KR20180135915A - Method, system and apparatus for transferring process gas - Google Patents

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러셀 제이 홈즈
제프리 제이 스피겔먼
에드워드 하인라인
크리스토퍼 라모스
제레미아 트라멜
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Abstract

본원에서는, 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션으로의 고 순도 프로세스 가스의 증기 상 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치가 제공된다.SUMMARY OF THE INVENTION In the present application, a method, system, and apparatus are provided for vapor phase transfer of a high purity process gas to a critical process or application.

Description

프로세스 가스의 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치Method, system and apparatus for transferring process gas

관련 출원(들)에 대한 상호 참조 Cross-reference to related application (s)

본 출원은 또한 35 U.S.C.§119(e) 하에서, 2016 년 4 월 16 일자 출원된 미국 특허 출원 제 62/323,697 호의 우선권을 주장한다. 이러한 출원의 전체 내용은 본원에 참조로서 인용된다. This application also claims priority from U.S. Patent Application 62 / 323,697, filed April 16, 2016, under 35 USC § 119 (e). The entire contents of such applications are incorporated herein by reference.

기술 분야Technical field

마이크로 전자 장치 및 다른 크리티컬 (critical) 프로세스 적용에서의 고 순도 프로세스 가스 (process gas) 의 증기 상 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다.To a method, system and apparatus for vapor phase transfer of high purity process gas in microelectronic devices and other critical process applications.

다양한 프로세스 가스가 마이크로 전자 장치의 제조 및 프로세싱에 사용될 수 있다. 또한, 다양한 화학물질이 고 순도 가스가 요구되는 다른 환경, 예를 들어 비제한적으로, 마이크로 전자 장치 애플리케이션, 웨이퍼 세정, 웨이퍼 본딩, 포토레지스트 스트립핑 (photoresist stripping), 규소 산화, 표면 부동화, 포토리소그래피 마스크 (photolithography mask) 세정, 원자층 증착 (deposition), 화학 증기 증착, 평면 패널 디스플레이, 박테리아, 바이러스 및 기타 생물학적 작용제로 오염된 표면의 소독, 산업용 부품 세정, 약제 제조, 나노물질 제조, 전력 생산 및 제어 장치, 연료 전지, 전력 전달 장치, 및 프로세스 제어 및 순도가 크리티컬 고려 사항인 다른 애플리케이션을 포함하는, 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 사용될 수 있다. 이러한 프로세스 및 애플리케이션에서는, 제어된 작동 조건, 예를 들어 온도, 압력 및 유량 하에서의 특정량의 특정한 프로세스 가스의 전달이 요구된다.Various process gases may be used in the fabrication and processing of microelectronic devices. In addition, various chemicals may be used in other environments where high purity gases are required, such as, but not limited to, microelectronic device applications, wafer cleaning, wafer bonding, photoresist stripping, silicon oxidation, surface passivation, photolithography Disinfection of surfaces contaminated with bacteria, viruses and other biological agents, cleaning of industrial parts, manufacturing of medicines, production of nanomaterials, production of electric power, May be used in critical processes or applications, including control devices, fuel cells, power delivery devices, and other applications where process control and purity are critical considerations. In these processes and applications, a certain amount of specific process gas delivery is required under controlled operating conditions, e.g., temperature, pressure, and flow rate.

다양한 이유로, 프로세스 화학물질의 가스 상 전달이 액체 상 전달보다 바람직하다. 프로세스 화학물질의 낮은 질량 흐름이 요구되는 애플리케이션의 경우, 프로세스 화학물질의 액체 전달은 충분히 정확하거나 깨끗하지 못하다. 가스 전달이 전달의 용이성, 정확성 및 순도의 관점에서 바람직할 것이다. 가스 유동 장치가 액체 전달 장치보다 정확한 제어를 맞추는데 있어 더 우수하다. 부가적으로, 마이크로 전자 장치 애플리케이션 및 다른 크리티컬 프로세스는, 전형적으로 가스 전달을 액체 전달보다 상당히 더 용이하게 하는 광범위한 가스 취급 시스템을 갖는다. 하나의 접근법은 프로세스 화학물질 성분을 사용 지점에서 또는 그 근방에서 직접 기화시키는 것이다. 액체를 기화시키는 것은, 무거운 오염물질을 남겨둠으로써, 프로세스 화학물질을 정제하는 프로세스를 제공한다. 하지만, 안전성, 취급성, 안정성 및/또는 순도의 이유에서, 다수의 프로세스 가스는 직접 기화로 처리가능 하지 않다.For various reasons, gas phase transfer of process chemicals is preferable to liquid phase transfer. For applications where low mass flow of process chemicals is required, liquid transfer of process chemicals is not sufficiently accurate or clean. Gas delivery will be desirable in terms of ease of delivery, accuracy and purity. The gas flow device is superior in aligning the liquid delivery device with more precise control. In addition, microelectronic device applications and other critical processes typically have a wide range of gas handling systems that make gas delivery considerably easier than liquid delivery. One approach is to vaporize the process chemical components directly at or near the point of use. Vaporizing the liquid provides a process for purifying process chemicals by leaving heavy contaminants. However, for reasons of safety, handling, stability and / or purity, many process gases are not directly vaporizable.

마이크로 전자 장치 애플리케이션, 및 다른 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 사용되는 다수의 프로세스 가스가 존재한다. 오존은 전형적으로 반도체 표면의 세정 (예를 들어, 포토레지스트 스트립핑) 에서, 및 산화제 (예를 들어, 산화물 또는 수산화물 층을 형성함) 로서 사용되는 가스이다. 이전의 액체-기반 접근법과 달리, 마이크로 전자 장치 애플리케이션 및 다른 크리티컬 프로세스에서 오존 가스를 사용하는 하나의 이점은, 가스가 표면에 높은 종횡비 피쳐 (feature) 로 접근할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 국제 반도체 기술 로드맵 (International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS)) 에 따르면, 현재 반도체 프로세스는 20-22 nm 만큼 작은 하프-피치 (half-pitch) 와 호환 가능해야 한다. 반도체의 다음 기술 노드 (node) 는 10 nm 의 하프-피치를 가질 것으로 예상되며, ITRS 는 가까운 미래에 <7 nm 하프-피치를 요구할 것이다. 이러한 차원에서, 프로세스 액체의 표면 장력은 깊은 홀 또는 채널의 하단, 및 높은 종횡비 피쳐의 코너에 접근하는 것을 막기 때문에, 액체-기반의 화학적 프로세싱은 실현 가능하지 않다. 따라서, 가스는 상기와 같은 표면 장력 제한을 받지 않기 때문에, 오존 가스가 일부 경우에 있어 액체-기반 프로세스의 특정한 제한을 극복하는데 사용되어 왔다. 플라즈마-기반 프로세스가 또한 액체-기반 프로세스의 특정한 제한을 극복하는데 이용되어 왔다. 하지만, 오존- 및 플라즈마-기반 프로세스는, 특히 운용 비용, 불충분한 프로세스 제어, 원치 않는 부반응 및 비효율적인 세정을 비롯한, 자체적인 한계들을 나타낸다.There are a number of process gases used in microelectronic device applications, and other critical processes or applications. Ozone is typically a gas used in cleaning semiconductor surfaces (e.g., photoresist stripping) and as an oxidizing agent (e.g., forming an oxide or hydroxide layer). One advantage of using ozone gas in microelectronic device applications and other critical processes, unlike the previous liquid-based approach, is that the gas can approach the surface with high aspect ratio features. For example, according to the International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), current semiconductor processes must be compatible with half-pitch as small as 20-22 nm. The next technology node of the semiconductors is expected to have a half-pitch of 10 nm, and the ITRS will require <7 nm half-pitch in the near future. In this dimension, liquid-based chemical processing is not feasible because the surface tension of the process liquid prevents approaching the corners of the deep holes or channels, and high aspect ratio features. Thus, ozone gas has been used in some cases to overcome certain limitations of liquid-based processes, since the gas is not subject to such surface tension constraints. Plasma-based processes have also been used to overcome certain limitations of liquid-based processes. However, ozone- and plasma-based processes exhibit their own limitations, including in particular operating costs, insufficient process control, undesirable side reactions and inefficient cleaning.

다른 문제는 성공적인 증착에 필요한 온도에 관한 것이다. 규소 질화물 (SiN) 과 관련하여, 예를 들어 암모니아 (NH3) 는 현재 500 ℃ 또는 심지어 600 ℃ 초과의 온도에서 종종 사용된다. 증착을 위해 이와 같이 높은 온도을 유지하는 것은 비용이 많이 들며, 보다 낮은 온도에서 증착시키는 것이 바람직할 것이다. 또한, 신규한 반도체 디바이스 기술은 400 ℃ 초과의 승온의 사용을 금지하는, 엄격한 열 소모 비용 (thermal budget) 을 갖는다. 히드라진 (N2H4) 은, 보다 낮은 증착 온도 및 자발적 반응으로 질화물의 형성을 유도하는 히드라진의 유리한 열역학으로 인해, 보다 낮은 온도를 부분적으로 탐구해보는 기회를 제공한다. 문헌 (Burton et al. J. Electrochem. Soc., 155(7) D508-D516 (2008)) 에 보고되어 있지만, 히드라진 사용은, 히드라진을 사용하는 것과 관련된 심각한 안전성 문제로 인해 상업적으로 채택되지 않았었다. 일반적으로 히드라진보다 안전한, 치환된 히드라진은, 원치 않는 탄소 오염을 유도하는 단점의 문제가 있다. 따라서, 증착 프로세스 또는 다른 크리티컬 프로세스 적용에의 전달을 위한 히드라진의 보다 안전한 사용 방법을 개발할 필요가 있다.Another problem is the temperature required for successful deposition. With respect to silicon nitride (SiN), for example, ammonia (NH 3 ) is often used at temperatures of 500 ° C or even above 600 ° C at present. Keeping such a high temperature for deposition is costly and it may be desirable to deposit at lower temperatures. In addition, the new semiconductor device technology has a strict thermal budget that prohibits the use of elevated temperatures above 400 [deg.] C. Hydrazine (N 2 H 4 ) provides an opportunity to exploit lower temperatures in part because of the advantageous thermodynamics of hydrazine, which leads to lower deposition temperatures and the formation of nitrides in spontaneous reactions. Although reported in Burton et al. J. Electrochem. Soc. , 155 (7) D508-D516 (2008), hydrazine use has not been commercially adopted due to serious safety concerns associated with the use of hydrazine . Substituted hydrazines, generally safer than hydrazine, have the drawback of inducing undesirable carbon contamination. Thus, there is a need to develop a safer method of use of hydrazine for delivery to deposition processes or other critical process applications.

