JP7105917B2 - 圧力調整貯蔵容器内の調整器安定性 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条に基づいて、２０１８年５月４日に出願された米国仮出願第６２／６６６，７５５号の利益を主張し、その開示は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。加えて、本出願は、２０１５年３月２０日に出願された米国特許公開第２０１５／０２４７６０５号（シリアル番号第１４／４３０，１０５号）に関し、これもまた、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、流体分配動作の開始時に激しい圧力変動挙動の影響を受けやすいものであり得る、圧力調整流体貯蔵分配容器の圧力管理に関する。本開示の圧力管理構成および方法はまた、「スパイク」挙動としても知られる連続的な周期的圧力振動、例えば、再発性の一時的な特性の流体圧力エクスカーションを解決する際の使用に企図されている。

半導体製造の分野では、様々な流体供給パッケージを使用して、製造動作、およびプロセス容器の洗浄などの補助的な流体利用プロセスで使用するためのプロセス流体を提供する。安全性およびプロセス効率の考慮の結果として、圧力調整デバイスが容器または容器のバルブヘッドの内部容積に提供される流体貯蔵分配容器を利用する流体供給パッケージが開発されている。圧力調整容器を組み込んだそのような流体供給パッケージの例には、ＶＡＣ（登録商標）の商標名の下、Ｅｎｔｅｇｒｉｓ／ＡＴＭＩ，Ｉｎｃ．（米国コネチカット州ダンベリー）より市販されている流体供給パッケージ、ＵＰＴＩＭＥの商標名の下、Ｐｒａｘａｉｒ，Ｉｎｃ．より市販されている圧力調整容器流体供給パッケージが挙げられる。

いくつかの例では、流れ回路に結合された圧力調整容器は、流体分配動作の開始時に急激な圧力変動を呈する。この異常挙動は、流れ回路中の圧力検出部品によって検出される圧力スパイクとして、最も頻繁に経験される。先の半導体製造動作におけるこのような圧力スパイク挙動または激しい圧力振動挙動は、すぐに平衡流に置き換えられる過渡現象であるので（したがって圧力スパイクはプロセスシステムの定常状態動作状態への漸進進行に適応する）重大ではなかったが、イオン充填用途における迅速なビーム調整の最近の傾向は、この閾値変動に対して敏感なプロセスシステムを生み出した。

極度の圧力振動の発生は、マスフローコントローラなどの流れ回路部品を一時的に制御不能にする可能性があり、分配された流体を受容するプロセスツールが仕様外の流体流を受容するという結果をもたらす。いくつかの例では、これは自動プロセス監視システムに動作を停止させるように機能させ得、その結果、製造生産性の維持に悪影響を及ぼすダウンタイムを招く。他の例では、製造ツールは、流体の急激な大量の、または場合によっては非常に少量の流入を処理してもよいが、仕様外の製品が製造されるという結果を招く。

したがって、流入する流体の圧力変動の結果は、その一部が流体供給パッケージ内の圧力調整器装置における特定の部品によって引き起こされる可能性があり、圧力調整容器からの流体流では、プロセス効率および生産性に深刻な悪影響となる場合がある。

本開示は、主に、しかし必ずしも限定されないが、低流体流量での流体の分配のための、流体分配動作の開始時に圧力変動の影響を受けやすい圧力調整流体貯蔵分配容器の圧力管理に関する。

１つの例示的な実施形態では、圧力調整流体貯蔵分配容器と、分配容器の内部容積内に配置され、入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含む圧力調整器であって、チャンバは、ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、静止部分および可動部分は、チャンバ内の圧力変化に応じて膨張および収縮するように適合されたダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される圧力調整器とを含む流体供給パッケージが提供される。圧力検出アセンブリは、高流量での振動を弱め、開位置と閉位置との間の圧力検出アセンブリの移動を安定させるように適合されたダンパアセンブリをさらに含み、ダンパアセンブリは、可動部分に形成されたスリーブ内に配置される。調整器は、圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、チャンバの入口と出口との間の流体圧力を調整するように構成されたポペットクロージャアセンブリをさらに含み、ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、およびチャンバの入口に位置する着座構造体を含み、ポペット要素は、着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように適合された上部半球形の表面を有する。流体供給パッケージは、分配容器に結合され、排出ポートを通して容器から流体を分配するように適合されたバルブヘッドをさらに含み、圧力調整器は、排出ポートの上流に配置され、バルブヘッドに結合され、バルブヘッドは、容器からの流体分配を制御するように動作可能な流れ制御バルブを含む。

別の例示的な実施形態では、分配容器の内部容積内に配置された圧力調整器を含む圧力調整器が提供され、圧力調整器は、入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含む。調整器のチャンバは、ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、静止部分および可動部分は、チャンバ内の圧力変化に応じて膨張および収縮するダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される。調整器はまた、振動を弱め、開位置と閉位置との間の圧力検出アセンブリの移動を安定させるダンパアセンブリを含み、ダンパアセンブリは、可動部分に形成されたスリーブ内に配置される。調整器はまた、圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、チャンバの入口と出口との間の流体圧力を調整するポペットクロージャアセンブリを含み、ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、およびチャンバの入口に位置する着座構造体を含み、ポペット要素は、着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように適合された上部半球形の表面を有する。

