JP2003532034A - 収着剤ベースのガス貯蔵及び供給システムを備えるガスキャビネットアセンブリ - Google Patents

収着剤ベースのガス貯蔵及び供給システムを備えるガスキャビネットアセンブリ

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Abstract

(57)【要約】 ガス分配用マニホールド(426)を内部に有するエンクロージャと、前記エンクロージャ内に配設され、前記ガス分配用マニホールド(426)とガス流連通状態に接合された1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器(433)、(460)、(462)と、を画成するガスキャビネット(402)を備えるガス供給システムを開示する。前記エンクロージャは、前記エンクロージャ内の前記ガス貯蔵及び分配容器(433)、(460)、(462)からガス漏れがある場合の安全性強化のため、低圧若しくは負圧条件下に維持されてもよい。前記ガス供給システムは、半導体製造装置内のガス消費装置、例えば、イオン注入装置、エッチチャンバあるいは化学蒸着反応装置に連結されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 これは、1994年10月13日に出願されて1996年5月21日に米国特
許第5,518,528号として発行された、米国特許出願第08/322,2
24号の優先権を主張する、米国を指定国として指定する1995年10月13
日に出願されたPCT国際出願第PCT/US95/13040号に対して、3
5USC371の条項に基づき、指定国/選択国官庁(DO/EO/US)とし
て米国特許商標局において1997年4月11日に出願された第08/809、
019号の一部継続出願である、現在係属中の、1998年5月21日に出願さ
れた、米国特許出願第09/082,596号の一部継続出願である。
【0002】 発明の背景 発明の分野 この発明は、概して、内部のガス成分が、固体収着剤媒体に収着するように保
持されると共に分配操作において収着剤媒体から脱着放出される容器又は貯蔵容
器から、ガス試薬、例えば、水素化物及びハロゲン化物ガス、を選択的に分配す
るための貯蔵及び分配システムに関する。本発明は、より詳しくは、ガス分配用
マニホールド及び/又は他の流動回路に連結された、かかるタイプの1つ以上の
収着剤ベースのガス貯蔵及び分配容器を含有するガスキャビネットアセンブリに
関し、ガスを前記容器及びガスキャビネットから下流のプロセスユニット、例え
ば、半導体製造装置に選択的に分配する。
【0003】 関連技術の説明 半導体材料及び装置の製造において、並びに種々の他の工業プロセス及び応用
において、水素化物及びハロゲン化物ガスの信頼性のある供給源が必要とされて
いる。たとえば、シラン、ゲルマン、アンモニア、ホスフィン、アルシン、ジボ
ラン、スチビン、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素及び相当する他のハロ
ゲン化物(塩素、臭素、ヨウ素、及びフッ素)化合物など、かかるガスの多くが
、毒性及び安全性を考慮した結果として、工業プロセス装置内に注意深く貯蔵さ
れて取り扱いされなければならない。
【0004】 気体水素化物アルシン(AsH)及びホスフィン(PH)は、一般に、イ
オン注入においてヒ素(As)及びリン(P)の供給源として用いられる。それ
らの極度の毒性及び高い蒸気圧のために、それらの使用、運搬及び貯蔵は、半導
体産業の重大な安全性の問題を引き起こす。イオン注入システムは、通例、15
00psigもの圧力において、AsH及びPHの稀薄混合物を用いる。こ
れらの高圧シリンダのカタストロフ的放出は、作業員(fab workers
)を重傷に陥れて、死に至らしめることさえある。
【0005】 これらの問題点に対して、イオン注入のユーザは、ヒ素及びリン種の固体また
はガス供給源の中から選択しなくてはならない。固体供給源で注入を行うとき、
AsからPに切り替えるには、90分もかかることがある。ガス源による同じ種
の変化は、15分しか必要としない。しかしながら、アルシン(AsH)及び
ホスフィン(PH)、2つの最も一般に用いる供給ガスは、非常に有毒である
。それらの使用は最近、これらのガスを処理及び加工する安全性面のために広く
関心の的になっている。多くのイオン注入システムは、400〜1800psi
gの圧力で0.44L若しくは2.3Lシリンダ内のどちらかで、稀薄混合物(
10〜15%)として供給された水素化物ガスを利用する。ユーザに、より安全
な選択肢を検討するように促したのは、シリンダからのガスの圧力駆動放出につ
いての関心である。
【0006】 カール・O・ノールミューラーに付与された1988年、5月17日発行の米
国特許第4,744,221号には、アルシンを貯蔵した後に、アルシンを約5
〜約15オングストロームの範囲のポアサイズのゼオライトと約−30℃〜+3
0℃の温度で接触させてゼオライト上のアルシンを吸着することによってアルシ
ンを引き続いて供給し、次に、アルシンをゼオライト材料から遊離するのに十分
な時間、約175℃までの高温にゼオライトを加熱することによってアルシンを
分配する方法が、開示されている。
【0007】 ノールミューラーの特許に開示された方法は、それが、前に収着したアルシン
を所望の量でゼオライトから脱着させるために十分な温度にゼオライトを加熱す
るように構成及び配列されなければならない、ゼオライト材料の加熱手段を提供
することを必要とするという点で、不利である。
【0008】 アルシン担持ゼオライトを保持する容器の外部の加熱ジャケット若しくは他の
手段の使用は、前記容器が一般に、著しい熱容量を有し、従って顕著な遅れ時間
を分配操作に導入するという点で、問題がある。更に、アルシンの加熱により、
それを分解させ、水素ガスを形成するが、それは前記プロセスのシステムに爆発
の危険をもたらす。更に、アルシンのかかる熱による分解は、前記プロセスシス
テムのガス圧力の実質的な増大を引き起こすが、それはシステムの寿命及び作業
効率の見地から非常に不利であることがある。
【0009】 ゼオライトベッドそれ自体に、内部に配置された加熱コイル若しくは他の加熱
要素を提供することは、ゼオライトベッドを均一に加熱してアルシンガス放出の
望ましい均一性を実現する、かかる手段によっては困難であるので、問題がある
【0010】 その格納容器中のゼオライトベッドを通過する加熱キャリヤーガスストリーム
を使用することにより、前述の欠陥を克服することができるが、アルシンの加熱
キャリヤーガス脱着を達成するために必要な温度は望ましくないほどに高いか、
又はアルシンガスの最終用途のために、他の点で不適当である場合があり、冷却
又は他の処理が最終用途の、分配されたガスを状態調節するために必要とされる
【0011】 本発明は、ノールミューラーの特許に開示された方法の上記の不利な点を克服
する、水素化物及びハロゲン化物ガスなどの試薬ガスを貯蔵及び分配するための
、ガス貯蔵及び分配システムを考慮する。
【0012】 本発明に係るシステムは、水素化物及びハロゲン化物ガスなどのいろいろな試
薬ガスを貯蔵及び分配するようになっており、周囲温度のレベルで選択的に使用
可能であるが、ゼオライト材料などの物理的吸着剤の高い貯蔵(収着)容積を有
効に利用することが可能である。
【0013】 発明の概要 本発明は、ガス供給システムに関する。前記ガス供給システムは、ガス分配用
マニホールドを内部に有するエンクロージャと、前記エンクロージャ内に取り付
けられ、前記ガス分配用マニホールドとガス流連通状態に接合された1つ以上の
吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を画定するガスキャビネットを備え
る。
【0014】 前記エンクロージャは、エンクロージャ内の前記ガス貯蔵及び分配容器からガ
ス漏れがある場合の安全性の強化のために低圧または負圧条件下に維持されても
よい。前記ガス供給システムは、半導体製造装置内のプロセス装置、例えば、イ
オン注入装置、エッチチャンバ、化学蒸着反応装置など、下流のガス消費装置に
連結されてもよい。
【0015】 吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配システムは、ガス、例えば、水素化物ガス、
ハロゲン化物ガスの他、V族化合物などの有機金属試薬ガスからなる群から選択
されたガス、の貯蔵及び分配用の吸着−脱着装置を構成する。前記吸着−脱着装
置は、 固相の物理的収着剤媒体を保持すると共にガスを前記容器中に及び前記容器か
ら外に選択的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及び分配用容器と、 内部ガス圧力で前記貯蔵及び分配用容器内に配置された固相の物理的収着剤媒
体と、 前記固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された収着ガスと、 前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態に連結され、前記貯蔵及び分配用容器
の外部から、前記内部圧力より低い圧力を提供して前記固相の物理的収着剤媒体
からの収着ガスの脱着、及び中を通る脱着ガスのガス流をもたらすように構成及
び配置された分配用アセンブリと、を備え、 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記貯蔵及び分配用容器内の前記収着ガスを
分解するのに十分な濃度の水、金属及び酸化性遷移金属種(例えば、酸化物、亜
硫酸塩及び/又は硝酸塩)からなる群から選択された微量成分を含有しない。
【0016】 かかる装置において、前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体
の重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を
350重量ppm未満、好ましくは100重量ppm未満、より好ましくは10
重量ppm未満、最も好ましくは1重量ppm未満、含有する。
【0017】 本発明の装置において、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微
量成分の、前記固相の物理的収着剤媒体の重量に対する物理的収着剤媒体濃度が
、25℃及び前記内部圧力で、1年後に前記収着ガスを5重量%より多く、好ま
しくは1重量%より多く分解するには望ましくは不十分である。
【0018】 別の態様において、本発明は、ガス、例えば、水素化物ガス、ハロゲン化物ガ
ス、有機金属V族化合物からなる群から選択されたガス、の貯蔵及び分配用の吸
着−脱着装置に関し、前記装置が、 貯蔵及び分配用容器であって、固相の物理的収着剤媒体を保持すると共にガス
を前記容器の中に及び外に選択的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及
び分配用容器と、 内部ガス圧力で前記貯蔵及び分配用容器内に配置された固相の物理的収着剤媒
体と、 前記固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された収着ガスと、 前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態に連結され、前記貯蔵及び分配用容
器の外部から、前記内部圧力より低い圧力を提供して前記固相の物理的収着剤媒
体からの収着ガスの脱着、及び中を通る脱着ガスのガス流をもたらすように構成
及び配置された分配用アセンブリと、を含み、 水、金属及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分の、前記固
相の物理的収着剤媒体の重量に対する物理的収着剤媒体濃度が、前記貯蔵及び分
配用容器内で25℃で1週間後に内部圧力の25%より大きい上昇、好ましくは
10%より大きい上昇をもたらす前記収着ガスの分解を引き起こすには不十分で
ある。
【0019】 かかる装置において、前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体
の重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を
