JP2003532033A - 流体含有容器内に配置され、その場で調節可能なレギュレータを備えるガス貯蔵送出システム - Google Patents
流体含有容器内に配置され、その場で調節可能なレギュレータを備えるガス貯蔵送出システムInfo
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Abstract
Description
enn M.Tomを名義とする米国特許出願第第09/067,393号「流
体を貯蔵し、ガスを送出するシステム(Fluid storage and
gas dispensing system)」の一部係属出願である、19
99年4月28日に出願され、Luping Wang及びGlenn M.T
omを名義とする米国特許出願第09/300,994号「流体を貯蔵し、ガス
を送出するシステム(Fluid storage and gas disp
ensing system)」の一部係属出願である。
蔵し、ガスを送出するシステムに関する。
は複数種類)の供給源が要望されている。
ディスプレイの製造、医療介入及び治療、水処理、応急呼吸装置、溶接作業、液
体及びガスの空間を設けた送出が挙げられる。
ン、ホスフィンなど)及び気相有機金属源試薬などのガスをオンデマンドで供給
する半導体製造設備における使用に特に適した、信頼性の高い供給源を提供する
ものである。
に記載された装置及び方法が挙げられる。
に付与された米国特許第4,744,221号(5〜15オングストロームの孔
径を有するゼオライト上にアルシンを吸着して貯蔵し、アルシンを脱離する高温
までそのゼオライトを加熱することにより送出させる、アルシンの貯蔵及び送出
)がある;
V.McManusに付与された米国特許第5,518,528号(ガスを低圧
力にて物理的吸着媒体上に吸着式に保持し、圧力差を形成してガスをその吸着媒
体から脱離する、ガスの貯蔵及び送出システム)がある;
omas B.Martin,Jr.に付与された米国特許第5,937,89
5号、並びに、1999年12月28日に発行され、Roy V.Semerd
jian、David A.LeFebre及びThomas B.Marti
n,Jr.に付与された米国特許第6,007,609号(送出逆止め弁の形態
をとるレギュレータ及び流体送出用毛細管流量制限装置を備えた加圧容器)があ
る;
M.Tomの名義の同時係属中である米国特許先行出願第09/067,393
号、並びに、1999年4月28日に出願され、Luping Wang及びG
lenn M.Tomの名義の同時係属中である米国特許先行出願第09/30
0,994号(容器から送出される流体をレギュレータから下流の流量制御手段
に流動させるように配置された流体圧レギュレータを有する貯蔵及び送出用容器
を備える、流体を貯蔵し、ガスを送出するシステム)がある;
・ダイヤフラム及び作動バネアセンブリを備える、手動で調節可能な液体プロパ
ンカートリッジ用レギュレータ弁)がある;
口弁を備え、ベローと低圧出口との間に固体粒子フィルタを配設した、電子工学
等級のガスを供給する圧力低減器)がある;
を調節自在に減圧するための弁を中に配設した、高圧ガスシリンダ用のダイヤフ
ラムを設けた圧力レギュレータ)がある;
(リーフスプリングファスナを用いてレギュレータ構成要素を定位置に保持する
較正可能な圧力レギュレータ)がある;
するための一対の弁要素を含む、高圧ガス容器用減圧弁)がある;
シールポペットアセンブリを特徴とする圧力レギュレータ)がある;
に対する磁気作動を用いる、加圧ガスシリンダに対する主な遮断と流量制御を行
なうボタン操作式弁)がある;
及びダイヤフラムクランプ部材要素を備える、ガス圧レギュレータ)がある;
タ及び応動式ポペット弁構造を備える加圧ガス流量制御弁)がある;
ペレット流動構成要素を備える、加圧ガス燃料計量装置)がある;
構成要素とフェルト製ストリップを含むガスフィルタ手段とを用いる高圧容器用
流体圧レギュレータ)がある;
限に抑えるために流量レストリクタ構造を備えた圧力作動式ダイヤフラムを備え
る、液化石油ガスタンク用流体圧レギュレータ)がある;
力レギュレータ及びブロック減圧器/レギュレータ手段を備える、ガス流制御送
出アセンブリ)がある;
グ/ばねアセンブリを含む、容器内の過剰ガス圧を解放するための弁アセンブリ