さらに別の例示的な実施形態では、圧力調整流体貯蔵分配容器と、分配容器の内部容積内に配置された圧力調整器であって、圧力調整器は、入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含み、チャンバは、ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、静止部分および可動部分は、チャンバ内の圧力変化に応じて膨張および収縮するように適合された単一の溶接ダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される圧力調整器とを含む流体供給パッケージが提供される。調整器は、振動を弱め、開位置と閉位置との間の圧力検出アセンブリの移動を安定させるダンパアセンブリをさらに含み、ダンパアセンブリは、可動部分に形成されたスリーブ内に配置される。調整器はまた、圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、チャンバの入口と出口との間の流体圧力を調整するポペットクロージャアセンブリを含み、ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、およびチャンバの入口に位置する着座構造体を含み、ポペット要素は、着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように適合された上部半球形の表面を有する。流体供給パッケージはまた、分配容器に結合され、排出ポートを通して容器から流体を分配するように適合されたバルブヘッドを含み、圧力調整器は、排出ポートの上流に配置され、バルブヘッドに結合され、バルブヘッドは、容器からの流体分配を制御するように動作可能な流れ制御バルブを含む。

本開示は、添付の図面に関連する様々な例示的な実施形態の以下の説明を考慮することにより、より完全に理解され得る。

本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の断面立面図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の上面図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の拡大図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の拡大図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の拡大図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の拡大図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の改良されたベローズ構造体の断面立面図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の改良されたベローズ構造体の上面図である。 本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置の改良されたベローズ構造体の拡大図である。 図１および図２の圧力調整器デバイスを利用する流体供給パッケージの部分断面図の概略立面図である。 図３に関して示され説明された容器で利用される一般的なタイプの圧力調整器の断面図である。 図３の流体供給パッケージを参照して示され説明されたタイプの、直列に配置されたデュアル調整器アセンブリの概略図である。

本開示は、様々な修正および代替形式に従順であるが、それらの詳細は、例として図面に示され、詳細に説明される。しかし、その意図は、本開示の態様を説明される特定の例示的な実施形態に限定することではないことを理解されたい。それどころか、その意図は、本開示の趣旨および範囲内にあるすべての修正、同等物、および代替案を包含することである。

以下の詳細な説明は、異なる図面における同様の要素に同じ参照符号が付される図面を参照して読まれるべきである。詳細な説明、および、必ずしも縮尺通りではない図面は、例示的な実施形態を示し、本発明の範囲を限定することを意図していない。示される例示的な実施形態は、専ら例示的であることが意図されている。任意の例示的な実施形態の選択される特徴は、それとは反対であることがはっきりと記載されない限り、さらなる実施形態に組み込まれ得る。

本開示の様々な実施形態は、流体分配動作の開始時に、高または低の圧力挙動の大きな変動の影響を受けやすいものであり得る圧力調整流体貯蔵分配容器の圧力管理、ならびに再発性の一時的な特性の流体圧力エクスカーションなど、連続的な周期的圧力振動挙動に対抗するための圧力管理構成、装置および方法に関する。本開示は、分配動作がより平滑に、そして大きな圧力／流量変動結果を伴わずに開始されることが可能なように、流体容器に収容された圧力調整器デバイスを変更するための様々なアプローチを企図している。そのようなアプローチでは、圧力調整器は、そのようなデバイスからの出口圧力および流れが、起動時のいかなる急激な圧力変動も弱めて少なくとも部分的に減衰するために調整されるように、動作される。

本明細書で使用される場合、流体貯蔵分配容器に関する「圧力調整」という用語は、そのような容器が、容器の内部容積内および／または容器のバルブヘッド内に配置された少なくとも１つの圧力調整器デバイス、設定圧力バルブ、または真空／圧力作動逆止バルブを有し、そのような圧力調整器デバイスの各々は、圧力調整器デバイスのすぐ下流の流体流路内の流体圧力に反応し、圧力調整器デバイスの上流の高流体圧力に関連して特定の下流の低圧力状態での流体流を可能にするために開き、そのような開放に続いて特定の、すなわち「設定点」圧力レベルで圧力調整器デバイスから排出される流体の圧力を維持するために動作するように適合されることを意味する。

対応する特定の実施形態において激しい圧力振動を低減するためのこれらの様々なアプローチは、以下の動作技術および構成を含む：容器内の圧力調整器のポペット要素を開くために必要な内部摩擦を最小限に抑えるための、圧力調整器の設計の最適化；ポペットが最初に開かれたときにポペットがくっつくのを防ぐための、ポペットと圧力調整器のシール面の改良、ポペットは、閉位置で流体流を確実に閉じて停止させるが、その着座構造体からポペットを移動させる際に克服する必要のある摩擦力を最小限に抑え、このような改良は、以下の１つまたは複数を含む：（ｉ）使用中の変形レベルが低い、代替の構造材料の選択、（ｉｉ）従来の円錐形のシール形状から球形のシール形状へのポペット形状の変更、（ｉｉｉ）ポペット着座構造体に対する非金属構造材料の使用、ならびに（ｉｖ）ポペット着座構造体に対する金属ポペット要素および流体適合性プラスチック構造材料の使用、これによって、嵌合して係合可能なポペット要素の幾何学的形状および圧力調整器の着座構造体を変更し、したがって、例えば、ポペット要素が平らな円筒形（ドーナツ形またはワッシャ形）の着座構造体上で静止している丸形の鈍いシール面を有する場合、潜在的な粘着挙動を最小限に抑えるために、そのような要素間の鈍角では接触が最小限しか行われない；圧力調整器の閉開時の粘着挙動または「スティクション」を最小限に抑えるための、ポペット要素と着座構造体の構造材料の変更、例えば、着座構造体には硬くて堅牢な流体適合性ポリマー材料を使用し、ポペット要素の面には金属を使用する。

圧力調整器の別の部分は、以下を提供することによって流体分配を改良するように変更される：以下の１つまたは複数を含む、ベローズおよび圧力調整器デバイスの圧力検出アセンブリの変更：１）ダイヤフラム要素の数、構造材料、厚さ、およびベローズの弾性の変化などによる、ベローズ構造体の変更、これによりポペット要素の移動距離が減少し、要素のこれらの組み合わせは、流体分配の最初に容器から分配される流体の圧力変動を少なくとも部分的に減衰させることを容易にする。２）静止部分、可動部分、およびベローズ構造体によって形成されるチャンバを含む、調整器の幾何学的形状の変更。

