KR100572630B1 - 통기 가스 저장 및 분배 시스템 - Google Patents

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KR100572630B1
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제임스 다이어쯔
제임스 브이. 맥매너스
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어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
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    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Abstract

가스의 저장 및 분배용 장치(10)는 물리적 흡착 매체 및 상기 물리적 흡착 매체 상에 흡착된 가스를 함유하는 가스 저장 및 분배관(12)을 포함하며, 헬륨, 수소, 아르곤, 등과 같은 캐리어 가스는 소르베이트 가스의 탈착 및 상기 캐리어 가스 스트림에서 탈착된 가스를 방출시키는 관(12)을 경유하여 유동된다. 본 발명의 저장 및 분배 시스템(10)은 반도체 장치의 제조에서 적층성장 필름 형성 및 이온 주입과 같은 적용에서 유용하게 분배된 소르베이트 가스를 다운스트림 위치로 제공하는데 사용될 수 있다.

Description

통기 가스 저장 및 분배 시스템{THROUGHFLOW GAS STORAGE AND DISPENSING SYSTEM DESCRIPTION}
본 발명은 일반적으로 유체(fluid) 성분이 흡착제 매체(sorbent medium)에 의해 흡착되게(sorptively) 유지되고 분배 작동(dispensing operation)에서 흡착제 매체로부터 탈착되게(desorptively) 방출되는, 용기로부터 유체를 선택적으로 분배하기 위한 저장 및 분배 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 분배 작동 동안 소르베이트(sorbate) 유체가 저장 및 분배 시스템을 통한 캐리어 가스의 유동에 의해 공급되는 형태의 저장 및 분배 시스템에 관한 것이다.
광범위한 산업적 처리 및 적용에 있어서, 소형이고, 휴대할 수 있고, 요구되는 즉시 유체에 공급할 수 있는, 신뢰할만한 처리 유체의 공급원이 필요하다. 그러한 처리 및 적용으로는 반도체 제조, 이온주입법(ion implantation), 평판 디스플레이의 제조, 의료적 치료, 물 처리, 응급 호흡 시스템, 용접작업, 액체와 가스의 분배를 포함하는 우주항공응용분야 등을 포함한다.
1988년 5월 17일에 칼 오. 놀뮤엘러(Karl O. Knollmueller)에게 허여된 미국특허 제4,744,221호는 약 -30∼+30℃ 범위 온도의 아르신(arsine)과 약 5∼15Å 범위의 공극크기를 갖는 제올라이트를 접촉시켜 제올라이트상에 아르신을 흡착시키고, 충분한 시간동안 제올라이트를 가열하여 약 175℃까지 온도가 상승되게 하여 제올라이트 물질로부터 아르신을 방출시켜서 아르신을 분배하는, 아르신 저장 및 분배 방법을 기술하고 있다. 놀뮤엘러의 특허는 상승된 압력에서 아르신의 분배를 이루기 위해 열적 흡착을 사용한다. 또한, 이 특허에는 광센서 또는 분광광도계가 아르신 농도를 모니터링하는데 사용되는 것으로 기술되어 있다. 놀뮤엘러의 시스템은 ＞15psig의 압력 및 60℃ 이상의 온도에서 작동하여 15∼60 부피%의 농도로 아르신을 분배한다.
1996년 5월 21일에 글렌 엠. 탐(Glenn M. Tom) 및 제임스 브이. 맥매너스(James, V. McManus)에게 허여된 미국특허 제5,518,528호는 놀뮤엘러의 특허에 기술된 가스공급공정의 많은 단점을 극복하는, 하이드라이드 가스, 할라이드 가스, 유기금속 V족 화합물과 같은 가스의 저장 및 분배를 위한, 가스 저장 및 분배 시스템을 기술하고 있다.
탐 등의 특허에 기술된 가스 저장 및 분배 시스템은 고상의 물리적 흡착제 매체를 수용하는 저장 및 분배 용기를 포함하고 용기의 내외로 가스를 선택적으로 유동시키도록 배치된, 가스의 저장 및 분배를 위한 흡착-탈착 장치를 포함한다. 소르베이트 가스는 흡착제 매체에 물리적으로 흡착된다. 분배장치는 저장 및 분배용기와 가스 유동소통(gas flow communication)되게 연결되고, 용기의 외부가 용기의 내부압력 이하의 압력이 되게 함으로써 고상의 물리적 흡착제 매체로부터 소르베이트 가스가 탈착되어 탈착된 가스가 분배장치로 흐르도록 한다. 탈착처리를 증가시키기 위하여 가열수단이 사용될 수 있지만 탈착이 흡착제 매체로부터 가스의 압력 차등 매개 방출에 의해 부분적으로 이루어지는 탐 등의 시스템을 작동시키는 것이 바람직하다.
탐 등의 특허에 기술된 저장 및 분배 시스템은 고압가스 실린더를 사용하는 선행기술에 비해 기술적으로 상당한 진보가 있다. 통상적인 고압 가스실린더는 손상되거나 잘 작동되지 않는 조절기 장치로부터 누출이 되기 쉬울 뿐만 아니라 실린더의 내부 가스압력이 허용한도를 초과할 경우에는 파열 및 실린더로부터 가스의 원하지 않는 벌크방출이 되기 쉽다. 그러한 과도압력은 예를 들면 실린더에서 내부압력을 빠르게 증가시키는 가스의 내부분해에서 기인된다.
따라서, 탐 등의 특허에 기술된 유체 저장 및 분배 시스템은 흡착제 매체, 예를 들면 제올라이트 또는 활성탄소 물질상에 역으로 저장된 소르베이트 가스를 흡착시킴으로써 저장된 소르베이트 가스의 압력을 감소시킨다.
탐 등의 특허에 기술된 일반적 형태의 유체 저장 및 분배시스템(이하 "FSDS"라 함)은 일반적으로 저장 및 분배용기 내부의 대기압 근처 압력 PFSDS와 분배된 유체가 사용되는 하류공정의 저압 Puse 사이의 압력차 △P를 제공하는, 반도체 제조공정에서의 이온주입과 같은 저압 최종사용 적용과 관련하여 사용된다. FSDS 용기의 내부용적의 대기압 근처의 압력은 예를 들면 600∼800torr 정도일 수 있고 하류공정의 압력은 예를 들면 500torr 이하일 수 있다.
이러한 저압적용에서는 압력차 △P=PFSDS-Puse는 헤드공간 및 (일반적으로 해당 소르베이트 가스종에 대하여 친화성을 갖는 미립자, 펠렛화, 비드, 그래뉼 또는 다른 미세하게 분쇄된 물질의 상으로서 존재하는) 흡착제 매체의 상(bed)의 틈새에 있는 유체를 포함하는, 용기로부터의 소르베이트 유체를 추출하는데 바람직할 뿐만 아니라 압력차에 의해 흡착제 매체로부터 소르베이트 유체를 탈착시키는데 바람직하다.
그러나, 하류공정의 압력수준이 대기압이거나 대기압보다 약간 낮은 경우와 압력차 △P-PFSDS-Puse가 매우 낮은 경우에는 FSDS로부터 유체를 분배하는데 어려움이 생긴다. 많은 경우에서, (흡착제 매체로부터의 소르베이트 가스를 소르베이트종의 저농도의 주변 가스상으로 물질전달(mass transfer)을 위한) 이러한 압력차 구동력은 그 자체로는 소르베이트 가스의 소정 분배율을 이루는데 부적절하다.
따라서, 그러한 대기압 또는 대기압 근처의 분배조건 하에서는 물질전달을 위한 구동력, 즉 흡착제 매체로부터 소르베이트 유체의 방출을 이루기 위한 압력 기울기가 전혀 또는 거의 없다. 그 결과, 소르베이트 가스의 낮은 최소의 물질전달만이 가능할 수 있다. 이것은 테트라에틸오르소실로케이트(TEOS)의 화학적 증착과 같은 대기압 이하 공정에서 사실이고 특히 실리콘 에피탁시 및 대기압에서 작동하는 다른 공정에서 사실이다.