)がある;
計弁を備える減圧器及びレギュレータ手段を含む、加圧ガスタンク用ガス制御送
出アセンブリ)がある;
ギュレータとバネ付勢閉塞手段とを備える加圧流体容器用弁)がある;
、ダイヤフラムと環状シートとの間の摩擦防止ワッシャとを備える、加圧ガスシ
リンダ用レギュレータ)がある;
ト及び漏れ防止弁を備える、液化石油ガス貯蔵装置)がある;
タ弁アセンブリを備える、加圧液化可燃性ガス容器用の着脱自在なバーナアセン
ブリ)がある。
送出するシステムに関する。
出容器と、 容器ポートに配設されたバルブヘッドと、 前記バルブヘッドに連結されてガス流を連通させているガス送出組立体と、 バルブヘッドの下方に位置付けられ、容器から放出されるガスを所定の圧力に
維持するように配置された、容器の内部容積にあるガス圧レギュレータと、 ガスを容器から放出するために、ガスを容器の内部容積から、ガス圧レギュレ
ータ、バルブヘッド及びガス送出組立体を介してガスを流動させるように選択的
に作動可能なガス送出組立体とを備える、流体貯蔵送出システムに関する。
ス圧レギュレータであり、本システムは、容器内に第二のガス圧レギュレータを
、容器内にて第一のガス圧レギュレータと直列関係で接合してさらに備える。
一のガス圧レギュレータは、その放出端部にて第一の微粒子フィルタに接合され
ており、第二のガス圧レギュレータはその入口端部にて第二の微粒子フィルタに
接合されている。
おいて互いに同軸上に整合されている第一の微粒子フィルタ、第一のガス圧レギ
ュレータ、第二のガス圧レギュレータ及び第二の微粒子フィルタを備える。
び添付した特許請求の範囲から、さらに十分に明らかになるであろう。
年4月28日に出願され、Luping Wang及びGlenn M.Tom
を名義とする米国特許出願第09/300,994号「流体を貯蔵し、ガスを送
出するシステム」、並びに1998年4月28日に出願され、Luping W
ang及びGlenn M.Tomを名義とする米国特許出願第第09/067
,393号「流体を貯蔵し、ガスを送出するシステム」である。
ギュレータを具有するガス貯蔵及び送出システムに関する。
、封じ込められている加圧ガスとガス送出組立体との間に配設される。このガス
送出組立体は、ガス流シャットオフバルブ、マスフローコントローラなどのガス
流制御要素を備えるなど、さまざまに構成することができる。
タは、衝撃、環境曝露及び破損から容器により保護されることになる。さらに、
容器から送出されるガスの圧力が容器内にある大半の加圧ガスの圧力よりも大幅
に低くなるように、レギュレータが極めて低い圧力設定値に設定されている点で
、レギュレータは高圧ガスに対する安全な閉じ込め要素として機能する。
あればいずれでもよい。好適なレギュレータの例として、圧力設定値が真空レベ
ル〜2550psig程度までの範囲であるSwagelok(登録商標)HF
シリーズの設定圧力レギュレータ(Swagelok Companyから市販
されている。www.swagelok.com)が挙げられる。高精度のレギ
ュレータを使用することにより、ガスを所望の圧力レベルにて、内部にレギュレ
ータを含む容器から高い信頼性で送出することができる。
防止するように、シート構造に付勢されるポペット要素を含むポペットバルブタ
イプである。かかるレギュレータは、設定値圧力を維持するために、感圧アセン
ブリが応答して膨脹/収縮し、ポペットが並進することにより出口圧力における
変化に適合するガス作動式感圧アセンブリを用いている。
な圧力レベルに設定しておき、ガス容器に付随する送出組立体の流動制御バルブ
を開口する、あるいは他の適当な方法により送出組立体を開口して流動を開始す
れば、ガス流をその設定値圧力でガス貯蔵送出容器から提供できるようにする。
出操作用にガス容器に連結される細長い(「伸張」)導管あるいはマニホールド
を備える。この流動回路は、ガス送出操作を監視し、流動回路に連結されている
複数のガス容器(複数容器マニホールド構成の場合など)間をうまく切り換え、
及び/又は、容器からガスを供給される下流のガス消費設備を適合させるように
、周期的若しくは断続的な操作を提供することを目的に、適した計測及び制御手
段を含むことができる。
イドライドガスなどの適したすべてのガスを含むことができる。かかるハイドラ
イドガスの例として、アルシン、ホスフィン、スチビン、シラン、クロロシラン
