-
Hintergrund der Erfindung
-
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen
ein System zum Liefern von Chemikalien, wie beispielsweise Tetraethylorthosilicat
(TEOS) aus Massen-Lieferkanistern an Herstellungsprozess-Werkzeuge,
wie beispielsweise Vorrichtungen für die chemische Abscheidung
von Schichten aus der Gasphase (CVD).
-
Die Produktion von elektronischen
Bauelementen, wie beispielsweise integrierten Schaltkreisen ist
gut bekannt. Bei solch einer Produktion können in bestimmten Schritten
Chemikalien bestimmten Prozesswerkzeugen zugeführt werden, welche die Chemikalien
nutzen. Zum Beispiel wird gewöhnlich
ein CVD-Reaktor verwendet, um eine Schicht eines bestimmten Materials
zu erzeugen, wie beispielsweise aus TEOS eine Schicht amorphen Siliziumoxids.
Historisch wurde TEOS dem CVD-Reaktor über Massen-Zuführschränke zugeführt, bei
denen 5- oder 10-Gallonen-Kanister verwendet sind. Die Verbrauchserhöhung von
TEOS hat infolge dickerer Metallschichten und des 300 mm-Prozesses
stark zugenommen. Die komplexeren Prozesse bei größeren Wafern
haben auch Druck auf die Wirtschaftlichkeit jeder Schicht ausgeübt. 200-Liter-Kanister ermöglichen
Kostenersparnisse durch Massenproduktion, die an die Kunden weitergegeben
werden. Zusätzlich
reduziert der größere Massen-Kanister
die Anzahl von Behälterwechseln
und Arbeitskräften
sowie die Versandkosten. Angesichts eines erhöhten Bedarfs an TEOS für Herstellungsverfahren
besteht ein Bedürfnis
für ein
System, welches einen ununterbrochenen Chemikalienstrom zu mehreren
Prozesswerkzeugen liefert. Gleichermaßen würde es wünschenswert sein die Anzahl
von Kontaminationspunkten zu reduzieren, da existierende Produktionsstätten routinemäßig die
Kanister in jedem Schrank austauschen und da jeder Austausch in
einer potentiellen Kontamination des Systems resultiert.
-
Üblicherweise
wurde hochreines TEOS (und Dotiermaterialen) der CVD-Reaktionskammer
aus einem kleinvolumigen Behälter
zugeführt,
der Ampulle genannt wird. In letzter Zeit wurden Behälter aus
rostfreiem Stahl entwickelt, wie sie beispielsweise in den US-Patenten
5,45,766; 5,562,132 und 5,607,002 beschrieben sind. Die Erfinder
haben versucht die Sicherheitseigenschaften des Systems zu verbessern.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die Erfindung stellt eine Lösung zu
einem oder mehreren der Nachteile und der Bedürfnisse bereit, die im Obigen
angesprochen wurden.
-
Bei einem Aspekt ist die Erfindung
ein Massenchemikalien-Zuführsystem,
aufweisend: einen Massenchemikalien-Kanister, der mit mindestens
einem Verteilerkasten verbunden ist, wobei jeder Verteilerkasten
mindestens zwei Ausgangsleitungen hat, und wobei mindestens eine
Ausgangsleitung mit einem Sekundärkanister
verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der
Massenchemikalien-Kanister innerhalb eines Transport- und Sicherungswagens
untergebracht, der innerhalb eines Schranks untergebracht ist.
-
Das System kann ein Zuführen einer
großen Menge
von hochreinen, flüssigen
Chemikalien an mehrere Prozesswerkzeuge ermöglichen, wie beispielsweise
mehrere CVD-Reaktoren. Zur Erläuterung
kann bei der Ausführungsform
der Erfindung, die in 1 und 1A dargestellt ist, das System
durch Vorsehen von vier Ventilblock-Kästen, welche jeweils eine Chemikalie
in vier Schränke
einleiten, welche jeweils vier Ausgangsleitungen aufweisen, an 64
Prozesswerkzeugen Chemikalien bereitstellen. Es ist jedoch zu bemerken,
dass die Anzahl von Ausgangsleitungen aus den Verteilerkästen, dem
Massen-Schrank und dem Sekundärschrank
stark variieren kann und jede Anzahl von Ausgangsleitungen verwendet
werden kann. Es ist ferner zu berücksichtigen, dass einer oder
mehrere zusätzliche
Verteilerkästen
in Serie verwendet werden können,
um die Chemikalienzufuhr noch mehr aufzuteilen.
-
Bei einer Ausführungsform hat der Massenchemikalien-Kanister ein Fassungsvermögen von etwa
200 Litern, wobei der Sekundärkanister
ein geringeres Fassungsvermögen
als der Massenchemikalien-Kanister hat. Bei einer Ausführungsform
ist die Chemikalie Tetraethylorthosilicat. Bei einer Ausführungsform
stellt ein zweiter Massen-Kanister entweder direkt oder indirekt
durch einen Verteiler hindurch, der mit einem Massen-Kanister verbunden
ist, optional eine Chemikalie am Ventilblock-Kasten bereit.
-
Wie hierin verwendet, bezieht sich "Prozesswerkzeug" auf ein Prozesswerkzeug,
welches letztendlich die mittels des erfindungsgemäßen Systems bereitgestellten
Chemikalien verwendet. Das erfindungsgemäße System kann daher Chemikalien
an jedem Prozesswerkzeug bereitstellen, welches während seiner
Verwendung eine Chemikalie erfordert. Solche Prozesswerkzeuge können Vorrichtungen aufweisen
für eine
Abscheidung von Schichten aus der Gasphase, die Photolithographie
und Ätzanwendungen.
