JP2022527074A - 脱気装置、脱気システム及びそれらを使用する方法 - Google Patents
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Abstract
処理流体中に捕捉又は溶解された気体分子を除去するための脱気装置、脱気システム及び脱気装置を使用する方法。脱気装置は、1つ又は複数の壁を有する真空チャンバーと;1つ又は複数の入口と1つ又は複数の出口であって、それらを通って液体が真空チャンバーの中へと及び外へと通過していて、1つ又は複数の壁を貫通している1つ又は複数の入口及び1つ又は複数の出口と;真空チャンバーの内部に位置し、気体分子に対して透過性であるが、液体に対して非透過性である1つ又は複数のセパレータと;真空ポートを通じて1つ又は複数のセパレータを挟んだ圧力差を適用して、気体分子を液体から脱離させ、1つ又は複数のセパレータを通じて透過させ、それによって、捕捉又は溶解された気体を液体から除去するための少なくとも1つのバキュームと;任意選択で、1つ又は複数の入口及び2つ以上のセパレータと流体連通している1つ又は複数の供給ラインとを有する。【選択図】図2
Description
本発明は、半導体処理設備及び操作に、より具体的には、半導体処理液体中に捕捉又は溶解された気体を、このような液体が気化されて半導体処理チャンバーに輸送される前に除去するための方法及び設備に関する。
半導体ウエハ処理操作において、しばしば、ウエハ処理反応体流体は、気体の形態で、ウエハ処理チャンバーの内部に供給される。しかし、これらの反応体の幾つかについては、液体の形態で、幾つかの離れた貯蔵箇所に貯蔵されている化学的な前駆体であることが通常である。次いで、反応体は、液体貯蔵器から、流量計を通じて、気化器において気化され、その後、気体の形態でチャンバーに供給される。
これらの要素及び従来技術の脱気装置134を組み込んだウエハ処理システムの典型的な例が、図1に模式的に示されている。この図において、典型的な化学気相堆積(CVD)ウエハ処理設備110が、処理チャンバー112を含めて示されている。標準的な商業ウエハ処理液体又は流体114(液体及び流体の用語は、相互交換可能に使用することができる)は、シールされた流体コンテナ116中に、液体の形態で収容される。CVDプロセスについて、(オルトケイ酸テトラエチルについて、例えば略称TEOSのブランド名で販売される)処理液体114は、ケイ素源、並びに任意選択でドーパント液体、例えばTEOP(PO(C2OH5)3)、TMB(トリメトキシボラン、ホウ酸トリメチル、(CH3O)3B)、TMP(トリメトキシホスフィン、亜リン酸トリメチル、(CH3O)3P)、TEP(リン酸トリエチル)及び同様のものを含有する。
液体114は、液体流量計118及び気化器130を介してチャンバー112に供給され、それらの全ては供給源ライン139によって、ともに接続されている。流量計118は、チャンバー112中へと通過する処理流体114の量を非常に正確に調節することを意図されていて、気化器130は、流体114を、その液体状態から、その気体状態へと変換するように機能する。液体114は、圧力を受けた不活性気体を、例えばヘリウム、アルゴン又は窒素を、コンテナ116中の液体114の表面の上の空間124中に注入することによって、供給源ライン139に沿って移動される(不活性気体は、不活性気体源から、矢印方向152に沿って、輸送チューブ150を通って注入される)。不活性気体の加圧の結果として、流体114は、圧力を受けて、供給源ライン139に沿って流動し、導管149を介してチャンバー112中に流動する前に、制御及び気化される。流体制御バルブ128は、接続ライン126を介して流量計118と通信している。流量計118は、過剰な量の処理流体114が導管149中に流動していることを感知し、流量計118は制御バルブ128に知らせ、制御バルブ128は、次いで流体114の流動を限定するように動作する。同様に、流量計118が、少なすぎる流体が導管149中で流動していることを感知した場合、流量計118は制御バルブ128に知らせ、制御バルブ128は開いて、さらなる流体114がチャンバー112中へと流動することを可能とする。
処理流体114中に捕捉又は溶解された、空間124中に注入された不活性気体は、液体114が流量計118を通って流動する前に、脱気装置134によって除去され、従って、流量計118は、液体114中に捕捉又は溶解された気体によって影響を受けず、チャンバー112中へと通過する処理流体114の容積の正確さを改善する。
公知の商業的な脱気設備は、半導体製造において使用される流体から気体を除去するために、何年間、さらには何十年間使用されてきたが;しかし、今日まで、脱気される流体についての要求量の増加若しくは減少、又は処理チャンバーへの1つ又は複数の流体の追加は、個別の脱気システムの追加及び削減を必要とし、製造施設において重要な床面積を取ることを必要とし、重大な設備コストへの増加を必要とする。今ある商業的な脱気設備は、要求量の増加及び減少に対してフレキシブルではない。従って、改善された脱気設備及びシステムのための要求が存在する。
本発明は、処理流体又は処理液体中に捕捉又は溶解された気体を除去するための脱気装置及び脱気装置システム(これらの用語は相互交換可能に使用することができる)であって、(i)1つ又は複数のチャンバー壁を備える真空チャンバーと;(ii)1つ又は複数の流体入口及び1つ又は複数の流体出口であって、それらを通って処理液体が真空チャンバーの中へと及び外へとそれぞれ通過し、1つ又は複数の真空チャンバー壁を貫通している1つ又は複数の入口及び1つ又は複数の出口と;(iii)真空チャンバーの内部に位置し、捕捉又は溶解された気体の分子に対して透過性であるが、液体の分子に対して非透過性であるように構成された1つ又は複数のセパレータと;(iv)セパレータを挟んで圧力差を適用して、捕捉又は溶解された気体の分子を液体から脱離させ、1つ又は複数のセパレータを通って透過させて、それによって捕捉又は溶解された気体を処理液体から除去するための少なくとも1つのバキュームと;(v)任意選択で、1つ又は複数の入口及び2つ以上のセパレータと流体連通している1つ又は複数の供給ラインとを備える脱気装置及び脱気装置システムを提供する。