소정의 탈착을 이루기 위한 또 다른 수단은 열적 탈착을 매개하기 위해 흡착제 매체에 투여된 열을 사용하는 것이다. FSDS의 저장 및 분배 용기에 있는 흡착제 매체를 가열하는 것은 흡착제 매체의 평형 등온선을 변화시켜 소르베이트 유체에 대한 흡착제 매체의 흡착성능을 감소시킨다. 이것은 또한 흡착제 매체가 가열될 때 흡착제 매체로부터 소르베이트 유체의 탈착을 용이하게 한다.
그러나, 동시에 흡착제 매체는 한정된 가열성능을 가지며 이러한 "열질량"은 열의 투입이 분배작업 종료시 정지되었을 때 흡착제 매체가 순간적으로 냉각되는 것을 방지한다. 그 결과, 소르베이트 유체의 분배가 종결되었음에도 불구하고 유체가 흡착제 매체로부터 계속 탈착되어 탈착상태로 남게 됨으로써 FSDS에서의 과압력을 야기한다. 그러한 압력증가는 FSDS 용기 내부용적에 대한 소정의 저압조건과 조화되지 않게 되고 압력증가는 심한 가열과 함께 FSDS 용기에서 유해한 고압수준을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 상술된 난제를 극복하는, 향상된 유체 저장 및 분배 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 대기압 또는 상기의 대기압력 레벨에 있는 하류의 응용분야에 소르베이트 유체를 제공하기 위해 거의 또는 전혀 가열을 하지 않는, 향상된 유체 저장 및 전달 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저장 및 분배 시스템으로부터 소르베이트 유체의 분배 유속 및 농도를 제어하는 향상된 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 장점들은 계속되는 기술과 부가 청구항으로부터 완전히 명백해질 것이다.
발명의 요약
본 발명은 소르베이트 유체에 대해 흡착력을 갖는 고상의 물리적 흡착제 매체를 보유하도록 구성 및 배열된 소르베이트 유체 저장 및 분배 용기를 포함하는 유체 저장 및 분배 시스템으로부터 가스 또는 증기와 같은 소르베이트의 분배, 그리고 소르베이트를 용기의 내외로 선택적으로 유동시키는 시스템에 관한 것이다. 상기 유체에 대해 흡착력을 갖는 고상의 물리적 흡착제 매체는 내부 유체압력에 따라 저장 및 분배 용기에 위치된다. 소르베이트 유체는 상기 흡착제 매체에 물리적으로 흡착된다. 분배 조립체는 흡착된 유체를 상기 용기로부터 방출시키기는 저장 및 분배 용기와 가스 유동소통되게 연결되어 있다. 본 발명은 캐리어 가스원을 소르베이트 유체 용기와 가스 유동소통되게 소르베이트 유체 가스 용기에 연결함으로써 소르베이트 유체의 분배를 촉진한다. 캐리어 가스원은 소르베이트 유체-함유 캐리어 가스를 생산하기 위해 캐리어 가스에서 소르베이트 유체의 흡수(uptake)를 위한 용기 내로 요구시 캐리어 가스를 유동시키고, 소르베이트 유체-함유 가스를 용기로부터 시스템으로부터의 방출을 위한 분배 조립체로 방출시키도록 구성되고 배열된다.
본 발명은, 흡착제 매체의 표면과 내부 구멍(porosity)에 물리적으로 흡착된 유체로서, 또는 용기에 보유된 흡착제 매체 상(bed)의 빈공간에서 틈새 유체로서, 또는 용기의 헤드공간에 보유된 유체로서, (일반적으로 입자 또는 다른 미세 분할된 물질로서 제공되는) 흡착제 매체의 상 위에서 흡착제 매체와 관련하여 용기에 보유되는 흡착가능한 유체를 흡수하고 비말동반하도록(entrain) 소르베이트 가스 용기를 통해 캐리어 가스를 선택적으로 유동시키기 위한 수단과 함께, 선택된 물리적 흡착제에 물리적으로 흡착될 수 있고 흡착에 이어 농도 기울기 물질전달 구동력에 의해 흡착제로부터 탈착될 수 있는 유체의 저장 및 요구에 따른 분배를 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 특정 실시예는 본질적으로 흡착제 매체와 유체상 사이의 용기 내에 증가된 농도 기울기를 생성시켜 흡착제 매체로부터 벌크가스상으로 소르베이트 가스의 확산 방출을 달성한다.
이에 관련하여, 본 발명에 따라 캐리어 가스에 의해 달성된 농도 기울기에 참조된, 용어 "증가된"(enhanced)은 흡착제 매체로부터 상기 흡착제 매체의 가스상 환경으로 물질전달에 대해 농도 기울기가 본 발명의 캐리어 가스 통기 특징이 없는 유체 저장 및 분배 시스템에 따라 제공된 농도 기울기에 대해 정량적으로 증가된다는 것을 의미한다.
정적인 상태에서, 평형상태가 상기 흡착성 유체를 보유하는 흡착제 매체를 함유하는 저장 및 분배 용기의 내부용적에 존재한다. 이러한 평형상태는 상기 용기 내의 흡착제 매체의 온도에 따라 상기 흡착성 유체에 대해 흡착제 매체의 등온선에 의해 한정된다. 그러나, 불활성 가스 또는 다른 바람직한 캐리어 가스가 FSDS를 경유하면, 동적 상태(dynamic conditions)가 되어 소르베이트 가스 분자들은 흡착제 매체로부터 벌크가스상으로 방출된다. 그러한 상황에서, 상기 FSDS를 경유하는 캐리어 가스의 유입은 상기 소르베이트과 벌크가스상 사이의 농도 기울기를 야기하여, 소르베이트 유체를 자유 유체상으로 확산 방출하게 된다.
본 발명은 상기 소르베이트 유체인 가스에 관련하여 주로 본문에 기술되었지만, 본 발명은 액체, 가스, 증기, 및 다중상 유체에 폭넓게 적용될 수 있는 것으로 인식될 수 있으며, 단일 구성요소 유체뿐만 아니라 유체 혼합물의 저장 및 분배를 고려하여야 한다.
캐리어 가스원은 소르베이트 유체 분배 용기의 포트나 입구에 연결된, 적절한 파이프, 튜브, 콘딧, 채널 또는 다른 적절한 유동통과수단을 통하여 FSDS로 도입될 수 있다. 예를 들어 포트는 캐리어 가스 단락회로, 바이패스, 또는 다른 비정상의 유동 동작의 발생을 방지 또는 최소화하도록 상기 주 분배 용기 밸브에 대해 이격되게 소르베이트 유체 분배 용기의 하단부에 위치될 수 있다.
캐리어 가스가 소르베이트 유체-함유 용기 내로 포트나 입구를 통하여 도입되고, 후속하는 용기로부터 용기의 배출 포트나 출구와 관련된, 파이핑, 매니폴딩, 또는 다른 유동 방출수단 같은 용기와 관련된 방출수단으로 방출을 위해 용기에서 흡착제로부터 소르베이트 유체의 흡수(픽업)를 최소화하도록 흡착제 매체를 통하여 유동될 수 있다. 예를 들어, 용기는 잘 알려진 방법으로 실린더로부터 유체의 출구를 제공하도록 상단부에 개구가 있으며 밸브 헤드 조립체가 누출에 대해 밀봉결합되는 통상적인 가스 실린더의 형태를 취한다.,
특정 관점에서 본 발명은 본문에 참조로 그대로 포함된 공개물인 "FLUID STORAGE AND DISPENSING SYSTEM UTILIZING CARBON SORBENT MEDIUM"에 대해 글렌 엠. 탐(Glenn M. Tom)과 제임스 브이. 맥매너스(James V. McManus)의 이름으로 1996년 5월 20일 제출된 미국 특허 제5,518,528호 및 미국 특허 출원 제08/650,634호에 더 자세히 기술된 저장 및 분배 시스템의 유형에 대한 규정을 고려하고 있으며, 상기 저장 및 분배 용기는 상기 관을 경유하는 캐리어 가스의 선택적인 유동을 위해 (이전 특허 및 출원에 도시되고 기술된 관 구조에 대하여) 변경되며, 상기 시스템의 저장 및 분배 용기의 소르베이트로부터 탈착적으로 추출된 유체의 지속적인 고유동 분배율을 제공한다.