히드라진의 가스 상 사용은 안전성, 취급성 및 순도 문제로 인해 제한되어 왔다. 히드라진은 로켓 연료에 사용되어 왔으며, 매우 폭발적일 수 있다. 무수 히드라진은 약 37 ℃ 의 낮은 인화점을 갖는다. 이러한 물질의 안전한 취급을 위한 반도체 산업 프로토콜은 매우 제한적이다. 따라서, 이러한 제한을 극복하고, 특히 마이크로 전자 장치 및 다른 크리티컬 프로세스 적용에 사용하는데 적합한 실질적으로 무수 (water-free) 인 가스 히드라진을 제공하는 기술이 필요하다.The use of gas phase hydrazine has been limited due to safety, handling and purity issues. Hydrazine has been used in rocket fuel and can be very explosive. Anhydrous hydrazine has a low flash point of about 37 캜. Semiconductor industry protocols for the safe handling of these materials are very limited. Therefore, there is a need for a technique to overcome these limitations and provide a substantially water-free gas hydrazine suitable for use in microelectronic devices and other critical process applications.

유사하게, Rasirc, Inc. 사의 PCT 공보 제 2014014511 호 (이는 본원에 참조로서 인용됨) 에 설명된 바와 같이, 고도로 농축된 과산화수소 용액은 심각한 안전성 및 취급성 문제를 나타내고, 현존 기술을 사용하여 가스 상의 과산화수소를 고 농도로 수득하는 것이 가능하지 않기 때문에, 크리티컬 프로세스 적용에서의 과산화수소의 가스 상 사용은 제한된 유용성을 갖는다.Similarly, Rasirc, Inc. As described in PCT Publication No. 2014014511 (which is hereby incorporated by reference), highly concentrated hydrogen peroxide solutions exhibit serious safety and handling problems and can be used to obtain high concentrations of hydrogen peroxide on the gas using existing techniques Because it is not possible, the gas phase use of hydrogen peroxide in critical process applications has limited usefulness.

특정 구현예의 요약Summary of Specific Implementations

실질적으로 무수인 프로세스 가스 스트림, 특히 히드라진-함유 가스 스트림을 전달하기 위한 방법, 시스템 및 장치가 제공된다. 상기 방법, 시스템 및 장치는 마이크로 전자 장치 애플리케이션 및 다른 크리티컬 프로세스에서 특히 유용하다. 일반적으로, 상기 방법은, (a) 히드라진 증기의 양을 포함하는 증기 상을 갖는 비(非)수성 히드라진 용액을 제공하는 단계; (b) 캐리어 가스 (carrier gas) 또는 진공을 증기 상과 접촉시키는 단계; 및 (c) 실질적으로 무수인 히드라진을 포함하는 가스 스트림을 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 전달하는 단계를 포함한다. 다수의 구현예에서, 증기 상 중 히드라진의 양은, 히드라진-함유 가스 스트림의 추가적인 농축 또는 프로세싱 없이, 히드라진을 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 직접 제공하는데 충분하다. 다수의 구현예에서, 비수성 히드라진 용액은 안정화제를 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 방법은 하나 이상의 안정화제를 가스 스트림으로부터 제거하는 것을 추가로 포함한다. 방법의 작동 조건, 예를 들어 캐리어 가스 또는 진공의 온도 및 압력, 히드라진 용액의 농도, 및 히드라진 용액의 온도 및 압력을 조정함으로써, 히드라진을 프로세스 가스로서 정확하고 안전하게 전달할 수 있다. 특정 구현예에서, 증기 상에 있으며 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 전달되는 히드라진의 양은, 히드라진 용액에 에너지, 예를 들어 열 에너지, 회전 에너지 또는 초음파 에너지를 부가함으로써 제어될 수 있다. 본 발명의 다수의 구현예에서, 비수성 히드라진은 순수 (neat) 히드라진 또는 실질적으로 무수인 히드라진이다.A method, system and apparatus for delivering a substantially anhydrous process gas stream, in particular a hydrazine-containing gas stream, is provided. The methods, systems, and apparatus are particularly useful in microelectronic device applications and other critical processes. Generally, the method comprises the steps of: (a) providing a non-aqueous hydrazine solution having a vapor phase comprising an amount of hydrazine vapor; (b) contacting a carrier gas or vacuum with the vapor phase; And (c) delivering a gas stream comprising a substantially anhydrous hydrazine to a critical process or application. In many embodiments, the amount of hydrazine in the vapor phase is sufficient to provide hydrazine directly to a critical process or application, without additional concentration or processing of the hydrazine-containing gas stream. In many embodiments, the non-aqueous hydrazine solution comprises a stabilizer. In certain embodiments, the method further comprises removing one or more stabilizers from the gas stream. By adjusting the operating conditions of the process, for example, the temperature and pressure of the carrier gas or vacuum, the concentration of the hydrazine solution, and the temperature and pressure of the hydrazine solution, hydrazine can be accurately and safely delivered as the process gas. In certain embodiments, the amount of hydrazine present on the vapor and delivered to the critical process or application may be controlled by adding energy, e. G., Thermal energy, rotational energy, or ultrasonic energy to the hydrazine solution. In many embodiments of the present invention, the non-aqueous hydrazine is neat hydrazine or substantially anhydrous hydrazine.

본원에 기재된 방법을 사용하여 히드라진을 전달하는 시스템 및 장치가 또한 제공된다. 일반적으로, 상기 시스템 및 장치는, (a) 히드라진 증기의 양을 포함하는 증기 상을 갖는 비수성 히드라진 용액; (b) 증기 상과 유체 접촉하는 캐리어 가스 또는 진공; 및 (c) 히드라진을 포함하는 가스 스트림을 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 전달하는 기구를 포함한다. 다수의 구현예에서, 비수성 히드라진 용액은 하나 이상의 안정화제를 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 시스템 및 장치는 하나 이상의 안정화제를 가스 스트림으로부터 제거하는 기구를 추가로 포함한다. 다수의 구현예에서, 증기 상 중 히드라진의 양은 히드라진-함유 가스 스트림의 추가적인 농축 또는 프로세싱 없이, 히드라진을 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 직접 제공하는데 충분하다. 특정 구현예에서, 히드라진을 포함하는 가스 스트림을 전달하는 기구는, 히드라진 함유 가스 스트림이 헤드 스페이스 (head space) 로부터 히드라진 함유 가스 스트림이 사용되게 될 애플리케이션 또는 프로세스로 흐르게 하는 것을 가능하게 하는, 마이크로 전자 장치 애플리케이션 또는 다른 크리티컬 프로세스 시스템에 직접 또는 간접적으로 연결되어 있는, 증기 상을 포함하는 헤드 스페이스의 배출구다. 본원에 기재된 히드라진 전달 어셈블리 (HDA) 는 하나의 이러한 장치이다. 시스템 및 장치의 작동 조건, 예를 들어 캐리어 가스 또는 진공의 온도 및 압력, 히드라진 용액의 농도, 및 히드라진 용액의 온도 및 압력을 조정함으로써, 히드라진을 프로세스 가스로서 정확하고 안전하게 전달할 수 있다. 특정 구현예에서, 증기 상에 있으며 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 전달되는 히드라진의 양은, 히드라진 용액에 에너지, 예를 들어 열 에너지, 회전 에너지 또는 초음파 에너지를 부가함으로써 제어될 수 있다.Systems and apparatus for delivering hydrazine using the methods described herein are also provided. Generally, the system and apparatus comprise: (a) a non-aqueous hydrazine solution having a vapor phase comprising an amount of hydrazine vapor; (b) a carrier gas or vacuum in fluid contact with the vapor phase; And (c) a mechanism for transferring a gas stream comprising hydrazine to a critical process or application. In many embodiments, the non-aqueous hydrazine solution comprises one or more stabilizers. In certain embodiments, the system and apparatus further include a mechanism for removing one or more stabilizers from the gas stream. In many embodiments, the amount of hydrazine in the vapor phase is sufficient to provide hydrazine directly to a critical process or application, without additional concentration or processing of the hydrazine-containing gas stream. In certain embodiments, a mechanism for delivering a gas stream comprising hydrazine may be a micro-electronic device that enables the hydrazine-containing gas stream to flow from the head space to an application or process in which the hydrazine- The outlet of the headspace, including the vapor phase, directly or indirectly connected to the device application or other critical process system. The hydrazine transfer assembly (HDA) described herein is one such device. By adjusting the operating conditions of the system and the apparatus, for example, the temperature and pressure of the carrier gas or vacuum, the concentration of the hydrazine solution, and the temperature and pressure of the hydrazine solution, hydrazine can be accurately and safely delivered as a process gas. In certain embodiments, the amount of hydrazine present on the vapor and delivered to the critical process or application may be controlled by adding energy, e. G., Thermal energy, rotational energy, or ultrasonic energy to the hydrazine solution.

