JP2009008265A5 - - Google Patents

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高能力の物理的吸着剤からなる流体貯蔵ならびに搬送システムFluid storage and transport system consisting of high capacity physical adsorbent

本発明は、流体成分固体収着媒体と収着関係に保持する容器もしくは貯蔵容器から流体を選択的に計量分配し、かつ計量分配作業中に収着媒体を脱着可能に放出するための貯蔵ならびに計量分配システムに関するものである。 The present invention relates to storage for selectively dispensing fluid from a container or storage container that holds fluid components in a sorption relationship with a solid sorption medium and for releasably releasing the sorption medium during a dispensing operation. As well as a dispensing system.

広範な種類の工業的方法ならびに応用にあっては、確実なプロセス流体の原料を必要としている。   A wide variety of industrial methods and applications require reliable process fluid feedstocks.

このような方法と応用の領域は半導体製造、イオン注入、フラット・パネル・ディスプレー、医療参加と治療、水質処理、救急救命装置、溶接作業、液体ならびに気体の空間利用の搬送などを含む。   Areas of such methods and applications include semiconductor manufacturing, ion implantation, flat panel displays, medical participation and treatment, water treatment, first aid equipment, welding operations, transport of liquid and gas space utilization, etc.

1988年5月17日付けでカールO.クノールミューラー(Knollmueller)に発行された特許文献1は、アルシンの貯蔵、続いてアルシンを約−30℃乃至約+30℃の温度で、約5乃至約15オングストロームの範囲の気孔の寸法のゼオライトと接触させることによりアルシンをこのゼオライトに吸着させ、その後ゼオライトを、アルシンをゼオライト材料から放出するだけの十分な時間をかけて最高約175℃の高温に昇温して加熱して計量分配する。   As of May 17, 1988, Carl O. U.S. Patent No. 5,057,037 issued to Knollmueller describes storage of arsine followed by contacting arsine with a zeolite having a pore size ranging from about 5 to about 15 angstroms at a temperature of about -30 ° C to about + 30 ° C. The arsine is adsorbed onto the zeolite by heating and then the zeolite is heated to a high temperature of up to about 175 ° C. for a time sufficient to release the arsine from the zeolitic material, and heated and dispensed.

クノールミューラーの前記特許文献1に開示された方法は、先に吸着したアルシンをゼオライトから所望の量で吸着するだけの十分な温度に加熱するよう構成、配置させる必要のあるゼオライト材料の加熱手段を設置する必要がある点で不利である。   The method disclosed in the aforementioned Patent Document 1 of Knormüller is a method for heating a zeolite material that needs to be constructed and arranged so as to heat the arsine previously adsorbed to a temperature sufficient to adsorb the zeolite in a desired amount. It is disadvantageous in that it needs to be installed.

アルシン担持ゼオライトを保持する容器の外部に加熱ジャケットあるいは他の手段を用いることは、容器が典型的例としてかなりの熱容量をもち、従って著しい浪費時間を計量分配作業に導入する点で問題がある。さらにアルシンの加熱はその分解の原因となり、その結果処理システムに爆発の危険を導く水素ガスを発生させることになる。その上このようなアルシンの熱媒介による分解がこの処理システムにある気体の圧力をかなり増大させ、システムの耐用年数と作業効率と同様に安全性に対する関心という見地から極めて不利となり得る。   The use of a heating jacket or other means outside the vessel holding the arsine-supported zeolite is problematic in that the vessel typically has a significant heat capacity and thus introduces significant wasted time into the dispensing operation. Furthermore, the heating of arsine causes its decomposition, resulting in the generation of hydrogen gas that can lead to explosion hazards to the processing system. Moreover, such heat-mediated degradation of arsine can significantly increase the pressure of the gas present in the treatment system and can be extremely disadvantageous from the standpoint of safety concerns as well as the service life and work efficiency of the system.

内部配置した加熱コイルもしくは他の加熱素子をゼオライト・ベッドそれ自体に設けることは、このような手段を用いてこのゼオライト・ベッドを均一に加熱して所望のアルシンガスの所望の均一放出を達成することが困難であるので問題である。   Providing the zeolite bed itself with an internally arranged heating coil or other heating element uses such means to uniformly heat the zeolite bed to achieve the desired uniform release of the desired arsine gas. Is a problem because it is difficult.

その収納容器内でゼオライト・ベッドを通過させた加熱したキャリヤ・ガス流れは、前述の欠点を克服できるが、しかしアルシンの加熱したキャリヤ・ガスの吸着の達成に必要な温度が、アルシンガスの最終用途には好ましくないほどに高いか、あるいは他の状態で不適当であるので、冷却もしくは他の処理が計量分配した気体を最終用途に合う状態になるよう要求される。 Its storage container carrier gas stream is heated and passed through the zeolite bed, although it overcomes the aforementioned drawbacks, but the temperature required to achieve adsorption of the heated carrier gas arsine, arsine gas end use since the unsuitable at high or other conditions, to undesirably, cooling or other treatment is required to be in a state that meets the end use of the dispensing and gas.

次に、1996年5月21日付けでグレン.M.トム(Tom)とジェームス.V.マックマナス(McManus)の名義で発行された特許文献2は気体貯蔵ならびに計量分配用システムを開示し、上述の特許文献1に開示された気体供給方法の諸欠点を克服するものである。前記特許文献2の気体貯蔵ならびに計量分配システムは、気体、例えば水素化気体、ハロゲン化気体ならびに有機金属族V化合物からなる群より選ばれる気体の貯蔵ならびに計量分配用であって、固相物理的吸着媒体を貯蔵ならびに計量分配用容器に容器内圧で保持するよう、またその容器に対して選択的に流入、流出させるよう構成、配置した貯蔵ならびに計量分配用容器と、前記貯蔵ならびに計量分配用容器に配置した固相物理的吸着媒体と、前記貯蔵ならびに計量分配用容器と気体流れ連通して連結し、かつ計量分配用容器の外部で前記内圧未満の圧力を供給して、収着質気体の固相物理的吸着媒体からの脱着と、脱着した気体の気体流れを内部に通すよう構成、配置した計量分配アセンブリーとを備える吸着・脱着装置からなり、前記固相物理的吸着媒体が、水、金属および前記貯蔵ならびに計量分配用容器内で収着質気体を別の仕方で分解させる酸化遷移金属種(例えばオキシド、スルフィットおよび/またはニトレート)のような微量成分が全くないことを特徴とする。 Next, on May 21, 1996, Glen. M.M. Tom and James. V. Patent Document 2 issued in the name of McManus discloses a gas storage and dispensing system, which overcomes the disadvantages of the gas supply method disclosed in Patent Document 1 described above. The gas storage and distribution system of Patent Document 2 is for storage and distribution of gas, for example, a gas selected from the group consisting of hydrogenated gas, halogenated gas, and organometallic group V compound, A storage and dispensing container constructed and arranged to hold the adsorbing medium in the storage and dispensing container at a container internal pressure , and to selectively flow into and out of the container, and the storage and dispensing container A solid-phase physical adsorption medium disposed in the gas storage medium and connected to the storage and dispensing container in gas flow communication and supply a pressure less than the internal pressure outside the dispensing container to solid and desorption from-phase physical adsorbent medium, becomes a gas flow of desorbed gas configured to pass inside, the adsorption and desorption apparatus and a placement the dispensing assembly, before Solid phase physical adsorption media such as water, metals and oxidized transition metal species (eg oxides, sulfites and / or nitrates) that otherwise decompose the sorbent gas in the storage and dispensing containers It is characterized by no trace components.

このような微量成分を固相物理的吸着媒体から除去することにより、前記収着質気体の1年後、温度25℃における分解ならびに内圧条件を極めて低いレベル、例えば収着質気体の15%重量未満が分解されるように維持できる。 By removing such trace components from the solid physical adsorption medium, a very low level after one year, the decomposition and pressure conditions at a temperature 25 ° C. of the sorbate gas, for example of the sorbate gas 1 - 5 Less than % weight can be maintained to be degraded.

前記特許文献2の貯蔵ならびに計量分配用容器はこのようにして先行技術による高圧気体用ボンベの利用に対し事実上の利点を具体化できる。従来の高圧気体用ボンベは損傷を受けたか、あるいは性能低下している減圧弁アセンブリーからの漏れと同様に、気体の内部分解がボンベ内の容器内圧を急速に増大した場合の破裂と、ボンベ破裂もしくは他の好ましくないボンベからの気体の大量放散に対しても感受性がある。 The storage and dispensing container of the aforementioned patent document 2 can thus embody a practical advantage over the use of high pressure gas cylinders according to the prior art. Similar to leaks from pressure reducing valve assemblies where conventional high pressure gas cylinders are damaged or degraded, bursting when internal decomposition of the gas rapidly increases the internal pressure of the cylinder, and cylinder bursting Or it is also sensitive to mass release of gases from other undesirable cylinders.

前記特許文献2の気体貯蔵ならびに計量分配用容器は、貯蔵された収着質気体の圧力をその気体をキャリヤ吸着媒体、例えばゼオライトもしくは活性炭素材料上に逆吸着させて低下させる。本発明の他の目的ならびに利点は後述の開示ならびに請求の範囲からさらに十分に明白となるであろう。   The gas storage and dispensing container of Patent Document 2 lowers the pressure of the stored sorbate gas by back-adsorbing the gas onto a carrier adsorption medium such as zeolite or activated carbon material. Other objects and advantages of the invention will become more fully apparent from the ensuing disclosure and appended claims.

上述の形式の流体貯蔵ならびに搬送システムにおける改良された吸着材料の確認と利用の絶えることのない需要が技術上あるので、本発明の目的は、原価、使用の容易性ならびに性能特徴に著しい利点を提供する高効率吸着材料を利用する流体貯蔵ならびに計量分配システムの提供にある。   As the technology is in constant demand for the identification and use of improved adsorbent materials in fluid storage and transport systems of the type described above, the object of the present invention is to provide significant advantages in cost, ease of use and performance characteristics. It is in the provision of a fluid storage and dispensing system that utilizes the high efficiency adsorbent material provided.

本発明の他の目的ならびに利点は後述の開示ならびに請求の範囲からさらに十分明白になるであろう。
米国特許第4,744,221号明細書 米国特許第5,518,528号明細書
Other objects and advantages of the invention will become more fully apparent from the ensuing disclosure and appended claims.
U.S. Pat. No. 4,744,221 US Pat. No. 5,518,528

本発明は収着流体、例えば流体混合物と単一成分流体を含む気体、蒸気、液体、多相流体などの貯蔵ならびに計量分配用システムを企図している。 The present invention contemplates sorbed fluids, for example fluid mixture and a gas containing a single component fluid, vapor, liquid, system for storage and dispensing of such multiphase fluid.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムは、収着性流体の収着親和性を有する固相物理的収着媒体を保持するよう、また収着性流体を選択的に流入ならびに流出させるよう構成、配置された貯蔵ならびに計量分配用容器からなる。この流体の収着親和性を備える固相物理的収着媒体は、容器内圧において前記貯蔵ならびに計量分配用容器に入れて流体を前記固相物理的収着体に物理的に吸着させる。計量分配アセンブリーは前記貯蔵ならびに計量分配用容器と気体流れ連通して連結される。この計量分配アセンブリーは、前記貯蔵ならびに計量分配用容器の外部に、内圧未満の圧力を供給して、前記固相物理的収着媒体からの流体の脱着と、脱着した流体前記計量分配アセンブリーを通る流れを起こさせる。別の方法として、貯蔵ならびに前記計量分配システムが、収着材料を選択的に加熱して流体の固相物理的収着媒体からの脱着を起こさせる手段と、熱脱着時、脱着した流体を、計量分配アセンブリーを通すよう流体流れを収容するよう構成、配置した貯蔵ならびに計量分配用容器と気体流れ連通して連結された計量分配アセンブリーと共に構成されることもできる。なお、別の実施例として、本発明の貯蔵と計量分配システムは、流体の固相物理的収着媒体からの差熱ならびに差圧脱着を組合せるよう構成、配置することも可能である。 Fluid storage and dispensing system of the present invention, to hold a solid-phase physical sorbent medium having a sorptive affinity sorption fluids, also so as to selectively flow into and flow out of the sorption fluid configuration, Consists of arranged storage and dispensing containers. The solid-phase physical sorbent medium having a sorptive affinity for the fluid, is physically adsorbed fluid the storage and placed in a dispensing vessel in internal pressure of the container to the solid-phase physical sorbent material. A dispensing assembly is connected in gas flow communication with the storage and dispensing container. The dispensing assembly is external to said storage and dispensing vessel, by supplying a pressure less than the internal pressure, and desorption of the fluid from the solid-phase physical sorbent medium, desorbed fluid to the dispensing assembly cause a Re through Ru flow. Alternatively, the storage and the dispensing system, and means for causing the desorption from the solid-phase physical sorbent medium fluid to selectively heat the sorbent material, during thermal desorption, the desorbed fluid, configured to receive the fluid flow to pass the dispensing assembly, the arranged storage and dispensing vessel and the gas and flow communication with concatenated dispensing assembly may be both be configured. As another example, the storage and dispensing system of the present invention can be constructed and arranged to combine differential heat and differential pressure desorption of fluid from a solid phase physical sorption medium.

この計量分配アセンブリーは、本発明の流体貯蔵ならびに計量分配アセンブリーの特定の最終用途に適切なものとして、適したものであればどのような種類の導管、管、チューブ、流路、弁調節、計装、監視手段、流量調節器、ポンプ、送風機、アスピレーターまたは同種の他のものからも有益に構成することができる。本発明は適当であればどのような構造もしくは寸法の貯蔵ならびに計量分配用容器、例えば約0.01リットル乃至約20リットルといった内容積を有する容器に構成できる。 The dispensing assembly, as appropriate for the particular end use of the fluid storage and dispensing assembly of the present invention, any type of conduit as long as a suitable tube, tube, passage, valving, total It can also be beneficially constructed from a device, monitoring means, flow regulator, pump, blower, aspirator or the like. The present invention can be constructed in any suitable configuration or size of storage and dispensing containers, such as containers having an internal volume of about 0.01 liters to about 20 liters.

特定の実施態様にあっては、本発明は上述の形式で、固相物理的収着媒体として炭素収着材料を利用する流体貯蔵ならびに計量分配システムに関するものである。広範な種類の炭素収着剤は本発明の貯蔵ならびに計量分配システムで有効な収着媒体として使用できる。 In certain embodiments, the present invention is directed to a fluid storage and dispensing system that utilizes a carbon sorbent material as a solid phase physical sorption medium in the manner described above. A wide variety of carbon sorbents can be used as effective sorption media in the storage and dispensing systems of the present invention.

一実施態様における本発明は高性能収着媒体上に1200トル未満の内圧で物理的に吸着された流体を含む小型で、ポータブルの使用場所で使える流体貯蔵ならびに計量分配システムに関するものである。 In one embodiment, the present invention relates to a fluid storage and dispensing system that can be used in a small, portable point of use that includes fluid that is physically adsorbed at an internal pressure of less than 1200 Torr on a high performance sorption medium.

この明細書で用いられている用語「小型で、ポータブルの使用場所で使える原料貯蔵ならびに計量分配システム」は上記のように広範囲に説明されたシステムであって、その貯蔵ならびに計量分配用容器の内容積が約0.01リットル乃至約20リットルのものである。   The term “raw material storage and dispensing system that can be used in a small, portable place of use” as used herein is a system that has been extensively described as described above, and the contents of its storage and dispensing containers. The product has a volume of about 0.01 to about 20 liters.

本発明は、まさに小型低圧流体源を設けることに技術上の最大の進歩を有し、従来のあらゆる種類の気体を必要とする用途、例えば溶接ガス、麻酔ガス、酸素もしくは酸素富化救命ガス、半導体製造用ガス、不活性シール用ガス、例えば燃焼もしくは化学反応抑制用の窒素などを必要とする用途にいたるところで用いられてきた高圧流体用ボンベに十分取替えがきく能力を達成できる。   The present invention has the greatest technological advancement in providing just a small low-pressure fluid source and uses all conventional types of gases, such as welding gas, anesthetic gas, oxygen or oxygen-enriched lifesaving gas, The ability to sufficiently replace the cylinders for high-pressure fluids that have been used in various applications that require semiconductor manufacturing gas, inert sealing gas, such as nitrogen for combustion or chemical reaction suppression, can be achieved.

特に工業用途、例えばイオン注入、ドーピング用などの試薬ガスの量が非常に少量であり、かつ半導体製造用二次加工設備が極めて小型で据付面積がプレミアム付きであるような半導体製造の場合に、低圧気体源の設置は現在の種々の欠点を伴う高圧ガスボンベの使用全体に亘る主要な改良である。   Especially in the case of semiconductor production where the amount of reagent gas for industrial use, for example, ion implantation, doping, etc. is very small, and the secondary processing equipment for semiconductor production is extremely small and the installation area is premium. The installation of a low pressure gas source is a major improvement over the entire use of high pressure gas cylinders with various current drawbacks.

本発明の低圧貯蔵ならびに計量分配システムの収着剤を含む容器内の内圧が約1200トル未満である。その圧力は800トルが好ましく、最も好ましくは700トル未満である。減圧した収着流体を貯蔵ならびに計量分配用容器に供給することで、吸収された流体が周囲環境に漏れたり、大量分散する危険は、流体の高圧収納が絶えることのない、またかなりの危険と、それに対応する安全策と処理問題を必然的に伴うのと対照的に、未然に防ぐことができる。 The internal pressure in the container containing the sorbent of the low pressure storage and dispensing system of the present invention is less than about 1200 Torr. The pressure is preferably 800 torr, most preferably less than 700 torr. By supplying the decompressed sorption fluid to the storage and dispensing container, the danger of the absorbed fluid leaking into the surrounding environment or being dispersed in large quantities is a constant danger that the high-pressure storage of the fluid will not end. In contrast to the inevitably associated safety measures and processing problems, they can be prevented.

他の特定の実施態様にあっては、本発明は上記に広範に亘って述べた種類であって、高作業能力収着材料からなる流体貯蔵ならびに計量分配システムに関するものである。 In another particular embodiment, the present invention relates to a fluid storage and dispensing system of the kind broadly described above, comprising a high work capacity sorbent material.

本発明の貯蔵ならびに計量分配に応用する収着剤に適応できる性能特性は、収着充填能力(収着材料の単位重量当りの収着剤に貯蔵される収着質流体の量)と、収着材料の単位容積当りの、所定の圧力と温度条件で流体計量分配作業中に収着媒体から除去できる収着材料に初めに充填された収着質の重量として規定される収着作業能力Cwを含む。すなわちCw=[収着質の重量−脱着後に残留する収着質の重量]/[吸着剤の容積] Performance characteristics to adapt to sorbent applied to the storage and dispensing of the present invention, the sorption loading capacity (amount of sorbate fluid which is stored in the sorbent per unit weight of sorbent material), Osamu per unit volume of the cover material, the sorption working capacity is defined as the weight of sorbate, which is initially charged to a sorbent material that can be removed from the sorbent medium in the fluid dispensing work at a predetermined pressure and temperature conditions Cw including. That is, Cw = [weight of sorbent−weight of sorbent remaining after desorption] / [volume of adsorbent]

上記の収着質の重量ならびに脱着後に残留する重量をグラムで測り、また収着材料の容積をリットルで測る。このような測定に用いられる収着材料の容積は収着材料のベッドの容積である。この収着材料は典型的例としてペレット、粒子、押出物、粒状もしくは他の分割体にして供給し、従って作業能力の測定における容積は充填密度と収着材料の空隙(間空隙)容積を考慮に入れる。 The weight of the sorbent as well as the weight remaining after desorption is measured in grams and the volume of the sorbent material is measured in liters. Volume of sorbent material used in such measurements is the volume of the bed of sorbent material. This sorbent material is typically supplied in pellets, particles, extrudates, granules or other segments, so the volume in the measurement of work capacity takes into account the packing density and the void volume of the sorbent material Put in.

本発明の広範な実施に総体的に有用に利用できる収着材料の効力の別の目安は、収着材料に圧力760トルで最初に充填され、その後圧力を、25βCで10トルに下げた圧力脱着だけにより脱着できる収着質気体の割合として規定される収着材料の「脱着可能の収着質の割合」である。すなわち:
脱着可能な収着質の割合={(収着質の重量−脱着後に残留する収着質の重量)/(収着質の重量)}×100%
前記脱着可能の収着質の割合は少なくとも15%くらいで、少なくとも25%くらいが好ましく、さらに好ましくは少なくとも50%くらい、最も好ましくは少なくとも60%くらいである。
Another measure of the efficacy of a sorbent material that can be used generally usefully in the broad implementation of the present invention is that the sorbent material is initially charged at a pressure of 760 torr and then the pressure is reduced to 10 torr at 25βC. It is the “ratio of sorbable sorption quality” of the sorbent material defined as the ratio of sorbate gas that can be desorbed only by desorption. Ie:
Desorbable sorption quality ratio = {(weight of sorption quality−weight of sorption quality remaining after desorption) / (weight of sorption quality)} × 100%
The ratio of the detachable sorption quality is at least about 15%, preferably at least about 25%, more preferably at least about 50%, most preferably at least about 60%.

さらに本発明の実施に用いられる収着材料は有利なことに第1例として収着質流体を適切高効率で容易に収着、(1)貯蔵ならびに計量分配用容器の内容積とより低い圧力の外部の間の差圧、および/または(2)貯蔵ならびに計量分配システム流体計量分配作業時における収着剤の加熱反応して収着した流体を、迅速に相応に放出する特徴を備える。 Further sorbent material employed in the practice of the present invention, advantageously, the sorbate fluid appropriately readily sorbed at a high efficiency as a first example, (1) the inner volume of the storage and dispensing vessel When the differential pressure between the lower pressure outside of, and / or (2) the storage and reaction to the heat, the sorbent during dispensing work on any fluid dispensing system sorbed fluids, rapid It has the characteristic to discharge accordingly .

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムで有用な好ましい収着材料は、収着材料の1g当り約0.1乃至約5.0cmの範囲、好ましくは収着材料1g当り約0.5乃至約2.0cmの範囲の気孔容積(累積気孔容積)を具える材料を含む。 Useful Preferred sorbent materials in fluid storage and dispensing system of the present invention, 1g per about 0.1 to the range of about 5.0 cm 3 of sorbent material, preferably from about 0.5 to about per sorbent material 1g Includes materials with a pore volume in the range of 2.0 cm 3 (cumulative pore volume).

収着材料は好ましくは気孔容積の主要部分、すなわちその気孔容積の50%を超える部分、好ましくは80%を超える部分、最も好ましくは気孔容積のほぼ全て直径が約2オングストローム乃至100オングストロームの範囲の気孔からなることである。 The sorbent material preferably has a major portion of the pore volume , i.e. , more than 50% of the pore volume, preferably more than 80% , and most preferably almost all diameters of the pore volume range from about 2 angstroms to 100 angstroms. It consists of the pores .

好ましい材料は平均気孔直径が約2乃至20オングストロームの範囲内であり、気孔の主要部分が、より好ましくは80%を超える部分が、最も好ましくは気孔容積のほぼ全てが前記直径の範囲内である収着剤を含むことである。 Preferred materials are in the range the average pore diameter of about 2 to 20 angstroms, the main part of the air holes, and more preferably the portion exceeding 80%, and most preferably in the range substantially all of said diameter of pore volume It contains some sorbent .

