KR100996782B1 - 회수가능하며 재사용가능한 백이 내장된 드럼형 유체 저장및 분배 용기 시스템 - Google Patents

Abstract

유체 저장 및 분배용 "백이 내장된 드럼형' 용기(10)가 개시된다. 이 용기(10)는 용기의 저장, 운반 및 사용에 필요한 부피 공간을 최소화하도록 형성된다. 용기들로부터 액체를 소비후 용기들은 최종 사용자 마켓 및 재생설비로 용기중의 액체를 공급하는 시스템에 유용하게 사용된다.

유체, 반도체 제조, 백이 내장된 드럼, 고순도, 재생

Description

회수가능하며 재사용가능한 백이 내장된 드럼형 유체 저장 및 분배 용기 시스템{Returnable and Reusable, Bag-In-Drum Fluid Storage and Dispensing Container System}

본 발명은 용기의 저장, 운반 및 사용에 요구되는 부피공간을 최소화하도록 형성된 유체의 저장 및 분배에 유용한 "백 내장 드럼형(bag-in-a-drum)" 용기에 관한 것이다. 특정 실시예의 용기 설계는 외부 하우징을 비용 절감을 위해 회수하고 재사용할 수 있도록 분리가능한 리드(lid) 및 라이너(liner)를 구비한다.

반도체 제조 분야에서, 그리고 많은 다른 산업 공정 적용예에서 유체 용기가 처리 유체의 공급원으로서 이용된다. 이러한 유체 용기는 최종 사용 설비로부터 떨어진 위치에서 제조 및 충전되어 트럭이나 레일, 혹은 항공 운송을 통해 사용 지점으로 운반된다.

최종 사용 설비에서 용기는 유체가 이용될 공정 시스템에 투입되기까지 비축되거나 재고처리될 수 있다. 유체 이용 공정 시스템은 용기로부터 시스템의 공정 설비로 유체를 선택적으로 분배하기 위해서 용기에 연결되는 유체흐름회로를 구비할 수도 있다.

반도체 제조 및 많은 다른 유체 적용예에서 고순도의 유체 반응물이 필수적이다. 이러한 적용예에서 어떠한 중대한 유체 오염은 유체 소비 공정에서 제조된 제품을 의도하는 목적에 대해 불완전하게 하거나 무용으로 만들 수 있다. 이러한 제품을 제조하는 공정 시스템에 유체를 공급하는 데 사용되는 용기는 따라서 공정에서 오염 문제를 피하는 특징을 가져야 한다. 특히, 용기는 상태가 엄격히 청결해야 한다. 용기는 또한 용기의 유체접촉 성분으로부터 용기에 저장되는 유체에 오염물질을 공급하는 "입자 분리(particle shedding)" 가스배출 혹은 다른 형태로 오염이 초래되는 것을 피해야 한다. 용기는 또한 수용된 유체의 변질 혹은 분해 없이 유체를 사용하기 전에 순수 상태로 유지해야 한다.

상기 설명한 많은 유체 소비 제조 작업에서 유체 용기의 공급, 운반, 저장 및 처분은 탱크 야적장 및 유체용기 저장실 등의 설비에 관련된 자재 비용 및 상당한 운전 비용을 발생시킨다. 이 기술분야에서는 이러한 자재 및 조작 비용을 최소화하는 유체 용기를 제공할 상응하는 필요성이 존재한다.

테트라에틸오쏘실리케이트(tetraethylorthosilicate)와 같은 범용 화학약품(commodity chemical)을 위한 화학약품 전용의 스테인레스강 용기의 경우를 제외하고, 빈 용기의 회수 선적과 관련된 비용, 사용 용기를 순도 기준을 충족하는 수준으로 세척하는 비용, 및 화합물 전용 혹은 고객 전용의 재충전가능한 용기에 대한 필요성과 관련된 취급상 어려움에 기인하여 고순도 용기들은 통상 재충전할 수 없거나 재사용가능하지 않다. 따라서, 고순도 유체가 사용되는 적용예에서, 비용 효과적이고 편리한 방식으로 재사용가능한 유체 용기를 제공하는 것과, 이러한 용기를 반복 사용하기 위한 일체형 공급 시스템을 제공하는 것은 이러한 기술 분야에서 상당한 진보일 것이다.

본 발명은 용기의 저장, 운반 및 이용을 위한 콤팩트 형태를 가지는 백 내장 드럼형 유체 저장 및 분배 용기와, 이러한 형태의 용기들을 이용하는 일체형 유체공급 시스템에 관한 것이다.

일 측면에서, 본 발명은 액체, 예컨대 고순도 액체를 저장 및 분배하기 위한 백 내장 드럼형 용기에 관한 것이다. 용기는 내부 용적을 가지는 실질적으로 단단한 오버팩과, 상기 내부 용적에 장착되고 액체로 채워질 수 있는 가요성 필름재료의 입체 밀폐 라이너를 구비한다.

특정 실시예에서, 본 발명은 내부 용적을 가지는 실질적으로 단단한 오버팩과, 상기 내부 용적에 장착되고 액체로 채워질 수 있는 가요성 필름재료의 입체 밀폐 라이너를 구비한 고순도 액체를 저장 및 분배하기 위한 백 내장 드럼형 용기에 관한 것이다. 오버팩은 대면하는 전방 및 후방 벽들과 대면하는 측벽들을 포함하는 실질적으로 단단한 수용부와 마루부재를 구비하며, 여기에서 전방, 후방 및 측벽들은 아래로 테이퍼되며 오버팩은 제거가능하거나 혹은 적어도 실질적으로 단단한 용기의 수용부를 상응하는 용기의 수직으로 적층된 열에 수직으로 적층할 수 있게 형성된 상부를 구비한다. 이러한 일 실시예에서 수용부는 실질적으로 직사각형 평행육면체 형태이다. 이러한 다른 실시예에서, 수용부는 적층을 촉진하기 위하여 테이퍼진 측벽들을 가지도록 라운드가공된다. 상기 실시예에서 수용부는 약 0.005 ~ 약 0.030 인치 범위의 두께를 가지는 순수 폴리머 필름으로 형성되고 액체로 충전시 헤드부 공간이 없는 형태로 된 라이너를 구비한다. 라이너는 유체를 라이너로부터 운반시키거나 유입시키기 위한 유체 운반용 커넥터를 가진 적어도 하나의 라이너의 커플링 수용부와, 이 수용부와 연결된 캡을 구비하고, 수용부는 실질적으로 단단한 폴리머 재료로 형성된다.

본 발명의 다른 측면은, 용기속의 액체를 최종 사용자 마켓에 공급하고 액체의 소비후 용기를 재제작하는 방법에 대한 것이다. 상기 방법은:

(a)오버팩과 웨트 부품을 각각 가지는 용기를 제조하는 단계(즉, 라이너로부터 유체를 운반해내고 라이너로 유체를 운반하는 부분과, 캡과 이 부분에 연결된 침지튜브를 가지는 액체 수용 라이너);

(b)액체 충전 용기를 제공하기 위하여 용기에 액체를 충전하는 단계;

(c)용기중의 액체를 최종 사용자가 사용하여 빈 용기를 발생시키는 최종 사용자 마켓의 최종 사용자에게 액체가 충전된 용기를 운반하는 단계;

(d)빈 용기들의 적어도 오버팩을 재생 설비로 운반하여 빈 용기의 오버팩을 포함하는 재생용기를 형성하도록 처리하는 단계;

(e)재생용기를 액체 충전 설비로 운반하고 액체가 충전된 재생 용기를 제공하기 위하여 액체로 용기를 충전하는 단계; 및,

(f)연속해서 (c), (d), 및 (e) 단계를 반복하는 단계를 구비한다.

