器、機電致動器等，或用於打開與關閉閥頭中的閥之任何其他合適的裝置。
閥元件227因此配置在調節器的下游，使得分配自容器的流體在流動通過包括閥元件227的流動控制閥之前，流動通過調節器。
閥頭主體226也包括填充通路232形成在其中，以連通於其上端處的填充埠234。填充埠234係繪示在第1圖中，繪示為被填充埠蓋236蓋住，以在容器已經充填並且置於所含流體的流體分配與儲存的使用時，保護填充埠免於污染或損傷。
填充通路在其下端處離開閥頭本體226的底表面，如同所示。當填充埠234耦接於容器中所包含的氣體 的來源時，流體可流動通過填充通路並且進入容器212的內部容積218。
接合至閥頭主體226的下端為延長管240，延長管240包括有上顆粒過濾器239在其中。上調節器242安裝在延長管240的端部上。上調節器242以任何合適的方式固定至延長管下端，例如藉由提供延長管的下端部中的內螺紋，調節器242可螺接於該內螺紋。
或者，上調節器可藉由下述而結合至延長管的下端：藉由壓接件或其他防漏的真空與壓力配接件，或者藉由接合至其，例如，藉由焊接、銅鋅合金焊接、錫焊、熔接，或藉由合適的機械接合機構及/或方法等。
上調節器242係以串接的關係而與下調節器260配置，如同所示。針對此種目的，上與下調節器可螺接於彼此，藉由互補的螺紋，包括在上調節器242的下延伸部上的螺紋，以及在下調節器260的上延伸部上可配接於其的螺紋。
或者，上與下調節器可用任何合適的方式結合至彼此，例如藉由耦接或配接的方式，藉由黏接、焊接、銅鋅合金焊接、錫焊等，或者上與下調節器可一體地建構成雙調節器組件的元件。
在下調節器260的下端處，下調節器260結合至高效率的顆粒過濾器246。
高效率的顆粒過濾器246用於防止調節器元件與閥元件227免於微粒或其他污染種類的污染，該污染可 能在設備的操作期間存在於流動通過調節器與閥的流體中。
延長管240具有高效率的顆粒過濾器239設置在其中，以提供微粒移除能力，並且確保所分配的流體的高氣體純度。
較佳地，調節器具有至少一顆粒過濾器與其有串接流動的關係。較佳地，如同第1圖的實施例所示，在從容器內部容積218至流體排出埠229的流體流動路徑中，系統包括在調節器的上游的顆粒過濾器，以及在調節器的下游的顆粒過濾器。
設置在此種流體流動路徑中、上調節器242的下游與顆粒過濾器239的下方係多孔吸附劑219塊，通過多孔吸附劑219，流體被分配在流體流動路徑中傳送，以吸附接觸於吸附劑。此種吸附接觸可調適流體對於吸附劑的吸附與去吸附，使得吸附劑抑制在流體分配操作期間可能發生與傳播在流體中的任何壓力振盪。
第1圖的實施例中的閥頭225因此提供雙埠閥頭組件-一個埠為氣體填充埠234，且另一個埠為氣體排出埠229。
第1圖的實施例中的壓力調節器各自為包括膜片元件的類型，膜片元件耦接於提升維持圓片。圓片接著連接至提升元件的柄部，作為壓力感測組件的部分，壓力感測組件準確地控制出口流體壓力。出口壓力稍微增加高於設定點會導致壓力感測組件收縮，且出口壓力稍微減小 會導致壓力感測組件擴張。收縮與擴張用來轉移提升閥元件，以提供準確的壓力控制。壓力感測組件具有設定點係預先建立或設定，以用於流體儲存與分配系統的給定應用。
如同所示，氣體排出管線266(包括流動控制裝置268在其中)耦接於排出埠229。藉由此配置，在流體供應包裝件200的分配模式中，當來自儲存與分配容器的流體流動通過上游(下)調節器260，且然後通過下游(上)調節器242與壓力管理吸附劑219至閥頭的排出埠229時，氣體排出管線中的流動控制裝置打開，以流動氣體從容器212至相關的處理設備270(例如，半導體製造設備、平板顯示器製造設備、太陽能面板製造設備、或其他用途的設備)。流動控制裝置268可為任何合適的類型，且在各種實施例中可包括流量控制器。