본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치의 구현예 중 다수는 히드라진-함유 용액과 접촉되는 멤브레인을 이용한다. 멤브레인의 사용은 안전성의 이점을 갖는다. 특정 구현예에서, 멤브레인은 히드라진-함유 용액을 히드라진-함유 증기 상으로부터 전체적으로 또는 부분적으로 분리한다. 증기 상과 액체 상 사이에의 접근을 제거함으로써, 히드라진의 증기 상에서의 갑작스러운 분해가 제한될 수 있으며, 멤브레인의 존재로 인해 액체 상에서의 상응하는 분해를 야기하지 않을 수 있다.Many of the embodiments of the methods, systems, and apparatus described herein utilize a membrane that is in contact with a hydrazine-containing solution. The use of membranes has safety advantages. In certain embodiments, the membrane separates the hydrazine-containing solution in whole or in part from the hydrazine-containing vapor phase. By eliminating the access between the vapor phase and the liquid phase, sudden decomposition of the hydrazine in the vapor phase can be limited and the presence of the membrane may not cause a corresponding decomposition in the liquid phase.

또한, 본원에는 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물 (예를 들어, 히드라진, 과산화수소, 물, 알코올, 아민 또는 수산화암모늄) 을 포함하는 액체를 포함하기 위한 장치로서, 화학물질 또는 조성물을 포함하는 증기가 프로세스 가스 스트림에 혼입되는 프로세스 가스로서 접근 가능한 헤드 스페이스를 포함하는 장치가 개시된다. 화학물질 또는 조성물을 포함하는 프로세스 가스 스트림은 전형적으로 크리티컬 프로세스 적용에 전달된다. 특정 구현예에서, 상기 장치는, (a) 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물을 포함하는 액체를 포함하는 챔버, (b) 가스 상의 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물을 포함하는 증기 상을 포함하는 헤드 스페이스, (c) 주입구 포트로서, 이를 통해 캐리어 가스 스트림이 챔버로 들어갈 수 있는 주입구 포트, 및 (d) 보호된 배출구 포트로서, 이를 통해 캐리어 가스, 및 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물을 포함하는 프로세스 가스 스트림이 헤드 스페이스에서 나갈 수 있는 보호된 배출구 포트를 포함한다. 특정 구현예에서, 헤드 스페이스는 챔버의 일부이다. 특정한 대안적인 구현예에서, 헤드 스페이스는 챔버와 구별되어 있으며, 가스 상의 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물이 챔버에서 헤드 스페이스로 이동하는 것을 가능하게 하도록 챔버와 유체 연통되어 있다. 다수의 구현예에서, 멤브레인은 액체에서 가스 상으로의 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물의 이송을 용이하게 한다. 멤브레인의 구성은 특정 애플리케이션 및 프로세스 디자인에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 멤브레인은 액체를 전체적으로 또는 부분적으로 헤드 스페이스로부터 분리한다. 특정 구현예에서, 멤브레인은 캐리어 가스의 전부 또는 일부가 멤브레인을 통해 이동하도록 주입구 포트에 연결된 튜브를 포함한다. 상기와 같은 구현예에서, 멤브레인 튜브는 또한 챔버 내 액체 부분을 통해 이동하여, 헤드 스페이스에서 종결될 수 있다. 보호된 배출구 포트는 출구 포트에 들어가는 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물이 실질적으로 가스 상으로 존재하며, 즉, 액적, 미스트 또는 안개와 같은 액체 상 물질이 실질적으로 존재하지 않는다는 것을 보장하는 기구를 포함한다.Also contemplated herein is an apparatus for containing a liquid comprising volatile chemicals or chemical compositions (e.g., hydrazine, hydrogen peroxide, water, alcohol, amine or ammonium hydroxide), wherein a vapor, An apparatus comprising a headspace accessible as a process gas incorporated in a stream is disclosed. The process gas stream comprising the chemical or composition is typically delivered to a critical process application. In certain embodiments, the apparatus comprises: (a) a chamber comprising a liquid comprising a volatile chemical or chemical composition; (b) a headspace comprising a vapor phase comprising a volatile chemical or chemical composition on the gas; (c) an inlet port through which a carrier gas stream can enter the chamber, and (d) a protected outlet port through which a process gas stream comprising a carrier gas and a volatile chemical or chemical composition is introduced to the head Lt; RTI ID = 0.0 &gt; outlet ports &lt; / RTI &gt; In certain embodiments, the headspace is part of the chamber. In certain alternative embodiments, the headspace is distinct from the chamber and is in fluid communication with the chamber to enable gas-phase volatile chemical or chemical composition to move from the chamber to the headspace. In many embodiments, the membrane facilitates the transfer of volatile chemicals or chemical compositions from liquid to gaseous phase. The configuration of the membrane may vary depending on the particular application and process design. In some embodiments, the membrane separates the liquid in whole or in part from the headspace. In certain embodiments, the membrane comprises a tube connected to the inlet port such that all or a portion of the carrier gas travels through the membrane. In such an embodiment, the membrane tube may also move through the liquid portion in the chamber and terminate in the headspace. The protected outlet port includes a mechanism that ensures that the volatile chemical or chemical composition entering the outlet port is substantially in the gas phase, i.e., substantially free of liquid phase material such as droplets, mist, or mist.

본원에 기재된 방법, 시스템 및 장치는 일반적으로 매우 다양한 프로세스 가스 스트림, 특히 히드라진 용액이 비수성 성분을 함유하는 비수성 히드라진 용액에 적용 가능하다.The methods, systems, and apparatus described herein are generally applicable to a wide variety of process gas streams, especially non-aqueous hydrazine solutions in which the hydrazine solution contains a non-aqueous component.

특정 구현예에서, 상기 용액은 실질적으로 순수한 히드라진을 포함하는데, 이는 다른 화학물질이 의도적으로 포함되어 있지 않지만 부수적인 양의 불순물은 허용하는 히드라진을 의미한다. 특정 구현예에서, 상기 용액은 약 5 중량% 내지 약 99 중량% 의 히드라진, 또는 약 90 중량% 내지 약 99 중량%, 약 95 중량% 내지 약 99 중량%, 약 96 중량% 내지 약 99 중량%, 약 97 중량% 내지 약 99 중량%, 약 98 중량% 내지 약 99 중량%, 또는 약 99 중량% 내지 약 100 중량% 의 히드라진, 및 용매 및/또는 안정화제를 포함하는 나머지 성분을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 용액은 99.9% 순도 초과의 농도로 히드라진을 포함하며, 일부 구현예에서, 상기 용액은 99.99% 초과의 농도로 히드라진을 포함한다. 적절한 비수성 히드라진 용액의 선택은 특정한 애플리케이션 또는 프로세스의 요건에 의해 결정될 것이다.In certain embodiments, the solution comprises substantially pure hydrazine, which means hydrazine, which does not intentionally contain other chemicals but allows incidental amounts of impurities. In certain embodiments, the solution comprises from about 5 wt% to about 99 wt% hydrazine, or from about 90 wt% to about 99 wt%, from about 95 wt% to about 99 wt%, from about 96 wt% to about 99 wt% , From about 97 wt% to about 99 wt%, from about 98 wt% to about 99 wt%, or from about 99 wt% to about 100 wt% of hydrazine, and a solvent and / or stabilizer. In some embodiments, the solution comprises hydrazine at a concentration of greater than 99.9% purity, and in some embodiments, the solution comprises hydrazine at a concentration of greater than 99.99%. The selection of a suitable non-aqueous hydrazine solution will be determined by the requirements of the particular application or process.

특정 구현예에서, 비수성 히드라진 용액은, 히드라진 이외에, 하나 이상의 적합한 용매를 포함한다. 하나의 예에서, 비수성 히드라진 용액은 글리콜 용매, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, α-프로필렌 글리콜 및 β-프로필렌 글리콜을 포함한다. 본원에 기재된 방법 및 시스템에 유용한 특정한 비수성 히드라진 용액은, 65% 히드라진 / 35% 트리에틸렌 글리콜이다. 다른 예에서, 비수성 히드라진 용액은 알코올 아민, 예컨대 에탄올 아민, 디에탄올 아민 또는 트리에탄올 아민을 포함한다. 다른 예에서, 비수성 히드라진 용액은 비(非)양성자성 아미드 용매, 예를 들어 헥사메틸포스포르아미드, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논 (DMPU), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 (DMEU), 테트라메틸우레아, 또는 또 다른 비양성자성 우레아-기반 용매를 포함한다. 또 다른 용매는 헥사메틸렌테트라민이다. 비수성 히드라진 용액은 PEG화 (PEGylated) 용매를 포함할 수 있으며, 여기서 PEG화 용매는 약 25 ℃ 의 온도에서 액체이다. 용어 "PEG화 용매" 는, 공유 결합으로 부착된 폴리(에틸렌 글리콜) 모이어티를 함유하는 용매를 나타낸다. 하나의 예시적인 PEG화 용매는 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르이다. 일부 구현예에서, 적합한 용매는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리피롤리딘 또는 폴리비닐알코올의 저 분자량 폴리머 또는 올리고머로부터 선택된다. 저 분자량 폴리머는, 히드라진과 조합되는 경우, 조합된 용액의 점도가 약 35 이하의 센티푸아즈 (centipoise (cp)) 인 폴리머이다. 용매의 다른 예에는, 모노글라임, 디글라임, 트리글라임, 하이글라임 (higlyme) 및 테트라글라임과 같은 글라임이 포함된다. 당업자는 다른 용매가 본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치에서 유용할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 적절한 용매 선택의 기준에는, 히드라진과의 혼화성 및 가용성, 히드라진과의 화학적 상용성, 시스템의 다른 구성요소 (예컨대 멤브레인) 와의 호환성, 용매의 비등점, 비수성 히드라진 용액의 인화점, 및 기타 안전성 및 취급성 문제가 포함된다.In certain embodiments, the non-aqueous hydrazine solution comprises, in addition to the hydrazine, one or more suitable solvents. In one example, the non-aqueous hydrazine solution comprises a glycol solvent, such as ethylene glycol, triethylene glycol, alpha -propylene glycol, and beta -propylene glycol. A particular non-aqueous hydrazine solution useful in the methods and systems described herein is 65% hydrazine / 35% triethylene glycol. In another example, the non-aqueous hydrazine solution comprises an alcohol amine, such as ethanolamine, diethanolamine or triethanolamine. In another example, the non-aqueous hydrazine solution is a non-protic amide solvent such as hexamethylphosphoramide, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1H) (DMPU), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMEU), tetramethylurea, or another aprotic urea-based solvent. Another solvent is hexamethylenetetramine. The non-aqueous hydrazine solution may comprise a PEGylated solvent, wherein the PEGylated solvent is a liquid at a temperature of about 25 占 폚. The term " pegylated solvent " refers to a solvent containing a poly (ethylene glycol) moiety attached as a covalent bond. One exemplary pegylation solvent is poly (ethylene glycol) dimethyl ether. In some embodiments, suitable solvents are selected from low molecular weight polymers or oligomers of polyaniline, polypyrrole, polypyrrolidine, or polyvinyl alcohol. Low molecular weight polymers, when combined with hydrazine, are polymers in which the combined solution has a viscosity of about 35 centipoise (cp) or less. Other examples of solvents include glymes such as monoglyme, diglyme, triglyme, higlyme and tetraglyme. Those skilled in the art will recognize that other solvents may be useful in the methods, systems, and apparatus described herein. Criteria for proper solvent selection include miscibility and solubility with hydrazine, chemical compatibility with hydrazine, compatibility with other components of the system (e.g., membrane), boiling point of solvent, flash point of non-aqueous hydrazine solution, and other safety and handling Sex problems.

