CN107543031A - 液化气体供给系统的加热控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于提供加热控制以保证输送从液化状态下的液态气体生成的蒸发气体的压力保持恒定及控制蒸发气体的温度接近环境温度并且避免过度加热导致容器干涸的同时确保容器内液态气体最大利用率的输送气体的系统，包含：液态气体气罐放置在平台重量秤上，平台重量秤读取储存在气罐里的液态气体的重量，加热器放置在气罐底部与气罐外壁直接接触，根据需要加热气罐，可编程逻辑控制器应用蒸发气体温度，加热器产生的温度，环境温度和液态气体重量来计算加热器用于加热气罐所需电能，加热器具有多个温度设定点，依据预定的液态气体重量范围的设置设定，加热器在每个温度设定点恒温加热气罐，由此形成阶梯式温度控制模式。本发明还涉及相应的方法。
Description
【技术领域】
本文涉及一种为液化气体供给系统提供加热控制以保证从液体状态下的液态气体生成的蒸发气体的压力保持恒定并且避免过度加热导致液态气体容器干涸同时确保在液态气体容器内的液体的最大利用率的系统和方法。所述蒸发气体是适合用作半导体制造工业的气体。
【背景技术】
高纯度气体和特种气体是在半导体制造工业中不可缺少的原料。它们通常存储在气瓶或气罐里，例如，卧式气缸，并提供给处理工具应用于半导体制造工艺。这些半导体制造工艺包括薄膜，扩散，化学气相沉积(CVD)，原子层沉积(ALD)，蚀刻，掺杂，溅射和离子注入等。所述气瓶通常储存在气柜内。更大的容器如气缸通常存储在适用于使用气体专门设计的储存场地。
高纯度气体和特种气体的实例包括氨气(NH3)，砷化氢(AsH3)，三氯化硼(BCl3)，二氧化碳(CO2)，氯气(Cl2)，二氯硅烷(SiH2Cl2)，乙硅烷(Si2H6)，溴化氢(HBr)，氯化氢(HCl)，氟化氢(HF)，一氧化二氮(N2O)，全氟丙烷(C3F8)，六氟化硫(SF6)，磷化氢(PH3)和六氟化钨(WF6)。这些高纯度气体和特种气体在通常环境温度下呈液化状态导致它们在半导体制造工艺的供给中的困难。这些困难直接链接到其压力和/或其使用的效率。
液态气体是由液相和气相两个相构成的，彼此达到平衡。这种平衡意味着在给定的温度下，根据每种液态气体所特有的关系，每种液态气体具有明确的压力(即，蒸汽压力)，并且该压力作为温度的函数而变化(即，蒸汽温度)。已经知道，该压力随着温度的增加而增加，反之，该压力随着温度的减小而减小。
当液态气体的气相从一个液态气体气罐排出时，液态气体的液相(即液体)的一部分为了保持平衡应该被转换为气体，即蒸发气体。这是再生气体的过程。液体部分然后开始利用可用的能量(即，围绕气罐的外部环境的能量)煮沸以保持平衡。然而，蒸发气体排出的越多，能量需要的越多，液体沸腾的就越猛越快，这会造成蒸发气体的压力增高，从而造成压力失控的风险。相反，如果可用的能量不足以将液体变成气体来产生气相，由于必须保持气液平衡，蒸发气体的温度将会下降(即，冷却)，因此蒸发气体的压力也将下降。为了在使用蒸发气体的过程中保持其压力恒定，有必要保持蒸发气体温度恒定。为了这个目的，有必要向液态气体气罐提供至少相当于产生上述冷却的热量以限制冷却。
通过外部能量加热使限制冷却和可观察到的压力下降成为可能。但同时也可能产生压力过高失控和过度加热的风险。当液态气体气罐里只剩下少量液态气体时，外部能量加热可能过度加热液态气体至使液态气体气罐干涸导致液态气体不能最大程度地有效地利用。
US6363728公开了一种用于液化液态气体供应装置的受控输送的系统和方法。所述系统和方法包含一个热交换器和一个压力控制器控制一个液化液态气体气罐的液态气体的输送。
US8244116公开了一种应用位于存储系统外边的热源加热存储系统控制液态气体的温度的方法，其包含在使用蒸发气体时维持蒸发气体的恒定压力的加热装置，其中所述加热装置涉及内置于气罐的表面上的一个电路里的热流体的循环。
US6076359和US5761911公开了一种从液化状态输送液态气体的系统和方法，包括提高环境和气罐之间的传热速率而不增加在气罐里在环境温度以上的液体的温度的步骤，其中一加热器放置在气罐的下边，加热器输出的热量基于气罐里蒸发气体的压力和气罐里液态气体和蒸发气体的重量的输入来控制。
专利申请EP1538390的磁波加热装置描述的是用于容纳液态气体的气罐。磁波加热器303放置在气罐下面和气罐紧密接触以加热气罐。
专利申请EP1298381描述了一种用于加热液态气体气罐输送高纯度液态气体的蒸发气体的系统，其中所述加热系统是永久地安装在所述气罐上与所述气罐接触并且包括电加热方式的系统。
然而，这些系统和方法仍不能令人满意。在蒸发气体的运输过程的操作期间，当液化气水平降至低于某个点时，蒸发气体的压力过压或压力失控，或过度加热容器，可能导致严重的安全问题。而且，确保在容器内的液态气体的最大利用率也是在半导体制造工业中一个具有挑战性的问题。具备安全保障，成本低廉且在蒸发气体的输运过程中没有压力失控，没有过度加热容器等问题的液态气体的蒸发气体的输送系统和方法仍在不断地研发中，以满足半导体产业实现优质制造工艺的需求。
【发明内容】
本文之目的在于提供一种用于为液化气体供给系统或大宗气体供给系统(BGDS)提供加热控制以保证输送从液化状态下的液态气体生成的蒸发气体的压力保持恒定，控制蒸发气体的温度接近环境温度及避免在容器中没有更多的液体剩余时加热和/或过度加热容器及确保在容器内的液态气体的最大利用率的输送气体的系统。该蒸发气体是适合用作半导体工艺的气体。其系统包含：一个液态气体气罐放置在一个平台重量秤上，所述平台重量秤读取储存在所述液态气体气罐里的液态气体的重量(Wt)，一个加热器放置在所述液态气体气罐的底部与所述液态气体气罐的外壁直接接触，所述加热器根据需要用于加所述该液态气体气罐，以及一个可编程逻辑控制器应用蒸发气体温度，加热器动作所产生的温度，环境温度和所述液态气体的重量(Wt)来计算所述加热器用于加热所述液态气体气罐所需要的电能，其中，所述加热器具有多个温度设定点依据等数量的预先设定的液态气体重量范围的设置设定，并且所述加热器在每个温度设定点恒温加热液态气体气罐，由此形成一个阶梯式温度控制模式。