이러한 방법에서 비워진 용기를 발생시킨 후에 최종 사용자는 웨트 부품(예컨대, 라이너)을 제거하고 재생 설비로 운반하기 위해 적층열에 겹끼울 수 있는 오버팩들을 간단히 적층할 수 있다. 다른 실시예로, 빈 용기들은 최종 사용자에 의해 선적되어 재생설비로 보내질 수 있고, 이러한 설비에서 웨트 부품들(예컨대, 라이너)은 제거될 수 있으며, 오버팩들은 세척되고 검사될 수 있으며, 이어서 새로운 라이너들의 삽입 및 새로운 재생 캡들과 침지튜브들의 장착을 통해 오버팩들을 재생용기로 재생시킨다.

본 발명의 다른 실시예들, 특징 및 다른 면들은 이어지는 상세한 설명과 첨부하는 청구범위에 의해 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 저장 및 분배 용기의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 라이너의 사시도이다.

도 3은 용기들의 저장 및 운반용 배치를 규정하기 위해 끼워진 상호연결된 관계에 있는 본 발명에 따른 유체 저장 및 분배 용기들의 열을 도시하는 전방 입면도이다.

도 4는 오버팩들의 저장 및 운반용 배치를 규정하기 위해 끼워진 상호연결된 관계에 있는 본 발명에 따른 유체 저장 및 분배 용기들의 오버팩들의 열을 도시하는 전방 입면도이다.

도 5는 본 발명의 예로서의 특정 실시예에 따른 용기 제작, 사용, 재생 및 재사용 시스템을 나타내는 개략적인 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 유체 저장 및 분배 용기를 사용하는 일체형 유체 공급 시스템의 일반화된 개략적인 흐름도이다.

본 출원의 출원일과 동일자로 출원된 발명의 명칭이 "초순수 액체중의 입자의 발생을 최소화하기 위한 장치 및 방법(APPARATUS AND METHOD FOR MINIMIZING THE GENERATON OF PARTCLES IN ULTRAPURE LQUIDS)"인 웨인 켈리(Wayne Kelly)와 데니스 칠코트(Dennis Chilcote)에 의해 2002년 5월 3일자로 출원된 미합중국 특허출원 제 10/139,185호, 및 발명의 명칭이 "전자적으로 정보를 저장하는 액체 취급 시스템(LIQUID HANDLING SYSTEM WITH ELECTRONIC INFORMATION STORAGE)"인 케빈 티.오도허티(Kevin T. O'Dougherty)와 로버트 이. 앤드류(Robert E. Andrews)에 의한 미국 특허출원 제10/139,104호의 개시 내용들이 전체적으로 참고를 위해 여기에 포함된다.

본 발명의 일 실시예에서는 용기의 "백(bag)" 부품에 액체를 보유할 수 있고 용기의 "드럼(drum)" 부품을 구성하는 대체로 단단한 케이싱 혹은 하우징에 연결되는 가요성의 탄성적인 라이너를 포함하는 소위 "백이 내장된 드럼(bag-in-a-drum)"형태의 유체 용기를 제공한다.

본 발명의 유체 용기는 본 발명의 또 다른 실시예로서 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 일체형 공급 시스템에서 재사용가능한 유체 저장 및 분배 물품을 제공 하기 위하여 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 특징들 중에서 선택된 특징들을 구비하여 다양하게 제조될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 저장 및 분배 용기(10)의 사시도이다. 용기(10)는 액체, 예컨대 고순도 액체(중량으로 99.99% 보다 높은(〉) 순도를가지는)를 일반적으로 단단한 하우징(14)에 보유할 수 있는 가요성의 탄성적인 라이너(12)를 포함한다.

상기 라이너(12)는 입체의 밀폐된 헤드 라이너이다. 라이너의 입체 특징은, 라이너 구조를 형성하기 위하여 그 겹쳐진 가장자리들에서 겹쳐진 평평한 시트편들을 가열 실링하여 일반적으로 형성되는 평면(2-dimensional) 라이너와 달리 라이너가 튜브형 본체 재료로 형성됨을 의미한다. 튜브형 본체 재료, 즉 불어만든 튜브형 폴리머 필름 재료를 이용함으로써, 라이너의 측면을 따라 고온 시일 용접된 시임(seam)들은 만들어지지 않는다. 측면에 용접된 시임이 없으므로 평면 라이너에서 시임의 손상을 빈번하게 유발하고 라이너에 응력을 가하는 힘과 압력에 더욱 잘 견딜 수 있는 라이너를 제공하게 된다. 본 발명의 용기의 라이너는 밀폐된 헤드 특징인 것이 유익하다. 밀폐된 헤드 라이너는 라이너의 헤드부에서 목이 개방되거나 포트가 개방되게 형성된 개방 헤드 라이너와 반대로 시일되거나 밀폐된 헤드 부분을 가지는 라이너이다.

본 발명은 1회용의 얇은 막의 입체 밀폐 헤드 라이너를 사용하여 이 기술 분야에서 진전을 이룬다. 조작시, 라이너(12)는 각각의 사용후에 (즉, 용기 안에 담긴 액체가 고갈되면) 제거되며, 전체 용기(10)를 재사용할 수 있도록 새로운 사전에 세척된 라이너로 교체된다.

본 발명에 따른 용기내 라이너의 입체 밀폐 특성은 라이너에 상당한 내구성을 부여한다. 예컨대, 라이너의 내구성 적합 시험에서 상응하는 평면의 밀폐 라이너가 8 ~20 시간의 사용가능한 내구 수명을 나타냄에 비해 입체의 밀폐 라이너는 70 ~ 80시간의 수명을 나타내었다. 시험 방법은 랜스몬트 가변주파수 진동표(Lansmont Variable Frequency Vibraton Table)를 사용하는 오버더로드 쉽먼트 시뮬레이션(Over the Road Shipment Simulation)을 포함하는 데, 이 방법은 두가지 형태의 액체충전 라이너 용기(즉, 하나의 용기는 입체의 밀폐된 형태의 액체 충전 라이너를 유지하는 것이며, 다른 용기는 평면의 개방 헤드형 액체충전 라이너를 유지하는 것)로 시험되었다. 라이너 외측에서 액체가 누출하면 손상으로 정의되었으며, 각각의 용기의 라이너들은 8시간 마다 액체 누출을 검사하였다. 샘플 크기는 입체 라이너와 평면 라이너에 대해 동일하였다(샘플 크기 10). 입체의 밀폐헤드 액체 라이너는 〉70 시간(통상 ~80 시간) 동안 액체를 수용하였고 평면 밀폐 헤드 라이너는 〉20 시간(통상 ~8시간) 동안 액체를 수용하였다.

본 발명의 용기에 입체 밀폐헤드 라이너를 사용하는 것은 본 발명의 용기의 중요한 특징이다. 이제까지 단지 평면의 밀폐헤드 라이너 혹은 입체의 개방헤드 라이너들이 제조되었으나, 이들은 수용된 액체의 순도가 중요치 않은 산업상의 적용예에만 사용할 수 있다. 종래의 평면 밀폐헤드 라이너 및 입체 개방헤드 라이너들은 필름 제품용의 충분한 양의 정상적인 플라스틱 첨가제를 함유하는 폴리머 필름 재료로 통상 제조되었다. 이러한 종래의 플라스틱 첨가제들은 자외선 안정제, 가소제, 산화방지제, 충전제, 증량제, 안료, 성형제 혹은 주조제 등과 같은 가공제를 포함한다.

종래의 라이너들을 제조하였던 필름에 이와 같이 여러가지 첨가제를 종래 사용한 결과, 통상의 필름 성분들은 오염원을 제공하였는데, 첨가물들이 라이너에 수용된 액체에 녹거나 폴리머 필름에서 더 큰 확산성을 가지며 표면으로 이동하여 용해되고 라이너의 액체에서 오염원으로 되는 제품으로 분해되기 때문이다.

따라서, 종래의 평면 밀폐헤드 라이너들과 입체의 개방헤드 라이너들은 구성용기 재료로부터의 추출물과 금속 성분의 측면에서 액체 반응물의 고순도 표준을 가지는 반도체 제조와 같은 적용예에는 적합하지 않다.