以此種方式分配的流體將處於由調節器242的設定點所決定的壓力，其中壓力管理吸附劑用來對抗正從流體供應包裝件分配的流體流動流中的任何快速的壓力振動或不穩定。
第1圖的實施例中的調節器260與調節器242的個別設定點可選擇或預先設定在任何合適的值，以適應特定所欲的終端使用應用。
例如，下(上游)調節器260可具有設定點係在大約20psig至大約2500psig(0.14MPa至大約17.2MPa)的範圍中。上(下游)調節器242可具有設定點係高於下(上游)調節器260的壓力設定點，例如，在 從大約1托耳(0.13kPa)最高至2500psig(17.2MPa)的範圍中。
在一例示實施例中，下(上游)調節器260具有設定點壓力值係在大約100psig(0.69MPa)至大約1500psig(10.3MPa)的範圍中，而上(下游)調節器242具有設定點壓力值係在大約100托耳(13.3kPa)至大約50psig(0.34MPa)的範圍中，其中下(上游)壓力設定點高於上(下游)調節器的設定點。
雖然串接的調節器組件中的調節器的設定點可相對於彼此以任何合適的比率建立，在雙調節器組件(例如第1圖所示的)中，在較佳的實施中，上游調節器有利地具有壓力設定點係下游調節器的設定點值(以相同壓力測量單位所測量)之至少兩倍。
在第1圖的實施例中，下與上調節器同軸地彼此對準，以形成具有顆粒過濾器在任一端上的分配組件，其中壓力管理吸附劑在此種分配組件的流體流動路徑中。由於此種配置，從容器212分配的流體係極高純度與穩定的壓力特性。
作為進一步的修改，顆粒過濾器可塗覆或充滿有化學吸附劑，化學吸附劑對於分配的流體中存在的雜質種類(例如，從容器中的氣體的反應或降解所得到的分解產物)具有選擇性。以此種方式，流動通過顆粒過濾器的流體在被分配時係沿著流動路徑原位純化。
在第1圖所示的流體儲存與分配系統類型的一例示性實施例中，容器212為3AA 2015 DOT 2.2公升的圓筒。高效率的顆粒過濾器246為GasShieldTM PENTATM點用式流體過濾器，商業上可取得自Mott公司(法明頓(Farmington)，康乃狄克(CT))，在316LVAR/電拋光的不銹鋼或鎳殼體中具有燒結金屬過濾介質能夠大於99.9999999%地移除低於0.003微米直徑之粒子。高效率的顆粒過濾器239為Mott標準6610-1/4內嵌過濾器，商業上可取得自Mott公司(法明頓(Farmington)，康乃狄克(CT))。調節器為HF系列Swagelok®壓力調節器，其中，上(下游)調節器242具有設定點壓力係在100托耳(13.3kPa)至100psig(689.5kPa)的範圍中，且下(上游)調節器260具有設定點壓力係在100psig(689.5kPa)至1500psig(10.3MPa)的範圍中，且其中，下(上游)調節器260的設定點壓力為上(下游)調節器242的設定點壓力的至少兩倍。在此種例示性實施例中的壓力管理吸附劑包括具有多孔性的多孔碳吸附劑，包括適當孔尺寸與孔尺寸分佈的孔，有效地對抗流體儲存與分配系統的分配操作中的壓力振盪。
在此種具體實施例中，上(下游)調節器242可具有100psig(689.5kPa)的入口壓力與500托耳(66.7kPa)的出口壓力，且下(上游)調節器260可具 有1500psig(10.3MPa)的入口壓力與100psig(689.5kPa)的出口壓力。
在此種流體供應包裝件中的流體可因此以實質上高於大氣壓力儲存，以最大化此種包裝件的流體儲存與分配容器中的氣體的盤存。在一些實施例中，流體可以以1600psig(11.03MPa)至2800psig(19.3MPa)或更高的範圍的壓力儲存。