350重量ppm未満、好ましくは100重量ppm未満、より好ましくは10
重量ppm未満、最も好ましくは1重量ppm未満、含有する。
【0020】 本発明の更に別の態様は、三フッ化ホウ素の貯蔵及び分配用の吸着−脱着装置
に関するものであり、かかる装置は、 貯蔵及び分配用容器であって、三フッ化ホウ素に対する収着親和力を有する固
相の物理的収着剤媒体を保持すると共に三フッ化ホウ素を前記容器の中に及び外
に選択的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及び分配用容器と、 内部ガス圧力で前記貯蔵及び分配用容器内に配置された、三フッ化ホウ素に対
する収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体と、 前記固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された三フッ化ホウ素ガスと
、前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態に連結され、前記貯蔵及び分配用容
器の外部から、前記内部圧力より低い圧力を提供して前記固相の物理的収着剤媒
体からの三フッ化ホウ素ガスの脱着、及び中を通る脱着三フッ化ホウ素ガスのガ
ス流をもたらすように構成及び配置された分配用アセンブリと、を含み、 前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態に連結された前記分配用アセンブリ
が、前記貯蔵及び分配用容器の外部から、前記内部圧力より低い圧力を提供して
前記固相の物理的収着剤媒体からの三フッ化ホウ素ガスの脱着、及び前記分配用
アセンブリを通る脱着三フッ化ホウ素ガスのガス流をもたらすように構成及び配
置される。
【0021】 引き続いて分配されるガスの収着及び脱着に関して、圧力差によってだけ操作
するのが概して好ましいが、本発明のシステムはいくつかの場合には、前記固相
の物理的収着剤媒体の選択的加熱のために前記貯蔵及び分配用容器と関連させて
動作可能に配置されて前記固相の物理的収着剤媒体から前記収着ガスの熱強化脱
着を達成するヒータを有利に使用することができる。
【0022】 好ましい固相の物理的収着剤媒体は、例えば、約4〜約13Åのポアサイズを
有する結晶性アルミノケイ酸塩を含むが、より大きいポアを有する結晶性アルミ
ノケイ酸塩組成物、例えば、約20〜約40Åの範囲の気孔サイズを有するいわ
ゆるメソポア組成物もまた、本発明の広範囲の実施において場合によっては有効
に使用される。かかる結晶性アルミノケイ酸塩組成物の実施例には、5Aのモレ
キュラーシーブ、好ましくはバインダーレスモレキュラーシーブなどがある。結
晶性アルミノケイ酸塩及び炭素モレキュラーシーブなどのモレキュラーシーブ材
料が多くの場合好ましいが、固相の物理的収着剤媒体は、シリカ、アルミナ、マ
クロ網状ポリマー(macroreticulate polymers)、珪
藻土、炭素などの他の材料を有効に含むことができる。収着剤材料を好適に加工
又は処理して、それらがガス貯蔵及び分配システムの性能に悪影響を及ぼす微量
成分を含有しないことを確実にすることができる。例えば、炭素収着剤を、例え
ば、フッ化水素酸による洗浄処理にかけ、それらを酸化性遷移金属種などの微量
成分を十分に含有しないようにすることができる。有用な場合がある炭素材料に
は、高度に均一な球粒形のいわゆるビード活性炭、例えば、アメリカのニューヨ
ーク州、ニューヨークのクレハコーポレーション製のBAC−MP、BAC−L
P、及びBAC−G−70Rなどがある。
【0023】 本発明の装置は、その内部の収着ガスの、汚染物質、例えば、分解生成物に対
する収着親和力を有する化学収着材料と一緒に固相の物理的収着剤媒体が貯蔵及
び分配用容器内に存在しているように構成されてもよい。かかる化学収着材料は
例えば、非不活性大気ガスに対する収着親和力を有してもよい。適している場合
がある化学収着材料の実施例には、(A)会合しているが共有結合していない担
体を有するスカベンジャ、すなわち、 (i)相当するプロトン化カルバニオン化合物が約22〜約36のpK値を有
するカルバニオン供給源化合物、及び (ii)前記カルバニオン供給源化合物と前記収着ガスとの反応によって形成さ
れたアニオン供給源化合物、からなる群の1つ以上の化合物から選択された、反
応して前記汚染物質の除去を達成するアニオンを前記汚染物質の存在下で提供す
る化合物と、(B)スカベンジャであって、 (i)1グラム当たり約50〜約1000平方メートルの範囲の表面積を有し、
少なくとも約250℃まで熱的に安定性である不活性担体と、 (ii)前記担体上にナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムとそれら
の混合物及び合金並びにそれらの熱分解物から選択されたIA族金属を担体上に
堆積することによって形成された、担体1リットル当たり約0.01〜約1.0
モルの濃度で前記担体上に存在している、活性スカベンジャ種と、を含むスカベ
ンジャ、からなる群から選択されたスカベンジャなど、かかる汚染物質のスカベ
ンジャが挙げられる。
【0024】 例として、かかる化学収着材料は有利には、トリチルリチウム及びヒ化カリウ
ムなる群から選択されたスカベンジャ成分を含んでもよい。
【0025】 分配される収着ガスの汚染物質のためのかかる化学収着材料に関して、グレン
・M・トムらに付与された1988年8月2日に発行された米国特許第4,76
1,395号及びグレン・M・トム及びジェームズ・V・マクマナスの名義で1
994年6月29日に出願された米国特許出願第08/084,414号(その
内容を本願明細書に引用したものとする)に開示及び請求されたタイプのスカベ
ンジャ組成物など、多種多様なスカベンジャ若しくは化学収着材料の何れを使用
してもよい。
【0026】 使用時に化学収着材料は物理的吸着剤ベッドとガス流連通状態の別個のベッド
として利用されてもよく、あるいは代わりに化学収着剤は、貯蔵及び分配用容器
内で物理的吸着剤材料ベッドの全体にわたってランダムにまたは選択的に分散さ
れてもよい。
【0027】 別の態様の本発明は、試薬原料物質のための試薬供給源とかかる試薬供給源と
ガス流連通状態に連結されたイオン注入装置とを備えるイオン注入システムに関
するものであり、前記試薬供給源は、上に記載したタイプである。
【0028】 本発明は更に別の態様において、水素化物ガス、ハロゲン化物ガス及び有機金
属V族化合物からなる群から選択されたガス試薬の供給方法に関するものであり
、かかる方法は、 ガス試薬に対する物理的収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体を保有す
る貯蔵及び分配用容器を提供する工程と、 収着ガスの充填された物理的収着剤媒体を生じさせるため、前記固相の物理的
収着剤媒体の上に水素化物ガス及びハロゲン化ホウ素ガスからなる群から選択さ
れた収着ガスを物理的に収着充填させる工程と、 収着ガスを前記収着ガスの充填された物理的収着剤媒体から減圧脱着によって
脱着させ、それらを分配する工程と、を有し、 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記貯蔵及び分配用容器内の前記収着ガスを
分解するのに十分な濃度の水、金属及び酸化性遷移金属種からなる群から選択さ
れた微量成分を含有しない。
【0029】 更に別の特定の態様において、本発明は、三フッ化ホウ素の貯蔵及び分配のた
めの吸着−脱着方法に関するものであり、 三フッ化ホウ素に対する物理的収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体を
保有する貯蔵及び分配用容器を提供する工程と、 三フッ化ホウ素の充填された物理的収着剤媒体を生じさせるように、前記固相
の物理的収着剤媒体の上に三フッ化ホウ素を物理的に収着充填させる工程と、 三フッ化ホウ素を前記三フッ化ホウ素の充填された物理的収着剤媒体から減圧
脱着によって選択的に脱着させ、それらを分配する工程と、を有する。
【0030】 本発明の別の装置の態様は、固相の物理的収着剤媒体上のガス収着剤の貯蔵及
び分配用の吸着−脱着装置に関し、かかる装置は、 固相の物理的収着剤媒体を保持すると共にガスを前記容器の中に及び外に選択
的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及び分配用容器と、 内部ガス圧力で前記貯蔵及び分配用容器内に配置された固相の物理的収着剤媒
体と、 前記固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された収着ガスと、 前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態に連結され、前記貯蔵及び分配用容
器の外部から、前記内部圧力より低い圧力を提供して前記固相の物理的収着剤媒
体からの収着ガスの脱着、及び中を通る脱着ガスのガス流をもたらすように構成
及び配置された分配用アセンブリと、 前記脱着ガスを加圧して、得られた加圧ガスを放出するための前記分配アセン
ブリに連結されたクライオポンプと、を備える。
【0031】 更に別の方法の態様において、本発明は、固相の物理的収着剤媒体上のガス収
着剤の貯蔵及び分配方法に関するものであり、かかる方法は、 固相の物理的収着剤媒体を保持する貯蔵及び分配用容器を提供する工程と、 前記固相の物理的収着剤媒体上にかかるガスを吸着させる工程と、 前記貯蔵及び分配用容器の外部から、前記内部圧力より低い圧力を提供して前記
固相の物理的収着剤媒体からの収着ガスの脱着をもたらし、脱着ガスを前記貯蔵
及び分配用容器の外に流動させる工程と、 前記脱着ガスを前記貯蔵及び分配用容器から予め決めた圧力にクライオポンプ処
理する工程であって、かかる予め決めた圧力が前記貯蔵及び分配用容器から外に
流動された前記脱着ガスの圧力より高い工程と、を含む。
【0032】 前述の態様の全てにおいて、本発明のガス貯蔵及び分配用容器を、分配用マニ
ホールド及び関連流動回路を内部に備えたガスキャビネット内に配置し、容器中
の収着剤材料から脱着されたガスを分配し、脱着ガスをマニホールド流動回路を
通して前記キャビネットからガス−消費装置に流動させることができる。ガス貯
蔵及び分配用容器及びガス分配用マニホールドに、ポンプ、ファン、ブロワ、タ
ービン、エダクター、エジェクタ、コンプレッサ、クライオポンプ、または他の
動力流動手段を結合して、容器中の圧力低下及び収着剤材料からのガスの抽出を
行い、ガス分配用マニホールド中に流動させることができる。
【0033】 本発明の別の態様は、半導体製造プロセス装置に連結された、前述のタイプの
ガスキャビネットを備える、半導体製造システムに関する。
【0034】 本発明の他の態様、特徴、実施態様は、次の開示内容及び添付した請求項から
、より完全に明らかとなろう。
【0035】 本発明の詳細な説明及びその好ましい実施態様 以下の特許出願及び特許の開示内容を全体として本願明細書に援用する。
【0036】 1997年、4月11日に出願された米国特許出願第08/809,019号
、1995年10月13日に出願されたPCT国際出願第PCT/US95/1
3040号、 1994年10月13日に出願された米国特許出願第08/322、224号、 1996年5月20日に出願された米国特許出願第08/650,633号、 1996年5月20日に出願された米国特許出願第08/650,634号、 1996年11月1日に出願された米国特許出願第08/742,856号、及
び1997年5月20日に出願された米国特許出願第08/859、172号。
【0037】 本発明は、水素化物及びハロゲン化物ガス、並びに有機金属V族化合物、例え
ば、アルシン、ホスフィン、塩素、NF、BF、BCl、ジボラン(B2
及びそのジュウテリウム類似体、B2)、HCl、HBr、HF、HI
、六フッ化タングステン、及び(CHSbのイオン注入などの適用のため
の原料ガス供給手段として新規な大気圧貯蔵及び供給システム装置を備えるガス
キャビネットアセンブリを提供する。新規なガス供給源システムは、ゼオライト
又は他の適した物理的吸着剤材料を含む収着剤材料中に吸着された、分配される
ガス、例えば、アルシン又はホスフィンを保有する、ガスシリンダなど、漏れ止