前述の流体供給パッケージにおいて、圧力調整容器は、容器の内部容積内の圧力調整器の直列構成、例えば、直列の２つ以上の調整器を備え得る。圧力調整器の設定点は、任意の適切な値を有し得、様々な実施形態において、排出ポートのすぐ上流の圧力調整器は、準大気圧の設定点を有し得る。

ここで図面を参照し、より具体的には図１Ａ～図１Ｅを参照すると、本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置またはアセンブリ１００の断面立面図、上面図および拡大図が例示されている。圧力調整器１００は、協働部分１１２および１１４から形成されるハウジング１１０を含み、ハウジング部分は、密閉されて共に固着されている。例えば、ハウジング部分は、嵌合縁部に沿って、数字１１６によって表されるように共に溶接され得る。例示の実施形態では、ハウジング１１０は、上流の流体ライン（図示せず）と連通して加圧流体をハウジング１１０に供給する入口１２０を含む。入口１２０またはハウジング１１０を流体ラインと相互接続するための任意の従来の構成を使用することができるが、対象の調整器の意図される環境は、超清浄環境が必要とされる半導体産業など、低圧または高圧に曝される環境である。同様に、出口１２２は、ハウジングの第２の部分１１４に形成され、下流の流体ライン（図示せず）と連通する。

ハウジング１１０は、ハウジングに固定された静止部分１３２と、静止部分に動作可能に関連付けられた可動部分１３４とを含む圧力検出アセンブリ１３０を内部に少なくとも部分的に固着したチャンバ１２４を形成する。１つの例示的な実施形態では、周方向に間隔を置いた脚部１３６は、静止部分の周囲から半径方向外向きに延び、ハウジング１１０内の溝１４０内に受容されるので、ハウジング部分がそれらの嵌合縁部に沿って共に溶接されると、静止部分も溶接によって固定された関係で同時に固着される。

図１Ａおよび図１Ｅを参照すると、圧力検出アセンブリ１３０の静止部分１３２および可動部分１３４は、ベローズ１４２などの可撓性部材によって共に接合されている。ベローズ１４２の一形態は、アコーディオンのような構成を画定するために（二重溶接様式で）半径方向内側および外側の領域で交互に固着される一連の環状部材またはダイヤフラムを含む。次に、ベローズアセンブリ１４２の反対側の端部は、圧力検出アセンブリ１３０の静止部分１３２および可動部分１３４にそれぞれ固着される。そのようなベローズ構成は、完全に折り畳まれた状態で比較的低いスタック高さを有する（図１Ｅ）。その完全に折り畳まれた状態では、可動部分１３４に動作可能に結合され、入口１２０に隣接するポペットクロージャアセンブリ１６０が閉じられる。

ここで図１Ａ、図１Ｃおよび図１Ｆを参照すると、ポペットクロージャアセンブリ１６０は、圧力検出アセンブリ１３０の可動部分１３４に固着され、入口１２０を開閉する。より具体的には、ポペットクロージャアセンブリ１６０は、一方の端で可動部分１３４に結合され、他方の端部でポペット１６７に結合された拡大ベース１６４を有するステム１６２を含む。ポペット１６７は、ポペット着座構造体１７０と係合する。ベース１６４は、圧力検出アセンブリ１３０に隣接して取り付けられ、ステム１６２は、入口１２０に向かって軸方向に延びる。ステム１６２は、チャンバ１２４の外側に向かって、調整器の入口１２０内に進む。ステムの第２の端部すなわち外端部１６６は、ねじ切りされており、ポペット１６７を画定するエラストマ部材１６８を受容する。好ましくは、ポペット１６７は、組み立て中、ステムにねじ込まれ、着座構造体１７０から後退する所定の選択された数の回転を通して正確な開口を画定することができるように、セルフタッピング式である。関連する実施形態では、Ｏリング１７２がポペット１６７の上端部と着座構造体１７０との間に挿入され、動作中のスティクションの問題を回避するのを支援する。

この例示的な実施形態では、ポペットステム１６２に取り付けられたポペット１６７は、ステム１６２の近くのその近位端部に半球形の形状を提供し、着座構造体１７０と嵌合可能かつ密封的に係合するように変更されている。この実施形態では、着座構造体１７０は、任意の適切な材料で形成することができ、例えば、ポリアセタール材料などの硬くて堅牢な流体適合性ポリマー、または例えばポリクロロテトラフルオロエチレンなどのフルオロポリマーを含んでもよい。同様に、ポペット１６７は、着座構造体と互換性のある任意の適切な材料で形成することができ、例えば、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、または調整器１００のポペットアセンブリ１６０の他の部品と互換性のある他の金属もしくは構造材料などの金属、ならびに使用中にそのような調整器を通って流れる流体で形成されてもよい。