특정 실시예에서, 캐리어 가스원은 파이프 조합체와 기능적으로 결합된 유동제어수단을 선택적으로 구비하는 캐리어 가스의 공급탱크를 유효하게 포함하며, 제공된 유동제어수단에 의해 결정된 비율로 요구에 따라 공급탱크로부터 소르베이트 유체 및 흡착제 매체를 함유하는 용기로 캐리어 가스를 유동시킨다.
상기 유동제어수단은 예를 들어 유동밸브; 질량유동 제어장치; 사이클 타이머 또는 계량 조합체; 다중구성요소 캐리어 가스를 조성하기 위해 캐리어 가스 구성요소의 다수에 연결된 밸브 매니폴드; 선택적으로 작동가능한 바이패스 파이프 배열; 및 캐리어 가스의 압축 실린더상의 밸브 헤드 조절장치; 등과 같은 상기 용기로 및 상기 용기를 통한 캐리어 가스의 유동을 조절하는 바람직한 수단을 포함한다.
유동제어수단은 예를 들어 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 컴퓨터 또는 미소전자 회로를 포함하는 자동제어시스템을 포함하거나 연관될 수 있으며, 캐리어 가스를 분배된 소르베이트 및 유체를 보유하는 용기로 저장하므로, 처리 조건(예를 들어, 압력, 온도, 다운스트림 캐리어 가스 및 탈착 유체의 조합물, 저장 및 분배 용기의 소르베이트로부터 흡착가능한 유체에 대한 탈착율, 농도 기울기, 셋포인트 농도 밸브를 지닌 소르베이트 가스 농도의 비교 등)에 의해 결정되거나 제어되는 비율 그리고/또는 양에 따라 저장 및 분배 용기로부터 흡착가능한 유체를 분배하게 된다. 소르베이트 가스 분석기 또는 다른 바람직한 모니터링 수단의 사용이 탈착률 및 소르베이트 농도 수준을 결정하는데 바람직하다.
수소, 아르곤, 헬륨, 질소 등과 같은 단일구성요소 캐리어 가스종뿐만 아니라 다중구성요소 가스 혼합물을 포함하는 다른 바람직한 가스종과 같은 가스를 포함하는 상기 캐리어 가스가 상기 FSDS 용기를 경유하여 유동되면, 캐리어 가스 스트림을 포함하는 벌크유체상으로 소르베이트 가스의 질량유속(mass flux)(면적당 분자의 유동)이 발생된다. 상기 캐리어 가스로 소르베이트 유체의 질량유속은 캐리어 가스 용량유동(volumetric flow), 온도 및 압력을 포함하는 처리조건과 흡착가능한 유체에 대한 흡착제 매체의 특정 흡착력(결합력)에 따라 결정된다.
캐리어 가스 매체는 또한 본래의 장소에 도핑시키는 처리 가스종 또는 분배된 가스를 포함하는 다른 기능을 포함한다. 예시적인 실시예는 실란(silane)이며, 예컨대 실란은 적층 박막물질 및 구조의 실리콘 도핑을 수행하는데 이용될 수 있다. 이와 달리, 소르베이트 가스가 흡착되게 결합된 소르베이트를 함유하는 용기를 통해 캐리어 가스 매체가 유동됨에 따라, 캐리어 가스 매체는 분배 작동에서 탈착된 소르베이트 가스와 비말동반 및 혼합하는 공동원(co-source) 반응물을 포함할 수 있다. 예를 들어 그러한 공동원 반응물은 하류 화학적 증기증착에 대해 유기금속 화합물 전구물질(precursor)을 각각 포함하며, 상기 전구물질의 금속성분은 그러한 성분을 포함하는 금속-함유 필름을 형성하도록 기판상에 증착된다.
그러므로, 일정한 적용에서 흡착성 가스를 분배시키는 바람직한 상기 처리 조건은 일정한 흡착제 매체 및 흡착성 유체와 관련된 처리 조건을 변경시키며, 결과적인 흡착성 유체를 함유하는 캐리어 가스 스트림에서 흡착성 유체의 결과적인 농도를 결정하는 수단으로 당업자에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, FSDS를 통한 캐리어 가스의 유동은 분배된 유체가 이용되는 바람직한 최종 적용에 대해 바람직한 농도를 생성시키는 유동제어수단에 의해 바람직하게 제어될 수 있다. 예를 들어 그러한 제어수단은 열 질량유동 제어(TMFC) 장치, 또는 FSDS 시스템을 통한 캐리어 가스 유동을 조절하도록 저장 및 분배 용기의 입구에 위치된 고정 오리피스, 또는 다른 효과적인 유동제어요소 및/또는 조립체를 포함한다. TMFC 장치는 가스 스트림에 위치된 가열된 요소의 열전달 변화를 감지하여 유동 기능을 결정한다. TMFC 장치는 Porter, S-TEC(Division of Horiba Instrument), Unit Instruments, Tylan General, Aera, Brooks Instruments MKS Instruments 등과 같은 제조업자에게서 그러한 목적을 위해 상업적으로 이용될 수 있다.
두 구성요소 FSDS 중 한 구성요소에 대한 가스농도 센서로서 TMFC 장치의 사용은 바람직한 또는 소정의 열 유속 셋 포인트에서 가스 슬립스트림의 온도 상승과 관련하는 TMFC 장치에 의해 달성될 수 있다. 가스의 한정된 열용량("Cp") 및 한정된 열 유속("Q")으로, TMFC에 의해 모니터링된 가스의 질량유동은 방정식 1로 주어진다:
Figure 112000014192090-pct00001
(1)
두 가지 구성요소 시스템에서, 흡착가능한 열용량 및 캐리어 가스의 비율은 소르베이트 유체 가스의 유동을 모니터링하고 캐리어 가스의 일정한 유동을 추정하는데 사용된다. 두 가지 구성요소 시스템에 대해 방정식 1은 다음의 방정식 2로 변경된다:
Figure 112000014192090-pct00002
(2)
여기서, M1은 소르베이트 유체 가스의 유동을 나타내며 M2는 캐리어 가스의 유동을 나타낸다. 소르베이트 가스 및 불활성 가스에 대한 열용량 데이터는 본문에서 온도 및 압력 조건의 함수로서 이용될 수 있다. TMFC는 일정한 캐리어 가스 유동을 참조하여 FSDS로부터 분배된 소르베이트 유체 가스의 유동을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 따라서, 자동화 제어수단에 의한 캐리어 가스의 유입 유동 또는 FSDS의 온도의 적절한 조작은 소르베이트 가스 농도 및 소르베이트 가스를 분배하는 유동율을 제어하는데 이용될 수 있다.