めガス容器からなる。アルシン及びホスフィンの場合では、ゼオライトはアルシ
ン及びホスフィンの蒸気圧を1気圧に低減させる。
【0038】 貯蔵及び供給システムが初期に大気圧にあるので、放出速度は主に、圧力差で
はなく拡散によって制御される。貯蔵及び供給システムからの不注意による放出
が測定され、暴露濃度<1/2 IDLHの結果となった。前記貯蔵及び供給シ
ステムと標準シリンダとの放出速度の比較を以下により十分に記載するが、本発
明の貯蔵及び供給システム装置と方法が、圧縮ガス供給源よりも約lx10
安全であることを実証する。
【0039】 本発明は、以下に主にアルシン及びホスフィンガスの貯蔵及び供給に関して記
載するが、本発明の有用性はこのように制限されるものではなく、いろいろな他
の水素化物及びハロゲン化物、例えば、シラン、ジボラン、アルシン、ホスフィ
ン、塩素、BCl、BF、B2、六フッ化タングステン、フッ化水素、
塩化水素、ヨウ化水素、臭化水素、ゲルマン、アンモニア、スチビン、硫化水素
、セレン化水素、テルル化水素、及びNFなどの相応する他のハロゲン化物(
塩素、臭素、ヨード及びフッ素)気体化合物、及び有機金属化合物、例えば、(
CHSbなどのV族化合物に及び、それらを包括することは、理解されよ
う。
【0040】 気体アルシン及びホスフィンを0psigで貯蔵及び供給するための本発明の
新規な手段及び方法は、これらのガスによってもたらされる危険を低減させる。
その技術は、例えば、ゼオライト5Aなどの物理的吸着剤中にこれらのガスを吸
着することを必要とする。ゼオライト又は他の適した固体物理的吸収剤中にガス
を吸着することによって、ガスの蒸気圧を≦0psigまで低減させることがで
きる。圧力の駆動力が除かれとき、このシステムからの放出ポテンシャルは非常
に低減される。総じて、前記貯蔵及び供給システムは有効に、脱水ゼオライト5
Aの充填された、標準ガスシリンダ及びシリンダ弁からなる場合がある。シリン
ダに、引き続いて、1気圧まで水素化物ガスを満たす。本願明細書では主にゼオ
ライトに関して開示されるが、本発明は、珪藻土、シリカ、アルミナ、マクロ網
状ポリマー(ペンシルベニア州、フィラディルフィアのローム&ハースカンパニ
ー製の例えば、アンバーライト樹脂)、炭素(例えば、ビード活性炭)などのい
ろいろな他の物理的収着剤材料の使用に広く適用できる。
【0041】 ゼオライトは、以下の化学量論: M[(AlO2(SiO22O によって表されるアルカリまたはアルカリ土類金属元素の微孔性結晶性アルミノ
ケイ酸塩であり、式中、x及びyがy/x = 1以上になる整数であり、nが
カチオンMの原子価であり、zがそれぞれの単位セル中の水分子の数である。ゼ
オライト5Aは、1グラム当たり〜2.5×1021の水素化物吸着部位を有す
る。1リットルのゼオライトは、25℃及び1気圧で100グラムのホスフィン
及び220グラムのアルシンを吸着する。図1及び2は、それぞれ、アルシンと
ホスフィンの吸着等温線を示す。
【0042】 これらの等温線は、1リットルのシリンダについて吸着された水素化物の関数
としての蒸気圧を示す。等温線は、供給可能な水素化物ガスの量を確認するのに
有用である。等温線から理解されるように、水素化物の約50%が50〜760
トールで吸着される。これは、それぞれの貯蔵及び供給システムによって実質的
に供給され得る水素化物の量である。
【0043】 貯蔵及び供給システムからのガス流が、貯蔵及び供給システムとイオン注入真
空チャンバ又は他の下流使用位置との間に存在する圧力差を用いて形成される。
質量流量制御装置などの装置を利用して、収着剤容器の圧力が減少するとき、一
定の流れを達成することができる。
【0044】 本発明によるゼオライト貯蔵システムのための適切な供給システムを図3に示
す。
【0045】 図3に示された略図の貯蔵及び供給システムにおいて、適した物理的吸着剤材
料ベッド、例えば、ゼオライト収着剤または本願明細書により完全に記載したタ
イプの他の適した物理的吸着剤媒体ベッドで満たされてもよいガス貯蔵シリンダ
10が提供される。ガスシリンダ10は、物理的吸着されたガス成分、または、
アルシンまたはホスフィンなどの成分を支持する物理的吸着剤を内部に提供され
る。
【0046】 シリンダ10は、選択的に作動させてシリンダ10を閉じてマニホールド12
と連通させることができる、ガスシリンダ遮断弁16の上流に、シリンダ10か
らのガスを制御可能に放出するためのシリンダ弁14を内部に配置した、マニホ
ールド12に接続される。
【0047】 前記マニホールドは、マニホールド12を不活性ガスパージ遮断弁22を内部
に有するブランチパージライン20と流通状態に連結するブランチフィッティン
グ18を内部に有し、それによってマニホールドを、シリンダ10から不活性ガ
スを能動操作供給する前にパージすることができる。
【0048】 フィッティング18から下流に、マニホールドは、例えば約0〜約25psi
aの圧力操作範囲を有してもよい圧力変換器32を中間に配置した2つの連続ガ
スフィルタ28および30を備える。
【0049】 マニホールド12を、ガスフィルタ30の下流に、バイパス遮断弁38を内部
に有するバイパス導管36が連結されるブランチフィッティング34と接続する
。フィッティング34の下流のマニホールド12はガス流オン‐オフ弁40を内
部に有し、その下流に、マニホールド12を通して分配される水素化物又はハロ
ゲン化物の流量を制御可能に調節するための質量流量制御装置42が配置される
。質量流量制御装置42のその末端下流において、マニホールド12が、流量制
御弁48を内部に有する分配ライン46に連結フィッティング44によって接続
され、また連結フィッティング50を介してバイパスライン36とガス流連通状
態で連結されている。排出ライン46は、図示のように、要素52として図解的
に示されたイオン源生成手段に接合される。排出ライン46の他方の端部54を
、図3の貯蔵及び供給システム装置の所定の最終用途の適用に望ましいか、又は
必要なとき、別のガス分配手段とガス流連通状態に好適に連結することができる
【0050】 図4は、アルシン貯蔵と及び供給システム装置の4Xモレキュラーシーブ(2
.35リットル)の供給寿命が1sccmの流量で〜1000時間であることを
示す。
【0051】 寿命試験を、図3に図解的に示した装置に似た供給システム装置を用いて行っ
た。
【0052】 安全性の利点のほかに、本発明のゼオライト貯蔵技術は、より大きい量の供給
ガスを可能にする。以下の表1は、代表的の高圧供給源から供給された水素化物
と貯蔵及び供給システムの供給量との比較を示す。
【0053】 表1 貯蔵及び供給システムシリンダと標準高圧シリンダとの供給の比較 (供給されたグラム量) ガス 400PSIG15% 440mlの貯蔵 2.3リットルの貯蔵 /供給システム /供給システム アルシン 6 40 225ホスフィン 3 18 105
【0054】 標準シリンダによってよりも貯蔵及び供給装置によって約5〜20倍の水素化
物が供給されるので、より少ないシリンダの変更が必要とされ、それによって注
入用具の増強された生産性をもたらす。更に、多くのガスによる事故がシリンダ
の変更の間に起こるので、安全性が更に改善される。
【0055】 貯蔵及び供給システムは準大気圧方式で操作するので、ホスフィン貯蔵及び供
給システムシリンダ中への空気の偶然の流入に関連した安全面が検討された。ホ
スフィンは、以下の式: 4PH+8O2−−−−>P10 + 6HO P10のHf =−720 Kcal/モル に示されるように空気と自発的に反応する。
【0056】 最初の予想では、過剰な反応熱が、シリンダ内の大きな圧力暴走若しくは爆発
をも起こす。しかしながら、得られた生成熱の大部分がゼオライト基材によって
吸着されるので、空気が入る場合、扱いやすい特徴を有することが確認されてい
る。図5は、秒単位の時間の関数として、トール単位のシリンダ圧力のプロット
として、室内空気での0.5リットルのホスフィン貯蔵及び供給システムの実験
的なバックフィリングの間の温度及び圧力の上昇を示す。
【0057】 図5のシステムにおいて、ホスフィン貯蔵及び供給システムの初期圧力は50
トールであった。バックフィリング時に、反応温度を、貯蔵及び供給システムシ
リンダの中に配置された熱電対でモニタした。空気との反応は、シリンダ中の3
5℃の温度上昇をもたらした。シリンダ圧力を、キャパシタンス圧力変換器を用
いて測定した。最大圧力は〜800トールを記録した。1気圧より高い圧力増大
はベッド温度の上昇の結果である。実験データから、部分的に用いたホスフィン
貯蔵及び供給システムの空気バックフィルが著しく安全性を脅かすことはないと
結論した。アルシンのケースは、アルシンが室温で空気とゆっくりと反応するの
で、検討されなかった。
【0058】 水素化物の放出を、図3に示した、上に記載したタイプの貯蔵及び供給システ
ム装置内で測定した。貯蔵及び供給システムからのアルシンの放出速度(emi
ssion rate)を測定すると、3.8ミリグラム/分であった。小さい
けれども、かかる速度はそれが拡散方程式から計算した速度より3桁大きかった
。この実験で用いた装置は、排出効果(eduction effect)のた
めに誤って高い放出速度をもたらしたと思われる。それにもかかわらず、この実
験は、標準高圧シリンダよりも更に10−5倍小さい最悪のケースの放出速度を
もたらす。図6は、標準ガスシリンダ対アルシン貯蔵及び供給システムの放出速
度を示す。
【0059】 本発明の貯蔵及び供給システムからのアルシン及びホスフィンの純度は並外れ
ている。検出された唯一の有意の不純物は、H2である。水素のレベルは、10
−1000ppmの間で変化することがわかる。H2は現在、高圧シリンダ内で
希釈剤として用いられるので、その存在は、貯蔵及び供給システム装置及び方法
の操作効率に関して問題はない。ガスクロマトグラフィー及び質量分光分析法を
用いて水素化物の純度を確認した。
【0060】 貯蔵及び供給システムで供給したアルシン及びホスフィンは、イオン注入プロ
セスと完全に両立できる。分割ロットからのウエハーの収量分析は、標準供給源
からのAs及びPの注入されたそれらと比較して貯蔵及び供給システムからのA
s及びPの注入されたそれらについて同一であることが示された。
【0061】 本発明の貯蔵及び供給システム装置と方法は、このように、水素化物及びハロ
ゲン化物ガスの貯蔵及び分配のための高圧ガスシリンダの現在の使用に対して著
しくより安全な代替物を提供する。本発明は、0psigでシリンダ又は他の容
器から水素化物を移動させ、貯蔵し、供給する能力を提供する。本発明は、水素
化物及びハロゲン化物ガスを、ゼオライトなどの適した担体材料のマイクロキャ
ビティ中に物理的に吸着させることができ、それによって貯蔵及び分配のために
ガスの圧力を著しく低減させることができるという発見に基づいている。
【0062】 いわゆる熱補助供給によって、本発明の実施において収着剤材料の低レベル加
熱だけで、脱着ガスの供給速度を増加させることが可能であり、500sccm
以上の流量が、容易に達成可能である。それにもかかわらず、収着剤容器とイオ
ン注入、分子線エピタキシー、及び化学蒸着などの半導体(または他の工業また
は製造)プロセスの減圧との間に存在している圧力差によってだけ、断熱操作(
収着質充填収着剤媒体への熱又は熱エネルギーの補給がない)による本発明の広
い実施において高いガス供給速度が達成される。
【0063】 本発明の装置は、多数の、例えば、3つの収着剤容器を含有するガスキャビネ
ット内に配置され、かかる容器の1つ以上から収着ガスを選択的に供給するため
に各々が複合化されるとき、単体の装置の形で容易に提供され得る。前記キャビ
ネットは更に、内部に単一の熱電対、または他の温度検知/モニタリング装置及
び容器の過熱防止成分及び/又はその使用中のガスキャビネットの他の内部成分
を備えてもよい。
【0064】 前記キャビネットは、容器とその中の収着剤の選択的な増加加熱のためのヒュ
ージブルリンクヒータ要素、スプリンクラシステム、排熱センサー、有害ガスが
検出されるときに装置を停止するように機能する有害ガスモニタ、スクラバ又は
バルク収着装置、並びに余剰圧力及び温度制御手段、を更に備えてもよい。かか
る貯蔵及び供給システム装置について、15psigで500sccmのガス供
給速度は容易に達成可能である。