本文的目的在于提供一种用于为液化气体供给系统或大宗气体供给系统(BGDS)提供加热控制以保证输送从液化状态下的液态气体生成的蒸发气体的压力保持恒定，控制蒸发气体的温度接近环境温度及避免在容器中没有更多的液体剩余时加热和/或过度加热容器及确保在容器内的液体的最大利用率的输送气体的方法。该蒸发气体是适合用作半导体工艺的气体。其方法包括以下步骤：在一个液态气体气罐中提供液态气体，将所述液态气体气罐放置在一个平台重量秤上，所述重量秤读取所述液态气体的重量(Wt)，将一个加热器放置在所述液态气体气罐的底部与所述液态气体气罐的外壁直接接触，所述加热器根据需要用于加热所述液态气体气罐，以及用一个可编程逻辑控制器来计算所述加热器用于加热所述液态气体气罐所需要的电能，其中，所述液态气体气罐里的蒸发气体温度，加热器动作所产生的温度，环境温度和所述液态气体的重量(Wt)输入到所述可编程逻辑控制器中进行比较并计算出所述加热器加热所述液态气体气罐所需要的电能，其中，所述加热器具有多个温度设定点依据等数量的预先设定的液态气体重量范围的设置设定，并且所述加热器在每个温度设定点恒温加热液态气体气罐，由此形成一个阶梯式温度控制模式。
所述加热器为一个碳纤维加热毯。
为了进一步了解本发明的性质和目的，应结合伴随附图来参考以下实施例。
【图式说明】
图1为本发明的用于控制加热液化气体供应装置或大宗气体供给系统(BGDS)的液态气体气罐的智能AVP控制加热装置的实施例方块图；
图2为本发明的用于计算图1装置中加热器用来加热气罐所需要的电能的可编程逻辑控制器的实施例方块图；
图3为用于图1和图2装置的加热控制的算法和方法；
图4为用于图1和图2装置的保持液态气体的蒸发气体压力恒定的加热控制的算法和方法的一个最佳实施例的流程图；
图5为图4实施例的加热器的温度设定点对应于液态气体重量变化的阶梯温度控制模式的曲线图；
图6为图1和图2装置的加热器温度，蒸发气体压力和液态气体重量对应于时间函数的曲线图；
图7为用电阻加热丝加热器加热液态气体气罐的一个常规PID控制加热装置的方块图；
图8为图6装置的加热器温度，蒸发气体压力和液态气体重量对应于时间函数的曲线图；
图9为用磁波加热器加热液态气体气罐的一个现有的感应加热控制装置的方块图：以及
图10为图9装置中液态气体气罐中的蒸发气体压力与磁波加热器的输出的热量对应于时间函数的曲线图。
【具体实施方式】
【表示法及命名法】
贯穿以下描述及申请专利范围，使用的某些缩写，符号及术语，其通常是在本领域中公知的。由第一个英文字母定义的术语的缩写词，为方便起见，列于表1中。
【表1】本文使用的术语的缩写词列表
本文中使用元素周期表中的元素的标准缩写，例如，Si指的是硅，N指的是氮，O指的是氧，C指的是碳等。
本文所使用的术语“环境温度”一词指的是围绕所述液态气体气罐的气氛的温度。通常是在22℃到26℃之间。在计算过程中，需要预先给定一个环境温度，比如，预先给定一个环境温度为24℃。
本文所用的术语“蒸发气体”指的是液态气体的气相，其可通过加热或不加热该液态气体气罐产生，并从液态气体气罐排出。
本文的目的在于提供一种用于为液化气体供给系统或大宗气体供给系统(BGDS)提供加热控制以保证输送从液化状态下的液态气体生成的蒸发气体的压力保持恒定，避免在液态气体容器中没有更多的液态气体剩余时加热和/或过度加热容器及确保在液态气体容器内的液态气体的最大利用率的输送气体的装置和方法。所述蒸发气体是适合用作半导体工艺的气体。本文所公开的加热控制系统和方法解决了传统的用于半导体工业的气体的原料罐的加热方式导致的过压问题，并且因为加热器将根据环境条件，流量和剩余气体重量自动地调整其加热温度从而高效地利用热能，达到节能的效果。本文所公开的加热控制装置使用电阻式碳纤维加热器作为加热组件以加热所述液态气体容器或气罐。控制所述电阻式碳纤维加热器的热量输出是使用智能恒定蒸气压(Smart AVP)的方法，其产生一个恒定的蒸发气体压力以及一个加热器输出能量的阶梯温度控制模式。所公开的方法，基于液态气体气罐里的蒸发气体的压力，液态气体的重量的变化和环境温度的连锁，调节加热液态气体气罐的加热器的热量输出来加热液态气体以达到恒压输送所述液态气体的蒸发气体到半导体制造工艺额度应用中。即，所公开的方法(1)集成了液化气体的压力-温度关系；(2)包括了秤重传感器秤量原料气罐里的剩余液化气的重量；(3)引入了环境条件控制算法。本发明集成了原料气罐里的剩余液化气的重量和环境条件，以避免过压发生。
公开的加热装置和方法的优点是(1)蒸发气体的压力用于控制加热液态气体气罐的加热器的温度；(2)环境温度和液态气体的重量变化用于控制加热液态气体气罐的加热器的温度；(3)液态气体气罐里的蒸发气体的温度固定在环境温度周围，即环境温度加1的温度，使液态气体气罐中液态气体和蒸发气体的温度不会升到环境温度以上太多；以及(4)成本低，效率高。
下文中将根据图式来描述本发明的具体实例。
图1为本发明之用于控制加热液化气体供应装置或大宗气体供给系统(BGDS)的液态气体气罐的智能AVP控制加热装置的实施例方块图。装置100具备液态气体气罐102，直接安装放置在平台重量秤106的上面。平台重量秤106秤量存留在液态气体气罐102中的液态气体的重量。液态气体气罐102的底部具备至少两个支撑件104a和104b用于在平板重量秤106上支承液态气体气罐102。在一个示例性实施例中，气罐102可以是一个卧式气缸或其它适于储存液态气体的气罐。平台重量秤106秤量气罐102的总重量，减去气罐本身的自重(或皮重)，然后提供存留在气罐102中的液态气体的重量。平台重量秤106可以是一个电阻负载单元，通常设置在储存液态气体气罐的气柜的地板上。加热器108放置在气罐102的外表面的下部，并与气罐102直接接触。在一个示范性实施例中，加热器108可以是缠绕在气罐102的下部外表面的加热毯，加热毯可覆盖气罐102约1/5到1/2的外表面。一个最佳实施外面积是1/4。这种结构目的之一是提高环境和气罐间的传热效率；其二是仅加热气罐102里的液态气体的底部以便加热液态气体的液相部分。另外，这种结构容易更换加热器。加热毯本身具有保温毯做绝热保护以避免热量损失。加热器108具备温度传感器110用于测量加热器108的温度，并提供加热器108的温度读数Th给可编程逻辑控制器(programmable logiccontroller PLC)120，用于计算加热器108加热气罐102所需要的电能，以保持从气罐102输送到半导体制造工艺的蒸发气体122的蒸汽压力为常数。连接到气罐102的蒸发气体输送线包括从气罐102释放蒸发气体的气动阀112，及蒸发气体的压力调节阀118a和118b。所述蒸发气体输送线还包括分别装在气动阀112和压力调节阀118a和118b上的压力计114a，114b和114c用于测量蒸发气体在各阶段中的压力，以及用于加热从气罐102释放的蒸发气体的辅助加热器116a和116b。所述蒸发气体输送在线的所有部件都是由适于携带蒸发气体的蒸发气体输送导管相连接，例如不锈钢导管或类似的导管。根据气体性质，所用的部件和导管可以是镍，镍基合金和聚碳材料制成，但不限于此。