Diese Prozesswerkzeuge werden häufig
bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen verwendet, wie
beispielsweise integrierten Schaltkreisen, Speicherschaltkreisen,
Flachbildschirmen, unter Umständen
einer Faseroptik-Herstellung, Multichip-Modulen (z. B. "MCMs")
usw. Ferner ist zu bemerken, dass, während diese Erfindung zum Liefern einer
Chemikalie, wie beispielsweise TEOS, an ein Prozesswerkzeug, wie
beispielsweise einen bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen,
Speichereinheiten und dergleichen verwendeten CVD-Reaktor, verwendet
werden kann, das System bei anderen Prozessen verwendet werden kann.
-
Bei einer umfassenden Betrachtung
ist die Erfindung ein Massenchemikalien-Zuführsystem, aufweisend: einen
Schrank, in dem ein Massenchemikalien-Kanister untergebracht ist,
der mit einem Zuführverteiler
verbunden ist, mindestens einen Verteilerkasten, der mit mindestens
einem Zuführverteiler
verbunden ist, wobei der Verteilerkasten mindestens zwei Ausgangsleitungen
aufweist, und wobei mindestens eine Ausgangsleitung mit einem Sekundärkanister
verbunden ist, der mit einem zweiten Zuführverteiler verbunden ist und
der in einem Sekundärschrank
untergebracht ist.
-
Diese Erfindung ist daher nützlich zum
Bereitstellen einer Chemikalie an einem bei der Herstellung von
elektronischen Bauelementen verwendeten Prozesswerkzeug, inbegriffen:
Liefern einer Chemikalie an ein Prozesswerkzeug von einem Sekundärkanister
her, dem Chemikalien von einem Ventilblock-Kasten zugeführt werden,
welchem Chemikalien von einem Massen-Kanister zugeführt werden.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
1 zeigt
ein repräsentatives
Massenchemikalien-Zuführsystem
gemäß der Erfindung.
-
1A erläutert ein
repräsentatives
Massenchemikalien-Zuführsystem
gemäß dieser
Erfindung, wobei ein einzelner Massen-Kanister-Schrank verwendet
ist.
-
2–4 erläutern einen Transportwagen, welcher
bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung verwendet werden
kann und welcher einen Sicherheitsbehälter für überlaufende oder auslaufende Chemikalien
bereitstellen kann.
-
5A und 5B erläutern einen erfindungsgemäßen Schrank,
der so konstruiert sein kann, dass er für eine Verwendung in gefährlichen
und explosiven Umgebungen geeignet ist, indem alle elektronischen
Komponenten in Bereichen, die abgedeckt sind, mit einem Inertgas
isoliert sind.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Eine allgemeine, nicht einschränkende Beschreibung
von Metallkanistern, eines Chemikalien-Nachfüllsystems, Betriebsprozeduren,
Komponenten, eines Anfahr-Verteilersystems
usw., welche im erfindungsgemäßen Schrank
verwendet werden können,
ist in den US-Patenten 5,465,766; 5,562,132; 5,590,695; 5,607,002
und 5,711,354 angegeben, wobei diese alle durch Bezugnahme hierin aufgenommen
sind.
-
Ein repräsentatives Massenchemikalien-Zuführsystem 100 gemäß dieser
Erfindung ist in 1 gezeigt.
Für jedes
der Ventile in den Figuren repräsentieren
die offenen Dreiecke Leitungen, welche immer offen sind, wobei die
dunklen Dreiecke geschlossen sind, bis sie geöffnet werden. Das System weist mindestens
einen Massen-Kanister-Schrank 101 auf, in welchem ein nicht
gezeigter Massen-Kanister untergebracht ist, der entweder direkt
oder indirekt durch Verteilerkästen 110 hindurch
Chemikalien an Sekundär-(Zwischen-)Schränke und
letztendlich an das Prozesswerkzeug liefert, welches die Chemikalie verwendet.
Das System kann optional einen zweiten Massenchemikalien-Schrank 102 aufweisen,
der, wie mittels einer weggebrochenen Ansicht gezeigt, einen zweiten
Massenchemikalien-Kanister 103 enthält, welcher normalerweise ein
Fassungsvermögen
von etwa 200 Litern oder mehr hat. Der zweite Massenchemikalien-Kanister kann eine
Chemikalie an die Ventilblock-Kästen
liefern, wenn der erste Massenchemikalien-Kanister 101 ausgetauscht,
aufgefüllt oder
repariert wird oder aus irgendeinem anderen Grund. Alternativ kann
der zweite Massenchemikalien-Schrank 102 verwendet werden,
um den ersten Schrank 101 während eines Normalbetriebs
aufzufüllen.
-
Die Schränke 101, 102 können eine
Konstruktion haben, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf 2–4 beschrieben
ist. Der Schrank 101 oder 102 kann einen Verteiler 104 aufweisen,
welcher in jedem Schrank gleich oder unterschiedlich sein kann.
Eine Leitung 105 aus dem zweiten Kanister kann mit dem
Verteiler des ersten, im Schrank 101 befindlichen Kanisters
verbunden sein. Wenn der zweite Schrank 102 verwendet wird,
kann eine Umschaltmöglichkeit,
wie beispielsweise ein Umschaltverteiler, der unter Bezugnahme auf 6 erörtert ist,
verwendet sein, welcher es ermöglicht,
dass das System eine Chemikalie aus dem zweiten Schrank 102 bereitstellt,
während
beim ersten Schrank 101 ein Austauschen oder Auffüllen stattfindet.