本発明の広範な実施で有用な高性能収着剤は、アルシンガスを40トルと650トルの圧力で測定し、収着材料1リットル当り少なくとも50、好ましくは少なくとも100、さらに好ましくは少なくとも150、そして最も好ましくは少なくとも200gの「収着剤作業能力、Cw」を有するものを含み、次のように測定される:
Cw=(圧力650トル、温度25℃における1リットルの収着剤に対するアルシンガスのgで示す重量)−(圧力40トル、温度25℃における1リットルの収着剤に対するアルシンガスのgで示す重量)
[式中、アルシンはこのようなCw特徴に対する基準流体であり、そして収着剤のリットル基準は説明の通り、空隙もしくは間空隙を含む収着媒体のベッドのベッド形態におけるリットル容積である。]
この点で、増大する作業能力は圧力を1トルという低い値に下げることで可能であることを注目すべきである。
High performance sorbents useful in the broad practice of the present invention, measured at a pressure of 40 Torr and 650 Torr arsine gas, sorbent material per liter of at least 50, preferably at least 100, more preferably at least 150 and, Most preferably, including those having a “ sorbent capacity, Cw” of at least 200 g, measured as follows:
Cw = (weight indicated by a pressure 650 torr, of arsine gas for one liter of sorbent at a temperature 25 ℃ g) - (weight indicated by the pressure 40 torr, the arsine gas for one liter of sorbent at a temperature 25 ° C. g)
[Wherein arsine is the reference fluid for such Cw characteristics, and the liter criteria for the sorbent is the liter volume in the bed configuration of the bed of sorption media including voids or interstitial spaces as described. ]
In this regard, it should be noted that increasing work capacity is possible by reducing the pressure to a low value of 1 Torr.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムで有用な収着材料は、ビーズ、顆粒、ペレット、タブレット、粉末、粒子、押出物、布もしくはウエブ状材料、ハニカム・マトリックス・モノリスならびに(収着剤と他の成分との)複合材料、同様に前述の収着材料の形態をとる微粉砕もしくは圧潰形状を含む適切であればどのような寸法、形状および形態のものでもよい。 Sorptive materials useful in the fluid storage and dispensing system of the present invention include beads, granules, pellets, tablets, powders, particles, extrudates, cloth or web-like materials, honeycomb matrix monoliths and ( sorbents and others Of any suitable size, shape and form, including composite materials (as well as pulverized or crushed shapes) which take the form of the sorption materials described above.

収着材料は重合体(例えば微孔質テフロン(登録商標)、大型網状重合体、ガラス状ドメイン重合体など)、ホスホシリケートアルミニウム(ALPOS)、クレー、ゼオライト、多孔質珪素、ハニカム・マトリックス材料、炭素材料などを含む適切であればどのような材料からでもなることができる。 Sorptive materials include polymers (eg microporous Teflon®, large network polymers, glassy domain polymers, etc.), phosphosilicate aluminum (ALPOS), clays, zeolites, porous silicon, honeycomb matrix materials, It can be made of any suitable material including carbon materials.

最も好ましい収着材料はゼオライト収着材料と炭素収着剤を含む。好ましい炭素収着剤の中には、高均一性球面形状をもち、直径が約0.1mm乃至1cmの範囲、さらに好ましくは直径が約0.25乃至約2mmの粒径をもつビーズ活性炭素材料がいちばん好ましいものである。 The most preferred sorbent material comprises a zeolite sorbent material and a carbon sorbent . Among the preferred carbon sorbents are bead activated carbon materials having a highly uniform spherical shape and a diameter in the range of about 0.1 mm to 1 cm, more preferably a diameter of about 0.25 to about 2 mm. Is the most preferred.

さらに他の実施態様では、アルシンを特徴づける基準ガスとして用いて、本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムで有用な収着材料は、収着剤1リットル当りの吸着したアルシンのg数で測定し、トルで示す圧力の関数として、温度25℃におけるアルシンガス吸着等温線をもつ材料からなり、次の吸着充填特性を有する:
圧力(トル) 最小限の充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 30
50 62
100 105
200 145
300 168
400 177
500 185
550 188
650 〜192
In yet another embodiment, used as a reference gas to characterize arsine, useful sorbent materials in fluid storage and dispensing system of the present invention was measured in g of adsorbed arsine sorbent per liter , Composed of a material with an arsine gas adsorption isotherm at a temperature of 25 ° C. as a function of the pressure shown in Torr and having the following adsorption filling properties:
Pressure (torr) Minimum filling amount (g of arsine per liter of sorbent)
25 30
50 62
100 105
200 145
300 168
400 177
500 185
550 188
650-192

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムで用いられる収着材料が、貯蔵され続いて収着剤から計量分配されることになる収着流体にとって著しい充填特性を有することが一般に好ましいことであるが、極めて高い収着剤充填能力が、いくつかの事例では貯蔵ならびに計量分配システムに関して収着熱の見地から不利となり得る。収着剤上での収着性流体の収着は典型的例として発熱性である。アルシンやホスフィンのような気体にとっては、気体の収着剤上での充填速度によって、発熱量は100βC以上くらいの温度上昇を必然的に伴うものである。従って、収着剤に後続計量分配のため貯蔵されることになる流体で収着媒体を最初に充填している間に、吸着作用のかなりの熱を伴わない範囲内の高い収着能力を有する収着媒体を使用することが好ましい。 While it is generally preferred that the sorption material used in the storage and dispensing system of the present invention has significant filling properties for sorption fluids that are stored and subsequently dispensed from the sorbent , High sorbent filling capacity can be disadvantageous from a sorption heat standpoint in some cases with respect to storage and dispensing systems. Sorption of the sorbing fluid on the sorbent is typically exothermic. For gases such as arsine and phosphine, the calorific value is inevitably accompanied by a temperature increase of about 100βC or more depending on the filling rate of the gas on the sorbent . Thus, during the initial filling of the sorption medium with a fluid that will be stored in the sorbent for subsequent dispensing, it has a high sorption capacity in the range without significant heat of adsorption. It is preferred to use a sorption medium.

従って、本発明の実施に有用な収着材料は、収着剤1リットル当り吸着されたアルシンのg数で測定され、トルで示す圧力の関数として測定される25℃の温度におけるアルシンガスの吸着等温線を有し、それが図1の曲線G1とG0に囲まれた等温線の範囲内である材料を含む。このような収着材料は次の吸着充填特性をもつ。

圧力(トル) 充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 30−106
50 62−138
100 105−185
200 145−232
300 168−263
400 177−288
500 185−308
550 188−315
650 192−330
Thus, a sorbent material useful in the practice of this invention is measured by the number of grams of arsine adsorbed per liter of sorbent and is the isothermal adsorption of arsine gas at a temperature of 25 ° C. measured as a function of the pressure in Torr. It includes a material having a line that is within the isotherm bounded by curves G 1 and G 0 in FIG. Such sorption materials have the following adsorption and filling properties.

Pressure (torr) Filling amount (g of arsine per liter of sorbent)
25 30-106
50 62-138
100 105-185
200 145-232
300 168-263
400 177-288
500 185-308
550 188-315
650 192-330

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムに用いられる収着剤は好ましくは上記で様々に述べられた収着剤特性の適当であればどのような組合せもしくは入替えによっても特徴づけられる収着剤であることができる。 Sorbent used in the fluid storage and dispensing system of the present invention is preferably a sorbent characterized by any combination or permutation if appropriate sorbent characteristics stated various above be able to.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムに適切な炭素収着材料は、例えば、温度が25℃で下記の吸着充填特性を有するものである。
圧力(トル) 最小限の充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 35− 60
50 75−100
100 100−115
200 160−175
300 200−220
400 225−245
500 240−260
550 250−275
650 260−300
Suitable carbon sorption materials for the fluid storage and dispensing system of the present invention are, for example, those having the following adsorption packing characteristics at a temperature of 25 ° C.
Pressure (torr) Minimum filling amount (g of arsine per liter of sorbent)
25 35-60
50 75-100
100 100-115
200 160-175
300 200-220
400 225-245
500 240-260
550 250-275
650 260-300

本発明の広範な実施に有用な極めて好ましい炭素収着材料は、収着剤1リットル当り吸着されたアルシンのg数として測定され、トルで示す圧力の関数としての、温度25℃におけるアルシンガスの、図1の曲線Aの特性をもつ吸着等温線を備える材料を含む(吸着等温線特性というのは図1にある吸着等温線の事実上の形状を言うのであって、それは吸着等温線が温度レベルの変化に伴いxとyの方向に移動するためであるが、その全体の形状は事実上同一である)。 A highly preferred carbon sorbent material useful for the broad practice of the present invention is the arsine gas at a temperature of 25 ° C. as a function of the pressure in Torr, measured as grams of arsine adsorbed per liter of sorbent . 1 includes a material having an adsorption isotherm having the characteristic of curve A in FIG. 1 (adsorption isotherm characteristic refers to the actual shape of the adsorption isotherm in FIG. This is because it moves in the x and y directions with the change of, but the overall shape is virtually the same).

本発明の気体貯蔵ならびに計量分配システムに用いることができる炭素収着剤は、上記様々に述べられた収着剤特性の適切であればどのような組合せもしくは入替えにより特徴づけられる収着剤を含む。 Carbon sorbent can be used for gas storage and dispensing system of the present invention comprises a sorbent characterized by any combination or permutation if appropriate in the various stated sorbent properties .

一実施態様における本発明は流体の貯蔵ならびに計量分配用の小型でポータブルの使用場所で使用できる流体貯蔵ならびに計量分配用の吸着・脱着装置を企図しており:
・固相物理的収着媒体を保持し、該収着媒体を選択的に流入、流出させるよう構成、配置した貯蔵ならびに計量分配用容器と;
・1200トル未満容器流体圧力で該貯蔵ならびに計量分配用容器に装入した収着材料と;
・前記収着料に物理的に吸着された収着質流体と;
前記貯蔵ならびに計量分配用容器と気体流れ連通して連結され、収着材料からの流体の差熱および/または差圧脱着の後、脱着した流体選択的に要求に応じて計量分配できるように構成、配置された計量分配アセンブリーと;
からなり、前記計量分配アセンブリーが:
(I)前記貯蔵ならびに計量分配用容器の外部に、前記内圧未満の圧力を供給して流体を収着材料から脱着させ、また脱着した流体の流れが前記計量分配アセンブリーを通るよう該流体を前記容器から流すか;および/または
(II)収着材料を加熱する加熱手段を備えて収着性流体を脱着させ脱着した流体が容器から前記計量分配アセンブリーに流入するように熱脱着した流体を流すよう、構成、配置していることを特徴とする。
In one embodiment, the present invention contemplates a fluid storage and dispensing adsorption and desorption device for use in a small and portable use location for fluid storage and dispensing:
Solid-holds-phase physical sorbent medium, the sorbent medium selectively flows, adapted to flow out, and the storage and dispensing vessel is arranged;
A sorption material charged to the storage and dispensing container at a fluid pressure in the container of less than 1200 Torr;
- physically adsorbed sorbate fluid to the sorption materials;
The storage and is connected through dispensing vessel and a gas flow communication, after the differential heat and / or the difference圧脱deposition of fluid from the sorbent material, so that it can be dispensed in response to selectively request the desorbed fluid A configured and arranged dispensing assembly;
The dispensing assembly comprises:
(I) to the outside of the storage and dispensing vessel, wherein the pressure of less than the internal pressure was supplied to desorb the fluid from the sorbent material, also said fluid such that the flow of desorbed fluid through the dispensing assembly flow carded from the container; and / or (II) includes a heating means for heating the sorbent material to desorb the sorbed fluid, thermal desorption fluid is thermally desorbed as to flow from the container into the dispensing assembly fluid cormorant'll flow, configuration, characterized in that it is disposed.

他の実施態様において、本発明は気体の貯蔵ならびに計量分配用の吸着・脱着装置において、
・固相物理的収着媒体を保持し、気体を選択的に流入ならびに流出させるよう構成、配置した貯蔵ならびに計量分配用容器と;
容器内圧で前記貯蔵ならびに計量分配用容器に配置された収着材料と;
・前記収着料に物理的に吸着された収着質流体と;
・前記貯蔵ならびに計量分配用容器と気体流れ連通して連結し、かつ前記収着材料からの流体の差熱および/または差圧媒介脱着の後、脱着した流体選択的に要求に応じて計量分配するよう構成、配置された計量分配アセンブリーと;
からなり、前記計量分配アセンブリーが:
(I)前記貯蔵ならび計量分配用容器の外部に、前記内圧未満の圧力を供給して流体を収着剤材料から脱着させ、また脱着した流体の流れが前記計量分配アセンブリーを通るよう該流体を前記容器から流すか;および/または
(II)収着材料を加熱する加熱手段を備えて収着性流体を脱着させ、脱着した流体が容器から前記計量分配アセンブリーに流入するように熱脱着した流体を流すよう、構成、配置したことを特徴とする。
In another embodiment, the present invention relates to an adsorption / desorption apparatus for gas storage and dispensing,
A storage and dispensing container configured, arranged to hold solid phase physical sorption media and selectively allow gas to flow in and out;
A sorption material placed in said storage and dispensing container at container internal pressure ;
- physically adsorbed sorbate fluid to the sorption materials;
- the storage and linked through dispensing vessel and a gas flow communication, and after the difference between the fluid heat and / or differential pressure medium through desorption from the sorbent material, in accordance with the selective request desorbed fluid metering A dispensing assembly configured and arranged to dispense;
The dispensing assembly comprises:
(I) to the outside of the storage arrangement dispensing vessel, fluid is desorbed from the sorbent material by supplying the pressure below the internal pressure and the fluid to flow desorbed fluid through the dispensing assembly flow carded from the container; a sorptive fluid desorbing includes a heating means for heating and / or (II) the sorbent material, desorbed fluid is thermally desorbed as to flow from the container into the dispensing assembly fluid It is characterized in that it is configured and arranged so as to flow .

前記収着材料は微量成分、例えば、水、金属および酸化遷移金属種(例えば、オキシド、スルフィットおよび/またはニトレート)からなる群より選ばれるものに避け、前記貯蔵ならびに計量分配用容器で収着質流体を分解させるだけ十分に濃縮されていることが好ましい。 The sorption material should be avoided from those selected from the group consisting of trace components such as water, metals and oxidized transition metal species (eg oxides, sulfites and / or nitrates) and sorbed in the storage and dispensing containers. It is preferable that the fluid is sufficiently concentrated to decompose the fluid.

本発明の貯蔵ならびに計量分配装置にあって、水と酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の収着材料の濃度(収着材料の重量に対し)は好ましくは温度25℃で1年後、前記内圧で収着質流体の5重量%を超える分解、好ましくは1%重量を超える分解に不十分であることである。収着剤上でのこのような拘束は、水素化物気体、例えばアルシン、ホスフィンなどのような流体で、水、金属ならびに酸化遷移金属種(例えばオキシド、スルフィットおよび/またはニトレート)の存在下においての分解に感受性のある取着質流体をこのような種に事実上曝すことなく維持して、前記収着質気体の相当なレベルの分解とその結果生ずる圧力増大問題を未然に防ぐことを保証する。 In the storage and dispensing apparatus of the present invention, (relative to the weight of sorbent material) concentration of the sorbent material of trace components selected from the group consisting of water and oxidized transition metal species 1 year at temperatures preferably 25 ° C. after 5% greater than degradation prior Symbol pressure in a yield Chakushitsu fluid, it is that it is preferably insufficient to decompose more than 1% by weight. Such constraints on the sorbent are fluids such as hydride gases such as arsine, phosphine, etc., in the presence of water, metals and oxidative transition metal species (eg oxides, sulfites and / or nitrates). Ensures that the adsorbate fluid, which is sensitive to decomposition, is maintained without substantial exposure to such species to prevent substantial levels of decomposition of the sorbate gas and consequent pressure build-up problems. To do.

好ましくは、水、金属および酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の収着材料の重量に対する濃度は、貯蔵ならびに計量分配用容器内での25℃の温度で1週間後の内圧で、結果として収着質流体に25%を超える、好ましくは10%を超える分解が生じるには不十分であるものである。 Preferably, the concentration of the minor component selected from the group consisting of water, metal and transition metal species relative to the weight of the sorbent material is an internal pressure after one week at a temperature of 25 ° C. in the storage and dispensing container, As a result, the sorbate fluid is insufficient to cause degradation of more than 25%, preferably more than 10%.

本発明の実施に有利に用いられる炭素収着材料は、水と酸化遷移金属種からなる群から選ばれる微量成分の350重量ppm未満、好ましくは100重量ppm未満、さらに好ましくは、10重量ppm未満、そして最も好ましくは1重量ppm未満収着媒体の重量に対して含む炭素材料を含む。 Carbon sorbent material advantageously used in the practice of the present invention is less than 350 ppm by weight of trace components selected from the group consisting of water and oxidized transition metal species, preferably less than 100 ppm by weight, more preferably, less than 10 ppm by weight , And most preferably carbon material comprising less than 1 ppm by weight relative to the weight of the sorption medium.

本発明の実施での好ましい炭素収着剤をさらにその灰分の点でも条件として規定することができる。好ましい炭素は約7%未満、好ましくは約5%未満、最も好ましくは約0.1%の灰分を含んでいる。様々な炭素収着剤の灰分は15%という高いものである。灰分は特定の炭素材料源に広く左右されて変化できる。 Preferred carbon sorbents in the practice of the present invention can also be defined as conditions in terms of their ash content. Preferred carbon less than about 7%, and preferably less than about 5%, and most preferably contains from about 0.1% ash. The ash content of various carbon sorbents is as high as 15%. Ash content can vary widely depending on the specific source of carbon material.

灰は弗化水素や三弗化硼素のような、これらの種類の化合物に不可逆的に化学収着することになる収着性流体を必要とする用途に有害となり得るシリカのような成分を含む無機材料である。このような化学収着は、それが結果として化学収着化合物を失うことになるので極めて不利である。従って、低灰分炭素収着剤が実施の上でとりわけ好ましい。 Ash contains components such as silica that can be detrimental to applications that require sorbent fluids that irreversibly chemisorb to these types of compounds, such as hydrogen fluoride and boron trifluoride. It is an inorganic material. Such chemisorption is extremely disadvantageous because it results in the loss of the chemisorbing compound. Therefore, low ash carbon sorbents are particularly preferred in practice.

上記で討議した高灰分炭素収着剤の使用で起り易い問題は弗化物の場合に特に厳しい。弗化物の高灰分炭素収着剤による吸収は実際には貯蔵ならびに計量分配用容器での内圧が収着質と高灰分収着剤中の不純物の間の反応の生成物が不揮発性生成物を生成するに従って低下する。 The problems that are likely to occur with the use of high ash carbon sorbents discussed above are particularly severe in the case of fluorides. Absorption of fluoride by high ash carbon sorbents is actually due to the internal pressure in the storage and dispensing container where the reaction product between the sorbent and impurities in the high ash sorbent is a non-volatile product. Decreases with generation.

好ましくは水、金属および酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の収着材料の重量に対する濃度は、貯蔵ならびに計量分配用容器内での25℃の温度で1週間後の内圧で、結果として収着質流体に25%を超える、好ましくは10%を超える分解が生じるには不十分なものである。 Preferably, the concentration of the minor component selected from the group consisting of water, metal and transition metal species relative to the weight of the sorbent material is the result of an internal pressure after one week at a temperature of 25 ° C. in a storage and dispensing container. As such, the sorbate fluid is insufficient to cause degradation exceeding 25%, preferably exceeding 10%.

本発明の実施で有利に用いられる収着材料は、水と酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の350重量ppm未満、好ましくは100重量ppm未満、さらに好ましくは10重量ppm未満、そして最も好ましくは1重量ppm未満収着媒体の重量に対して含む炭素材料を含むものである。 Sorbent material advantageously used in the practice of the present invention is less than 350 ppm by weight of trace components selected from the group consisting of water and oxidized transition metal species, preferably less than 100 ppm by weight, more preferably less than 10 ppm by weight, and Most preferably, it comprises a carbon material containing less than 1 ppm by weight relative to the weight of the sorption medium.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムを容器からの流体の差圧による計量分配に主として関連し以下に述べるが、本発明の貯蔵ならびに計量分配システムが収着質流体の差圧脱着だけにより、また同様に流体を上述した収着された収着材料から熱脱着させて計量分配を行えることがわかるであろう。別の例として、充填する収着媒体からの収着質流体の脱着は、差圧と収着質の収着質媒体からの熱媒介放出との組合せで有用に実施できる。 While the fluid storage and dispensing system of the present invention is described below primarily in relation to dispensing by the differential pressure of fluid from the container, the storage and dispensing system of the present invention is also based solely on the differential pressure desorption of the sorbate fluid, and it will be appreciated that enables the dispensed from the sorbent material sorbed described above the fluid in the same manner by thermal desorption. As another example, desorption of a sorbent fluid from a filling sorbent medium can be usefully performed in combination with a differential pressure and heat-mediated release from the sorbent sorbent medium.

差圧および/または差熱)脱着およびそのための付随する方法の条件の特殊な様式の選択は、収着材料、特殊な収着質流体、および特に脱着流体を使用する最終用途に基づいて不必要な経験なしに当業者によって容易に選択かつ調べることができる。 Selection of special style conditions of the method (differential pressure contact and / or difference thermionic) desorption and accompanying therefor is sorbent material, special sorbate fluid, and in particular based on the final application using a desorption fluid It can be easily selected and examined by one skilled in the art without unnecessary experience.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムを流体の容器中の収着材料からの熱脱着が実施できるよう構成、配置する時、加熱手段を貯蔵ならびに計量分配用容器に関連して動作的に配置して、収着質気体を収着材料から熱強化脱着をすることができる。この加熱手段は電気抵抗加熱素子、エキステンド熱伝達面部材、放射加熱部材、もしくは貯蔵ならびに計量分配用容器の収着ベッドに配置されるか、あるいは他の方法で収着材料に対する熱伝達もしくは現場発熱用に配置された他の熱作動性加熱手段を備え、収着剤の温度の上昇と、収着質流体の脱着を実施させる。 When the fluid storage and dispensing system of the present invention is constructed and arranged to allow thermal desorption from the sorbent material in the fluid container, the heating means is operatively disposed in relation to the storage and dispensing container. Thus, the sorbent gas can be thermally enhanced and desorbed from the sorbent material. This heating means is located on the sorption bed of the electrical resistance heating element, extended heat transfer surface member, radiant heating member, or storage and dispensing container, or otherwise heat transfer to the sorbent material or on-site It includes other thermally actuated heating means arranged for heating, is carried out with increase in the temperature of the sorbent, the desorption of the sorbate fluid.

本発明の実施に用いられる収着材料は適切に加工もしくは処理されて、それが成分もしくは汚染物、例えば上記に討議した微量成分に欠けることを保証するものであり、該微量成分は収着質流体の収着と脱着に関する気体貯蔵ならびに計量分配システムの性能に有害に影響するものである。例えば、収着剤を、弗化水素酸を用いて洗浄処理にかけて、それを微量成分、例えば金属や酸化遷位金属種が十分にないようにすることができる。 The sorption material used in the practice of the present invention is properly processed or treated to ensure that it lacks components or contaminants, such as the minor components discussed above, which are sorbent quality. It adversely affects the performance of gas storage and dispensing systems for fluid sorption and desorption. For example, the sorbent can be washed using hydrofluoric acid so that it is sufficiently free of trace components such as metals and transition metal species.

収着材料はさらに様々に処理して収着剤の収着能力および/または他の性能特性を強化させることができる。例えば、収着剤が処理もしくは収着剤の表面を、(1)収着剤が続いて計量分配されることになる流体をはじめに充填する時、特定の流体の収着媒体での収着、および/または(2)収着剤が流体を貯蔵ならびに計量分配用容器から計量分配するための処理条件にある時、流体の脱着、を容易にするか、あるいは高める化学成分でより機能的にすることができる。 Sorbent material may be further variously treated to enhance the sorption capacity and / or other performance characteristics of the sorbent. For example, the surface of the sorbent treatment or sorbent, (1) when filling the initially fluid that will sorbent is subsequently dispensed, sorption on the sorbent medium of a particular fluid, And / or (2) make the sorbent easier or more functional with chemical components that facilitate or enhance fluid desorption when in a processing condition for storing and dispensing fluid from a container for dispensing. be able to.

