ES2276443T3 - Metodo y aparato para producir gases a altisima presion. - Google Patents
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Abstract
SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA PONER A PRESION UN GAS DE GRAN PUREZA, EN FORMA LICUADA, HASTA CONVERTIRLO EN GAS A PRESION ULTRAELEVADA EN FORMA DE VAPOR, USANDO UN RECIPIENTE DE VAPORIZACION CALENTADO, A VOLUMEN CONSTANTE.
Description
Método y aparato para producir gases a altísima
presión.
Algunos procesos, como la deposición al vapor de
películas metálicas finas en pastillas de silicio, requieren el uso
de gas de alta pureza a altas presiones. Por ejemplo, algunos
procesos de deposición física al vapor de nuevo desarrollo
utilizados por la industria de semiconductores requieren el uso de
argón de alta pureza a presiones superiores a 68.947.572,8 PA
presión absoluta (10.000 psia). Cualquier cantidad significativa de
contaminantes particulados o moleculares, tal como varios compuestos
de fluorocarbono o hidrocarbono en el argón pueden contaminar las
superficies de las pastillas de silicio, y reducen el rendimiento de
los microchips a niveles no económicos. Por lo tanto, la
contaminación de argón en tales aplicaciones debe ser evitada.
La prevención de contaminación en sistemas de
argón a alta presión es difícil. Unos medios típicos para
proporcionar argón a presiones superiores a 68.947.572,8 PA presión
absoluta (10.000 psia) es mediante compresión mecánica de gas
argón. Los compresores mecánicos muy fiables, es decir, los que
tienen los períodos operativos más largos entre mantenimiento,
utilizan pistones con juntas estancas de compresión para separar el
argón presurizado de un fluido hidráulico. Tales juntas estancas
tienden a desgastarse, tener escapes, y a la posterior contaminación
del argón de alta pureza. Un diseño de compresor alternativo usa un
diafragma metálico oscilante para separar el argón presurizado de
un fluido hidráulico. Sin embargo, los diafragmas de tales
compresores son propensos a fallo por fatiga y requieren frecuente
mantenimiento. El fallo por fatiga del diafragma en tales
compresores da lugar a contaminación del argón con partículas y
otras impurezas.
Unos medios alternativos de suministrar argón a
presión alta constan de un proceso de dos pasos en los que primero
se comprime argón líquido a presión alta usando una bomba de líquido
criogénico. El argón presurizado fluye entonces a un recipiente
separado donde se transfiere calor al argón a una presión alta fija.
La transferencia de calor eleva la temperatura del argón al nivel
ambiente. Usando este método, se puede usar bombas de líquido
criogénico para producir presiones de argón superiores a
68.947.572,8 PA presión absoluta (10.000 psia) como se describe en
US 4.032.337. Sin embargo, las bombas de líquido criogénico
requieren frecuente mantenimiento y subenfriamiento líquido para
minimizar la cavitación, y pueden contaminar el argón con partículas
u otras impurezas.
La presente invención supera los inconvenientes
de la técnica anterior para evitar contaminación de aceites
lubricantes y metales, para evitar la complejidad de compresión
mecánica, y todavía proporciona un método simple y limpio de
obtener presiones ultra altas en gases que tienen requisitos de alta
pureza como demanda actualmente la industria, como se expone con más
detalle a continuación.
US 5 440 886, US 5 237 824, EP 0 908 664, EP 0
968 387 describen un método de presurizar un gas sin el uso de
bombas.
La presente invención es un método de presurizar
un gas de alta pureza a presión ultra alta manteniendo al mismo
tiempo la alta pureza del gas, incluyendo los pasos definidos en la
reivindicación 1.
Preferiblemente, el paso de calentamiento d) se
realiza por intercambio de calor indirecto del gas de alta pureza en
un estado físico licuado con un fluido de calentamiento en el
recipiente de vaporización.
Preferiblemente, la presión ultra alta es al
menos 13.789.514,56 PA presión absoluta (2.000 psia).
Más preferiblemente, la presión ultra alta es al
menos 55.158.058,24 PA presión absoluta (8.000 psia).