Ein Umschalten auf den zweiten Massenchemikalien-Kanister 102 kann
automatisiert sein, wie beispielsweise durch die Verwendung von
Prozess-Steuertechnik, die
dem Fachmann wohlbekannt ist und wie sie beispielsweise von unterschiedlichen
kommerziellen Bezugsquellen verfügbar
ist, wie beispielsweise der Omron, Inc. Alternativ kann das Gesamt-Systemmanagement
unter Verwendung eines programmierbaren, rechnergestützten Steuersystems
gesteuert werden, das einen Kanisteraustausch und Spülfunktionen
verwaltet und das Systemparameter, wie beispielsweise einen Austausch
und Spülfunktionen
sowie Steuer- und Anzeigeparameter, steuert und anzeigt, wie beispielsweise
ein MARSTM-Steuersystem, wie es beispielsweise
in den US-Patenten 5,465,766 und 5,711,354 beschrieben ist. Die
Steuervorrichtung kann ferner eine Spülabfolge und einen Normalbetriebs-Modus
steuern. Eine Spülabfolge
dient zum Spülen
der Verteilerleitungen und der Kanister-Verbindungsleitungen vor dem Entfernen
eines leeren Massenchemikalien-Zuführkanisters oder nachdem ein
neuer Kanister installiert wurde. Während eines Betriebsmodus,
welcher nach der Installation eines Massenchemikalien-Zuführkanisters
begonnen werden kann, stellt das System am Prozesswerkzeug eine
Chemikalie bereit. Bei einem Aspekt kann das Gesamtsystem von einer
einzelnen Steuervorrichtung im Massen-Kanister-Schrank gesteuert
sein, mit einer oder ohne eine Steuervorrichtung zum Rückliefern
von Daten zur Haupt-Steuervorrichtung
in dem Sekundärschrank
und dem Ventilblock-Kasten.
Alternativ kann jeder Massenchemikalien-Schrank und jeder Sekundärschrank
sowie jeder Ventilblock-Kasten mit einer separaten Steuervorrichtung
versehen sein, um deren Funktionen zu steuern.
-
Leitungen 106 führen vom
Verteiler im Schrank 101 her zu einem oder mehreren Ventilblock-Kästen hin,
wie beispielsweise Ventilblock-Kästen 110.
Jede Anzahl von Ventilblock-Kästen 110 kann
verwendet sein. Bei einer Ausführungsform
sind bis zu vier Kästen
verwendet. Jeder Kasten 110 kann einen Verteiler 111 enthalten.
Die Ventilblock-Kästen 110 dienen
dazu, mittels eines Zuführverteilers
einen Chemikalienstrom in mehrere Leitungen 112 aufzuteilen,
die entweder zu einem Prozesswerkzeug, welches die Chemikalie verwendet,
oder zu Sekundärschränken 120 und 125 hinführen, in welchen
ein oder mehrere kleinere Kanister 121 untergebracht sind.
Jeder Schrank kann irgendeine gewünschte Anzahl von Kanistern
enthalten, und ein oder mehrere Kanister können unterschiedliche Chemikalien
enthalten, die durch einen separaten Zuführverteiler hindurch an ein
Prozesswerkzeug geliefert werden. In 1 sind
zwei kleinere Kanister 121 im Sekundärschrank 120 untergebracht,
wohingegen im Sekundärschrank 125 ein
einziger kleinerer Kanister 121 untergebracht ist. Die
genaue Konfiguration des Verteilers im Ventilblock-Kasten ist bei
der praktischen Anwendung dieser Erfindung nicht wichtig, solange
die Funktion des Bereitstellens eines Chemikalienstroms für die Balance
des Systems und des Prozesswerkzeugs erzielt ist. Die Konfiguration der
Ventile im Ventilblock-Kasten kann variieren, um die Betriebsfähigkeit
der Komponenten strömungsabwärts des
Ventilblock-Kastens zu gewährleisten und
um ein unabhängiges
Spülen
und eine unabhängige
Wartung der einzelnen Leitungen zu ermöglichen. Optional kann die
Leitung von einem Verteilerkasten 110 her zu einem Sekundärschrank 120 hin unterbrochen
sein und kann das System zum Umschalten konstruiert und programmiert
sein, so dass ein Nachfüllkanister 121 eine
Ausgangschemikalie an einen anderen Kanister 121 liefert,
wobei der andere Kanister die Chemikalie an das Prozesswerkzeug
liefert. Um ein Austauschen des Kanisters 121 zu ermöglichen,
der hauptsächlich
bestimmt ist Chemikalien an das Prozesswerkzeug zu liefern, kann der
Verteiler so konstruiert sein und kann die Steuervorrichtung so
programmiert sein, dass der Nachfüllkanister 121 Chemikalien
an das Prozesswerkzeug liefern kann. Normalerweise ist das System
jedoch so konstruiert, dass, wenn entweder der Nachfüllkanister
oder der Zuführkanister
ausgewechselt wird oder dergleichen, die Chemikalie aus dem Verteilerkasten 110 heraus
umgeleitet wird, so dass sie direkt dem Prozesswerkzeug zugeführt wird.