そのうえ、前記の処理は脱着物の純度を向上させることができる。例えば、表面酸化物類の還元的処理は脱着物中のCO、COならびに炭化水素不純物の量を減少するために用いることができる。 In addition, the treatment can improve the purity of the desorbed material. For example, reductive treatment of surface oxides can be used to reduce the amount of CO, CO 2 and hydrocarbon impurities in the desorbate.

またさらに、様々の温度範囲をガス抜き工程中に用いることができる。典型的例として炭素材料はそれ以上の温度処理も適用できるが、最高500℃でガス抜きされる。   Still further, various temperature ranges can be used during the degassing process. As a typical example, the carbon material can be degassed at a maximum of 500 ° C., although further temperature treatment can be applied.

収着材料の特別な追加の修正方法は材料の内部気孔表面を含む表面上の収着強化材料の適用を含め、本発明の広範な実施に様々に用いることができる。例えば、吸着強化液状、固体状もしくは半固体状材料、例えばカルボワックス(Carbowax)を収着剤に施して、収着剤の表面上の固体収着部位の流体の物理的収着と、収着剤の表面に施された吸着強化材料それ自体上の収着もしくはそれ自体内での可溶化を容易にすることができる。 Special additional modifications method sorbent material, including the application of the sorbent reinforced material on the surface including the inner pore surfaces of the material, can be variously used in the broad practice of the present invention. For example, the adsorption enhanced liquid, solid or semi-solid material, for example Carbowax (Carbowax) subjected to the sorbent, and physical sorption of the fluid of the solid sorption sites on the surface of the sorbent, the sorbent Sorption on the adsorption enhancing material itself applied to the surface of the agent or solubilization within itself can be facilitated.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムはさらに、貯蔵ならびに計量分配用容器に入った収着材料と、前記容器に入った収着質気体の汚染物、例えば分解生成物に対する親和力を具える化学収着材料と共になる。このような収着剤は非還元雰囲気ガスに対する化学収着剤親和力を有する固体収着剤組成物からなる。
潜在的に適切な化学収着剤材料の例は、
(A)共有結合しないが、それと関連した支持体と、前記汚染物の存在下で反応性がある陰イオンを供給してこのような汚染物を除去させる効果がある化合物とを含み該化合物が、
(i)対応プロトン化カルボアニオン化合物が約22乃至約36のpKa値を有するカルボアニオン源化合物と、
(ii)前記カルボアニオン源化合物の収着質気体との反応により形成された陰イオン源化合物と、からなる群の1種以上より選ばれる掃去剤と、
(B)
(i)1g当り約50乃至約1000mの範囲の表面面積を有し、最高少なくとも約250℃の温度まで熱的に安定した不活性支持体と、
(ii)前記支持体上に、支持体1リットル当り約0.01乃至約1.0モルの濃度で存在し、ナトリウム、カリウム、ルビジウムならびにセシウムと、その混合物および合金から選ばれる族IA金属の支持体上の脱着と、前記支持体上のその熱分解により形成された活性掃去種とからなる掃去剤、
からなる群より選ばれる掃去剤を含む。
Storage and dispensing system of the present invention further chemical sorption comprising a sorbent material that has entered the storage and dispensing vessel, contaminants entering the sorbate gas into the container, the affinity for example degradation products Comes with materials. Such chemical sorbent comprises a solid sorbent composition having a chemisorbent affinity for non-reducing atmosphere gas.
Examples of potentially suitable chemisorbent materials are:
(A) a non-covalently bonded support associated therewith and a compound effective to supply an anion reactive in the presence of said contaminant to remove such contaminant ,
(I) a carbanion source compound wherein the corresponding protonated carbanion compound has a pKa value of about 22 to about 36;
(Ii) a scavenger selected from one or more of the group consisting of an anion source compound formed by reaction of the carbanion source compound with a sorbent gas;
(B)
(I) an inert support having a surface area in the range of about 50 to about 1000 m 2 per gram and thermally stable up to a temperature of at least about 250 ° C .;
(Ii) on the support, present in a concentration of about 0.01 to about 1.0 mole per liter of support, of a group IA metal selected from sodium, potassium, rubidium and cesium and mixtures and alloys thereof; A scavenger comprising desorption on a support and an active scavenging species formed by its thermal decomposition on the support;
A scavenger selected from the group consisting of:

更なる実施例として、前記化学収着材料はトリチルリチウムおよび砒化カリウムからなる群より選ばれる掃去剤成分から有利になる。 As a further example, the chemisorption material is advantageously from a scavenger component selected from the group consisting of trityl lithium and potassium arsenide.

このような化学収着材料を計量分配されることになる収着質流体の汚染物除去に対する使用に関し、広範な種類の掃去剤もしくは化学収着材料のどれをも利用でき、それには1988年8月2日付けグレン.M.トム(Tom)他に発行された米国特許第4,761,395号と、1994年6月29日付けグレン.M.トムとジェームス.V.マクマナス(McManus)の名儀の米国特許願第08/084,414号で開示ならびに請求された形態の掃去剤組成物を含む。 To the use for contaminant removal of sorbate fluid In such a chemisorption material to be dispensed, it is also available to any of the wide variety of scavengers or chemisorbent materials, 1988 to it August 2nd Glen. M.M. U.S. Pat. No. 4,761,395 issued to Tom et al. And Glen. M.M. Tom and James. V. A scavenger composition in the form disclosed and claimed in US patent application Ser. No. 08 / 084,414 in the name of McManus.

上記開示は本明細書では参考として取入れている。
化学収着材料はそれを用いる時、別のベッドとして収着材料のベッドと流体流れ連通して利用できるか、あるいは別の方法として、化学収着剤を貯蔵ならびに計量分配用容器に、収着材料のベッドを無作為あるいは選択的に通して分散できる。
The above disclosure is incorporated herein by reference.
When chemical sorption material using the same, the availability through bed and fluid flow communication with the sorbent material as a separate bed, or alternatively, the storage and dispensing vessel a chemical sorbent, sorbent The bed of material can be distributed randomly or selectively.

本発明はさらに、流体試薬を供給し、次の工程からなる方法を企図している、
・物理的に前記流体試薬の収着親和力を有する収着材料を含む貯蔵ならびに計量分配用容器を準備する工程と;
・流体試薬が収着料に物理的に収着するよう流体試薬を充填させて収着質流体充填した収着材料を生成する工程と;
・減圧(差圧)脱着および/または収着材料の加熱により収着質流体充填した収着材料から収着質流体を脱着する工程と;
・脱着した流体を貯蔵ならびに計量分配用容器から計量分配する工程と;
からなる。
The present invention further contemplates a method of supplying a fluid reagent and comprising the following steps:
Providing a storage and dispensing container comprising a sorption material that physically has a sorption affinity for said fluid reagent;
- fluid reagent generating a sorbent material that the fluid reagent is filled with the sorbate fluid filled to physically sorbed sorbent materials;
- a step of vacuum (pressure difference) the sorbate fluid by heating desorption and / or sorbent material to desorb the sorbate fluid from the sorbent material filled;
· The desorbed fluid from the storage and dispensing vessel and a step of dispensing;
Consists of.

さらなる好ましい実施態様にあって、収着材料はどのような特定形態(例えば、ビーズ、顆粒、ペレット、粉末、押出物など)のもので、上記様々に述べられた収着剤特性を有するものである。 In further preferred embodiments, the sorbent material is in any particular form (eg, beads, granules, pellets, powders, extrudates, etc.) and has the sorbent properties described above in various ways. is there.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムに有用に貯蔵して、続いて計量分配できる流体は、適切であればどのような種類の流体で収着材料にとって収着性親和力のある、例えば気体、蒸気、液体、多相流体ならびに流体混合物も含む。その例としては、酸性および水素化物気体、ハロゲン化物気体、水蒸気相有機金属化合物、酸化気体などを含む。 Fluids that can be usefully stored and subsequently dispensed in the storage and dispensing system of the present invention can be any type of fluid that has a sorption affinity for the sorbent material, such as gas, vapor, Also included are liquids, multiphase fluids, and fluid mixtures. Examples include acidic and hydride gases, halide gases, water vapor phase organometallic compounds, oxidizing gases, and the like.

本発明の実施で有用に貯蔵でき、かつ計量分配できる収着質気体種の特定の実施例は、シラン、ゲルマン、アルシン、ホスフィン、ホスゲン、ジボラン、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、亜酸化窒素、シアン化水素、酸化エチレン、重水素化水素化物、ハロゲン化物(塩素、臭素、弗素および沃素)化合物でF、SiF、Cl、ClF、GeF、SiF、硼化水素などのような化合物ならびに金属の有機金属化合物、例えばアルミニウム、バリウム、ストロンチウム、ガリウム、インジウム、タングステン、アンチモニ、銀、金、パラジウム、ガドリニウムなどの化合物を含む。 Specific examples of sorbate gas species that can be usefully stored and dispensed in the practice of the present invention are silane, germane, arsine, phosphine, phosgene, diborane, germane, ammonia, stibine, hydrogen sulfide, hydrogen selenide. Hydrogen telluride, nitrous oxide, hydrogen cyanide, ethylene oxide, deuterated hydride, halide (chlorine, bromine, fluorine and iodine) compounds such as F 2 , SiF 4 , Cl 2 , ClF 3 , GeF 4 , SiF 4 , Compounds such as borohydrides, and metal organometallic compounds such as aluminum, barium, strontium, gallium, indium, tungsten, antimony, silver, gold, palladium, gadolinium and the like.

さらに他の特定の実施態様にあっては、本発明は上述の一般形態のものであって、収着剤流体としての三弗化硼素からなる貯蔵ならびに計量分配システムに関するもので、貯蔵ならびに計量分配システムから計量分配された前記三弗化硼素を水素化剤と接触させて前記三弗化硼素ガスをジボランに変換させる。この水素化剤はこのような変換実施に有用で、適当であればどのような水素化反応体、例えば重水素化マグネシウムからなっても差支えない。 In yet another specific embodiment, the present invention is of the general form described above and relates to a storage and dispensing system consisting of boron trifluoride as the sorbent fluid. The boron trifluoride dispensed from the system is contacted with a hydrogenating agent to convert the boron trifluoride gas to diborane. The hydrogenating agent is useful for carrying out such a conversion and can comprise any suitable hydrogenation reactant such as magnesium deuteride.

また、別の実施態様における本発明は、炭素収着材料で収着可能な流体の貯蔵ならびに計量分配用の吸着・脱着装置に関するものである。前記装置は:
・炭素収着材料を保持し、流体を選択的に容器に流また容器から流出させるよう構成、配置された貯蔵ならびに計量分配用容器と;
・前記貯蔵ならびに計量分配用容器に装入された炭素収着材料と;
・炭素収着料に物理的に吸着された収着質流体と;
・前記貯蔵ならびに計量分配用容器と流体流れ連通して連結し、かつ前記貯蔵ならびに計量分配用容器の外部に前記内圧未満の圧力を供給して、収着質気体前記炭素収着材料から脱させ、脱した気体の気体流れが内部を通るよう構成、配置された計量分配アセンブリーと;
・前記計量分配アセンブリーに連結して、脱着した気体の加圧と、結果として加圧された気体の排出用クライオポンプと;
からなる。
The present invention in another embodiment relates to the adsorption and desorption apparatus for the storage and dispensing of sorption can be fluid carbon sorbent material. The device is:
- holding the carbon sorbent material, selectively configured so as to flow out the flow and from the vessel to the vessel the flow body, and arranged storage and dispensing vessel;
· Before Symbol storage and carbon sorbent material, which is charged to the dispensing vessel;
Physically adsorbed sorbate fluid-carbon sorbent materials in;
- the storage and through dispensing vessel in fluid flow communication linked, and the storage and to supply the pressure below the pressure outside the dispensing vessel, the sorbate gas the carbon sorbent material or al is desorption, configured to gas flow of desorption the gas therethrough, and arranged dispensing assembly;
- coupled to the dispensing assembly, and a pressure of desorbed gas, and discharge the cryopump of pressurized gas as a result;
Consists of.

さらなる方法の態様にあっては、本発明は炭素収着材料に収着可能な流体の貯蔵ならびに計量分配の方法に関し、下記の工程、すなわち
・炭素収着材料を保持する貯蔵ならびに計量分配用容器を準備する工程と;
・前記流体を炭素収着材料吸着させる工程と;
・前記貯蔵ならびに計量分配用容器の外部に、内圧未満の圧力を発生させて、収着質流体炭素収着材料から脱着させ、前記貯蔵ならびに計量分配用容器から脱した流体を流出させる工程と;
・脱着した流体を貯蔵ならびに計量分配用容器から、貯蔵ならびに計量分配用容器から流出させた脱着した流体の圧力よりも高い所定の圧力でクライオポンプする工程と;
からなる。
In a further method aspect, the present invention relates to a method for storing and dispensing a fluid sorbable on a carbon sorbent material and relates to the following steps: a storage and dispensing container holding the carbon sorbent material. Preparing the step;
- the fluid and adsorbing the carbon sorbent material;
- the outside of the storage and dispensing vessel, by generating a pressure of less than the internal pressure, the sorbate fluid is desorbed from the carbon sorbent material, is caused to flow out the storage and dispensing vessel or al desorption fluid Process and;
· The desorbed fluid from the storage and dispensing vessel, a step of the cryopump at a predetermined pressure higher than the pressure of the fluid desorbed that drained from the storage and dispensing vessel;
Consists of.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムを、イオン注入、珪素半導体製造、化合物半導体製造、フラット・パネル・ディスプレーの製造、有機合成への気体供給、滅菌ガス、例えば酸化エチレンの計量分配、燻蒸と害虫管理、麻酔ガス搬送、水ならびに気液接触を必要とする他の流体の処理、溶接、園芸用ならびに作物保護用製剤、調理用ガス供給、スペース・ボーン・アプリケーションズ(space−borne applications)、大量薬品および気体搬送、救命用酸素供給ならびにO試薬の応用などを含む、多種多様の用途に適用することができるThe storage and dispensing system of the present invention includes ion implantation, silicon semiconductor manufacturing, compound semiconductor manufacturing, flat panel display manufacturing, gas supply to organic synthesis, metering of sterile gas such as ethylene oxide, fumigation and pest management. Anesthesia gas delivery, treatment of water and other fluids that require gas-liquid contact, welding, horticultural and crop protection formulations, cooking gas supplies, space-borne applications, bulk chemicals and It can be applied to a wide variety of uses, including gas delivery, life-saving oxygen supply and application of O 2 reagent.

本発明の他の実施態様、特徴ならびに実施例は次の開示と請求の範囲から十分に明らかになるであろう。   Other embodiments, features and examples of the invention will become more fully apparent from the ensuing disclosure and appended claims.

米国を指定国として指定し、1995年10月13日付けで提出された国際特許願第PCT/US95/13040号(国際公開第96/11739号)の開示と、1994年10月13日付けで提出された米国特許願第08/322,224号の1996年5月21日付けで発行された米国特許第5,518,528号の開示と、1996年5月20日付けで提出された米国特許願第08/650,634号(米国特許第5,704,965号)の開示ならびに1996年5月20日付けで提出された米国特許願第08/650,633号(米国特許第5,704,967号)の開示をこの明細書で参考として取入れている。   Disclosure of International Patent Application No. PCT / US95 / 13040 (International Publication No. 96/11739) filed on October 13, 1995, with the United States designated as the designated country, and on October 13, 1994 Disclosure of US Patent No. 5,518,528 issued May 21, 1996 to filed US Patent Application No. 08 / 322,224, and US filed May 20, 1996 The disclosure of patent application No. 08 / 650,634 (US Pat. No. 5,704,965) and US patent application Ser. No. 08 / 650,633 filed May 20, 1996 (US Pat. No. 704,967) is incorporated herein by reference.

本発明は、水素化物ならびにハロゲン化物気体および有機金属族V化合物のイオン注入のような用途に使用される流体供給源手段としての新しい低圧貯蔵ならびに搬送システムを提供する。前述の例証となる実施例は、アルシン、ホスフィン、ゲルマン、塩素、NF、BF、BClジボラン(Bとその重水素類似化合物であるB)、HCl、HBr、HF、HI、六弗化タングステンおよび(CHSbを含む。本発明はさらに小型で、ポータブルの使用場所で使える流体供給源手段としての新しい低圧貯蔵ならびに搬送システムを提供する。 The present invention provides a new low pressure storage and delivery system as a fluid source means used in applications such as hydride and halide gas and organometallic group V compound ion implantation. The foregoing illustrative examples are arsine, phosphine, germane, chlorine, NF 3 , BF 3 , BCl 3 diborane (B 2 H 6 and its deuterium analog B 2 D 6 ), HCl, HBr, HF , HI, tungsten hexafluoride, and (CH 3 ) 3 Sb. The present invention provides a new low pressure storage and transport system as a fluid source means that is more compact and can be used in portable locations.

この明細書で用いられる用語「低圧」は、本質的には1気圧を上回らない圧力、例えば1.25気圧に等しいかまたはそれ以下の圧力、さらに好ましくは1気圧に等しいかそれ以下の圧力、そして最も好ましくは約0.15乃至約0.8気圧の範囲内の圧力をいう。   As used herein, the term “low pressure” refers to a pressure that is essentially not greater than 1 atmosphere, such as a pressure equal to or less than 1.25 atmospheres, more preferably equal to or less than 1 atmosphere, Most preferably, it refers to a pressure in the range of about 0.15 to about 0.8 atmospheres.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムは、本発明の広範な実施にあって上述の低圧の一定の型におけるよりも高い圧力で運転できるが、このような貯蔵ならびに計量分配システムは、流体を減圧で用いる用途、例えばイオン注入の用途で特別に使用の効果をもつ。このような最終使用では、本発明の装置は流体の低圧での貯蔵および計量分配を可能にする。   While the storage and dispensing system of the present invention can be operated at higher pressures than in the low pressure certain types described above in a broad implementation of the present invention, such a storage and dispensing system allows the fluid to be evacuated at reduced pressure. It has a special use effect in the application to be used, for example, ion implantation. In such end use, the device of the present invention allows for low pressure storage and dispensing of fluids.

このような低圧作業により、本発明のシステムは先行技術の高圧液体容器用などの従来用いられてきた多数の用途での必要性を事前に除去するものである。特に危険な気体が関連する場合、高圧容器の使用が漏れの危険や、人および/または財産に及ぼす損傷が大きくなるものであるのに対して、本発明の低圧システムは流体媒体をほぼ大気圧レベルで貯蔵し、手早くかつ自在の方法で計量分配できるものである。   With such low pressure operation, the system of the present invention eliminates the need for a number of previously used applications such as for prior art high pressure liquid containers. The use of a high pressure vessel increases the risk of leakage and damage to people and / or property, especially when hazardous gases are involved, whereas the low pressure system of the present invention allows the fluid medium to be at about atmospheric pressure. It can be stored at a level and dispensed quickly and freely.

本発明の流体源システムは漏れ止め容器、例えば計量分配され、物理的吸着材料からなる収着剤材料に吸着されることになる流体を入れる気体用ボンベからなる。気体状収着質、例えばアルシンとホスフィンの場合、収着剤は収着質気体の蒸気圧を1気圧に等しいか小さくなるまで低下させる。 The fluid source system of the present invention consists of a leaktight container, for example a gas cylinder that contains fluid to be dispensed and adsorbed on a sorbent material consisting of a physical adsorbent material. In the case of gaseous sorbents, such as arsine and phosphine, the sorbent reduces the vapor pressure of the sorbent gas until it is less than or equal to 1 atmosphere.

本発明をアルシンとホスフィンガスの貯蔵ならびに搬送の点で主として以下に討議するが、本発明の使用効果はこのようにして制限されず、むしろ広範囲の種類の他の気体と同様に液体、気−液混合物なども含まれることがわかるであろう。例証となる実施例はシラン、ジボラン、アルシン、ホスフィン、ホスゲン、塩素、BCl、BF、B、六弗化タングステン、弗化水素、塩化水素、沃化水素、臭化水素、ゲルマン、アンモニア、スチビン、硫化水素、シアン化水素、セレン化水素、テルル化水素、重水素化水素化物、ハロゲン化物(塩素、臭素、沃素および弗素)気体化合物、例えばNF、ClF、GeF、SiF、有機化合物ならびに有機金属族G化合物、例えば(CHSbを含む。 Although the present invention will be discussed below primarily in terms of storage and transport of arsine and phosphine gases, the effectiveness of the present invention is not limited in this way, rather it is liquid, gas-like, as with a wide variety of other gases. It will be appreciated that liquid mixtures and the like are also included. Illustrative examples are silane, diborane, arsine, phosphine, phosgene, chlorine, BCl 3 , BF 3 , B 2 D 6 , tungsten hexafluoride, hydrogen fluoride, hydrogen chloride, hydrogen iodide, hydrogen bromide, germane Ammonia, stibine, hydrogen sulfide, hydrogen cyanide, hydrogen selenide, hydrogen telluride, deuterated hydride, halide (chlorine, bromine, iodine and fluorine) gaseous compounds such as NF 3 , ClF 3 , GeF 4 , SiF 4 , Organic compounds as well as organometallic group G compounds such as (CH 3 ) 3 Sb.

体を0psigに等しいかそれ以下の圧力で貯蔵ならびに搬送する本発明の新規な手段と方法により上記流体で提起される危険を大きく低減させることができる。この創意ある技術は上記流体を炭素質物理的吸着剤に吸着させることにある。流体炭素質固体物理収着吸着することにより、流体の蒸気圧を0psigに等しいかそれ以下の圧力に低下させることができる。このシステムからの放出潜在能力は圧力の駆動力を排除するに従って大いに低下する。 The novel means and method of the present invention that the storage and transport equal to or less than the pressure of the liquid body to 0 psig, it is possible to greatly reduce the risk posed by the fluid. The inventive One technique is especially adsorbed on a carbonaceous physical adsorbent the fluid. Fluid can be lowered by adsorbing to the carbonaceous solids physical sorbent, the vapor pressure of the fluid that is less than or equal pressure to 0 psig. The release potential from this system is greatly reduced as the pressure driving force is eliminated.

本発明の広範な実施に用いられる収着剤は貯蔵ならびに本発明の実施に用いられる収着剤から貯蔵され計量分配されることになる流体に対し収着親和力をもつ適当なものであればどのような形態のものでも差支えない。例えば収着剤は多孔質珪素材料、燐酸アルミニウム、クレー、ゼオライト、重合体(多孔質テフロン(登録商標)、大型網状重合体およびガラス状ドメイン重合体を含む)、ホスホシリケート・アルミニウム、炭素材料などからなる。 The sorbent used in the broad practice of the present invention may be any suitable sorbent affinity for the fluid to be stored and dispensed from the sorbent used in the practice of the present invention. It does not matter even if it is in such a form. For example, the sorbent is porous silicon material, aluminum phosphate, clay, zeolite, polymer (including porous Teflon (registered trademark), large network polymer and glassy domain polymer), phosphosilicate aluminum, carbon material, etc. Consists of.

本発明の実施で好ましい収着材料はゼオライトと炭素収着剤を含む。 Preferred sorbent materials for the practice of this invention include zeolite and carbon sorbent .

炭素収着材料の好ましい種類は、合成炭化水素樹脂、例えばポリアクリロニトリル、スルホン化ポリスチレン−ジビニルベンゼンなどの熱分解により形成された炭素、セルロース木炭、木炭、天然材料源、例えば椰子殻、ピッチ、木材、石油、石炭などから形成された活性炭素を含む。 Preferred types of carbon sorption materials are carbon, cellulose charcoal, charcoal, natural material sources such as coconut shell, pitch, wood, formed by pyrolysis of synthetic hydrocarbon resins such as polyacrylonitrile, sulfonated polystyrene-divinylbenzene, etc. , Including activated carbon formed from petroleum, coal, etc.