Muy preferiblemente, la presión ultra alta es
del rango de aproximadamente 68.947.572,8 PA absoluta (10.000 PSIA)
a 461.948.737,76 PA absoluta (67.000 psia).
Preferiblemente, la alta pureza es al menos
99,9% por volumen del gas, más preferiblemente 99,999% y muy
preferiblemente 99,9999%.
Preferiblemente, el gas de alta pureza es
presurizado en uno de una pluralidad de recipientes de vaporización
conectados en paralelo, donde cuando un recipiente de vaporización
está siendo llenado por introducción de gas a presión alta en un
estado físico licuado, los otros recipientes de vaporización están
dispensando el gas vaporizado de alta pureza a presión ultra alta y
calentando el gas de alta pureza en un estado físico licuado,
respectivamente.
En una alternativa, el gas de alta pureza a una
presión ultra alta es introducido en botellas de almacenamiento.
Preferiblemente, el gas de alta pureza a una presión ultra alta es
distribuido a un proceso de semiconductores situado hacia abajo como
una fuente de presurización.
Preferiblemente, el gas de alta pureza es
reciclado del proceso de semiconductores a un licuador de gas y
posteriormente al recipiente de vaporización.
Preferiblemente, el gas de alta pureza se
selecciona del grupo que consta de argón, nitrógeno, oxígeno, helio,
hidrógeno y sus mezclas. Más preferiblemente, el gas de alta pureza
es argón.
La presente invención también es un aparato para
presurizar un gas de alta pureza a presión ultra alta manteniendo
al mismo tiempo la alta pureza del gas, como se define en la
reivindicación 13.
Preferiblemente, los medios para dispensar de
forma controlable el gas de alta pureza a presión ultra alta son un
conducto con válvula conectado desde el recipiente de vaporización a
un aparato de proceso de semiconductores situado hacia abajo.
Preferiblemente, los medios para dispensar de
forma controlable el gas de alta pureza a presión ultra alta son un
conducto con válvula conectado extraíblemente desde el recipiente de
vaporización a una o más botellas de almacenamiento situadas hacia
abajo.
Preferiblemente, se ha previsto un tubo para
reciclar el gas de alta pureza a pureza ultra alta desde los medios
para dispensación de forma controlable al licuador.
Preferiblemente, el recipiente de vaporización
incluye tres recipientes de vaporización conectados en paralelo.
Preferiblemente, el recipiente de vaporización
tiene el intercambiador de calor indirecto situado dentro del
recipiente.
Preferiblemente, el recipiente de vaporización
tiene una caja exterior de contención de presión, una capa aislante
intermedia, una caja interior conteniendo gas y un intercambiador de
calor indirecto que tiene pasos para el flujo de fluido de
calentamiento a través del intercambiador de calor indirecto donde
los pasos tienen aletas que sobresalen hacia fuera para proporcionar
una mayor superficie de intercambio térmico.
La figura 1 es una ilustración esquemática de
una primera realización preferida de la presente invención para el
suministro de argón a un proceso de semiconductores.
La figura 2 es una ilustración en sección
transversal de una realización preferida de un recipiente de
vaporización.
Un método y aparato se describen para la
vaporización isocora (volumen constante) de gas licuado para
producir gas a presión ultra alta y de alta pureza. El gas de alta
pureza licuado es distribuido a un recipiente de vaporización que
posteriormente se sella. Posteriormente se transfiere calor al
recipiente para vaporizar el gas licuado, y elevar la temperatura
del gas a ambiente. El gas a presión ultra alta y de alta pureza es
transferido posteriormente a una herramienta de procesado de
pastillas de silicio, botella de gas, u otro receptor. La invención
puede producir argón a presiones de hasta aproximadamente 4.578119
x 10^{8} PA absoluta (66.400 psia).
La presente invención proporciona un método y
aparato mejorados para producir gas a presión ultra alta y de alta
pureza. La invención usa vaporización de gas licuado en un
recipiente sellado como unos medios para producir presión alta. Tal
gas presurizado puede ser distribuido a varios receptores,
incluyendo herramientas de procesado de pastillas de silicio que
requieren presiones superiores a 68.947.572,8 PA absoluta (10.000
psia), y botellas de gas de alta pureza para la industria
electrónica que requieren presiones de aproximadamente 1,723689 x
10^{7} PA absoluta (2.500 psia).