【0065】 本発明の好ましい実施において、固相の物理的収着剤媒体は、前記貯蔵及び分
配用容器内の収着ガスを分解するには不十分な濃度の水、金属及び酸化性遷移金
属種からなる群から選択された微量成分を含有しない。かかるタイプの非常に有
利な収着剤媒体は、ゼオケムカンパニー(ケンタッキー州、ルイビル)製のゼオ
ケムバインダーレス5A収着剤、式(CaO・NaO)・A1・2Si
2・xHOの合成アルミノケイ酸カルシウムである。
【0066】 この点に関して、何れかの水、金属又は遷移金属酸化物の収着剤材料の有意の
存在が、望ましくない高レベルの収着ガスの分解を促進する傾向があることが指
摘されねばならない。かかる“汚染物質”を含有しないモレキュラーシーブ及び
他の材料において、収着ガスの分解レベル及び相応する圧力レベルは、相応に低
い値に維持される。モレキュラーシーブ材料に関して、詳しくは、多数のかかる
収着剤は、常に、貯蔵及び供給システム装置及び方法の性能を望ましくないほど
に低下させる、前述の分解促進剤を含有する粘土または他の鉱物質バインダーを
含有する。
【0067】 例として、前述のバインダーレスゼオケム材料は、検出可能な金属不純物を有
さないのに対し、他の従来のモレキュラーシーブ材料、例えば、リンデ5Aゼオ
ライトは、相当な量の鉄をその中に有する。その結果、バインダーレスゼオライ
トは(かかるゼオライトを含有するアルシン貯蔵及び供給システム装置内で)1
年にアルシン約1〜2%のオーダーの分解レベルを示すのに対し、リンデ5Aゼ
オライトは1日当たり前記アルシンの10分の数パーセントのオーダーのアルシ
ンの分解レベルを示す。バインダーレスゼオライトに関して、収着剤材料を保有
する容器の圧力増加は1週当たり5%より小さいのに対し、(バインダー金属成
分を含有する)リンデ5Aゼオライトは、相応する貯蔵及び供給システム装置内
で1日当たり9psigの圧力上昇(60%)を示す。
【0068】 本発明の好ましい実施において固相の物理的収着剤媒体は従って、前記物理的
収着剤媒体の重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された
微量成分を350重量ppm未満、より好ましくは100重量ppm未満、更に
より好ましくは10重量ppm未満、最も好ましくは、前記物理的収着剤媒体の
重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
重量ppm以下、含有する。
【0069】 相応して、水、金属及び酸化性遷移金属種(例えば、酸化物、亜硫酸塩及び硝
酸塩)からなる群から選択された微量成分の、前記固相の物理的収着剤媒体の重
量に対する物理的収着剤媒体濃度が好ましくは、25℃及び前記内部圧力で1年
後に収着ガスの5%より多く分解するには不十分である。
【0070】 いくつかの適用において、貯蔵及び供給システムの収着剤を保有する容器から
排出より高い圧力で貯蔵及び供給システム装置から生じるガスを提供することが
望ましい。このような場合において、(分配されるガスを結合する収着剤を保有
するシリンダの)シリンダヘッドにおける圧力よりも高い選択された圧力レベル
まで供給ガスの圧力を上げるベンチュリポンプを使用してもよい。かかるベンチ
ュリポンプ用の配置は、選択された、より高圧レベルで分配されたガスをもたら
すが、キャリヤーガスをシリンダからの分配されたガスと同伴するので、かかる
配置はそれにもかかわらず、キャリヤーガスによる分配されるガスの希釈を伴う
【0071】 このような希釈の効果は、貯蔵及び供給システム装置から高純度の純ガスが望
ましい場合、全プロセスシステムへの著しい制約条件を意味する。メカニカルポ
ンプをベンチュリポンプの代わりに用いてもよいが、メカニカルポンプは、ポン
プ中の粒状物質の形成及び/又は潤滑剤の飛沫同伴に関連した問題を引き起こす
、多数の可動部の不便な点を伴う。
【0072】 貯蔵及び供給システム装置によって供給されたガスが高純度、純条件で高圧で
提供されるのが望ましい場合、貯蔵及び供給システム装置内にクライオポンプ処
理アセンブリを提供することが有利である場合がある。
【0073】 図7は、本発明の更に別の実施態様による、かかるクライオポンプ処理貯蔵及
び供給システム装置100の略斜視図である。
【0074】 クライオポンプ処理システムにおいて、メインシリンダ102は、適した収着
剤材料(図示しない)、例えば、続いて分配される、適した収着ガス種を上に充
填したモレキュラーシーブを含有し、分配プロセスの開始時に”オフ”位置にあ
るメインシリンダ弁106を有するバルブヘッドアセンブリ104を備える。
【0075】 バブルヘッド104は、遮断弁110、質量流量制御装置112、遮断弁11
4及びクライオポンプ116を含有する導管108に連結される。導管108は
次に、遮断弁118及び122と、下流のプロセスシステムに連結可能な排出ポ
ート134を有する生成物分配レギュレータアセンブリ130と、を備える導管
109に連結される。中圧貯蔵容器120が導管109に接合される。
【0076】 導管108に連結されたクライオポンプ116は、液体窒素(若しくは他の適
した低温液体又は流体)入口128及び液体窒素出口126を提供され、低温液
体流路が、加熱要素124に境界を定められた入口128及び出口126の中間
に提供される。クライオポンプの低温液体入口及び出口を、例えば低温空気分離
装置又は液体窒素または他の冷却剤の低温シリンダ供給源など、低温液体の供給
源に適切に接合することができる。クライオポンプはそれによってクライオトラ
ップ装置を形成する。クライオポンプの出口はこのように遮断弁122を備え、
中圧シリンダ120は遮断弁122によって遮断可能である。
【0077】 圧力変換器111は導管108中にあり、シリンダ102に圧力をモニタする
ように関連させて連結され、シリンダ内の圧力をモニタし、遮断弁118を応答
調整する。
【0078】 図7に図解的に示された貯蔵及び供給システムの操作は、適した高圧で供給さ
れる、シリンダ102内で収着剤上に収着したガスとしてのシラン、クライオポ
ンプ116で作動流体として使用される低温液体としての窒素に関して、以下に
説明される。シランは、摂氏−111.5度の沸点、摂氏185度の融点を有し
、窒素は、摂氏−195.8度の沸点を有する。
【0079】 シランは、(より高い沸点及び凍結点を有し、従ってより容易にクライオポン
プ処理されて低温冷却がそれほど必要とされないことがあるアルシンなどの他の
水素化物ガスに関連させて)適切な高圧で供給することが相対的に難しいので、
シランが図解の目的のために選択された。
【0080】 真空下で、弁118及び122を閉じた状態で、開始弁(outset va
lves)110、114、及び106が開いており、低温ポンプ内の温度が液
体窒素の温度まで下げられる場合、シランは、相対的に低い内圧が供給シリンダ
102内に存在する場合でも、クライオポンプ内で凝結及び凍結する。
【0081】 質量流量制御装置112は、クライオポンプ116に移されるガス量の正確な
定量を可能にする。クライオポンプの過剰加圧が好ましく回避されるので、この
ような正確な定量は重要である。かかる操作条件下で、シランはその臨界温度よ
り高い温度になり、クライオポンプ内の最終圧力が非常に高くなる可能性がある
【0082】 正確な量のガスがクライオポンプ116に移された後、弁110及び114を
閉じる。次に、凝縮シランを周囲温度付近に昇温する。加熱は、加熱手段124
によって行われ、示した実施態様においてはそれはバンドヒータを含むが、かか
るサービスに適した何れの好適な加熱手段であってもよい。加熱がシランガスの
分解を引き起こし、その純度と安定性にも結果的に悪影響を及ぼすことがあるの
で、シランガスは、それによって高温に加熱される必要はなく、分配される生成
ガスの安定性及び純度がそれによって高められる。
【0083】 クライオポンプの暖機運転後のシランガスの圧力は著しく高くなることがあり
、有効にガスはそれによって、他の場合なら生成ガスの混入をもたらすかもしれ
ない多くの可動部を有するメカニカルポンプにかけることなく、高純度の状態で
圧縮された。
【0084】 全システム中のガスの残留量は、この点で非常に低いことがあるが、シランの
大部分が低圧で収着剤容器、シリンダ102に存在する。
【0085】 次に、開口弁118がガスを中圧シリンダ120中に流動させる。弁122が
開いている場合、次いで、生成シランガスを、レギュレータアセンブリ130と
結合したモニタリング手段(例えば、流動圧力)によってモニタしながら、排出
ポート134を通って下流のプロセスに流動させることができる。レギュレータ
アセンブリ130は、生成ガスが選択された圧力及び容積流量で供給されるよう
に他の弁及びクライオポンプ成分と動作可能に連結することができる関連圧力変
換器132を有する。
【0086】 相応して、いろいろな弁、質量流量制御装置、クライオポンプ、変換器及びレ
ギュレータを、何れかの適した方法で、例えば、サイクルタイマ及びプロセス安
全システムと動作可能に相互接続し、容易に制御可能且つ再現可能に、シラン又
は他の収着ガスの必要に応じた供給を行うことができる。
【0087】 したがって、図7に図解的に示したシステムの操作の時間を調節し、下流プロ
セス流れへの中断または妨害を避ける。クライオポンプと中圧タンク内の質量流
量制御装置及び圧力変換器からの信号を、自動化プロセスシステム内で用いるこ
とができる。クライオポンプをサイクルにかけ、ガスを貯蔵及び供給システムか
ら中圧シリンダ120に移動させ、レギュレータの出口の一定圧力を維持するこ
とができる。
【0088】 実施例1 貯蔵及び供給シリンダ中のアルシンガスの分解を、2つのモレキュラーシーブ
収着剤材料の各々について比較測定した。リンデ5Aモレキュラーシーブ(コネ
チカット州、ダンバリーのユニオンカーバイドコーポレーション製)は、以下、
収着剤Aと称し、ゼオケム5Aモレキュラーシーブ(ケンタッキー州、ルイビル
のゼオケム)は、以下、収着剤Bと称する。収着剤A及び収着剤Bの各々は、5
オングストロームのポアサイズを有する合成結晶性アルミノケイ酸カルシウムで
あるが、収着剤Aが粘土バインダーを含有するのに対し、収着剤Bはバインダー
レスである。
【0089】 以下の表IIには、それらの組成物の相違を示す収着剤A及び収着剤Bの定量
分析が記載されているが、記載した百万分率(ppm)濃度は、±50%である
表II 収着剤A及び収着剤Bの百万分率(ppm)の定量分析 (ppm) 収着剤A 収着剤B アルミニウム 主成分 主成分 バリウム <372 <301 ベリリウム <372 <301 カルシウム 主成分 主成分 コバルト <372 <301 クロム <372 <301 銅 <372 <301 鉄 3084 <301 ガリウム <372 <301 マグネシウム 556 <301 マンガン <372 <301 モリブデン <372 <301 ニッケル <372 <301 リン <372 <301 鉛 <372 <301 ケイ素 主成分 主成分 スズ <372 <301 ストロンチウム <372 <301 チタン <372 <301 バナジウム <372 <301 亜鉛 <372 <301 ジルコニウム <372 <301 ケイ素の% 21.19 19.70 アルミニウムの% 19.11 17.39 カルシウムの% 7.21 7.45 ここでの主成分は、モレキュラーシーブの全重量に対して、少なくとも5重量
%を指す。
【0090】 表IIのデータに示すように、収着剤Bが、モレキュラーシーブの主成分、カ
ルシウム、アルミニウム、及びケイ素を例外としてすべての測定した元素を微量
(特定成分の約500ppm未満の量とここでは定義される)含有したが、他方
、収着剤Aは有意量の鉄(3084ppm)及び微量よりやや多いマグネシウム
を含有した。
【0091】 2つの収着剤材料の比較試験において、同一のガスシリンダの各々に、各シー
ブ材料(第1のシリンダ中の収着剤A及び第2のシリンダ中の収着剤B)を満た
し、シリンダの各々のシーブ材料に、同量のアルシンガスを充填した。水素はモ
レキュラーシーブによって吸着されないので、各シリンダ中にシーブ材料を充填
後に、シリンダの各々の中の圧力を、AsAs+1.5H反応によるアルシン
の分解のための圧力上昇についてモニタした。このようなモニタリングを、一定