及びジボランが挙げられる。半導体製造作業に有用な他のガスも利用可能であり
、その例として、ハロゲン化物エッチング液、洗浄剤、試薬源などとして半導体
製造作業に有用なフッ化水素、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素、塩化水素、ハロ
ゲン化シラン(SiF4など)及びジシラン(Si2F6など)などの酸性ガス
類が挙げられる。他の試薬として、有機金属化学蒸着法(MOCVD)の前駆体
として用いられる気相有機金属試薬が挙げられる。
蔵及び送出システム100を示す略断面図である。システム100は、床部材1
06で下方端部を閉じた円柱状の側壁104を具備する、略円柱状の流体貯蔵送
出容器102を含む。容器の上方端部は、容器の頂部開口(ポート)を画成し、
囲繞する円柱状のカラー110を含むネック108となっている。図示のように
、容器の壁部、床部材及びネックが容積内部128を密閉している。
ラー110の内側ねじ切り開口部にねじ付け自在に係合している。バルブヘッド
組立体114は、中央の作業域キャビティに接合されて流体流を連通させている
中央の流体流路120をバルブヘッド組立体内に含む。この中央の作業域キャビ
ティは、続いて、出口124に接合されており、本出口はコネクタ及び関連配管
、導管などをそこに装着できるように、外部にねじ切りする、あるいは他の方法
で形成することができる。
のバルブ要素は、図示した実施形態では手回しハンドル126に接合されている
が、別法として、自動的バルブアクチュエータ若しくは他のコントローラや作動
手段に接合してもよい。
及び容器の内部容積128と連通している充填路116を有することを特徴とす
る。これにより、容器102に加圧ガスを送り込むことができる。送り込んだ後
、図示のように、充填ポートを閉じて蓋をする。
クタ流管130に接合されており、この流管130はその反対側でレギュレータ
132に接合されている。このレギュレータは、容器から放出される流体を選択
された圧力に維持するように、設定されている。
部には突合せ溶接などにより、下方先端部にディフューザ端部キャップ131を
有するフィルタユニット134が接合されている。このフィルタユニットは、ス
テンレス鋼で製造可能であり、ディフューザ壁部は316Lステンレス鋼などの
焼結ステンレス鋼で製造可能である。フィルタユニットは、0.003マイクロ
メートルより大きいなど、所定の直径より大きな粒子すべてを30標準リットル
/分のガス流速で、システムから除去できる壁部気孔率を有する。かかるフィル
タユニットは、Mott Corporation(コネチカット州、Farm
ington)から市販されている。
ギュレータ132は、バルブヘッド組立内114のバルブが開口されると、フィ
ルターユニット134、嵌合部136、レギュレータ132、コネクタ流管13
0、バルブヘッド組立体114内の中央流体流路120、中央作業域キャビティ
及び出口124を通じて流動するガス送出流を提供できるように、選択された設
定値に設定されている。このバルブヘッド組立体を、本発明を用いる所与最終用
途における所望若しくは必要に応じて、他の配管、導管、流量コントローラ、モ
ニタ手段などに接合することができる。
体114を示す斜視図である。図2では、図1に相当する構成要素には同じ参照
番号を付しており、プラグ112を、カラー110の内側表面のねじ切りに対し
て相補形であるねじ切り113を備えたものとして図示している。これにより、
バルブヘッド組立体のプラグと容器とを互いに密着させて嵌合自在に係合するこ
とができる。
ニット134を示す正面図である。図示のように、フィルタユニット134は、
図1に示すレギュレータ132の筐体と嵌合自在に係合するようにねじ切り13
7を設けた管状嵌合部分を有する。
タ132を示す部分分解図である。例示しているように、レギュレータ132は
下方ガス入口133を有し、フィルタユニットの管状嵌合部が前記入り口とねじ
接合される。レギュレータ132の上方端部には、図1に示すようにコネクタ流
管130に接合されるガス出口135が設けられている。
出容器102の上部を示す断面図である。図示した容器102部分は、円柱状壁
部104と、ネック108及びカラー110とを含む。カラーの内面は、ねじ切
り109が設けられており、これはバルブヘッド組立体114のプラグ112に