炭素収着材料はそれ自体周知のものであり、また、例えば広範な種類の工業的方法、例えば半導体工業で、炭素の極めて大きいベッドへの流出流れからのVOCの収着によるVOC減少度に対する処理に用いられてきたが、それにもかかわらず炭素収着性材料を基剤にした流体試薬とプロセス気体を最初に供給する貯蔵ならびに計量分配システムはなかった。したがって本発明は寸法、形状、表面積、組成とも広範な種類で、容易に市場で入手できる炭素収着材料を活用し、加圧ボンベからプロセス気体と流体試薬を供給する先行技術による実施の危険、欠点ならびに不利益を事前に除去できる有効な流体供給システムを提供することで技術上本質的なれ利点を示す。 Carbon sorption materials are well known per se, and also deal with VOC reduction due to sorption of VOCs from an effluent stream into a very large bed of carbon, for example in a wide variety of industrial methods such as the semiconductor industry. Nevertheless, there has never been a storage and dispensing system that initially supplies fluid reagents and process gases based on carbon sorbent materials. Therefore, the present invention utilizes a carbon sorbent material that is readily available in the market in a wide variety of dimensions, shapes, surface areas, and compositions, and is subject to the prior art of supplying process gases and fluid reagents from pressurized cylinders, By providing an effective fluid supply system that can eliminate disadvantages and disadvantages in advance, it provides technically significant advantages.

先行技術は溶接用ガス、麻酔用ガス、酸素化学プロセス試薬ガスなどを供給する気体ボンベを広範囲に活用し、また関連する高圧を含むための極めて厚肉のボンベ容器を用いてきた。それは、ボンベの供給能力(計量分配できる流体の量)がボンベ内の圧力レベルの関数であり、増加圧力レベルが増加ボンベ計量分配容量と一致するからである。   The prior art has extensively utilized gas cylinders for supplying welding gases, anesthetic gases, oxygen chemical process reagent gases, and the like, and has used extremely thick cylinder containers to contain the associated high pressures. This is because the supply capacity of the cylinder (the amount of fluid that can be dispensed) is a function of the pressure level in the cylinder, and the increased pressure level matches the increased cylinder dispensing capacity.

収着性媒体、すなわち炭素質収着剤を用いることにより本発明は方法上の問題点(高圧気体ボンベ破裂の危険、現場での気体分解による過圧の危険、ならびに極めて高い圧力の気体の監視ならびに調整に関連し、危険性気体の場合、関連する危険と比例する特別の安全ならびに処理対策を必要とする問題点を含む)を事前に除去する。本発明の収着性媒体は流体の早急な貯蔵と容易に効果をもたらす差圧および/または熱脱着計量分配を可能にする。 Sorption medium, i.e. the present invention by using a carbonaceous sorbents problems in process (risk of high pressure gas cylinder rupture, the overpressure by the gas decomposition in situ danger, as well as monitoring of the very high pressure of gas And in the case of hazardous gases, including problems requiring special safety and processing measures that are proportional to the associated hazard). The sorbent media of the present invention allows for rapid storage of fluids and differential pressure and / or thermal desorption metering that can be easily effected.

ここで用いられている本発明の物理的収着材料に関連する用語「炭素質の」は収着材料が収着素材中の主要成分として炭素元素からなることを意味する。炭素収着材料の好ましい種類は合成炭化水素樹脂、例えばポリアクリロニトリル、スルホン化ポリスチレンジビニルベンゼンなど熱分解により形成された炭素、セルロース炭、木炭、天然源材料、例えば椰子殻、ピッチ、木材、石油、石炭などで形成された活性炭を含む。 Here it used related to the physical sorbent material of the present invention have the term "carbonaceous" means that the sorbent material consists of carbon element as a major component in the sorbent material. Preferred types of carbon sorption materials are synthetic hydrocarbon resins such as polyacrylonitrile, sulfonated polystyrene divinylbenzene, carbon formed by pyrolysis, cellulose charcoal, charcoal, natural source materials such as coconut shell, pitch, wood, petroleum, Includes activated carbon formed from coal.

好ましい炭素収着材料は活性化炭素、すなわち粒状木炭を高温で加熱して生成される高収着性の炭素形態のものである。最も好ましいものは、活性化炭素のいわゆるビーズ炭素の形態をとり、その場合極めて均一性のある直径の球状粒子のビーズは、直径が約0.1乃至約1cm、好ましくは約0.25乃至約2mmの範囲にあるものである。 Preferred carbon sorbent material is of high sorption of the carbon forms produced by heat activated carbon, i.e. the particulate charcoal at elevated temperatures. Most preferred is the so-called bead carbon form of activated carbon, in which case beads of spherical particles of very uniform diameter have a diameter of about 0.1 to about 1 cm, preferably about 0.25 to about It is in the range of 2 mm.

本発明の広範な実施で好ましい市場で入手できる炭素収着材料は、米国.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.オブ.アメリカの市販になる「BAC−MP」、「BAC−LP」ならびに「BAC−G−70R」として示されるビーズ炭素材料と;米国.ペンシルバニア州.フィラデルフィアのローム.アンド.ハース.コンパニーの市販になる「Ambersorb(R)」の炭素質収着剤で、銘柄として「Ambersorb(R)563」、「Ambersorb(R)564」、「Ambersorb(R)348F」、「Ambersorb(R)575」、「Ambersorb(R)572」と「Ambersorb(R)1500」があり、またカルゴン.カーボン.コーポレーションから市販される「ColgonFiltrasorb 400(R)」と「BPLGAC」の炭素収着材料があり、またドイツ連邦共和国.エルクラットのブルハー.ゲー.エム.ベー.ハーの市販になるビーズ活性化炭素収着材料を含む。上述の炭素収着剤の中で、「Ambersorb」材料は、気孔中に50オングストロームを超えるかなりの気孔容積を有し、また一般にこのような大きい気孔を有する材料は、約40オングストロームを超えない気孔をもつものに比べて余り好まれない。 Carbon sorbent materials available on the preferred market for wide implementation of the present invention include US. New York. Kureha from New York. Corporation. of. Bead carbon materials designated as “BAC-MP”, “BAC-LP” and “BAC-G-70R” to become commercially available in the United States; Pennsylvania. Philadelphia Rohm. and. Hearth. Become commercial Cie in carbonaceous sorbent "Ambersorb (R)", "Ambersorb (R) 563" as a brand, "Ambersorb (R) 564", "Ambersorb (R) 348F", "Ambersorb (R) 575 "," Ambersorb (R) 572 "and" Ambersorb (R) 1500 ", and Calgon. carbon. There is a carbon sorption material of “CollonFiltorsorb 400 (R) ” and “BPLGAC” commercially available from the Corporation. Elkrat Bullher. Game. M. B. Includes commercially available bead activated carbon sorption materials from Her. Among the carbon sorbent described above, "Ambersorb" material has a significant pore volume greater than 50 angstroms in pore, also typically a material having such a large pore, no greater than about 40 Å pore Less preferred than those with.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムで用いられる収着剤は、最終用途と必要とされる特定収着質流体種に適当なものであればどのような寸法、形状ならびに形態を有していてもよい。収着材料は、例えばビーズ、顆粒、ペレット、タブレット、粉末、粒子、押出物、布もしくはウエブ状材料、ハニカム・マトリックス・モノリス、(収着剤と他の成分の)複合体もしくは前述形態の微粉砕または圧潰形状にすることができる。 The sorbent used in the storage and dispensing system of the present invention may be of any size, shape and form that is appropriate for the end use and the specific sorbate fluid species required. Good. Sorptive materials can be, for example, beads, granules, pellets, tablets, powders, particles, extrudates, cloth or web-like materials, honeycomb matrix monoliths, composites (of sorbent and other components) or fines of the aforementioned form. It can be ground or crushed.

集合的には、本発明の貯蔵ならびに搬送システムは炭素収着材料を入れる標準ガスボンベと、そのボンベに連結されたボンベ用弁もしくは他の流れ計量分配アセンブリー(調圧弁、監視器、検出器、流れ方向づけ手段、圧力制御器、流量制御器、配管、弁調整、計装、自動始動ならびに遮断装置など)からなる。収着貯蔵ならびに計量分配用容器へ充填した、例えば1気圧未満の圧力でボンベに収着質流体を充填して、結果貯蔵ならびに計量分配システムを製造する。 Collectively, the storage and delivery system of the present invention, and the standard gas cylinders contain carbon sorbent material, linked cylinder valve or other flow dispensing assembly (pressure regulating valve to the bomb, the monitoring device, the detector , Flow directing means, pressure controller, flow rate controller, piping, valve adjustment, instrumentation, automatic starting and shut-off device). After filling the sorbent into the storage and dispensing vessel, filled with sorbate fluid in a bomb at a pressure less than one atmosphere if example embodiment, to produce the result storage and dispensing system.

使用中、本発明の貯蔵ならびに計量分配システムからの差圧脱着を用いる流体流れは、前記貯蔵ならびに搬送システムの内容積における圧力と、収着剤を含む容器の外部にある比較的低い圧力との間の差圧を用いることで容易に起こすことができる。 In use, the fluid flow using differential pressure desorption from the storage and dispensing system of the present invention is the result of the pressure in the internal volume of the storage and delivery system and the relatively low pressure external to the container containing the sorbent . It can be easily caused by using the differential pressure between them.

例えば、収着剤を含む容器は、ホスフィンのような試薬気体を減圧、例えば600トルでイオン注入工程での使用のため保持することができ、そこでは燐成分注入用のイオン注入室を真空条件にかけるか、別の例として低圧、例えば100トル未満で、かつ貯蔵ならびに計量分配用容器内の内容積の圧力未満で維持する。その結果、ホスフィンガスは容器内の収着剤から脱着して、収着質ホスフィンガスを含む貯蔵ならびに計量分配用容器とイオン注入室との間が気体流れ連通されると、収着質ホスフィンガスがイオン注入室に流れる。貯蔵ならびに計量分配システムはこのようにしてホスフィンガスの流れを接続用配管、弁調整ならびに計装を通して発生させ、所望の流量で容易に制御できる。装置、例えば流量制御器を用いると、収着剤容器圧力が間断のない計量分配作業に伴い減少するため、一定の流れが得られる。 For example, a vessel containing a sorbent can hold a reagent gas such as phosphine for use in an ion implantation process at reduced pressure, eg, 600 Torr, where an ion implantation chamber for phosphorus component implantation is maintained under vacuum conditions. Or as another example maintained at a low pressure, eg, less than 100 torr, and less than the pressure of the internal volume in the storage and dispensing container. As a result, phosphine gas will desorb from the sorbent in the vessel and between the storage and dispensing vessel and an ion implantation chamber including a yield Chakushitsu phosphine gas Ru communicates gas flow, sorbate phosphine gas There flowing to the ion implantation chamber. The storage and dispensing system thus generates a flow of phosphine gas through the connecting piping, valve regulation and instrumentation and can be easily controlled at the desired flow rate. Device, for example the use of flow controller, the pressure of the sorbent container is decreased with unbroken dispensing work, Ru obtained constant flow.

さらに、あるいは別の方法として、本発明の貯蔵ならびに計量分配の流体計量分配アセンブリーは、収着材料を加熱して収着質流体を収着材料から熱脱着する手段を備えることができる。このような加熱手段は、収着材料と動作的に関連して効率よく収着材料を加熱する、吸着材料からの収着質の熱脱着に適した、どのような熱伝達もしくは熱交換装置、構成部材もしくは装置を備えても差支えない。このようにして、本発明は吸着剤から収着質流体を熱および/または圧力媒介計量分配することを企図している。 In addition, or alternatively, the fluid dispensing assembly of the storage and dispensing of the present invention, it is possible to heat the sorbent material the sorbate fluid from the sorbent material comprises Netsuda' Chakusuru means. Such heating means heats efficiently sorbent material and operatively associated with the sorbent material, were applied to the thermal desorption of the sorbate from the intake Chakuzairyo, what heat transfer or heat exchange There may be a device, component or device. Thus, the present invention contemplates that the sorbate fluid from the adsorption agent is thermally and / or pressure-mediated dispensing.

ここで図面を参照すると、図1はアルシンに対し、収着材料1リットル当りアルシンのg数で測定されたアルシン充填をトルで測定された圧力の関数としてプロットで示され、また例証となる炭素収着剤(曲線A、データポイント符号△)の各々に対し、そしてゼオライト5A分子篩(曲線B、データポイント符号■)に対する吸着等温線のグラフである。炭素収着材料はクレハ社製の「BAC−G−70R」炭素材料であり、下表1に詳述された次の特定をもつ: Referring now to the drawings, FIG. 1 shows a plot of arsine loading measured in grams of arsine per liter of sorbent material as a function of pressure measured in torr, as well as illustrative carbon for arsine. sorbent (curve a, data point symbols △) for each of, and zeolite 5A molecular sieve (curve B, data point symbols ■) is a graph of the adsorption isotherm for. The carbon sorption material is a “BAC-G-70R” carbon material from Kureha, with the following specifications detailed in Table 1 below:

Figure 2009008265
Figure 2009008265

前途に関し、もともと市場で供給された炭素加熱排気することにより、このビーズ炭素材料の水分を0.01%以下という低いレベルにまでさらに低下させる、ということに留意されたい。炭素収着剤のこのような予備処理は、入手時の炭素材料中の不所望に吸着された他の不純物に有効である。 Relates ahead, by heating the originally supplied in the market carbon exhaust, like the moisture bead carbon material is further reduced to a low level of 0.01% or less, be noted that. Such pretreatment of the carbon sorbent is also effective in other impure product adsorbed undesirably in the carbon material during availability.

図2は、オングストロームで示す気孔の寸法の関数として、1g当りcmで示す累積気孔容積を先ず表1(曲線C)のビーズ炭素収着材料に対し、そして本発明の広範な実施に有用ないくつかの特別の例証となる市販の活性炭素収着剤(曲線D、EおよびF)に対し示すプロットである。図示された曲線Cのビーズ炭素材料は10乃至10,000オングストロームの気孔の寸法の範囲全体に亘って約0.3乃至約0.7の累積気孔容積をもつ。曲線D、EおよびFのその他の炭素収着材料は比較的広い累積気孔容積を有する。 FIG. 2 shows the cumulative pore volume, expressed in cm 3 per gram, as a function of pore size expressed in angstroms, first for the bead carbon sorbent material of Table 1 (curve C), and for a wide range of practice of the invention. FIG. 2 is a plot shown for some specific illustrative commercial activated carbon sorbents (curves D, E and F). The beaded carbon material of curve C shown has a cumulative pore volume of about 0.3 to about 0.7 over a range of pore sizes of 10 to 10,000 angstroms. The other carbon sorption materials of curves D, E and F have a relatively wide cumulative pore volume.

一般に、気孔のかなりの部分、好ましくは少なくとも50%が約10乃至1000オングストロームの寸法の範囲の収着剤材料を利用する。さらに好ましくは、収着材料がその気孔容積の主要部分、すなわち50%を超える部分、好ましくは80%を超える部分、最も好ましくはほぼ全てが約2オングストローム乃至100オングストロームの範囲の直径の気孔からなることである。 In general, a significant portion of the air holes, preferably utilizes a sorbent material in the range of size of at least 50% to about 10 to 1000 angstroms. More preferably, the sorbent material comprises a major portion of its pore volume, i.e. more than 50%, preferably more than 80%, most preferably almost all of which have pores with a diameter in the range of about 2 angstroms to 100 angstroms. That is.

好ましい収着材料は約10乃至20オングストロームの範囲の平均気孔直径を有する収着剤を含むことで、また気孔容積の大部分が、好ましくは80%を超える部分が、最も好ましくはほぼ全てがこのような直径の範囲にあることである。 A preferred sorbent material includes a sorbent having an average pore diameter in the range of about 10 to 20 angstroms, and the majority of the pore volume is preferably greater than 80%, most preferably nearly all of this. It is in the range of such a diameter .

望ましい収着剤は、収着材料1g当り0.2乃至約2.0cmの範囲の気孔容積(累積気孔容積)をもつ材料を含むことである。 Preferred sorbent is to include a material having a pore volume in the range of sorbent material 1g per 0.2 to about 2.0 cm 3 (cumulative pore volume).

本発明の低圧貯蔵ならびに計量分配システムの収着剤を入れる容器内の内圧が約1200トル未満である。好ましくは圧力が800トル未満、そして最も好ましくは700トル未満であることである。貯蔵ならびに計量分配用容器内の収着した流体を減圧することによって、流体の高圧収納が絶えることない、かつ著しい危険と、それに対応する安全性と処理問題を伴う先行技術による実施とは対照的に、収着質流体の周囲環境への漏れならびに大量分散の危険を未然に防げる。 The internal pressure in the container containing the sorbent of the low pressure storage and dispensing system of the present invention is less than about 1200 Torr. Preferably the pressure is less than 800 torr and most preferably less than 700 torr. The sorbed fluid in the storage and dispensing vessel by the reducing the pressure, never endures high pressure storage of fluids, and a significant danger, as in the prior art with a safety and disposal problems corresponding thereto In contrast, leakage of the sorbent fluid into the surrounding environment as well as the risk of mass dispersion can be prevented.

さらに別の実施態様にあって、本発明はすでに上記に広範に説明した種類の高吸着充填能力、高率脱着性収着質の割合、および高収着作業能力からなる流体貯蔵ならびに計量分配システムに関するものである。 Further In the alternative embodiment, the present invention is already above broadly described the kind of high adsorption loading capacity, high-rate ratio of the desorption sorbate and fluid storage and dispensing system comprising a high sorption work capacity, It is about.

この脱着性収着質の割合は望ましくは少なくとも15%くらい、好ましくは少なくとも25%くらい、さらに好ましくは少なくとも50%くらい、そして最も好ましくは少なくとも60%くらいである。   This percentage of desorbable sorbate is desirably at least about 15%, preferably at least about 25%, more preferably at least about 50%, and most preferably at least about 60%.

収着材料は、好ましくは第1の例では収着質流体を容易に、また適切に高速度で収着、(1)貯蔵ならびに計量分配用容器の内容積と低圧の外部との間の差圧、および/または(2)前記貯蔵ならびに計量分配システム流体計量作業時収着剤の加熱、に反応して収着した流体を迅速な方法で相応に放出するという特徴を備えることである。 The sorbent material preferably easily sorbate fluid in the first example, also suitably sorption at high speed, (1) storage and between the inner volume and low pressure outside the dispensing vessel differential pressure, and / or (2) it is provided with a feature of the storage and correspondingly release heat dispensing system fluid metering work industry during the sorbent and reacts to the sorbed fluid in a rapid way It is.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムで有用な好ましい収着材料は、収着材料の1g当り気孔容積約0.1乃至約5.0cmの範囲、好ましくは約0.5乃至約2.0cm の範囲の気孔容積(累積気孔容積)である材料を含む。 Preferred sorbent materials useful in the fluid storage and dispensing system of the present invention have a pore volume per gram of sorbent material in the range of about 0.1 to about 5.0 cm 3 , preferably from about 0.5 to about 2. including the .0cm a 3 in the range of pore volume (cumulative pore volume) material.

極めて好ましい材料は、約2乃至約20オングストロームの範囲の平均気孔直径と、気孔容積の大部分が前記範囲内、さらに好ましくは80%を超える部分が、そして最も好ましくは気孔容積のほぼ全てが前記範囲内である収着剤を有することである。 Highly preferred materials have an average pore diameter in the range of about 2 to about 20 Angstroms, a portion of the pore volume within the range, more preferably greater than 80%, and most preferably substantially all of the pore volume is Having a sorbent that is within range.

本発明の幅広い実施に有用な高性能炭素収着剤は、収着剤1リットル当り少なくとも50g、好ましくは少なくとも100g、さらに好ましくは少なくとも150g、そして最も好ましくは少なくとも200gのアルシンガス(基準流体として)の圧力40トルと650トルで測定された収着作業能力を備えるものを含むことである。脱着性収着質の割合は、望ましくは少なくとも15%くらい、好ましくは少なくとも25%くらい、さらに好ましくは少なくとも50%くらい、そして最も好ましくは少なくとも60%くらいである。 High performance carbon sorbents useful in the broad practice of the present invention are at least 50 g, preferably at least 100 g, more preferably at least 150 g, and most preferably at least 200 g of arsine gas (as reference fluid) per liter of sorbent . Including those with sorption work ability measured at pressures of 40 Torr and 650 Torr. The percentage of desorbable sorbate is desirably at least about 15%, preferably at least about 25%, more preferably at least about 50%, and most preferably at least about 60%.

極めて均一性のある球体形状を有し、粒径が約0.1mm乃至1cmの直径、さらに好ましくは約0.25乃至約2mm直径の範囲のビーズ活性炭材料が本発明の実施に極めて有利である。収着剤の粒径、形状ならびに気孔寸法の分布を本発明の実施には個々にかつ著しく変動させて、収着剤の粒子の充填ならびに収着材料のベッド中の充填密度を調整する。 A bead activated carbon material having a very uniform sphere shape and a particle size in the range of about 0.1 mm to 1 cm, more preferably in the range of about 0.25 to about 2 mm diameter is very advantageous for the practice of the present invention. . The particle size of the sorbent, the distribution of the shape and pore size and implemented individually and not significantly change the of the present invention, to adjust the packing density in the bed of filler and sorbent material particles sorbent.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムで有用な収着材料は一般に、適当であればどのような寸法、形状ならびに形態のもので、ビーズ、顆粒、ペレット、タブレット、粉末、粒子、押出物、布またはウエブ形態の材料、ハニカム・マトリックス・モノリス、および(収着剤と他の成分の)複合材料、ならびに細砕もしくは粉砕された前述の収着材料の形態のものでもよい。 Sorptive materials useful in the fluid storage and dispensing system of the present invention are generally of any suitable size, shape and form, such as beads, granules, pellets, tablets, powders, particles, extrudates, fabrics. Alternatively, it may be in the form of a web form material, a honeycomb matrix monolith, and a composite material (of sorbent and other components), as well as the above-described sorbed material form.

収着材料は適切であればどのような材料で重合体(例えば微孔質テフロン(登録商標)、大型網状重合体、ガラス状ドメイン重合体など)、燐酸アルミニウム、クレー、ゼオライト、多孔質シリコン、ハニカム・マトリックス材料、炭素材料などを含むものでもよい。 The sorption material can be any suitable material such as a polymer (eg, microporous Teflon (registered trademark), large network polymer, glassy domain polymer, etc.), aluminum phosphate, clay, zeolite, porous silicon, It may contain a honeycomb matrix material, a carbon material, or the like.

最も好ましい収着材料はゼオライト収着材料と炭素収着剤を含む。好ましい炭素収着材料の中で、極めて均一性のある球体形状を有し、粒径が約0.1mm乃至1cmの直径、さらに好ましくは約0.25乃至約2mmの直径の範囲のビーズ活性化炭素材料が最も好まれる。 The most preferred sorbent material comprises a zeolite sorbent material and a carbon sorbent . Among the preferred carbon sorbent materials, bead activation having a very uniform sphere shape and a particle size in the range of about 0.1 mm to 1 cm, more preferably about 0.25 to about 2 mm. Carbon materials are most preferred.

アルシンを特徴化の基準気体としてここでも用い、本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムに特に有用な収着材料は、収着剤1リットル当り吸着されたアルシンのg数で測定され、トル表示の圧力の関数としての25℃の温度でのアルシンガス吸着等温線を有する材料からなり、次の吸着充填特性を有する。

圧力(トル) 最小限の充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 30
50 62
100 105
200 145
300 168
400 177
500 185
550 188
650 192
A sorbent material that is also used here as a reference gas for characterization, and is particularly useful in the fluid storage and dispensing system of the present invention, is measured in grams of arsine adsorbed per liter of sorbent and is expressed in torr. It is made of a material having an arsine gas adsorption isotherm at a temperature of 25 ° C. as a function of pressure, and has the following adsorption filling characteristics.