第2圖為如同第1圖所示的流體供應包裝件類型的示意橫剖面正視圖，其中所有對應的元件與特徵為了便於參照係對應地編號，但是其中閥頭主體226已經修改，以設置壓力管理吸附劑288於閥頭中的流體流動路徑中、就在閥頭的流體排出埠229的上游。在此種方式中，壓力管理多孔吸附劑288係併入於流體供應包裝件的流體排出通路中，以抑制在分配操作期間或開始時的壓力尖波或振盪反應。多孔吸附劑288可為吸附劑的圓柱體的形式，例如，多孔碳，適於壓接於排出埠229中。或者，多孔碳吸附劑可用任何合適的方式附著或固定在排出埠229中。例如，多孔碳吸附劑可為顆粒或粒子的形式，在多孔的容器中(例如小尺寸的電線籃)接合或機械性固定至排出埠229處之排出通路的內壁。
在第1圖與第2圖中所示的具體配置之替代實施例中，壓力管理吸附劑可設置在分配的流體流動路徑中的或沿著分配的流體流動路徑的任何合適位置處，以吸附接觸於被分配的流體。例如，吸附劑可設置在延長管240、 中心垂直通路228、或流體排出埠229的流體排出通路230中，或者在二或更多個此種位置中，或者在流體連通於分配的流體流動路徑且包括吸附劑的隔室中，例如，隔室包括吸附劑係配置成流體流動連通於延長管240、中心垂直通路228、或流體排出埠229的流體排出通路230，或者在二或更多個此種位置。
第3圖為第1圖示意繪示的一般類型的流體供應包裝件的示意正視圖(部分橫剖面)，且其中對應的部件為了便於參照係對應地編號。第3圖的流體供應包裝件不同於第1圖所示的流體供應包裝件，在於：第3圖的包裝件設置了套環凸緣構件280，套環凸緣構件280耦接至容器212的頸部。第3圖的包裝件的閥頭主體226固定至套環凸緣構件280。第3圖的流體供應包裝件也不同於第1圖所示的流體供應包裝件，在於：除了設置壓力管理吸附劑219於延長管240中(如同第1圖的包裝件)之外，第3圖的流體供應包裝件在閥頭主體226的中心垂直通路228中設置了壓力管理吸附劑293。
在第3圖的包裝件中的吸附劑219可相同於吸附劑293或者替代地與吸附劑293為不同的類型。例如，吸附劑219可包括具有一或更多個以下特性的碳吸附劑：(i)在25℃與650托耳的壓力時針對胂氣體所測得的填充密度係大於每升吸附劑400克胂；(ii)包括狹縫狀的孔之吸附劑的整體多孔性的至少30%具有範圍從大約0.3奈米至大約0.72奈米的尺寸；(iii)整體多孔性的至少20 %包括直徑<2奈米的微孔；與(iv)每立方公分大約0.80克至大約2.0克的體積密度。吸附劑293可包括相同的吸附劑，或者替代地不同的吸附劑，例如二氧化矽或矽鋁酸鹽吸附劑。
第4圖根據進一步的實施例，為流體供應包裝件的示意橫剖面圖，用於儲存與分配其中的流體，本揭示案的壓力管理吸附劑方法可應用至該包裝件。
如同第4圖所示，繪示用於儲存與分配流體的系統10。系統10包括高壓圓筒或罐12，高壓圓筒或罐12包括流體，例如，三氟化硼，處於氣態或部分氣態。壓縮氣體圓筒可為傳統的500cc圓筒，例如交通部所批准的3AA圓筒，但是不限於此。圓筒閥頭14係在圓筒12的頂端處螺接。圓筒閥頭14可為雙埠的316不銹鋼閥，例如Ceodeux公司所製造的。雙埠閥圓筒頭14具有防損的填充埠16，通過填充埠16可將產品流體填充至圓筒12。在填充時，使用者可通過使用者埠18從圓筒汲取產品流體，使用者埠18為面密封的VCRTM埠，具有直徑範圍從大約0.25寸至大約0.5寸(0.635cm至1.27cm)的出口開口。圓筒的內部包括內部限流器20，限流器20具有入口22。限流器20可包括毛細管限流器，例如，包括多個毛細管流動通路。流體流入入口22，沿著流體流動路徑，通過內部限流器與真空致動止回閥26，至使用者埠18，直到流完，在下面詳細敘述。
真空致動止回閥26包括波紋管腔室，波紋管腔室自動控制流體從圓筒的排出。止回閥26可沿著流體流動路徑設置在雙埠閥的埠主體中、雙埠閥的上游、圓筒內或者部分在雙埠閥中且部分在圓筒內。如同第2圖的範例性實施例所示，藉由將止回閥的一部分附接至沿著流體排出路徑定位的殼體，真空致動止回閥完全設置在圓筒12內。雙埠閥的頂部處的把手28允許手動控制沿著通向使用者埠18的流體排出路徑之流體。此種流體儲存與分配系統係敘述在美國專利第5,937,895號、第6,007,609號、第6,045,115號、與第7,905,247號中，其中前三個此種專利涉及單埠閥圓筒頭。所有此種專利的揭示內容在此以引用之方式將其個別全部併入。