本発明の1つの態様において、脱気装置は、(v)1つ又は複数の入口に接続されていて、かつセパレータの数が入口の数より多い場合には2つ以上のセパレータを1つ又は複数の供給ラインに接続する2つ以上の連結部を有している1つ又は複数の供給ラインをさらに備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、2つ以上のセパレータ又は3つ以上のセパレータを備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、1つの入口、2つ以上の入口又は3つ以上の入口を備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、1つの出口、2つ以上の出口又は3つ以上の出口を備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、2つ以上のセパレータと流体連通している供給ラインを備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、3つ以上のセパレータと流体連通している供給ラインを備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、2つ以上のセパレータと、又は3つ以上のセパレータと流体連通している捕集ラインを備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、閉じているときに、入口、セパレータ及び出口を含む流動経路を、脱気装置中の1つ又は複数の他のセパレータを含む1つ又は複数の他の流動経路から隔離する、前記供給ライン中の少なくとも1つのバルブ及び捕集ライン中の少なくとも1つのバルブを備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、1つのセパレータ以外の全てのセパレータを、その1つのセパレータから隔離することができるように、1つのセパレータを任意選択で除いたそれぞれのセパレータの上流の少なくとも1つのバルブを備える。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、圧力計と、真空チャンバーと流体連通している可変速ポンプと、圧力計及びポンプと電気通信していて、圧力が所定の圧力でないときに可変速ポンプのポンプ速度を調節する制御器とを備える。「所定の」は、あらかじめ決定されていることを意味していて、そのため、所定の特性(ここでは圧力)は、幾つかの結果(ここではポンプ速度を調節すること)の前に決定される必要がある、すなわち選択されるか又は少なくとも知られている必要がある。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、第一のセパレータは第一の流体を脱気し、かつ第二のセパレータは第二の流体を脱気する。
本発明のさらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、脱気装置は、ハウジングを備える。
本発明は、本明細書において開示される脱気装置の実施態様のうち任意のものを通して流体を流動させる工程を含む、流体を脱気する方法をさらに提供する。
さらなる態様において、単独で、又は他の態様と組み合わせて、流体を脱気する方法は、(任意選択で、センサーの検出に応じて、又は使用の箇所における脱気された流体についての要求量の手動の増加に応じて)1つ又は複数のセパレータと流体連通している閉じたバルブを手動又は自動のいずれかで開いて、1つ又は複数のセパレータを通して流体を送ることによって、脱気装置において脱気される流体の量を増加させる工程をさらに含む。
本発明の別の態様において、単独で、又は本発明の他の態様と組み合わせて、閉じたバルブを開く自動プロセスは、流量計に応じたものであってよく、又はスケールであって、液体のための供給源がスケールに対して位置することができるスケールによって測定された流体の重量の変化の速度に応じたものであってよい。任意選択で、スケールと、流体の供給源とは、キャビネット中に位置することができる。
本発明の別の態様において、単独で、又は本発明の他の態様と組み合わせて、方法は、2つの異なる流体を同時に脱気する工程をさらに含む。2つの異なる流体は、少なくとも2つの異なるセパレータを通して送られる。
本発明の別の態様において、単独で、又は本発明の他の態様と組み合わせて、方法は、1つのセパレータを、流体を脱気している1つ又は複数の他のセパレータから隔離する工程をさらに含む。
本開示は、以下の利点:(1)半導体ウエハの処理流体が半導体ウエハの処理設備へのこのような流体の供給を制御する手段に到達する前に、半導体ウエハの処理流体から捕捉又は溶解された気体を除去することであって、それによって、流体をより正確に制御することができること;(2)単一の真空チャンバーを備える1つの脱気システムを通じて1つ又は複数の流体を脱気することが、1つ又は複数のセパレータを通じて、1つの減圧手段及び/又は1つの制御システムのみを必要とすること;(3)1つの真空チャンバーを通じて1つ又は複数の流体を脱気することが、使用の箇所における要求量に応じることができる、その第一の流体及び/又は第二の流体の増加又は減少した流量において、1つの減圧手段及び/又は1つの制御システムのみを必要とすること、のうち1つ又は複数を達成する方法及び設備を提供する。
本開示の、これらの利点及び他の利点は、以下の、好ましい実施態様の詳細な説明を読むことによって、当業者にとって、確かに明らかになる。
本開示は、添付の図面と関連して読んだとき、以下の詳細な説明から、最も良く理解される。以下の図が、図面に含まれる。
本発明の脱気装置の実施態様が、図2~5を参照して、下で、さらに詳細に説明される。脱気装置は、処理流体中に捕捉又は溶解された不活性気体のうち任意のものを除去するように動作する。脱気装置の動作の結果として、導管によってツールへと輸送される処理流体は、処理流体中に捕捉又は溶解された気体を、ほとんど又は全く有しない。実質的に気体を含有しない液体とともに、液体流量計が設けられ、従って、液体の経路上の導管に沿ってツールへと通過する液体の量を正確に測定することができる。
図2~5において同一又は類似である要素に、同一又は類似の符号を与えるよう企図された。