Pressure (torr) Minimum filling amount (g of arsine per liter of sorbent)
25 30
50 62
100 105
200 145
300 168
400 177
500 185
550 188
650 192

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムに用いられる収着材料は、貯蔵され、続いて収着剤から計量分配されることになる収着流体にとって可能な限り高い充填特性を有することが好ましいが、極端に高い吸着充填能力がいくつかの場合、貯蔵ならびに計量分配システムの製造に関し、収着熱の見地から不利なこともある。収着性流体の収着収着は、典型的例として発熱性のものであり、気体、例えばアルシンやホスフィンにとっては、気体の収着剤への充填速度により、発熱量は100βC以上の桁の温度上昇を必要的に伴うものである。従って、後続の計量分配のため収着剤上に貯蔵することになる流体を充填する間に吸着実施により大量の熱を伴わない範囲内で高収着能力を備える収着剤を利用することが好ましい。 The sorption material used in the storage and dispensing system of the present invention preferably has the highest possible filling properties for the sorption fluid to be stored and subsequently dispensed from the sorbent. In some cases, the high adsorption packing capacity may be disadvantageous from the standpoint of sorption heat in terms of storage and manufacturing of the dispensing system. The sorption of the sorbent fluid to the sorbent is typically exothermic, and for gases such as arsine and phosphine, the calorific value is 100βC or more due to the filling rate of the gas into the sorbent. This is accompanied by a temperature increase of the order of magnitude. Therefore, utilizing a sorbent comprising a KoOsamuchaku capacity within a range without large amounts of heat by adsorption performed while the filling fluid will be stored on the sorbent for continued dispensing after Is preferred.

従って、本発明の実施に有用な収着材料はアルシンガスに対し、収着剤1リットル当り収着されたアルシンのg数として測定され、トル表示の圧力の関数としての25℃の温度での吸着等温線が図1の曲線G1とG0で囲まれた吸着等温線範囲内にある材料を含むことができる。このような収着材料は次掲の吸着充填特性を有する。
圧力(トル) 充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 30−106
50 62−138
100 105−185
200 145−232
300 168−263
400 177−288
500 185−308
550 188−315
650 192−330
Thus, for arsine gas sorbent material useful in the practice of the present invention, measured as g number of arsine sorbed sorbent per liter, adsorption at a temperature of 25 ° C. as a function of the pressure of torr display A material whose isotherm is within the adsorption isotherm range enclosed by curves G 1 and G 0 in FIG. 1 can be included. Such a sorption material has the following adsorption filling properties.
Pressure (torr) Filling amount (g of arsine per liter of sorbent)
25 30-106
50 62-138
100 105-185
200 145-232
300 168-263
400 177-288
500 185-308
550 188-315
650 192-330

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムでの好ましい炭素収着材料は、25℃の温度でのアルシンガス吸着等温線を、収着剤1リットル当りの吸着されたアルシンのg数で測定され、トル表示の圧力の関数として有する炭素材料からなり、下記の吸着充填特性を有する。
圧力(トル) 最小限の充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 35
50 75
100 100
200 160
300 200
400 225
500 240
550 250
650 〜300
A preferred carbon sorbent material in the fluid storage and dispensing system of the present invention has an arsine gas adsorption isotherm at a temperature of 25 ° C. measured in grams of adsorbed arsine per liter of sorbent It has the following adsorption filling characteristics.
Pressure (torr) Minimum filling amount (g of arsine per liter of sorbent)
25 35
50 75
100 100
200 160
300 200
400 225
500 240
550 250
650-300

適切な炭素収着材料は、例えば25℃の温度で次の吸着充填特性を有する;

圧力(トル) 充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 35− 60
50 75−100
100 100−115
200 160−175
300 200−220
400 225−245
500 240−260
550 250−275
650 260−300
A suitable carbon sorption material has the following adsorptive packing properties, for example at a temperature of 25 ° C .;

Pressure (torr) Filling amount (g of arsine per liter of sorbent)
25 35-60
50 75-100
100 100-115
200 160-175
300 200-220
400 225-245
500 240-260
550 250-275
650 260-300

本発明の幅広い実施で有用な極めて好ましい炭素収着材料は、アルシンガスの25℃の温度での等温線を有し、収着剤1リットル当り吸着されたアルシンのg数で測定され、トル表示の圧力の関数として有する材料を含み、図1の曲線Aの吸着等温線特性をもつ。 A highly preferred carbon sorption material useful in the wide practice of the present invention has an isotherm of arsine gas at a temperature of 25 ° C., measured in grams of arsine adsorbed per liter of sorbent , It contains the material it has as a function of pressure and has the adsorption isotherm characteristic of curve A in FIG.

収着剤の気孔の寸法、気孔容積ならびに表面積特性が本発明の広範な実施で広く変わることと、熟練者が本発明の貯蔵ならびに計量分配システムの所定の最終用途の適切な吸着特性を、表面積と多孔度測定を用いる不必要な実験を必要としない、例えば、水銀多孔度測定技術と、特定の候補収着材料上の貯蔵ならびにそれからの計量分配を必要とする特定の流体の親和性の研究と共に容易に決定できること、とが容認されるであろう。 The sorbent pore size, pore volume and surface area characteristics vary widely over a wide range of implementations of the present invention, and the skilled person can determine the appropriate adsorption characteristics for a given end use of the storage and dispensing system of the present invention. For example, mercury porosimetry techniques and storage of specific candidate sorbent materials, as well as specific fluid affinity studies that require dispensing from it It will be accepted that it can be easily determined.

図1を再度参照すると、収着材料の等温線と特定収着質気体は一定の圧力で除去できる収着質の量の予見に総体的に有用である。これは物理吸着された流体種に対する吸着/脱着工程の可逆性のためである。例えば、曲線Aのビーズ炭素収着材料に対し、アルシン流体を収着させる収着剤を650トルの圧力から100トルの圧力に脱着させる場合、収着材料1リットル当りのアルシン140g(275g−135g=140g)をそこで脱着させるはずである。対照的にゼオライト5A分子篩は、同じ差圧で脱着する場合、わずか87.5gだけの収着質流体(215g−127.5g=87.5g)の脱着を示す。 Referring again to FIG. 1, the sorption material isotherm and the specific sorbent gas are generally useful in predicting the amount of sorbent that can be removed at a constant pressure. This is due to the reversibility of the adsorption / desorption process for physisorbed fluid species. For example, with respect to the bead carbon sorbent material of the curve A, when desorbing sorbent causes sorbed arsine fluid from a pressure of 650 torr to 100 torr pressure, the sorbent material per liter of arsine 140g (275g-135g = 140 g) should be desorbed there. In contrast, zeolite 5A molecular sieves show desorption of only 87.5 g of sorbate fluid (215 g-127.5 g = 87.5 g) when desorbing at the same differential pressure.

このようにして、本発明の貯蔵ならびに計量分配システムにおいて炭素収着剤から回収できる収着質の量は、650トル乃至100トルの特定圧力範囲に及ぶ圧力脱着で行うと、先行技術の貯蔵ならびに計量分配システムのゼオライト5A材料より60%多くなる。従って、図1の曲線Aの炭素収着材料の性能は、本発明の広範な実施で用いる炭素収着媒体の性能を示す代表として、計量分配の収着材料から収着質流体を脱着する能力の驚くべき意外な向上を証明している。 In this way, the amount of sorbate that can be recovered in the storage and dispensing system from Oite carbon sorbent of the present invention is performed at a pressure desorption ranging specific pressure range of 650 Torr to 100 Torr, the prior art 60% more than the zeolite 5A material of the storage and dispensing system. Accordingly, the performance of the carbon sorbent material of curve A in FIG. 1 is representative of the ability of the sorbent fluid to desorb from the sorbent material dispensed as representative of the performance of the carbon sorption media used in the broad practice of the present invention. Proves an amazing and surprising improvement.

図3は本発明の一実施例による貯蔵ならびに計量分配システムの概略図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of a storage and dispensing system according to one embodiment of the present invention.

図3に示された概略図による貯蔵ならびに搬送システムでは、適切な物理的吸着材料、例えばさらに上記詳述したような種類のビーズ活性化炭素物理的収着媒体のベッド17を充填できる気体貯蔵用ボンベ10を設けることができる。
前記ガスボンベ10は、物理的に吸着された気体成分、例えばその表面(気孔と同様に吸着媒体の外面も含む)吸着されたアルシンもしくはホスフィンを含む
The storage and transportable Okushi stem by schematic diagram shown in FIG. 3, the gas can be filled with suitable physical adsorbent material, e.g. further bed 17 types of bead activated carbon physical sorbent medium as detailed above A storage cylinder 10 can be provided.
The gas cylinder 10 comprises physically adsorbed gas component, for example, the surface adsorbed arsine or phosphine (pores and including an outer surface of similarly adsorbed medium).

前記ボンベ10を流体導管12に接続し、ボンベ用弁14を中に配置してボンベ10を閉鎖するよう選択的に作動させて流体導管12に連通させることができる気体用ボンベ隔離弁16の上流にボンベ10から気体を制御可能に放出する。 Upstream of a gas cylinder isolation valve 16 that connects the cylinder 10 to the fluid conduit 12 and can be selectively activated to communicate with the fluid conduit 12 by disposing the cylinder valve 14 therein and closing the cylinder 10. The gas is discharged from the cylinder 10 in a controllable manner.

前記流体導管はその中に分岐取付け体18を備え、それにより前記流体導管12を、不活性気体パージ隔離弁22を中に備える分岐パージ管路20と気体流れ連通して連結することで、前記流体導管を不活性気体で、ボンベ10からの気体の積極的動作搬送に先立ってパージできる。 The fluid conduit includes a branch mount 18 therein, whereby the fluid conduit 12 is connected in gas flow communication with a branch purge line 20 having an inert gas purge isolation valve 22 therein, thereby The fluid conduit can be purged with an inert gas prior to active operational delivery of gas from the cylinder 10.

前記取付け体18から下流の流体導管は2つの連続する濾過器28と30を入れ、その中間に、例えば圧力作業範囲が約0乃至約25psiaの圧力変換器32を配置する。 The fluid conduit downstream from the mount 18 contains two successive filters 28 and 30 with a pressure transducer 32 in the middle, for example, having a pressure working range of about 0 to about 25 psia.

前記流体導管12を気体濾過器30の下流で分岐取付け体34と接続、それにバイパス隔離弁38を中に備えるバイパス導管36を連結する。取付け体34の下流の流体導管12は気体流れオン/オフ弁40を中に備え、その下流に流量制御器42を配置して流体導管12を通って計量分配される気体の流量を制御自在に調整する。流量制御器42の末端下流で、流体導管12をカップリング44により流量制御弁48を中にうめた排出管路46に接続し、またカップリング50を介してバイパス導管36と気体流れ連通して連結させる。排出管路46を図示のようにイオン源発生手段に素子52として概略図で示すように接合する。排出管路46の他端54を、図3の貯蔵ならびに搬送システム装置の所定の最終用途での所望もしくは必要なものとして他の気体計量分配手段と気体流れ連通して連結できる。 The fluid conduit 12 is connected downstream of the gas filter 30 with a branch attachment 34, to which is connected a bypass conduit 36 having a bypass isolation valve 38 therein. The fluid conduit 12 downstream of the attachment 34 includes a gas flow on / off valve 40 therein with a flow controller 42 disposed downstream thereof to control the flow rate of gas dispensed through the fluid conduit 12. adjust. Downstream of the flow controller 42, the fluid conduit 12 is connected by a coupling 44 to a discharge line 46 containing a flow control valve 48 therein and in gas flow communication with the bypass conduit 36 via a coupling 50. Connect. The discharge line 46 is joined to the ion source generating means as shown in the schematic diagram as an element 52 as shown. The other end 54 of the discharge line 46 can be connected in gas flow communication with other gas dispensing means as desired or required for a given end use of the storage and transfer system apparatus of FIG.

図3の実施例における貯蔵ならびに計量分配用ボンベ10の任意の特性として、収着材料のベッド17を通って垂直で上方に伸びる熱交換通路11が示される。この熱交換通路をそのそれぞれの下端と上端で熱交換流体供給入口管路13と熱交換流体放流排出管路15に接合する。この熱交換流体供給入口管路13を順番に、流体の容器10からの計量分配が好ましい時、収着材料のベッド17の選択的加熱に役立つバーナー、抵抗加熱器もしくは、他の加熱手段と動作的に関連させ得る熱交換流体の適当な源(図示せず)に接合できる。熱脱着はこのようにして適当な熱交換流体を熱交換回路に通す再循環(例えば図示していないが、ポンプと溜め手段により)用の供給入口管路13、熱交換通路11ならびに流体放流排出管路15を通す通路によって行うことができる。このような加熱手段が機能することによりベッド17にある収着媒体を熱助成脱着が行われるだけの十分な高温に加熱する。 As an optional feature of the storage and dispensing cylinder 10 in the embodiment of FIG. 3, there is shown a heat exchange passage 11 extending vertically up through the bed 17 of sorption material. This heat exchange passage is joined to the heat exchange fluid supply inlet line 13 and the heat exchange fluid discharge / discharge line 15 at the lower end and the upper end, respectively. This heat exchange fluid supply inlet line 13 works in sequence with a burner, resistance heater or other heating means to assist in the selective heating of the bed 17 of sorbent material when dispensing of fluid from the container 10 is preferred. Can be joined to a suitable source (not shown) of heat exchange fluids that can be associated with each other. Netsuda' deposition (although not for example shown by means reservoir and pump) recirculating through the thus suitable heat exchange fluid in the heat exchange circuit supply inlet conduit 13 for the heat exchange passages 11 and the fluid discharge This can be done by a passage through the discharge line 15. The function of such a heating means heats the sorption medium in the bed 17 to a sufficiently high temperature to allow heat-assisted desorption.

図3に概略図で示された配置により、収着質流体の熱助成脱着と計量分配を、収着質流体の差圧媒介計量分配の代替として、あるいは差圧媒介計量分配と組み合わせて、特定の脱着様式の選択を当業者による不必要な実験なしに容易に選択および/または決定できる。 The arrangement shown schematically in FIG. 3, the heat grants desorption and dispensing of the sorbate fluid, as an alternative to differential pressure medium through the dispensing of the sorbate fluid, or in combination with differential hydraulic mediated dispensing, Selection of a particular desorption mode can be readily selected and / or determined without undue experimentation by those skilled in the art.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムの製造において、貯蔵ならびに計量分配用容器は必要に応じて洗浄、容器を用いて続いて行われる貯蔵ならびに計量分配作業に悪影響を与え得る容器の壁内部の除気性種を含む僅かな汚染物もしくは種を確実に無くす。このため、焼出、溶剤脱脂もしくは別の仕方で、容器とその内面を洗浄、除去もしくは処理工程にかけて、その後装入される収着材料用に容器を適切に清浄することが好ましい。 In the manufacture of the storage and dispensing system of the present invention, the storage and dispensing vessel is washed if necessary, the vessel followed by the wall inside the vessel may adversely affect the storage and dispensing operations carried out using to ensure without a slight contamination or species, including the removal temper species. Therefore, out baked, in a solvent degreasing or another way, the container and washing the inner surface, subjected removal or treatment step, preferably right NiKiyoshi Kiyoshisu Rukoto container for sorbent material which is subsequently charged.

の後、貯蔵ならびに計量分配用容器の内容積の中に収着材料を充填、容器を最終的に組立てて封止する。収着媒体の収着能力を最大化させるために、収着材料洗浄もしくは加工てから容器に装入することもできる。もしくは別の方法で、収着媒体浄あるいは現場加工して、例えば収着剤を含む容器の焼出しを十分な高温で、また外来の収着質種の収着材料の脱着と洗浄に十分な時間をかけて行うことにより確実に収着能力を最大化させることができる。例えば、容器長時間、例えば48時間の間、適当な高温、例えば200乃至400℃で適当な真空ポンプもしくは他の排気手段を用いて排気(ガス抜き)ることができる。排気の後、容器は適当な時間、例えば6乃至12時間に亘って室温まで冷却される。 Later, filled with sorbent material into the interior volume of the storage and dispensing vessel, and sealed assembled container eventually. In order to maximize the sorption capacity of the sorbent medium may be charged sorbent material for cleaning or processing and Teka RaHiroshi device. Properly in another way also, the sorptive media wash Kiyoshia Rui and field processing, for example, the out baked container comprising a sorbent with sufficient high temperature, also the sorbate species sorbent material foreign desorption Ru can be maximized reliably sorption ability by performing a sufficient period of time to wash. For example, the container for a long time, for example during 48 hours, an appropriate high temperature, exhaust (degassing) using a suitable vacuum pump or other evacuation means, for example 200 to 400 ° C. can be Rukoto. After evacuation, the container is allowed to cool to room temperature for a suitable time, for example 6-12 hours.

排気/ガス抜き手順の後、排気された収着剤容器は収着質流体充填流体導管に接続される。流体種の収着は、吸着作用の熱のため著しい発熱量を伴うので、容器と収着材料を適当な温度で維持し、収着材料に最に収着した後、このような熱作用により収着質流体が脱着ないようにすることが好ましい。 After the evacuation / degassing procedure, the evacuated sorbent container is connected to a sorbent fluid-filled fluid conduit . Sorption of fluid species, since with significant heating value for the heat of adsorption, after maintaining the container and the sorbent material at a suitable temperature and sorbed The first sorption material, such thermal action It is preferable to prevent the sorbent fluid from desorbing.

近似等温状態を維持するため、ボンベは、例えば25℃の一定温度で維持された水性エチレングリコール混合物のような熱バラスト液に、例えば浸漬される。   In order to maintain an approximate isothermal condition, the cylinder is immersed, for example, in a hot ballast solution such as an aqueous ethylene glycol mixture maintained at a constant temperature of 25 ° C.

収着質流体充填流体導管は排気してから収着質流体を適当低い圧力、例えば10−3トル未満に計量分配して、前記充填流体導管の流路に存在する非凝縮性気体を除去する。このような排気の後、炭素収着剤を含む容器は収着質流体を所望の圧力レベルに達するまで適当な速度で充填される。効率をよくするために、充填作業中、容器の圧力を適当な圧力監視器もしくは他の(例えば変換器に設ける)検出手段を用いる監視が望ましい。 The sorbate fluid fill fluid conduit to dispense the sorbate fluid from the exhaust appropriate low pressure, for example less than 10 -3 Torr, removing non-condensable gases present in the flow path of the fill fluid conduit To do. After such evacuation, the container containing the carbon sorbent is filled at a suitable rate until the sorbate fluid reaches the desired pressure level. To improve efficiency, it is desirable to monitor the vessel pressure during the filling operation using a suitable pressure monitor or other detection means (eg, provided in the transducer).

充填工程中、容器の温度と熱バラストタンクは個々に、収着質流体温度と共にプロセス制御のため整視される。圧力を監視して充填工程の終点を決定する。   During the filling process, the container temperature and thermal ballast tank are individually trimmed for process control along with the sorbent fluid temperature. The pressure is monitored to determine the end point of the filling process.

容器に収着質流体を、段階を踏んで充填し、装置を平衡化して温度効果を少なくとも部分的に周囲環境に、もしくは熱伝達媒体、例えば上述の熱バラスト液に散逸させることが好ましい。   Preferably, the container is filled with sorbent fluid step by step and the device is equilibrated to dissipate the temperature effect at least partially to the ambient environment or to a heat transfer medium, such as the thermal ballast liquid described above.

別の方法として、容器を特定の圧力まで充填し、その後、容器が収着剤ベッドと関連容器の最終温度と圧力条件になるまで冷却させることが適当であろう。 Alternatively, it may be appropriate to fill the container to a certain pressure and then allow the container to cool to the final temperature and pressure conditions of the sorbent bed and associated container.

従って、収着質流体の計量充填もしくは連続充填を行って、収着質流体を容器に導入してその中の収着材料により吸着吸収させる。充填作業に続いて、容器を充流体導管から外した後、容器は、積出、貯蔵または計量分配現場で配管、連結と計量分配回路構成に取付けてその後の計量分配用に配置することができるTherefore, the sorbent fluid is metered or continuously filled, and the sorbent fluid is introduced into the container and absorbed and absorbed by the sorbent material therein. Following the filling operation, after disconnecting the container from the Filling fluid conduit, the vessel is placed or product unloading, storage, or dispensing situ pipe, for subsequent dispensing attached to connecting the dispensing circuit arrangement Can

図4は時間表示の時の関数としてトル表示のボンベ圧力のプロットで、本発明による貯蔵ならびに計量分配システムにあって、アルシン充填作業が終った後の炭素収着剤上のアルシンガスの圧力減衰をグラフで示す。図示ように、収着剤を含む容器内の圧力は750トルの初期圧力レベル(時間ゼロで)から10時間後688トルに減衰される。 FIG. 4 is a plot of toll cylinder pressure as a function of time display, showing the pressure decay of arsine gas on the carbon sorbent after the arsine filling operation in a storage and dispensing system according to the present invention. Shown in the graph. As shown, the pressure in the container containing the sorbent is attenuated to 688 torr after 10 hours from an initial pressure level of 750 torr (at time zero).

図4のプロットは容器内にアルシン充填作業の終った時点で存在する非平衡状態を示す。このような時点で、吸着作の熱は比較的高い圧力を出す(冷却後の最終平衡圧力レベルとの比較で)。続く圧力減衰は、充填作業終了後の収着剤ベッドと容器の冷却のためである。従って、充填工程に続いて、吸着作用の熱の散逸後に貯蔵ならびに計量分配用容器内の圧力レベルを算定することが適当である。 The plot of FIG. 4 shows the non-equilibrium state that exists at the end of the arsine filling operation in the container. At such point, (in comparison to the final equilibrium pressure level after cooling) heat for adsorption operation may issue a relatively high pressure. The subsequent pressure decay is due to the cooling of the sorbent bed and container after the filling operation. Therefore, following the filling process, it is appropriate to calculate the pressure level in the storage and dispensing container after the heat dissipation of the adsorption action.

図5は本発明によるアルシン貯蔵ならびに搬送システムに対する、時間表示の時の関数として、トル/時間で表示する圧力減衰速度のプロットであって、その充填後の圧力特性を図4に示す。図5は図4に示された曲線の導関数として測定される減衰速度曲線を示す。図5の速度曲線は、約2時間後に減衰速度がゼロに接近するに従って、貯蔵ならびに計量分配用容器内の圧力変動が安定レベルに落着くことを示す。   FIG. 5 is a plot of pressure decay rate expressed in Torr / hour as a function of time display for an arsine storage and delivery system according to the present invention, the pressure characteristics after filling being shown in FIG. FIG. 5 shows a decay rate curve measured as a derivative of the curve shown in FIG. The velocity curve in FIG. 5 shows that pressure fluctuations in the storage and dispensing containers settle to a stable level as the decay rate approaches zero after about 2 hours.

さらに、図4と図5のプロットは、貯蔵ならびに計量分配用容器内の圧力が収着質気体充填後に増大しないで減少することを示しており、このことからアルシン収着質が容器内でその状態のまま分解していないことが推断できる。これは収着材料が収着質気体、例えばアルシンの分解を媒介もしくは促進させ得る汚染物もしくは微量種を含むことがあるとする点で有意である。 Furthermore, the plot of FIG. 4 and FIG. 5, the pressure in the storage and dispensing vessel has been shown to decrease without increasing after sorbate gas fill, arsine sorbate is in the container since this in may be inferred that there is no decomposition Tei remain in that state. This is significant in that the sorbent material is to sorbate gas, for example may include contaminants or trace species capable of mediating or facilitating the decomposition of arsine.