이는 상기 설명한 플라스틱 첨가물이 없는 라이너 성형용 필름 재료를 이용하는 본 발명의 실시에 의해 해결된다. 본 발명은 순수(첨가물이 없는) 폴리에틸렌 필름, 순수 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필름, 혹은 다른 적당한 폴리머 재료와 같은 라이너용의 실질적으로 순수한 필름을 이용한다. 다른 대체적인 필름 재료의 예로서는 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아세탈, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리부틸렌 등이 있다.

현재는 순수 폴리머 재료는 단지 단단한 용기들, 예컨대 0.125 내지 약 0.25인치 혹은 그보다 두꺼운 크기의 벽 두께를 가지는 용기용으로만 이용된다. 본 발명의 라이너에 이용되는 필름은 이러한 두께보다 작다. 예컨대, 본 발명의 용기의 라이너를 구성하는 필름 재료의 두께는 약 5 mils(0.005인치) 내지 약 30 mils(0.030 인치) 범위임이 바람직하며, 예컨대, 20 mils(0.020 인치)가 바람직하다.

입체 밀폐헤드 라이너는 적당한 방식으로 제조될 수 있는 데, 도 1에 도시한 바와 같이 포트 혹은 캡 구조물(28)에 접합될 수 있는 용기의 상단부에 일체형 충전구멍을 형성하는 라이너의 튜브형 로우 몰딩을 사용하여 제조함이 바람직하다. 이와 같이, 라이너는 각각 유체를 공급받고 배출하는 것을 포함하는 충전 혹은 분배 작업을 위한 적당한 연결기 수단에 라이너를 연결하기 위한 개구를 가질 수 있다. 라이너 포트에 접합된 캡은 수동으로 분리될 수 있고 라이너 포트와 캡의 특수한 구조와 관련하여 다양하게 구성될 수 있다. 캡은 또한 어떠한 적당한 연결 방식으로 유체를 도입하거나 분배하기 위해 침지튜브와 연결하도록 배치될 수 있다.

이와 같이 용기 라이너(12)는 입체의 꼭 맞는 형상을 가지고 동시 압출되거나 배리어층을 필요로 함이 없이 가공될 수 있는 순수 폴리에틸렌과 같은 가요성 필름 재료로 형성된다. 필름은 액체 저장 및 분배를 위해 용기를 사용시 라이너에 수용된 액체에 필요한 순도 조건에 악영향을 미치는 안료, 자외선 방지제, 혹은 처리제 혹은 다른 성분들을 함유한다.

라이너(12)는 도 1에 도시한 바와 같이 라이너 상부에 2개의 포트를 가진다. 라이너는 내부에 라이너(12)를 수용하는 하부 수용부(16)와 상부의 적층 및 운반 조정부(18)를 구비하는 대체로 직사각형 평행육면체 형상인 실질적으로 단단한 하우징 혹은 오버팩(14)에 배치된다. 적층 및 운반조정부(18)는 예시된 바와 같이 대면하는 전방 및 후방 벽들(20A, 20C)과 대면하는 측벽들(20B, 20D)을 각각 구비한다. 대면하는 측벽들(20B, 20D)은 용기의 사용시 용기를 손으로 잡고 몸으로 들거나 다른 방식으로 운반할 수 있게 하는 각각 손으로 다루는 구멍들(22, 24)을 가진다.

대체로 단단한 하우징(14)의 하부 수용부(16)는 수직에 대해 각도(α) 만큼 다소 테이퍼진 것으로 도시되고 있다. 단단한 하우징(14)은 직사각형(즉, 정사각형) 혹은 둥근(단면) 형상이다. 도 1에서 테이퍼 각도(α)는 테이퍼진 벽면 평면과 상부 적층 및 운반 조정부(18)의 수직 벽면을 포함하는 평면(혹은 용기의 중앙 수직축에 평행한) 사이에 형성된 각도로 측정된 것이다. 하부 수용부(16)의 네 벽들은 모두 아래로 내측으로 테이퍼되어 이후 더욱 상세하게 설명되는 저장 및 운반을 위해 적층할 수 있게 한다.

대체로 단단한 하우징(14)은 또한 도시된 바와 같이 라이너(12)를 수용하는 하우징(14)의 내부 공간을 한정하기 위하여 하우징(14)의 벽들에 누출을 방지하도록 접합된 오버팩 리드(26)를 구비한다.

라이너는 캡(28)에 연결되고 액체를 분배하기 위한 침지튜브(36)의 관통 통로를 수용하도록 배치된 주요 상부 포트를 포함하여 두개의 단단한 포트들을 가진다. 침지튜브(36)는 침지튜브와 분배헤드(34), 커플링(38)과 액체분배튜브(40)를 포함하는 분배 조립체의 부분이다. 분배 조립체는 또한 분배 조작중에 라이너(12)에 대해 압력을 가하기 위한 가스의 유입을 허용하기 위해 커플링(42)에 의해 분배 헤드(34)에 접합되고 오버팩 리드(26)의 내부용적 포트(30)에 누출을 방지하도록 연결가능한 분배헤드의 통로(43)에 연통하는 가스충전 튜브(44)를 구비함으로써, 라이너(12)에 수용된 액체는 라이너로부터 중공 침지튜브(36)의 내부 통로를 통과하고 분배 조립체를 통과하여 액체 분배튜브(40)로 공급된다.

이와 같이 라이너(12)는 가요성 및 접는 식의 특징을 가지도록 충분한 두께의 필름 재료로 형성된다. 하나의 바람직한 실시예에서, 라이너는 예상 충전 부피, 즉 하우징(14)에서 완전히 충전된 경우 라이너에 수용될 수 있는 액체 부피의 약 10% 이하로 압축될 수 있다. 이와 같이 바람직한 라이너 재료는 교체 유닛으로 선적중에 라이너를 접거나 압축할 수 있도록 충분히 유연하다. 라이너는 바람직하게는 액체를 라이너에 수용할 때 입자형성이 억제되고 반도체 제조 및 다른 고순도의 임계 액체 공급 적용예에 요구되는 순도 수준을 수용하기에 충분히 낮은 수준으로 유지되는 성분과 특성을 가진다.

1999년판의 반도체 산업 협회, 국제 반도체용 기술 로드맵(Semiconductor Industry Association, International Technology Roadmap for Semiconductors)(SIA,ITRS)에서 발표한 기준과 합치하도록 반도체 제조 공정시 용기(10)의 라이너(12)에 수용된 액체는 라이너 충전 지점에서 0.25μ 직경을 가지는 입자에 대해 75입자/㎖ 보다 작아야 하며, 라이너는 액체중의 총 유기 성분 (TOC;total organic components)이 30ppb(parts per billion)보다 작고, 칼슘, 코발트, 구리, 크롬, 철, 몰리브덴, 망간, 나트륨, 니켈, 및 텅스텐과 같은 미량 성분에 대해 10ppt(parts per trillion)보다 작은 금속 추출 수준을 가지며, 플루오로화수소, 과산화수소, 및 수산화암모늄의 라이너 오염물에 대해 원소당 철 및 구리의 추출가능한 수준이 150ppt보다 작은 것이 요구된다.

라이너와 용기는 100,000 라이너 패키지당 2개 파손보다 작은 바람직한 실행 수준으로 3000 마일의 고속 운송 라이너 보전의 보전 비율을 수용하도록 제작되어야 한다.

도 1 용기의 라이너(12)는 설명한 바와 같은 금속 펠렛(45)을 그 내부공간에 수용하여 선택적인 특징으로서의 액체 내용물의 비침습성 자기 교반을 보조한다. 이러한 자기 교반 펠렛(45)은 실험식 작업에서 사용되는 종래의 형태일 수 있으며, 적절한 자장을 미치는 테이블과 같이 이용될 수 있어서 액체로 라이너를 충전시키고 테이블에 다시 위치된 경우 용기는 흔들어져 액체를 균일화하고 침전되는 것을 방지하도록 할 수 있다. 또한, 이러한 자기적인 교반 능력은 액체 내용물의 침전과 상분리를 증가시키는 조건하에서 액체 운송에 이어서 액체 성분을 재용해하는 데 채택될 수 있다. 이러한 방식으로 원격으로 조작가능한 교반 기구에서는 내부의 밀봉된 라이너에 혼합수단을 적극적으로 도입하는 것이 필요하지 않다는 효과를 가진다.