Alternativ können in
Abwesenheit eines zweiten Schranks die Prozesswerkzeuge direkt aus
dem Ventilblock-Kasten heraus versorgt werden. Gleichfalls kann
der Massenchemikalien-Schrank zusätzlich zum Bereitstellen von
Chemikalien an mindestens einem Verteilerkasten Chemikalien direkt
an einem oder mehreren Prozesswerkzeugen bereitstellen. Der Ventilblock-Kasten kann
jede Anzahl von Ausgangsleitungen aufweisen und weist normalerweise
bis zu vier Ausgangsleitungen auf. In 1 und 1A sind vier Ausgangsleitungen
verwendet.
-
1A zeigt
ein repräsentatives
System 100 gemäß dieser
Erfindung, wobei ein einzelner Massen-Kanister-Schrank 101 verwendet
ist. Die Nummerierung in 1A entspricht
der in 1. Wie in 1 kann jede Anzahl von Ventilblock-Kästen 110 vorgesehen
sein. Normalerweise sind bis zu vier Ventilblock-Kästen 110 verwendet.
Gleichfalls kann die Anzahl von Sekundärschränken 120 und/oder 125
variieren und normalerweise sind bis zu vier verwendet. Daher kann
ein Ventilblock-Kasten 110 alternativ so konstruiert sein,
dass er so viele Ausgangsanschlüsse
wie gewünscht
aufweist. Es ist ferner zu bemerken, dass in einem gegebenen System 100 die Sekundärschränke einen
einzigen Kanister, wie in Schrank 125, aufweisen können oder
zwei Kanister, wie in Schrank 120, der einen Einzelkanister
enthält, und
einen oder mehrere Schränke 125 aufweisen können, die
zwei Kanister enthalten. Ferner können die Schränke 120 und 125 wie
gewünscht
modifiziert werden, so dass sie eine größere oder kleinere Anzahl von
Kanistern enthalten, und es bestehen keine Beschränkungen
in der Anzahl von Kanistern, die bei einer alternativen Konstruktion
verwendet sein können.
Ferner bestehen keine Beschränkungen
in der Größe des Massen-Kanisters
im Schrank 101 oder in der Größe der Kanister in den Schränken 120 und 125,
aber im Allgemeinen ist der Kanister im Schrank 101 größer als
die Kanister in den Schränken 120 und 125.
-
Ein üblicher Massen-Schrank mit
einem permanenten, sekundären
Behälter-Bereich,
wie beispielsweise in einer Produktionsstätte für elektronische Bauelemente
(z. B. einen integrierten Schaltkreis) erfordert, dass die Behälter in
einen Schrank gehoben werden. Wenn der Behälter 5 oder 10 Gallonen
einer Chemikalie enthält,
bestehen keine großen
Schwierigkeiten beim manuellen Hochheben des Behälters (üblicherweise 8–12 Zoll)
in den Schrank hinein. Jedoch für
größere Kanister,
wie beispielsweise 200-Liter-Kanister, wird solch ein Hochheben
unpraktisch. Die im Folgenden betrachtete Konstruktion mindert die
Probleme und die Fragen, die auftreten in Verbindung mit dem Positionieren
eines großen
200-Liter-Kanisters in einem Schrank.
-
Die Massen-Kanister 103 können in
einem Versandwagen, wie beispielsweise in 2–4 dargestellt, enthalten
sein. 2 zeigt solch
ein Massen-Zuführsystem.
Das System weist einen Massenchemikalien-Kanister 301,
einen mobilen Sicherheits-Transportwagen 300 und einen
Massenchemikalien-Schrank 350 zum
Aufnehmen des Kanisters 301 und des Wagens 300 auf.
In der Praxis kann der Kanister 301 im Wagen 300 positioniert
werden, indem er, wenn geeignete Halterungen am Kanister 301 vorhanden
sind, unter Verwendung eines Deckenlaufkrans oder dergleichen hochgehoben
wird.
-
Der Kanister 301, welcher
ferner gelegentlich als Kanister oder Aufbewahrungsbehälter bezeichnet
sein kann, kann eine große
Vielzahl von Größen aufweisen,
wobei für
die praktische Verwendung der Erfindung bevorzugt eine 200-Liter-Größe anwendbar
ist. Die Kanister können
eine übliche
Gestaltung aufweisen und/oder für
eine besondere Verwendung gestaltet sein und sind im Allgemeinen
zum Enthalten und Bereitstellen einer flüssigen Chemikalie angepasst.
Die Kanister sind normalerweise aus rostfreiem Stahl und mit oder
ohne eine Auskleidung hergestellt. Der Kanister 301 weist
Anschlussstücke 303 auf,
mittels welcher Leitungen (nicht gezeigt) angeschlossen werden können, so
dass die Chemikalien vom Kanister abgegeben werden können, während eine
sehr hohe Reinheit erhalten bleibt. Der Kanister 301 kann
sowohl interne Leitungen (nicht gezeigt) zum Boden als auch einen
oder mehrere Sensoren (ein Dutzend Sensoren kann verwendet sein) aufweisen,
um das Chemikalienniveau im Kanister 301 zu erfassen. Die
Sensoren können
ein Flüssigkeitssensor
sein und entweder diskret oder kontinuierlich. Zusätzlich weist
der Kanister 301 in einer vertikalen Ummantelung 304 ein
Loch 305 auf zum Aufnehmen eines im Folgenden beschriebenen
Stutzens 383. Es ist zu bemerken, dass die speziellen, verwendeten
Anschlussstücke 303 stark
variieren können
und einfach zu entsprechenden Anschlussstücken und Leitungen passen müssen, die
vom Ventilblock 380 ausgehen. Der Kanister 301 kann
ferner Hülsen 302 aufweisen,
welche an den Kanister angeschweißt sein können oder welche einfach unter
dem Kanister 301 positioniert sind, so dass sie in Position gehalten
werden, wenn das Gewicht des Kanisters aufliegt. Die Hülsen 302 können geeignet
gestaltet sein, um die Gabeln eines Gabelstaplers aufzunehmen. Der
Wagen kann eine Verriegelungsvorrichtung aufweisen, um den Wagen
sicher im Schrank zu befestigen, wenn dieser in Position ist. Ein
Deckel 306 kann verwendet werden, um das Anschlussstück während der
Lagerung oder des Versands zu schützen.