추가의 예에는, Polyglycol DME 200, Polyglycol DME 250, Polyglycol DME 500, Polyglycol DME 1000 또는 Polyglycol DME 2000 와 같은 다양한 PEG화 디메틸 에테르가 포함된다. 일부 구현예에서, 비수성 히드라진 용액은 약 30 중량% 내지 약 69 중량% 의 히드라진, 및 약 65% 내지 약 69 중량% 범위의 히드라진을 포함한다. 용액의 나머지는, 예를 들어 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르와 같은 PEG화 용매를 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 히드라진 용액은 약 32 중량% 내지 35 중량% 의 PEG화 용매, 예컨대 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 또는 다른 적합한 용매를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 약 65% 미만의 히드라진이 사용되고, 약 35% 의 초과의 PEG화 용매, 예컨대 Polyglycol DME 250 과 같은 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르가 사용된다.Further examples include various PEGylated dimethyl ethers such as Polyglycol DME 200, Polyglycol DME 250, Polyglycol DME 500, Polyglycol DME 1000 or Polyglycol DME 2000. In some embodiments, the non-aqueous hydrazine solution comprises from about 30 wt% to about 69 wt% of hydrazine, and from about 65% to about 69 wt% of hydrazine. The remainder of the solution may contain one or more pegylation solvents such as, for example, poly (ethylene glycol) dimethyl ether. For example, the hydrazine solution may comprise from about 32% to 35% by weight of a pegylated solvent such as poly (ethylene glycol) dimethyl ether or other suitable solvent. In other embodiments, less than about 65% of hydrazine is used, and more than about 35% of a PEGylating solvent such as poly (ethylene glycol) dimethyl ether, such as Polyglycol DME 250, is used.

본원에서 제공되는 방법, 시스템 및 장치는 다양한 멤브레인을 이용할 수 있다. 멤브레인은 전형적으로 선택적으로 투과 가능한 멤브레인, 특히 실질적으로 가스-불투과성인 멤브레인, 예를 들어 NAFION® 멤브레인과 같은 퍼플루오르화된 이온 교환 멤브레인이다. 특정 구현예에서, NAFION® 멤브레인은 이의 반응성을 변경하기 위해, 예를 들어 산, 염기 또는 염으로 화학적으로 처리될 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예에서, NAFION® 멤브레인은 암모늄 종을 형성하는 방식으로 처리될 수 있다. 전형적으로 실질적으로 가스-불투과성인 멤브레인 및 특히 NAFION® 멤브레인 및 이의 유도체인, 특정의 선택적으로 투과 가능한 멤브레인을 사용함으로써, 수득된 가스 스트림 중 히드라진 가스의 농도가 멤브레인의 부재 시 히드라진 용액의 증기로부터 직접 수득될 수 있는 히드라진 농도에 대하여 변경될 수 있다. 특정 구현예에서, 히드라진 가스 농도는 멤브레인 부재 시의 히드라진 용액의 증기로부터 예상될 수 있는 농도가 증폭된 것이다 (즉, 그 보다 높다). 바람직하게는, 히드라진의 농도는 본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치를 사용하여 증폭된다.The methods, systems, and apparatus provided herein may utilize a variety of membranes. The membrane is typically a selectively permeable membrane, particularly a perfluorinated ion exchange membrane, such as a substantially gas-impermeable membrane, such as a NAFION® membrane. In certain embodiments, the NAFION 占 membrane can be chemically treated with an acid, base or salt, for example, to modify its reactivity. For example, in certain embodiments, NAFION® membranes can be treated in a manner that forms ammonium species. By using a specific, selectively permeable membrane, which is typically a gas-impermeable membrane, and in particular a NAFION® membrane and derivatives thereof, the concentration of hydrazine gas in the resulting gas stream is reduced from the vapor of the hydrazine solution in the absence of the membrane Can be varied with respect to the concentration of hydrazine that can be obtained directly. In certain embodiments, the hydrazine gas concentration is an amplification (i.e., higher) of the expected concentration from the vapor of the hydrazine solution in the absence of the membrane. Preferably, the concentration of hydrazine is amplified using the methods, systems and apparatuses disclosed herein.

또 다른 구현예에서, 멤브레인은 테트라플루오로에틸렌 및 술포닐 플루오라이드 비닐 에테르의 코폴리머이다. 상기와 같은 멤브레인의 하나의 예는 Aquivon® (Solvay S.A., Brussels, Belgium) 로부터 제조될 수 있다. 특정한 Aquivon® 폴리머는 P98S 로서 공지되어 있으며, 펠렛으로서 제공된다.In another embodiment, the membrane is a copolymer of tetrafluoroethylene and sulfonyl fluoride vinyl ethers. One example of such a membrane can be prepared from Aquivon (Solvay SA, Brussels, Belgium). Certain Aquivon (R) polymers are known as P98S and are provided as pellets.

본원에서 제공되는 방법, 시스템 및 장치는 정제된 히드라진 함유 가스 스트림을 제조하기 위해 하나 이상의 성분을 히드라진 함유 가스 스트림으로부터 제거하는 것, 예를 들어 성분을 선택적으로 또는 비(非)선택적으로 가스 스트림으로부터 제거하는 장치를 사용하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 바람직한 장치는 가스 스트림 중 히드라진의 양이 비교적 영향을 받지 않으면서, 비(非)반응성인 프로세스 가스를 히드라진 함유 가스 스트림으로부터 실질적으로 제거하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 장치는 임의의 비수성 용매 또는 안정화제를, 비제한적으로, 임의의 미량의 물 또는 비수성 용매를 포함하는 가스 스트림으로부터 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 헤드 스페이스의 다운스트림에 배치된 정제 장치를 추가로 포함할 수 있다. 특히 바람직한 정제 장치는 멤브레인 접촉기, 분자체, 활성탄, 및 애플리케이션 또는 프로세스 요건을 충족시키도록 목적하는 특징을 갖는 기타 흡착제이다. 가스 제거 장치의 바람직한 특징은, 특정 성분(들)을 비교적 선택적 방식으로 제거하면서, 나머지 성분(들)을 히드라진 가스 스트림에 비교적 영향을 받지 않게 남아있을 수 있도록 하는 능력이다.The methods, systems, and apparatus provided herein may be used to remove one or more components from a hydrazine-containing gas stream to produce a purified hydrazine-containing gas stream, for example, to remove components selectively or non-selectively from a gas stream Removal of the &lt; / RTI &gt; A preferred apparatus may be a device that substantially removes the non-reactive process gas from the hydrazine-containing gas stream while the amount of hydrazine in the gas stream is relatively unaffected. For example, the apparatus may remove any non-aqueous solvent or stabilizer from the gas stream, including, but not limited to, any trace amounts of water or non-aqueous solvents. For example, the device may further comprise a purification device disposed downstream of the headspace. Particularly preferred purification devices are membrane contactors, molecular sieves, activated carbon, and other adsorbents having features that are intended to meet application or process requirements. A desirable feature of the degassing device is the ability to allow the remaining component (s) to remain relatively unaffected by the hydrazine gas stream while removing the specific component (s) in a relatively selective manner.

본원에서 제공되는 시스템 및 장치는 그 안에서 사용되는 가스 및 액체의 흐름을 포함하고 제어하기 위한 다양한 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템 및 장치는 질량 흐름 제어기, 밸브, 체크 밸브, 압력 게이지, 조절기, 로타미터 (rotameter) 및 펌프를 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 제공되는 시스템 및 장치는 다양한 장치의 구성요소 및 방법의 단계의 온도를 제어하기 위한, 다양한 히터, 열전대 (thermocouple) 및 온도 제어기를 추가로 포함할 수 있다.The systems and apparatus provided herein may further include various components for controlling and including the flow of gas and liquid used therein. For example, the system and apparatus may further include a mass flow controller, a valve, a check valve, a pressure gauge, a regulator, a rotameter, and a pump. The systems and apparatus provided herein may further include various heaters, thermocouples, and temperature controllers for controlling the temperature of the components and methods of the various devices.

본 발명의 부가적인 목적 및 이점은 이하의 설명에서 부분적으로 설명될 것이고, 그러한 설명으로부터 부분적으로 명백해질 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의해 습득될 수 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 특히 구현예 및 청구범위에 지적된 요소 및 조합에 의해 실현 및 달성될 것이다.Additional objects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. The objects and advantages of the present invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the examples and the claims.

전술한 일반적인 설명 및 이하 상세한 설명은 모두 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 본 발명을 제한하는 것이 아니라고 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention.