Presión ultra alta significará a los efectos de
la presente invención presiones de al menos 13.789.514,56 PA (2.000
psia), preferiblemente al menos 55.158.058,24 PA absoluta (8.000
psia), muy preferiblemente en el rango de aproximadamente
68.947.572,8 PA absoluta (10.000 psia) a 461.948.737,76 PA absoluta
(67.000 psia).
Alta pureza significará a los efectos de la
presente invención una pureza gas de 99,9% por volumen del gas,
preferiblemente 99,999% por volumen del gas, muy preferiblemente
99,9999% por volumen del gas.
Un sistema típico de compresión isocora de argón
(volumen constante) para una herramienta de procesado de pastillas
de silicio se representa en la figura 1. Esta realización de la
invención incluye un sistema de recuperación de argón para reciclar
argón usado. Se almacena argón líquido (LAR) en un dewar de LAR
térmicamente aislado o recipiente de almacenamiento 10. El LAR
puede ser almacenado a presión casi atmosférica a una temperatura
de punto de ebullición de -185,9ºC (-302,6ºF). La idea requiere al
menos un recipiente de vaporización de LAR situado hacia abajo del
dewar 10. En esta realización tres recipientes de vaporización, 12,
14 y 16, respectivamente, se representan debajo del dewar de LAR 10
en la figura 1. Múltiples recipientes de vaporización aumentan la
velocidad del proceso permitiendo la operación secuencial. Cuando un
recipiente hace fluir argón presurizado a la herramienta, los otros
dos recipientes se están cargando con LAR del dewar o vaporizando
una carga de LAR.
En esta realización se representan tres
recipientes de vaporización a efectos ilustrativos. En esta
invención se puede utilizar cualquier número de recipientes de
vaporización.
Cada recipiente de vaporización 12, 14 y 16
tiene una válvula de suministro de LAR V12, V14 y V16,
respectivamente, situada en su parte superior. La válvula de
suministro de LAR está abierta para hacer fluir LAR del dewar 10 al
recipiente de vaporización a través del colector 18. Cuando el LAR
contacte el recipiente de vaporización a temperatura ambiente,
tendrá lugar evaporación súbita inicial del líquido. El vapor
evaporado vuelve hacia arriba al dewar de LAR 10 cuando el líquido
fluye hacia abajo. El vapor evaporado súbitamente tenderá a aumentar
la presión del dewar de LAR 10. Por lo tanto, el vapor evaporado
súbitamente es re-licuado en un licuador de argón
20 situado encima del dewar de argón 10. El licuador 20 puede
constar, por ejemplo, de un intercambiador de calor (por ejemplo,
placa y aleta) utilizándose nitrógeno líquido (LIN) 22 como el medio
de enfriamiento. La presión en el dewar de LAR 10 (1,013529 bar
(14,7 psia) en esta realización) se mantiene por el vaporizador
interno típico del dewar/sistema de alivio de presión como es
conocido en la industria de gases industriales (no mostrado). Una
válvula de alivio de presión 24 en el dewar de LAR 10 protege contra
la sobrepresurización.
Después de que el recipiente de vaporización,
12, 14 o 16, respectivamente, se enfríe a la temperatura del LAR
(-185,9ºC= -302,6ºF), el LAR comenzará a llenar el recipiente.
Cuando el recipiente de vaporización está cargado con LAR a una
profundidad deseada, la válvula V12, V14 o V16, respectivamente, se
cierra, y el recipiente se sella. El calor es transferido
posteriormente al LAR capturado. El calor transferido vaporiza el
LAR en el recipiente. Cuando se transfiere calor adicional, la
temperatura del argón sube al nivel ambiente. Durante este proceso
de vaporización y calentamiento, se producen altas presiones en el
recipiente.