소르베이트 가스를 지닌 소르베이트 유체를 함유한 용기를 통한 캐리어 가스의 유동으로 발생하는 캐리어 가스/소르베이트 가스 스트림에서 소르베이트 가스 유동을 모니터링하며 소르베이트 가스 농도를 제어하기 위해 열 유동제어 장치(또는 아날로그 열 유동성 기반 장치)를 사용하는 대신에, 다른 감지, 모니터링 및 제어수단이 FTIR(푸리에변환 적외 분광계 분석), (캐비티(cavity)에서 초음파 속도가 캐비티에서 가스의 질량에 직접 비례한다는 이점을 갖는) 초음파공학, 또는 가스 스트림 구성요소가 반발하거나 결합력을 갖는 물질로 코팅된 석영 미량천칭 크리스탈의 주파수 감쇄 같은 기술을 사용하여 유효하게 사용될 수 있다. 그러한 목적에 대해 잠재적으로 유효한 석영 미량천칭 가스 감지 및 모니터링 시스템은 "PIEZOELECTRIC SENSOR FOR HYDRIDE GASES, AND FLUID MONITORING APPARATUS COMPRISING SAME"으로 1997년 1월 27일 제출된 미국 특허 출원 제08/785,342호, "PIEZOELECTRIC END POINT SENSOR FOR DETECTION OF BREAKTHROUGH OF FLUID, AND FLUID PROCESSING APPARATUS COMPRISING SAME"으로 1996년 7월 12일 제출된 미국 특허 출원 제08/678,572호; 및 "PIEZOELECTRIC ENVIRONMENTAL FLUID MONITORING ASSEMBLY AND METHOD"로 1996년 7월 12일 제출된 미국 특허 출원 제08/679,258호에 기술되어 있다.
도핑과 같은 적용에 있어서, 본 발명의 유체 저장 및 분배 시스템은 분배된 소르베이트 가스의 정확하며 재생할 수 있는 농도를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 분배된 가스 종류의 실시간 농도 또는 질량유동의 바람직한 정밀도를 측정할 수 있는 상술된 유형의 감지 및 모니터링 장치를 차례대로 필요로 한다. 귀환루프는 도핑이나 농도 의존성 적용을 위한 가스의 다운스트림 사용에 있어서 분배된 가스의 바람직한 농도를 유지시키기 위해 농도를 바꾸거나 질량유동을 변경시키도록 감지 및 모니터링 장치와 관련하여 유리하게 사용된다.
이상적인 작동 조건 하에서, 예시된 FSDS에 있어서, 캐리어 가스의 유동은 FSDS 용기로부터 ＜5psig에서 1psig의 공칭작동압력, 또는 52torr 게이지로 대략 0.1∼10sccm(＞95 부피%)이다. FSDS 용기는 캐리어 가스 유동 분배의 작동 중 약간 압축된다; 그러나, 이러한 아주 적은 압축은 소르베이트 가스의 압력보다 주로 캐리어 가스의 부분압력에 기인한다. 소르베이트 종류의 부분압력은 등온선 평형에 의해 한정된 대기압을 초과하지 말아야 하며, 대부분 경우에 ＜100torr이다. 예를 들어, 50torr의 정적평형 및 1psig의 압력에서 작동된, 또는 812torr에서 FSDS로부터 나온 소르베이트 가스는 흡착가능한 유체를 함유하는 캐리어 가스 스트림에서 단지 5.8%의 이론적인 농도를 갖는다. 이러한 농도에서 상기 캐리어 가스는 50∼100 용적당 100만분의 1(parts-per-million by volume(ppmv))의 범위에서 100분당 표준입방센티미터(standard cubic centimeters per minute(sccm)) 희석가스에 이르기까지 추가하여 흡착가능한 유체의 농도를 생산하도록 더 희석될 수 있다.
FSDS 용기 용량은 특정 소르베이트 가스 분배 요구에 따라 변화한다. 예를 들어, FSDS는 WY 사이즈 가스 실린더를 포함할 수 있는데, 100∼200sccm 유동에서 50∼5000ppmv 가스를 요하는 실리콘 에피탁시 경우에, WY 사이즈 가스 실린더는 단지 50torr로 충진될 때 충분한 용량을 제공하게 된다. 원위치에 도핑된(ISD) 폴리실리콘 증착과 같은 다른 잠재적인 적용에 대해, 100torr 이상의 FSDS 용기 압력이 요구된다. 일반적으로, 캐리어 가스 추출의 사용은 FSDS 추출이 잘 희석된 가스 혼합물을 요구하는 적용에 대해 소르베이트 가스를 10torr(정적) 이하이도록 한다.
특정 일실시예에서, 상기 시스템은,
물리적 흡착제 매체를 함유하는 저장 및 분배 용기;
캐리어 가스를 보유하는 공급 탱크;
상기 저장 및 분배 용기와 유동소통되게 공급탱크와 결합하는 제1 유동통과수단;
상기 저장 및 분배 용기로부터 나온 캐리어 가스 및 탈착된 유체를 방출하는 제2 유동통과수단;
상기 저장 및 분배 용기로부터 제2 유동통과수단을 경유하는 유체의 유동을 선택적으로 제어하도록 제2 유동통과수단과 기능적으로 결합된 유동제어수단;을 포함한다.
상기 기술된 시스템은 또한 유체 유동을 소정의 속도(rate)로 제공하기 위해 1차 및/또는 2차 통과장치와 관련되는 원동력이 되는 유체 드라이버를 포함할 수 있다. 예를 들면, 그러한 원동력이 되는 유체 드라이버는 송풍기(blower), 팬, 컴프레서, 방출기(ejector), 배기기(eductor), 펌프, 또는 다른 적합한 유체 유동에 영향을 주는 장치를 포함한다. 몇몇 경우에 있어서, 예컨대 캐리어 가스가 적합하게 높은 압력에서 공급되거나, 전 시스템이 전체 압력 감소 특성을 제공하도록 구축되고 배열되고 작동되어 유동통로와 소르베이트-함유하는 용기를 통하여 캐리어 가스의 원하는 유동을 조절하는 경우에는, 그러한 유체 드라이버를 이용하는 것이 필요치 않을 것이다.
여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "유동통과수단"은 파이프, 도관, 채널, 통로, 라인, 튜브, 유압식 회로, 매니폴드, 오리피스 구조, 주입구, 강제 환기실, 포트(port) 등을 포함하여, 유체유동이 그 시스템에서 특정 위치 사이에 공급되게 하는 소정의 방법을 포함하도록 폭넓게 해석되도록 의도된다..
본 발명의 다른 양태와 특성들은 계속되는 기술로 부터 보다 완전히 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 캐리어 가스 원 및 부가 유동 회로를 포함하여, 소르베이트 유체 저장 및 분배 시스템 및 캐리어 가스 공급 수단의 개략적인 대표도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부가 유동 회로를 보여주면서, 캐리어 가스 공급과 통합된 소르베이트 유체 저장 및 분배 시스템의 개략적인 대표도이다.
하기 미국 특허들과 특허 출원들 모두가 참고로 여기에 도입되었다.
글렌 엠. 탐(Glenn M. Tom)과 제임스 브이. 맥매너스(James V. McManus)의 이름으로 1996년 5월 21일에 등록된 미국 특허 제 5,518,528호; "Fluid Storage And Delivery System Utilizing Carbon Sorbent Medium"에 대해 글렌 엠. 탐과 제임스 브이. 맥매너스의 이름으로 1996년 5월 20일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 08/650,634호; "Semiconductor Manufacturing System Utilizing Sorbent-Based Fluid Storage and Dispensing Apparatus and Method for Reagent Delivery"에 대해 글렌 엠. 탐, 피터 에스. 컬린(Peter S. Kirlin) 그리고 제임스 브이. 맥매너스의 이름으로 1997년 5월 16일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제 60/046,778호; "Fluid Storage and Delivery System Comprising High Work Capacity Physical Sorbent"에 대해 글렌 엠. 탐, 칼 올란더(Karl Olander) 그리고 제임스 브이. 맥매너스의 이름으로 1996년 5월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/650,633호; "Process System With Integrated Gas Storage and Delivery Unit"에 대해 글렌 엠. 탐과 제임스 브이. 맥매너스의 이름으로 1996년 11월 1일에 출원된 미국 특허 출원 제 07/742,856호; "Storage And Delivery System For Gaseous Compounds"에 대해 글렌 엠. 탐과 제임스 브이. 맥매너스의 이름으로 1997년 4월 11일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/809,819호; 및 "High Capacity Gas Storage and Dispensing System"에 대해 글렌 엠. 탐의 이름으로 1997년 5월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/859,172호.