温度で行った。
【0092】 時間の関数として得られた圧力履歴を、psia単位の圧力が分単位の経過時
間の関数としてプロットされる図8のグラフを示す。図に示すように、収着剤A
を保有するシリンダ内のガスの圧力挙動を示すカーブAは、250時間後に約3
7.5psiaに上昇したが、他方、収着剤Bを保有するシリンダ内のガスの圧
力挙動を示すカーブBは、試験の同じ一定時間にわたって圧力の上昇を示さない
【0093】 他の点では組成が等しいが、収着剤A中の微量成分より多い濃度の鉄が、収着
剤Aを保有するシリンダ内のアルシンの分解のために圧力の実質的な増大につな
がり、他方、収着剤Bは、未分解状態にアルシンを維持し、圧力増大に対して観
察される水素の形成がないという事実により、各々の収着剤A及びBによって示
される性能の違いは著しい。
【0094】 したがって、アルシン、ホスフィンなどの水素化物ガスの分解が、市販のモレ
キュラーシーブ中に以前から存在している微量より多い量の鉄などの汚染物質を
含有しない収着剤材料と、収着剤材料の構造安定性及び結合性を増強させるため
に収着剤組成物中に混入された、鉱物または粘土ベースのバインダーを含む他の
収着剤材料とを供給することによって抑制され得るということは、重大な発見で
ある。
【0095】 図9は、本発明の1つの実施態様による収着剤ベースのガス貯蔵及び分配用ア
センブリを組み込むガスキャビネットアセンブリ400の正面斜視図である。
【0096】 ガスキャビネットアセンブリ400は、ガスキャビネット402を備える。ガ
スキャビネット402は、フロントドア414及び420を有するハウジングを
画定する側壁404及び406、床部408、後部壁410及び天井411を有
する。ハウジング及び各ドアは内部容積412を囲む。
【0097】 ドアは、性質に合わせて自動的に閉じ、自動的にラッチをかけるように配置さ
れてもよい。かかる目的のために、ドア414は、ドア420上のロック要素4
24に協働的に係合するラッチ要素418を有してもよい。ドア414及び42
0は、ドアの閉鎖時に気密シールを作るように面取りされ、及び/又はガスケッ
トをつけられてもよい。
【0098】 図示したドア414及び420は、それぞれ、ウインドウ416及び422を
備えてもよい。ウインドウは、耐折損性であり、同時に、内部容積412及びマ
ニホールド426の見通しのよい視野をもたらすために十分な面積であるように
、ワイヤー補強及び/又は強化ガラスであってもよい。
【0099】 図示したマニホールド426は、ガス供給容器433と閉鎖流通状態に接合可
能である入口接続ライン430と共に配列されてもよい。
【0100】 マニホールド426は、例えば流量制御弁、質量流量制御装置の他、圧力、温
度、流量、濃度など、供給容器から分配されるガスのプロセス条件をモニタする
ためのプロセスガスモニタリング計装、多数のかかる容器がガスキャビネット内
に設置される時にガス供給容器のスイッチオーバーのための自動化スイッチング
アセンブリ、漏れが1つ以上の供給容器から検出される時にガスキャビネットの
内部容積をパージするための漏れ検出装置、自動化パージ装置及び関連アクチュ
エータなど、何れの適した成分を含んでもよい。
【0101】 マニホールド426は、キャビネットの壁404の出口428に接続し、出口
428は次に、供給容器から、ガスキャビネットと連結された下流のガス−消費
装置に分配されたガスを搬送するためのパイピングに接続されてもよい。ガス−
消費装置は、たとえば、イオン注入装置、化学蒸着反応装置、フォトリソグラフ
ィトラック、拡散チャンバ、プラズマ発生器、酸化チャンバなどを含んでもよい
。マニホールド426は、供給容器及びガスキャビネットからガス消費装置まで
分配されるガスの予め決めた流量を提供するように構成及び配置されてもよい。
【0102】 ガスキャビネットは、キャビネットの内部容積内のガス供給容器からガスを分
配するプロセスをモニタするために、キャビネットの内部容積内のマニホールド
要素及び補助要素と連結された頂部に取付けたディスプレイ472を有する。
【0103】 ガスキャビネットはまた、矢印Eによって示された方向に、キャビネットの内
部容積からガスを排出するための排出導管478にフィッティング476を連結
することによって連結される頂部に取り付けられた排気ファン474を提供され
てもよい。排気ファン474を適切な回転速度で操作し、ガスキャビネットから
のガス漏れの何れの望ましくない流出物に対する更に別の保護処置として、キャ
ビネットの内部容積に予め決めた真空又は負圧をかけることができる。従って排
出導管を、排気ストリームからの何れの漏れガスをも除去するためのスクラバ若
しくは抽出装置など、下流ガス処理装置(図示しない)に連結する。かかる目的
のために流入空気を供給するために、キャビネット、例えば、ドアを、キャビネ
ットから内部容積ガスを取り除くための掃引またはパージストリームとして周囲
空気の正味流入を可能にするように構成することができる。このように、ドアに
鎧窓をつけてもよく、または別の方法で周囲ガスを入れるように構成してもよい
【0104】 ガス供給容器433は、容器の内部容積を密閉する壁432を有する、例えば
、従来の高圧ガスシリンダ内で用いたタイプの円筒状容器など、漏れ止めガス容
器を好適に含んでもよい。粒状固体収着剤媒体、例えば、炭素、モレキュラーシ
ーブ、シリカ、アルミナなどの物理的吸着剤材料が、容器の内部容積内に配置さ
れる。収着剤は、分配されるガスに対する高い収着親和力及び能力を有する、上
に記載したようなタイプであってもよい。
【0105】 分配された試薬ガスは、好ましくは超高純度、例えば、“7−9”純度、より
好ましくは“9−9”純度、更に高い純度である半導体製造などの適用について
は、収着剤材料は、容器内に貯蔵されたガスの分解を引き起こすと共に、容器内
部圧力を望ましい整定値貯蔵圧力より著しく高いレベルまで上昇させる何れの汚
染物種をも実質的に含まない、好ましくは本質的に完全に含まない。
【0106】 例えば、大体、約25〜約800トールの範囲の、大体、大気圧を超えない圧
力の貯蔵状態でガスを維持する本発明の収着剤ベースの貯蔵及び分配容器を利用
することが一般に望ましい。このような大気圧または大気圧より低いレベルが、
高圧圧縮ガスシリンダの使用に欠けているレベルの安全性及び信頼性を提供する
【0107】 本発明の収着剤ベースの貯蔵及び分配システムからの高純度ガス分配操作につ
いては、供給容器を容器の焼出し及び/又はパージングなどの適した準備操作に
かけることが望ましく、容器それ自体がガス放出するか又は別の仕方で、収着剤
ベースの貯蔵及び分配システムの後続の使用のガス分配操作に悪影響を及ぼすこ
とがある汚染物質を含有しないことを確実にすることが望ましい。更に、収着剤
それ自体は、供給容器内に充填される前に、あるいは、吸着剤を容器に入れた後
に焼出し及び/又はパージングにかけられる前に、吸着剤材料からすべての外来
種の脱着を確実にするための前処理など、適切な準備操作にかけられてもよい。
【0108】 図9に示すように、供給容器433は、キャビネットの床部408上に置かれ
る下端部を有し、バルブヘッド438が固定されて容器を漏れ止め密封する上首
部436を有する、細長い垂直に直立した形状である。その製造時に、供給容器
433に吸着剤を入れてもよく、その後に、収着ガスが充填される前か後に、バ
ルブヘッド438が容器首部に、例えば、溶接、ろう付け、はんだ付け、適した
密封材料で固定する圧縮結合などによって固定されてもよく、容器はその後、バ
ルブヘッドを有する首結合部で漏れ止めされている。
【0109】 バルブヘッド438にカップリング442を提供し、容器からガスを選択的に
分配することを可能にすることに適したパイピング又は他の流動手段に容器を接
合してもよい。バルブヘッドにハンドルホイール439を提供し、バルブヘッド
の弁を手動で開閉し、ガスの流れを接続パイピング中に流動させるか、又は終結
させてもよい。あるいは、バルブヘッドに適した流量制御手段に接続される自動
弁アクチュエータを備えてもよく、それによって分配操作の間のガスの流れが所
望のレベルに維持される。
【0110】 操作時に、供給容器433内部容積とマニホールドの外部パイピング/流動回
路との間の圧力差を形成してガスを収着剤材料から脱着させ、容器からガス流マ
ニホールド426中に流動させる。物質移動のための濃度推進力がそれによって
生じ、それによってガスが収着剤から脱着し、容器の自由なガス容積中に送り、
バルブヘッドの弁が開いている間に、容器の外に流動させる
【0111】 あるいは、分配されるガスは、容器433内の収着剤から少なくとも部分的に
熱脱着されてもよい。かかる目的のために、キャビネットの床部408は、上に
容器が置かれる電気作動性抵抗加熱領域を有してもよく、床部の抵抗加熱領域の
電気作動が、熱を容器とその中の収着剤材料とに移動させる。かかる加熱の結果
として、貯蔵ガスは容器中の収着剤から脱着し、引き続いて分配されてもよい。
【0112】 容器は、代わりに、容器ケーシングを包むか又は囲む加熱ジャケット又は加熱
ブランケットの配置によってかかる目的のために加熱されてもよく、容器とその
内容物を適当に加熱し、貯蔵ガスの脱着、及びその後続の分配を達成する。
【0113】 更に別のアプローチとして、容器内の貯蔵ガスの脱着を、圧力−差による脱着
及び熱による脱着の両方のもとで行ってもよい。
【0114】 更に別の選択肢として、供給容器は、キャビネットの内部又は外部のどちらか
のキャリヤーガス供給源(図示しない)に接続されてもよい、キャリヤーガス入
口孔449を備えてもよい。このようなガス供給源は、適したガス、例えば、下
流ガス−消費装置内のプロセスに有害でない不活性ガス若しくは他のガスを提供
することができる。このようにして、ガスを容器を通して流動させ、容器内の収
着剤から収着ガスを脱着させる濃度勾配を生じさせることができる。従って、キ
ャリヤーガスは、窒素、アルゴン、クリプトン、クセノン、ヘリウムなどガスで
あってもよい。
【0115】 図9に示すように、供給容器433は、従来のタイプのストラップファスナー
446及び448によってガスキャビネット内の適所に保持される。ネックリン
グなどの他のファスナーを用いることができ、その中の容器の下端部をマットの
ように受容する、ガスキャビネットの床部の受容凹部またはキャビティ、ガスキ
ャビネットの内部容積の所望の位置に容器を強固に保持するガイド部材または区
画構造体などの他の固定構造体を使用してもよい。
【0116】 1つだけの容器433を図9のガスキャビネットに示すが、かかるガスキャビ
ネットは、内部に1、2または3つの容器を保持するように構成及び配置される
ように示される。容器433のほかに、任意の第2の容器460及び任意の第3
の容器462が図9の破線図に示されており、各ストラップファスナー464及
び466(任意の容器460用)とストラップファスナー468及び470(任
意の容器462用)が結合されている。
【0117】 本発明のガスキャビネットは、内部に1つ以上の容器を含有するように広範囲
に変化してもよいことは理解されるであろう。このようにして、任意の数のガス
供給容器を単一の一体エンクロージャ内に保持することができ、それによって従
来の高圧圧縮ガスシリンダの使用との関係で強化された安全性及びプロセスの信
頼性を提供する。
【0118】 このようにして、多数の収着剤保有ガス供給容器を提供し、下流ガス−消費装
置内で必要とされるいろいろなガスを供給することができ、または同じガスを各
々含有する多数の容器を提供することができる。ガスキャビネット内の多数の容
器はこのように互いに同じであっても異なっていてもよく、各容器を同時に操作
してガスを下流ガス消費装置のためにそこから抽出するか、または、各容器を、
サイクルタイマプログラム及び自動化弁/マニホールド操作手段によって操作し
、容器をかわるがわるに連続的に開けて連続操作を提供するか、または別の方法
で下流ガス−消費装置のプロセス要求条件に対処してもよい。
【0119】 ディスプレイ472を関連コンピュータ/マイクロプロセッサ手段と共にプロ
グラムに基づいて配置し、プロセス操作の状態、下流に流動された分配ガスの容
積、分配操作のための残り時間又はガス容積などを示す視覚出力を提供してもよ
い。ディスプレイを配置して、キャビネットのメンテナンス作業の時間若しくは