所述辅助加热器116a和116b可以是电阻式加热器缠绕在蒸发气体输送导管的外面以避免焦耳汤姆逊效应。任何类型的适合于加热所述蒸发气体输送导管的加热器都可以应用于本装置。一些液态气体可能只需要一个电阻式加热器；其余的可能需要两个电阻式加热器。依照不同的液态气体及设计使用的蒸发气体的流量，决定所述电阻式加热器的数量及瓦特数。
在气罐102中的蒸发气体的压力P由在所述气动阀112上的压力计114a读取，蒸发气体的压力P的读数然后被输入到所述PLC120，其中，蒸发气体的压力P被换算为蒸发气体的温度T用于计算加热器108用来加热气罐102所需要的电能。
在一个最佳实施方式中，加热器108可以是电阻式的碳纤维的加热毯。碳纤维或碳丝加热器的优点是：与镍合金电热丝(传统加热毯)比较碳丝发热线抗拉力1000倍；当温度低时，它的追热速度快(加热效率较快较高)；贴合性较好，热传导佳；缠绕性佳，所以故障率低，等。
系统100还具备一个温度传感器(图中未标明)用于过温保护整个系统。一般，此温度传感器有一个设定温度Tb，例如，Tb可以设定在65℃。当系统100中某一部件损坏失灵，造成系统100不能正常工作使加热器108的加热温度失控时，所述温度传感器感测到加热器108的加热温度或液态气体气罐102的温度达到65℃时，整个系统的电源马上关闭以保护整个系统不因过热而发生故障。系统100还具备一个机械式过温保护跳脱开关(图中未标明)，其温度为Tc，其温度设定一般超过所述温度传感器的设定温度Tb，即Tc＞Tb。通常Tc设定为70℃。若所述温度传感器也损坏失灵，所述机械式过温保护跳脱开关会关掉整个系统以保护整个系统不因过热而发生故障。
图2为本发明之用于计算图1装置中加热器用来加热气罐所需要的电能的可编程逻辑控制器(PLC)的实施例方块图。PLC 200具备一个蒸发气体压力控制202，从压力传感器114a读取的蒸发气体压力P输入其中以转换为蒸发气体的温度T。从气罐102的蒸发气体压力P到蒸发气体温度T的转换是蒸发气体压力控制202利用算法204将蒸发气体压力P转换为蒸发气体温度T的。所述算法204具备如下的计算方程式，log10P＝A+B/T+Clog10T+DT+ET2，其中A，B，C，D和E是常数，是由每个特定液态气体的蒸汽压曲线确定的。不同的液态气体具备不同的A，B，C，D和E值。液态气体的A，B，C，D和E值可预先列表编入到所述PLC 200中，以产生每个特定液态气体的压力-温度(P-T)曲线。这里，蒸发气体的压力P的单位是psig由压力计测得。每个特定液态气体相应的蒸发气体温度T可以从其相应的P-T曲线转换获得。所述PLC200还具备自动模式的AND逻辑206，手动模式的AND逻辑208，温度指示控制器(TIC)210和整流器212。在一个最佳实施例中，所述TIC 210可以是本领域中公知的比例积分微分(PID)控制器。在一个最佳实施例中，所述整流器212可以是一个硅控整流器(SCR)或适合于发送模拟电流信号214给加热器用来加热气罐所需要的电能的任何其它整流器。
所述PLC 210应用加热器加热液态气体气罐所需要的电能的算法来计算加热器加热液态气体气罐所需要的电能。图3为用于图1和图2装置的加热控制的算法和方法。
下面分别描述自动模式和手动模式的算法和方法。
自动模式的算法需要输入如下变量到所述AND逻辑206，蒸发气体压力P，加热器动作所产生的温度Th，环境温度Ta和液态气体的重量Wt。以图1和图2为例，蒸发气体压力P压力由压力计114a测得，并通过所述蒸发气体压力控制202转换为蒸发气体温度T发送到所述AND逻辑206。加热器动作所产生的温度Th是通过在所述加热器108上的温度传感器110测定，并发送到所述AND逻辑206。液态气体的重量Wt是由在液态气体气罐102下面的平台重量秤106测得，并输入到所述AND逻辑206。所述蒸发气体压力P，加热器动作所产生的温度Th，液态气体的重量Wt和环境温度Ta由所述PLC 200读取用于计算加热器加热液态气体气罐所需的电能，从而使加热器加热液态气体气罐所需的电能直接与在液态气体气罐中的液态气体的使用和环境温度Ta相关联，即与液态气体气罐中的液态气体的重量变化和环境温度Ta相关联，以达到恒温恒压控制从液态气体的气罐中输出的蒸发气体的目的。
具体地，如图3所示，在自动模式下，步骤302为提供存储在液态气体气罐中的液态气体。液态气体可以是应用于半导体制造工艺的高纯度气体和特种气体。液态气体的最佳实施例包括甲硅烷(SiH4)，三氟化氮(NF3)，四氟甲烷(CF4)，氨气(NH3)，砷化氢(AsH3)，三氯化硼(BCl3)，二氧化碳(CO2)，氯气(Cl2)，二氯硅烷(SiH2Cl2)，乙硅烷(Si2H6)，溴化氢(HBr)，氯化氢(HCl)，氟化氢(HF)，一氧化二氮(N2O)，全氟丙烷(C3F8)，六氟化硫(SF6)，磷化氢(PH3)和六氟化钨(WF6)，但不限于此。步骤304为测量液态气体气罐中的蒸发气体的压力P，其由连接到液态气体气罐的气动阀上的压力计测得。步骤306为计算液态气体的蒸发气体温度T。计算方程式为，log10P＝A+B/T+Clog10T+DT+ET2，其中P为步骤304实测的蒸发气体压力，其读数P输入到PLC；A，B，C，D及E为常数。不同的液态气体有不同的A，B，C，D和E值，其值被预先列表编入到PLC中以产生每个特定液态气体的压力-温度(P-T)曲线。因为对于不同的液态气体有不同A，B，C，D和E的值，所以一旦液态气体在步骤302给定，对于储存在PLC的这种特定液态气体的A，B，C，D和E的值即被用于计算该液态气体的蒸发气体温度T。接下来步骤308为环境温度保温控制加热。一般将环境温度Ta设定于22-26℃之间已达到最佳的气体蒸发量，藉由环境温度设定将蒸发气体的压力的转换的蒸发气体温度控制于设定之环境温度加1，已达到最佳的蒸发量及加热效能。当设定一个环境温度Ta后，蒸发气体温度T将要预期控制到的温度值Td为环境温度Ta加一度，即Td＝Ta+1。例如：NH3于24℃时的蒸汽压力为125.9PSIG。若Ta设定于24℃，则T’需控制于25℃。这样蒸发气体温度T通过计算优化可以控制在环境温度Ta或环境温度Ta周围，既可以达到蒸发气体压力为125.9PSIG的恒压输出又可以将蒸发气体温度T控制在环境温度Ta或环境温度Ta周围以达到省电节能的效果。在步骤310中，步骤306中计算出的蒸发气体温度T与环境温度Ta进行比较。如果T＞Ta，则不需要进一步的计算，没有电信号输入给加热器。