계속해서, 본 발명은 소르베이트 유체로서 가스와 관련하여 기술될 것이지만, 본 발명은 액체, 기체, 증기 및 다중상(multiphase) 유체에 폭넓게 이용될 수 있고, 단일 성분 유체뿐만 아니라 유체 혼합물의 저장 및 분배를 고려하는 것으로 인식될 것이다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 저장 및 분배 용기(12)를 포함하는 저장 및 분배 시스템(10)의 개략적인 대표도이다. 저장 및 분배 용기(12)는 예를 들면 약 3∼10의 범위의 높이/직경의 종횡비(aspect ratio)를 가지는, 종래의 세장형 특성의 가스 실린더 컨테이너를 포함할 수 있다. 적합한 흡착제 매체(16)의 상(14)이 상기 용기(12)의 내부용적(11)에 배치된다.
용기(12)에는 포트(19)에서 분배 용기(12)의 본체와 매우 단단히 연결된 종래의 실린더 헤드 유체 분배 장치(18)가 상단부에서 제공된다. 포트(19)는 실린더의 내부용적(11)으로부터의 분배 장치(18)로 유체유동을 가능하게 한다. 실린더로부터 분배되는 유체에서 미립자 고체들의 비말동반(entrainment)을 막기 위해서, 포트(19)에는 백옥유, 스크린, 격자(grid) 또는 다른 여과장치가 제공될 수 있다. 열가열 자켓(thermal heating jacket)(15)이, 원하면, 열적 탈착을 유도하기 위해 제공되지만, 발명의 목적에 따라서 용기에 흡착물질로부터의 흡착성 유체의 탈착은 열적으로 조절된 탈착이 최소로 유지되도록 수행되는 것이 바람직하며, 흡착제 매체에 대해 어떠한 가열도 하지 않는 것이 가장 바람직하다. 따라서 저장 및 분배 용기는 상온 조건, 즉 15psia 이하의 작동 압력과 42℃ 이하의 온도에서 유지될 수 있다.
흡착제 매체(16)는 저장되고 용기(12)로부터 분배되는 유체에 대한 흡착 친화성을 갖는, 소정의 효과적인 적합한 흡착성 물질을 포함할 수 있는데, 그로부터 소르빈산 염 유체가 적합하게 탈착될 수 있다. 실시예들은 하기를 포함한다: 결정성 알루미노실리케이트 조성물, 즉 약 4∼13Å 범위의 공극크기를 갖는 마이크로공극성 알루미노실리케이트 조성물, 및/또는 약 20∼40Å 범위의 공극크기를 갖는 중간공극 결정성 알루미노실리케이트 조성물; 매우 균일한 구형입자 형태의 비드 활성탄소 흡착제 같은 탄소 흡착제 매체, 즉 BAC-MP, BAC-LP 및 BAC-G-70R 비드 탄소 물질(뉴욕 주의 뉴욕에 소재한 Kureha Corporation of America), 실리카, 알루미나, 매크로망상구조(macroleticulate) 폴리머, 공극성 실리콘, 규조토(kieselguhr), 알루미늄 포스페이트, 점토, (공극성 폴리테트라플루오로에틸렌 폴리머, 매크로망상구조 폴리머 및 유리성 구역(glassy domain) 폴리머를 포함하는) 폴리머, 알루미늄 포스포실리케이트 등.
본 발명의 수행에 바람직한 흡착제 물질들은 제올라이트와 탄소 흡착제를 포함한다.
탄소 흡착제 물질의 바람직한 형태는 다음을 포함한다: 폴리아크릴로니트릴, 설폰화된 폴리스티렌-디비닐벤젠 등과 같은 합성 탄화수소 수지들의 열분해에 의해 형성된 탄소; 셀룰로스 탄(char); 목탄; 그리고 코코넛 껍질, 피치, 나무, 석유, 석탄 등과 같은 천연물질로부터 형성된 활성탄소.
바람직한 탄소 흡착제 물질은 과립형 목탄을 적당한 고온까지 가열함으로써 제조된 고 흡착제 형태의 탄소인 활성탄소이다. 가장 바람직한 것은 소위 비드 탄소 형태의 활성탄소이며, 여기서 비드, 즉 매우 균일한 직경의 구형입자는 약 0.1∼1cm 범위에 직경을 가지며, 보다 바람직하게는 약 0.25∼2mm 직경을 가진다.
흡착제 물질은 적합하게 유체 저장 및 분배 시스템의 성능에 유해한 영향을 줄 수 있는, 흔적(trace) 물질이 없게 하기 위해 적당하게 가공되거나 또는 처리될 수 있다. 예를 들면, 흡착제는 세척 처리(washing treatment)를 할 수 있으며, 즉 플루오르화수소산으로 금속류 및 산화성 전이금속종과 같은 흔적 성분을 충분히 없게 한다.
계속해서 도 1에 관해 설명하면, 캐리어 가스 공급원(20)이 SFDS로부터의 소르베이트 유체의 분배를 용이하게 할 목적으로 제공된다. 캐리어 가스 공급원(20)은 가압형 용기 또는 비활성 기체의 발생원 형태로 캐리어 가스를 제공할 수 있다. 캐리어 가스는 사실상 바람직하게 불활성이며 질소, 헬륨, 아르곤 등을 포함할 수 있다.
캐리어 가스 공급원(22)이 라인(24)에 의해 캐리어 가스 입구(27)를 통하여 소르베이트 가스 분배 용기(12)에 연결되며, 그것에 의하여 캐리어 가스 공급원(22)은 분배 용기(12)와 가스 유동소통이 이루어진다. 가스 입구(27)는 분배포트(19)로부터 소르베이트 유체 분배 용기의 대향단에 위치하여 통기 효과 및 흡착제 매체(16)와 캐리어 가스 접촉 정도를 최대화한다.
노즐, 스파저(sparger), 분배기, 유동 살포기(flow spreader), 분배기 등과 같은 (도시화되지 않은) 수단이 용기에 제공될 수 있어서, 캐리어 가스 유동을 FSDS 용기의 내부용적에 분배하여, 그것으로 인해 FSDS 용기에 흡착제 물질로부터 흡착성 유체를 최대로 추출하고 캐리어 가스 스트림에서 흡착성 유체를 뽑아내게 한다.
도시된 실시예에 캐리어 가스 분배 장치(28)는 공급원(22)로부터 FSDS를 통한 캐리어 가스의 유동을 조절하기 위한 장치와 관련이 있다. 캐리어 가스 분배 장치(28)는 모니터링 수단과 유동조절수단을 적당하게 포함할 수 있다.
캐리어 가스 분배 장치(28)는 라인(24)을 거쳐 캐리어 가스 주입 튜브(25)를 경유하여 소르베이트 유체 분배 용기(12)로 들어가는 캐리어 가스 유속을 모니터하는데 사용된다. 분리밸브(isolation valve)(26)가 소르베이트 가스 분배 용기(12)로의 캐리어 가스 유동을 단리하는 대체수단(alternate means)으로서 라인(24)에 제공된다. 캐리어 가스 입구(27)는 (도시되지 않은) 튜브 결합수단이 장착되어 캐리어 가스 공급원(22)의 교환(change-out)을 용이하게 한다.
캐리어 가스 분배 장치(28)와 소르베이트 유체 분배 장치 모두가 용기로부터 유출구(19)를 통하여 유출된, 캐리어 가스와 소르베이트 유체의 가스 혼합물에서 원하는 소르베이트 유체 농도에 따라 유체유동을 조절하기 위해 도시된 바와 같은, 마이크로프로세서(21) 또는 다른 적절한 제어수단에 제어되게 연결될 수 있다. 부가적인 마이크로프로세서 연결은 도시된 바와 같은 가열자켓(15)에 이루어질 수 있어서, 원할 때 선택적으로 열적 탈착을 제어하기 위해 가열자켓의 선택적 가동(actuation) 또는 비가동(deactuation)을 유효하게 한다.