本発明の脱気装置の一部の1つの実施態様が図2に示されている。図2は、真空チャンバー62、及び真空チャンバー62中に収容された1つ又は複数のセパレータの1つの例を示している。示されている真空チャンバー62は、鉛直方向の円柱壁63と、頂壁24と、対向して位置する底壁25とによって画定される。第一の及び第二の流体入口22A、22B(集合的に又は単一で、入口22)は頂壁24に位置し、頂壁24を貫通していて、第一の及び第二の流体出口23A、23B(集合的に又は単一で、出口23)は底壁25に位置し、底壁25を貫通している。(入口及び出口はどこに位置してもよく、任意の壁を通過してよく、真空チャンバー62の同じ壁であってもよく、加えて、方向の用語「頂」、「底」、「鉛直」及び類似の用語が、示されている実施態様を説明するのに使用されているが、用語は限定することを意味するものではないことに注意すべきである。)流動するとき、流体は、矢印64によって示される方向に、かつチューブの束によって構成される第一の及び/又は第二のセパレータ68A、68B(集合的に又は単一で、セパレータ68)を通じて、脱気装置60を通って流動し、それぞれのチューブは、セパレータ材料を含むか、又はセパレータ材料から形成される。脱気装置60は、真空ポート66を介して真空チャンバー62に接続されている減圧器、例えばバキューム(図示されていない)を備える。脱気装置60が使用されているとき、1つ又は複数の流体が1つ又は複数のセパレータ68A、68Bを通って流動するとともに、真空ポート66を通して真空チャンバー62を真空引きすることによって、真空チャンバー62中の圧力は所定のレベルに低下し、所定のレベルは10mTorr~150Torrであってよい。流体の圧力は10~30psigであってよい。圧力差は、気体に対して透過性であるが、液体に対して透過性ではないセパレータ68A、68Bのチューブを通じて、流体中の気体を引き抜く。チューブを横切る圧力は20~100psiであってよい。
図2に示される実施態様において、頂壁24若しくは底壁25又はその両方は、真空チャンバー62から取り外し可能である。代わりに、頂壁24及び/又は底壁25は、円柱壁63に溶接されていてよい。代わりの実施態様において、円柱壁63の開口部(図示されていない)は、真空チャンバー62及び真空チャンバー62に含有される1つ又は複数のセパレータ68A、68Bにアクセスするように設けることができる。好ましくは、頂壁24又は底壁25のうち少なくとも1つは、真空チャンバー62の円柱壁63から取り外し可能である。1つの実施態様において、頂壁24及び底壁25は、ガスケット(図示されていない)、例えばOリング(図示されていない)を用いて、円柱壁63の対向する端部に、両方ともにボルト締めすることができ、頂壁24と円柱壁63の1つの端部163とがガスケットと接触し、底壁25と円柱壁63の逆の端部263とが接触して、気密又は液密の密封を提供する。
入口22A及び出口23Aに接続され、入口22A及び出口23Aに流体連通している複数のチューブ69Aを備えるセパレータ68Aが示されている。セパレータ68Bは、入口22B及び出口23Aに接続され、入口22B及び出口23Bに流体連通している複数のチューブ69Bを備える。セパレータ68A、68Bはそれぞれ、複数のチューブ69A、69Bのそれぞれの端部に取り付けられたコネクタ67をさらに備える。コネクタ67のそれぞれを、ねじ切りして、セパレータ68A、68Bに隣接する入口22A、22B及び出口23A、23Bの端部に取り付けられた逆にねじ切りされた中空のコネクタ168と接続して、それらを通る流体の流動を提供することができる。代わりに、入口22A、22Bとチューブ69A、69Bの一方の端部との間の、及び出口23A、23Bとチューブ69A、69Bの他方の端部との間の空密のシールを提供する限りにおいて、並びにそれらを通る流体の流動を提供する限りにおいて、任意の適した接続装置を使用することができる。示されている実施態様において、チューブ69A、69Bの数は、典型的には約1~約125であり;チューブ69A、69Bのサイズは、約5~約25フィート(約152~約762cm)の長さ、及び約0.025~約0.05インチ(約0.064~約0.13cm)の壁の厚さであってよく;真空チャンバー62は、3リットル~15リットルの容積を有する。代わりの実施態様において、セパレータ68は、単一のチューブ又は管であってよい。
真空チャンバー62に、鉛直又は水平の支持構造(図示されていない)を設けて、脱気装置60が使用されているとき、及び真空チャンバー62中の圧力が低下されているときに、真空チャンバー62の形状を維持することができる。
処理流体(図示されていない)は、脱気装置60の真空チャンバー62を通って流動し、一方で真空チャンバー62は、真空ポート66において真空引きされて、真空チャンバー62中の圧力を低下させる。この圧力差の結果として、流体中に捕捉又は溶解された気体分子は、セパレータ68のチューブを通って透過し、真空ポート66を通って真空引きされる。このプロセスは、脱気装置60の下流端において、実質的に気体を含有しない処理液体をもたらす。
管のための好ましい材料は、合成フッ素ポリマー、例えばTefron(登録商標)(E.I.duPont de Nemours & Co.,Inc.of Wilmington,Delawareの商標)である。より好ましくは、管のための材料は、FEP Tefron(登録商標)(Tefron(登録商標)のフッ素化エチレンプロピレン(FEP)形態)であるが、Tefron(登録商標)のペルフルオロアルコキシ(PFA)形態又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)形態もまた適している場合がある。PTFEは、非常に長い非分岐鎖の形に結合された少なくとも20000のC2F4モノマー単位から構成される、非常に安定な熱可塑性のテトラフルオロエチレンホモポリマーである。FEP Tefron(登録商標)は、セパレータチューブ69A、69Bであって、典型的な不活性加圧気体の分子がそれを通過することができるように十分に多孔性であり、一方で同時に、TEOS又は他の商業的に入手可能な反応体の分子に対して非透過性であるセパレータチューブ69A、69Bを提供する利点を有する。FEPはまた、上に記載される寸法の管として形成されるときに、それを挟んだ圧力差に耐えるのに十分な構造強度を有するため、適している。さらに、FEPは、半導体処理操作における使用のための、工業的に許容される材料である。FEPは比較的高純度であり、任意の処理環境又は処理流体中に不純物を気体放出及び注入しないことが見出された。このことは、本発明の脱気装置60におけるセパレータ68としての使用のために他の点で適した他の材料については必ずしも当てはまらない。