設けられたねじ切り113に対して相補形となっている。この容器は、1インチ
以上のNGTネック開口部及び適当なNGTねじ切りを設けることを条件に、ス
テンレス鋼材料や他の鉄含有金属合金、あるいは他の金属や非金属材料で形成す
ることができる。
略断面図である。ガス貯蔵及び送出システム200は、協働して容器の内部容積
218を密閉している円柱状の側壁214及び床部216とを含むガス貯蔵及び
送出容器212を具備している。この側壁及び床部は、容器内に格納されるガス
、装置の最終用途の環境、並びに、貯蔵及び送出時に容器内で維持される圧力レ
ベルに適当であるという理由から、金属、ガス不透過性プラスチック、繊維−樹
脂複合材料などの適した構成材料であればいずれで形成してもよい。
取り囲むことによりポート開口部222を画成していることを特徴としている。
バルブ本体226を含むバルブヘッド225が、相補的にねじ接合できる、ある
いは係合できるように他の形状をとることができるようになっているため、その
バルブ本体226を含むバルブヘッド225を中に嵌合自在に係合するために、
内側壁部223をねじ切りする、あるいは他の相補形状を施すことができる。
望の貯蔵状態で内部容積218内に保持する。
て送出するための、中央に鉛直に走る通路228を形成し、この中央鉛直通路2
28は、図示のようにガス放出ポート229のガス放出路230と連通する。
動で開閉するための手回しハンドル238が連結されている。これにより、送出
操作中、中央鉛直通路228を介してガスをガス放出ポート229に流動させる
ために手回しハンドルを開口する、あるいは、中央鉛直通路228からガス放出
ポート229への流動を停止させるために手動で手回しハンドルを閉鎖すること
ができる。
ルブを通過する前にレギュレータを介して流動するように、バルブ要素227を
レギュレータの下流に配置する。
けてもよい。その例として、空気式バルブアクチュエータ、電気機械式バルブア
クチュエータ、あるいは、バルブヘッド内のバルブを自動的に開閉するのに他の
適した手段が挙げられる。
通するように形成された充填路232を含む。図6では、容器を充填した後、流
体の貯蔵及びその流体からのガス送出に容器を使用するに当たり、充填ポートを
汚染や破損から保護するために、充填ポート234を充填ポートキャップ236
により蓋を付したものとして図示している。
ている。充填ポート234が容器に投入すべきガス供給源に連結されると、ガス
は、この充填路を通過して容器212の内部容積128内に流入することができ
る。
ィルタ239を具備する延長管240である。第一のレギュレータ242が、こ
の延長管240の端部に取付けられている。第一のレギュレータ242を、例え
ば、レギュレータ242がねじ付け自在に係合可能となるねじを延長管の下方端
部の内側に切ることにより、延長管の下方端部に適した方法のいずれかにより固
定する。
機械的接合手段及び/又は方法などにより接着させて、第一のレギュレータを延
長管の下方端部に接合してもよい。
関係に配置する。かかる配置するために、第一のレギュレータ242の下方延出
部分をねじ切りすることと、それと嵌合自在に係合できるねじを第二のレギュレ
ータ260の上方延出部分に切ることとを含む相補形ねじ切りにより、第一及び
第二のレギュレータを互いにねじ付け自在に係合可能にすることができる。
含む、適した方法により、第一及び第二のレギュレータを互いに接合してもよい
。あるいは、第一及び第二のレギュレータを、二重レギュレータ組立体の構成要
素として一体成形してもよい。
。
227を、何も手段を講じなければ装置の操作時にレギュレータ及びバルブ内を
流動する流体内に含有される可能性のある微粒子や他の汚染種で汚染されないよ
うに保護する役割を果たす。
ガスを確実に高純度にするために、延長管240内に配置された高効率粒子フィ
ルタ239を有する。
ィルタを有することが好ましい。図6の実施形態において図示しているように、
システムが、容器容積内部218からガス放出ポート229までのガス流路内に
、レギュレータ(1つあるいは複数)の上流に位置する粒子フィルタ、並びにレ
ギュレータ(1つあるいは複数)の下流に位置する粒子フィルタを含むことが好
ましい。
ガス充填ポート234であり、もう一方のポートがガス放出ポート239である