라이너(12)는 액체로 충전시 라이너의 내부 공간에 헤드 공간이 없는 구조로 적당히 제조되는데, 그 내용이 전체적으로 참조를 위해 여기에 반영된 발명의 명칭이 "초순수 액체중의 입자의 발생을 최소화하기 위한 장치 및 방법(APPARATUS AND METHOD FOR MINIMIZING THE GENERATON OF PARTCLES IN ULTRAPURE LQUIDS)"인 웨인 켈리(Wayne Kelly)와 데니스 칠코트(Dennis Chilcote)에 의해 2002년 5월 3일자로 출원된 미합중국 특허출원 제 10/139,185호에 개시되었다.

라이너 내에서 가스/액체(즉, 공기/액체)의 접촉면을 제거함으로써 입자 발생은 예상외의 매우 낮은 수준으로 억제되는 데, 그 내용이 상기 진행중인 출원에 기재되었고 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 또한, 헤드 공간이 없는 라이너 형태와 성능에 의해 라이너 내부 공간을 액체로 완전히 채울 수 있으며 이로써 라이너 및 관련 용기의 수용능력을 최대화할 수 있다.

이와 같이, 라이너(12)가 액체로 채워지면 라이너의 내부 공간에는 가스/액체 접촉면이 없다. 하우징(14)의 데크(26)에 있는 포트(30)는 라이너 상의 단단한 포트와 연결할 수 있어서 라이너는 두 포트들로 제작되고 혹은 상기 설명한 공계류중인 특허출원 10/139,185에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 하나의 포트 구조를 사용하여 배출가능하도록 제작될 수 있다.

하우징(14)의 데크(26)는 하우징의 잔여 구성 부분과 동일한 대체로 단단한 재료인 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아세탈, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 및 폴리부틸렌과 같은 재료로 형성될 수 있다.

용기(10)의 다른 선택적인 변형으로서, 명칭이 "전자적으로 정보를 저장하는 액체 취급 시스템(LIQUID HANDLING SYSTEM WITH ELECTRONIC INFORMATION STORAGE)"인 케빈 티. 오도허티(Kevin T. O'Dougherty)와 로버트 이. 앤드류(Robert E. Andrews)에 의한 미국 특허출원 제10/139,104호에 상세하게 설명된 바와 같이, 수용된 액체 및/또는 그 의도된 사용처에 관련된 정보를 제공할 목적으로 무선주파수 식별태그(32)가 라이너에 제공될 수 있으며, 그 내용이 전체적으로 참고를 위해 여기에 포함된다. 무선주파수 식별태그는 무선주파수 트랜스폰더(transponder) 혹은 수신기를 통해 사용자 혹은 기술자에게 정보를 제공하도록 배치될 수 있어서 이로써 사용자 혹은 기술자는 용기 내의 액체 상태, 그 내용, 공급원, 연령, 의도된 사용 위치 및 공정 등을 확인할 수 있다. 무선주파수 식별기구 대신에, 휴대형 스캐너, 수신수단을 가진 컴퓨터 등과 같이 판독가능하고/판독가능하거나 원격 감지 수단에 의해 전달가능한 다른 정보저장수단이 채택될 수 있다.

도 1의 용기에서 라이너(12)는 하우징(14)의 단단한 지지틀 내의 팽창가능한 주머니로 작용한다. 이러한 팽창가능한 주머니형 라이너에 의해 온도 변화에 기인하여 액체가 팽창할 수 있는 성능을 유지하면서 공기/액체 접촉면을 제거한다. 종래의 단단한 벽 패키징은 온도 증가에 기인하여 액체가 팽창할 수 있도록 헤드 공간에 공기를 가져야 한다. 이와 같이, 본 발명의 용기는 공기/액체 접촉의 제거를 포함해서 이 기술분야에서 중대한 발전을 달성함으로써 반도체 제조 도구로 액체가 분배되거나 공정 조작이 미립자를 포함할 경우 반도체 제조작업에 악영향을 미치는 입자형성 및 입자의 뭉침을 적어도 최소화하거나 방지한다.

도 1에 도시한 용기(10)를 포함하는 분배작업에서 공기 혹은 다른 가스(질소, 아르곤 등)가 튜브(44)에 도입될 수 있으며 리드(26)의 포트(30)를 통해 라이너의 외면에 압력을 미치고, 이로써 침지튜브(36)와 분배 조립체를 통해 액체를 수축시켜서 액체분배튜브(40)로 가압한다.

따라서, 하우징(14)의 내부공간으로부터 포트(30)를 통해 공기가 제거될 수 있으며, 이로써 충전 조작중에 분배헤드(34)의 통로(43)를 통해 튜브(44)로 흘러가서 공기는 액체 충전중에 라이너가 팽창함에 따라 교체된다.

하우징(14)의 하부(16)는 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 도 3에 도시하는 바와 같이, 용기가 복수의 용기 열에 적층될 수 있게 하면서, 15°보다 작은 테이퍼 각, 예를 들면 하우징의 대체로 평행육면체 구조를 유지하기에 충분한 약 2° 내지 12°사이의 각도를 가지는 벽들을 가질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 밀폐헤드 라이너(60)의 사시도이다. 라이너(60)는 폴리에틸렌 필름과 같은 불어만든 튜브형 필름재료로 형성된 주요 백 몸체(62)를 구비한다. 상단부에서 상기 주요 백몸체(62)는 라이너의 백 구조를 제공하기 위해 누출을 방지하는 식으로 헤드부재(64)에 접합된다. 헤드부재(64)는 도시된 실시예에서 중앙의 포트구멍(66)을 가지며, 여기에 캡 혹은 덮개 부재가 배치되고, 라이너가 오버팩에 장착되고 액체분배 조작을 위해 배치된 경우 라이너로부터 액체를 분배하기 위한 침지튜브가 배치된다.

이제 도 3과 관련하여, 적층되고 끼워진 용기들(102, 104, 106, 108, 110 및 112)의 열(100)이 도시되는 데, 여기에서 도 2의 좌측 부분에 도시된 각각의 적층된 용기들(102, 106, 110)과 도면의 우측 부분의 수직으로 적층된 용기들(104, 108 및 112)은, 각각의 겹쳐진 용기의 하부의 테이퍼진 하우징 부분을 다음의 인접한 하부 용기의 상부 공동에 위치시켜, 수직으로 끼워지고 있다. 또한, 각각의 용기들의 상부 부분에는 수평으로 인접한 용기들(106, 108)과 수평으로 인접한 용기들(110, 112)과 관련하여 도시된 바와 같이 연결된 커플링(122)을 형성하도록 서로 분리가능하게 연결할 수 있는 상호연결가능한 커넥터들(120)이 장착된다. 이와 같이, 복수의 용기들은 측방으로 연장하는 용기들의 열을 구성하도록 서로 측방으로 연결될 수 있다.

본 발명의 용기에서 하우징(14)의 직사각형 평행육면체 구조에 의해 용기들 을 수직으로 적층하고 용기들을 수직으로 연장하는 열로 측방으로 인접시킬 수 있으며, 이로써 용기들은 액체 용기들을 유지하기 위해 할당된 저장공간을 극히 효과적으로 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 평행육면체 구조를 가지고 300 ℓ의 예상 액체 용량을 가지는 용기는 종래의 200ℓ 드럼에 할당된 제한된 공간에 배치될 수 있다.

달리 말하면, 본 발명에서 용기와 관련된 기하학적 형태 인자에 의해, 주어진 용적의 저장/운반 설비의 액체 용량의 50% 증가가 가능해진다. 이는 이어서 반도체 제조설비의 액체 반응물 저장공간을 감소시킬 수 있으며, 이로써 대응하여 저장실, 탱크 야적장, 혹은 다른 용기 저장소와 관련된 자본 투자 및 운전 비용(예컨대, 설비 비용)을 저하시킬 수 있다.