止回閥26包括出口管19，出口管19中設置有吸附劑21，以在分配操作期間調適壓力尖波與其他異常的流動反應。吸附劑21可包括前述類型的碳吸附劑，或對於儲存於且分配自系統的流體具有吸附性親和力的其他吸附劑。
第4圖的流體供應包裝件可用於低於大氣壓力的摻雜氣體傳送，用於半導體製造設備的離子佈植。不管圓筒的溫度、海拔或填充體積，各種實施例中的系統係建構且配置成使得只有當預定的真空位準(例如，500-100托耳(66.6kPa-13.3kPa)之間的真空位準)施加至使用埠時，系統才傳送產品流體。因為真空致動止回閥的存在，產品流體沒有此種真空就無法從流體供應包裝件流動。
儲存於且分配自本揭示案的流體供應包裝件之流體可為任何合適的類型，並且可例如包括具有半導體製造、平板顯示器製造、或太陽能面板製造的用途之流體。
流體儲存與分配容器中所包括的流體可例如包括用於半導體製造操作的氫化物流體。此種類型的氫化物流體的範例包括砷化氫、磷化氫、銻化氫、矽烷、氯矽烷、乙硼烷、鍺、乙矽烷、丙矽烷、甲烷、硒化氫、硫化氫、與氫氣。可使用半導體製造操作中有用的其他流體，包括酸流體，例如氟化氫、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、氯化氫、鹵化矽烷(例如，SiF4)與乙矽烷(例如，Si2F6)、GeF4、PF3、PF5、AsF3、AsF5、He、N2、O2、F2、Xe、Ar、Kr、CO、CO2、CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、NF3、COF2、以及前述的二或更多者的混合物等；具有半導體製造操作中的用途，例如鹵化物刻蝕劑、清洗劑、來源反應物等。可因此儲存與傳送的其他反應物包括有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)與原子層沉積(ALD)中使用作為前驅物的氣態有機金屬反應物。
第5圖為第1圖所示的流體供應包裝件類型的流體分配組件的橫剖面透視圖，其中壓力管理吸附劑設置在組件中的上壓力調節器的下游。
如同第5圖所示，閥頭225包括流體排出埠229，流體排出埠229耦接至閥頭主體226的閥腔室。當藉由第1圖所示的閥致動器238(手輪或氣動致動器)的對應 手動操作來打開閥頭閥(第1圖的元件227)時，閥腔室接著連通於閥頭的中心垂直通路228。
在上調節器242的主體之上的管狀通路中設置有壓力管理吸附劑219，壓力管理吸附劑219為圓柱形，定位在管狀通路中，使得分配的流體的流動需要通過多孔吸附劑。藉由此種配置，對於儲存於且分配自流體供應包裝件的流體具有吸附親和力的吸附劑將以下述方式動態地吸附與去吸附流體：流體動力式地抑制流體流動流且對抗在分配操作期間可能發生的壓力振盪或其他異常的流動現象，例如，當閥致動器旋轉，以打開閥頭中的閥來開始分配操作時。
藉由壓接定位或其他適當的方式(例如，管狀通路可設有圓周地延伸、徑向向內突伸的支撐元件，例如管狀通路中的圓周凸緣，用於支撐其上的吸附劑主體)，在第5圖所示的流體分配組件中的吸附劑219可定位在管狀通路中。使用適當的密封劑、黏著劑或接合媒介，吸附劑主體可替代地在其外圓柱表面上接合至管狀通路的內壁表面。作為又另一替代方式，吸附劑主體可由沉積且固化在管狀通路中的吸附劑先驅物材料原位形成在管狀通路中，以提供在適當位置中的吸附劑，用於後續的使用。
第5圖所示的流體分配組件另外包括下調節器260，下調節器260如同先前所述地可具有相關於上調節器242的設定點之壓力設定點，以提供來自安裝有流體分配 組件的流體供應包裝件的流體的儲存、運輸與分配之高水平操作安全性。