-
Ein oder mehrere Druckwandler (redundante Wandler
können
verwendet sein) können
an einem Ersatzanschluss des Kanisters montiert sein, um eine Steuerung
des Druckmanagements zu ermöglichen,
so dass ein Einlassventil für
Helium oder dergleichen während
des Betriebs geschlossen bleibt und nur öffnet, wenn der Rauminhalt
gering ist.
-
Wie in 2 gezeigt,
weist der bewegbare Wagen (oder "Kiste") 300 Räder (Rollen) 310 auf,
die an einem Basisteil 316 angebracht sind und welche eine
geeignete Größe aufweisen
und in Abhängigkeit von
der Größe des Kanisters 301 angemessen
verschleißfest
sein können.
Die Räder 310 können Bremsen
aufweisen, einschließlich
einer Parkbremse oder einer Sicherheitsbremse. Der Wagen 300 kann Hülsen 312 aufweisen,
als Teil des Basisteils 316 oder daran angebracht, um beispielsweise
die Gabeln eines Gabelstaplers aufzunehmen. Der Wagen 300 kann
eine Abflussleitung aufweisen, um ein Entfernen von zumindest einem
Teil, und bevorzugt des Hauptteils, einer Flüssigkeitsleckage vor dem Entfernen
eines Wagens 300 aus einem Schrank 350 zu ermöglichen.
Der Wagen 300 kann ein Führungsteil 314 aufweisen,
welches mit einem Führungsteil 364 im
Schrank 350 fluchtet, um eine Ausrichtung des Wagens 300 zu
ermöglichen,
wenn dieser im Schrank 350 positioniert ist. Das Führungsteil 314 kann
ein Teil des Basisteils 316 sein oder daran angebracht
sein und kann unter Verwendung üblicher Verfahren
am Basisteil 316 befestigt sein (z. B. unter Verwendung
von Schrauben oder Bolzen oder durch Schweißen). Alternativ kann das Führungsteil 314 beispielsweise
als eine Schiene gestaltet sein, welche an der einen oder an mehreren
Seiten des Wagens 300 angebracht ist, wobei komplementäre Führungsteile
an entsprechenden Positionen an den Seiten des Schranks angebracht
sind. Bei einer anderen Alternative können die Führungsteile unter Federspannung
stehende Kugellagerbahnen sein, welche in Position einschnappen,
wenn der Wagen in korrekter Ausrichtung ist, wie es dem Fachmann
leicht ersichtlich sein würde.
Ferner sind am Basisteil 360 vier Außenwände 318 angebracht.
Normalerweise sind das Basisteil und die Seitenteile miteinander
verschweißt
oder es sind nahtlose Seitenwände
verwendet. Das Basisteil kann in Richtung zum Sensor 317 hin
winklig, genutet oder dergleichen sein. Gleichfalls kann das Basisteil
optional eine Wanne mit geringem Volumen aufweisen, um kleine Leckagen
zu sammeln, wodurch die Fähigkeit
des Sensors 317 solche kleinen Leckagen zu erfassen verbessert
ist. Ausricht-Führungsteile 319 können verwendet
sein, um den Kanister 301 im Wagen 300 zu positionieren.
Der Wagen 300 kann einen Abluftkanal aufweisen, um Entlüftung für Dampf
bereitzustellen, welcher dichter als Luft ist. Optional kann eine
Handhabe 320 am Wagen 300 befestigt sein, um einen
Bediener beim Manövrieren
des Wagens 300 zu unterstützen. Die Oberseite 330 des
Wagens 300 kann ein geeignet dimensioniertes Loch 334 aufweisen,
um die Oberseite des Kanisters 301 aufzunehmen. Es ist
bevorzugt, dass das Loch 334 so dimensioniert ist, dass
die Oberseite 330 genau hineinpasst, um ein Sichern des
Kanisters 301 innerhalb des Wagens 300 während des
Versands und während
einer Bewegung zu unterstützen.
Die Oberseite 330 kann optional mit Löchern 332 perforiert
sein. Die Löcher 332 dienen
dazu, dass eine Leckage im oberen Teil des Kanisters 301 in
den unteren Teil des Wagens 300 ablaufen kann. Zusätzlich kann
ein demontierbares Teil verwendet sein, welches das Anschlussstück dagegen abdichtet,
dass es der Umgebung ausgesetzt ist, und welches vorteilhaft sein
kann, wenn der Kanister für die
Verwendung in einem Beinraum positioniert ist. Dies würde eine
Ansammlung von Staub und dergleichen an und in dem Wagen und dem
Kanister verhindern. Zusätzlich
kann der Sensor 317 vorgesehen sein, um Flüssigkeitsleckagen
zu erfassen. Der Sensor kann mit einer Steuervorrichtung gekoppelt
sein, welche ein Signal an einen Bediener senden kann oder das System
im Fall einer erfassten Leckage herunterfahren kann. In der Industrie
ist derzeit empfohlen, dass das Volumen einer Sicherheitsbehälter-Einheit
mindestens 110% des Volumens des Kanisters 301 beträgt. Demgemäß ist bei
einer Ausführungsform
der Erfindung der Wagen 300 so konstruiert, dass er ein
Fassungsvermögen
von mindestens 110% des Innenvolumens des Kanisters 301 aufweist,
für den
aufzunehmen der Wagen 300 konstruiert ist.