비말동반된 흡착성 유체를 포함하는 캐리어 가스 스트림은 도 1에 도시된 바와 같이 용기(12)로부터 유출라인(9)으로 유출되며, 저장 및 분배 용기의 유체를 외부로 분배하기 위한 도관, 튜브, 파이프, 유동 채널, 또는 다른 유동통과수단을 포함할 수 있다. 유출라인(9)으로부터 나온 캐리어 가스 혼합물은 캐리어 가스 스트림의 소르베이트 유체 성분이 이용되는 이온주입챔버 또는 도핑장치 또는 다른 공정 시스템 같은 (도 1에 도시화되지 않은) 하류의 사용 장소로 보내질 수 있다.
도 2에 관해서, FSDS의 개략적인 대표도 본 발명의 다른 실시예에 따라 도시되었다. 도시된 시스템은 가압형 가스 실리더의 형태를 취할 수 있는, 캐리어 가스원(60)을 포함한다. 실린더 밸브(62)는 캐리어 가스를 라인(61)으로 방출하기 위해 캐리어 가스원(60)에 제공된다.
보조유동(assisted flow)이 라인(61)에 요구되는 경우에, 펌프(68)가 그 하류에 위치할 수 있다. 여과장치 및 정제장치(63)가 캐리어 가스원(60)으로부터 존재할 수 있거나 그렇지 않으면 펌프(68)에서 생성되는 미립자를 감소시키기 위해 제공될 수 있다.
펌프(68)는 소정의 적합한 형태일 수 있으나, 바람직하게는 이중-단계 전-금속(all-metal) 밀봉된 격막(diaphragm) 펌프이다. 그러한 펌프들은 안정성과 순도 때문에 발명의 실행에 있어서 바람직하며, 낮은 누수율과 높은 펌프 속도 성능을 특징으로 한다.
캐리어 가스 공급원(60)은 라인(61)에 의해 저장 및 분배 용기(30)에 결합되며, 그것으로 인해 캐리어 가스 공급원(60)dl 저장 및 분배 용기(30)와 유동소통되게 한다. 라인(61)을 통한 캐리어 가스의 유동은 유동제어수단에 의해 제어될 수 있으며, 이것은 예를 들면 유동제어밸브(64)와 관련 고정 오리피스 또는 박스(66)에 의해 개략적으로 나타낸 질량유동 제어장치를 포함할 수 있다.
라인(61)에는 저장 및 분배 시스템의 최종 사용에 적합한 원하는 공정 유속 및 압력에서 캐리어 가스를 저장 및 분배 용기(30)로 제어되게 흐르게 하기 위해, 절대압력 조절장치(64), 여과장치 및 정제장치(63), 그리고 고정 오리피스 또는 질량유동 제어장치(66)가 배치된다.
절대압력 조절장치(64)로부터 하류에서 정제장치(63)는 공급되는 캐리어 가스를 정제하는데 적합하여, 화학흡착법으로 캐리어 가스로부터 나오는 유해하거나 원하지 않는 성분, 즉 물과 산화제를 제거한다. 정제장치(63)는 또한 분배 유체 스트림의 여과를 제공하는데 적합하다. 정제장치(63)는 "Waferpure"의 상품명으로 상용화된 정제장치인 Millipore Corporation(Bedford, MA)를 포함하는, 소정의 적합한 형태일 수 있다.
작동시에, 분배될 유체를 흡착되게 보유하는 흡착제 물질을 함유하는 저장 및 분배 용기(30)는 캐리어 가스원(60)으로부터 라인(61)을 통하여 캐리어 가스 유동을 도입하게 된다. 캐리어 가스는 바닥 주입구(67)를 통하여 저장 및 분배 용기(30)로 들어간다. 캐리어 가스는 소르베이트 가스가 관련 농도 기울기에 의해 벌크가스상으로 통하게 하면서, 저장 및 분배 용기(30)를 통과한다. 그 후 결과물인 가스 혼합물이 매니폴드(31)를 거쳐 저장 및 분배 용기를 나간다.
분배 용기(30)는 가스 혼합물을 분배 용기(30)로부터 제어되게 방출하기 위한 실린더 밸브(32) 및 분배 용기(30)와 매니폴드(31) 사이의 가스 소통을 막기 위해 선택적으로 가동될 수 있는 분리밸브(34)에 결합된다.
매니폴드(31)는 분기장치(branch fitting)(36)를 가지며, 분기장치(36)에 의해 매니폴드는 비활성 가스 퍼지 분리밸브(38)를 가진 분기 퍼지(branch purge) 라인(37)과 가스 유동소통되게 연결된다.
이런 배열에 의해, 매니폴드는 분배 용기(30)로부터의 가스 전달을 위한 작동을 개시하기 전에 비활성 가스로 퍼지될 수 있다.
분기장치(36)로부터 하류에, 매니폴드는 2개의 연속적인 가스여과장치(42,44)를 포함하며, 그 중간에 시스템 작동에 적당한 압력 작동 범위를 갖는 압력변환기(46)가 배치된다.
가스 매니폴드(31)는 가스여과장치(44)의 하류에서 분기장치(54)에 연결된다. 측관 분리밸브(58)를 갖는 측관(51)이 분기장치(54)에 연결된다.
분기장치(54)의 하류에서 가스 매니폴드(31)는 가스유동 온오프식(on-off) 밸브(56)을 가지며, 그 하류에 흡착성 유체 및 캐리어 가스를 포함하는 캐리어 가스 스트림의 매니폴드(31)를 통하여 유속을 제어되게 조절하기 위한 질량유동 제어장치(52)를 배치한다.
질량유동 제어장치(52)의 하류 종단부에서, 매니폴드(31)는 연결장치(64a)에 의해 유동제어밸브(72)를 갖는 분배라인(71)으로 연결된다. 매니폴드(31)는 또한 연결장치(62a)를 경유하여 측관라인(51)과 가스 유동소통되게 연결된다.
유출라인(71)은 유동제어밸브(72)로부터 하류에서 이온원(ion source) 발생수단 또는 분배된 가스의 사용을 위한 다른 공정 설비에 연결될 수 있다. 유출라인(71)의 다른 말단부(61a)는 도 2의 소르베이트 유체 저장 및 분배 시스템 설비의 주어진 최종 목적 분야에 원하거나 또는 필요할 때, 다른 가스 분배 및 캐리어 가스 수단과 가스 유동소통되게 적당하게 연결된다.
도 1과 도 2에 예시로 도시된 특징을 갖는 저장 및 분배 시스템의 설비에 의해, 안전과 취급 관점에서 바람직하듯이, 용기의 흡착성 유체를 저압, 예를 들면 50∼650torr 범위로 유지하면서 저장 및 분배 시스템을 이용할 수 있지만, 동시에 요구시 캐리어 가스 스트림에서 용기로부터 나온 소르베이트 유체의 고 유속을 제공하는 것이 가능하다.
발명의 시스템은 여기에 광범위한 발표에 따라 동일하게 수행되도록 구성되고, 다양하게 배치될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 예를 들면, 도 2에 관해 설명하면, 압력변환기(46), 펌프(68), 압력조절장치(64), 질량유동 제어장치(66,52) 및 밸브(62,34, 56,58,72) 뿐만 아니라 펌프와 관련된 소정의 주입밸브는 저장 및 분배 시스템을 제어되게 작동하기 위해 수동 또는 자동제어시스템 회로에 효과적으로 서로 연결되어 미리 결정된 속도 또는 적합한 사이클 타이머 수단의 제어 하에 사이클 요구에 따라서 분배된 유체를 제공할 수 있다.