다른 한편, 유체 용기에 대해 동일한 크기의 특정 공간이 설정되므로, 용기의 총액체 재고량과 관련하여 실질적으로 더 큰 용량이 가능하다. 이것은 관련된 용기들의 숫자 면에서 덜 빈번한 재고량의 교체를 가능하게 하며, 소정 크기의 트럭 용기 혹은 선적 용기의 덜 빈번한 선적을 가능하게 하며, 수직으로 끼울 수 있는 성질에 의해 종래 드럼과 관련하여 비교적 큰 용기들의 적층을 가능하게 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 다른 비슷한 용기들로 수직으로 적층되면, 적층의 높이는 수직 적층에서 개별 용기들의 높이의 합보다 작다. 일 실시예에서 용기의 데크 혹은 리드는 분리될 수 있으며, 용기의 수용부는 수직으로 적층되어 서로 끼워짐으로써, 예컨대, 수직으로 적층된 열에서 개별 용기들의 높이의 합보다 실질적으로 작은 비교적 낮은 높이의 수직으로 적층된 열을 형성한다.

도 3에 도시된 열의 용기들은, 상부 열에 있는 용기들의 하단부가 수직으로 정렬된 인접한 하부 용기들의 캡/데크 구조물 위에 배치되도록 배열되는 것을 확인할 수 있을 것이다. 데크(도 1 참조)는 오버팩의 내부 구조물의 슬롯에 고정되거나 오버팩의 상부 부분의 내면 위의 유지돌출부 혹은 걸쇠 요소들과 결합하여 고정되게 배치될 수 있으므로, 데크는 라이너 헤드(도 2 참조)와 겹쳐지고 밀착된다.

대신에, 도 3에 도시된 형태의 용기들은 사용에 의해 액체를 비운후에 라이너 및 다른 웨트 부품들(wetted components)과 함께 데크 부재를 제거하고 배치될 수 있으므로 용기들은 서로 밀착하여 끼워질 수 있다.

본 발명의 광범위한 실시에서 유체 저장 및 분배 용기들은 도 1에 도시한 바와 같이 평행육면체 형태를 가지는 것이 효과적이지만, 오버팩의 직사각형 혹은 입방 구조에 의해 오버팩의 크기, 형상 및 배치가 임의의 적당한 형태일 수 있다.

예컨대, 도 4는 끼워진 오버팩의 열의 저장 및 운반을 위한 배치를 규정하기 위하여 끼워진 관계로 본 발명에 따른 유체 저장 및 분배 용기들의 오버팩들(162, 164, 166, 168, 170 및 172)의 열(160)을 도시한 전방 입면도이다. 예시된 오버팩들은 관련 오버팩의 수직축에 교차하는 원형 단면을 가지는 대체로 원통 형상이다. 도 4에 도시된 오버팩들은 하방으로 내측으로 테이퍼진 본체를 가지며 상단부에서 대체로 원통형 칼라 부분을 가진다. 이러한 배치에 의해 오버팩들은 사용후 재생 설비로 선적하는 것 및 오버팩으로부터 라이너와 다른 웨트 부품들을 제거하는 것을 촉진하도록 도시된 바와 같은 열로 수직으로 적층될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용기 제작, 사용, 재생 및 재사용 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 도 1에 도시한 일반적인 형태일 수 있는 용기는, 용기를 구성하기 위하여 대체로 단단한 하우징(오버팩)에 조립될 수 있는 부품들인 라이너, 침지튜브, 캡을 포함하는 용기의 모든 웨트 부품들을 제조하는 집중된 제조설비(200)에서 제조된다. 제조설비에서 초기에 제조된 용기는 우선 화합물 공급자(208)에게 보내져 여기에서 각각의 용기의 라이너를 필요한 화합물 액체로 채운다. 이어서 채워진 액체 용기는 예컨대, 트럭(210)에 의해 운반되거나, 혹은 그 대신에 철도, 항공, 혹은 해상 선박을 통해 최종 사용자(212)에게 운반된다. 최종 사용자는 임의의 적당한 형태, 예컨대 반도체 장치 제조업자일 수 있는 데, 그 설비에서 액체 용기는 반도체 제조공정에 분배된 액체를 사용하기 위해 반도체 제조 도구에 연결된 유체회로에 결합된다.

최종 사용 조작의 특정 성질에 관계없이 최종 사용자는 그 조작에서 액체를 선택적으로 분배하기 위해 용기를 이용한다. 액체는 용기로부터 점차적으로 마침내 완전히 분배되어 빈 라이너 용기를 발생한다. 이어서 최종 사용자는 폐기처리를 위해 라이너를 제거하고 회수 선적을 위해 오버팩들을 끼우기 위해 용기로부터 오버팩 리드를 제거할 수 있다. 오버팩들은 화물 비용을 최소화하기 위해 끼워진다. 이어서 최종 사용자는 분리(이전에 조립된 용기로부터 별개 요소로서 오버팩을 생산하도록 분리된)되고 끼워진 용기를 선적하는 것을 조정하는 지역의 선적지 조작자(204)와 접촉한다.

이어서 지역의 승강대 조작자는 모든 웨트 부품들을 교체하고 오버팩에 리드를 재장착하여 재생 용기를 생산함으로써 사용 용기를 재조정한다. 특히, 하우징 (14)(도 1 참조)은 세척되고 검사되어, 예컨대, 세척과 누출 시험 조작을 포함하여, 웨트 부품들은 교체되어 재생 용기를 완성한다. 웨트 부품들은 새것일 수도 있고 선택적으로 재생 부품일 수도 있다.

이어서 지역의 승강대 조작자(204)는 트럭(206) 혹은 다른 운송 모드(예컨대 레일 차량, 항공 운송, 혹은 해양의 교체선적)를 이용하여 재생 용기를 선적하여 화합물 공급자(208)에게 운반하며, 화합물 공급자는 재생용기에 액체를 충전하여 다시 운전 사이클을 시작한다.

용기의 웨트 부품들(예컨대, 라이너, 침지튜브, 및 캡)과 관련하여 용기의 제조/충전/사용/재생 사이클의 특징에 따라 다양한 방식들로 처리될 수 있다. 예컨대, 웨트 부품들은 1회용 부품들로 생산될 수 있으며(생분해성 혹은 재생가능한 폴리머 필름 재료로 형성된), 이들은 용기 조립체로부터 분리되어 최종 사용자에 의해 폐기되거나 재생된다. 최종 사용자는 라이너 구성부품들, 캡과 침지튜브 등을 수집할 수 있으며, 빈 용기들로부터 발생한 끼워진 오버팩들을 적재시 지역의 승강대 조작자가 추가적으로 처리하거나 사용 혹은 폐기하도록 이들을 지역의 승강대 조작자에게 제공한다.

다른 실시예로서 최종 사용자는 단순히 빈 용기들을 지역의 승강대 조작자에게 조립된 형태로 공급하고, 지역의 승강대 조작자가 용기들을 분리하고 재생용기에서 재사용하도록 오버팩과 다른 가능한 용기 부품들을 세척한다. 이와 같이, 라이너, 침지튜브, 및 캡은 최종 사용자 혹은 지역의 승강대 조작자 혹은 최종 사용자의 설비로부터 지역의 승강대 조작자의 설비로 용기들을 운반하는 운송자에 의해 빈 용기로부터 분리될 수 있다. 라이너는 본 발명의 필요하거나 소정 적용예에서 요구되는 바와 같이 소각되거나(달리 폐기처리하거나) 재생될 수 있다. 용기의 침지튜브와 캡들은 이와 같이 처리되거나 재생될 수 있으나 바람직한 실시예는 재생되는 것이다.