頻度、又はガスキャビネットアセンブリの操作、使用及びメンテナンスに適した
何れかの他の適した情報を示す出力を提供してもよい。
【0120】 また、ディスプレイはガスキャビネット内の容器の取り替えの必要、漏れの発
生、サイクル終了の方法、あるいはガスキャビネットの操作、使用及びメンテナ
ンスに有用である何れかの場合、状態若しくはプロセス条件を示す可聴警報出力
を含んでもよい。
【0121】 したがって、本発明のガスキャビネットアセンブリを形状及び機能において広
範囲に変化させ、下流ガス−消費装置、半導体製造装置内のかかるプロセス装置
に試薬ガスを供給するための融通がきく手段を提供することができることは、理
解されよう。
【0122】 よって、本発明は、半導体材料及び装置の製造において、及び他のガス消費プ
ロセス操作に有用であり、そこにおいて、それは、ガス、例えば、水素化物ガス
、ハロゲン化物ガス、及び気体有機金属V族化合物、例えば、シラン、ジボラン
、ゲルマン、アンモニア、ホスフィン、アルシン、スチビン、硫化水素、セレン
化水素、テルル化水素、三フッ化ホウ素、六フッ化タングステン、塩素、塩化水
素、臭化水素、ヨウ化水素、及びフッ化水素などの信頼性のある“必要に応じた
”供給源を提供する。
【0123】 ガスが収着剤媒体上に吸着状態で相対的に低い圧力で安全に保持され、引き続
いてガスの使用時に容易に分配される、かかるガスの経済的且つ信頼性が高い供
給源を提供することによって、本発明は従来の高圧ガスシリンダの使用に伴う危
険及びガス取扱い問題を回避する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 トール単位の対数圧力の関数として、ゼオライト5Aの1リット
ル当たりのグラム単位のアルシン充填量のプロットとして、アルシンの吸着等温
線のグラフを示す。
【図2】 トール単位の対数圧力の関数として、ゼオライト5Aの1リット
ル当たりのグラム単位のホスフィン充填量のプロットとして、ホスフィンの吸着
等温線のグラフを示す。
【図3】 本発明の一の実施態様による貯蔵及び供給システムの略図である
【図4】 貯蔵及び供給システムの装置の操作時間の関数として、トール単
位のアルシンの圧力の供給寿命のプロットである。
【図5】 秒単位の時間の関数として、トール単位のシリンダの圧力のプロ
ット、並びに秒単位の時間の関数として、摂氏温度での温度の(右のy軸の)の
プロットであり、室内空気で、ホスフィンガス貯蔵及び供給システム装置の実験
的なバックフィリングの間の温度及び圧力の増大を示す。
【図6】 最悪のケースの放出事故(emission incident
)のシミュレーションにおいて、アルシンの標準シリンダ対アルシン貯蔵及び供
給システム装置の、秒単位の時間の関数として、グラム単位の、放出されたアル
シンのプロットである。
【図7】 本発明の更に別の実施態様によるクライオポンプ処理貯蔵及び供
給システム装置の略斜視図である。
【図8】 異なった鉄の含有量の2つのモレキュラーシーブ収着剤材料につ
いて、分単位の経過時間の関数としての、psia単位の、貯蔵及び供給システ
ムシリンダ圧力レベルのグラフである。
【図9】 本発明の一の実施態様による収着剤ベースのガス貯蔵及び分配用
アセンブリを組み入れるガスキャビネットアセンブリの正面斜視図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年5月9日(2000.5.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0040】 気体アルシン及びホスフィンを0psigで貯蔵及び供給するための本発明の
新規な手段及び方法は、これらのガスによってもたらされる危険を低減させる。
その技術は、例えば、ゼオライト5Aなどの物理的吸着剤中にこれらのガスを吸
着することを必要とする。ゼオライト又は他の適した固体物理的吸収剤中にガス
を吸着することによって、ガスの蒸気圧を0psigまで低減させることができ
る。圧力の駆動力が除かれとき、このシステムからの放出ポテンシャルは非常に
低減される。総じて、前記貯蔵及び供給システムは有効に、脱水ゼオライト5A
の充填された、標準ガスシリンダ及びシリンダ弁からなる場合がある。シリンダ
に、引き続いて、1気圧まで水素化物ガスを満たす。本願明細書では主にゼオラ
イトに関して開示されるが、本発明は、珪藻土、シリカ、アルミナ、マクロ網状
ポリマー(ペンシルベニア州、フィラディルフィアのローム&ハースカンパニー
製の例えば、アンバーライト樹脂)、炭素(例えば、ビード活性炭)などのいろ
いろな他の物理的収着剤材料の使用に広く適用できる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23C 16/448 C23C 16/448 5F045 F17C 13/08 301 F17C 13/08 301A H01L 21/02 H01L 21/02 D 21/205 21/205 21/3065 21/302 101G (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB ,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,U G,US,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 3E072 EA01 4G066 AA02B AA04B AA20B AA47B AA53B AA61B AC11B CA21 CA24 CA29 CA31 CA32 CA45 FA37 GA14 4G068 AA03 AA04 AB04 AC05 AC13 AD36 AD40 AD41 AD49 AE01 AF31 4K030 AA02 AA04 AA05 AA06 AA07 AA08 EA01 KA46 LA12 LA15 5F004 AA16 BC08 BD01 BD04 BD06 5F045 AA03 BB20 EE02

Claims (72)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャと、
    前記エンクロージャ内に配設され、前記ガス分配用マニホールドとガス流連通状
    態に接合された1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を画成す
    るガスキャビネットを備えるガス供給システム。
  2. 【請求項2】 亜大気圧条件下で、前記エンクロージャを維持するための手
    段を更に備える、請求項1に記載のガス供給システム。
  3. 【請求項3】 前記ガス分配用マニホールドをガス消費ユニットに接続する
    ための手段を更に備える、請求項1に記載のガス供給システム。
  4. 【請求項4】 前記ガス貯蔵及び分配用容器内に保有されたガスは、約25
    〜約800トールの圧力である、請求項1に記載のガス供給システム。
  5. 【請求項5】 前記エンクロージャは、1つのガス貯蔵及び分配用容器を含
    む、請求項1に記載のガス供給システム。
  6. 【請求項6】 前記エンクロージャは、1つ以上のガス貯蔵及び分配用容器
    を含む、請求項1に記載のガス供給システム。
  7. 【請求項7】 前記エンクロージャ内の各々の吸着剤ベースのガス貯蔵及び
    分配用容器は、 貯蔵及び分配用容器であって、固相の物理的収着剤媒体を保持すると共に、ガ
    スを該容器の中へ及び外に選択的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及
    び分配用容器と、 内部ガス圧力で該貯蔵及び分配用容器内に配置された固相の物理的収着剤媒体
    と、 該固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された収着ガスと、を含み、 前記ガス分配用マニホールドは前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態にて
    連結され、該貯蔵及び分配用容器の外部から、該内部圧力より低い圧力を提供し
    て、前記固相の物理的収着剤媒体からの収着ガスの脱着、及び分配用アセンブリ
    を通過する脱着ガスのガス流をもたらすように構成及び配置され、 前記固相の物理的収着剤媒体は、該貯蔵及び分配用容器内の前記収着ガスを分
    解するのに十分な濃度の水、金属及び酸化性遷移金属種からなる群から選択され
    た微量成分が欠乏している、請求項1に記載のガス供給システム。
  8. 【請求項8】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の重
    量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を35
    0重量ppm未満含有する、請求項7に記載のガス供給システム。
  9. 【請求項9】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の重
    量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を10
    0重量ppm未満含有する、請求項7に記載のガス供給システム。
  10. 【請求項10】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
    重量ppm以下含有する、請求項7に記載のガス供給システム。
  11. 【請求項11】 水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成
    分の、前記固相の物理的収着剤媒体の重量に対する物理的収着剤媒体濃度は、2
    5℃及び前記内部圧力で、1年後に前記収着ガスを5重量%より多く分解するに
    は不十分である、請求項7に記載のガス供給システム。
  12. 【請求項12】 前記酸化性遷移金属種は、酸化物、亜硫酸塩及び硝酸塩か
    らなる群から選択される、請求項7に記載のガス供給システム。
  13. 【請求項13】 前記収着ガスは水素化物ガスである、請求項7に記載のガ
    ス供給システム。
  14. 【請求項14】 前記収着ガスは、シラン、ジボラン、アルシン、ホスフィ
    ン、塩素、BCl、BF、B、六フッ化タングステン、(CH Sb、フッ化水素、塩化水素、ヨウ化水素、臭化水素、ゲルマン、アンモニア、
    スチビン、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素及びNFからなる群から選
    択される、請求項7に記載のガス供給システム。
  15. 【請求項15】 前記収着ガスは三フッ化ホウ素である、請求項7に記載の
    ガス供給システム。
  16. 【請求項16】 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャと
    、前記エンクロージャ内に取り付けられ、前記ガス分配用マニホールドとガス流
    連通状態に接合された1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を
    画定するガスキャビネットを備えるガス供給システムにおいて、各々の該吸着剤
    ベースの貯蔵及び分配用容器が、 貯蔵及び分配用容器であって、固相の物理的収着剤媒体を保持すると共にガス
    を該容器の中に及び外に選択的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及び
    分配用容器と、 内部ガス圧力で該貯蔵及び分配用容器内に配置された固相の物理的収着剤媒体
    と、 該固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された収着ガスと、を含み、 前記ガス分配用マニホールドは、前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態に
    連結され、該貯蔵及び分配用容器の外部から、該内部圧力より低い圧力を提供し
    て、前記固相の物理的収着剤媒体からの収着ガスの脱着、及び分配用アセンブリ