図１Ａおよび図１Ｄを簡単に参照すると、ベローズアセンブリ１４２に結合された静止部分１３２および可動部分１３４は、互いに協働し、チャンバ１２４内の圧力の変化に応じて、入口１２０に向かうおよび入口１２０から離れる可動部分１３４の軸方向移動を制御する。ダンパアセンブリ１５０が、流体容器内の流体が分配されるときに流体圧力の急激な上昇による圧力変動を弱めるために、圧力検出アセンブリ１３０に含まれている。ダンパアセンブリ１５０は、高流量状態に特に適している。ダンパアセンブリ１５０は、図１Ｄに示すように、軸方向部材１４４で構成され、静止部分１３２から入口１２０に向かって延び、静止部分１３２、ばね部材１４６および上部外周スリーブ１４８に固定的に固着されている。軸方向部材１４４は、静止部分１３２に結合された近位端部と、可動部分１３４に向かって突出する遠位端部とを有する軸方向部材本体１４５を含む。この例示的な実施形態では、軸方向部材本体１４５は、軸方向部材１４４の遠位端部の周りに周方向に配置されたばね部材１４６を有し、外周スリーブ１４８は、軸方向部材１４４の近位端部の周りに位置し、ばね部材１４６の上端部と接触している。周囲の軸方向部材１４４は、可動部分１３４の中央領域から出口１２２に向かって延びるスリーブ部分１３５である。この例示的な実施形態では、外周スリーブ１４８は、構造が中実であり、軸方向部材本体１４５の外面に直接接触する内面を有するが、必ずしも中実構造に限定されるわけではない。

上述のように、圧力検出アセンブリ１３０の望ましくない振動は、しばしば、高流量または予測不可能な低流量に関連している。圧力振動に関連する問題を克服するために、ダンパアセンブリ１５０が提供される。従来技術の構成では、ダンパアセンブリ１５０は、軸方向部材１４４とスリーブ部分１３５との間に挿入された、Ｏリングなどのエラストマまたは弾性部材を含む。しかし、低流量および低圧の用途では、Ｏリングがポペットクロージャアセンブリ１６０の開閉およびポペット１６７の移動を実際には妨げることが発見された。したがって、ばね部材１４６の上部において外周スリーブ１４８内に通常位置するエラストマＯリングを排除することが好ましい。別の実施形態では、中実の外周リング１４８を使用して、スティクションの課題を伴わずに軸方向部材１４４の移動を容易にする。

動作中、圧力検出アセンブリ１３０の内部キャビティ１３１は、所定の圧力チャージを有する。可動部分１３４は、キャビティ１３１とチャンバ１２４内の流体圧力との間の圧力差に応じて軸方向に移動する。可撓性のベローズ１４２は、この相対的な移動を可能にし、理解されるように、ポペット部材または要素１６７は、着座構造体１７０とのその関係を変化させ、入口１２０と出口１２１との間の流体流を調整する。したがって、チャンバ１２４内の圧力に応じた部材１３０の膨張および収縮は、外周リング１４８によって加えられるわずかな摩擦抵抗によって弱められる。これにより、調整器は、時折のスパイクまたは流体流量の増加に関連する振動を補正することが可能になる。したがって、遮断位置または閉位置に隣接するポペット１６７の位置に関連する非常に低い流量において、圧力検出アセンブリの可動部分１３４は、より自由に移動することができる。

ここで図２Ａ～図２Ｃを参照すると、本発明の教示による、圧力調整流体貯蔵分配容器用の圧力調整器装置２００の改良されたベローズ構造体２４２の断面立面図、上面図および拡大図が例示されている。この例示的な実施形態では、調整器２００は、様々なダイヤフラム要素を有するベローズ構造体２４２によって相互接続された静止部分２３２、可動部分２３４で構成される圧力検出アセンブリ２３０を含むハウジング２１０を含む。ダイヤフラム要素を備えた従来技術のベローズは、二重溶接構造を利用しており、可撓性の喪失による膨張および収縮の問題を引き起こしていた（図１Ｅにより明確に示されている）。この例示的な実施形態では、ベローズ２４２のダイヤフラム要素は、単一の溶接構造で形成され、これによって図２Ｃでより明確に見られるように、ベローズ２４２の膨張および収縮においてさらなる可撓性を可能にする。この例示的な実施形態のベローズ２４２は、閉位置または折り畳まれた位置で例示されている。

ここで図３を参照すると、容器の内部容積２１８を包囲する円筒側壁２１４および床２１６を備える流体貯蔵分配容器２１２を含む、標準的な流体供給パッケージ２００の部分断面図の立面図が例示されている。側壁および床は、容器に収容されるガス、装置の最終使用環境、ならびに貯蔵分配使用において容器内で維持される圧力レベルに適切なように、任意の適切な構造材料、例えば、金属、ガス不透過プラスチック、繊維－樹脂複合材料などで形成されてもよい。この例示的な実施形態では、カラーフランジ部材２８０が、容器２１２のネックに結合され、バルブヘッド本体２２６が、カラーフランジ部材２８０に固着されている。このタイプの流体貯蔵分配システムは、米国特許第５，９３７，８９５号、６，００７，６０９号、６，０４５，１１５号、および７，９０５，２４７号に記載されており、これらの特許の最初の３件は単ポートバルブシリンダヘッドについて言及しているものの、これらすべての特許の開示は、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

バルブヘッド本体２２６は、容器２１２内の流体に由来するガスの分配のために、中央垂直通路が内部に形成されている。バルブヘッド本体は、バルブの選択的な手動または自動の開閉のために、バルブアクチュエータ２３８（ハンドホイールまたは空気圧アクチュエータ）と結合された流れ制御バルブを収容する。したがって、バルブアクチュエータは、様々な適切なタイプ、例えば、手動アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、電気機械アクチュエータなどのいずれか、またはバルブヘッド内のバルブを開閉するための任意の他の適切なデバイスであってもよい。流れ制御バルブなどの弁体は、１つまたは複数の調整器の下流に配置され、その結果、容器から分配された流体は、流れ制御バルブを通って流れる前に調整器を通って流れる。バルブヘッド本体２２６は、典型的には、その上端部で充填ポートと連通するために内部に形成された充填通路を含む。その下端部の充填通路は、示されているように、その底面でバルブヘッド本体２２６から出る。充填ポートが容器に収容されるガスの供給源と結合されているとき、流体は、充填通路を通って容器２１２の内部容積２１８内に流れることができる。