这样可以使蒸发气体温度T降到在步骤308中设定的蒸发气体温度T将要预期控制到的温度值Td，同时也可以避免过度加热气罐导致蒸发气体温度T过高从而使蒸发气体压力过高而失控。公开的控制方法是通过加热或不加热使液态气体气罐里的液态气体的蒸发气体的温度保持在环境温度Ta或环境温度Ta附近。步骤312为加热器对液态气体气罐不加热。如果T≤Ta，加热器需要针对不同情况对液态气体气罐加热以使液态气体气罐里的液态气体的蒸发气体的温度保持在环境温度Ta或环境温度Ta附近。在步骤314中，平台重量秤测量液态气体的重量Wt。这里Wt为液态气体气罐的总重量减去为液态气体气罐的皮重的实际液态气体重量(Net Weight)。然后Wt和预先设定的液态气体的重量范围设置进行比较。每个预先设定的液态气体的重量范围设置可以基于存留在液态气体气罐中的液态气体的满刻度的重量的百分比来设定。例如，所述预先设定的液态气体的重量范围设置可以基于存留在液态气体气罐中液态气体的X％，Y％，和Z％来设置，其中0＜X≤20，20＜Y≤50和50＜Z≤100。预先设定的液态气体的重量范围设置可以不限于上述示例性范围，并且可以被分成多个重量范围。越多的重量范围就会有越多地计算优化，就会有更精确的蒸发气体压力控制。例如，前述的四种示例性液态气体的重量范围设置的例子，若给定X，Y，及Z之值，则所述预先设定的液态气体的重量范围设置包含(1)0＜重量Wt≤X％的满刻度重量；2)X％的满刻度重量＜重量Wt≤Y％的满刻度重量；(3)Y％的满刻度重量＜重量Wt≤z％的满刻度重量；(4)z％的满刻度重量＜重量Wt≤满刻度重量。在此，“满刻度重量”指的是在所述液态气体气罐里装满液态气体且未被使用过的液态气体重量，即，100％满刻度的液态气体重量。上述所述四种示例性重量范围设置的详细描述如下。当设置(1)发生时，因为0＜X≤20，这种情况通常是属于液态气体气罐里剩余少量液态气体的情况，此时不需要PLC计算加热器所需的电能，没有电信号输入给加热器。同步骤312，为加热器对液态气体气罐不加热。在这种情况下，不加热液态气体气罐可以避免过度加热导致气罐干涸，同时确保在气罐内的液态气体的最大利用率。其他三种示例性重量范围设置(2)，(3)和(4)在步骤316中进行。步骤316根据所述液态气体气罐里液态气体重量的变化给每个重量范围设置一个加热器的加热温度的温度设定点(temperature setpoint)。所述温度设定点为依前述不同示例性重量范围设置由PLC内程序给予的不同的加热器的加热温度的温度设定点。在一个具体示例性实施例中，所述温度设定点的设定如下：(1)0＜Wt≤x％的满刻度重量：不加热，不设定加热温度的温度设定点；(2)x％的满刻度重量＜Wt≤y％的满刻度重量：加热温度的温度设定点为：T1；(3)y％的满刻度重量＜Wt≤z％的满刻度重量。加热温度的温度设定点为：T2；(4)z％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量。加热温度的温度设定点为：T3。这里，T1＜T2＜T3＜Tb(Tb为前述过热保护温度传感器的设定温度)，即液态气体的重量越大，加热温度的温度设定点越高。用这种方法可以达到依据液态气体的重量变化来决定加热器的加热温度，即，加热器的加热温度依照液态气体的重量递减而递减。这种递减的加热器的加热温度在每一个加热温度的温度设定点又为恒温加热，故形成一个加热温度模式为阶梯式温度控制的模式。通过加热器的加热，当T≤Ta时，液态气体气罐里的液态气体的温度将保持在环境温度Ta或环境温度Ta附近。
步骤318计算加热器加热液态气体气罐所需的电能。在PLD中的PID控制器依照测得的液态气体的重量Wt应用相对应的液态气体的重量范围设置的加热温度的温度设定点计算出加热器加热液态气体气罐所需的电能，所述电能以一个模拟的电信号形式输出。例如，所述测得的液态气体的重量Wt落在“y％的满刻度重量＜Wt≤z％的满刻度重量”的重量范围设置，则应用温度设定点T2计算加热器加热液态气体气罐所需的电能。然后在步骤320进行过热保护的温度比较。加热器具备的过热保护温度传感器测得的加热器动作所产生的温度Th与前述温度传感器的设定温度Tb相比较。前述温度传感器的设定温度Tb是由用户预先设定的一个温度。其设定取决于液态气体的性质和PLC对于控制蒸发气体压力及防止过热的计算的要求。前述温度传感器的设定温度Tb不同于环境温度Ta，可能高于环境温度Ta。当加热器动作所产生的温度Th≥Tb，过热保护使系统的电源关闭。系统呈不工作状态，没有电信号输入给加热器。此同步骤312，为加热器对液态气体气罐不加热。当Th＜Tb，在步骤322，由步骤318计算出的所述的模拟电信号送到加热器以加热液态气体气罐。综上，所述加热器温度的阶梯温度控制模式取决于所述环境温度及所述液态气体的重量。
关于手动模式的算法，只有加热器动作所产生的温度Th这个变量需要输入到如图2所示的所述AND逻辑208。然后步骤324设定一个加热器的加热温度的温度设定值，用于PID的控制计算。步骤326为输入加热器动作所产生的温度Th。步骤328和自动模式的步骤320相似，即在步骤328进行过热保护的温度比较。当加热器温度Th≥Tb，过热保护使系统的电源关闭。系统呈不工作状态，没有电信号输入给加热器。此同步骤312，为加热器对液态气体气罐不加热。当Th＜Tb，在步骤330，计算出的一个模拟的电信号送到加热器以加热液态气体气罐。
当采用自动模式时，根据液态气体气罐里的蒸发气体的压力，环境温度和液态气体的重量的变化，加热器所需的能量被不断地计算优化，从而自动调节加热器的温度用于加热液态气体气罐里的液态气体以保持液态气体气罐里的蒸发气体的温度在环境温度或环境温度附近，达到精确控制加热装置从而精确控制输运到半导体工艺过程的蒸发气体压力恒定的效果。而手动模式迫使加热装置工作去加热液态气体气罐里的液态气体。当液态气体气罐里的蒸发气体的温度远低于环境温度时，启动手动模式，可以直接强迫加热器去加热液态气体气罐里的液态气体，达到迅速加热蒸发气体的效果。但手动模式不与液态气体气罐里的蒸发气体的压力，环境温度和液态气体的重量的变化相关联，所以容易造成压力失控和/或过热的安全隐患。需要用户临场监控，不能做到自动控制。
实施例
提供以下非限制性实施例以进一步说明本文的具体实例。然而，这些实施例不欲包括全部且不欲限制本文所述的本文范围。
实施例1