따라서, 본 발명은 용기속의 액체를 최종 사용자 마켓에 공급하고 액체의 소비후 용기를 재제작하는 방법에 대한 것으로서, 상기 방법은:

(a)오버팩과 웨트 부품을 각각 가지는 용기(즉, 라이너로부터 유체를 운반해내고 라이너로 유체를 운반하는 부분과, 캡과 이 부분에 연결된 침지튜브를 가지는 액체 수용 라이너)를 제조하는 단계;

(b)액체 충전 용기를 제공하기 위하여 용기에 액체를 충전하는 단계;

(c)용기중의 액체를 최종 사용자가 사용하여 빈 용기를 발생시키는 최종 사용자 마켓의 최종 사용자에게 액체가 충전된 용기를 운반하는 단계;

(d)빈 용기들의 적어도 오버팩을 재생 설비로 운반하여 빈 용기의 오버팩을 포함하는 재생용기를 형성하도록 처리하는 단계;

(e)재생용기를 액체 충전 설비로 운반하고 액체가 충전된 재생 용기를 제공하기 위하여 액체로 용기를 충전하는 단계; 및,

(f)연속해서 (c), (d), 및 (e) 단계를 반복하는 단계를 구비한다.

재생된 웨트 부품들은 용기들의 캡들이나 침지튜브들일 수 있으며, 재생된 용기들은 새로운 1회용 라이너들을 사용할 수 있으며, 선택적으로 재생된 웨트 부품들은 모두 세개의 부품들(라이너, 캡 및 침지튜브)일 수 있다.

수용된 액체의 소비에 이어서 용기들의 액체를 최종 사용자 마켓 및 재생용기로 공급하는 이러한 방법에서, 액체 충전 설비와 재생 설비는 단일 위치의 기업의 집적된 조작일 수 있거나 지리적으로 분리된 조작들일 수 있다. 용기에 공급된 액체의 최종 소비는 반도체 제조일 수 있으며, 혹은 다른 사용일 수 있다. 반도체 제조 작업일 경우, 용기의 최종 사용자에게 공급된 액체는 예컨대 산과 용해제, 염기들, 포토레지스트, 도판트(dopants), 금속 유기 반응물, 실리콘 공급 화합물, 및 CMP(chemical mechanical planarization) 조성물과 같은 반도체 제조 반응물을 포함하는 광범위하게 다양한 형태일 수 있다.

도 5에 도시된 용기의 하우징을 재사용하고 재생하며, 침지튜브와 캡들 및 용기 라이너를 선택적으로 재생하는 방법에 의해, 화학 반응물의 폐기물 수준이 크게 감소됨으로써 얻어지는 환경상 효과 및 최종 사용자에게 지리적으로 근접한 지역의 용기 재생 조업을 제공할 수 있는 능력 외에, 화학 반응물의 비용에서 실질적인 이득이 달성되고, 이로써 국부적인 조업이 경제적으로 촉진될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따라 유체 저장 및 분배 용기를 사용하는 일체형 유체공급시스템(300)의 일반적인 개략 흐름도이다.

도 6의 흐름도에서 용기제조설비(302)는 용기를 제작한다. 이 설비는 최초의 장치제조설비일 수도 있고, 혹은 다른 공급자들로부터 제공되는 오버팩들, 라이너, 캡, 침지튜브, 데크부재 등이 완성된 용기로 제조되는 조립 플랜트일 수 있다. 어떠한 경우에도, 완성 용기는 (화살표(306)로 개략 도시된 운송수단에 의해) 충전설비(304)로 운반된다.

충전설비(304)에서 용기들은 용기 사용시 분배될 유체 혹은 다른 재료로 채워진다. 유체는 예컨대, 산업공정용의 액체 화학 반응물일 수 있다. 충전설비(304)는 도 6에 점선으로 표시한 바와 같이, 일체화된 용기 제조 및 충전설비(308)에 용기제조설비(302)와 같이 통합될 수 있다. 이러한 통합설비(308)에서, 운송수단(306)은, 용기제조설비(302)와 충전설비(304)가 서로 지리적으로 근접하지 않은 경우 사용되는 철도, 항공, 트럭운송, 선박 운송 혹은 다른 장거리 운송수단과 같은 운송수단이 아니고, 컨베어벨트, 지게차, 조립라인의 케이블, 수동으로 이동가능한 포대,수레 혹은 다른 운송수단을 포함할 수도 있다.

충전설비(304)에서 용기들이 충전되면, 이들은 화살표(310)로 개략적으로 도시한 운송수단(이 수단은 앞에서 설명한 운송기구나 차량을 포함)에 의해 최종 사용자(312)에게 전달된다. 최종 사용자는 라이너 내에 액체를 보유하는 용기가 액체공급 용기로 이용되며 최종 목적을 위해 이로부터 액체가 선택적으로 분배되는 산업공정, 제조공정 설비, 혹은 다른 장소나 용도를 포함할 수 있다.

최종 사용자(312)는 용기로부터 액체재고량을 비운후 빈 용기를 도 6에서 화살표(314)로 개략적으로 도시한 운반수단에 의해 분리위치(316)로 운반하고 여기에서 용기는 해체된다. 이어서 라이너는 용기의 오버팩으로부터 분리되어 폐기되며, 복수의 빈 해체된 용기들로부터의 오버팩 구조물들은 운반을 위해 적층될 수 있다. 적층된 오버팩들은 도 6에 화살표(318)로 개략적으로 도시한 운반수단을 통해 재생설비(322)로 운송된다.

다른 실시예로서 최종 사용자(312)는 해체 장소(316)에서 용기를 해체하는 대신 빈 그러나 여전히 조립된 용기를 도 6에 개략적으로 화살표(320)로 표시한 운송수단을 통해 재생설비(322)로 운반할 수 있다. 또 다른 예로서 용기는 단지 부분적으로 해체되어 선적되거나 다른 수단을 통해 재생설비(322)로 운반될 수 있다.

재생설비(322)는 따라서 재생처리를 위한 적어도 부분적인 용기들을 접수할 수 있으며, 여기에서 오버팩들이 세척되고, 검사되며 이어서 웨트 부품들과 함께 새로운 사용에 적합한 재제작된 용기들로 제작된다. 재생설비(322)는 용기들의 재생설비 및 이전에 사용된 용기들의 웨트 부품들을 폐기하거나 개량하는 설비로 구성될 수 있다. 따라서, 설명한 바와 같이, 사용된 용기들의 라이너들은 소각되거나 혹은 다른 방식으로 폐기처리되며, 혹은 라이너들은 세척되어 새로운 라이너들을 블로우 몰딩하기 위한 재생 재료로 사용된다. 침지튜브와 캡은 세척되고 살균되며, 이어서 재생용기를 제조하도록 재생공정에 도입된다.

일정한 경우, 최종적으로 재생된 용기는 도 6에 화살표(326)로 개략적으로 표시한 운송수단에 의해 용기에 저장되고 그로부터 분배될 새로운 유체로 용기의 라이너를 충전시키기 위해 충전설비(304)로 운반된다.

다른 실시예로서, 예컨대, 재생 플랜트의 액체충전소와 같이 재생설비가 또한 유체충전설비를 구성하는 경우, 재생용기는 도 6에 화살표(324)로 개략적으로 표시한 운송수단에 의해 직접 최종 사용자(312)에게 운송될 수 있다.

따라서 본 발명의 용기들은, 규모의 경제성을 달성하고 반도체 제조 액체 화합물과 같은 재료의 환경 영향을 최소화하도록 제조업자들, 재료 공급자들, 재료 사용자들, 선적자들 및 회수 설비들을 일체화된 방식으로 연결하기 위하여 다양하게 구성될 수 있는 공급 및 회수 네트웍의 일부로서 제조, 충전, 사용 및 재생을 용이하게 구성할 수 있는 형태이다.

또한 도 1에 예시적으로 도시된 용기는 구조적인 특징과, 부품들, 충전 및 분배 수단 및 방법과 관련하여 여러가지로 변경될 수 있음을 알아야 한다. 예컨대, 무선주파수 식별태그(32) 대신에 마이크로전자적인 판독소자, 다른 형태의 "스마트칩"과 같은 미세회로가 라이너 대신에 하우징(14)에 끼워질 수 있거나, 라이너 혹은 하우징의 표면에 위치될 수 있다. 예컨대, 액체 수준, 온도 등을 감시하도록 라이너 위의 데크(26)에 칩이나 마이크로전자적인 태그가 장착되거나 삽입설치될 수 있고 이러한 칩 혹은 태그가 측벽들중 어느 하나 혹은 하우징(14)의 마루 위에 장착되거나 삽입설치될 수 있다.