La presión final de argón en el recipiente de
vaporización se puede prever a partir del volumen conocido de la
carga inicial de LAR. Por ejemplo, es conocido que la densidad de
LAR en el punto de ebullición normal es 1390,78 g/l (86,82
lb/pie^{3}). Además, en el punto de ebullición normal, es sabido
que la densidad del argón gaseoso frío en el espacio de carga del
recipiente sellado es 0,36 lb/pie^{3}. Si se deja que la carga de
LAR ocupe 83,4% del volumen del recipiente, el argón gaseoso frío
ocupa el 16,6% restante del volumen del recipiente. En este caso, la
densidad media de todo el argón en el recipiente es 1160 g/l (0,834
(86,82) + 0,166(0,36) = 72,47 lb/pie^{3}). El volumen
interno del recipiente y la masa de argón en el recipiente no
cambian durante el proceso de transferencia de calor. Por lo tanto,
después de que el argón en el recipiente es vaporizado y calentado a
21,11ºC (70ºF), la densidad media del argón capturado permanece a
1160 g/l (72,47 lb/pie^{3}). En estas condiciones de temperatura y
densidad la presión final prevista del argón en el recipiente es
1723,689 bar (25.000 psia).
Usando una cantidad inicial de LAR más pequeña
en el recipiente, se puede lograr presiones finales más bajas
después del proceso de transferencia de calor. A la inversa, usando
una mayor cantidad inicial de LAR en el recipiente, se pueden
lograr presiones finales más altas. La presión más alta alcanzable
teóricamente se obtiene cuando el recipiente está completamente
lleno de LAR, sin dejar espacio en el recipiente cargado. En este
caso la densidad media del argón capturado en el recipiente es igual
a la del líquido, 1390 g/l (86,82 lb/pie^{3}). Después de que el
argón es vaporizado y calentado a 21,11ºC (70ºF) el argón logra una
presión final prevista de 66.400 psia. Por lo tanto, comenzando con
LAR a una presión inicial de 1.013 bar (14,7 psia), son posibles
presiones finales de hasta aproximadamente 4578,119 bar (66.400
psia) usando este método.
Cada recipiente de vaporización 12, 14 y 16
tiene un sensor de presión P12, P14 o P16, respectivamente y una
válvula de alivio de presión accionada automáticamente R12, R14 o
R16, respectivamente. La válvula de alivio de presión está regulada
para abrirse a la presión final deseada de argón. La válvula de
alivio puede ponerse, por ejemplo, a una presión deseada en el
rango de 13.789.514.56 PA absoluta (2.000 psia) a 2068.427 bar
(30.000 psia). Si la presión del recipiente de vaporización excede
de la presión deseada, la válvula de alivio se abre y el argón fluye
a través de la válvula de alivio al sistema de recuperación de
argón. Después de abrirse la válvula de alivio, no tiene lugar más
aumento de la presión del recipiente.
Cuando la herramienta de procesado de pastillas
requiere argón presurizado, las válvula 26, 28 o 30,
respectivamente, se abre en el conducto 31. El argón presurizado
fluye entonces a través de una válvula dosificadora fina 32 a la
herramienta de procesado de pastillas de semiconductores 34. La
válvula dosificadora fina 32 se regula para controlar el flujo de
argón y la tasa de presurización de la herramienta de procesado 34.
Cuando la herramienta 34 es presurizada a la presión requerida, la
válvula 26, 28 o 30, respectivamente, se cierra.
Cuando termina el ciclo de la herramienta,
válvula de herramienta 36 se abre, y la herramienta 34 se
despresuriza. La válvula 26, 28 o 30, respectivamente, también se
vuelve a abrir entonces para despresurizar el recipiente de
vaporización, 12, 14 o 16, respectivamente. En esta realización de
la invención, el argón usado fluye a una botella de presión baja 38
mediante la línea 40, que actúa como un depósito de contención del
argón, e incluye parte del sistema de recuperación de argón. La
presión de argón en la botella de presión baja varía con el tiempo
durante el ciclo del proceso, pero es mayor que la del dewar de LAR
10 (1.013 bar = 14,7 psia en esta realización), y menor que en la
herramienta de procesado de pastillas 34. La presión de la botella
38 puede ser, por ejemplo, una presión de aproximadamente 20.68 bar
(300 psig) durante el ciclo de proceso. Una válvula dosificadora
fina 42 está situada hacia abajo de la válvula 36. Esta válvula 42
se regula para controlar el flujo de argón y la tasa de
despresurización de la herramienta de procesado 34 y el recipiente
de vaporización 12, 14 o 16, respectivamente. Cuando la presión de
la herramienta 34 y el recipiente de vaporización 12, 14 o 16,
respectivamente, cae a 20,68 bar (300 psig) o menos, la válvula 36
se cierra y la válvula 44 se abre para dejar salir la pequeña
cantidad de argón restante de la herramienta 34 y el recipiente de
vaporización 12, 14 o 16, respectivamente. La herramienta y
recipiente vuelven entonces a una presión de 14,7 psia.