さらに、図2は、真空チャンバー62中でセパレータ68A及び68Bを囲む膜76を示している。膜76は、真空ポート66に近接した開口部78を有する。さらに、図2は、真空チャンバー62の内部に位置する任意選択の低ワット数加熱器80を示している。加熱器80は、所望されるときに、膜76の温度を何度か、典型的には10℃上昇させ、それによって膜の透過性を向上させるように機能する。
図示されていないが、本発明の脱気装置60の任意の実施態様は、セパレータ68の不具合を検知するためのセンサーを備えることができると想定されている。この不具合は、例えば、セパレータ68がコネクタ67から接続を切られた場合に、又はチューブ69A、69Bが破裂した場合に起こり得る。このような不具合は、例えば、脱気装置60の真空チャンバー62の底部に液体センサーを配置して、例えば破裂したセパレータチューブ69A、69Bの結果として、蓄積している任意の液体を検出することによって、検知することができる。代わりに、真空ポート66の近くに、又は下で説明される他の場所に圧力センサーを配置して、チューブの不具合の際に、又はセパレータ68に関連する他の不具合、例えば連結部又は入口若しくは出口ラインにおける漏出の際に起こる、真空チャンバー62中の圧力の任意の突然の変化を検知することができる。
図2に示される実施態様において、入口22A、22Bの数は、セパレータ68A、68Bの数に等しい。同様に、出口23A、23Bの数は、セパレータ68A、68Bの数に等しい。同じ又は異なる化学物質を、入口22A、セパレータ68A及び出口23Aを含む、真空チャンバー62を通る第一の流動経路又は列A、並びに入口22B、セパレータ68B及び出口23Bを含む、真空チャンバー62を通る第二の流動経路又は列Bを通して供給することができる。入口22Aは、第一の流体のために、第一の供給源(図示されていない)に接続されている供給ライン38に接続されていて、入口22Bは、(第一の供給源若しくは第二の供給源のいずれかからの)同じ第一の化学物質、又は第二の供給源からの第二の化学物質のために、第一の供給源又は第二の供給源(図示されていない)に接続されている供給ライン39に接続されている。
図3は、3つのセパレータ68を備える、本発明の脱気装置60の代替的な実施態様を示している。図3に示される脱気装置60の実施態様において、入口22の数はまた、セパレータ68の数に等しく、出口23の数もまた、セパレータ68の数に等しい。脱気装置60はハウジング100を備え、ハウジング100中に、真空チャンバー62と、ポンプ83と、ハウジング100の中への1つ又は複数の供給源ラインと、ハウジング100の外への1つ又は複数の放出管と、バルブと、1つ又は複数の流体(化学物質)をセパレータ68のそれぞれに送る他のラインとが位置する。
図3に示される実施態様において、第一の、第二の及び第三のセパレータ68A、68B及び68Cが存在する。図3は、複数の供給ライン及び放出ラインを備えることができる、セパレータ68A、68B、68Cの上流及び下流の、真空チャンバー62の外部にある配管を示している。セパレータ68の入口側において、図示されるように、第一の及び第二の供給源ライン38、39は、第一の、第二の及び第三の入口22A、22B、22Cの上流に備えられ、1つ又は2つの異なる又は同じ流体化学物質流をセパレータ68A、68B、68Cのうち1つ又は複数に流動させるのに使用することができる。加えて、脱気装置の配管は供給ライン47を備え、供給ライン47は、供給源ラインの下流にあり、かつ、この実施態様においては、第一の、第二の及び第三の連結部JA、JB及びJCにおいて、供給ライン47を入口22A、22B及び22Cにそれぞれ接続することによって、1つ又は複数の供給源ラインを第一の、第二の及び第三のセパレータ68A、68B及び68Cに接続している(代わりの実施態様において、供給ライン47は、入口22の下流にあり、かつ真空チャンバー62の内部に位置することができる)。図示されるように、供給源ライン38は、その中に、供給ライン47との接続部J38の上流にバルブを有する。供給源ライン39は、接続部J39において供給ライン47と接続している。連結部は、接続部ともいわれ、同じものであるか、又は異なるものである場合がある。例えば、適した連結部は、2方向、3方向又は4方向の接続具である。
上で図2について説明されたように、入口22A、22B、22Cのそれぞれは、セパレータ68A、68B、68Cのそれぞれに、それぞれ接続されている。供給ライン47は、その中に1つ又は複数のバルブを備えることができる。図示されるように、供給ライン47は、その中に、連結部JAとJBとの間に位置する1つのバルブ37を有する。第一の、第二の及び第三の入口22A、22B、22Cのそれぞれは、それらの中に、供給ライン47中の第一の、第二の及び第三の連結部JA、JB及びJCの下流に位置する第一の、第二の及び第三のバルブ35A、35B及び35Cをそれぞれ有する。流体を脱気装置60中に流動させるために流体の単一の供給源が使用される場合、バルブ37は閉じていてよく、流体は、供給源ライン39を通って流動し、その流体の脱気装置60への流量に応じて、バルブ35A、35B及び35Cのうち1つだけ、2つだけ又は3つ全てが開かれて、流体が、それぞれ、セパレータ68A、68B、68Cのうち1つ、2つ又は3つ全てを通って流動することを可能とする。流体の単一の供給源からの流量が少ない場合、1つのバルブのみ、例えばバルブ35Bのみが開かれ、従って、流体は、セパレータ68Bと流体的に接続されている入口22Bを介して、真空チャンバー62中に流動する。供給源ライン39における流体の流量が、2つのセパレータを必要とするほどに十分に多い場合、バルブ37は閉じていてよく(又は閉じたままであり)、流体の流動は、それぞれ、供給源ライン39を介して供給ライン47へと、開いたバルブ35B及び35Cを通ってセパレータ68B及び68Cへと行くことができる。他方で、供給源ライン39を通る流体の流動が3つのセパレータのために十分である場合、供給源ライン38中のバルブ29が閉じられ;供給ライン47中のバルブ37、並びに入口22A、22B及び22C中のバルブ35A、35B及び35Cが全て開かれて、流体は、セパレータ68A、68B及び68C中に、及びセパレータ68A、68B及び68Cを通って流動する。