    を通る脱着ガスのガス流をもたらすように構成及び配置され、 水、金属及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分の、前記固
    相の物理的収着剤媒体の重量に対する物理的収着剤媒体濃度は、該貯蔵及び分配
    用容器内で25℃で1週間後に、内部圧力の5%より大きい上昇をもたらす前記
    収着ガスの分解を引き起こすには不十分である、ガス供給システム。
  17. 【請求項17】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を3
    50重量ppm未満含有する、請求項16に記載のガス供給システム。
  18. 【請求項18】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
    00重量ppm未満含有する、請求項16に記載のガス供給システム。
  19. 【請求項19】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
    重量ppm以下含有する、請求項16に記載のガス供給システム。
  20. 【請求項20】 水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成
    分の、前記固相の物理的収着剤媒体の重量に対する前記物理的収着剤媒体濃度は
    、前記貯蔵及び分配用容器内で25℃及び前記内部圧力で、1年後に前記収着ガ
    スを5重量%より多く分解するには不十分である、請求項16に記載のガス供給
    システム。
  21. 【請求項21】 前記酸化遷移金属種は、酸化物、亜硫酸塩及び硝酸塩から
    なる群から選択される、請求項16に記載のガス供給システム。
  22. 【請求項22】 前記収着ガスが水素化物ガスである、請求項16に記載の
    ガス供給システム。
  23. 【請求項23】 前記収着ガスが、シラン、ジボラン、アルシン、ホスフィ
    ン、塩素、BCl、BF、B、六フッ化タングステン、(CH Sb、フッ化水素、塩化水素、ヨウ化水素、臭化水素、ゲルマン、アンモニア、
    スチビン、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素、及びNFからなる群から
    選択される、請求項16に記載のガス供給システム。
  24. 【請求項24】 前記収着ガスは三フッ化ホウ素である、請求項16に記載
    のガス供給システム。
  25. 【請求項25】 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャと
    、前記エンクロージャ内に取り付けられ、前記ガス分配用マニホールドとガス流
    連通状態に接合された1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を
    画定するガスキャビネットを備える三フッ化ホウ素ガス供給システムにおいて、
    各々の該吸着剤ベースの貯蔵及び分配用容器は、 貯蔵及び分配用容器であって、三フッ化ホウ素に対する収着親和力を有する固
    相の物理的収着剤媒体を保持すると共に、三フッ化ホウ素を該容器の中に及び外
    に選択的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及び分配用容器と、 内部ガス圧力で該貯蔵及び分配用容器内に配置された、三フッ化ホウ素に対す
    る収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体と、 該固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された三フッ化ホウ素ガスと、
    を備え、 前記貯蔵及び分配用容器とガス流連通状態に連結された前記ガス分配用マニホ
    ールドは、該貯蔵及び分配用容器の外部から、該内部圧力より低い圧力を提供し
    て、前記固相の物理的収着剤媒体からの三フッ化ホウ素ガスの脱着、及び前記ガ
    ス分配用マニホールドを通る脱着三フッ化ホウ素ガスのガス流をもたらすように
    構成及び配置される、三フッ化ホウ素ガス供給システム。
  26. 【請求項26】 前記固相の物理的収着剤媒体の選択的加熱のために、前記
    貯蔵及び分配用容器と関連させて動作可能に配置されて、前記固相の物理的収着
    剤媒体から前記収着ガスの熱強化脱着を達成するヒータを更に備える、請求項7
    に記載のガス供給システム。
  27. 【請求項27】 前記固相の物理的収着剤媒体は、シリカ、炭素、モレキュ
    ラーシーブ、アルミナ、マクロ網状(macroreticulate)ポリマ
    ー、珪藻土及びアルミノケイ酸塩からなる群から選択された材料を含む、請求項
    7に記載のガス供給システム。
  28. 【請求項28】 前記固相の物理的収着剤媒体は、結晶性アルミノケイ酸塩
    組成物を含む、請求項7に記載のガス供給システム。
  29. 【請求項29】 前記結晶性アルミノケイ酸塩組成物は、約4〜約13オン
    グストロームの範囲のポアサイズを有する、請求項28に記載のガス供給システ
    ム。
  30. 【請求項30】 前記結晶性アルミノケイ酸塩組成物は5Aのモレキュラー
    シーブを含む、請求項28に記載のガス供給システム。
  31. 【請求項31】 前記結晶性アルミノケイ酸塩組成物はバインダーレスモレ
    キュラーシーブを含む、請求項28に記載のガス供給システム。
  32. 【請求項32】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記収着ガスの汚染物質
    に対する収着親和力を有する化学収着材料を内部に有する前記貯蔵及び分配用容
    器内に存在している、請求項7に記載のガス供給システム。
  33. 【請求項33】 前記化学収着材料は非不活性大気ガスに対する収着親和力
    を有する、請求項32に記載のガス供給システム。
  34. 【請求項34】 前記化学収着材料は、 (A)会合しているが共有結合していない担体を含むスカベンジャ、すなわち
    、 (i)相当するプロトン化カルバニオン化合物が約22〜約36のpK
    を有するカルバニオン供給源化合物、及び (ii)前記カルバニオン供給源化合物と前記収着ガスとの反応によって形
    成されたアニオン供給源化合物、からなる群の1つ以上の化合物から選択された
    、反応して前記汚染物質の除去を達成するアニオンを前記汚染物質の存在下で提
    供する化合物と、 (B)スカベンジャであって、 (i)1グラム当たり約50〜約1000平方メートルの範囲の表面積を有
    し、少なくとも約250℃まで熱的に安定性である不活性担体と、 (ii)前記担体上にナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムとそ
    れらの混合物及び合金並びにそれらの熱分解物から選択されたIA族金属を担体
    上に堆積することによって形成された、担体1リットル当たり約0.01〜約1
    .0モルの濃度で前記担体上に存在している、活性スカベンジャ種とを含むスカ
    ベンジャと、からなる群から選択されたスカベンジャを含む、請求項32に記載
    のガス供給システム。
  35. 【請求項35】 前記化学収着材料はヒ化カリウム及びトリチルリチウムか
    らなる群から選択される、請求項32に記載のガス供給システム。
  36. 【請求項36】 試薬原料物質のための試薬供給源と、該試薬供給源とガス
    流連通状態に連結されたイオン注入装置とを備えるイオン注入システムであって 前記試薬供給源が、 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャと、前記エンクロージ
    ャ内に取り付けられ、前記ガス分配用マニホールドとガス流連通状態に接合され
    た1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を画定するガスキャビ
    ネットを含み、 各々の該吸着剤ベースの貯蔵及び分配用容器が、 貯蔵及び分配用容器であって、固相の物理的収着剤媒体を保持すると共にガス
    を該容器の中に及び外に選択的に流動させるように構成及び配置された貯蔵及び
    分配用容器と、 内部ガス圧力で該貯蔵及び分配用容器内に配置された固相の物理的収着剤媒体
    と、 該固相の物理的収着剤媒体の上に物理的に吸着された収着ガスと、を含み、 前記ガス分配用マニホールドは、前記貯蔵及び分配用容器とイオン注入装置と
    を互いにガス流連通状態に相互接続する流動回路の少なくとも一部分であり、該
    流動回路は、該貯蔵及び分配用容器の外部から、該内部圧力より低い圧力を提供
    して前記固相の物理的収着剤媒体からの収着ガスの脱着、及び前記イオン注入装
    置への前記流動回路を通る脱着ガスのガス流をもたらすように構成及び配置され
    、 前記固相の物理的収着剤媒体は、該貯蔵及び分配用容器内の該収着ガスを分解
    するのに十分な濃度の水、金属及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された
    微量成分を含有しない、イオン注入システム。
  37. 【請求項37】 ガス試薬の供給方法であって、 該ガス試薬に対する物理的収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体を保有
    する貯蔵及び分配用容器を提供する工程と、 収着ガスの充填された物理的収着剤媒体を生じさせるように、該固相の物理的
    収着剤媒体の上に収着ガスを物理的に収着充填する工程と、 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャを画定するガスキャビ
    ネット内に前記貯蔵及び分配用容器を取り付ける工程と、 前記ガス貯蔵及び分配用容器を前記ガス分配用マニホールドとガス流連通状態
    に連結する工程と、 脱着された収着ガスを前記ガス分配用マニホールド中に流動させてそれらを分
    配させるために、収着ガスを、前記収着ガスの充填された物理的収着剤媒体から
    減圧脱着によって選択的に脱着させる工程と、を含み、 前記固相の物理的収着剤媒体は、該貯蔵及び分配用容器内の前記収着ガスを分
    解するのに十分な濃度の水、金属及び酸化性遷移金属種からなる群から選択され
    た微量成分を含有しない、ガス試薬の供給方法。
  38. 【請求項38】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を3
    50重量ppm未満含有する、請求項37に記載の方法。
  39. 【請求項39】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
    00重量ppm未満含有する、請求項37に記載の方法。
  40. 【請求項40】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
    重量ppm以下含有する、請求項37に記載の方法。
  41. 【請求項41】 水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成
    分の、前記固相の物理的収着剤媒体の重量に対する物理的収着剤媒体濃度は、2
    5℃及び前記内部圧力で、1年後に前記収着ガスを5重量%より多く分解するに
    は不十分である、請求項37に記載の方法。
  42. 【請求項42】 前記酸化性遷移金属種は、酸化物、亜硫酸塩及び硝酸塩か
    らなる群から選択される、請求項37に記載の方法。
  43. 【請求項43】 前記収着ガスは水素化物ガスである、請求項37に記載の
    方法。
  44. 【請求項44】 前記収着ガスは、シラン、ジボラン、アルシン、ホスフィ
    ン、塩素、BCl、BF、B、六フッ化タングステン、(CH Sb、フッ化水素、塩化水素、ヨウ化水素、臭化水素、ゲルマン、アンモニア、
    スチビン、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素及びNFからなる群から選