El argón recuperado en la botella de presión
baja 38 fluye a través de un regulador de presión directa 46 al
licuador de argón 20. El punto de referencia del regulador de
presión directa es igual a la presión del dewar de argón (1,013 bar
= 14,7 psia en esta realización). El argón ventilado es sustituido
en el sistema usando una línea de compensación de argón 48. El
argón reciclado podría ser filtrado ventajosamente a las bajas
presiones del circuito de reciclado antes de ser presurizado a las
altas presiones del sistema.
En todas las realizaciones de la invención, el
argón de relleno se puede suministrar en forma gaseosa al LAR
licuador, o en forma líquida al dewar de LAR.
Un detalle de un recipiente de vaporización
típico 12 se representa en la figura 2. Un orificio de entrada 64
para LAR está dispuesto encima del recipiente 12. LAR fluye hacia
abajo del dewar de LAR al recipiente 12. El LAR se contiene en una
caja interior conteniendo gas 50. La masa térmica de esta caja
interior 50 se minimiza con el fin de minimizar el tiempo de
enfriamiento inicial del recipiente 12 durante el llenado con LAR.
La caja 50 se encuentra dentro de una caja exterior de contención de
presión de pared gruesa 52. La temperatura de la caja exterior de
contención de presión de pared gruesa 52 está cerca del nivel
ambiente. Para esta finalidad, se puede colocar una capa aislante
térmica 54 en el espacio entre la caja 50 y la caja 52. Un orificio
ecualizador de presión, o agujero, 56 encima de la caja 50 evita
toda presurización del recipiente frío. Este agujero puede contener
un medio desempañante, tal como malla de metal o metal sinterizado
poroso para evitar que gotitas de LAR escapen de la caja 50.
La cantidad de LAR cargada en el recipiente de
vaporización 12 se puede medir gravimétricamente midiendo el cambio
de peso del recipiente de vaporización, o más preferiblemente
midiendo la profundidad de LAR en la caja 50. Las mediciones de
profundidad se pueden realizar usando un sensor de nivel, o más
preferiblemente un manómetro de presión diferencial (DP) 58 para
medir la carga de LAR líquido como se representa la figura 2.
Se puede transferir calor al LAR usando un
calentador de resistencia eléctrica en contacto térmico con el LAR,
o más preferiblemente por contacto térmico con un medio de
calentamiento, tal como nitrógeno gaseoso fluido (GAN) como se
representa en la figura 2. La figura 2 representa unos medios por
los que el GAN a temperatura ambiente o el GAN calentado puede ser
puesto en contacto térmico con el argón. La transferencia de calor
entre el GAN y el argón se puede mejorar usando un intercambiador
de calor indirecto 60 en el recipiente 12. El intercambiador de
calor 60 puede constar de un intercambiador de calor de placa y
aleta diseñado para altas presiones, un tubo de intercambio térmico
enrollado en espiral, o más preferiblemente un paso con aletas de
calor 62 soldadas a su superficie exterior como se representa en la
figura 2. El calor transferido del GAN vaporiza el LAR,
posteriormente eleva la temperatura de argón al nivel ambiente. El
argón presurizado sale entonces del recipiente de vaporización 12 a
través del orificio 64 encima del recipiente 12.
En una realización alternativa de la invención,
no representada, no se usa ningún sistema de recuperación de argón.
Todo el argón es suministrado al dewar de LAR por la línea de
compensación de argón, y todo el argón usado es expulsado del
sistema.