図3に示されるように、セパレータ68A、68B、68Cの下流に、脱気装置60中に設けられる任意選択の配管が、さらに存在する。図示されるように、脱気装置60は、出口23A、23B及び23Cと;それぞれ、出口23A、23B及び23Cのそれぞれの中にあるバルブ31A、31B及び31Cと;出口23A、23B及び23Cに流体的に接続され、かつ2つの放出ライン48及び49に流体的に接続されている捕集ライン41とを備える。放出管48及び49は、それぞれ、コネクタJ48及びJ49を介して、捕集ライン41に接続されている。出口23A、23B及び23Cは、それぞれ、連結部JD、JE及びJFを介して、捕集ライン41に接続されている。さらに、脱気装置60は、放出ライン48中に(捕集ライン41の下流に)バルブ40を、連結部JD及びJEの間の捕集ライン41中にバルブ33を備える。図3に示される実施態様について上で説明されたように、セパレータ68Bが、流体が流動する唯一のセパレータである場合、バルブ31Bは開かれ、バルブ33及び31Cは閉じられて、脱気された流体を、放出ライン49中に、及び放出ライン49を通じて、脱気装置60の下流にある1つ又は複数のツール(図示されていない)へと送ることができる。先に説明されたように、セパレータ68B及び68Cが同じ流体を脱気している場合、バルブ33は閉じられ、バルブ31B及び31Cは開かれる。3つの全てのセパレータ68A、68B及び68Cが流体を脱気していて、1つの放出ラインのみが使用される場合、バルブ40は閉じられ、バルブ31A、31B及び31Cは開かれる。
1つより多い流体供給源が使用される場合、脱気装置60中に流体を流動させるために、供給源ライン38及び39が使用される。脱気される流体は同じであるか、又は異なっていてよい。第一の及び第二の流体供給源からの流体が同じであり、かつ全てのセパレータが作動している場合、セパレータの上流のバルブのうち全ては開かれていてよい。代わりに、脱気される第一の及び第二の流体が同じでない場合、第一の流体を脱気するのに使用される1つ又は複数のセパレータは、第二の流体を脱気するのに使用される1つ又は複数のセパレータから隔離されていなければならない。従って、例えば、第一の流体が、供給源ライン38を介して脱気装置60中に流動し、かつ第二の流体が、供給源ライン39を介して脱気装置60中に流動する場合、供給ライン47中のバルブ37及び捕集ライン41中のバルブ33は閉じられて、第一の流体列を第二の流体列から隔離する。第一の供給源ライン39中の第一の流体は、第一の連結部J39及びJB、第一の入口22B中の第一のバルブ35Bを通って、第一のセパレータ68A、第一の出口23A中の第一のバルブ31A、第一の連結部JD及びJ48、バルブ40並びに第一の放出ライン48の中へと流動する。供給ライン47を第三のセパレータ68Cへと接続しているバルブ35Cが閉じている場合、第二の供給源ライン39中の第二の流体は、第二の連結部J39及びJB、第二のバルブ35A、第二の入口22Bに向かって、及びそれらを通って、第二のセパレータ68B中に流動し、次いで、第二の出口23B、第二のバルブ31B(好ましくは、バルブ31Cは閉じている)、第二の連結部JE及びJ49、第二のバルブ40に向かって、及びそれらを通って、放出ライン48に向かって、及びそれらを通って流動する。第二の流体の流量が十分に多い場合、第二の流体は、第二の及び第三のセパレータ68B及び68Cを通って流動する。それぞれ、第二の及び第三の入口22B及び22C中の第二の及び第三のバルブ35B、35Cは、第二の流体の、第二の及び第三のセパレータ68B、68C中への流動のために開かれている。加えて、第二の及び第三の出口23B、23C中の、第二の及び第三のセパレータ68B、68Cの下流のバルブ31B、31Cは、第二の流体の流動のために開かれている。
図4に示される実施態様において、入口22の数は、セパレータ68の数より少ない。同様に、出口23の数は、セパレータ68の数より少ない。図4に示される脱気装置60は、増加又は減少する流量の、脱気される単一の化学物質のために設計されている。図4に示される脱気装置60は、第二の脱気システムを追加する大きなコスト及び専有面積を必要とすることなく、脱気される単一の化学物質の流量の増加を可能とする。図4に示される実施態様において、脱気される化学物質は、入口22と、第一のセパレータ68Aと、出口23とを含む、真空チャンバー62を通る第一の流動経路、並びに/又は入口22と、第二のセパレータ68Bと、出口23とを、及び/若しくは入口22と、第三のセパレータ68Cと、出口23とを含む、真空チャンバー62を通る第二の流動経路を通して供給することができる。入口22は、流体のための供給源(図示されていない)に接続されている供給源ライン38に接続されている。出口23は、脱気された流体を、1つ又は複数のツール(図示されていない)に提供する放出ラインに接続されている。
図4に示される実施態様において、脱気装置60は、1つより多くのセパレータ(すなわち、第一の、第二の及び第三のセパレータ68A、68B及び68C)と、入口22と、供給ライン47と、捕集ライン41と、出口23とを備える。この実施態様において、第一の、第二の及び第三のセパレータ68A、68B及び68Cは、連結部JA、JB及びJCにおいて供給ライン47と、並びに連結部JD、JE及びJFにおいて捕集ライン41と接続している。供給ライン47及び捕集ライン41は、真空チャンバー62の内部で、セパレータ68A、68B、68Cの上流及び下流に位置する。(図示される通りでは、単一の供給源ライン39が存在するが、所望される場合には、図3に示される実施態様のように、1つ又は複数のさらなる供給源ライン及び入口を、本実施態様に加えることができる。加えて、所望される場合には、供給ライン47及び/又は捕集ライン41のうち1つ又は複数は、真空チャンバー62の外部に位置してもよい。)脱気装置の配管は、供給源ライン39の下流の、及びこの実施態様においては1つ又は複数の入口22の下流の供給ライン47を含む。(図3において示された通りでは、供給ライン47は、1つ又は複数の入口22の上流で、真空チャンバー62の外部であった。)供給ライン47は、1つ又は複数の供給源ライン39をセパレータ68に接続していて、この実施態様においては、連結部JA、JB及びJCにおいて、供給ライン47を、第一の、第二の及び第三のセパレータ68A、68B、68Cに接続することによって接続されている。