2ポート型バルブヘッド組立体となる。
含む種類である。このウェハは、出口のガス圧を正確に制御する感圧アセンブリ
の一部として、ポペット構成要素のステムに接続されている。出口での圧力がわ
ずかに高まると、感圧アセンブリが収縮し、出口での圧力がわずかに高まると、
感圧アセンブリが膨脹する。この収縮や膨脹が、圧力制御を正確に行なうために
ポペット構成要素を並進させる役割を果たす。感圧アセンブリは、ガス貯蔵及び
送出システムの所与の用途に対して事前に確立された、あるいは設定された設定
値を有する。
放出ポート229に連結されている。こうした配置により、流体貯蔵送出システ
ム210の送出モードにおいて、ガス放出ラインの流量制御バルブが開口される
と、ガスは容器212から関連処理設備270(半導体製造設備や他の使用設備
など)に流動する。
力となる。
値は、具体的な所望の最終用途に適合する適値のいずれかを選択、あるいはいず
れかに予め設定することができる。
psig〜約2500psigの範囲内にすることができる。第一の、あるいは
「下流の」レギュレータ242の設定値は、例えば約1トル〜2500psig
にするなど、上流レギュレータ260の圧力設定値を下回るものにすることがで
きる。
00psig〜約1500psigの範囲内であり、下流レギュレータ242の
圧力設定値は、約100トル〜約50psigの範囲内であり、上流の圧力設定
値の方が、下流レギュレータの設定値を上回っている。
係で適した割合のいずれかに確立することができるが、図6に図示したような2
レギュレータ組立体の場合、好適な実施において、有利なことに、上流レギュレ
ータの圧力設定値は、下流レギュレータの設定値(同じ圧力測定ユニットで測定
)の少なくとも2倍である。
合されて、微粒子フィルタを両端部に有するレギュレータ組立体を形成している
。かかる配置を採用した結果、容器212から送出されるガスの純度は極めて高
くなる。
物種(容器内のガスの反応や劣化に由来する分解生成物など)に対して選択能力
のある化学吸着剤でコーティングする、あるいはこれに含浸させることができる
。こうすることにより、微粒子フィルタを通過するガス流は、送出時、流路に沿
ってその場で純化される。
おいて、容器212は、3AA2015DOT2.2リットル用シリンダである
。高効率粒子フィルタ246は、316L VAR/電解研磨済みステンレス鋼
若しくはニッケル製筐体内に0.003ミクロンまで細かい直径粒子を99.9
999999%以上除去することのできる焼結金属製濾過媒体を有する、Mot
t Corporation(コネチカット州、Farmington)から市
販されているGasShield(登録商標)PENTATM(登録商標)ポイ
ント・オブ・ユースガスフィルタである。高効率粒子フィルタ239は、Mot
t Corporation(コネチカット州、Farmington)から市
販されているMott製標準6610−1/4インラインフィルタである。複数
のレギュレータは、第一のレギュレータ242が100トル〜50psigの圧
力設定値を有し、第二のレギュレータ260が、第二のレギュレータ242の圧
力設定値の少なくとも2倍である100psig〜1500psigの圧力設定
値を有する、HFシリーズSwagelok(登録商標)圧力レギュレータであ
る。
書において例示的に説明してきたが、本発明はこれらの構造や操作に制限される
ものではなく、本発明は、当業者には明らかであろうさまざまな変更、修正およ
び実施形態を含む限り、本明細書の開示内容と一貫しているものと広義に解釈さ
れるものであることを理解されたい。
図である。
斜視図である。
タユニットの正面図である。
解図である。
方部分の断面図である。
図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 加圧ガスを保持するための内部容積を囲繞し、ポートを備え
るガス貯蔵送出容器と、 該ポートに配設されたバルブヘッドと、 該バルブヘッドに連結されてガス流を連通させるガス送出組立体と、 該バルブヘッドの下方に位置付けられ、該容器から放出されるガスを所定の圧
力に維持するように配置された、該容器の内部容積にあるガス圧レギュレータと
、 を備え、 ガスを該容器から放出するために、該ガス送出組立体は該ガスを該容器の内部
容積から、該ガス圧レギュレータ、該バルブヘッド及び該ガス送出組立体を通じ