En otra realización alternativa de la invención,
no representada, se usa un solo recipiente de vaporización. Esta
realización puede ser usada en los casos donde el ciclo período de
la herramienta u otro receptor es mayor o igual que el período de
ciclo del recipiente de vaporización. En este caso un solo
recipiente de vaporización puede proporcionar argón a presión alta
a una tasa suficiente para cumplir los requisitos de la herramienta.
Esta realización también contempla otra aplicación para esta
invención en la que el receptor de argón consta de un banco de
botellas de argón de alta pureza, más bien que una herramienta del
proceso de pastillas de semiconductores. Las botellas están llenas
de argón a presión alta (por ejemplo 172,3 bar = 2.500 psia)
recibido del recipiente de vaporización. Después del llenado, se
cierran las válvulas de las botellas de argón. Las botellas de argón
llenadas se quitan entonces y sustituyen por botellas vacías.
En otras realizaciones de la invención, se puede
producir sustancias distintas de argón a presión alta usando
vaporización y calentamiento a volumen constante. La invención puede
ser usada para producir nitrógeno, oxígeno, helio, hidrógeno u
otras sustancias de bajo punto de ebullición a presión alta mediante
vaporización y calentamiento a volumen constante. Tales sistemas de
suministro a alta presión pueden ser usados, por ejemplo, para
llenar botellas de gas de alta pureza a presiones de 137,89 bar
(2.000 psia) a 413,68 bar (6.000 psia).
Los medios presentes para producir argón
presurizado incluyen compresión de argón gaseoso o líquido en un
compresor mecánico o bomba criogénica. Tal equipo requiere frecuente
mantenimiento, contamina el gas con fluido neumático o hidráulico
y/o partículas, y puede producir altos niveles de ruido. Eliminando
completamente la maquinaria de compresión o bombeo, esta invención
reduce el mantenimiento del equipo y la contaminación de gas, y
elimina los problemas de cavitación y ruido de líquido. La invención
proporciona así unos medios mejorados de suministrar gas de alta
pureza a presiones de hasta aproximadamente 4578,118 bar (66.400
psia).
La presente invención se ha ilustrado con
respecto a varias realizaciones preferidas, pero el pleno alcance de
la invención deberá ser conocido por las reivindicaciones
siguientes.
Claims (17)
1. Un método de presurizar un gas de alta pureza
a presión ultra alta manteniendo al mismo tiempo la alta pureza del
gas, incluyendo los pasos de;
a) proporcionar un gas de alta pureza en un
estado físico licuado;
b) introducir dicho gas de alta pureza en un
estado físico licuado en un recipiente de vaporización (12, 14,
16);
c) cerrar dicho recipiente de vaporización (12,
14, 16) después de llenarlo al menos parcialmente con dicho gas de
alta pureza en un estado físico licuado; y
d) calentar dicho recipiente de vaporización
(12, 14, 16) y dicho gas de alta pureza en un estado físico licuado
que llena al menos parcialmente dicho recipiente (12, 14, 16) para
vaporizar dicho gas de alta pureza y para presurizar dicho gas de
alta pureza a dicha presión ultra alta;
caracterizado por las características
siguientes:
e) dicho gas de alta pureza es distribuido a una
presión ultra alta a un proceso de semiconductores situado hacia
abajo (34) como una fuente de presurización; y
f) dicho gas de alta pureza es reciclado de
dicho proceso de semiconductores (34) a un licuador de gas (20) y
después a dicho recipiente de vaporización (12, 14, 16).
2. El método de la reivindicación 1, donde dicho
paso de calentamiento d) se realiza por intercambio de calor
indirecto de dicho gas de alta pureza en un estado físico licuado
con un fluido de calentamiento en dicho recipiente de vaporización
(12, 14, 16).
3. El método de la reivindicación 1, donde dicha
presión ultra alta es al menos 13.789.514,56 PA presión absoluta
(2.000 psia).
4. El método de la reivindicación 3, donde dicha
presión ultra alta es al menos 55.158.058,24 PA presión absoluta
(8.000 psia).
5. El método de la reivindicación 4, donde dicha
presión ultra alta es del rango de aproximadamente 68.947.572,8 PA
presión absoluta (10.000 psia) a 461.948.737,76 PA presión absoluta
(67.000 psia).