-
Der Schrank 350 weist drei
Seitenwände 391,
ein Basisteil 360, eine Tür bzw. Türen 390 und ein Oberteil
auf. Ein oder mehrere Versteifungsteile 361 können am
Schrank angebracht sein, wie mittels Verschraubens mit dem Boden,
wo der Schrank aufgenommen ist, um die Struktur zu unterstützen. Alternativ
kann das Versteifungsteil 361 ausgetauscht werden, indem
im Basisteil des Schranks Löcher
verwendet werden, um das Basisteil des Schranks direkt am Fußboden zu
befestigen, wodurch die Stellfläche für den Schrank
reduziert ist. Eine oder mehrere Türen können verwendet sein. Wenn zwei
Türen verwendet
sind, kann ein Türanschlag-Teil 362 vorgesehen
sein. Der Schrank kann einen Aufnahmeraum 370 (oder "Steuerkasten") zum Installieren
von Prozess-Steuertechnik aufweisen. Alternativ kann sich die Prozess-Steuertechnik
außerhalb
des Schranks befinden. Prozess-Steuertechnik ist bekannt und von unterschiedlichen
kommerziellen Bezugsquellen verfügbar,
wie beispielsweise der Omron Inc. Die Prozess-Steuertechnik kann mit einem Touchscreen 393 gekoppelt
sein, wie in 3 dargestellt.
-
Der Schrank kann einen Ventilblock 380 mit einer
bestimmten Anzahl von Ventilen 382 (z. B. pneumatisch betätigte Ventile)
aufweisen, wie beispielsweise in den US-Patenten 5,465,766; 5,562,132; 5,590,695;
5,607,002 und 5,711,354 beschrieben, welche alle durch Bezugnahme
oder wie hierin beschrieben hierin aufgenommen sind. Der Verteiler
kann vorteilhafterweise derart konstruiert sein, dass keine ungespülten Totabschnitte
in dem Verteiler, den Leitungen und den Anschlussstücken vorhanden
sind. In diesem Zusammenhang kann die Konstruktion vorteilhafterweise
keine Krümmungen in
den Rohrverbindungsleitungen und keine biegsamen Leitungen aufweisen.
Im Allgemeinen ist der Druck im System so eingestellt, dass der
Druck an der strömungsaufwärtigen Seite
größer als
an der strömungsabwärtigen Seite
ist. In 2 können Ventile 382 unter
Verwendung von Prozess-Steuertechnik gesteuert sein, die im Steuerkasten 370 aufgenommen
ist. Es ist zu bemerken, dass eine große Vielzahl von Ventilen verwendet
werden kann, die manuell betätigte
Ventile, pneumatisch betätigte
Ventile oder jeden anderen Ventiltyp aufweisen, jedoch nicht darauf
begrenzt sind. Eine Verteilertür 384 kann vorgesehen
sein, um den Ventilblock zu verschließen. Im Schrank 350 kann
der Stutzen 383 vorgesehen sein, von welchem her die Verteilerleitungen
angeordnet sein können.
Der Stutzen 383 kann geeignet dimensioniert sein, dass
er in das Loch 305 des Kanisters 301 passt. Der
Stutzen 383 kann ferner so dimensioniert sein, dass er
einen ausreichenden Abluftstrom ermöglicht. Der Stutzen 383 kann
daher den gesamten Abluftstrom im Schrank enthalten und kann für einen
einwandfreien Ausgleich angepasst sein. Der Stutzen 383 kann
ferner die Funktion erfüllen
jegliche Flüssigkeitsleckagen
im Verteilerbereich nach unten in den Wagen 300 zu leiten,
welcher einen Sicherheitsbehälter
für solch
eine Leckage bereitstellt. In 2 ist
ferner ein Rohr
386 gezeigt, welches einen Lüftungsöffnungs-Bodenabschnitt
aufweist, wobei das Rohr in den Abluftstrom eingebunden ist, um
dadurch eine Anpassung und einen Ausgleich des Abluftstroms durch
den Schrank hindurch zu ermöglichen.
Der Schrank kann ferner einen Abluftauslass 381 aufweisen.
Optional können
Prellvorrichtungen 392 an der Rückseite des Schranks 350 angebracht
sein, die als Anschläge
für den
Wagen 300 dienen.
-
3 zeigt
ein Zweitürsystem
für die
Verwendung als Türen 390 von 2. Während in 3 ein Zweitürsystem dargestellt ist, können alternativ eine
oder mehrere Türen
verwendet sein. In 3 sind
eine linke Tür 399 und
eine rechte Tür 391 dargestellt,
wobei die innerhalb des Schranks 350 befindliche Seite
gezeigt ist. Jede Tür
kann unter Federvorspannung stehende Scharniere 394, um
die Türen
jeweils an den Schrank 350 zu montieren, Türverriegelungen 395 und
Entlüftungsöffnungen 396 aufweisen.
Ferner kann die Tür 391 den
Touchscreen 393 aufweisen, welcher mit Prozess-Steuertechnik gekoppelt
ist. Der Touchscreen 393 kann dazu dienen, einem Bediener
zu ermöglichen
die Prozesskonfiguration zu beobachten oder zu ändern.