内部に上部粒子フィルタ２３９を収容する延長管２４０が、バルブヘッド本体２２６の下端部に接合されている。上部調整器２４２が、延長管２４０の端部に取り付けられている。上部調整器２４２は、例えば調整器２４２が螺合して係合可能となる延長管の下端部部分に内部ねじ山を提供することによってなど、任意の適切な方式で延長管の下端部に固着される。あるいは、上部調整器は、圧縮継手または他の漏出防止真空および圧力継手によって、または例えば、溶接、ろう付け、はんだ付け、溶融結合によってそこに結合されることによって、または適切な機械的接合手段および／もしくは方法などによって、延長管の下端部に接合されてもよい。図１および図２に記載の調整器１００および２００は、外部処理システムへの流体の分配を支援するために、この流体供給容器構成で使用される。

上部調整器２４２は、示されているように、下部調整器２６０と直列の関係で配置される。そのような目的のために、上部調整器２４２の下部延長部分上のねじ山と、そのねじ山と嵌合して係合可能な下部調整器２６０の上部延長部分上のねじ山とを含む相補的なねじ山によって、上部調整器と下部調整器は互いに螺合して係合可能であり得る。あるいは、上部調整器と下部調整器は、例えば結合もしくは継手手段によって、接着結合、溶接、ろう付け、はんだ付けなどによって、任意の適切な方式で互いに接合されてもよいし、または上部調整器と下部調整器は、デュアル調整器アセンブリの部品として一体的に構築されてもよい。その下端部において、下部調整器２６０は、高効率粒子フィルタ２４６に接合されている。高効率粒子フィルタ２４６は、場合によっては装置の動作中に調整器およびバルブを通って流れる流体中に存在し得る微粒子または他の汚染種による調整器要素および流れ制御バルブの汚染を防ぐのに役立つ。

そのような方式で分配される流体は、調整器２４２の設定点によって決定される圧力になる。図３の実施形態における調整器２６０および調整器２４２のそれぞれの設定点は、特定の所望の最終使用用途に対応するために、任意の適切な値で選択または事前設定されてもよい。例えば、下部（上流）調整器２６０は、約２０ｐｓｉｇ～約２５００ｐｓｉｇの範囲にある設定点を有し得る。上部（下流）調整器２４２は、例えば、約１トル～最大２５００ｐｓｉｇの範囲で、下部（上流）調整器２６０の圧力設定点よりも上または下、好ましくは下である設定点を有してもよい。１つの例示的な実施形態では、下部（上流）調整器２６０は、約１００ｐｓｉｇ～約１５００ｐｓｉｇの範囲の設定点圧力値を有し、上部（下流）調整器２４２は、約１００トル～約５０ｐｓｉｇの範囲の設定点圧力値を有し、下部（上流）圧力設定点は、上部（下流）調整器の設定点よりも上である。

直列調整器アセンブリ内の調整器の設定点は、互いに対して任意の適切な比率で確立することができるが、図３および図５に示すような二連調整器アセンブリでは、好ましい実践における上流調整器は、有利には、下流調整器の設定点値（同じ圧力測定単位で測定される）の少なくとも２倍である圧力設定点を有する。

図３に示すタイプの流体貯蔵分配システムの１つの例示的な実施形態では、容器２１２は、３ＡＡ ２０１５ ＤＯＴの２．２リットルシリンダであり得る。容器は、高効率粒子フィルタ２４６を含むことができる。いくつかの実施形態では、調整器は、上部（下流）調整器２４２が１００トル～１００ｐｓｉｇの範囲の設定点圧力を有し、下部（上流）調整器２６０が１００ｐｓｉｇ～１５００ｐｓｉｇの範囲の設定点圧力を有し、下部（上流）調整器２６０の設定点圧力が上部（下流）調整器２４２の設定点圧力の少なくとも２倍である、ＨＦシリーズＳｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）圧力調整器である。特定の実施形態では、上部（下流）調整器２４２は、１００ｐｓｉｇの入口圧力および５００トルの出口圧力を有してもよく、下部（上流）調整器２６０は、１５００ｐｓｉｇの入口圧力および１００ｐｓｉｇの出口圧力を有してもよい。

図１および図２に例示される調整器の改良を備えた流体供給パッケージ２００は、イオン注入のための準大気圧ドーパントガス送出のために利用することができる。シリンダ温度、仰角または充填量にかかわらず、システムは、５００トル未満の真空レベルが使用ポートに適用されたときにのみ、プロダクトを送出する。プロダクトは、このような真空がなければ流体供給パッケージから流れることができない。本開示の流体供給パッケージ内に貯蔵されてそこから分配される流体は、任意の適切なタイプであってもよく、例えば半導体製造、フラットパネルディスプレイの製造、または太陽電池パネルの製造において実用性を有する流体を含んでもよい。

流体貯蔵分配容器内に収容される流体は、例えば半導体製造動作用の水素化物流体を含んでもよい。このようなタイプの水素化物流体の例には、アルシン、ホスフィン、スチビン、シラン、クロロシラン、ジボラン、ゲルマン、ジシラン、トリシラン、メタン、セレン化水素、硫化水素、および水素が挙げられる。ハロゲン化物エッチャント、洗浄剤、原料試薬、ドーパントガスなどとして半導体製造動作における実用性を有する、フッ化水素、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）、四フッ化二ホウ素（Ｂ２Ｆ４）、塩化水素（ＨＣｌ）、ハロゲン化シラン（例えば、四フッ化ケイ素）、ハロゲン化ジシラン、四フッ化ゲルマニウム、三フッ化リン、五フッ化リン、三フッ化ヒ素、五フッ化ヒ素、ヘリウム、窒素、酸素、フッ化物、キセノン、アルゴン、クリポン、一酸化炭素、二酸化炭素、四フッ化炭素、トリフルオロメタン、ジフルオロメタン、フルオロメタン、三フッ化窒素、フッ化カルボニル、ならびに上記の２つ以上の混合物などの酸性流体を含む、半導体製造動作において有用な他の流体が用いられてもよい。このように貯蔵および送出されてもよい他の試薬は、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）および原子層蒸着法（ＡＬＤ）のための前駆体として使用される気体有機金属試薬を含む。