供給源ライン39は、接続部J39において、供給ライン47に接続している。(連結部及び接続部は、同じであるか、又は異なってもよい。2方向、3方向及び/又は4方向の配管接続具のうち1つ又は複数を、連結部及び接続部のために使用することができ、この実施態様及び他の実施態様において、連結部及び接続部は、図示されている通りの場所だけでなく、供給ライン47及び捕集ライン41におけるいずれの場所に位置してもよい。)供給ライン47中の連結部JA、JB及びJCは、それぞれ、セパレータ68A、68B、68Cのそれぞれに直接接続していてよく、又はそれぞれ、連結部JA、JB及びJCのうち1つ若しくは複数と、セパレータ68A、68B、68Cのうち1つ若しくは複数との間に、幾つかの管又は代わりの接続具が存在してよい。幾つかの実施態様において、急速開放バルブ(図示されていない)を、それぞれ、連結部JA、JB及びJCのうち1つ又は複数と、セパレータ68A、68B、68Cのうち1つ又は複数との間に備えることができる。
供給ライン47は、その中に、1つ又は複数のバルブを備えることができる。図示されるように、供給ライン47は、連結部JAとJBとの間に位置する1つのバルブ37を有する(連結部は、それぞれ、第一の及び第二のセパレータ68A及び68Bと流体連通している)。図示されるように、供給ライン47は、連結部JBとJCとの間に位置する第二のバルブ57を有する(連結部は、それぞれ、第二の及び第三のセパレータ68B及び68Cと流体連通している)。図4の実施態様は、脱気装置60を通って流動する流体が存在する場合に、セパレータ68Bが常に作動するように設計されている。バルブ37及び57は、ともに閉じているか、ともに開かれているか、又は、それぞれ、個別に、開と閉若しくは閉と開であり、脱気される流体の容積に応じて、それぞれ、セパレータ68A及び68Cの両方又はそれぞれの中への流体の流動を妨げるか、又は可能とすることができる。
捕集ライン41との連結部JD、JE及びJFが、セパレータ68A、68B及び68Cの放出端部にある。捕集ライン41は、その中に、1つ又は複数のバルブを有することができる。典型的には、捕集ライン41中のバルブの数は、供給ライン47中のバルブの数と一致する。図示されるように、第一の及び第二の連結部JD及びJEの間にバルブ33が、第二の及び第三の連結部JE及びJFの間にバルブ53が存在する。セパレータ68Aが作動していないとき、すなわちバルブ37が閉じているとき、バルブ33も閉じている。セパレータ68Cが作動していないとき、すなわちバルブ57が閉じているとき、バルブ53も閉じている。操作の期間の後、セパレータ68Bが作動している(流体を脱気している)唯一のセパレータとなったとき、流体の増加のための要求がある場合、又は同じ化学物質流体が供給される第二のツールが作動される場合、さらなるセパレータを、又は供給ライン中のバルブと、捕集ライン中の対応するバルブとを開けることによってセパレータ68A及び/若しくは68Cを作動させることができ、このことは、1つ又は複数のセパレータへの、及び1つ又は複数のセパレータを通る流体の流動を提供する。セパレータ68Aのために、バルブ37及び33が開かれるか、及び/又はセパレータ68Cのために、バルブ57及び53が開かれて、それらのセパレータへの、及びそれらのセパレータを通る、脱気される流体の流動を提供する。
代わりの実施態様において、供給ライン47は、真空チャンバー62に対して外部であり、かつ捕集ライン41は、真空チャンバー62に対して内部であってよく、及び/又は供給ライン47は、真空チャンバー62に対して内部であり、かつ捕集ライン41は、真空チャンバー62に対して外部であってよい。真空チャンバー62に対して内部の供給ライン47及び捕集ライン41を有することは、真空チャンバー62の1つ又は複数の壁を貫通する必要がある、より少ない入口22及び出口23を提供することができる。壁を通る、より少ない貫通は、貫通のうち1つにおける漏出の機会を減少させる。他方で、供給ライン47及び/又は捕集ライン41が真空チャンバー62に対して外部に位置する場合、真空チャンバー62はサイズを小さくすることができ、供給ライン47及び/若しくは捕集ライン41に対して、又はその中の、供給ライン47及び/若しくは捕集ライン41のいずれか若しくは両方の中のバルブ若しくはバルブ制御器に対して修理がされる必要がある場合、真空チャンバー62の外部に位置する場合には、それらにアクセスしやすい。供給ライン47及び捕集ライン41が真空チャンバー62の内部に位置する場合、頂壁24及び底壁25のうち1つ若しくは両方は取り外し可能であってよく、並びに/又は真空チャンバー62は空密のシールを有するアクセス扉(図示されていない)を設けられてよい。
本発明のさらなる態様において、脱気装置60において使用されるセパレータ68は、特定の容積の流体を脱気するように設計される場合があるが、セパレータ68の容積は等量である必要はない。例えば、標準的なセパレータは、例えば、0.5容積の流体/分、1容積の流体/分、及び0.8容積の流体/分を脱気するように製造することができる。従って、例えば、セパレータが使用されていて、1容積の流体/分を脱気していて、エンドユーザーが容積を1.5に増やす必要がある場合、同じ真空チャンバー62の内部の、0.5容積の流体/分のセパレータを作動させることができる。1つの実施態様において、それぞれのセパレータ68は複数のチューブを備える。セパレータが脱気することができる流体の容積を変えるために、それぞれのセパレータについて、チューブの数を増加又は減少させることができる。流体の要求量が、1容積の流体/分から1.5容積の流体/分へと増加する場合、作動される第二のセパレータにおいて使用されるチューブの数は、既に作動されていたセパレータにおけるチューブの数の半分となる。
代わりの実施態様において、使用していないセパレータを隔離するバルブのうち任意のものは、代わりに、プラグ(図示されていない)に取り換えることができる。セパレータ、例えばセパレータ68A及び68Cが、最初に取り付けられたときに設備に設けられていないとき、プラグを設けることができるが、脱気された流体についての要求量が増加した場合に、プラグは、供給ライン47及び捕集ライン41と流体連通しているセパレータ68A、68Cのうち1つ又は複数の、並びに任意選択で、供給ライン47及び捕集ライン41中のバルブのペア37及び33又は57及び53のうち1つ又は複数の容易な交換及び取り付けを可能とする。1つの実施態様において、脱気装置60は、第一のセパレータのみを、又は第一の及び第二のセパレータのみを、例えばセパレータ68Bを、又はセパレータ68A及び68Bを取り付けられていてよく、プラグ(図示されていない)を、バルブ37若しくは57並びに/又はバルブ33及び53の、いずれか又は両方の代わりに設けることができる。流体を1つ又は複数のセパレータ中に流動させる前に、プラグは取り外されなければならず、1つ又は複数のセパレータは脱気装置60に取り付けられなければならない。