-
4 erläutert den
Kanister 301, wenn er im Wagen 300 positioniert
ist, welcher im Schrank 350 aufgenommen ist. 4 zeigt daher die Konfiguration
des Systems gemäß dieser
Erfindung. Der Kanister 301 wurde im Wagen 300 wie
unter Verwendung eines Krans positioniert, wobei die Oberseite 330 danach
am Wagen 300 befestigt wurde, welche dadurch eine Seitwärtsbewegung
und ein Hin-und-Herbewegen des Kanisters 301 vermindert.
Der Kanister 301 kann entweder vor oder nach der Installation
im Wagen 300 befüllt
werden. In 4 ist ersichtlich, dass
der Stutzen 383 durch das Loch 305 in der vertikalen
Ummantelung 304 hindurchgleiten kann, so dass "Anschlussleitungen" (d. h. Verteilerleitungen) vor
Abschürfungen
durch den Rand des Lochs 305 geschützt sein können. Eine unter Federspannung stehende
Hubvorrichtung kann ferner verwendet sein, um die Anschlussleitungen
automatisch anzuheben, wenn diese entkuppelt sind. Es ist ferner
zu sehen, dass die vertikale Ummantelung 304, welche die
Anschlussstücke 303 während eines
Transports schützt,
in das Loch 384 der perforierten Wagenoberseite 380 eingepasst
ist.
-
Der Kanister 301 kann im
Wagen 300 positioniert werden, indem der Kanister 301 hochgehoben, bewegt
und im Wagen 300 positioniert wird. Der den Massen-Kanister 301 enthaltende
Wagen 300 kann durch einfaches Schieben von Hand bequem
bewegt werden, da der Wagen 300 mit Schwerlasträdern (Rollen) 310 versehen
ist. Vorteilhafterweise kann der Wagen 300 in den Lager-
und Zuführschrank 350 hineingeschoben
werden. Wie in 1 dargestellt, sind
der Schrank 350 und der Wagen 300 mit Führungsteilen 314 und 364 ausgebildet,
um den Bediener beim Positionieren des Wagens 300 im Schrank 350 zu
unterstützen.
Ein Vorteil der Erfindung ist der, dass der Schrank 350,
da der bewegbare Wagen 300 so wirkt, dass er eine Leckage,
sollte sie auftreten, zurückhält, in der
Größe relativ
zu einem üblichen Schrank
reduziert ist, bei welchem ein Gitterrost verwendet ist, um einen
Kanister über
einem Sicherheitsreservoir abzustützen, welches bei dieser Erfindung
im Massen-Schrank nicht notwendig ist, obwohl bei den Sekundärschränken solch
konventionelle Konstruktionen verwenden sein können. Ferner muss der Kanister 301 nicht
hochgehoben oder angehoben werden, um ihn wie in einem üblichen Schrank
zu installieren, da kein Gitterrost und kein Reservoir innerhalb
des Schranks untergebracht sind. Der Schrank und das bewegbare Eigensicherungssystem
dieser Erfindung erfordern daher weniger Raum, wobei sie trotzdem
einen Sicherheitsbehälter
bereitstellen. Wenn die Systeme dieser Erfindung in einer Reinraumumgebung
verwendet werden, wird vorteilhafterweise kein Gabelstapler benötigt, um
einen großen
Kanister im Schrank zu positionieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft,
da Beinraum-Gabelstapler selten und sehr teuer sind und einen großen Bereich
und Freiraum in dem Bereich des Schranks benötigen, um den Kanister darin
zu positionieren.
-
Die Arten von Chemikalien, welche
unter Verwendung des Massen-Zuführsystems
gemäß dieser
Erfindung befördert
werden können,
können
in Abhängigkeit
vom Typ des Prozesswerkzeugs und des gewünschten Ergebnisses stark variieren.
Nicht einschränkende
Beispiele repräsentativer
Chemikalien weisen auf: Tetraethylorthosilicat ("TEOS"),
Triethylphosphat, Trimethylphosphit, Trimethylborat, Titantetrachlorid,
Tantalverbindungen und dergleichen; Lösungsmittel, wie beispielsweise
Chlorkohlenwasserstoffe, Ketone, wie beispielsweise Aceton und Methylethylketon,
Ester, wie beispielsweise Ethylacetat, Kohlenwasserstoffe, Glykole,
Ether, Hexamethyldisilazane ("HMDS") und dergleichen;
und Feststoffgemische, die in einer Flüssigkeit dispergiert sind,
wie beispielsweise Barium/Strontium/Titanat-Mischungen (Mixturen).
Wenn die gelieferte Chemikalie in einer organischen Flüssigkeit
fest in Suspension gehalten wird, kann der Verteiler so gestaltet
sein, dass er eine Flüssigkeitsspülung für alle Leitungen
ermöglicht,
um zu verhindern, dass sich bei einer Verdampfung der organischen
Flüssigkeit
Feststoffe in den Leitungen ansammeln. Wenn Dispersionen verwendet
werden, ist es bevorzugt die Leitungen mit flüssigen Lösungsmitteln auszuspülen, wie
beispielsweise Triglyme oder Tetrahydrofuran (THF), so dass, wenn die Leitungen
drucklos gemacht werden, in den Leitungen keine Verbindungen abgeschieden
werden. Diese Beispiele von Chemikalien sind nicht dazu gedacht,
in irgendeiner Weise einschränkend
zu sein. Die Chemikalien können
eine Vielzahl von Reinheiten aufweisen und Chemikalien-Mischungen
können verwendet
werden. Bei einer Ausführungsform
ist eine Einzelchemikalie verwendet. Eine bestimmte Chemikalie kann
vorteilhafterweise eine Reinheit von 99,999% oder mehr in Bezug
auf Spurenmetalle aufweisen.