閥頭225另外包括填充埠蓋236，當蓋236移除時，允許對於填充耦接件的使用，填充耦接件接著耦接於填充通路232，如同先前所述。
第5圖所示的流體分配組件因此提供對於提供壓力受控制流體的減少流體壓力流有高成效的元件配置，其對於突然的流動擾動與壓力偏移具有增強的抵抗性，相對於缺少壓力管理吸附劑的對應流體分配組件來說。
第6圖為第5圖所示的流體分配組件類型的橫剖面透視圖，適於安裝在第1圖所示的流體供應包裝件類型中，但是其中，不同於第5圖的流體分配組件的吸附劑的實心圓柱形吸附劑主體，第6圖的流體分配組件的壓力管理吸附劑219具有環形，以提供中心孔通路217，通過中心孔通路217，在流體分配操作期間流體可流動且接觸於吸附劑。除了此種中心孔通路特徵之外，第6圖的流體分配組件的所有部分與元件係相關於第5圖中的相同部分與元件對應地標號。
第6圖所示的吸附劑219中的中心孔通路217相對於第5圖的流體分配組件的吸附劑的實心圓柱形提供了較低的壓降配置，具有較高的流動傳導性，但是其中分配的流體仍然帶至緊密接觸於吸附劑，以提供流體流動流的吸附緩衝，來至少部分衰減可能干擾流體分配操作的流 動波動與振盪，或者提供以流體接收關係耦接於流體供應包裝件的流體利用設備之效率或可靠性。
取代第6圖所示的吸附劑中所利用的單一中心孔通路，吸附劑可設置有通過吸附劑主體的多個流體流動通路，例如，吸附劑主體中的此種通路的規則陣列。
因此，將理解到，流體供應通路的流體流動路徑中的吸附劑可提供於流體流動路徑中的或連通於流體流動路徑的一或多於一個的位置處，且當提供於多個位置處時，個別位置處的吸附劑可相同或不同於其他位置處的吸附劑。也將理解到，吸附劑可為合成材料，包括二或更多種不同的吸附劑種類，使得合成材料就其對於此種流體的吸附親和力而「調整」成特定的流體。
雖然本揭示案在此已經參照特定的態樣、特徵與例示性實施例而提出，將理解到，本揭示案的實用性並不因此限制，但是延伸且包括許多其他變化、修改與替代實施例，如同本揭示案的本領域中熟習技藝者根據本文的敘述而將能提出的。對應地，本發明如同下文所主張地，係打算廣義地理解與解釋為在其精神與範圍內包括所有此種變化、修改與替代實施例。

Claims (8)

  1. 一種流體供應包裝件，該流體供應包裝件包括一壓力調節的流體儲存與分配容器，該壓力調節的流體儲存與分配容器包括一流體分配流動路徑，該流動路徑包括至少一壓力調節器元件，且一壓力管理吸附劑係設置在該至少一壓力調節器元件的下游之該流動路徑中，該壓力管理吸附劑對於儲存在該流體儲存與分配容器中之流體具有可逆的親和力，其中該壓力管理吸附劑可逆地吸附來自該流動路徑的流體，該流動路徑用於使分配自該容器的流體的壓力穩定。
  2. 如請求項1所述之流體供應包裝件，其中該流體分配流動路徑所包括之該至少一壓力調節器元件可為一壓力調節器裝置、一設定壓力閥、或者一真空或壓力啟用止回閥。
  3. 如請求項1所述之流體供應包裝件，其中該流體分配流動路徑包括兩個串接的壓力調節器元件。
  4. 如請求項1所述之流體供應包裝件，其中該流體分配流動路徑包括一真空啟用止回閥。
  5. 如請求項1所述之流體供應包裝件，其中該流體分配流動路徑包括一壓力調節器裝置，該壓力調節器裝置包括在一壓力回應機構中的一提升閥元件。
  6. 如請求項1所述之流體供應包裝件，其中該流體分配流動路徑包括一壓力調節器裝置，該壓力調節器裝置具有一低於大氣壓力的設定點。
  7. 如請求項1所述之流體供應包裝件，其中該吸附劑係選自包括下述的該群組：二氧化矽、氧化鋁、矽鋁酸鹽、分子篩、碳、聚合物與共聚物。
  8. 如請求項1所述之流體供應包裝件，其中該吸附劑包括碳。
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