본 명세서에 통합되어 본 발명의 일부를 구성하는 첨부되는 도면은, 본 발명의 몇몇 구현예를 예시하며, 그 기재 내용과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate some embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

도 1a 는 본 발명의 특정 구현예에서 유용한 멤브레인 어셈블리의 일부를 예시한 다이어그램이다.
도 1b 는 본 발명의 특정 구현예에 따른 히드라진 전달 어셈블리 (HDA) 의 일 구현예를 예시한 다이어그램이다.
도 2a 는 본 발명의 특정 구현예에 따른 HDA 의 일 구현예의 횡단면도이다.
도 2b 는 본 발명의 특정 구현예에 따른 HDA 의 일 구현예의 횡단면도이다.
도 3 은 본 발명의 특정 구현예에 따라 히드라진 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치를 시험하는데 사용될 수 있는 매니폴드 (manifold) 의 P&ID 이다.
도 4 는 본 발명의 특정 구현예에 따라 히드라진 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치를 시험하는데 사용될 수 있는 매니폴드의 P&ID 이다.
도 5 는 본 발명의 특정 구현예에 따라 히드라진 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치를 시험하는데 사용될 수 있는 매니폴드의 P&ID 이다.
도 6 은 본 발명의 특정 구현예에 따른 멤브레인 어셈블리 및 HDA 를 예시한 다이어그램이다.
도 7 은 본 발명의 특정 구현예에 따라 히드라진 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치를 시험하는데 사용될 수 있는 매니폴드의 P&ID 이다.
도 8 은 본 발명의 구현예에 따라, 액체 공급원으로서 실질적으로 순수한 히드라진을 사용하여, 시간에 따른 히드라진 가스 농도 및 온도를 도시한 차트이다.
도 9 는 본 발명의 특정 구현예에 따라 히드라진 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치를 시험하는데 사용될 수 있는 매니폴드의 P&ID 이다.
도 10 은 본 발명의 구현예에 따라, 액체 공급원으로서 무수 98% 히드라진을 사용하여, 시간에 따른 히드라진 가스 농도 및 온도를 도시한 차트이다.
도 11 은 본 발명의 구현예에 따라, 액체 공급원으로서 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 중 65% 히드라진을 사용하여, 시간에 따른 히드라진 가스 농도 및 온도를 도시한 차트이다.
도 12 는 본 발명의 특정 구현예에 따른 HDA 를 예시한 다이어그램이다.
도 13 은 본 발명의 특정 구현예에 따라 히드라진 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치를 시험하는데 사용될 수 있는 매니폴드의 P&ID 이다.
도 14 는 본 발명의 특정 구현예에 따라 액체 공급원으로서 유용한 4 가지 상이한 비수성 히드라진 용액을 함유하는 튜브의 사진이다.
도 15 은 본 발명의 구현예에 따라, 액체 공급원으로서 트리에틸렌 글리콜 중 65% 히드라진을 사용하여, 시간에 따른 히드라진 가스 농도 및 온도를 도시한 차트이다.
1A is a diagram illustrating a portion of a membrane assembly useful in certain embodiments of the present invention.
1B is a diagram illustrating one embodiment of a hydrazine transfer assembly (HDA) in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 2a is a cross-sectional view of one embodiment of an HDA in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 2B is a cross-sectional view of one embodiment of an HDA in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 3 is a P & ID of a manifold that can be used to test methods, systems, and devices for hydrazine delivery in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 4 is a P & ID of a manifold that can be used to test methods, systems, and devices for hydrazine delivery in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 5 is P &lt; RTI ID = 0.0 &gt; ID &lt; / RTI &gt; of a manifold that can be used to test methods, systems, and devices for hydrazine delivery in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 6 is a diagram illustrating a membrane assembly and an HDA in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 7 is P &lt; RTI ID = 0.0 &gt; ID &lt; / RTI &gt; of a manifold that can be used to test methods, systems, and devices for hydrazine delivery in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 8 is a chart showing hydrazine gas concentration and temperature over time using substantially pure hydrazine as a liquid source, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 9 is P &lt; RTI ID = 0.0 &gt; ID &lt; / RTI &gt; of a manifold that can be used to test methods, systems, and devices for hydrazine delivery in accordance with certain embodiments of the present invention.
Figure 10 is a chart showing hydrazine gas concentration and temperature over time using anhydrous 98% hydrazine as a liquid source, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a chart showing hydrazine gas concentration and temperature over time using 65% hydrazine in poly (ethylene glycol) dimethyl ether as a liquid source, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a diagram illustrating an HDA in accordance with certain embodiments of the present invention.
13 is P &lt; RTI ID = 0.0 &gt; ID &lt; / RTI &gt; of a manifold that can be used to test methods, systems and apparatus for hydrazine delivery according to certain embodiments of the present invention.
14 is a photograph of a tube containing four different non-aqueous hydrazine solutions useful as a liquid source in accordance with certain embodiments of the present invention.
15 is a chart showing hydrazine gas concentration and temperature over time using 65% hydrazine in triethylene glycol as a liquid source, in accordance with an embodiment of the present invention.

이제, 본 발명의 다양한 구현예가 보다 상세하게 설명될 것이다. 전술한 일반적인 설명 및 이하 상세한 설명은 모두 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 바와 같은 본 발명을 제한하는 것이 아니라고 이해되어야 한다. 특정 구현예 또는 특징에 대한 임의의 논의는 본 발명의 특정한 예시적 양태를 예시하는 역할을 한다. 본 발명은 특히 본원에 논의된 구현예에 제한되지 않는다. Various embodiments of the present invention will now be described in more detail. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed. Any discussion of particular implementations or features serves to illustrate certain exemplary aspects of the present invention. The present invention is not particularly limited to the embodiments discussed herein.

달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용된 온도, 중량 백분율 (중량%), 농도, 기간, 치수, 및 특정한 파라미터 또는 물리적 특성의 값을 표현하는 모든 수치는, 모든 경우에 있어서 용어 "약" 에 의해 변경되는 것으로서 이해되어야 한다. 또한, 명세서 및 청구범위에서 사용된 정확한 수치 값 및 범위는, 본 발명의 부가적인 구현예를 형성하는 것으로 이해되어야 한다. 모든 측정은 불확실성 및 실험적 변동성의 영향을 받는다.Unless otherwise indicated, all numbers expressing the values of temperature, weight percent (weight%), concentration, duration, dimensions, and specific parameters or physical properties used in the description and the claims are used in all instances by the term " &Quot; as &lt; / RTI &gt; It should also be understood that the exact numerical values and ranges used in the specification and the claims form an additional embodiment of the invention. All measurements are subject to uncertainty and experimental variability.

본원에 사용된 바, 용어 "크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션" 은, 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 프로세스 제어 및 순도가 크리티컬 고려 사항인 프로세스 또는 애플리케이션을 나타낸다. 크리티컬 프로세스 및 애플리케이션의 예에는, 비제한적으로, 마이크로 전자 장치 애플리케이션, 웨이퍼 세정, 웨이퍼 본딩, 포토레지스트 스트립핑, 규소 산화, 표면 부동화, 포토리소그래피 마스크 세정, 원자층 증착, 화학 증기 증착, 평면 패널 디스플레이, 박테리아, 바이러스 및 기타 생물학적 작용제로 오염된 표면의 소독, 산업용 부품 세정, 약제 제조, 나노물질 제조, 전력 생산 및 제어 장치, 연료 전지 및 전력 전달 장치가 포함된다.As used herein, the term " critical process or application " is a broad term and is presented in its ordinary and customary sense to those skilled in the art (not limited to a specific or customized meaning) Purity represents a process or application that is a critical consideration. Examples of critical processes and applications include, but are not limited to, microelectronic device applications, wafer cleaning, wafer bonding, photoresist stripping, silicon oxidation, surface passivation, photolithographic mask cleaning, atomic layer deposition, chemical vapor deposition, Disinfection of surfaces contaminated with bacteria, viruses and other biological agents, cleaning of industrial parts, manufacturing of pharmaceuticals, production of nanomaterials, production and control of power, control devices, fuel cells and power transmission devices.

본원에 사용된 바, 용어 "프로세스 가스" 는 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 애플리케이션 또는 프로세스, 예를 들어 마이크로 전자 장치의 제조 또는 프로세싱 단계, 및 다른 크리티컬 프로세스에서 사용되는 가스를 나타낸다. 예시적인 프로세스 가스는 환원제, 산화제, 무기산, 유기산, 무기 염기, 유기 염기, 및 무기 및 유기 용매이다. 바람직한 프로세스 가스는 히드라진이다.As used herein, the term " process gas " is a broad term and is presented in its ordinary and customary meaning to those skilled in the art (not limited to a particular or customized meaning) For example, the manufacturing or processing of microelectronic devices, and the gases used in other critical processes. Exemplary process gases are reducing agents, oxidizing agents, inorganic acids, organic acids, inorganic bases, organic bases, and inorganic and organic solvents. A preferred process gas is hydrazine.

본원에 사용된 바, 용어 "반응성 프로세스 가스" 는 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 가스가 이용되는 특정한 애플리케이션 또는 프로세스에서 화학적으로 반응하는, 예를 들어 표면, 액체 프로세스 화학물질 또는 또 다른 프로세스 가스와 반응하는 프로세스 가스를 나타낸다.As used herein, the term " reactive process gas " is a broad term and is presented to the person skilled in the art in its normal and customary sense (and is not limited to a specific or customized meaning) Refers to a process gas that reacts chemically with an application or process, e.g., with a surface, a liquid process chemical, or another process gas.

본원에 사용된 바, 용어 "비반응성 프로세스 가스" 는 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 가스가 이용되는 특정한 애플리케이션 또는 프로세스에서 화학적으로 반응하지 않지만, "비반응성 프로세스 가스" 의 특성이 특정한 애플리케이션 또는 프로세스에 유용성을 제공하는 프로세스 가스를 나타낸다.As used herein, the term " non-reactive process gas " is a broad term and is presented to the person skilled in the art in its normal and customary sense (and is not limited to a particular or customized meaning) Refers to a process gas that does not chemically react in a particular application or process, but the nature of the " non-reactive process gas " provides utility to a particular application or process.