용기들은 후크, 루프 패스너, 기계적인 패스너, 혹은 벨트나 래핑(lapping) 구조물과 같은 적당한 상호연결수단에 의해 서로 측방향으로 연결될 수 있다. 또한, 하우징의 상부 부분에는 하우징 마루의 바닥 표면 위의 상응하는 연결 구조물과 상보적으로 결합하는 고정 구조물이 캡이나 데크 위에 제공될 수 있다. 이러한 목적으로, 마루는 이러한 상호연결이 가능하도록 마루는 오목하게 몰딩되거나 달리 성형되어 수직으로 적층된 용기들의 열이 매우 높은 높이로 적층되어도 튼튼하게 보강되고 구조적으로 안정된다.

다른 실시예에서, 하우징(14)의 상부 부분에는 분리가능한 데크 혹은 리드(26)가 구비되어 적층 열에 대해 추가적인 안정화가 불필요하도록 상부 용기의 테이퍼진 부분이 하부 용기의 내부공간으로 상당히 관통하여 수용되어 끼워짐이 이루어지거나 혹은 복수 하우징의 적층이 구성 하우징 유닛의 깊이 끼워지는 특성에 의해 일체로서 선적이나 저장이 확보될 수 있다. 용기 하우징들을 끼움으로써 빈 용기들의 회수 운송비용의 비례적인 절감을 가져온다.

본 발명의 용기는 용기의 헤드공간의 여유가 없는 구조가 채택된 경우에 특히 CMP(chemical mechanical planarization) 작업을 위한 조성물의 저장 및 분배용의 특수한 설비이다. CMP 조성물은 공기 및 화합물에의 공기 혼입/용해의 존재에 의해 악영향을 받으며, 이는 슬러리 혹은 혼합물의 부유물로부터 높은 정도의 입자들의 뭉침을 발생하여, 마이크로전자적인 기구의 구조물의 효과적인 연마 및 평탄화를 위한 혼합물의 유용성에 악영향을 미친다. 용기의 헤드공간의 여분이 없는 구조를 채택함으로써 공기/액체의 접촉면이 이에 따라 제거되고, 입자 형성을 증가시키는 공기의 악영향은 피해진다.

본 발명의 특징들과 이점들은 본 발명의 특징 및 범위에 대한 한정이 아닌 이하의 실시예와 관련하여 더욱 명확하게 설명될 것인데, 이 예들은 단지 본 발명의 광범위한 실시에서 특정의 유용한 바람직한 면을 예시하기 위함이다.

실시예 1

도 1과 관련하여 일반적으로 도시되고 설명된 형태의 라이너 내부 공간의 헤드공간을 변화시키면서 드럼 용기내 백 속의 액체의 거동을 모사(simulate)하기 위 해 산화물 슬러리 OS-70KL 재료(ATMI 재료 수명 분석, 댄버리, CT)의 동일한 랏(lot)으로부터 OS-70KL 재료를 포함하여 여러가지 상이한 샘플 유리병들(퍄민)이 준비되었다.

샘플 유리병들은 0%, 2%, 5%, 및 10%의 상이한 헤드 공간을 두고 제작되었다. 각각의 샘플 유리병들은 손으로 1분간 강력하게 흔들어지고, 유리병의 액체는 에스씨아이-테크 잉크.(Sci-Tec Inc.)(산타바바라, 캘리포니아)로부터 상업적으로 구입할 수 있는 크기범위 입자 계수기인 어큐사이저(Accusizer) 780 단입자 광학 크기 분석기에서 분석처리하였는 데, 이로써 광범위한 입자 분포로 연산을 통해 "분류(binned)"될 수 있는 입자 크기 범위에 걸쳐 입자 수를 얻는다.

이러한 시험에서 얻어진 데이터는 이하의 표 1에서 도시된다. 0%, 2%, 5%, 및 10%의 여러 헤드공간 비율치(헤드공간의 빈 공간을 구성하는 액체 위의 공기 부피로 점유된 총 내부 부피의 비율로 표시된)에서 0.57㎛, 0.98㎛, 1.98㎛, 9.99㎛의 각각의 입자 크기에 대해 입자수가 도시되었다.

샘플 유리병들에서 헤드공간 변화에 대한 크기범위의 입자수

1분간 샘플 유리병을 흔든 직후의 크기범위 입자수
범위당 평균 입자크기	흔들기전의 초기입자수	0%헤드공간시 입자수	2%헤드공간시 입자수	5%헤드공간시 입자수	10%헤드공간시 입자수
0.57㎛	170,617	609,991	134,582	144,703	159,082
0.98㎛	13,726	14,836	22,096	20,294	26,429
1.98㎛	2,704	2,900	5,298	4,397	6,293
9.98㎛	296	321	469	453	529
1분간 샘플 유리병을 흔든후 24시간 경과시 크기범위 입자수
범위당 평균 입자크기	흔들기전의 초기 입자수	0%헤드공간시 입자수	2%헤드공간시 입자수	5%헤드공간시 입자수	10%헤드공간시 입자수
0.57㎛	110,771	1,198,296	191,188	186,847	182,217
0.98㎛	11,720	18,137	21,349	20,296	24,472
1.98㎛	2,701	2,383	4,658	4,272	5,704
9.98㎛	138	273	544	736	571

입자크기분석기는 큰 크기의 입자수 측면에서 ㎖당 입자 유닛 > 특정 입자크기(㎛)로 표시하였다. 입자수 데이터는 반도체 웨이퍼 위에 마이크로전자 장치를 제조하기 위해 이러한 입자농도를 함유하는 반응물이 사용된 경우 입자수 정도와 웨이퍼 결함도 사이의 직접적인 상관관계를 제공하기 위해 정해졌다.

흔드는 실험 직후에 얻어진 데이터는 헤드공간값을 증가시킴에 따라 특히, ≥0.98 ㎛의 경우 더 큰 입자수를 보이는 경향을 나타낸다. 24시간 후 얻어진 데이터는 입자 분포가 더 큰 경향을 나타낸다.

데이터는 유리병의 헤드공간을 증가시키면 큰 크기 입자들의 집합이 증가하는 것을 나타내는 데, 이는 반도체 제조 작업에 해로우며, 집적회로를 손상시킬 수 있으며 혹은 웨이퍼 위의 기구들을 의도된 목적에 대해 크게 불충분하도록 만들 수 있다.

여기에서 도 1과 관련하여 도시되고 설명된 형태의 드럼 용기 내의 백에 적용한 바와 같이, 이 실험의 결과는 헤드공간이 없는 배치의 바람직한 값을 나타낸다. 고순도 액체를 유지하는 용기의 상당한 헤드 공간은 운반시 우연히 발생되는 용기의 운동과 결합하여 수용된 액체의 출렁거림과 같은 상응하는 운동을 발생하여 불필요한 입자 농도를 발생할 것이다. 따라서, 수용된 액체의 입자 형성을 최소화하기 위하여 가능한 헤드공간이 없는 것에 근접하도록 헤드공간이 상응하게 최소화되어야 한다.

바람직한 예시적인 실시예에서, 본 발명의 용기는 0.018 내지 0.025 인치 범위 두께의 순수 폴리에틸렌 필름으로 제조되고 안료, 자외선차단제, 혹은 다른 처리제 혹은 첨가물을 함유함이 없이 순수 폴리에틸렌으로부터 블로우 성형된 입체 형태의 고정 형상의 300ℓ액체 용량을 가지는 라이너를 구비한다. 이 라이너의 상부에는 두개의 단단한 포트들이 구비된다. 이 포트들은 라이너를 오버팩 리드에 고정하고 침지튜브를 유지하며 액체를 분배하기 위해 용기에 연결된 분배 커넥터에 결합하도록 형성된다. 라이너는 하나 혹은 두개의 포트 구멍을 구비한다.