图4为用于图1和图2装置的保持液态气体的蒸发气体压力恒定的加热控制的算法和方法的一个最佳实施例的流程图。如图4的流程图所示，算法流程400始于开始步骤402。步骤402选择是否是自动模式。若是自动模式，在步骤404，指定液态气体气罐里的液态气体，所述液态气体可以是甲硅烷(SiH4)，三氟化氮(NF3)，四氟甲烷(CF4)，氨气(NH3)，砷化氢(AsH3)，三氯化硼(BCl3)，二氧化碳(CO2)，氯气(Cl2)，二氯硅烷(SiH2Cl2)，乙硅烷(Si2H6)，溴化氢(HBr)，氯化氢(HCl)，氟化氢(HF)，一氧化二氮(N2O)，全氟丙烷(C3F8)，六氟化硫(SF6)，磷化氢(PH3)和六氟化钨(WF6)中的一种，但不限于此。所述液态气体可以是任何用于半导体工艺的高纯度气体和特种气体。一旦液态气体确定后，步骤406测量液态气体的蒸发气体的压力P。测得的液态气体的蒸发气体的压力P在步骤408应用方程式log10P＝A+B/T+Clog10T+DT+ET2计算液态气体的蒸发气体的温度T。步骤410为环境温度保温控制加热。一般将环境温度设定于22-26℃之间可以达到最佳的气体蒸发量，藉由环境温度设定将由蒸发气体压力转换的蒸发气体温度T控制于设定之环境温度加1，达到最佳蒸发量及加热效能。即设定一个环境温度后，蒸发气体温度T将要预期控制到的温度值Td为环境温度加一度，即Td＝Ta+1。例如：NH3于24℃时的蒸汽压力为125.9PSIG。若Ta设定于24℃，则T’需控制于25℃。这样蒸发气体温度T可以控制在环境温度或环境温度周围既可以达到蒸发气体压力为125.9PSIG的恒压输出又可以达到省电节能的效果。在步骤412换算出的蒸发气体的温度T与环境温度Ta进行比较，当T＞Ta，则不需要加热液态气体气罐。没有电信号在步骤426输入给加热器。步骤426为加热器对液态气体气罐不加热。当T≤Ta，加热器需要对液态气体气罐加热。在步骤414-420中，平台重量测量的液态气体的重量Wt然后和预先设定的液态气体的重量范围设置进行比较。在图4的实施例中，所述预先设定的液态气体的重量范围设置包含(1)0＜重量Wt≤10％的满刻度重量；(2)10％的满刻度重量<重量Wt≤35％的满刻度重量；(3)35％的满刻度重量<重量Wt≤75％的满刻度重量；(4)75％的满刻度重量<重量Wt≤满刻度重量。上述所述四种液态气体的重量范围设置的详细描述如下。当设置(1)发生时，步骤414给出不需要计算加热器所需的电能，没有电信号或电信号0输入给所述加热器。对于一个模拟的电信号，0％电信号输入到所述加热器。同步骤426，为加热器对液态气体气罐不加热。这种情况是液态气体重量Wt≤10％，属于液态气体气罐里剩余少量液态气体的情况。在这种情况下，不加热液态气体气罐可以避免过度加热导致液态气体气罐干涸，同时确保在液态气体气罐内的液态气体的最大利用率。其他三个液态气体的重量范围设置(2)，(3)和(4)均为加热器对液态气体气罐加热。步骤414-420根据所述液态气体气罐里液态气体重量的变化将分别给每个液态气体的重量范围设置一个加热器的加热温度的温度设定点(temperature setpoint 1，temperature setpoint 2，temperature setpoint 3)。对于所述三个液态气体的重量范围设置(2)，(3)和(4)，其温度设定点依次为temperaturesetpoint 1＝28℃，temperature setpoint 2＝35℃，temperature setpoint 3＝50℃。即所述液态气体的重量越大，所述加热温度的温度设定点越高。用这种方法可以达到依据液态气体的重量变化来决定加热器的加热温度，即，加热器的加热温度依照液态气体的重量递减而递减。这种递减的加热器的加热温度在每一个加热温度的温度设定点为恒温加热。比如，当液态气体的重量Wt落在“75％的满刻度重量＜重量Wt≤满刻度重量”的范围内时，其加热器的温度设定点为50℃，即所述加热器在50℃恒温加热所述液态气体气罐。再比如，当液态气体的重量Wt落在“35％的满刻度重量＜重量Wt≤75％的满刻度重量”的范围内时，其加热器的温度设定点为35℃，即所述加热器在35℃恒温加热所述液态气体气罐。通过加热器的加热，当T≤Ta时，液态气体气罐里的液态气体的温度将保持在环境温度Ta或环境温度Ta附近。这种阶梯式温度控制模式示于图5。图5为此实施例的加热器的温度设定点对应于液态气体重量变化的阶梯温度控制模式的曲线图。
接下来，在步骤422，PLD中的PID控制器依据液态气体的重量所设定的加热器的温度设定点计算加热器加热液态气体气罐所需的电能，所述电能以一个模拟的电信号形式输出。在上述条件下，计算出的加热器加热液态气体气罐所需的所述的模拟电信号是4mA(0％)到20mA(100％)的模拟电信号。步骤424为过温保护的温度比较，加热器具备的温度传感器测得的加热器动作所产生的温度Th与前述过温保护的温度传感器的设定温度Tb相比较。在此实施例中，Tb＝65℃。当Th≥65℃，过热保护使系统的电源关闭。系统呈不工作状态，没有电信号输入给加热器。同步骤426，为加热器对液态气体气罐不加热。当Th＜65℃，步骤428将在步骤422中PID控制器计算出的加热器加热液态气体气罐所需的模拟电信号4mA(0％)到20mA(100％)送到加热器以加热液态气体气罐。
回到开始步骤402，若算法流程400不是始于自动模式，则算法流程400是始于手动模式。在手动模式中，步骤430设定一个加热器的加热温度的温度设定点，用于PID的控制计算。步骤432为输入加热器具备的温度传感器测得的加热器动作所产生的温度Th。步骤434和自动模式的步骤424相似，即在步骤434进行过温保护的温度比较。加热器动作所产生的温度Th与所述过温保护的温度传感器的设定温度Tb(Tb＝65℃)进行比较。当Th≥65℃，过热保护使系统的电源关闭。系统呈不工作状态，没有电信号输入给加热器。同步骤426，为加热器对液态气体气罐不加热。此时步骤436没有电信号或电信号0输入给加热器。当Th＜65℃，在步骤438，在PLD中的PID控制器计算出加热器加热液态气体气罐所需的电能，所述电能以一个电信号形式输出。计算出的所述电信号是4mA(0％)到20mA(100％)的模拟电信号。同自动模式的步骤428，计算出的4mA(0％)到20mA(100％)的模拟电信号送到加热器以加热液态气体气罐。
图6为图1和图2装置的加热器的加热温度，蒸发气体压力和液态气体重量对应于时间函数的曲线图。如图所示，随着液态气体气罐里的蒸发气体的释出，液态气体的重量逐渐减小，加热器开始加热液态气体气罐。最初，加热器动作所产生的温度Th从环境温度升到最高，然后随着所述液态气体的重量逐渐减小，加热器动作所产生的温度Th呈阶梯型逐渐下降直到约40分钟时回到其原始的温度(环境温度)，既液态气体的重量减小到只有少量液态气体存留在液态气体气罐里时，加热器动作所产生的温度Th回到其原始的温度，然后保持在该温度不变，也就是加热器不加热液态气体气罐。而所述蒸发气体压力P在前40分钟有一点点波动，约40分钟后，所述蒸发气体压力P也回到其原始的压力值保持不变。这种阶梯式温度控制模式达到了恒温恒压控制蒸发气体的输送，也克服了以下描述的传统的加热器或磁波加热的缺陷。