또한, 적절한 초대기압(superatmospheric pressure)에서 소르베이트 가스를 유지하는 저장 및 분배 용기에 캐리어 가스가 공급되어서, 가압된 캐리어 가스가 저장 및 분배 용기를 통해 충분한 유동을 제공하여 캐리어 가스의 공급을 위한 펌프나 컴프레서의 사용을 피할 수 있다. 저장 및 분배 용기와 관련된 분배회로는 추출기, 배기기, 펌프(저온펌프), 또는 다른 수단을 포함하여, 시스템에서 유동에 영향을 줄 수 있고, 캐리어 가스 스트림에서 탈착된 유체를 방출시키는 유동을 위해 캐리어 가스원으로부터 저장 및 분배 용기로 캐리어 가스를 끌어당길 수 있다.
본 발명의 시스템은 저장 및 분배 용기에 흡착제 물질로부터 소르베이트의 탈착 및 캐리어 가스 스트림에서 디소르베이트(desorbate) 가스의 비말동반을 달성하기 위해, 캐리어 가스의 통기를 제공하도록, 폭넓게 변형될 수 있음이 인식될 것이다.
따라서, 여기에서 발명이 특이한 특성, 양태 그리고 실시예들에 관하여 나타 내고 기술되지만, 발명이 여기 기술과 일치하는 폭 넓게 다양한 다른 실시예들, 특성들 및 실행들이 가능하고, 그리고 상기 기술의 범위와 진의내에서 발명과 하기에 기술한 청구항이 폭넓게 해석될 수 있도록 이해될 것이다.
본 발명의 저장 및 분배 시스템은 반도체 제조, 이온주입법, 평판 디스플레이의 제조, 의약 치료, 물 처리, 응급 호흡기 시스템, 용접 작동 및 우주항공뿐만 아니라 지상 및 수중응용분야와 같은, 분배된 가스가 요구되는 산업용 공정들에 가스를 제공하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 흡착제-기반 저장 및 분배 시스템은 그러한 응용분야에서 요구시 가스를 제공하도록 소형, 휴대용 및 쉽게 제작된 설비로부터 쉽게 조절된 형태로 가스가 공급되게 할 수 있다.

Claims (62)

  1. 소르베이트 유체의 저장 및 분배를 위한 장치에 있어서,
    소르베이트 유체에 흡착 친화성을 갖는 고상 물리적 흡착제 매체 및 소르베이트 유체를 함유하는 내부용적; 및 소르베이트 유체를 배출하기 위한 배출구;를 구비한 저장 및 분배 용기;
    저장 및 분배 용기의 내부용적과 가스 유동소통되게 연결된 캐리어 가스원;
    소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 생성하도록 캐리어 가스를 캐리어 가스원으로부터 저장 및 분배 용기의 내부용적을 통하여 유동시키기 위한 수단; 및
    가스 혼합물을 저장 및 분배 용기로부터 분배시키기 위한 수단;
    을 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 저장 및 분배 용기가 상온 및 대기압 조건에서 유지되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 캐리어 가스원이 저장 및 분배 용기의 가스입구에 의해 저장 및 분배 용기와 가스 유동소통되게 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 가스입구가 배출구와 공간 이격된 관계로 저장 및 분배용 기상에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 저장 및 분배용기를 통하여 캐리어 가스를 유동시키기 위한 수단이 캐리어 가스 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 저장 및 분배장치를 통하여 캐리어 가스를 유동시키기 위한 수단이 캐리어 가스가 저장되는 가압탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 흡착제 매체를 가열하기 위한 수단이 없는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 저장 및 분배 용기가 대기압에서 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 저장 및 분배 용기가 내부용적에 있어서 50∼850torr 범위의 압력에서 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제2항에 있어서, 캐리어 가스원으로부터의 캐리어 가스가 수소, 헬륨, 아르곤, 질소 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 캐리어 가스종을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 소르베이트 가스를 전달하기 위한 장치에 있어서,
    소르베이트 가스의 적어도 일부가 물리적 흡착제 매체에 의해 흡착되게 보유되도록, 소르베이트 가스에 흡착 친화성을 갖는 물리적 흡착제 매체 및 소르베이트 가스를 함유하는 내부용적; 및 소르베이트 가스를 배출하기 위한 배출구;를 구비한 저장 및 분배 용기;
    소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물을 형성하도록, 저장 및 분배 용기의 내부용적으로 캐리어 가스를 도입시키기 위한 수단;
    소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물을 저장 및 분배 용기로부터 배출하기 위한 수단; 및
    저장 및 분배 용기로부터 배출된 소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물에 서의 소르베이트 가스의 농도를 선택적으로 제어하기 위한 수단;
    을 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 저장 및 분배 용기가 대기압 및 상온 조건에서 유지되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제11항에 있어서, 저장 및 분배 용기로부터 배출된 소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 가스의 농도를 선택적으로 제어하기 위한 수단이 저장 및 분배 용기로 들어가는 캐리어 가스의 유속을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 있어서, 저장 및 분배 용기로 들어가는 캐리어 가스의 유속을 제어하기 위한 수단이 질량유동 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 저장 및 분배 용기로 들어가는 캐리어 가스의 유속을 제어하기 위한 수단이 캐리어 가스가 저장 및 분배용기로 들어가기 전에 통하여 유동되는 오리피스 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제14항에 있어서, 질량유동 제어장치가 저장 및 분배 용기로부터 배출된 소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물에서의 소정의 소르베이트 가스 농도의 함수로서 캐리어 가스의 유속을 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서, 오리피스 부품이 저장 및 분배 용기로부터 배출된 소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물에서의 소정의 소르베이트 가스 농도의 함수로서 캐리어 가스의 유속을 제어하도록 선택적으로 가변하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제11항에 있어서, 저장 및 분배 용기로부터 배출된 소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 가스의 농도를 선택적으로 제어하기 위한 수단이 저장 및 분배 용기에서의 흡착제 매체의 온도를 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 소르베이트 유체를 소르베이트 유체 저장 및 분배 시스템으로부터의 전달하기 위한 방법에 있어서,
    흡착제 매체상에 흡착되는 소르베이트 유체에 대해 흡착 친화성을 갖는 고상 물리적 흡착제 매체를 함유하는 내부용적을 가진 저장 및 분배 용기를 제공하는 단계; 및
    소르베이트 유체를 흡착제 매체로부터 탈착시키고 저장 및 분배 용기로부터 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 배출시키도록 캐리어 가스를 저장 및 분배 용기를 통하여 유동시키는 단계;
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 저장 및 분배 용기를 통하여 유동된 캐리어 가스의 유속을 제어함으로써, 저장 및 분배 용기로부터 배출된 소르베이트 가스/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 가스의 농도를 선택적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 소르베이트 유체의 저장 및 분배를 위한 장치에 있어서,
    소르베이트 유체에 흡착 친화성을 갖는 고상 물리적 흡착 매체 및 소르베이트 유체를 함유하는 내부용적; 및 소르베이트 유체를 용기로부터 배출시키기 위한 배출구;를 구비한 저장 및 분배 용기 ;
    저장 및 분배 용기의 내부용적과 가스 유동소통되게 연결된 캐리어 가스원;
    소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 생산하도록 캐리어 가스를 캐리어 가스원으로부터 저장 및 분배 용기의 내부용적을 통하여 유동시키기 위한 수단;
    가스 혼합물을 저장 및 분배용기로부터 분배시키기 위한 수단; 및
    소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물의 소정 특성을 유지시키는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터의 분배시키기 위한 수단;
    을 포함하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 소정의 특성이 압력, 온도, 조성, 흡착제 매체로부터 소르베이트 유체의 탈착률, 농도 기울기 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배시키기 위한 수단이 소르베이트 유체 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배하기 위한 수단이 유동밸브, 질량유동 제어장치; 사이클 타이머; 계량 어셈블리; 다성분 캐리어 가스의 구성을 위해 다양한 캐리어 가스 성분에 연결된 밸브화 매니폴드; 측관 분리밸브를 가진 측관; 및 캐리어 가스원 밸브헤드 조절 어셈블리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 캐리어 가스 유동조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물의 소정 특성을 유지시키는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터의 분배시키기 위한 수단이 열 질량유동 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제25항에 있어서, 열 질량유동 제어장치가, 분배 용기로부터 분배된 소르베이트 유체의 유속을 모니터링하고 소르베이트 유체의 유속을 변경시켜 캐리어 가스의 일정한 유동에 대하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체의 소정 농도를 유지시키도록, 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제25항에 있어서, 열 질량유동 제어장치가, 저장 및 분배 용기로부터 분배된 소르베이트 유체의 유속을 모니터링하고 하기 식에 따라 소르베이트 유체의 유속을 변화시켜 캐리어 가스의 일정한 유동에 대하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체의 소정 농도를 유지시키도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 장치:
    Figure 112005077762312-pct00005
    여기서,
    M1은 소르베이트 유체의 유속;
    M2는 캐리어 가스의 유속;
    Q는 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체에 대하여 열 질량유동 제어장치에 의하여 측정된 열 유동율(flux);
    CP1은 소르베이트 유체의 열 용량;
    CP2는 캐리어 가스의 열 용량;
    T는 열 질량유동 제어장치의 가열온도; 및
    △T는 열 질량유동 제어장치와 관련된 가열/비가열 온도차이다.