6. El método de la reivindicación 1, donde dicha
alta pureza es al menos 99,9% por volumen de dicho gas.
7. El método de la reivindicación 1, donde dicho
gas de alta pureza es al menos 99,999% por volumen de dicho gas.
8. El método de la reivindicación 1, donde dicho
gas de alta pureza es al menos 99,9999% por volumen de dicho
gas.
9. El método de la reivindicación 1, donde dicho
gas de alta pureza es presurizado en uno de una pluralidad de
recipientes de vaporización conectados en paralelo (12, 14, 16),
donde cuando un recipiente de vaporización (12, 14, 16) está siendo
llenado por introducción de gas a presión alta en un estado físico
licuado, los otros recipientes de vaporización (12, 14, 16) están
dispensando dicho gas vaporizado de alta pureza a presión ultra alta
y calentando dicho gas de alta pureza en un estado físico licuado,
respectivamente.
10. El método de la reivindicación 1, donde
dicho gas de alta pureza a una presión ultra alta es introducido en
botellas de almacenamiento.
11. El método de la reivindicación 1, donde
dicho gas de alta pureza se selecciona del grupo que consta de
argón, oxígeno, nitrógeno, helio, hidrógeno y sus mezclas.
12. El método de la reivindicación 1, donde
dicho gas de alta pureza es argón.
13. Un aparato para presurizar un gas de alta
pureza a presión ultra alta manteniendo al mismo tiempo la alta
pureza del gas, incluyendo
a) un licuador (20) para licuar dicho gas de
alta pureza que tiene al menos dos pasos de intercambio de calor
indirecto a través de los que un medio de enfriamiento pasa en
intercambio de calor indirecto en un paso y a través de los que un
gas de alta pureza que es licuado pasa en intercambio de calor
indirecto en otro paso;
b) un recipiente de almacenamiento (10)
conectado a dicho licuador (20) para recibir y almacenar dicho gas
de alta pureza después de haber sido licuado;
c) al menos un recipiente de vaporización (12,
14, 16) conectado a dicho recipiente de almacenamiento (10) que
tiene al menos un orificio para recibir y dispensar dicho gas de
alta pureza, un intercambiador de calor indirecto en intercambio
térmico con dicho recipiente para calentar dicho gas de alta pureza,
y medios para detectar la cantidad de dicho gas de alta pureza en
dicho recipiente; y
d) medios para dispensar de forma controlable
dicho gas de alta pureza a presión ultra alta desde dicho recipiente
de vaporización (12, 14, 16),
caracterizado por las características
siguientes:
e) dichos medios para dispensar de forma
controlable dicho gas de alta pureza a presión ultra alta son un
conducto con válvula (26, 28, 30, 32) conectado desde dicho
recipiente de vaporización (12, 14, 16) a un aparato de proceso de
semiconductores situado hacia abajo (34), y
f) se ha dispuesto un tubo para reciclar dicho
gas de alta pureza a pureza ultra alta desde dichos medios para
dispensación de forma controlable a dicho licuador.
14. El aparato de la reivindicación 13, donde
dicho conducto con válvula (26, 28, 30, 32) está conectado
extraíblemente desde dicho recipiente de vaporización (12, 14, 16) a
una o más botellas de almacenamiento situadas hacia abajo (4).
15. El aparato de la reivindicación 13, donde
dicho recipiente de vaporización (12, 14, 16) incluye tres
recipientes de vaporización conectados en paralelo (12, 14, 16).
16. El aparato de la reivindicación 13, donde
dicho recipiente de vaporización (12, 14, 16) tiene dicho
intercambiador de calor indirecto situado dentro de dicho
recipiente.
17. El aparato de la reivindicación 13, donde
dicho recipiente de vaporización (12, 14, 16) tiene una caja
exterior de contención de presión (52), una capa aislante intermedia
(54), una caja interior conteniendo gas (50) y un intercambiador de
calor indirecto (60) que tiene pasos para el flujo de fluido de
calentamiento a través de dicho intercambiador de calor indirecto
(60), donde dichos pasos tienen aletas (62) que sobresalen hacia
fuera para proporcionar una mayor superficie de intercambio
térmico.
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