라이너는 도 3과 관련하여 앞에서 설명된 바와 같이 이전의 사용후에 용기를 재생하기 위한 교체 유닛으로 선적하기 위해 라이너를 접거나 압축할 수 있도록 예상 충전 부피의 10% 정도 압축할 수 있는 유연성을 가진다. 액체로 라이너를 충전후에 헤드공간을 제거하도록 라이너는 설계되고 제조된다.

이러한 바람직한 실시예에서 용기의 외부의 실질적으로 단단한 하우징 혹은 오버팩은 최대 크기로서 높이가 39인치(990㎜)이고, 폭이 23.25인치(590㎜)이다. 오버팩은 개방헤드 구조이며, 하나 혹은 두개의 포트를 구비하도록 형성된 통상의 리드를 가지며 폴리에틸렌으로 형성된다. 오버팩의 최소 벽 두께는 0.197인치(5㎜)이다. 오버팩의 드럼 본체는 오버팩의 상부 부분없이 끼워질 수 있으며, 두개의 끼워지지 않은 유닛의 높이와 동일한 10개 유닛의 높이로 수직으로 적층될 수 있다. 용기들은 충전후에는 3개 유닛의 높이로 적층될 수 있다. 용기들은 선택적으로 용기 취급중에 돌출가장자리(chime)가 돌출하는 것을 방지하기 위하여 상부 가장자리에 배수구를 형성한 일체형 돌출가장자리 구조를 채택할 수 있다.

용기의 밀폐기구는 용기의 기밀 시일 플러그의 오염을 방지하고 변조방지 특성을 제공하도록 보호용 상부캡을 구비한 2인치 직경의 캡이다. 밀폐기구는 선택적으로 통기공을 형성하고 나사부가 형성되지 않으며, 용기 내용물의 밀폐를 가능하도록 용기 위에 일체형 신속결합부재를 사용할 수 있다.

용기의 침지튜브는 폴리에틸렌 혹은 PTFE로 형성된다. 재사용가능한 판독/기록(read/write)칩이 용기의 오버팩 혹은 리드에 합체된다. 판독하고 기록하는 능력은 오버팩의 화합물 형태, 충전 사이클의 수, 화합물 충전제와 최종 사용자들을 추적하고 식별하기 위해 사용되며, 용기 상태, 사용중인 유닛의 전체 갯수, 및 사용가능한 유닛의 수를 현재 상태(예컨대, 접수되고, 파손되고, 세척되며, 재생되는)로 감시하는 시스템을 자동으로 경신하는 재고량 관리 능력을 제공하도록 사용된다.

충전 및 분배를 위해 용기와 접촉하기 위해 사용되는 커넥터는 나사결합되거나 나사없는 형태일 수 있으며, 신속결합 커플링을 사용할 수 있으며, 특정 충전 커넥터를 제거하여 외부 물질이 용기로 유입하는 것을 방지하도록 용기에 일체형 차단구조를 배치할 수 있다. 커넥터는 충전 혹은 분배 커넥터에 대한 적절한 연결을 보장하도록 키코드를 부여하여 코드화할 수 있다.

비록 본 발명이 예시적인 실시예들 및 특징들과 관련하여 여러가지로 여기에서 설명되었으나 여기 설명된 실시예들과 특징들은 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니며, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자들에게는 다른 변경 및 수정과 다른 실시예들이 가능한 것이 이해되어야 한다. 따라서 본 발명은 이하에 첨부된 청구범위와 일치하는 범위에서 넓게 해석되어야 한다.

Claims (60)

1. 액체의 저장 및 분배를 위한 용기에 있어서,

   접힐 수 있는 재료, 상기 접힐 수 있는 재료에 부착되고 제 1 개구(aperture)를 구비하는 단단한 제 1 포트, 및 상기 접힐 수 있는 재료에 부착되고 제 2 개구를 구비하는 단단한 제 2 포트를 포함하는, 접힐 수 있는 라이너와;

   상기 접힐 수 있는 라이너를 수용하고, 단단한 제 1 포트와 제 2 포트 중 어느 하나를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 오리피스(orifice)를 가지며, 상기 라이너보다 더 단단한 하우징으로서, 상기 하우징과 라이너는 그 사이에 밀폐될 수 있는 제 1 용적을 갖는 상기 하우징과;

   분배 실시(operation) 동안 상기 제 1 용적을 가압하도록 가압 가스(pressurized gas)의 공급원과 결합될 수 있는 가스 공급통로(gas feed passage)를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 액체의 저장 및 분배용 용기는 상기 라이너 내에 상기 액체를 수용하고, 상기 액체는 반도체 제조용 또는 마이크로전자 장치 처리용 시약을 포함하는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 액체의 저장 및 분배용 용기는 상기 라이너 내에 상기 액체를 수용하고, 상기 액체는 산, 용해제, 염기, 포토레지스트, 도판트(dopants), 금속유기 반응물, 실리콘 공급 화합물, 및 화학기계적 평탄화 (CMP, chemical mechanical planarization) 조성물로 구성되는 군에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 접힐 수 있는 라이너는 제 2 용적을 포함하고,

   상기 용기는 상기 단단한 제 1 포트 및 단단한 2차 포트 중 어느 하나를 통하여 상기 제 2 용적으로 삽입될 수 있는 침지 튜브를 가지는 분배 헤드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가스 공급통로는 상기 분배 헤드에 형성되는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
6. 제1항에 있어서,

   상기 라이너는 라이너의 양측면을 따라 가열 용접된 시임(seam)이 없는 입체 라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
7. 액체의 저장 및 분배를 위한 용기에 있어서,

   내부 용적을 가지는 단단한 하우징과;

   상기 내부 용적에 장착되며, 반도체 제조 및 마이크로전자 장치 처리용 시약을 함유하는 액체를 수용하도록 구성되고, 액체 분배 포트를 갖는, 접힐 수 있는 재료의 입체 밀폐 라이너를 포함하는 것을 특징으로 하는.

   액체의 저장 및 분배용 용기.
8. 제7항에 있어서,

   상기 포트 구멍과 결합하며 상기 라이너의 내부에 위치하는 침지 튜브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
9. 제7항에 있어서,

   분배 실시 동안 상기 하우징과 상기 라이너 사이의 공간을 가압하도록 가압 가스의 공급원과 연결될 수 있는 가스 공급통로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는,

   액체의 저장 및 분배용 용기.
10. 제7항에 있어서,

    상기 라이너의 내부에 상기 액체를 수용하는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라이너는 순수한 폴리머 필름 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라이너는 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐클로라이드, 폴리아세탈, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리부틸렌중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라이너는 순수한 폴리에틸렌 필름 및 순수한 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 필름으로 구성된 군에서 선택된 순수한 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라이너는 0.125 인치 미만의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라이너는 0.005 인치 내지 0.030 인치의 두께를 갖는 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라이너의 내부에 배치되는 교반 요소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
17. 반도체 프로세싱 시스템에 있어서,

    반도체 공정 도구와;

    상기 반도체 공정 도구에 유체 공급 관계로 결합되는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 액체의 저장 및 분배용 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는.

    반도체 프로세싱 시스템.
18. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    반도체 제조 또는 마이크로전자 장치 처리용 시약을 함유하는 액체를 헤드공간 없이 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는.

    액체의 저장 및 분배용 용기.
19. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 하우징은 적어도 하나의 벽, 및 이 적어도 하나의 벽에 누출을 방지하도록 접합된 리드(lid)를 포함하는 것을 특징으로 하는.

    액체의 저장 및 분배용 용기.
20. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 액체는 산, 용해제, 염기, 포토레지스트, 도판트(dopants), 금속유기 반응물, 실리콘 공급 화합물, 및 화학기계적 평탄화 (CMP, chemical mechanical planarization) 조성물로 구성되는 군에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는,

    액체의 저장 및 분배용 용기.
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