-
Eine Ausführungsform des Systems, das
im Schrank 101 von 1 vorgesehen
sein kann, ist in 36 und 37 des US-Patents 5,711,354 dargestellt, welches
durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
-
Der Schrank gemäß dieser Erfindung kann so
konstruiert sein, dass er für
eine Verwendung in gefährlichen
und explosiven Umgebungen geeignet ist. Im wesentlichen ist dies
erreicht, indem alle elektronischen Komponenten in Bereichen, die
abgedeckt sind, mit einem Inertgas isoliert sind. Auf diese Weise
findet eine Funkenemission von einer elektronischen Komponente in
einer Umgebung statt, die im Wesentlichen keinen Sauerstoff aufweist,
was die Wahrscheinlichkeit einer Explosion infolge von Dämpfen, die
im Schrank vorhanden sein können, beträchtlich
reduziert. Eine nicht einschränkende,
repräsentative
Ausführungsform
dieses Schranks ist in 5A und 5B dargestellt.
-
Die in 5A und 5B dargestellten Bezugszeichen
entsprechen den Komponenten, die im Obigen in Bezug auf 2 beschrieben wurden, mit
der Maßgabe,
dass in den 5A und 5B den Zahlen der Buchstabe "A" folgt. Es ist ersichtlich, dass in 5A und 5B der Steuerkasten 370A und
der Touchscreen 383A im Schrank 700 isoliert wurden. Der
Steuerkasten 370A kann elektronische Ausrüstung (nicht
gezeigt) aufweisen, wie beispielsweise Prozess-Steuertechnik. Während der
Verwendung werden die Gehäuse
für den
Steuerkasten 370A und 383A in ein Inertgas eingehüllt, welches
mittels einer oder mehrerer Spülleitungen 771 zugeführt werden kann.
Die eine oder die mehreren Spülleitungen 771 können mit
dem Gehäuse
für den
Touchscreen 383A verbunden sein. Zusätzliche Leitungen können verwendet
sein, um zu ermöglichen,
dass Inertgas direkt in den Steuerkasten strömt, der nicht mit der Spülleitung 771 verbunden
ist. Auf diese Weise kann eine einzelne Leitung vorgesehen sein,
um sowohl über den
Touchscreen als auch über
die Steuerbox ein Inertgas zu decken. Ein oder mehrere Druckbegrenzungsventile 772 können verwendet
sein, um eine Anfangsspülung
bereitzustellen und um das Inertgas für die isolierten Komponenten
zu überwachen
und zuzumessen. Übliche
Spül-Steuervorrichtungen
können
verwendet werden, wie sie beispielsweise von Expo Safety Systems
verfügbar
sind.
-
Wie in 5B gezeigt,
kann der Touchscreen 393A in einem Gehäuse eingeschlossen sein, das
mittels Phantomlinien 394A dargestellt ist. Um den Touchscreen
vollkommen zu isolieren, können zusätzliche
Komponenten vorgesehen sein, wie beispielsweise die Verwendung eines
Kunststofffensters (z. B. eine elektrisch leitfähige Polycarbonatplatte) 394D,
das mittels eines Dichtungsmaterials 384B, eines Kunststoffzwischenstücks 384C (z.
B. Acryl) mit Löchern
zum Abführen
eines Gasstroms, eines Touchscreenfenster-Dichtungsmaterials 394E und eines
Spülgehäuse-Rahmens 394F in
Position gehalten wird. Wenn der Touchscreen auf diese repräsentative
Weise zusätzlich
isoliert wird, kann der Touchscreen zugänglich sein, indem beispielsweise eine Stahlkugel 394G verwendet
wird, welche durch die Verwendung einer Magnetwand und einer Leine 394H manipuliert
wird.
-
Das System kann unter Verwendung üblicher
Verfahren zusammengebaut werden, wie beispielsweise unter Verwendung
von Druckanpassventilen, durch Schweißen und dergleichen. Die Ventile können unter
Verwendung einer üblichen
Prozesssteuerung, wie beispielsweise eines programmierbaren Steuervorrichtungskastens
von Omron gesteuert werden, der mit einem Touchscreen-Bedienfeld
verkabelt ist. Alternativ können
die Ventile unter Verwendung einer ADCS APCTM-Steuervorrichtung
gesteuert werden, welche einen eingebetteten Mikroprozessor für die Ausführung von
Befehlsfolgen enthält,
wobei auf einem EPROM Software vorhanden ist. Die Steuereinheit
kann beispielsweise den Strom eines unter Druck stehenden Gases
steuern, um Pneumatikventile zu öffnen
oder zu schließen.
-
Andere Modifikationen und alternative
Ausführungsformen
dieser Erfindung werden dem Fachmann unter Betrachtung dieser Beschreibung
ersichtlich. Demgemäß ist diese
Beschreibung als lediglich illustrativ zu betrachten und dient dem
Zweck den Fachmann über
die Art und Weise des Ausführens
der Erfindung zu unterrichten. Es ist selbstverständlich,
dass die hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
als derzeitig bevorzugte Ausführungsformen
zu betrachten sind. Äquivalente
Elemente können
eingesetzt werden für jene,
die hierin dargestellt und beschrieben sind.