본원에 사용된 바, 용어 "캐리어 가스" 는 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 프로세스 트레인 (train), 전형적으로 파이핑 (piping) 의 트레인을 통해 또 다른 가스를 운반하는데 사용되는 가스를 나타낸다. 예시적인 캐리어 가스는 질소, 아르곤, 수소, 산소, CO2, 청정한 건조 공기, 헬륨, 또는 실온 및 대기압에서 안정한 다른 가스이다.As used herein, the term " carrier gas " is a broad term and is presented in its ordinary and customary sense to those of ordinary skill in the art (not limited to a particular or customized meaning), including but not limited to process trains, Typically refers to a gas used to transport another gas through a piping train. Exemplary carrier gases are nitrogen, argon, hydrogen, oxygen, CO 2 , clean dry air, helium, or other gases that are stable at room temperature and atmospheric pressure.

본원에 사용된 바, 용어 "헤드 스페이스" 는 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 헤드 스페이스에 포함된 가스의 적어도 일부를 제공하는 히드라진 용액과 유체 접촉하는 가스의 부피를 나타낸다. 임의로 히드라진 용액과 직접 접촉하는 헤드 스페이스를 전체적으로 또는 부분적으로 분리시키는, 투과 가능한 또는 선택적으로 투과 가능한 장벽이 존재할 수 있다. 멤브레인이 히드라진 용액과 직접 접촉하지 않는 구현예에서, 하나 초과의 헤드 스페이스, 즉 용액의 증기 상을 함유하는 용액 바로 위의 제 1 헤드 스페이스, 및 멤브레인을 투과할 수 있는 제 1 헤드 스페이스의 성분, 예를 들어 히드라진만을 함유하는 멤브레인에 의해 제 1 헤드 스페이스로부터 분리된 제 2 헤드 스페이스가 존재할 수 있다. 실질적으로 가스-불투과성인 멤브레인에 의해 분리된 헤드 스페이스 및 히드라진 용액을 갖는 구현예에서, 헤드 스페이스는 히드라진 용액의 위, 아래 또는 임의의 측면에 위치할 수 있거나, 또는 헤드 스페이스는 히드라진 용액을 둘러싸거나, 이로 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 헤드 스페이스는 히드라진 용액을 관통하는 실질적으로 가스-불투과성인 튜브 내부의 공간일 수 있거나, 또는 히드라진 용액은 튜브의 외부를 둘러싸는 헤드 스페이스를 갖는 실질적으로 가스-불투과성인 튜브 내부에 위치할 수 있다.As used herein, the term " headspace " is a broad term and is presented to those skilled in the art in its ordinary and customary sense (and not limited to any particular or customized meaning) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; hydrazine &lt; / RTI &gt; There may be a permeable or selectively permeable barrier, which entirely or partly separates the headspace, optionally in direct contact with the hydrazine solution. In embodiments in which the membrane is not in direct contact with the hydrazine solution, it is desirable to have more than one headspace, i.e., a first headspace directly above the solution containing the vapor phase of the solution, and a first headspace capable of permeating the membrane, There may be a second headspace separated from the first headspace by, for example, a membrane containing only hydrazine. In embodiments having a headspace and a hydrazine solution separated by a substantially gas-impermeable membrane, the headspace may be located above, below or at any side of the hydrazine solution, or the headspace may surround the hydrazine solution Or it may be surrounded by it. For example, the headspace may be a space within a substantially gas-impermeable tube that penetrates the hydrazine solution, or the hydrazine solution may be a substantially gas-impermeable tube having a headspace surrounding the outside of the tube Lt; / RTI &gt;

본원에 사용된 바, 용어 "실질적으로 가스-불투과성인 멤브레인" 은 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 가스 또는 액체 상에 존재할 수 있는 다른 성분, 예를 들어 히드라진에 대하여 비교적 투과성이지만, 비제한적으로, 수소, 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 황화수소, 탄화수소 (예를 들어, 에틸렌), 휘발성 산 및 염기, 내화성 화합물 및 휘발성 유기 화합물과 같은 다른 가스에 대하여 비교적 불투과성인 멤브레인을 나타낸다.As used herein, the term " substantially gas-impermeable membrane " is a broad term and is presented to the person skilled in the art in its normal and customary sense (and is not limited to a particular or customized meaning) But not limited to, hydrogen, nitrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen sulfide, hydrocarbons (e.g., ethylene), volatile acids and bases, which are relatively permeable to other components that may be present in the gas or liquid, , A membrane that is relatively impermeable to other gases such as refractory compounds and volatile organic compounds.

본원에 사용된 바, 용어 "이온 교환 멤브레인" 은 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 멤브레인과 외부 물질 사이에서 이온과 조합 가능한 또는 이온 교환 가능한 화학기를 포함하는 멤브레인을 나타낸다. 상기와 같은 화학기에는, 비제한적으로, 술폰산, 카르복실산, 술폰아미드, 술포닐 이미드, 인산, 포스핀산, 아르젠기, 셀렌기, 페놀기 및 이들의 염이 포함된다.As used herein, the term " ion exchange membrane " is a broad term and is presented in its ordinary and customary sense to those of ordinary skill in the art (not limited to a particular or customized meaning), including but not limited to, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; ion-exchangeable &lt; / RTI &gt; Such chemical groups include, but are not limited to, sulfonic acid, carboxylic acid, sulfonamide, sulfonylimide, phosphoric acid, phosphinic acid, arylene, selenylene, phenol groups and salts thereof.

본원에 사용된 바, 용어 "투과 속도" 는 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 특정 화학물질, 예를 들어 히드라진, 또는 화학적 조성물이 멤브레인을 투과하는 속도를 나타낸다. 투과 속도는 일정 시간 동안 멤브레인의 특정 표면적을 투과하는 논의되는 화학물질 또는 조성물의 양으로, 예를 들어 평방 인치 당 분 당 리터 (L/min/in2) 로서 표시될 수 있다.As used herein, the term " permeation rate " is a broad term and is presented in its ordinary and customary sense to those skilled in the art (not limited to a particular or customized meaning), including but not limited to, Hydrazine, or the rate at which the chemical composition permeates the membrane. The permeation rate can be expressed as the amount of chemical or composition discussed that permeates the specific surface area of the membrane for a period of time, for example, liters per minute per square inch (L / min / in 2 ).

본원에 사용된 바, 용어 "비수성 용액" 또는 "비수성 히드라진 용액" 은 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 히드라진 및 임의로 다른 성분을 포함하고, 10 중량% 미만의 물을 함유하는 용액을 나타낸다. 예시적인 비수성 용액에는, 2% 미만, 0.5%, 0.1%, 0.01%, 0.001% 이하의 물을 함유하는 용액이 포함되며, 이러한 용액은 "무수 히드라진" 으로서 지칭된다.As used herein, the term " non-aqueous solution " or " non-aqueous hydrazine solution " is a broad term and is presented to the person skilled in the art in its ordinary and customary sense (not limited to any particular or customized meaning) Optionally containing other ingredients, and containing less than 10% by weight of water. Exemplary non-aqueous solutions include solutions containing less than 2%, 0.5%, 0.1%, 0.01%, 0.001% water and such solutions are referred to as "anhydrous hydrazine".

본원에 사용된 바, 용어 "안정화제" 는 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 프로세스 화학물질, 예컨대 히드라진 또는 과산화수소의 분해 또는 반응을 방지하는 화학물질을 나타낸다. 특정 구현예에서, 안정화제는 비(非)휘발성이며, 비(非)실질적인 양 초과로 증기 상에 존재하지 않는다. 특정 구현예에서, 안정화제는 프로세스 가스 스트림을 흡착제에 노출시키거나 또는 프로세스 가스 스트림을 콜드 트랩에 통과시킴으로써, 프로세스 가스 스트림으로부터 제거될 수 있다. 비수성 히드라진 용액을 증기 상으로부터 분리시키는 멤브레인을 포함하는 특정 구현예에서, 안정화제는 멤브레인을 투과할 수 없을 것이다.As used herein, the term " stabilizer " is a broad term and is presented in its ordinary and customary sense to those of ordinary skill in the art (not limited to any particular or customized meaning), and includes decomposition of process chemicals such as hydrazine or hydrogen peroxide Or a chemical that prevents the reaction. In certain embodiments, the stabilizing agent is non-volatile and is not present in the vapor phase above a non-substantial amount. In certain embodiments, the stabilizer may be removed from the process gas stream by exposing the process gas stream to the adsorbent or by passing the process gas stream through the cold trap. In certain embodiments involving a membrane that separates the non-aqueous hydrazine solution from the vapor phase, the stabilizer will not be permeable to the membrane.

본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치는 크리티컬 프로세스 적용으로의 휘발성 프로세스 성분의 유리한 전달을 제공한다. 다수의 구현예에서, 본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치는 특히 히드라진에 적용 가능하다. 본원에 개시된 특정 장치는 또한 다른 휘발성 프로세스 성분에 적용 가능하다.The methods, systems, and apparatus described herein provide advantageous delivery of volatile process components to critical process applications. In many embodiments, the methods, systems and apparatuses disclosed herein are particularly applicable to hydrazine. The specific devices disclosed herein are also applicable to other volatile process components.

특정 구현예에서, 본 발명, 및 특히 본원에 기재된 특정 구현예의 방법, 시스템 및 장치에 의해 제공되는 유리한 히드라진 전달은, 멤브레인 접촉기를 사용하여 얻을 수 있다. 바람직한 구현예에서, 비(非)다공성 멤브레인은 캐리어 가스 또는 진공과 유체 접촉하는 헤드 스페이스와 히드라진 용액 사이에 장벽을 제공하는데 이용된다. 바람직하게는, 히드라진은 멤브레인을 가로질러 신속하게 투과되는 반면, 가스는 멤브레인을 가로질러 용액으로 투과되는 것에서 배제된다. 일부 구현예에서, 멤브레인은 멤브레인의 특성을 변경시키기 위해 산, 염기 또는 염을 이용하여 화학적으로 처리될 수 있다.In certain embodiments, advantageous hydrazine delivery provided by the present invention, and in particular by the methods, systems and devices of the particular embodiments described herein, can be achieved using membrane contactors. In a preferred embodiment, the non-porous membrane is used to provide a barrier between the hydrazine solution and the headspace in fluid contact with the carrier gas or vacuum. Preferably, the hydrazine is rapidly permeated across the membrane while the gas is excluded from being permeated into the solution across the membrane. In some embodiments, the membrane may be chemically treated with an acid, base or salt to alter the properties of the membrane.