アルシンもしくは他の収着質気体種の不要な分解を確実になくすために、本発明の実施における炭素収着媒体には、微量成分、例えば水、金属ならびに酸化遷移金属種(例えばオキシド、スルフィットおよび/またはニトレート)からなる群より選ばれ貯蔵ならびに計量分配用容器中で収着質流体を分解してしまうほどの濃度を有する微量成分が全く含まれていないことが望ましい。 To eliminate surely unnecessary degradation of arsine or other sorbate gas species, the carbon sorbent medium definitive in the practice of the present invention, minor components such as water, metals and oxide transition metal species (e.g. oxide, sul selected from the group consisting of fit and / or nitrate), it is desirable that the minor component having a concentration of enough to decompose the sorbate fluid is not contained at all in the storage and dispensing vessel.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムにおいて、水と酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の炭素収着材料における濃度(炭素収着材料の重量に対し)は1年後、25℃の温度と前記内圧で、収着質流体の5重量%を超える、好ましくは1重量%を超える分解が生じる不十分な濃度であることが望ましい。 In the storage and dispensing system of the present invention, (the weight of the carbon sorbent material to) concentration in the carbon sorbent material of trace components selected from the group consisting of water and oxidized transition metal species, after one year, the 25 ° C. at a temperature between the internal pressure, more than 5% by weight of the sorbate fluid, it is desirable that the insufficient concentration to preferably decomposition of more than 1 wt% results.

この基準により、水、金属および酸化遷移金属種(例えばオキシド、スルフィットおよび/またはニトレート)の存在下で分解に他の点で影響を受けやすい水素化気体、例えばアルシン、ホスフィンなどの収着質流体前記種に事実上曝すことなく確実に維持できそれにより、収着質気体の顕著な分解と、それによる圧力発生の諸問題を防ぐことができる。 This reference, water, metal and oxide transition metal species (e.g. oxides, sulfites and / or nitrates) susceptible hydride gas effects in other respects to degradation in the presence of, for example arsine sorption of phosphine quality fluid, the species can be reliably maintained without exposing virtually which makes it possible to prevent a significant degradation of the sorbate gas, the problems of the pressure due to it.

、金属および酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の炭素収着材料の重量に対する濃度は、貯蔵ならびに計量分配用容器内において、1週間後、25℃の温度での内圧で、25%を超える好ましくは10%を超える、収着質流体の分解が生じるには不十分な濃度であることが好ましい。 The concentration of the minor component selected from the group consisting of water , metal and oxidized transition metal species with respect to the weight of the carbon sorption material is 1 week after storage in a container for storage and dispensing at an internal pressure of 25 ° C. %, preferably more than 10%, preferably insufficient concentration to degradation occurs of the sorbate fluid.

本発明の実施に有利に用いられる炭素収着材料は、炭素収着媒体の重量に対して水と酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の350重量ppm未満、好ましくは100重量ppm未満、さらに好ましくは10重量ppm未満、最も好ましくは1重量ppm未満を含むことが好ましい炭素材料を含む。 The carbon sorbent material advantageously used in the practice of the present invention is less than 350 ppm by weight, preferably less than 100 ppm by weight of a minor component selected from the group consisting of water and transition metal species relative to the weight of the carbon sorption medium. More preferably less than 10 ppm by weight, most preferably less than 1 ppm by weight.

図6はg/リットル表示のアルシンのビーズ炭素収着材料上の充填を貯蔵ならびに計量分配用容器のトルで示す圧力の関数としてプロットしたアルシン吸着等温線のプロットである。図1のアルシン吸着等温線(曲線A)と事実上同一の形状を有するこの吸着等温線から、40トルと650トルの圧力とでアルシンガスに対して測定され、また、
Cw=(650トルの圧力と25℃の温度で1リットルの収着剤上のgで表示するアルシンガスの重量)−(40トルの圧力と25℃の温度で1リットルの収着剤上のg表示のアルシンガスの重量)、として測定された収着作業能力、Cwは、
(278−70=収着剤1リットル当り208gのアルシン)
となる。
FIG. 6 is a plot of the arsine adsorption isotherm plotted as a function of pressure as a function of the storage and dispensing vessel torr of packing of arsine in g / liter on bead carbon sorbent . From this adsorption isotherm having substantially the same shape as the arsine adsorption isotherm of FIG. 1 (curve A), measured against arsine gas at a pressure of 40 torr and 650 torr, and
Cw = (weight of arsine gas expressed in grams on 1 liter of sorbent at a pressure of 650 torr and a temperature of 25 ° C.) − (G on a liter of sorbent at a pressure of 40 torr and a temperature of 25 ° C. weight of arsine gas on screen), measured sorbed work capacity as, Cw is
(278-70 = 208 g arsine per liter of sorbent )
It becomes.

上記に述べた通り、本発明の実施における好ましい炭素収着媒体は、図6に示された吸着等温線形状である図1の曲線Aの吸着等温線特性の形状に対応する形状をもつ(基準測定気体収着質種として使用された)アルシン吸着等温線をもつ収着剤を含む。 As described above, the preferred carbon sorption medium in the practice of the present invention has a shape corresponding to the shape of the adsorption isotherm characteristic of curve A in FIG. 1 which is the shape of the adsorption isotherm shown in FIG. including the measurement was used as a gas sorbate species) sorbent with arsine adsorption isotherm.

図7は本発明の他の実施例による貯蔵ならびに計量分配システム200の概略斜視図である。   FIG. 7 is a schematic perspective view of a storage and dispensing system 200 according to another embodiment of the present invention.

図示のように、貯蔵ならびに計量分配システム200はその上部で弁ヘッド206に接合される貯蔵ならびに計量分配用容器204からなり、前記弁ヘッドがボンベ上の弁ヘッドの手動作動器208を備える計量分配アセンブリーの一部からなる。前記弁ヘッドをカップリング210により、圧力変換器214を、中に配置した流体導管212と、計量分配アセンブリーを不活性ガスでパージする不活性パージ装置216と、計量分配作業中に流体導管212により定流量を維持する流量制御器220と、粒子を計量分配した気体から除去してからそれを計量分配アセンブリーから排出させる濾過器222とに接合する。 As shown, a storage and dispensing system 200 comprises a storage and dispensing container 204 joined at its top to a valve head 206, said valve head comprising a valve head manual actuator 208 on the cylinder. Consists of part of assembly. The valve head is coupled by 210, the pressure transducer 214 by a fluid conduit 212 disposed therein, an inert purge device 216 for purging the dispensing assembly with inert gas, and a fluid conduit 212 during the dispensing operation. Joined to a flow controller 220 that maintains a constant flow rate and a filter 222 that removes particles from the dispensed gas and then discharges it from the dispense assembly.

計量分配アセンブリーは、計量分配アセンブリーを下流配管、弁調整もしくは脱着した流体の使用の場所と関連する他の構成部材と噛合い自在に係合させるカップリング224からさらになる。 The dispensing assembly further comprises a coupling 224 that engages the dispensing assembly with other components associated with downstream piping, valving or desorbed fluid location.

図8は本発明の一実施例による計量分配した気体をイオン注入に用いる気体搬送用の貯蔵ならびに計量分配装置を含む方法システム300である。 FIG. 8 is a method system 300 including a gas delivery storage and dispensing device using a dispensed gas for ion implantation according to one embodiment of the present invention.

図示のようにこの装置は、手動弁作動器ホイール306と連結させた弁ヘッド304にその上端で接合させた貯蔵ならびに計量分配用容器302を備える。前記弁ヘッドはVCR濾過ガスケット308に連結され、それを順番に流導管312と連結する。流導管312は圧力変換器310と、逆止め弁314と窒素パージ入口とも同様にも連通する。前記窒素パージ入口は計量分配アセンブリー流路の間隙への窒素もしくは他のパージガスの導入と、容器302からの気体の次の計量分配のために用いられる。 As shown, the device includes a storage and dispensing container 302 joined at its upper end to a valve head 304 connected to a manual valve actuator wheel 306. The valve head is coupled to a VCR filtration gasket 308, connecting it to the flow body conduit 312 in order. Flow body conduit 312 and pressure transducer 310, it communicates to the same manner with the check valve 314 and nitrogen purge inlet. The nitrogen purge inlet is used for the introduction of nitrogen or other purge gas into the gap of the dispensing assembly flow path and the subsequent dispensing of gas from the container 302.

導管312は、流量制御弁307、スパン・ゲージ320、流量制御器322と、流量制御弁309をその中にさらに配置した。この流導管312はさらに、バイパス弁324を中に有するバイパス導管325と流れ回路形成関係で連絡される。この流導管312は図示する右手端部で、気体ボックス・マニホールド導管326に接合される。導管326がその中に配置された弁311を備え、また前記気体ボックス・マニホールドと連通する端部と相対して、貯蔵ならびに計量分配システムのイオン注入室との連結用のカップリング330を有する。 Flow body conduit 312, the flow control valve 307, a span gauge 320, a flow controller 322 was further disposed a flow control valve 309 therein. The flow body conduit 312 is further contacted with the circuit formation relationship flows bypass conduit 325 having therein a bypass valve 324. The flow body conduit 312 with the right hand end shown, is joined to the gas box manifold conduit 326. A conduit 326 includes a valve 311 disposed therein and has a coupling 330 for connection to the ion implantation chamber of the storage and dispensing system, relative to the end communicating with the gas box manifold.

操業中、貯蔵ならびに計量分配用容器302の収着剤ベッド(図示せず)からの気体は流体導管312と気体ボックス・マニホールド導管326の中を、流量制御器322で制御されるように制御可能な速度でイオン注入室に流される。圧力変換器310は流量制御器322および他の素子、例えば弁と関係して流れ回路の中で動作的に連結し、イオン注入用の気体の計量分配を適当な方法で行うことができる。 During operation, gas from the sorbent bed (not shown) of the storage and dispensing container 302 can be controlled in the fluid conduit 312 and the gas box manifold conduit 326 to be controlled by the flow controller 322. Flow into the ion implantation chamber at a moderate speed. The pressure transducer 310 is operatively connected in the flow circuit in conjunction with the flow controller 322 and other elements, such as valves, so that gas for ion implantation can be dispensed in any suitable manner.

図9は図8の貯蔵ならびに計量分配用容器302の断面斜視図で、このような容器の内部構造を示す。   FIG. 9 is a cross-sectional perspective view of the storage and dispensing container 302 of FIG. 8, showing the internal structure of such a container.

図示のように、容器302は容器の内容積352を囲繞し、また粒状の収着材料350をその中に入れる壁体346からなる。容器の上端で、弁ヘッド304が接合する入口で、入口は多孔質中心チューブ360もしくは他の小孔を有するもしくは換言すると粒状固形物が収着材料のベッドからの計量分配した気体中に連行されないよう役立つ気体透過性構造を特徴とするものである。 As shown, the container 302 comprises a wall 346 that surrounds the interior volume 352 of the container and encloses the particulate sorbent material 350 therein. At the upper end of the vessel, the inlet valve head 304 is joined, the inlet is not the solid particles in other words or having a porous central tube 360 or other small holes are entrained in a gas that is dispensed from the bed of sorbent material It is characterized by a gas permeable structure that serves as such.

図10は本発明のさらなる実施例によるクライオポンプ貯蔵ならびに搬送システム装置の概略斜視図である。   FIG. 10 is a schematic perspective view of a cryopump storage and transfer system apparatus according to a further embodiment of the present invention.

本発明の流体貯蔵ならびに計量分配システムは、脱着した収着質気体を用いる場所が減圧かあるいは極めて低い圧力レベルにある低圧計量分配の用途、例えばイオン注入であっても、本発明の使用効果がこのように限定されるだけでなく、貯蔵ならびに計量分配用容器が大気圧より高い圧力で下流使用点まで収着質気体を供給する必要がある応用も含む。 Fluid storage and dispensing system of the present invention, the desorbed sorbate gas to use location of the low pressure dispensing in vacuum or very low pressure level applications, be, for example, ion implantation, the effect of using the present invention Not only so limited, but also includes applications where the storage and dispensing container needs to supply a sorbent gas to a downstream point of use at a pressure above atmospheric pressure.

貯蔵ならびに搬送システムの収着剤を含む容器から排出圧力より高い圧力で使用する気体を供給することが好ましい用途では、様々な圧力発生回路、加圧装置もしくは他の手段あるいは方法を有利に利用できる。 In applications where it is desirable to supply a gas to be used at a pressure higher than the discharge pressure from a container containing the sorbent of the storage and transport system, various pressure generating circuits, pressurizing devices or other means or methods can be advantageously used. .

例えば、ベンチュリポンプを配設して、供給された気体の圧力とボンベヘッド(計量分配される気体を結合させる収着剤を含むボンベの)圧力を上回る選択された圧力レベルに上げることができる。このようなベンチュリポンプ装置が計量分配した気体を選択された比較的高い圧力レベルで生成するが、それにもかかわらず、それはキャリヤ・ガスをボンベからの計量分配した気体で連行するので、このような装置は計量分配される気体のキャリヤ・ガスでの希釈を必然に伴う。 For example, a venturi pump can be provided to raise the pressure of the supplied gas to a selected pressure level that exceeds the pressure of the cylinder head (of the cylinder containing the sorbent that binds the gas to be dispensed). Such venturi pump device generates a relatively high pressure level to the selected dispensed with gas, nevertheless, because it is entrained in a gas that is dispensed from the cylinder to the carrier gas, like this The device entails dilution of the gas to be dispensed with a carrier gas.

前記キャリヤ・ガス希釈効果はいくつかの用途で満足を与えるが、しかしながらいくつかの使用では、これらの希釈効果は全体にわたる方法システム、例えば高純度の生の気体が貯蔵ならびに計量分配システムから供給されることが好ましい場合に著しい拘束を示すことができる。メカニカル・ポンプをベンチュリポンプ手段の代りに用いることができるが、メカニカル・ポンプは著しい数の可動部の不利益を必然的に伴い、ポンプ中の粒子形成および/または気体流れに潤滑剤の連行に関連する諸問題の原因となり得る。ここでも、これらのことはいくつかの用途では許容できる付随効果となり得るが、他の用途では供給された気体を高い純度に、また粒子もしくは他の外来物質のない状態に維持する必要がある。   The carrier gas dilution effects may be satisfactory in some applications, however, in some uses these dilution effects may be applied to an overall method system, such as high purity raw gas supplied from a storage and dispensing system. Significant restraint can be shown when it is preferable. Although mechanical pumps can be used in place of venturi pump means, mechanical pumps inevitably involve a significant number of moving part disadvantages and entrain the lubricant in the particle formation and / or gas flow in the pump. It can cause related problems. Again, these can be an acceptable side effect in some applications, but in other applications it is necessary to maintain the supplied gas in high purity and free of particles or other foreign substances.

貯蔵ならびに計量分配システムにより供給される気体を高圧で高純度、生の状態で供給する必要がある場合、クライオポンプアセンブリーの貯蔵ならびに搬送装置における設置は有利であり得る。   If the gas supplied by the storage and dispensing system needs to be supplied in a high pressure, high purity, raw state, installation of the cryopump assembly in a storage and transfer device can be advantageous.

図10は本発明のさらなる実施例によるクライオポンプ式貯蔵ならびに搬送システム装置400の概略斜視図である。   FIG. 10 is a schematic perspective view of a cryopump storage and transfer system apparatus 400 according to a further embodiment of the present invention.

このクライオポンプ・システムにあっては、主ボンベ402は、続いて計量分配される適当な収着質気体を充填した適切な炭素収着材料(図示せず)を含む。ボンベ402は、計量分配方法の初期で「オフ」の位置にある主ボンベ隔離弁406を備える弁ヘッドアセンブリー404が取付けられている。 In the this cryopump system, the main cylinder 402 contains subsequently Hama charging a suitable sorbate gas to be dispensed the suitable carbon sorbent material (not shown). The cylinder 402 is fitted with a valve head assembly 404 with a main cylinder isolation valve 406 in the “off” position at the beginning of the dispensing method.

前記弁ヘッド404は隔離弁410、流量制御器412、隔離弁414およびクライオポンプ416の入った導管408と連結される。導管408は隔離弁418と422および下流の方法システムと連結できる排出口434を備える製品計量分配調整器アセンブリー430を含む導管に順番に連結される。導管409は中圧ボンベ420に連結される。 The valve head 404 is connected to a conduit 408 containing an isolation valve 410, a flow controller 412, an isolation valve 414 and a cryopump 416. Conduit 408 is in turn connected to a conduit that includes product dispensing regulator assembly 430 with outlets 434 that can be connected to isolation valves 418 and 422 and a downstream process system. The conduit 409 is connected to the intermediate pressure cylinder 420.

導管408に連結された前記クライオポンプ416は、液体窒素(もしくは他の適当な極低温液または流体)入口428と液体窒素出口426を設けられ、この入口428と出口426の中間に低温液体流路が図示するように加熱素子424により限界を画して配設される。前記クライオポンプの低温液体入口と出口は低温液体源に実施例に関する限り、極低温空気分離装置もしくは液体窒素または他の冷媒の極低温ボンベ源に適切に連結されることができる。それによりクライオポンプはクライオトラップ装置を形成する。このようにしてクライオポンプの出口は隔離弁422を設けると、前記中圧ボンベ420は前記隔離弁422によって隔離できるものとなる。   The cryopump 416 connected to the conduit 408 is provided with a liquid nitrogen (or other suitable cryogenic liquid or fluid) inlet 428 and a liquid nitrogen outlet 426, and a cryogenic liquid flow path intermediate the inlet 428 and outlet 426. As shown in the figure, the heating element 424 limits the arrangement. The cryopump cryogenic liquid inlet and outlet may be suitably connected to a cryogenic air source or a cryogenic cylinder source of liquid nitrogen or other refrigerant as long as the embodiment relates to a cryogenic liquid source. Thereby, the cryopump forms a cryotrap device. When the isolation valve 422 is provided at the outlet of the cryopump in this way, the intermediate pressure cylinder 420 can be isolated by the isolation valve 422.

圧力変換器411は導管408に配設され、ボンベ402に圧力監視関係に連結してボンベ内の圧力を監視し、また隔離弁418をそれぞれ調整する。   A pressure transducer 411 is disposed in the conduit 408 and is connected to the cylinder 402 in a pressure monitoring relationship to monitor the pressure in the cylinder and adjust the isolation valve 418, respectively.

図10に概略図で示された貯蔵ならびに搬送システムの作業は、ボンベ402に入っている炭素収着に収着され適当な高圧化された圧力で搬送される気体としてのシランと、クライオポンプ416に入った動作流体として用いられることになる低温源としての窒素に関して以下に具体的に説明する。シランは−111.5℃の沸点と185℃の融点を有し、窒素は−198.5℃の沸点をもつ。 The operation of the storage and transfer system shown schematically in FIG. 10 consists of silane as a gas sorbed on a carbon sorbent contained in a cylinder 402 and transferred at an appropriate elevated pressure, and a cryopump. The nitrogen as a low temperature source to be used as the working fluid in 416 will be specifically described below. Silane has a boiling point of -111.5 ° C and a melting point of 185 ° C, and nitrogen has a boiling point of -198.5 ° C.

シランは適当な昇圧での搬送が(比較的に高い沸点ならびに凍結点をもち、従って必要となる極低温冷却が少くてすむ容易にクライオポンプできるアルシンのような他の水素化物に対して)比較的困難であるので説明上選ばれた。   Silanes are transported at moderate pressures (compared to other hydrides such as arsine, which has a relatively high boiling point and freezing point, and therefore can be cryopumped easily and requires less cryogenic cooling). It was chosen for explanation because it was difficult.

最初に弁410、414ならびに406が開放され、一方弁418ならびに422が閉鎖されて減圧され、極低温ポンプ内の温度が液体窒素の温度にまで下げられた場合、シランはクライオポンプ内で、たとえ相対的に低い内圧が供給ボンベ402内にあっても凝固凍結することになる。   When valves 410, 414, and 406 are first opened, while valves 418 and 422 are closed and depressurized, and the temperature in the cryogenic pump is lowered to the temperature of liquid nitrogen, the silane is within the cryopump, even if Even if a relatively low internal pressure is present in the supply cylinder 402, solidification freezing occurs.

流量制御器412はクライオポンプ416に移送される気体の量の正確な測定を可能にする。このような正確な測定はクライオポンプの過加圧が好ましく防げるので重要である。このような作業条件下でのシランはその臨界温度を上回って、クライオポンプ内の極限温度は極めて高くなることがある。 A flow controller 412 allows an accurate measurement of the amount of gas transferred to the cryopump 416. Such an accurate measurement is important because over-pressurization of the cryopump is preferably prevented. Under such working conditions, silane can exceed its critical temperature and the extreme temperature in the cryopump can be quite high.

正しい量の気体がクライオポンプ416に移送されてから、弁410と414は閉鎖される。凝縮シランはその後、ほぼ近周囲温度に加熱される。この加熱は、実施例に示されこのような用途に適した適当なものであればどのような加熱素子でも差支えないがバンドヒーターからなる加熱素子424により実施される。シランガスはそれにより高温に加熱する必要があり、またこの加熱がその純度とさらなる安定性に結果として悪影響を与えるシランガラスの崩壊を起こさせるので、計量分配されることになる製品気体の安定性と純度は増大させられる。   After the correct amount of gas has been transferred to the cryopump 416, the valves 410 and 414 are closed. The condensed silane is then heated to near ambient temperature. This heating is performed by a heating element 424 comprising a band heater, although any heating element suitable for such applications as shown in the examples can be used. The silane gas must thereby be heated to a high temperature and the stability of the product gas that is to be dispensed as this heating causes the silane glass to collapse, which adversely affects its purity and further stability. Purity is increased.

シランガスの圧力は、それを使用すると別の仕方で結果的に製品気体が汚染されることになる多数の可動部を備えるメカニカル・ポンプに曝されることなく、クライオポンプで加熱してから著しく高くなり、効果的にガスはそれにより高純度状態に圧縮されたものになる。   The pressure of the silane gas is significantly higher after heating with a cryopump without being exposed to a mechanical pump with multiple moving parts that would otherwise contaminate the product gas. Effectively, the gas is thereby compressed to a high purity state.

システム全体に亘るこの時点での気体の残留量は極めて少量で、大部分のシランが収着剤容器、すなわちボンベ402に低圧で残留している。 There is very little residual gas at this point throughout the system, with most of the silane remaining in the sorbent vessel, or cylinder 402, at low pressure.

弁418が開放されると気体が中圧ボンベ402に流入する。すなわち弁422が開放された場合、そこで製品シランガスは排出口434を通って、調整器アセンブリー430に関連する監視手段(例えば流れ圧力)で監視されるように下流に流れることができる。この調整器アセンブリー430は圧力変換器432と関連し、該圧力変換器はシステム全体に亘ってその他の弁とクライオポンプ構成部材と動作的に連結して製品気体を選択圧力と容量流量で搬送できる。   When the valve 418 is opened, gas flows into the intermediate pressure cylinder 402. That is, if valve 422 is opened, then product silane gas can flow through outlet 434 downstream as monitored by monitoring means (eg, flow pressure) associated with regulator assembly 430. This regulator assembly 430 is associated with a pressure transducer 432, which can be operatively connected with other valves and cryopump components throughout the system to carry product gas at a selected pressure and volumetric flow rate. .

対応して様々な弁、流量制御器、クライオポンプ、変換器ならびに調整器も適当であればどんな方法ででも、例えばサイクルタイマーや方法安全システムを備えて動作的に相互接続されて、シランもしくは他の収着質気体の需要に基く搬送を制御可能、また再生可能の方法で容易に実施することができる。 Correspondingly, various valves, flow controllers, cryopumps, converters and regulators are operatively interconnected in any suitable manner, eg with a cycle timer or method safety system, silane or other The transport based on the demand for the sorbate gas can be controlled and can be easily performed by a reproducible method.