図４は、図３に関して示され説明された容器で利用される一般的なタイプの圧力調整器の断面図であり、図１および図２に記載の実施形態と置き換えることができる。現在使用されている従来技術の圧力調整器は、米国特許第５，３０３，７３４号に記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。例示のように、圧力調整器は、入口および出口通路と連通する主要な中央ハウジングを含む。ポペットは入口通路内で静止しており、流体流のこのような通路を閉じるために、入口通路の座部と係合した閉位置で示されている。ポペットは、同様に圧力調整器の内部容積内の圧力検出アセンブリに接続された、ステムと結合されている。圧力検出アセンブリは、出口通路の排出開口からの流体の流れのために、入口通路および調整器の中央チャンバを通じて出口通路に流体を流すために、ポペットがその座部から外れるように、所定の設定点圧力よりも低い出口通路内の圧力が複数のダイヤフラムの移動および圧力検出アセンブリとこれに結合されたポペットステムとの対応する並進を引き起こすように、圧力検出アセンブリが調整器の出口通路内の圧力レベルに反応する、ベローズ構造体を画定する複数のダイヤフラムを含む。出口通路内の流体圧力が調整器の設定点圧力よりも高いとき、圧力検出アセンブリは、その中を流体流が通る通路を閉じるために、ポペットが入口通路の座部に係合するように、ポペットステムおよび関連するポペットを応答性良く並進させることになる。

図５は、図３の流体供給パッケージを参照して示され説明されたタイプの、直列に配置されたデュアル調整器アセンブリを例示し、特に低流量用途での性能を改良するために、図１および図２に記載の実施形態と置き換えることができる。この直列配置された調整器アセンブリでは、第１の圧力調整器ＳＰＲ－１が第２の圧力調整器ＳＰＲ－２と直列になっている。それぞれの調整器は、中間圧力接続通路によって互いに結合されている。調整器ＳＰＲ－１は、調整器ＳＰＲ－２の圧力設定点と比較してより高い圧力設定点を有する。調整器ＳＰＲ－１には、図１および図３に示すように、調整器アセンブリが流体貯蔵分配容器内に設置されるときに高圧流体に曝される、その高圧入口（高Ｐ入口）が配置される。調整器ＳＰＲ－２は、調整器ＳＰＲ－１と直列に配置されており、その出口がこのような調整器ＳＰＲ－２の準大気の設定点圧力よりも低くなければ下流調整器（ＳＰＲ－２）が流体を分配しないように、例えば準大気圧である設定点圧力を有してもよい。

したがって、調整器ＳＰＲ－２が設定点準大気圧未満の出口圧力に応じて開くときには、２つの調整器間の中間圧力接続通路内の圧力にも対応する減少があり、このような中間圧力が調整器ＳＰＲ－１の設定点圧力未満に低下したときには、調整器ＳＰＲ－１は開き、調整器ＳＰＲ－１の高圧入口からこのような調整器を通り、中間圧力接続通路を通り、そして調整器ＳＰＲ－２を通って準大気圧出口まで流体が流れることになる。このような構成により、高圧流体は流体貯蔵分配容器内に安全かつ効率的に収容され、分配におけるそのような流体の圧力は、上流圧力調整器によって中間圧力まで、そして下流圧力調整器によってそのような中間圧力から下流圧力調整器の設定点によって決定される低排出圧力まで低下する。

態様

態様１．圧力調整流体貯蔵分配容器と、入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含む前記分配容器の内部容積内に配置された圧力調整器であって、前記チャンバは、前記ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、前記静止部分および前記可動部分は、前記チャンバ内の圧力変化に応じて膨張および収縮するように適合されたダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される圧力調整器と、振動を弱め、開位置と閉位置との間の前記圧力検出アセンブリの移動を安定させるように適合されたダンパアセンブリであって、前記ダンパアセンブリは、前記可動部分に形成されたスリーブ内に配置されるダンパアセンブリと、前記圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、前記チャンバの前記入口と前記出口との間の流体圧力を調整するように適合されたポペットクロージャアセンブリであって、前記ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、および前記チャンバの前記入口に位置する着座構造体を含み、前記ポペット要素は、前記着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように適合された上部半球形の表面を有するポペットクロージャアセンブリと、前記分配容器に結合され、排出ポートを通して前記容器から流体を分配するように適合されたバルブヘッドであって、前記圧力調整器は、前記排出ポートの上流に配置され、前記バルブヘッドに結合され、前記バルブヘッドは、前記容器からの流体分配を制御するように動作可能な流れ制御バルブを含むバルブヘッドとを備える、流体供給パッケージ。

態様２．前記ポペットクロージャアセンブリは、前記上部ポペット要素の表面と前記着座構造体との間に挿入されたＯリング部材をさらに含む、態様１に記載の流体供給パッケージ。

態様３．前記ベローズ構造体の前記ダイヤフラムは、単一の溶接ダイヤフラム要素を有するように構成される、態様１に記載の流体供給パッケージ。

態様４．前記ポペットクロージャアセンブリは、圧力下での変形レベルが低い構造材料でさらに構成される、態様１～３に記載の流体供給パッケージ。

態様５．前記ポペットクロージャアセンブリは、相補的な形状の着座構造体を備えた非円錐形のシール形状のポペット要素でさらに構成される、態様１～４に記載の流体供給パッケージ。