특정 구현예에서, 히드라진은 실질적으로 가스-불투과성인 이온 교환 멤브레인을 통해 캐리어 가스 또는 진공에 도입된다. 가스 불투과성은 "누출율 (leak rate)" 의해 결정될 수 있다. 본원에 사용된 바, 용어 "누출율"은 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 단위 시간 당 멤브레인 표면적을 침투하는 특정한 가스의 부피를 나타낸다. 예를 들어, 실질적으로 가스-불투과성인 멤브레인은 프로세스 가스 (예를 들어, 히드라진) 이외의 가스 (예를 들어, 캐리어 가스) 의 낮은 누출율, 예컨대 표준 대기 온도 및 압력 하에서 약 0.001 cm3/cm2/s 미만의 누출율을 가질 수 있다. 대안적으로, 실질적으로 가스-불투과성인 멤브레인은 다른 가스의 투과성과 비교한 프로세스 가스 증기의 투과성의 비로 식별될 수 있다. 바람직하게는, 실질적으로 가스-불투과성인 멤브레인은, 적어도 10,000:1 의 비로, 예컨대 적어도 약 20,000:1, 30,000:1, 40,000:1, 50,000:1, 60,000:1, 70,000:1, 80,000:1, 90,000:1 의 비로, 또는 적어도 100,000:1, 200,000:1, 300,000:1, 400,000:1, 500,000:1, 600,000:1, 700,000:1, 800,000:1, 900,000:1 의 비로, 또는 심지어 적어도 약 1,000,000:1 의 비로, 다른 가스에 대한 것보다 상기 프로세스 가스에 대하여 더 투과성이 있다. 하지만, 다른 구현예에서, 10,000:1 미만, 예를 들어 1.5:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 10:1; 50:1, 100:1, 500:1, 1,000:1, 또는 5,000:1 이상의 다른 비가 허용 가능할 수 있다.In certain embodiments, the hydrazine is introduced into the carrier gas or vacuum through a substantially gas-impermeable ion exchange membrane. The gas impermeability can be determined by the " leak rate &quot;. As used herein, the term " leak rate " is a broad term and is presented in its ordinary and customary sense to those of ordinary skill in the art (not limited to any particular or customized meaning), including but not limited to, It represents the volume of the specific gas that penetrates. For example, a substantially gas-impermeable membrane may have a low leakage rate of a gas (e.g., a carrier gas) other than the process gas (e.g., hydrazine), such as about 0.001 cm 3 / cm &lt; 2 &gt; / s. Alternatively, a substantially gas-impermeable membrane can be identified as a ratio of the permeability of the process gas vapor relative to the permeability of the other gas. Preferably, the substantially gas-impermeable membrane has a ratio of at least 10,000: 1 such as at least about 20,000: 1, 30,000: 1, 40,000: 1, 50,000: 1, 60,000: 1, 70,000: 1, 900,000: 1, or at least 100,000: 1, 200,000: 1, 300,000: 1, 400,000: 1, 500,000: 1, 600,000: 1, 700,000: 1, 800,000: At least about 1,000,000: 1, and is more permeable to the process gas than to other gases. However, in other embodiments it is preferred to have a molecular weight of less than 10,000: 1, such as 1.5: 1, 2: 1, 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 7: 1, 8: , 10: 1; Other ratios of 50: 1, 100: 1, 500: 1, 1,000: 1, or 5,000: 1 or more may be acceptable.

특정 구현예에서, 멤브레인은 이온 교환 멤브레인, 예컨대 교환 가능한 이온을 함유하는 폴리머 수지이다. 바람직하게는, 이온 교환 멤브레인은 플루오린-함유 폴리머, 예를 들어 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 에틸렌 테트라플루오라이드-프로필렌 헥사플루오라이드 코폴리머 (FEP), 에틸렌 테트라플루오라이드-퍼플루오로알콕시에틸렌 코폴리머 (PFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE), 에틸렌 테트라플루오라이드에틸렌 코폴리머 (ETFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 비닐리덴 플루오라이드-트리플루오르화 에틸렌 클로라이드 코폴리머, 비닐리덴 플루오라이드-프로필렌 헥사플루오라이드 코폴리머, 비닐리덴 플루오라이드프로필렌 헥사플루오라이드-에틸렌 테트라플루오라이드 터폴리머, 에틸렌 테트라플루오라이드프로필렌 고무 및 플루오르화된 열가소성 엘라스토머이다. 대안적으로, 상기 수지는 근접한 멤브레인 재료를 제공하기 위해, 폴리머의 복합체 또는 혼합물, 또는 폴리머 및 다른 성분의 혼합물을 포함한다. 특정 구현예에서, 멤브레인 재료는 2 개 이상의 층을 포함할 수 있다. 상이한 층은 동일하거나 상이한 특성, 예를 들어 화학적 조성, 다공성, 투과성, 두께 등을 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 여과 멤브레인에 대한 지지체를 제공하거나, 또는 일부 다른 목적하는 특성을 보유하는 층 (예를 들어, 멤브레인) 을 이용하는 것이 또한 바람직할 수 있다.In certain embodiments, the membrane is an ion exchange membrane, such as a polymer resin containing exchangeable ions. Preferably, the ion exchange membrane comprises a fluorine-containing polymer such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene tetrafluoride-propylene hexafluoride copolymer (FEP), ethylene tetrafluoro (PFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene tetrafluoride ethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, vinylidene fluoride- Vinylidene fluoride-propylene hexafluoride copolymer, vinylidene fluoride propylene hexafluoride-ethylene tetrafluoride terpolymer, ethylene tetrafluoride propylene rubber, and fluorinated thermoplastic elastomer. Alternatively, the resin comprises a complex or mixture of polymers, or a mixture of polymers and other components, to provide a close-up membrane material. In certain embodiments, the membrane material may comprise two or more layers. The different layers may have the same or different properties, for example, chemical composition, porosity, permeability, thickness, and the like. In certain embodiments, it may also be desirable to provide a support for the filtration membrane, or to use a layer (e. G., A membrane) that retains some other desired properties.

이온 교환 멤브레인은 바람직하게는 산 기 또는 이의 염을 함유하는 비닐 모노머 및 에틸렌의 코폴리머를 포함하는 퍼플루오르화된 이오노머 (ionomer) 이다. 예시적인 퍼플루오르화된 이오노머에는, 비제한적으로, 퍼플루오로술폰산/테트라플루오로에틸렌 코폴리머 ("PFSA-TFE 코폴리머") 및 퍼플루오로카르복실산/테트라플루오로에틸렌 코폴리머 ("PFCA-TFE 코폴리머") 가 포함된다. 이러한 멤브레인은 상표명 NAFION® (E.I. du Pont de Nemours & Company), 3M 이오노머 (Minnesota Mining and Manufacturing Co.), FLEMION® (Asashi Glass Company, Ltd.), 및 ACIPLEX® (Asashi Chemical Industry Company), 및 Aquivon® (Solvay) 으로 상업적으로 입수 가능하다.The ion exchange membrane is preferably a perfluorinated ionomer comprising a vinyl monomer containing an acid group or salt thereof and a copolymer of ethylene. Exemplary perfluorinated ionomers include, but are not limited to, perfluorosulfonic acid / tetrafluoroethylene copolymer ("PFSA-TFE copolymer") and perfluorocarboxylic acid / tetrafluoroethylene copolymer ("PFCA -TFE copolymer "). These membranes are commercially available under the tradenames NAFION® (EI du Pont de Nemours & Company), 3M ionomer (Minnesota Mining and Manufacturing Co.), FLEMION (Asashi Glass Company, Ltd.), and ACIPLEX (Asashi Chemical Industry Company) &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; (Solvay). &Lt; / RTI &gt;