比较实施例1(非本发明的一部分)
图7为用电阻加热丝加热器加热液态气体气罐的一个常规PID控制加热装置的方块图。图1和图2所公开的装置100/200和图6所示的现有的装置500之间的差异是：装置100/200的自动模式具备蒸发气体压力控制202和蒸发气体压力控制算法204，液态气体的重量Wt和环境温度Ta关联到AND逻辑206用于计算，并且装置100/200的加热组件是碳纤维加热毯。图7的装置500是类似于图1和图2所示的装置100/200的手动模式，即，只有加热器动作所产生的温度Th输入给AND逻辑520，且装置500的加热器是硅胶加热毯，其不同于装置100/200的碳纤维加热器。如图7所示，502为液化气罐，504a和504b为两个支撑件用于在平板重量秤506上支承液态气体气罐502。508为加热器。510为温度传感器。512为气动阀。514a、514b和514c为压力传感器。516a、516b为辅助加热器。518a和518b为压力调节阀。520为AND逻辑。522为可编程逻辑控制器。524为整流器。526为蒸汽气体输出。
图8为图7装置的加热器的温度，蒸发气体压力和液态气体重量对应于时间函数的曲线图。如图所示，虽然装置500为恒温加热，即加热器的温度保持不变，但在液态气体的重量减到低重量时，继续加热气罐，蒸发气体压力随时间的增长而增高，从而造成压力失控的风险，有可能导致严重的安全后果。在此比较实施例中，加热器加热气罐所需的电能的计算与气罐中所剩的液态气体的重量无关，当气罐中剩余少量液态气体时，继续加热气罐，将导致过度加热气罐致使气罐干涸，从而不能确保在气罐内的液态气体的最大利用率。
比较实施例2(非本发明之一部分)
图9为用磁波加热器加热液态气体气罐的一个现有的磁波加热控制装置的方块图。如图所示，602为液化气罐，604a和604b为两个支撑件用于在平板重量秤606上支承液态气体气罐602。608为加热器。610为气动阀。612和614为压力传感器。616和618为辅助加热器。622和624为AND逻辑。620和628为蒸汽气压控制。630为蒸汽气体输出。图1和图2所公开的装置100/200和图8所示的现有的装置600之间的差异是：图9所示的装置600不具备TICPID控制以用于计算加热器所需的电能，并且也不具备将液态气体的重量Wt关联到计算控制加热器温度的功能。相反，所述装置600的AND逻辑624用于比较由蒸发气体压力控制628从蒸发气体压力转换来得到蒸发气体温度T和环境温度Ta，然后把比较的结果送至加热器608。当T≥Ta时，磁波加热器不加热液态气体气罐；当T＜Ta时，磁波加热器608加热液态气体气罐602。所述蒸发气体温度T利用前述之公式：log10P＝A+B/T+Clog10T+DT+ET2转换得到。此外，所述装置600具备一个温度优化循环由附加的AND逻辑622，辅助加热器616和618，压力传感器614及蒸汽气压控制620构成。从所述装置600输出的由压力传感器614读取的蒸发气体压力P’通过所述蒸汽气压控制620转换成蒸发气体温度T’，蒸发气体温度T’利用前述之公式：log10P＝A+B/T+Clog10T+DT+ET2转换得到。所述蒸发气体温度T’和所述辅助加热器616和618的温度在所述AND逻辑622上进行比较，然后回馈到所述辅助加热器616和618上，以优化液态气体的蒸发气体630的输出温度T’。
图10为图9装置中液态气体气罐中的蒸发气体压力与磁波加热器的输出至磁波加热带的能量对应于时间函数的曲线图。如图所示。蒸发气体压力有些波动，但基本上随时间的增长保持稳定。所述磁波加热器的输出至磁波加热带的能量可以快速升高，然后讯速回零。所述磁波加热器的输出至磁波加热带的能量基本上随着时间在0和一个固定热量值之间上下跳动。磁波加热器加热快。虽然，所述装置600是一个固定压力(AVP)控制模式(恒压控制，即，蒸发气体压力不变)，具有效率高加热速度快的特性，但磁波加热器具有较高的成本和较高的故障率，在半导体制造工艺应用中不是理想的加热控制方法。
【表2】提供了传统的电阻式加热丝加热毯，磁波加热和碳纤维加热毯智能AVP加热之性能比较。
【表2】电阻式加热丝加热毯，磁波加热和碳纤维加热毯智能AVP加热之性能比较
【表2】的结果显示碳纤维加热毯智能AVP加热的性能优于传统的电阻式加热丝加热毯和磁波加热。通常，传统加热毯的成本约为2300USD，磁波加热的成本约为27,000USD，约为传统加热毯的成本的约12倍，而碳纤维加热毯智能AVP加热的成本约为4,000USD，约为传统加热毯的成本的2倍。虽然碳纤维加热毯智能AVP加热略低于磁波加热，但碳纤维加热毯智能AVP加热的寿命和故障率远优于磁波加热。碳纤维加热毯智能AVP加热的优越性除了过温保护和远程监控外，碳纤维加热毯智能AVP加热还具备恒温与恒压(AVP)控制，阶梯温度控制模式，环境温度连锁，环境温度控制加热，气体重量连锁，等优点。
虽然已展示并且描述了本发明的具体实例，但在不脱离本发明的精神或教导的情况下由本领域技术人员对其作出修改。本文所述的具体实例仅为例示性的而非限制性的。系统和方法的许多变更及修改可能存在且在本发明的范围内。因此，保护范围不限于本文所述的具体实例，而仅由随附权利要求书限制，其范围应包括权利要求书中的目标物的所有等效物。
【符号说明】
102：液态气体气罐
104a，104b：支撑件
106：平台重量秤
108：加热器
110：温度传感器
112：气动阀
114a，114b，114c：压力传感器
116：辅助加热器
118a，118b：压力调节阀
120：可编程逻辑控制器
200：PLC
202：蒸发气体压力控制
204：蒸发气体压力控制算法
206：AND逻辑
208：AND逻辑
210：温度指示控制器
212：整流器
214：模拟电流信号
300：方法
302至330：步骤
400：算法流程
402至438：步骤
500：装置
502：液化气罐
504a，504b：支撑件
506：平板重量秤
508：加热器
510：温度传感器
512：气动阀
514a，514b，514c：压力传感器
516a.516b：辅助加热器
518a，518b：压力调节阀
520：AND逻辑
522：可编程逻辑控制器
524：整流器