図5は、さらなる態様を有する脱気システムの模式図を示している。脱気装置60は、脱気される流体のための供給源84(タンクとして図示されている)と、脱気された流体の使用の箇所86との間に配置される。脱気装置60は、真空チャンバー62と;真空チャンバー62の内部を大気圧より低い圧力に減圧するための真空ポンプ83(使用することができる任意の減圧装置を表すために使用される)と;真空ポンプ83を真空チャンバー62の真空ポート66に接続して、真空ライン88を形成する真空吸引管と;真空吸引管88中の圧力を測定するための圧力計82と;真空ライン中で、圧力計82の位置よりも、真空チャンバー62に近い位置に配置された液体漏出センサー81とを備える。脱気システムは、制御システム98、ヒューマンマシンインターフェース又はHMI97、並びにバルブを開閉してポンプ速度を調節する電気的及び/又は機械的構成要素をさらに備える。真空チャンバー62は、真空チャンバー62の頂壁24が鉛直方向に上向きに配向されるように、入口22及び出口23が両方ともに頂壁24を通過するように、かつ入口22及び出口23が両方ともに鉛直方向に上向きに配向されるように、脱気装置のハウジング100中に取り付けられる。任意選択のポンプ85は、流体供給源84中に保持された流体を取り出し、流体を脱気装置60に送り、次いで、脱気された流体を使用の箇所86に送る。流体供給源84の上部が他の方法で加圧されて脱気装置60への流体の流動をもたらす場合、ポンプ85は省略することができる。さらに、代わりの実施態様において、任意選択のポンプ85及び流体供給源84もまた、ハウジング100の中にあってよい。
図5に示される脱気装置60において、真空チャンバー62と真空ポンプ83との間の真空ライン88に配置された圧力計82は、(配線接続の、無線の、又は他の方法の)データ送信器99を介して、圧力計82が測定した量を、制御システム98に電気的に通信して、変動について確認する。制御システム98は、その情報を使用して真空ポンプ83と通信して、真空ポンプ83を加速又は減速させる。好ましい実施態様において、ポンプ83は、1つ、2つ、3つ又はより多くのセパレータ68が、真空チャンバー62中の流体を脱気しているかどうかにかかわらず、真空チャンバー62中の低下された圧力の同じレベルを維持することを可能とし、一方で真空ポンプ83の摩耗を低減することを可能とする可変速ポンプである。
加えて、脱気装置60は、例えばチューブの束69A、69Bのチューブの漏出又はコネクタ67の漏出によって引き起こされる場合がある真空チャンバー62における任意の漏出があるかどうかを決定するための液体漏出センサー81を備えることができる。漏出が検知される場合、脱気プロセスは停止されるべきである。適した種類の液体漏出センサー81は、限定するものではないが、例えば、2本の導線を有し、導線間の抵抗の変化を検知する液体漏出センサー81、超音波液体検知器、又は光ファイバー型の液体漏出センサーを使用することができる。さらに、検知器、例えば液体漏出センサー81及び真空計を、脱気装置60の真空チャンバー62中に配置することができる。
図5に示されるように、液体トラップ89を、脱気装置60中で、真空チャンバー62と真空ポンプ83との間の真空ライン88に配置することができる。液体トラップ89は、真空ポート66を介して真空ライン88中に流動した脱気される流体が、真空ポンプ83中に引き抜かれて、圧力計82と接触することを妨げる。このように構成されているとき、圧力計82及び真空ポンプ83を不具合から守ることができる。
液体トラップ89として、液体を保持することができる小さいチャンバーと、気体が透過することはできるが、一方で液体が透過することを妨げる気体透過性のフィルターを備える構成要素とを使用することができる。このような気体透過性のフィルターの具体的な例は、フッ素樹脂又はポリオレフィン樹脂から製造される多孔性の膜を含む多孔性のフィルターである。具体的には、液体トラップ89は、液体漏出センサー81と真空ポンプ83との間で、好ましくは液体漏出センサー81と圧力計82との間で、真空ライン88に配置される。
さらに、図5に示される脱気システムは、それを通って流動する脱気された流体の流量を測定する流量計118を備え、制御バルブを調節して、使用の箇所86への脱気された流体の流量を増加又は減少させる。増加した又は減少した要求量がある場合、脱気された流体についての要求量に応じて、流量計118は、脱気装置60中のバルブを自動的に開閉する制御システム98と通信して、1つ若しくは複数のさらなるセパレータ、又は1つ若しくは複数の、より少ないセパレータに流体を流動させる。加えて、任意選択のポンプ85の速度は、要求量の増加又は減少に応じて、制御システム98に応答して、調節することができる。代わりに、流体の流動は、(任意選択で、センサーの検出に応じて、又は使用の箇所86における脱気された流体についての要求量の手動の増加に応じて)1つ又は複数のセパレータ68と流体連通している閉じたバルブを開いて、1つ又は複数のセパレータ68を通して流体を送ることによって、手動で(自動に対して)調節することができる。
代わりに、又は加えて、閉じたバルブを開ける自動又は手動のプロセスは、流量計118に応じたものであってよく、又は流体供給源84の重量を測定するスケール(図示されていない)によって測定された流体の重量の変化の速度に応じたものであってよい。代わりの実施態様において、ポンプ85と、任意選択で流量計118、制御バルブ128及び気化器130のうち1つ又は複数とに加えて、任意選択で、スケール及び流体の供給源84はハウジング100中に位置してよい。流体制御バルブ128は、接続ライン126を介して、流量計118と通信している。
具体的な実施態様を参照して、本発明が説明された。当業者にとって、複数の変形は明らかであることができる。このような複数の変形は、本開示に含まれる。
Claims (24)
- 処理液体(114)中に捕捉又は溶解された気体の分子を除去するための脱気装置(60)であって、