態様６．前記ポペットクロージャアセンブリの前記ポペット着座構造体は、非金属材料で構成される、態様１～５に記載の流体供給パッケージ。

態様７．ダイヤフラム要素を備えた前記ベローズ構造体は、前記ポペットクロージャアセンブリ内の前記ポペット要素の移動距離を減少させ、これによって流体分配の最初に前記容器から分配される流体を部分的に減衰させるように構成された厚さおよび弾性を有する材料で構成される、態様１～３に記載の流体供給パッケージ。

態様８．前記ダンパアセンブリは、本体を備えた軸方向部材と、外周スリーブと、ばね部材とを含み、前記軸方向本体部材は、前記静止部分に結合された近位端部と、前記可動部分に向かって突出する遠位端部とを有し、前記軸方向部材本体は、前記軸方向部材の前記遠位端部の周りに周方向に配置された前記ばね部材を有し、前記外周スリーブは、前記軸方向部材の前記近位端部の周りに位置し、前記ばね部材の上端部と接触している、態様１に記載の流体供給パッケージ。

態様９．前記外周スリーブは、構造が中実であり、前記軸方向本体の外面に直接接触する内面を有する、態様１に記載の流体供給パッケージ。

態様１０．前記流体は、半導体製造、フラットパネルディスプレイの製造、または太陽電池パネルの製造用の流体を含む、態様７に記載の流体供給パッケージ。

態様１１．入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含む前記分配容器の内部容積内に配置された圧力調整器であって、前記チャンバは、前記ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、前記静止部分および前記可動部分は、前記チャンバ内の圧力変化に応じて膨張および収縮するように適合されたダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される圧力調整器と、振動を弱め、開位置と閉位置との間の前記圧力検出アセンブリの移動を安定させるように適合されたダンパアセンブリであって、前記ダンパアセンブリは、前記可動部分に形成されたスリーブ内に配置されるダンパアセンブリと、前記圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、前記チャンバの前記入口と前記出口との間の流体圧力を調整するように適合されたポペットクロージャアセンブリであって、前記ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、および前記チャンバの前記入口に位置する着座構造体を含み、前記ポペット要素は、前記着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように適合された上部半球形の表面を有するポペットクロージャアセンブリとを備える、圧力調整器アセンブリ。

態様１２．前記ポペットクロージャアセンブリは、前記上部ポペット要素の表面と前記着座構造体との間に挿入されたＯリング部材をさらに含む、態様１１に記載の圧力調整器アセンブリ。

態様１３．前記ベローズ構造体の前記ダイヤフラムは、単一の溶接ダイヤフラム要素を有するように構成される、態様１１に記載の圧力調整器アセンブリ。

態様１４．前記ポペットクロージャアセンブリは、圧力下での変形レベルが低い構造材料でさらに構成される、態様１１～１３に記載の圧力調整器。

態様１５．前記ポペットクロージャアセンブリは、相補的な形状の着座構造体を備えた非円錐形のシール形状のポペット要素でさらに構成される、態様１１～１４に記載の圧力調整器アセンブリ。

態様１６．前記ポペットクロージャアセンブリの前記ポペット着座構造体は、非金属材料で構成される、態様１１～１５に記載の圧力調整器アセンブリ。

態様１７．ダイヤフラム要素を備えた前記ベローズ構造体は、前記ポペットクロージャアセンブリ内の前記ポペット要素の移動距離を減少させ、これによって流体分配の最初に前記容器から分配される流体を部分的に減衰させるように構成された厚さおよび弾性を有する材料で構成される、態様１１～１３に記載の圧力調整器アセンブリ。

態様１８．前記ダンパアセンブリは、本体を備えた軸方向部材と、外周スリーブと、ばね部材とを含み、前記軸方向本体部材は、前記静止部分に結合された近位端部と、前記可動部分に向かって突出する遠位端部とを有し、前記軸方向部材本体は、前記軸方向部材の前記遠位端部の周りに周方向に配置された前記ばね部材を有し、前記外周スリーブは、前記軸方向部材の前記近位端部の周りに位置し、前記ばね部材の上端部と接触している、態様１１～１３に記載の圧力調整器アセンブリ。

態様１９．圧力調整流体貯蔵分配容器と、入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含む前記分配容器の内部容積内に配置された圧力調整器であって、前記チャンバは、前記ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、前記静止部分および前記可動部分は、前記チャンバ内の圧力変化に応じて膨張および収縮するように適合された単一の溶接ダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される圧力調整器と、振動を弱め、開位置と閉位置との間の前記圧力検出アセンブリの移動を安定させるように適合されたダンパアセンブリであって、前記ダンパアセンブリは、前記可動部分に形成されたスリーブ内に配置されるダンパアセンブリと、前記圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、前記チャンバの前記入口と前記出口との間の流体圧力を調整するように適合されたポペットクロージャアセンブリであって、前記ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、および前記チャンバの前記入口に位置する着座構造体を含み、前記ポペット要素は、前記着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように適合された上部半球形の表面を有するポペットクロージャアセンブリと、前記分配容器に結合され、排出ポートを通して前記容器から流体を分配するように適合されたバルブヘッドであって、前記圧力調整器は、前記排出ポートの上流に配置され、前記バルブヘッドに結合され、前記バルブヘッドは、前記容器からの流体分配を制御するように動作可能な流れ制御バルブを含むバルブヘッドとを備える、流体供給パッケージ。

態様２０．前記ダンパアセンブリは、本体を備えた軸方向部材と、外周スリーブと、ばね部材とを含み、前記軸方向本体部材は、前記静止部分に結合された近位端部と、前記可動部分に向かって突出する遠位端部とを有し、前記軸方向部材本体は、前記軸方向部材の前記遠位端部の周りに周方向に配置された前記ばね部材を有し、前記外周スリーブは、前記軸方向部材の前記近位端部の周りに位置し、前記ばね部材の上端部と接触している、態様１９に記載の流体供給パッケージ。