526：蒸汽气体输出
600：装置
602：液态气体气罐
604a，604b：支撑件
606：平板重量秤
608：加热器
610：气动阀
612：压力传感器
614：压力传感器
616：辅助加热器
618：辅助加热器
620：蒸汽气压控制
622：AND逻辑
624：AND逻辑
628：蒸汽气压控制
630：蒸汽气体输出
P：蒸发气体压力
P’：蒸发气体在经过辅助加热器后的压力
Ta：环境温度
Tb：过温保护温度传感器的设定温度
Tc：机械式过温保护跳脱开关的设定温度
Th：加热器动作所产生的温度
T：蒸发气体温度
Td：蒸发气体温度T将要预期控制到的温度值
T’：蒸发气体在经过辅助加热器后的温度
Wt：重量
Auto Mode：自动模式
Manual mode：手动模式
Claims (30)
1.一种用于为液化气体供给系统或大宗气体供给系统(BGDS)提供加热控制以保证输送从液化状态下的液态气体生成的蒸发气体的压力保持恒定及控制蒸发气体的温度接近环境温度并且避免过度加热导致容器干涸的同时确保在容器内的液态气体的最大利用率的输送气体的系统，该蒸发气体是适合用作半导体工艺的气体，其包含：
一个液态气体气罐放置在一个平台重量秤上，所述平台重量秤读取储存在所述液态气体气罐里的液态气体的重量(Wt)；
一个加热器放置在所述液态气体气罐的底部与所述液态气体气罐的外壁直接接触，所述加热器根据需要用于加所述该液态气体气罐；及
一个可编程逻辑控制器应用蒸发气体温度，加热器动作所产生的温度，环境温度和所述液态气体的重量(Wt)来计算所述加热器用于加热所述液态气体气罐所需要的电能，
其中，所述加热器具有多个温度设定点依据等数量的预先设定的液态气体重量范围的设置来设定，并且所述加热器在每个温度设定点恒温加热液态气体气罐，由此形成一个阶梯式温度控制模式。
2.如权利要求1所述的系统，其进一步包含：
一个压力传感器，其连接到所述液态气体气罐的一个气动阀上，测量从所述液态气体气罐释出的蒸发气体的压力。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述可编程逻辑控制器包含：
一个蒸发气体压力控制，其用于把测量的所述蒸发气体压力变换为所述蒸发气体温度；
一个AND逻辑，其用于比较所述蒸发气体温度和所述环境温度，并用于比较所述液态气体的重量(Wt)和所述预先设定的液态气体重量的范围设置，并设定所述加热器的多个温度设定点；
一个PID控制器，依据所述加热器的每个温度设定点，其用于计算所述加热器用于加热所述液态气体气罐所需的电能；以及
一个整流器，其用于向所述加热器发送从所述PID控制产生的电能信号。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述蒸发气体温度应用方程式log10P＝A+B/T+Clog10T+DT+ET2计算得到，其中A，B，C，D和E是从每个特定的液态气体的蒸气压曲线确定的常数并用一个表格预先编程到所述可编程逻辑控制器中，P为所述压力传感器测量的所述蒸发气体压力。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述电能信号是4mA(0％)到20mA(100％、)的模拟形式的电信号。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述液态气体为甲硅烷(SiH4)，三氟化氮(NF3)，四氟甲烷(CF4)，氨气(NH3)，砷化氢(AsH3)，三氯化硼(BCl3)，二氧化碳(CO2)，氯气(Cl2)，二氯硅烷(SiH2Cl2)，乙硅烷(Si2H6)，溴化氢(HBr)，氯化氢(HCl)，氟化氢(HF)，一氧化二氮(N2O)，全氟丙烷(C3F8)，六氟化硫(SF6)，磷化氢(PH3)或六氟化钨(WF6)。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述加热器为一个碳纤维加热毯。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述预先设定的液态气体重量的范围设置是依据所述液态气体气罐满刻度重量的百分比来划分。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述预先设定的液态气体重量范围的设置包含：
(1)0＜Wt≤x％的满刻度重量；
(2)x％的满刻度重量＜Wt≤y％的满刻度重量；
(3)y％的满刻度重量＜Wt≤z％的满刻度重量；以及
(4)z％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量，
其中，0＜X≤20，20＜Y≤50和50＜Z≤100。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述预先设定的液态气体重量范围的设置包含：
(1)0＜Wt≤10％的满刻度重量；
(2)10％的满刻度重量＜Wt≤35％的满刻度重量；
(3)35％的满刻度重量<Wt≤75％的满刻度重量；及
(4)75％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述加热器的多个温度设定点为T1，T2，T3，及不加热四阶段模式，其中T1＜T2＜T3，其中所述四阶段模式为：
(1)0＜Wt≤x％的满刻度重量：加热器不加热；
(2)x％的满刻度重量＜Wt≤y％的满刻度重：加热器温度设定点为T1；
(3)y％的满刻度重量＜Wt≤z％的满刻度重量：加热器温度设定点为T2；以及
(4)z％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量：加热器温度设定点为T3。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述加热器的多个温度设定点为摄氏28，35，50度，以及不加热四阶段模式，其中所述四阶段模式为：
(1)0＜Wt≤10％的满刻度重量：加热器不加热；
(2)10％的满刻度重量＜Wt≤35％的满刻度重量：加热器温度设定点为摄氏28度；
(3)35％的满刻度重量＜Wt≤75％的满刻度重量：加热器温度设定点为摄氏35度；以及
(4)75％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量：加热器温度设定点为摄氏50度。