1つ又は複数の真空チャンバー壁(24、25)を有する真空チャンバー(62)と;
1つ又は複数の流体入口(22)及び1つ又は複数の流体出口(23)であって、それらを通って処理液体(114)が真空チャンバー(62)の中へと及び外へとそれぞれ通過し、真空チャンバー壁(24、25)のうち少なくとも1つを貫通している1つ又は複数の入口(22)及び1つ又は複数の出口(23)と;
真空チャンバー(62)の内部に位置し、捕捉又は溶解された気体の分子に対して透過性であるが、処理液体(114)に対して非透過性であるように構成された1つ又は複数のセパレータ(68)と;
真空ポート(66)を通じて、1つ又は複数のセパレータ(68)を挟んで圧力差を適用して、捕捉又は溶解された気体の分子を処理液体(114)から脱離させ、1つ又は複数のセパレータ(68)を通って透過させて、それによって捕捉又は溶解された気体を処理液体(114)から除去するための少なくとも1つのバキュームと;
任意選択で、1つ又は複数の入口(22)及び1つ又は複数のセパレータ(68)と流体連通している1つ又は複数の供給ライン(47)とを備える、脱気装置(60)。 - 1つ又は複数の入口(22)に接続されていて、かつセパレータ(68)の数が入口(22)の数より多い場合には2つ以上のセパレータ(68)を1つ又は複数の供給ライン(47)に接続する2つ以上の連結部(JA、JB、JC)を有している1つ又は複数の供給ライン(47)を備える、請求項1に記載の脱気装置(60)。
- 2つ以上のセパレータ(68)を備える、請求項1又は2に記載の脱気装置(60)。
- 3つ以上のセパレータ(68)を備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 1つの入口(22)を備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 2つ以上の入口(22)を備える、請求項1~5のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 3つ以上の入口(22)を備える、請求項1~6のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 1つの出口(23)を備える、請求項1~7のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 2つ以上の出口(23)を備える、請求項1~8のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 3つ以上の出口(23)を備える、請求項1~9のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 2つ以上のセパレータ(68)と流体連通している1つの供給ライン(47)を備える、請求項1~10のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 3つ以上のセパレータ(68)と流体連通している1つの供給ライン(47)を備える、請求項1~11のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 2つ以上のセパレータ(68)と流体連通している1つの捕集ライン(41)を備える、請求項1~12のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 3つ以上のセパレータ(68)と流体連通している1つの捕集ライン(41)を備える、請求項1~13のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 閉じているときに、入口(22)、セパレータ(68)及び出口(23)を含む流動経路を、脱気装置(60)中の1つ又は複数の他のセパレータ(68)を含む1つ又は複数の他の流動経路から隔離する、供給ライン(47)中の少なくとも1つのバルブ(37)及び捕集ライン(41)中の少なくとも1つのバルブ(33)を備える、請求項1~14のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 1つのセパレータ(68)以外の全てのセパレータ(68)を、その1つのセパレータ(68)から隔離することができるように、1つのセパレータ(68)を除いたそれぞれのセパレータ(68)の上流に少なくとも1つのバルブ(35)を備える、請求項1~15のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 圧力計(82)と、真空チャンバー(62)と流体連通している可変速ポンプ(83)とをさらに備える、請求項1~16のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 圧力計(82)及びポンプ(83)と電気通信していて、圧力が所定の圧力でないときに可変速ポンプ(83)のポンプ速度を調節する制御システム(98)をさらに備える、請求項17に記載の脱気装置(60)。
- 第一のセパレータ(68)が第一の処理流体(114)を脱気し、かつ第二のセパレータ(68)が第二の処理流体(114)を脱気する、請求項1~18のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- ハウジング(100)をさらに備える、請求項1~19のいずれか1項に記載の脱気装置(60)。
- 請求項1~20のいずれか1項に記載の脱気装置(60)を通して処理流体を流動させる工程を含む、処理流体(114)を脱気する方法。
- 使用の箇所(86)における脱気された流体についての要求の増加に基づいて、1つ又は複数のセパレータ(68)と流体連通している閉じたバルブを自動で又は手動で開いて、1つ又は複数のセパレータ(68)を通して流体を送ることによって、脱気装置(60)において脱気される処理流体(114)の量を増加させる工程を含む、請求項21に記載の処理流体(114)を脱気する方法。
- 脱気装置(60)が2つの異なる流体を脱気する、請求項21又は22に記載の方法。
- 1つのセパレータ(68)を、処理流体(114)を脱気している1つ又は複数の他のセパレータ(68)から隔離する工程をさらに含む、請求項21~23のいずれか1項に記載の方法。
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