このように本開示のいくつかの例示的な実施形態を記載したが、当業者は、本明細書に添付される特許請求の範囲内において、さらに他の実施形態が作製および使用され得ることを容易に認識するであろう。この文書によって包含される本開示の多数の利点は、前述の記載において述べられている。しかし、この開示は、多くの点で単なる例示であることが理解されるであろう。本開示の範囲を超えることなく、特に形状、サイズ、および部品の構成に関して、詳細に変更を加えることができる。本開示の範囲は、もちろん、添付の特許請求の範囲が表現されている言語において定義される。

Claims (9)

1. 圧力調整器アセンブリであって、
   入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含む分配容器の内部容積内に配置された圧力調整器であって、前記チャンバは、前記ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、前記静止部分および前記可動部分は、前記チャンバ内の圧力変化に応じて伸縮するように適合されたダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される、圧力調整器と、
   振動を弱め、開位置と閉位置との間の前記圧力検出アセンブリの移動を安定させるように適合されたダンパアセンブリであって、前記ダンパアセンブリは、前記可動部分に形成されたスリーブ内に配置される、ダンパアセンブリと、
   前記圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、前記チャンバの前記入口と前記出口との間の流体圧力を調整するように適合されたポペットクロージャアセンブリであって、前記ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、および前記チャンバの前記入口に位置する着座構造体を含み、前記ポペット要素は、前記着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように上部が半球形の形状に切り取られた表面を有する、ポペットクロージャアセンブリとを備え、
   前記ポペットクロージャアセンブリは、前記ポペット要素の上端部と前記着座構造体との間に挿入されたＯリング部材をさらに含む、圧力調整器アセンブリ。
2. 前記ベローズ構造体の前記ダイヤフラム要素は、単一の溶接ダイヤフラム要素を有するように構成される、請求項１に記載の圧力調整器アセンブリ。
3. 前記ポペットクロージャアセンブリは、圧力下での変形レベルが低い構造材料でさらに構成される、請求項１に記載の圧力調整器アセンブリ。
4. 前記ポペットクロージャアセンブリは、相補的な形状の着座構造体との非円錐形のシール形状のポペット要素でさらに構成される、請求項１に記載の圧力調整器アセンブリ。
5. 前記ポペットクロージャアセンブリの前記着座構造体は、非金属材料で構成される、請求項１に記載の圧力調整器アセンブリ。
6. ダイヤフラム要素を備えた前記ベローズ構造体は、前記ポペットクロージャアセンブリ内の前記ポペット要素の移動距離を減少させ、これによって流体分配の最初に前記容器から分配される流体を部分的に減衰させるように構成された厚さおよび弾性を有する材料で構成される、請求項１に記載の圧力調整器アセンブリ。
7. 前記ダンパアセンブリは、本体を備えた軸方向部材と、外周スリーブと、ばね部材とを含み、軸方向部材本体は、前記静止部分に結合された近位端部と、前記可動部分に向かって突出する遠位端部とを有し、前記軸方向部材本体は、前記軸方向部材の前記遠位端部の周りに周方向に配置された前記ばね部材を有し、前記外周スリーブは、前記軸方向部材の前記近位端部の周りに位置し、前記ばね部材の上端部と接触している、請求項１に記載の圧力調整器アセンブリ。
8. 流体供給パッケージであって、
   圧力調整流体貯蔵分配容器と、
   入口および出口を備えたチャンバを有するハウジングを含む前記分配容器の内部容積内に配置された圧力調整器であって、前記チャンバは、前記ハウジングに対して固定された静止部分および可動部分を備えた圧力検出アセンブリを内部に含み、前記静止部分および前記可動部分は、前記チャンバ内の圧力変化に応じて伸縮するように適合された単一の溶接ダイヤフラム要素を備えたベローズ構造体によって相互接続される、圧力調整器と、
   振動を弱め、開位置と閉位置との間の前記圧力検出アセンブリの移動を安定させるように適合されたダンパアセンブリであって、前記ダンパアセンブリは、前記可動部分に形成されたスリーブ内に配置される、ダンパアセンブリと、
   前記圧力検出アセンブリに動作可能に結合され、前記チャンバの前記入口と前記出口との間の流体圧力を調整するように適合されたポペットクロージャアセンブリであって、前記ポペットクロージャアセンブリは、ポペット要素、および前記チャンバの前記入口に位置する着座構造体を含み、前記ポペット要素は、前記着座構造体に嵌合および接触してシールを形成するように上部が半球形の形状に切り取られた表面を有する、ポペットクロージャアセンブリと、
   前記分配容器に結合され、排出ポートを通して前記容器から流体を分配するように適合されたバルブヘッドであって、前記圧力調整器は、前記排出ポートの上流に配置され、前記バルブヘッドに結合され、前記バルブヘッドは、前記容器からの流体分配を制御するように動作可能な流れ制御バルブを含む、バルブヘッドとを備え、
   前記ポペットクロージャアセンブリは、前記ポペット要素の上端部と前記着座構造体との間に挿入されたＯリング部材をさらに含む、流体供給パッケージ。
9. 前記ダンパアセンブリは、本体を備えた軸方向部材と、外周スリーブと、ばね部材とを含み、軸方向部材本体は、前記静止部分に結合された近位端部と、前記可動部分に向かって突出する遠位端部とを有し、前記軸方向部材本体は、前記軸方向部材の前記遠位端部の周りに周方向に配置された前記ばね部材を有し、前記外周スリーブは、前記軸方向部材の前記近位端部の周りに位置し、前記ばね部材の上端部と接触している、請求項８に記載の流体供給パッケージ。

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