  28. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물의 소정 특성을 유지하는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배시키기 위한 수단이 푸리에변환 적외 분광계 모니터, 초음파 모니터 및 압전 수정 진동자 미량천칭 모니터로 이루어진 그룹으로부터 선택된 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물의 소정 특성을 유지시키는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배시키기 위한 수단이 (1) 분당 0.1∼200 표준입방피트의 범위로 저장 및 분배 용기로부터 캐리어 가스의 유동; 및 (2) 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체의 대기압 이하 부분압력;을 유지하도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물의 소정 특성을 유지시키는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배시키기 위한 수단이 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서 소르베이트 유체의 부피로 50∼5000ppm의 농도를 유지시키도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체가 실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체가 아르신 또는 포르핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제21항에 있어서, 저장 및 분배 용기가 WY 사이즈 가스 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제21항에 있어서, 가스 혼합물을 저장 및 분배 용기로부터 분배시키기 위한 수단이 반도체 제조 유니트에 가스 혼합물 급송 관계로 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제34항에 있어서, 반도체 제조 유니트가 실리콘 에피탁시 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 34항에 있어서, 반도체 제조 유니트가 이온 주입 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 34항에 있어서, 반도체 제조 유니트가 도핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 생성하도록 캐리어 가스원으로부터 저장 및 분배 용기의 내부용적을 통한 캐리어 가스의 유동이 없는 경우, 저장 및 분배 용기에서의 흡착성 유체의 압력을 50∼650torr로 유지시키도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 21항에 있어서, 캐리어 가스가 수소, 아르곤, 헬륨, 질소 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제21항에 있어서, 가스 혼합물을 저장 및 분배 용기로부터의 분배시키기 위한 수단이 화학적 증착 유니트에 가스 혼합물 급송관계로 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제21항에 있어서, 소르베이트 유체와 캐리어 가스 각각이 별개의 유기금속 전구물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 소르베이트 유체를 소르베이트 유체 저장 및 분배 시스템으로부터 소르베이트 유체 소비 시스템으로 전달하기 위한 방법에 있어서,
    소르베이트 유체에 흡착 친화성을 갖는 고상 물리적 흡착제 매체 및 흡착제 매체상에 흡착된 소르베이트 유체를 함유하는 내부용적을 구비한 저장 및 분배 용기를 제공하는 단계;
    소르베이트 유체를 탈착시키고 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 형성하도록 캐리어 가스를 저장 및 분배 용기의 내부용적을 통하여 유동시키는 단계;
    가스 혼합물을 저장 및 분배 용기로부터 분배하는 단계; 및
    소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물의 소정 특성을 유지시키는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터의 분배하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 소정 특성이 압력, 온도, 조성, 흡착제 매체로부터 소르베이트 유체의 탈착속도, 농도 기울기 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제42항에 있어서, 소르베이트 유체 분석기가 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제42항에 있어서, 유동밸브, 질량유동 제어장치; 사이클 타이머; 계량 어셈블리; 다성분 캐리어 가스의 구성을 위해 다양한 캐리어 가스 성분에 연결된 밸브화 매니폴드; 측관 분리밸브를 가진 측관; 및 캐리어 가스원 밸브헤드 조절 어셈블리;로 이루어진 그룹으로부터 선택된 캐리어 가스 유동조절수단을 사용하여, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제42항에 있어서, 열 질량유동 제어장치를 사용하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제42항에 있어서, 저장 및 분배 용기로부터 분배된 소르베이트 유체의 유속을 모니터링하고, 소르베이트 유체의 유속을 변화시켜 캐리어 가스의 일정한 유동에 대하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체의 소정 농도를 유지시키는 것을 포함하는 방법.
  48. 제46항에 있어서, 열 질량유동 제어장치가, 저장 및 분배 용기로부터 분배된 소르베이트 유체의 유속을 모니터링하고 하기 식에 따라 소르베이트 유체의 유속을 변화시켜 캐리어 가스의 일정한 유동에 대하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체의 소정 농도를 유지시키도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112005077762312-pct00006
    여기서,
    M1은 소르베이트 유체의 유속;
    M2는 캐리어 가스의 유속;
    Q는 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체에 대하여 열 질량유동 제어장치에 의하여 측정된 열 유동율;
    CP1은 소르베이트 유체의 열 용량;
    CP2는 캐리어 가스의 열 용량;
    T는 열 질량유동 제어장치의 가열온도; 및
    △T는 열 질량유동 제어장치와 관련된 가열/비가열 온도차이다.
  49. 제42항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 푸리에변환 적외 분광계 모니터, 초음파 모니터 및 압전 수정 진동자 미량천칭 모니터를 사용하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물의 소정 특성을 유지하는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배용기로부터 분배하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제42항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 (1) 분당 0.1∼200 표준입방피트의 범위로 저장 및 분배 용기로부터 캐리어 가스의 유동; 및 (2) 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서의 소르베이트 유체의 대기압 이하 부분압력;을 유지시키는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제42항에 있어서, 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물을 모니터링하고 이에 응답하여 소르베이트 유체/캐리어 가스 혼합물에서 소르베이트 유체의 부피로 50∼5000ppm의 농도를 유지시키는 속도, 양, 또는 속도 및 양으로 소르베이트 유체를 저장 및 분배 용기로부터 분배하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제42항에 있어서, 소르베이트 유체가 실란을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제42항에 있어서, 소르베이트 유체가 아르신 또는 포르핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제42항에 있어서, 저장 및 분배 용기가 WY 사이즈 가스 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제42항에 있어서, 저장 및 분배 용기로부터의 가스 혼합물이 반도체 제조 유니트로 유동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제55항에 있어서, 반도체 제조 유니트가 실리콘 에피탁시 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 55항에 있어서, 반도체 제조 유니트가 이온 주입 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제 55항에 있어서, 반도체 제조 유니트가 도핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제42항에 있어서, 캐리어 가스원으로부터 저장 및 분배 용기의 내부용적을 통한 캐리어 가스의 유동이 없는 경우, 저장 및 분배 용기에서의 흡착성 유체의 압력을 50∼650torr로 유지시키도록 수행되는 것을 특징으로 하는 장치.
  60. 제 42항에 있어서, 캐리어 가스가 수소, 아르곤, 헬륨, 질소 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제 42항에 있어서, 저장 및 분배 용기로부터의 가스 혼합물이 화학적 증착 유니트로 유동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제42항에 있어서, 소르베이트 유체와 캐리어 가스 각각이 별개의 유기금속 전구물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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