    択される、請求項37に記載の方法。
  45. 【請求項45】 前記収着ガスは三フッ化ホウ素である、請求項37に記載
    の方法。
  46. 【請求項46】 ガス試薬の供給方法であって、 該ガス試薬に対する物理的収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体を保有
    する貯蔵及び分配用容器を提供する工程と、 収着ガスの充填された物理的収着剤媒体を生じさせるように、前記固相の物理
    的収着剤媒体の上に収着ガスを物理的に収着充填する工程と、 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャを画定するガスキャビ
    ネット内に前記貯蔵及び分配用容器を取り付ける工程と、 前記ガス貯蔵及び分配用容器を前記ガス分配用マニホールドとガス流連通状態
    に連結する工程と、 脱着された収着ガスを前記ガス分配マニホールド中に流動させてそれらを分配
    させるために、収着ガスを前記収着ガスの充填された物理的収着剤媒体から減圧
    脱着によって選択的に脱着させる工程と、を含み、 水、金属及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分の、前記固
    相の物理的収着剤媒体の重量に対する物理的収着剤媒体濃度は、該貯蔵及び分配
    用容器内で25℃で、1週間後に内部圧力の25%より大きい上昇をもたらす前
    記収着ガスの分解を引き起こすには不十分である、ガス試薬の供給方法。
  47. 【請求項47】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を3
    50重量ppm未満含有する、請求項46に記載の方法。
  48. 【請求項48】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
    00重量ppm未満含有する、請求項46に記載の方法。
  49. 【請求項49】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記物理的収着剤媒体の
    重量に対して、水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成分を1
    重量ppm以下含有する、請求項46に記載の方法。
  50. 【請求項50】 水及び酸化性遷移金属種からなる群から選択された微量成
    分の、前記固相の物理的収着剤媒体の重量に対する前記物理的収着剤媒体濃度は
    、前記貯蔵及び分配用容器内で25℃び前記内部圧力で、1年後に前記収着ガス
    を5重量%より多く分解するには不十分である、請求項46に記載の方法。
  51. 【請求項51】 前記酸化遷移金属種は、酸化物、亜硫酸塩及び硝酸塩から
    なる群から選択される、請求項46に記載の方法。
  52. 【請求項52】 前記収着ガスは水素化物ガスである、請求項46に記載の
    方法。
  53. 【請求項53】 前記収着ガスは、シラン、ジボラン、アルシン、ホスフィ
    ン、塩素、BCl、BF、B、六フッ化タングステン、(CH Sb、フッ化水素、塩化水素、ヨウ化水素、臭化水素、ゲルマン、アンモニア、
    スチビン、硫化水素、セレン化水素、テルル化水素、及びNFからなる群から
    選択される、請求項46に記載の方法。
  54. 【請求項54】 前記収着ガスは三フッ化ホウ素である、請求項46に記載
    の方法。
  55. 【請求項55】 三フッ化ホウ素の貯蔵及び分配のための吸着−脱着方法で
    あって、 三フッ化ホウ素に対する物理的収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体を
    保有する貯蔵及び分配用容器を提供する工程と、 三フッ化ホウ素の充填された物理的収着剤媒体を生じさせるように、該固相の
    物理的収着剤媒体の上に三フッ化ホウ素を物理的に収着充填させる工程と、 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャを画定するガスキャビ
    ネット内に前記貯蔵及び分配用容器を取り付ける工程と、 前記ガス貯蔵及び分配用容器を前記ガス分配用マニホールドとガス流連通状態
    に連結する工程と、 脱着された三フッ化ホウ素ガスを前記ガス分配マニホールド中に流動させてそ
    れらを分配させるため、三フッ化ホウ素を前記三フッ化ホウ素の充填された物理
    的収着剤媒体から減圧脱着によって選択的に脱着させる工程と、を含む方法。
  56. 【請求項56】 前記固相の物理的収着剤媒体から前記収着ガスの熱強化脱
    着を達成させるように、前記固相の物理的収着剤媒体を選択的に加熱する工程を
    さらに含む、請求項37に記載の方法。
  57. 【請求項57】 前記固相の物理的収着剤媒体は、シリカ、炭素モレキュラ
    ーシーブ、アルミナ、マクロ網状ポリマー、珪藻土、炭素及びアルミノケイ酸塩
    からなる群から選択された材料を含む、請求項37に記載の方法。
  58. 【請求項58】 前記固相の物理的収着剤媒体は、結晶性アルミノケイ酸塩
    組成物を含む、請求項37に記載の方法。
  59. 【請求項59】 前記結晶性アルミノケイ酸塩組成物は約4〜約13オング
    ストロームの範囲のポアサイズを有する、請求項37に記載の方法。
  60. 【請求項60】 前記結晶性アルミノケイ酸塩組成物は5Aのモレキュラー
    シーブを含む、請求項37に記載の方法。
  61. 【請求項61】 前記結晶性アルミノケイ酸塩組成物はバインダーレスモレ
    キュラーシーブを含む、請求項57に記載の方法。
  62. 【請求項62】 前記固相の物理的収着剤媒体は、前記収着ガスの汚染物質
    に対する収着親和力を有する化学収着材料を内部に有する前記貯蔵及び分配用容
    器内に存在している、請求項37に記載の方法。
  63. 【請求項63】 前記収着ガスは不純物成分を含み、前記固相の物理的収着
    剤媒体は、不純物スカベンジャと一緒に前記貯蔵及び分配用容器内に提供され、
    前記不純物成分を前記収着ガスから除去する、請求項37に記載の方法。
  64. 【請求項64】 前記化学収着材料が非不活性大気ガスに対する収着親和力
    を有する、請求項62に記載の方法。
  65. 【請求項65】 前記化学収着材料が、 (A)会合しているが共有結合していない担体を有するスカンベンジャ、すな
    わち、 (i)相当するプロトン化カルバニオン化合物が約22〜約36のpK
    を有するカルバニオン供給源化合物、及び (ii)前記カルバニオン供給源化合物と前記収着ガスとの反応によって形
    成されたアニオン供給源化合物、からなる群の1つ以上の化合物から選択された
    、反応して前記汚染物質の除去を達成するアニオンを前記汚染物質の存在下で提
    供する化合物と、 (B)スカベンジャであって、 (i)1グラム当たり約50〜約1000平方メートルの範囲の表面積を有
    し、少なくとも約250℃まで熱的に安定性である不活性担体と、 (ii)前記担体上にナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムとそ
    れらの混合物及び合金並びにそれらの熱分解物から選択されたIA族金属を担体
    上に堆積することによって形成された、担体1リットル当たり約0.01〜約1
    .0モルの濃度で前記担体上に存在している活性スカベンジャ種と、を含むスカ
    ベンジャからなる群から選択されたスカベンジャを含む、請求項62に記載の方
    法。
  66. 【請求項66】 前記化学収着材料は、ヒ化カリウム及びトリチルリチウム
    からなる群から選択される、請求項62に記載の方法。
  67. 【請求項67】 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャと
    、前記エンクロージャ内に取り付けられ、前記ガス分配用マニホールドとガス流
    連通状態に接合された1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を
    画定するガスキャビネットを備えるガス供給システムであって、前記吸着剤ベー
    スのガス貯蔵及び分配容器から引き出された脱着ガスを加圧して得られた加圧ガ
    スを放出するために、該ガス分配用間にホールドに連結されたクライオポンプを
    備える、ガス供給システム。
  68. 【請求項68】 ガス試薬の供給方法であって、 該ガス試薬に対する物理的収着親和力を有する固相の物理的収着剤媒体を保有
    する貯蔵及び分配用容器を提供する工程と、 収着ガスの充填された物理的収着剤媒体を生じさせるように、該固相の物理的
    収着剤媒体の上に収着ガスを物理的に収着充填させる工程と、 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャを画定するガスキャビ
    ネット内に前記貯蔵及び分配用容器を取り付ける工程と、 前記ガス貯蔵及び分配用容器をクライオポンプとガス流連通状態に連結する工
    程と、 前記クライオポンプを前記ガス分配マニホールドとガス流連通状態に連結する
    工程と、 脱着された収着ガスを前記クライオポンプに流動させるため、収着ガスの充填
    された物理的収着剤媒体から収着ガスを、圧力差による脱着によって選択的に脱
    着させる工程と、 前記脱着ガスを前記貯蔵及び分配用容器から所定の圧力にクライオポンプ処理
    する工程であって、該所定の圧力が前記貯蔵及び分配用容器から外に流動された
    前記脱着ガスの圧力より高い工程と、を含む、ガス試薬の供給方法。
  69. 【請求項69】 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャと
    、前記エンクロージャ内に取り付けられ、前記ガス分配用マニホールドとガス流
    連通状態に接合された1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を
    画定するガスキャビネットを備えるガス供給システムであって、該ガス供給シス
    テムの所定の温度特性を維持するための熱モニタリング及び制御アセンブリを備
    える、ガス供給システム。
  70. 【請求項70】 内部の前記容器及び収着剤の選択的な増加加熱のためのヒ
    ータ素子と、前記キャビネット内の火の制御(fire control)のた
    めに配置されたスプリンクラーシステムと、前記キャビネットから排気されたガ
    スの温度をモニタするための排熱センサーと、有害ガスが検出される時にガス供
    給システムを停止するための有害ガスモニタと、前記キャビネット内のガス漏れ
    のバルク収着のためのスクラバと、過剰圧力及び温度制御手段と、を更に備える
    、請求項69に記載のガス供給システム。
  71. 【請求項71】 半導体製造装置であって、 ガス分配用マニホールドを内部に有するエンクロージャと、前記エンクロージ
    ャ内に取り付けられ、前記ガス分配用マニホールドとガス流連通状態に接合され
    た1つ以上の吸着剤ベースのガス貯蔵及び分配用容器と、を画定するガスキャビ
    ネットを備えるガス供給システムと、 半導体製造プロセスユニットであって、該半導体製造プロセスユニットに前記
    ガス供給システムからのガスを流動させるための前記ガス分配用マニホールドを
    有する流動回路によって前記ガス供給システムと相互接続された、前記ガス供給
    システムからのガスを使用するように配置された半導体製造プロセスユニットと
    、を備える半導体製造装置。
  72. 【請求項72】 前記半導体製造プロセスユニットは、化学蒸着反応装置、
    イオン注入装置、フォトリソグラフィトラック、エッチチャンバ、拡散チャンバ
    及びプラズマ発生器からなる群から選択されたプロセスユニットを備える、請求
    項71に記載の半導体製造装置。
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