従って、図10に概略図で示されたシステムの作業に好ましいように時間をかけて下流のプロセス流れに分裂が起きないようにする。流量制御器と圧力変換器からクライオポンプならびに中圧タンクに入る信号は自動化プロセスシステムに用いることができる。クライオポンプは気体を貯蔵ならびに搬送システムから中圧ボンベ420に循環させて調整器の出口で一定圧力を維持する。 Thus, over time, it is desirable to prevent disruption in the downstream process flow, as is preferred for the operation of the system shown schematically in FIG. Signals entering the cryopump and medium pressure tank from the flow controller and pressure transducer can be used in an automated process system. The cryopump circulates gas from the storage and transfer system to an intermediate pressure cylinder 420 to maintain a constant pressure at the outlet of the regulator.

図11は本発明による貯蔵ならびに計量分配システム502の性能を評価する搬送測定装置の概略図である。この貯蔵ならびに計量分配システム502は収着材料(図示せず)を含む貯蔵ならびに計量分配用容器504と、ボンベ弁506、気体ボンベ隔離弁508および図示のように配置された(0〜1000トル)圧力変換器510を備える排出流れ管路512からなる流体計量分配アセンブリーとからなる。 FIG. 11 is a schematic diagram of a transport measurement device for evaluating the performance of a storage and dispensing system 502 according to the present invention. This storage and dispensing system 502 is arranged with a storage and dispensing container 504 containing a sorption material (not shown), a cylinder valve 506, a gas cylinder isolation valve 508 and as shown (0 to 1000 torr). A fluid dispensing assembly comprising a discharge flow line 512 with a pressure transducer 510.

管路512は適当なコネクター手段により、不活性パージ気体源514に接続された不活性気体パージ隔離弁520を含む不活性気体パージ管路518に連結されたT字型コネクター516を有する接続管路522と接続される。管路512はさらに流量制御器524を含み接続管路522内に一定圧力と一定流量を維持させる。管路512にある気体オン/オフ弁526はコネクター手段により管路522に連結される管路530に管路522を通って気体を選択的に流すのに役立つ。 Line 512 is a connecting line having a T-shaped connector 516 connected to an inert gas purge line 518 including an inert gas purge isolation valve 520 connected to an inert purge gas source 514 by suitable connector means. 522 is connected. Line 512 further includes a flow controller 524 to maintain a constant pressure and a constant flow rate in connecting line 522. A gas on / off valve 526 in line 512 serves to selectively flow gas through line 522 to line 530 connected to line 522 by connector means.

管路530は一方の端部で真空装置538に、またその相対端部において液体窒素で冷却された受け容器534に接続される。それぞれの端部の中間に弁536と532を図示されたように配置する。   Line 530 is connected at one end to a vacuum device 538 and at its relative end to a receiving vessel 534 cooled with liquid nitrogen. Valves 536 and 532 are positioned as shown in the middle of each end.

図11に示された搬送測定装置は貯蔵ならびに計量分配用容器504から収着質流体を流量制御器524により制御された速度で流させる。脱着・計量分配した気体はその後、液体窒素冷却受け容器534に、全システムの様々な管路の適当な弁の閉/開設定によって管路512、522と530を通す流れの後に、収集される。 The transport measurement apparatus shown in FIG. 11 causes the sorbent fluid to flow from the storage and dispensing container 504 at a rate controlled by the flow controller 524. Then the gas desorbed and dispensing is a liquid nitrogen cooling receiving vessel 534, after flow through the conduit 512, 522 and 530 by closing / opening setting appropriate valves of the various conduits of the entire system, it is collected .

液体窒素の温度で、収着質気体の蒸気圧はほぼ0トルで、前記収着質流体の炭素収着媒体からの脱着を低い貯蔵ならびに計量分配用容器圧力でも可能にする。実験は典型的例として試験用容器504が50トル以下くらいの圧力になるまで続けられる。このような時点で典型的例として、適当な流量(5sccm以下)を流量制御器により維持するには不十分な差圧がある。 At the temperature of liquid nitrogen, the vapor pressure of the sorbate gas is approximately 0 torr, allowing the desorption of the sorbate fluid from the carbon sorption medium even at low storage and dispensing vessel pressures. The experiment is typically continued until the test vessel 504 is at a pressure of about 50 Torr or less. As a typical example at such time, there is a differential pressure that is insufficient to maintain an appropriate flow rate (5 sccm or less) by the flow rate controller.

容器504から冷却受け容器534に流入した収着質流体の量は(流量制御器524を用いて)流量の個々の合計により、また貯蔵ならびに計量分配用容器504を、脱着を行った前後に計量することで測定できる。 The amount of sorbate fluid that flows from the container 504 into the cooling receptacle 534 is measured by the individual sum of the flow rates (using the flow controller 524) and before and after the storage and dispensing container 504 is desorbed. Can be measured.

図11の搬送測定システムを用いる例証となる実験で、アルシンガスを、本明細書の表1の特性をもつ炭素材料を収着剤として含む貯蔵ならびに計量分配用容器から計量分配する。
この実験の結果を下記した表2に示す。
In an illustrative experiment using the transport measurement system of FIG. 11, arsine gas is dispensed from a storage and dispensing container containing a carbon material having the properties of Table 1 herein as a sorbent .
The results of this experiment are shown in Table 2 below.

Figure 2009008265
Figure 2009008265

上述の吸着/脱着能力のデータは典型的分子篩吸着材料、例えば5オングストローム分子篩を用いる対応する貯蔵ならびに搬送システムを、ほぼ2倍を上回る改善を反映し、また本発明の先行技術に対し相当かつ予期しない特性をさらに証明する。   The above adsorption / desorption capacity data reflects a more than twofold improvement over the corresponding storage and transport system using typical molecular sieve adsorbent materials, such as 5 angstrom molecular sieves, and is a considerable and anticipated improvement over the prior art of the present invention. Prove further the characteristics that do not.

図12は収着材料としての5オングストローム分子篩からなる貯蔵ならびに搬送システム(曲線M、データポイント符号Δ)と、収着材料としてのビーズ活性炭からなる貯蔵ならびに計量分配システム(曲線N、データポイント符号□)の性能で、トル表示の貯蔵ならびに計量分配用容器内の圧力を作業中の時間の関数として1分間当りの1標準cmのアルシンの流量で示すグラフである。これらの曲線は、アルシンの1sccm計量分配の一定流量で、ビーズ活性炭(曲線N)からなる貯蔵ならびに計量分配システムが2000時間に達する計量分配有効寿命の改良を提供することと、曲線Mの貯蔵ならびに計量分配システムが1000時間に達する計量分配有効寿命を有することを示す。 FIG. 12 shows a storage and delivery system consisting of a 5 angstrom molecular sieve as sorption material (curve M, data point symbol Δ) and a storage and dispensing system consisting of bead activated carbon as sorption material (curve N, data point symbol □). ), And the pressure in the toll display storage and dispensing container as a function of time during operation, expressed as a flow rate of 1 standard cm 3 arsine per minute. These curves show that at a constant flow rate of 1 sccm dispense of arsine, storage consisting of bead activated carbon (curve N) as well as providing an improved dispense useful life that the dispense system reaches 2000 hours, storage of curve M and Indicates that the dispensing system has a dispensing life span of 1000 hours.

本発明の貯蔵ならびに搬送システム装置と方法が高圧気体ボンベを収着性気体の貯蔵ならびに計量分配に対する現在の用法に代る著しく安全な代替を提供する。本発明は収着性流体をボンベまたは他の容器から0psigの圧力で輸送、貯蔵および搬送する能力を提供する。 The storage and transport system apparatus and method of the present invention provides a highly safe alternative to high pressure gas cylinders for current use for sorbent gas storage and dispensing. The present invention provides the ability to transport, store and transport sorbent fluids from cylinders or other containers at 0 psig pressure.

本発明の実施において、いわゆる熱助成搬送による収着材料の実に低いレベルの加熱だけで、脱着気体の搬送速度を増大させて、500sccm以上の流量を容易に達成することができる。それでも、本発明の断熱動作を用い(熱もしくは熱エネルギーを収着質充填収着媒体に補足しない)広範囲にわたる実施では収着剤容器と、外部の計量分配場所、例えば半導体もしくは他の工業あるいは製造工程設備、例えばイオン注入室、分子ビームエピタキシー装置または化学蒸着反応器との間に存在する差圧だけで、高い気体搬送量を達成できる。 In the practice of the present invention, a so-called in by heat subsidized conveyed by really low levels of heating of the sorbent material, to increase the conveying speed of the desorption gas, it is possible to easily achieve a flow rate of more than 5 00sccm. Nevertheless, in the embodiment using the adiabatic operation of the present invention (thermal or heat energy without adding auxiliary to sorbate filled sorbent medium) extensive sorbent container and, outside the dispensing location, for example a semiconductor or other High gas transport rates can be achieved with only the differential pressure that exists between industrial or manufacturing process equipment such as ion implantation chambers, molecular beam epitaxy equipment or chemical vapor deposition reactors.

本発明の装置は一体的装置の形態、例えば本発明の1つ以上の貯蔵ならびに計量分配システムを気体キャビネット内に配置して容易に配設できる。多数の収着剤容器を必要とするこのような気体キャビネットでは容器の各々が、1つ以上のこのような容器から収着質気体の選択搬送のため共に分岐される。このキャビネットは個々のサーモカップルと、他の温度検知/監視装置と部品を容器および/または気体キャビネットの他の部材のその使用中の過熱を防ぐためにさらに備えることができる。 The device of the present invention can be easily arranged in the form of a unitary device, such as one or more storage and dispensing systems of the present invention placed in a gas cabinet. In such gas cabinets requiring multiple sorbent containers, each of the containers is branched together for selective transport of sorbate gas from one or more such containers. The cabinet may further comprise individual thermocouples and other temperature sensing / monitoring devices and components to prevent overheating of the container and / or other components of the gas cabinet during its use.

このような気体源キャビネットは容器とその中に入れる収着剤の選択的増加的加熱用の可溶性リンクヒーター素子と、スプリンクラーシステムと、排気熱検出器と、毒性気体を検知した時、装置の運転停止を機能させる毒性気体監視器と、スクラバーもしくは大量収着装置と、そして余剰圧力ならびに温度制御手段とを特別に備えることができる。このような貯蔵ならびに搬送システム装置を用いると、500sccmの気体の15psig圧力での搬送速度は容易に達成できる。 Such gas source cabinets include a soluble link heater element for selective incremental heating of the container and the sorbent contained therein, a sprinkler system, an exhaust heat detector, and operation of the device when toxic gases are detected. Specially equipped with a toxic gas monitor to effect the shutdown, a scrubber or mass sorption device, and surplus pressure and temperature control means. With such a storage and transport system apparatus, a transport rate of 500 sccm of gas at 15 psig pressure can be easily achieved.

本発明の好ましい実施において、固相炭素物理的収着媒体は、貯蔵ならびに計量分配用容器中の収着質流体を分解させるには不十分な濃度で、水、金属と、酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分全く含まない。この点に関し、わずかな水、金属もしくは遷移金属酸化物が収着材料に著しく存在していると、収着質気体の好ましくない高いレベルの分解を促進させる傾向がある。 In a preferred practice of the invention, the solid phase carbon physical sorption medium is composed of water, metal, and oxidized transition metal species at a concentration insufficient to decompose the sorbate fluid in the storage and dispensing containers. contains no more trace components selected group of. In this regard, the presence of a small amount of water, metal or transition metal oxide in the sorbent material tends to promote an undesirably high level of decomposition of the sorbate gas.

本発明の好ましい実施における固相炭素物理的収着媒体は従って、水と酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の、物理的収着媒体の重量に対し、350重量ppm未満、好ましくは100重量ppm未満、さらに好ましくは10重量ppm未満、最も好ましくは水と酸化遷移金属種からなる群より選ばれる微量成分の、物理的収着媒体の重量に対し、1重量ppm以下を含むことである。 The solid phase carbon physical sorption medium in the preferred practice of the invention is therefore less than 350 ppm by weight, preferably less than 350 ppm by weight, based on the weight of the physical sorption medium, of minor components selected from the group consisting of water and transition metal species. less than 100 ppm by weight, more preferably less than 10 ppm by weight, of minor components and most preferably selected from the group consisting of oxidized transition metal species and water, relative to the weight of the physical sorbent medium, by including the following 1 ppm by weight is there.

対応して、水と酸化遷移金属種(例えばオキシド、スルフィットとニトレート)からなる群より選ばれる微量成分の固相炭素物理的収着媒体濃度は、物理的収着媒体の重量に対して、1年後、25℃の温度と、内圧条件で収着質気体の重量比で5%を超える分解には好ましくは不十分である。 Correspondingly, the solid-phase carbon physical sorption medium concentration of a minor component selected from the group consisting of water and an oxidized transition metal species (eg, oxide, sulfite and nitrate) is relative to the weight of the physical sorption medium. One year later, it is preferably insufficient for decomposition exceeding 5% by weight of the sorbent gas at a temperature of 25 ° C. and internal pressure conditions.

本発明の特性と利点は下記の非制限的実施例によりさらに十分示される。   The features and advantages of the invention are more fully shown by the following non-limiting examples.

74.7g(130ml)のクレハ社製炭素が清浄150mlフックステンレス鋼試料ボンベに充填された。このボンベにはヌプロ(Nupro)DSシリーズダイヤフラム弁が取付けられていた。弁の入口を改良して30ミクロンの「モット・メタロジカル(MottMetallurgical)」焼結金属重合体濾過器を取付けた。この重合体濾過器は炭素粒子が試料ボンベの内側に入れるのに役立った。   74.7 g (130 ml) of Kureha carbon was loaded into a clean 150 ml hook stainless steel sample cylinder. The cylinder was fitted with a Nupro DS series diaphragm valve. The valve inlet was modified to attach a 30 micron “Mott Metallurgical” sintered metal polymer filter. This polymer filter helped the carbon particles get inside the sample cylinder.

ボンベをそこで48時間かけて300℃の温度で排気(ガス抜き)した。ガス抜きに使用する真空ポンプ(アルカテル・モレキュラー・ドラッグ・ポンプ(Alcatel Molecular Drag Pump)は1×10−6トルの極限圧力をもっていた。ガス抜きの期間の後、ボンベは室温で6時間以内の間冷却した。 The cylinder was then evacuated (degassed) at a temperature of 300 ° C. over 48 hours. The vacuum pump used for degassing (Alcatel Molecular Drag Pump) had an extreme pressure of 1 × 10 −6 Torr. After the degassing period, the cylinder was kept at room temperature within 6 hours. Cooled down.

前記使用されたクレハ社製炭素の一般特性を上記した表1に示す。   The general properties of the Kureha carbon used are shown in Table 1 above.

ガス抜き手順の結果を下記表3に示す:   The results of the degassing procedure are shown in Table 3 below:

Figure 2009008265
Figure 2009008265

実施例1のガス抜き手順の後、排気した炭素試料ボンベはアルシン充填流体導管のアルシン充填部分に接続された。ほぼ等温条件を維持するため、ボンベはエチレングリコール混合物を25℃で一定に保持して含むジュワーフラスコ内に浸漬された。その流体はジュワールフラスコに通し、ネスラブ(Neslab)RTE−100循環定温浴を用いて循環した。 After degassing procedure in Example 1, evacuated carbon sample cylinder was connected to an arsine filling portion of an arsine fill fluid conduit. In order to maintain near isothermal conditions, the cylinder was immersed in a dewar flask containing the ethylene glycol mixture held constant at 25 ° C. The fluid was circulated through a dewar flask using a Neslab RTE-100 circulating constant temperature bath.

流体導管はその後、10−3トル未満の圧力になるまで排気され非凝縮気体を除去した。排気後、炭素試料はアルシンを25sccmの速度で、圧力が760トルに達するまで充填された。圧力はMKS0−1000トル バラトロン(Baratron)圧力変換器を用いて監視された。充填工程中、前記ジュワーフラスコ温度、炭素ボンベ圧力ならびに(充填が行われるフード環境の)周囲フード温度が監視されてフルーク(Fluke)電子データ自己計測器を用いて計測された。 All fluid conduits were then evacuated to a pressure of less than 10 −3 Torr to remove non-condensable gas. After evacuation, the carbon sample was filled with arsine at a rate of 25 sccm until the pressure reached 760 torr. The pressure was monitored using a MKS 0-1000 Torr Baratron pressure transducer. During the filling process, the dewar flask temperature, carbon cylinder pressure and ambient hood temperature (in the hood environment where the filling takes place) were monitored and measured using a Fluke electronic data self-measuring instrument.

25sccmの充填速度を選んで吸着能力の測定にかかる時間を短縮させた。
しかしながら、吸着作用の熱のため真等温線の達成はできなかった。ボンベは定温度流体に浸漬されたとはいえ、前記流体と吸着剤の間の熱交換の速度は十分に速くなく、充填工程中は人工的に高圧をつくり出す結果となった。このことは図4に示され、充填の後の非平衡状態を明示している。
The packing speed of 25 sccm was selected to shorten the time taken to measure the adsorption capacity.
However, the true isotherm could not be achieved due to the heat of adsorption. Although the cylinder was immersed in a constant temperature fluid, the rate of heat exchange between the fluid and the adsorbent was not fast enough, resulting in artificially creating high pressure during the filling process. This is shown in FIG. 4 and demonstrates the non-equilibrium state after filling.

この圧力減衰の原因は、アルシンの流れが終った後、吸着ベッドの冷却にあった。充填工程中のベッドに放出された熱は、吸着による熱のためであった。典型的例として、真等温線は圧力データポイントに達する前に吸着工程が平衡状態に達することで得られる。図5は図4からの曲線の導関数を示し、それが圧力減衰速度を生じる。速度曲線は、減衰速度が約2時間のうちにゼロに達するので、圧力変動が安定レベルに落着くことを示している。決定的に重要なことは、アルシンが分解していないことを証明する圧力が増大していないことである。   The cause of this pressure decay was the cooling of the adsorption bed after the arsine flow was over. The heat released to the bed during the filling process was due to heat from adsorption. As a typical example, the true isotherm is obtained when the adsorption process reaches equilibrium before reaching the pressure data point. FIG. 5 shows the derivative of the curve from FIG. 4, which produces the pressure decay rate. The velocity curve shows that the pressure fluctuation settles to a stable level as the decay rate reaches zero in about 2 hours. Of critical importance is the lack of increased pressure to prove that arsine has not degraded.

近似の等温線を構成して、それについて図4に示す。   An approximate isotherm is constructed and shown in FIG.

吸着能力はアルシンの流量速度を実験の期間に対し積分することにより計量された。吸着測定のエンドポイントは760トルもしくは1気圧の圧力として取られた。吸着能力もマスにより、未充填ボンベの重量と、760トルでのアルシン充填で満たされたボンベとの差をとることにより立証された。吸着能力測定の結果を表4に示す。 The adsorption capacity was measured by integrating the flow rate of arsine over the duration of the experiment. The end point of the adsorption measurement was taken as a pressure of 760 Torr or 1 atmosphere. The adsorption capacity was also demonstrated by the mass by taking the difference between the weight of the unfilled cylinder and the cylinder filled with arsine filling at 760 torr. The results of the adsorption capacity measurement are shown in Table 4.

Figure 2009008265
Figure 2009008265

ゼオライト分子篩収着へのアルシンの吸着に基づく、先行技術によるアルシン貯蔵ならびに計量分配システム技術では、水素生成速度が1日当り約5トルであること実証された。これに対し、本発明は組成的に機能的にもゼオライト分子篩材料から区別でき、また収着質種の分解作用において高い安定度と自由度を示した炭素収着材料を用いている。 Based on the adsorption of arsine on zeolite molecular sieve sorbent, prior art in the arsine storage and dispensing system technology due, it was demonstrated hydrogen production rate per day to about 5 Torr. In contrast, the present invention may be distinguished from the zeolite molecular sieve material on the composition and functionally, and using the carbon sorbent material showing Oite high stability and freedom of decomposition of the sorbate species Yes.

従って、本発明の貯蔵ならびに計量分配システムにおける改良された作業能力、脱着および炭収着剤の他の機能的特性によって、本発明のシステム、ゼオライトを基剤とした貯蔵ならびに計量分配システムおよび先行技術による気体材料を高圧ボンベから計量分配する実施を上回る著しい進歩を成し遂げていることが明白であるAccordingly, an improved working capacity of the storage and dispensing system of the present invention, the desorption Oyo by other functional properties of beauty-carbon sorbent, the system of the present invention, the storage and dispensing was zeolite with base It is clear that significant progress has been made over the practice of dispensing gaseous materials from systems and prior art from high pressure cylinders.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムは、計量分配した気体の利用のため、適当であればどのような下流プロセスとも動作的に接続されることができる。例えば、貯蔵ならびに計量分配システムは流れ供給関係にして、イオン注入室、シリコン半導体処理工場、化合物半導体処理工場、フラット・パネル・ディスプレー製造設備、有機合成設備、薬剤製造設備、麻酔ガス用の小出しマスクならびに空気処理もしくは水質汚染排除設備、調理用ガスの場合のレンジもしくはバーナー、あるいは本発明の貯蔵ならびに計量分配システムから計量分配された気体の最終用途のための他の適当な下流手段もしくは方法設備ならどのようなものにも接続できる。 Storage and dispensing system of the present invention, metering for the use of the dispensed gas can any be both downstream processes operatively connected if appropriate. For example, the storage and dispensing system is in a flow supply relationship, including ion implantation chambers, silicon semiconductor processing plants, compound semiconductor processing plants, flat panel display manufacturing facilities, organic synthesis facilities, drug manufacturing facilities, and small dose masks for anesthetic gases. And any other suitable downstream means or method equipment for end-use of air treatment or water pollution elimination equipment, range or burner in the case of cooking gas, or gas dispensed from the storage and dispensing system of the present invention Connect to anything.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムは広範な種類の気孔の寸法、多孔性、形態ならびに化学組成の広範な種類の収着剤を用いて実施できる。 The storage and dispensing system of the present invention can be implemented using a wide variety of sorbents in a wide variety of pore sizes, porosity, morphology and chemical composition.

本発明の貯蔵ならびに計量分配システムは液体、気体、蒸気、多成分と多相の流体流れなど搬送に利用できる。この貯蔵ならびに計量分配システムはさらに、昇華性の固形物の計量分配用にも用いることができ、またこの貯蔵ならびに計量分配システムに反応容器を連結して計量分配した流体を中間製品もしくは最終製品に対して反応させるのに役立つ。例えば、貯蔵ならびに計量分配システムは三弗化ボランガスを下流水素化室に計量分配し、該水素化室で三弗化ボランを水素化剤、例えば水酸化マグネシウムと適当な反応条件下で接触させてジボランを後続使用、例えばイオン注入、ドーピングまたはその他の使用法のために生成する。 The storage and dispensing system of the present invention can be used to transport liquids, gases, vapors, multi-component and multi-phase fluid streams, and the like. The storage and dispensing system further may also be used for dispensing of sublimable solids, and the dispensing fluid by connecting the reaction vessel to the storage and dispensing system in an intermediate product or a final product It helps to react against. For example, a storage and dispensing system dispenses borane trifluoride gas into a downstream hydrogenation chamber, where borane trifluoride is contacted with a hydrogenating agent such as magnesium hydroxide under suitable reaction conditions. Diborane is produced for subsequent use, such as ion implantation, doping or other uses.

イオン注入は本発明の貯蔵ならびに計量分配システムの特に好ましい用途であって、ジボラン、ゲルマン、四弗化珪素ならびにアンチモン含有気体の計量配分に好ましい。   Ion implantation is a particularly preferred application of the storage and dispensing system of the present invention and is preferred for dispensing diborane, germane, silicon tetrafluoride and antimony containing gases.