て流動させるように選択的に作動可能である、ガス貯蔵送出システム。 - 【請求項2】 前記バルブヘッドと前記ガス圧レギュレータとの間に、微粒
子フィルタをさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項3】 前記送出組立体は前記容器内の流体からガス流を調節して放
出するために、バルブアクチュエータを作動的に連結している流量制御バルブと
、該バルブの調節を開始させるように該バルブアクチュエータを動作させるため
の自動コントローラとを含む、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項4】 前記容器の内部容積に格納された、ハイドライドガス類、ハ
ロゲン化物ガス類及び気相有機金属ガス類からなる群から選択されるガスをさら
に含む、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項5】 前記容器の内部容積に格納された、アルシン、ホスフィン、
スチビン、シラン、ジボラン、フッ化水素、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素、塩
化水素、ハロゲン化シラン及びジシランからなる群から選択されるガスをさらに
含む、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項6】 前記容器の内部容積に格納された、アルシン、三塩化ホウ素
及び三フッ化ホウ素からなる群から選択されるガスをさらに含む、請求項1に記
載のシステム。 - 【請求項7】 前記ガス圧レギュレータは第一のガス圧レギュレータであり
、該第一のガス圧レギュレータに直列関係で接合された第二のガス圧レギュレー
タをさらに含む、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項8】 前記第一のガス圧レギュレータは約1トル〜約2550ps
igの範囲の圧力設定値を有する、請求項7に記載のシステム。 - 【請求項9】 前記第二のガス圧レギュレータは約20psig〜約255
0psigの範囲の圧力設定値を有する、請求項7に記載のシステム。 - 【請求項10】 前記第二のガス圧レギュレータは前記第一のガス圧レギュ
レータの圧力設定値を上回っている圧力設定値を有する、請求項7に記載のシス
テム。 - 【請求項11】 前記第二のガス圧レギュレータは前記第一のガス圧レギュ
レータの圧力設定値の少なくとも2倍である圧力設定値を有する、請求項7に記
載のシステム。 - 【請求項12】 前記第二のガス圧レギュレータは前記第一のガス圧レギュ
レータと垂直に同軸上に整合されている、請求項7に記載のシステム。 - 【請求項13】 前記第二のガス圧レギュレータはその入口端部にて微粒子
フィルタに接合されている、請求項7に記載のシステム。 - 【請求項14】 前記第一のガス圧レギュレータはその放出端部にて第一の
微粒子フィルタに接合されており、前記第二のガス圧レギュレータはその入口端
部にて第二の微粒子フィルタに接合されている、請求項7に記載のシステム。 - 【請求項15】 前記第一の微粒子フィルタと、前記第一のガス圧レギュレ
ータと、前記第二のガス圧レギュレータと、前記第二の微粒子フィルタとが、互
いに同軸上に整合されている、請求項14に記載のシステム。 - 【請求項16】 前記バルブヘッドは2ポート式バルブ本体を含む、請求項
1に記載のシステム。 - 【請求項17】 前記バルブ本体はその下方部分にて前記容器内で、該バル
ブ本体から該容器の内部容積に下方に延在し、その下方端部にて前記ガス圧レギ
ュレータに接合されている延長管に接合されている、請求項16に記載のシステ
ム。 - 【請求項18】 前記延長管は前記バルブ本体内にて放出路と同軸上に整合
されており、該放出路は前記ガス送出組立体と連結されてガス流を連通させてい
る、請求項17に記載のシステム。 - 【請求項19】 前記ガス送出組立体はその中に流量制御バルブを備える、
請求項18に記載のシステム。 - 【請求項20】 前記ガス送出組立体は半導体製造設備に接合されてガス流
を連通させている、請求項1に記載のシステム。
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