13.一种用于为液化气体供给系统或大宗气体供给系统(BGDS)提供加热控制以保证输送从液化状态下的液态气体生成的蒸发气体的压力保持恒定及控制蒸发气体的温度接近环境温度并且避免过度加热导致容器干涸同时确保在容器内的液态气体的最大利用率的输送气体的方法，该蒸发气体是适合用作半导体工艺的气体，其包括以下步骤：
在一个液态气体气罐中提供液态气体；
将所述液态气体气罐放置在一个平台重量秤上，所述平台重量秤读取所述液态气体的重量(Wt)；
将一个加热器放置在所述液态气体气罐的底部与所述液态气体气罐的外壁直接接触，所述加热器根据需要用于加热所述液态气体气罐；以及
用一个可编程逻辑控制器来计算所述加热器用于加热所述液态气体气罐所需要的电能，
其中，所述液态气体气罐里的蒸发气体温度，加热器动作所产生的温度，环境温度和所述液态气体的重量(Wt)输入到所述可编程逻辑控制器中进行比较并计算出所述加热器加热所述液态气体气罐所需要的电能，
其中，所述加热器具有多个温度设定点依据等数量的预先设定的液态气体重量范围的设置来设定，并且所述加热器在每个温度设定点恒温加热液态气体气罐，由此形成一个阶梯式温度控制模式。
14.如权利要求13所述的方法，其进一步包含：
应用方程式：log10P＝A+B/T+Clog10T+DT+ET2计算所述蒸发气体温度，其中A，B，C，D和E是由每个特定液态气体的蒸气压曲线确定的常数，并用一个表格预先编程到所述可编程逻辑控制器中；
其中P为蒸发气体的压力，是由一个与所述液态气体气罐相连的压力传感器测得的。
15.如权利要求14所述的方法，其进一步包含：设定一个将要预期控制达到的蒸发气体温度，其为所述环境温度加1。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述蒸发气体温度，加热器动所产生的温度，所述环境温度和所述液态气体的重量(Wt)输入到所述可编程逻辑控制器里的一个AND逻辑。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述AND逻辑比较所述蒸发气体温度与所述环境温度：
如果所述蒸发气体温度大于所述环境温度，加热器不加热所述液态气体气罐；
如果所述蒸发气体温度小于或等于所述环境温度，加热器加热所述液态气体气罐，其中，所述液态气体的重量(Wt)与所述预先设定的液态气体重量范围的设置相比较，来计算所述加热器加热所述液态气体气罐所需的能量。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述预先设定的液态气体重量范围的设置包含在0与所述液态气体的重量的满刻度重量(100％)之间的多个分刻度。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述多个分刻度包含X％，Y％，Z％，其中0＜X≤20，20＜Y≤50和50＜Z≤100，则所述预先设定的液态气体重量范围的设置包含：
(1)0＜Wt≤x％的满刻度重量；
(2)x％的满刻度重量＜Wt≤y％的满刻度重量；
(3)y％的满刻度重量＜Wt≤z％的满刻度重量；以及
z％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量。
20.如权利要求19所述的方法，其中，X＝10，Y＝35，及Z＝75，所述预先设定的液态气体重量范围的设置包含：
(1)0＜Wt≤10％的满刻度重量；
(2)10％的满刻度重量＜Wt≤35％的满刻度重量；
(3)35％的满刻度重量＜Wt≤75％的满刻度重量；以及
(4)75％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量。
21.如权利要求13所述的方法，其中所述加热器的多个温度设定点为T1，T2，T3，及不加热四阶段模式，其中T1＜T2＜T3，其中所述四阶段模式为：
(1)0＜Wt≤x％的满刻度重量：加热器不加热；
(2)x％的满刻度重量＜Wt≤y％的满刻度重：加热器温度设定点为T1；
(3)y％的满刻度重量＜Wt≤z％的满刻度重量：加热器温度设定点为T2；以及
(4)z％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量：加热器温度设定点为T3，
其中0＜X≤20，20＜Y≤50和50＜Z≤100。
22.如权利要求20所述的方法，其中所述加热器的多个温度设定点为摄氏28，35，50度，以及不加热四阶段模式，其中所述四阶段模式为：
(1)0＜Wt≤10％的满刻度重量：加热器不加热；
(2)10％的满刻度重量＜Wt≤35％的满刻度重量：加热器温度设定点为摄氏28度；
(3)35％的满刻度重量＜Wt≤75％的满刻度重量：加热器温度设定点为摄氏35度；以及
(4)75％的满刻度重量＜Wt≤满刻度重量：加热器温度设定点为摄氏50度。
23.如权利要求13所述的方法，所述可编程逻辑控制器中的一个PID控制计算加热器加热液态气体气罐所需的电能。
24.如权利要求23所述的方法，所述电能为一个模拟电流信号。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述模拟电流信号是一个4mA(0％)到20mA(100％)的模拟电流信号。
26.如权利要求25所述的方法，包含所述加热器动作所产生的温度与一个预先设定的过温保护温度比较，
当所述加热器温度大于或等于所述预先设定的过温保护温度时，加热器不加热所述液态气体气罐；
当所述加热器温度小于所述预先设定的过温保护温度时，加热器加热所述液态气体气罐。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述预先设定的过温保护温度大于所述环境温度。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述预先设定的过温保护温度为摄氏65度。
29.如权利要求13所述的方法，其中该液态气体为甲硅烷(SiH4)，三氟化氮(NF3)，四氟甲烷(CF4)，氨气(NH3)，砷化氢(AsH3)，三氯化硼(BCl3)，二氧化碳(CO2)，氯气(Cl2)，二氯硅烷(SiH2Cl2)，乙硅烷(Si2H6)，溴化氢(HBr)，氯化氢(HCl)，氟化氢(HF)，一氧化二氮(N2O)，全氟丙烷(C3F8)，六氟化硫(SF6)，磷化氢(PH3)或六氟化钨(WF6)。
30.如权利要求13所述的方法，其中所述加热器为一个碳纤维加热毯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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