貯蔵ならびに計量分配用容器にある収着剤ベッドからの収着質流体の熱助成脱着に対しては、適当なエネルギー源を用いることができ、それはRF、IRとUV照射、また超音波とマイクロ波照射と、また他の直接もしくは間接手段と方法、例えば電気抵抗加熱、収着剤ベッドにあるいっぱいに拡がった熱伝達面もしくは熱交換通路の展開などによる加熱である。 For thermal Grant desorption of the sorbate fluid from the sorbent bed in the storage and dispensing vessel can be used an appropriate energy source, it is RF, IR and UV radiation, Ultrasonic and Micro Wave irradiation and other direct or indirect means and methods, such as electrical resistance heating, heating by spreading a heat transfer surface or heat exchange passage in a sorbent bed.

本発明は半導体材料と装置の製造ならびに他の気体消費プロセス作業に実用性をもち、気体、例えば水素化物気体、ハロゲン化気体、気体有機金属族V化合物など、例えばシラン、ジボラン、ゲルマン、弗素、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、三弗化臭素、六弗化タングステン、塩素、塩化水素、臭化水素、沃化水素および弗化水素を含む信頼できる「要求次第」に供給できる気体源を提供する。   The present invention has utility in the manufacture of semiconductor materials and devices as well as other gas consuming process operations, including gases such as hydride gases, halogenated gases, gaseous organometallic group V compounds such as silane, diborane, germane, fluorine, Reliable, including ammonia, phosphine, arsine, stibine, hydrogen sulfide, hydrogen selenide, hydrogen telluride, bromine trifluoride, tungsten hexafluoride, chlorine, hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide and hydrogen fluoride Provide a gas source that can be supplied on demand.

気体が安全に、炭素収着体に収着された状態比較的低い圧力で保持され、その後、気体の使用場所に容易に計量分配される気体の経済的かつ確実な供給源を提供することで、本発明は従来の高圧気体ボンベの使用に関連する危険と気体取扱の問題の発生を防ぐことができる。 Gas safely held at relatively low pressure while being sorbed carbon sorbent material, then, provides an economical and reliable source of gas that is easily dispensed using location gas Thus, the present invention can prevent the dangers associated with the use of conventional high pressure gas cylinders and the problems of gas handling.

アルシンに対する吸着等温線を収着剤材料の1リットル当りのアルシンをg数で示したアルシン充填のプロットとして、また炭素収着剤(曲線A)に対し、またゼオライト5A(曲線B)に対してトルで示した圧力の関数として、さらに本発明の一実施態様での実施に対する等温線様式を区別する等温線帯域G0ならびにG1とともに示すグラフ図である。The adsorption isotherm for arsine as a plot of arsine loading showing arsine per liter of sorbent material in grams, for carbon sorbent (curve A) and for zeolite 5A (curve B). FIG. 5 is a graph showing with isotherm zones G 0 and G 1 as a function of pressure in Torr, further distinguishing the isotherm mode for implementation in one embodiment of the present invention. 本発明の広範な実施で有用ないくつかの例証となる活性化炭素収着剤に対する気孔の寸法の関数として累積気孔容積を1g当りcmでプロットしたグラフ図である。FIG. 4 is a graphical plot of cumulative pore volume in cm 3 per gram as a function of pore size for several exemplary activated carbon sorbents useful in the broad practice of the present invention. 本発明の一実施例による貯蔵ならびに搬送システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a storage and transport system according to one embodiment of the present invention. トル単位で示すボンベ圧力を時間単位で示す時の関数として図3の実施例による貯蔵ならびに計量分配システムにおける炭素収着に収着するアルシンガスのアルシン充填作業の終了後の圧力減衰をプロットしグラフ図である。The bomb pressure indicated by the torque units, as a function of time indicated by the hour, the plot of pressure decay after the end of the arsine filling operation of arsine gas sorbed on the carbon sorbent in the storage and dispensing system according to the embodiment of FIG. 3 it is the graph. 発明によるアルシン貯蔵ならびに搬送システムに関し、時間単位で示す時の関数として、トル/時間単位で示す圧力減衰速度プロットしたグラフ図であって、その充填後の圧力特性が図4に示される。 Related to arsine storage and delivery system according to the present invention, as a function of time indicated by the hour, a graph plotting the pressure decay rate indicated by Torr / time unit, pressure characteristics after the filling is shown in Figure 4 The ビーズ炭素収着材料に収着する、g/リットル単位で示すアルシン充填を、g/リットル単位で示す貯蔵ならびに計量分配用容器圧力の関数としてプロットした、アルシン吸着等温線のグラフ図である。FIG. 5 is a graphical representation of the arsine adsorption isotherm, plotted as a function of storage and dispensing container pressure, expressed in g / liter, sorbing to bead carbon sorbent material, expressed in g / liter . 本発明の他の実施例による貯蔵ならびに計量分配システムの概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of a storage and dispensing system according to another embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による計量分配した気体のイオン注入に用いる気体搬送用の貯蔵ならびに計量分配システムを備える方法システムの概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a method system comprising a gas delivery storage and dispensing system for use in ion implantation of a dispensed gas according to one embodiment of the present invention. FIG. 図8の貯蔵ならびに計量分配用容器の斜視横断面図で、前記容器の内部構造を示す図である。FIG. 9 is a perspective cross-sectional view of the storage and dispensing container of FIG. 8 showing the internal structure of the container. 本発明のさらに他の実施例によるクライオポンプ貯蔵ならびに搬送システムの概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of a cryopump storage and transfer system according to still another embodiment of the present invention. 本発明による貯蔵ならびに計量分配システムの性能評価用の搬送測定装置の概略図である。1 is a schematic view of a transport measurement device for performance evaluation of a storage and dispensing system according to the present invention. 収着剤材料(曲線M、データポイント符号△)としての5A分子篩からなる貯蔵ならびに搬送システムと、収着材料(曲線N、データポイント符号□)としてのビーズ活性化炭素からなる貯蔵ならびに計量分配システムの性能の比較を示すもので、トルで示す貯蔵ならびに計量用容器の圧力を1分間当りの1標準cmアルシンの流量で、作業の時間の関数として示すグラフ図である。Storage and delivery system consisting of 5A molecular sieve as sorbent material (curve M, data point symbol Δ) and storage and dispensing system consisting of bead activated carbon as sorbent material (curve N, data point symbol □) FIG. 5 is a graph showing the performance of the storage and the storage and metering vessel pressure shown in Torr as a function of working time at a flow rate of 1 standard cm 3 arsine per minute.

10 気体貯蔵用ボンベ
11 熱交換通路
12 流体導管
13 入口管路
14 ボンベ用弁
15 排出管路
16 ボンベ隔離弁
17 ベッド
20 分岐パージ管路
22 パージ隔離弁
30 気体濾過器
32 圧力変換器
34 分岐取付け体
36 バイパス導管
38 バイパス隔離弁
40 気体流れオン/オフ弁
42 流量制御器
44 カップリング
46 排出管路
48 流量制御器
50 カップリング
52 素子
54 他端
200 貯蔵並びに計量分配システム
204 貯蔵並びに計量分配用容器
206 弁ヘッド
208 手動作動器
210 カップリング
212 流体導管
214 圧力変換器
220 流量制御器
222 濾過器
224 カップリング
300 貯蔵並びに計量分配システム
302 貯蔵並びに計量分配用容器
304 弁ヘッド
306 手動作動器ホイール
307 流量制御弁
308 VCR濾過ガスケット
309 流量制御弁
310 圧力変換器
311 弁
312 流導管
314 逆止め弁
320 スパン・ゲージ
322 流量制御器
324 バイパス弁
325 バイパス導管
326 マニホールド導管
330 カップリング
346 壁体
350 収着材料
352 内容積
360 多孔質中心チューブ
400 クライオポンプ式貯蔵並びに搬送システム装置
402 ボンベ
404 弁ヘッドアセンブリー
406 隔離弁
408、409 導管
410 隔離弁
412 流量制御器
414 隔離弁
415、416 クライオポンプ
418 隔離弁
420 中圧ボンベ
422 隔離弁
424 加熱素子
426 液体窒素出口
428 入口
430 製品計量分配調整器アセンブリー
434 排出口
502 貯蔵並びに計量分配システム
504 貯蔵並びに計量分配用容器
506 ボンベ弁
508 気体ボンベ隔離弁
510 圧力変換器
512 流れ管路
514 不活性パージ気体源
516 T字型コネクター
518 不活性気体パージ管路
520 気体パージ隔離弁
522 接続管路
524 流量制御器
526 気体オン/オフ弁
530 管路
532、536 弁
534 冷却受け容器
538 真空装置
10 Gas storage cylinder
11 Heat exchange passage
12 fluid conduit
13 Inlet pipeline
14 Cylinder valve
15 Discharge pipe
16 Cylinder isolation valve
17 beds
20 Branch purge line
22 Purge isolation valve
30 Gas filter
32 Pressure transducer
34 Branch mounting body
36 Bypass conduit
38 Bypass isolation valve
40 Gas flow on / off valve
42 Flow controller
44 coupling
46 Discharge pipe
48 Flow controller
50 coupling
52 elements
54 other end
200 Storage and dispensing system
204 Storage and dispensing containers
206 Valve head
208 Manual actuator
210 coupling
212 fluid conduit
214 pressure transducer
220 flow controller
222 Filter
224 coupling
300 Storage and dispensing system
302 Storage and dispensing containers
304 valve head
306 Manual actuator wheel
307 Flow control valve
308 VCR filtration gasket
309 Flow control valve
310 Pressure transducer
311 valve
312 flow body conduit
314 Check valve
320 Span gauge
322 Flow controller
324 Bypass valve
325 Bypass conduit
326 Manifold conduit
330 coupling
346 Wall
350 sorption material
352 volume
360 porous center tube
400 Cryo-pump storage and transfer system
402 cylinder
404 valve head assembly
406 Isolation valve
408, 409 conduit
410 Isolation valve
412 Flow controller
414 Isolation valve
415, 416 cryopump
418 Isolation valve
420 Medium pressure cylinder
422 Isolation valve
424 Heating element
426 Liquid nitrogen outlet
428 entrance
430 Product dispensing regulator assembly
434 outlet
502 Storage and dispensing system
504 Storage and dispensing containers
506 cylinder valve
508 Gas cylinder isolation valve
510 pressure transducer
512 flow line
514 Inert purge gas source
516 T-shaped connector
518 Inert gas purge line
520 Gas purge isolation valve
522 Connection pipeline
524 flow controller
526 Gas on / off valve
530 pipeline
532, 536 valves
534 Cooling container
538 Vacuum equipment

Claims (16)

収着性流体の貯蔵ならびに計量分配用の吸着・脱着装置であって、
・炭素収着剤を保持し、流体を選択的に容器に流入また容器から流出させるよう構成、配置した貯蔵ならびに計量分配用容器と;
・前記貯蔵ならびに計量分配用容器に装入され、収着性流体が容器内圧で炭素収着剤に収着するように収着性流体の炭素吸着剤への物理的吸着に適し、ビーズ炭素を含む炭素収着剤と;
・前記貯蔵ならびに計量分配用容器と気体流れ連通して連結され、且つ前記貯蔵ならびに計量分配用容器と流体導管とを連結するカップリングと、下流の構成要素と連結する更なるカップリングを少なくとも含む計量分配アセンブリーと;からなり、該計量分配アセンブリーは
(I)前記貯蔵ならびに計量分配用容器の外部前記容器内圧未満の圧力を供給して、前記炭素収着剤から収着性流体脱着させ、脱した流体の流体流れが前記計量分配アセンブリーを通るように脱着した流体を流す、および/または、
(II)炭収着剤を加熱する加熱手段を備えて収着性流体を脱着させ脱着した流体が前記容器から前記計量分配アセンブリーに流入るように熱脱着した流体を流す
ように構成、配置され;前記炭素収着剤が、
(1)アルシンガスに対して40トルと650トルの圧力で測定した少なくとも50の、収着作業能力、Cwを備え;
(2)アルシンガスに対する脱着性ソルベートの割合が少なくとも15%であり;
前記炭素収着剤の水分含量が0.01%未満である
という特徴を有する吸着・脱着装置。
An adsorption / desorption device for storing and dispensing sorbent fluid,
A storage and dispensing container configured and arranged to hold a carbon sorbent and selectively allow fluid to flow into or out of the container;
- Before SL it is charged to the storage and dispensing vessel, sorptive fluid suitable for physical adsorption to the carbon adsorbent of the sorption fluid to sorbed carbon sorbent in vessel pressure, the beads A carbon sorbent comprising carbon;
At least a coupling connected in gas flow communication with the storage and dispensing container and connecting the storage and dispensing container and the fluid conduit and at least a further coupling connecting downstream components a dispensing assembly; made, the dispensing assembly and supplies a pressure below the internal pressure of the container to the outside of (I) the storage and dispensing vessel, a sorptive fluid desorbed from the carbon sorbent , fluid flow to the fluid flow of desorption fluid is desorbed so as to pass through the dispensing assembly, and / or,
(II) includes a heating means for heating the carbon-containing sorbent to desorb the sorbed fluid, thermal desorption fluid is flowing fluid that is thermally desorbed so that to flow into said dispensing assembly from said container,
Constructed and arranged such that the carbon sorbent is
(1) at least 50 sorption work capacity, Cw measured at a pressure of 40 torr and 650 torr against arsine gas;
(2) the ratio of desorbable sorbate to arsine gas is at least 15%;
An adsorption / desorption apparatus characterized in that the water content of the carbon sorbent is less than 0.01%.
前記炭素収着剤が、アルシンガスに対して40トルと650トルの圧力で測定した少なくとも100の収着作業能力、Cwを備えることを特徴とする請求項1記載の吸着・脱着装置。 The adsorption / desorption apparatus according to claim 1, wherein the carbon sorbent has a sorption work capacity of at least 100, Cw, measured at a pressure of 40 torr and 650 torr against arsine gas. 前記炭素収着剤が、アルシンガスに対して40トルと650トルの圧力で測定した少なくとも180の収着作業能力、Cwを備えることを特徴とする請求項1記載の吸着・脱着装置。 The adsorption / desorption apparatus according to claim 1, wherein the carbon sorbent has a sorption work capacity of at least 180, Cw, measured at a pressure of 40 torr and 650 torr with respect to arsine gas. 前記炭素収着剤が、アルシンガスに対して40トルと650トルの圧力で測定した少なくとも200の収着作業能力、Cwを備えることを特徴とする請求項1記載の吸着・脱着装置。 The adsorption / desorption apparatus according to claim 1, wherein the carbon sorbent has at least 200 sorption work capacity, Cw, measured at a pressure of 40 torr and 650 torr against arsine gas. 前記炭素収着剤が、モノリス構造を有することを特徴とする請求項1記載の吸着・脱着装置。 The adsorption / desorption apparatus according to claim 1, wherein the carbon sorbent has a monolith structure. 前記炭素収着により収着性流体が前記炭素収着剤に収着されことを特徴とする請求項1記載の吸着・脱着装置。 Wherein the carbon sorbent, adsorption and desorption apparatus according to claim 1, wherein the sorptive fluid Ru sorbed on the carbon sorbent. 前記収着性流体が、シラン、ジボラン、アルシン、ホスフィン、ホスゲン、塩素、BCl3、BF3、B26、六弗化タングステン、弗化水素、塩化水素、沃化水素、臭化水素、ゲルマン、アンモニア、スチビン、硫化水素、シアン化水素、セレン化水素、テルル化水素、重水素化水素化物、水素化物気体混合物、オルガノ化合物、ならびに有機金属化合物からなる群より選ばれることを特徴とする請求項6記載の吸着・脱着装置。 The sorbing fluid is silane, diborane, arsine, phosphine, phosgene, chlorine, BCl 3 , BF 3 , B 2 D 6 , tungsten hexafluoride, hydrogen fluoride, hydrogen chloride, hydrogen iodide, hydrogen bromide, Claims selected from the group consisting of germane, ammonia, stibine, hydrogen sulfide, hydrogen cyanide, hydrogen selenide, hydrogen telluride, deuterated hydride, hydride gas mixture, organo compound, and organometallic compound. 6. The adsorption / desorption device according to 6. 前記収着性流体が、有機金属化合物からなり、前記有機金属化合物が、アルミニウム、バリウム、ストロンチウム、ガリウム、インジウム、タングステン、アンチモン、銀、金、パラジウム、ガドリニウム、カルシウム、リチウム、カリウム、セシウム、チタン、イットリウム、ジルコニウム、鉛、タンタリウム、ニオビウム、バナジウム、白金、タリウム、ビスマス、錫、テルル、セレン、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、モリブデン、マグネシウム、スカンジウム、クローム、銅、カドミウム、ランタンならびにセリウムからなる群より選ばれる金属成分からなることを特徴とする請求項6記載の吸着・脱着装置。 The sorbing fluid is composed of an organometallic compound, and the organometallic compound is aluminum, barium, strontium, gallium, indium, tungsten, antimony, silver, gold, palladium, gadolinium, calcium, lithium, potassium, cesium, titanium. , Yttrium, zirconium, lead, tantalum, niobium, vanadium, platinum, thallium, bismuth, tin, tellurium, selenium, nickel, zinc, tungsten, manganese, iron, cobalt, molybdenum, magnesium, scandium, chromium, copper, cadmium, The adsorption / desorption apparatus according to claim 6, comprising a metal component selected from the group consisting of lanthanum and cerium. 流体供給用装置の製造方法であって、前記製造方法が下記の方法:
・炭素収着剤の保持し、かつ流体を選択的に前記容器に流入また容器から流出させるのに適した、貯蔵ならびに計量分配用容器を構成し、
容器内圧収着性流体が炭素収着剤に収着するように収着性流体の炭素収着剤への物理的吸着に適し、かつビーズ炭素を含む炭素収着剤を、前記貯蔵ならびに計量分配用容器に装入し、
計量分配アセンブリーを前記貯蔵ならびに計量分配用容器と気体流れ連通して連結する方法からなり、該計量分配アセンブリーは、前記貯蔵ならびに計量分配用容器と流体導管とを連結するカップリングと、下流の構成要素と連結する更なるカップリングを少なくとも含むものであって
(I)前記貯蔵ならびに計量分配用容器の外部前記容器内圧未満の圧力を供給して、前記炭素収着剤から収着性流体脱着させ、脱した流体の流体流れが前記計量分配アセンブリーを通るよう前記流体を流すか、および/または、
(II)炭素収着剤を加熱する加熱手段を備えて収着性流体を脱着させ脱着した流体が前記容器から前記計量分配アセンブリーに流入るように熱脱着した流体を流す
ように構成、配置され;
前記炭素収着剤は:
(1)アルシンガスに対して40トルと650トルの圧力で測定した少なくとも50の収着作業能力、Cwを備え;そして
(2)アルシンガスに対する脱着性ソルベートの割合が少なくとも15%であり;
前記炭素収着剤の水分含量が0.01%未満である
ことを特徴とする流体供給用装置の製造方法。
A method for manufacturing a fluid supply apparatus, wherein the manufacturing method is:
· Carbon sorbent to retain the, and suitable to flow out from the inflow addition vessel selectively the container of fluid, constitute the storage and dispensing vessel,
· Internal pressure of the container with sorptive fluid suitable for physical adsorption to the carbon sorbent sorbing fluid so that to sorbed carbon sorbent and the carbon sorbent containing beads carbon, said reservoir and charged to a dispensing container,
- becomes the dispensing assembly from the method of connecting the storage and through dispensing vessel and a gas flow communication, said dispensing assembly includes a coupling for connecting the storage and dispensing vessel and a fluid conduit, downstream of the Including at least a further coupling coupled to the component ;
(I) the storage and to supply the pressure below the internal pressure of the container to the outside of the dispensing vessel, the desorbed sorption fluid carbon sorbent, desorption fluid flow the dispensing assembly of the fluid Flowing said fluid through and / or
(II) desorbing sorbed fluid includes a heating means for heating the carbon sorbent, thermal desorption fluid is flowing fluid that is thermally desorbed so that to flow into the dispensing assembly from the container
Configured, it is arranged;
The carbon sorbent is:
(1) having a sorption capacity of at least 50, Cw measured at a pressure of 40 torr and 650 torr for arsine gas; and (2) the ratio of desorbable sorbate to arsine gas is at least 15%;
A method for producing a fluid supply device, wherein the water content of the carbon sorbent is less than 0.01%.
請求項1記載の吸着・脱着装置の貯蔵ならびに計量分配用容器内の炭素収着剤に流体を収着させて充填する方法からなる流体源の製造方法。 A method for producing a fluid source comprising: storing the adsorption / desorption device according to claim 1; and sorbing and filling a fluid into a carbon sorbent in a container for dispensing. 使用する流体の供給方法において、請求項1記載の吸着・脱着装置の貯蔵ならびに計量分配用容器内の炭素収着剤に予め収着させて充填した流体を脱着し、分配アセンブリーを通る流れによって前記吸着・脱着装置から脱着した流体を計量分配する方法からなる、流体の供給方法。 In the method of supplying a fluid to be used, the storage and adsorption of the adsorption / desorption device according to claim 1, the fluid pre- sorbed and filled in the carbon sorbent in the container for dispensing is desorbed, and the flow through the distribution assembly is used to remove the fluid. A fluid supply method comprising a method of dispensing a fluid desorbed from an adsorption / desorption device. 流体を含んだ請求項1記載の吸着・脱着装置から前記流体を計量分配する方法からなる、製品内の流体を用いた半導体製品の製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor product using a fluid in a product, comprising a method of dispensing the fluid from the adsorption / desorption device according to claim 1 containing the fluid. 流体を含んだ請求項1記載の吸着・脱着装置から前記流体を計量分配する方法からなる、イオン注入源流体を用いたイオン注入方法。   An ion implantation method using an ion implantation source fluid, comprising a method of dispensing the fluid from the adsorption / desorption device according to claim 1 including a fluid. 流体を含んだ請求項1記載の吸着・脱着装置から前記流体を計量分配する方法からなる、製品内の流体を用いたフラットパネル表示製品の製造方法。   A method of manufacturing a flat panel display product using a fluid in a product, comprising the method of dispensing the fluid from the adsorption / desorption device according to claim 1 containing the fluid. 前記炭素収着剤が、25℃の温度で圧力(トル)の関数として、収着剤1リットル当りのアルシンのグラム数において、次の吸着充填特性:

圧力(トル) 充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 35−106
50 62−138
100 100−185
200 145−232
300 168−263
400 177−288
500 185−308
550 188−315
650 192−330;

を有するアルシンガスの吸着等温線を有することを特徴とする請求項1記載の吸着・脱着装置。
The carbon sorbent as a function of pressure (torr) at a temperature of 25 ° C. in grams of arsine per liter of sorbent :

Pressure (torr) Filling amount (g of arsine per liter of sorbent )
25 35-106
50 62-138
100 100-185
200 145-232
300 168-263
400 177-288
500 185-308
550 188-315
650 192-330;

The adsorption / desorption apparatus according to claim 1, further comprising an adsorption isotherm for arsine gas.
前記炭素収着剤が、25℃の温度で圧力(トル)の関数として、収着剤1リットル当りのアルシンのグラム数において、次の吸着充填特性:

圧力(トル) 充填量(収着剤1リットル当りのアルシンのg数)
25 35−106
50 62−138
100 100−185
200 145−232
300 168−263
400 177−288
500 185−308
550 188−315
650 192−330;

を有するアルシンガスの吸着等温線を有することを特徴とする請求項9記載の流体供給用装置の製造方法。
The carbon sorbent as a function of pressure (torr) at a temperature of 25 ° C. in grams of arsine per liter of sorbent :

Pressure (torr) Filling amount (g of arsine per liter of sorbent )
25 35-106
50 62-138
100 100-185
200 145-232
300 168-263
400 177-288
500 185-308
550 188-315
650 192-330;

The method for producing a fluid supply apparatus according to claim 9, further comprising an adsorption isotherm for arsine gas having the following characteristics.
JP2008199805A 1996-05-20 2008-08-01 Fluid storage and transport system consisting of high capacity physical adsorbent Expired - Lifetime JP5542315B2 (en)

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