히드라진 함유 가스 스트림의 제조에서, 히드라진 용액을 멤브레인에 통과시킬 수 있다. 본원에 사용된 바, 용어 "히드라진 용액을 멤브레인에 통과시킴" 은 광범위한 용어이고, 당업자에게 이의 일반적이고 통상적인 의미로 제시되며 (특수하거나 맞춤화된 의미에 제한되는 것이 아니며), 비제한적으로, 히드라진이 멤브레인을 통과하도록 멤브레인의 제 1 측면과 히드라진 용액을 접촉시켜, 멤브레인의 반대 측면 상에서 히드라진 함유 가스 스트림을 수득하는 것을 나타낸다. 제 1 및 제 2 측면은 멤브레인이 시트인, 실질적으로 편평한, 대향 평면 영역 (opposing planar area) 의 형태를 가질 수 있다. 멤브레인은 또한 하나의 표면이 튜브의 내부 위치를 형성하고 대향 표면이 외부 표면에 있는, 튜브 또는 실린더 형태로 제공될 수 있다. 멤브레인은, 제 1 표면 및 대향하는 제 2 표면이 멤브레인 재료의 벌크를 샌드위치하는 한, 임의의 형태를 취할 수 있다. 프로세싱 조건, 히드라진 용액의 성질, 생성되는 히드라진 용액 증기의 부피 및 다른 요소에 따라, 멤브레인의 특성이 조정될 수 있다. 특성에는, 비제한적으로, 물리적 형태 (예를 들어 두께, 표면적, 형상, 길이 및 너비 (시트 형태의 경우), 직경 (섬유 형태인 경우)), 구성 (편평한 시트(들), 나선형 또는 롤링된 시트(들), 폴딩된 또는 크림핑된 (crimped) 시트(들), 섬유 어레이(들)), 제작 방법 (예를 들어, 압출, 용액으로부터의 캐스팅), 지지체 층의 존재 또는 부재, 활성층 (예를 들어, 특정한 크기의 입자를 흡수하는 다공성 프리필터, 화학적 반응 또는 결합을 통해 불순물을 제거하는 반응성 프리필터) 의 존재 또는 부재 등이 포함된다. 멤브레인은 약 0.5 미크론 이하의 두께 내지 2000 미크론 이상의 두께, 바람직하게는 약 1, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 300, 400 또는 500 미크론 내지 약 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 또는 1900 미크론의 두께인 것이 일반적으로 바람직하다. 보다 얇은 멤브레인이 이용되는 경우, 멤브레인에 대한 기계적 지지체를 제공하는 것 (예를 들어, 지지 멤브레인, 스크린 또는 메시, 또는 다른 지지 구조체를 이용함으로써) 이 바람직할 수 있지만, 보다 두꺼운 멤브레인은 지지체 없이 사용에 적합할 수 있다. 표면적은 제조되는 증기의 질량을 기준으로 선택될 수 있다.In the preparation of the hydrazine containing gas stream, the hydrazine solution may be passed through the membrane. As used herein, the term " passing a hydrazine solution through a membrane " is a broad term and is presented to the person skilled in the art in its ordinary and customary sense (not limited to a particular or customized meaning) Contacting the first side of the membrane with the hydrazine solution to pass through the membrane to obtain a hydrazine containing gas stream on the opposite side of the membrane. The first and second sides may have the form of a substantially flat, opposing planar area in which the membrane is a sheet. The membrane may also be provided in the form of a tube or cylinder, with one surface forming the internal location of the tube and an opposing surface on the exterior surface. The membrane may take any form as long as the first surface and the opposing second surface sandwich the bulk of the membrane material. Depending on the processing conditions, the nature of the hydrazine solution, the volume of hydrazine solution vapor produced, and other factors, the properties of the membrane can be tailored. The properties include, but are not limited to, physical form (e.g., thickness, surface area, shape, length and width (in the case of a sheet), diameter in the case of a fiber), configuration (flat sheet (s), spiral or rolled (E.g., sheet (s), folded or crimped sheet (s), fiber array (s)), method of fabrication (e.g. extrusion, casting from solution), presence or absence of a support layer, For example, a porous prefilter that absorbs particles of a particular size, a reactive prefilter that removes impurities through chemical reactions or bonds). The membrane may have a thickness of from about 0.5 microns or less to about 2000 microns or thicker and preferably about 1, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 300, 400 or 500 microns to about 600, 700, 800, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 or 1900 microns. Where a thinner membrane is used, it may be desirable to provide a mechanical support for the membrane (e.g., by using a support membrane, screen or mesh, or other support structure), but a thicker membrane may be used without a support Lt; / RTI &gt; The surface area can be selected based on the mass of the vapor being produced.

캐리어 가스 또는 진공이 실질적으로 무수인 히드라진을 전달하는데 사용될 수 있는, 본원에서 제공되는 방법, 시스템 및 장치의 특정 구현예가, 도면을 참조하여 제시된다.Certain embodiments of the methods, systems, and apparatus provided herein, which can be used to deliver hydrazine, wherein the carrier gas or vacuum is substantially anhydrous, is set forth with reference to the figures.

본 발명의 특정 구현예에 따라, 히드라진 전달 어셈블리 (HDA) 가 제공된다. HDA 는 히드라진을 프로세스 가스 스트림, 예를 들어 크리티컬 프로세스 적용, 예를 들어 마이크로 전자 제품 제조 또는 다른 크리티컬 프로세스 적용에 사용되는 캐리어 가스로 전달하는 장치이다. HDA 는 또한 진공 조건 하에서 작동할 수 있다. HDA 는 멤브레인에 의해 용액으로부터 분리된 헤드 스페이스 및 비수성 히드라진 용액을 포함하는 적어도 하나의 용기, 및 적어도 하나의 멤브레인을 포함하는 다양한 상이한 구성을 가질 수 있다.According to certain embodiments of the present invention, a hydrazine transfer assembly (HDA) is provided. HDA is a device for delivering hydrazine to a process gas stream, for example a carrier gas used in a critical process application, for example in the manufacture of microelectronic products or other critical process applications. HDA can also operate under vacuum conditions. The HDA may have a variety of different configurations, including at least one vessel, including at least one vessel containing a headspace and a non-aqueous hydrazine solution separated from the solution by the membrane.

1a1b 는, 본원에 제공된 바와 같이 사용될 수 있는 HDA 의 일부를 형성하는, HDA 100 및 멤브레인 어셈블리 110 의 하나의 구현예의 상이한 그림을 도시한다. 도 1a 는 루멘 (lumen) 으로 구성될 수 있는 복수의 멤브레인 120, 예를 들어 5R NAFION® 멤브레인을 포함하는, 멤브레인 어셈블리 110 을 나타낸다. 도 1a 에 도시된 바와 같이, 루멘으로 구성된 멤브레인 120 은 집전판 (collector plate) 130 내 복수의 홀을 통해 집전판 130 에 삽입되어 있다. 멤브레인 어셈블리 110 은 또한 집전판 130 에 삽입된 복수의 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 로드 (rod) 140 을 포함한다. HDA 100 의 일부로서 도 1b 에 제시된 바와 같이, 멤브레인 어셈블리 110 은 집전판 130 에 걸쳐 이어져 있는 멤브레인 루멘 120 을 포함한다. HDA 100 은 멤브레인 어셈블리 110 의 각각의 말단에 말단캡 (endcap) 150 을 추가로 포함한다. 말단캡 150 은 HDA 100 의 내부로의 접근을 제공하기 위해, 예를 들어 HDA 를 충전하거나, 비우거나, 세정하거나 또는 재충전하기 위해 튜빙 (tubing) 으로 고정될 수 있는, 브랜치 (branch) 160 을 추가로 포함한다. 1A and 1B illustrate different views of one embodiment of HDA 100 and membrane assembly 110 forming part of an HDA that can be used as provided herein. FIG. 1A shows a membrane assembly 110 comprising a plurality of membranes 120 , for example, a 5R NAFION® membrane, which may be comprised of lumens. As shown in Figure 1a, the membrane 120 is composed of the lumen through the collector plate (collector plate) 130 within the plurality of holes is inserted into the current collector plate 130. The membrane assembly 110 also includes a plurality of polytetrafluoroethylene (PTFE) rods 140 inserted into the collecting plate 130 . As shown in Figure 1B as part of the HDA 100 , the membrane assembly 110 includes a membrane lumen 120 extending across the current collector plate 130 . The HDA 100 further includes an endcap 150 at each end of the membrane assembly 110 . End cap 150 may include a branch 160 that may be secured by tubing to provide access to the interior of HDA 100 , for example, to charge, empty, clean, or refill HDA. .

2a 및 도 2b 는 본 발명의 특정 구현예에 따른 HDA 의 2 가지 구현예의 횡단면도를 나타낸다. 2A and 2B show a cross-sectional view of two embodiments of an HDA in accordance with certain embodiments of the present invention.

2a 에 제시된 바와 같이 HDA 200A 는, 쉘 하우징 (shell housing) 220A 및 쉘 하우징 220A 에 결합하도록 구성된 말단캡 230A 내에 멤브레인 어셈블리 210A 를 포함한다. 멤브레인 어셈블리 210A 는 루멘으로 구성될 수 있는 복수의 멤브레인 240A 로 구성되어 있다. 루멘의 수는 루멘의 크기, HDA 200A 의 크기 및 HDA 의 작동 조건을 비롯한 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다. 특정 구현예에서, HDA 는 1000 개 이하의 멤브레인 루멘, 500 개 이하의 루멘, 200 개 이하의 루멘, 100 개 이하의 루멘 또는 50 개 이하의 루멘을 함유할 수 있다. 예를 들어, HDA 200A 는 약 20-50 개의 멤브레인 루멘을 가질 수 있다. 멤브레인 루멘은 퍼플루오르화된 술폰산 멤브레인, 예를 들어 5R NAFION® 멤브레인으로 구성될 수 있다. 말단캡 230A 및 쉘 하우징 220A 는 다양한 재료, 예를 들어 PTFE, 스테인리스 강 (예컨대 316 스테인리스 강) 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 각각의 말단캡 230A 는 가스 연결부 231A 를 추가로 포함한다. 가스 연결부 231A 는 다양한 연결부 구성 및 크기, 예를 들어 1/4" VCR, 1/4" NPT, 또는 다른 적합한 연결기의 형태를 취할 수 있다. As shown in FIG. 2A , the HDA 200A includes a shell housing 220A and a membrane assembly 210A within the end cap 230A configured to engage the shell housing 220A . Membrane assembly 210A is comprised of a plurality of membranes 240A that can be constructed as lumens. The number of lumens may vary depending on various factors including the size of the lumen, the size of the HDA 200A , and the operating conditions of the HDA. In certain embodiments, the HDA may contain no more than 1000 membrane lumens, no more than 500 lumens, no more than 200 lumens, no more than 100 lumens, or no more than 50 lumens. For example, the HDA 200A may have about 20-50 membrane lumens. The membrane lumen may consist of a perfluorinated sulfonic acid membrane, for example a 5R NAFION® membrane. The end cap 230A and the shell housing 220A may be formed from a variety of materials, such as PTFE, stainless steel (e.g., 316 stainless steel) or other suitable materials. Each end cap 230A further includes a gas connection 231A . The gas connection 231A may take the form of various connection configurations and sizes, for example, a 1/4 "VCR, a 1/4" NPT, or other suitable connector.

2b 에 제시된 바와 같이 HDA 200B 는, 쉘 하우징 220B 및 쉘 하우징 220B 에 결합하도록 구성된 말단캡 230B 내에 멤브레인 어셈블리 210B 를 포함한다. 멤브레인 어셈블리 210B 는 복수의 멤브레인 루멘 (제시되지 않음) 으로 구성될 수 있다. 루멘의 수는 루멘의 크기, HDA 200B 의 크기 및 HDA 의 작동 조건을 비롯한 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다. 특정 구현예에서, HDA 는 1000 개 이하의 멤브레인 루멘, 500 개 이하의 루멘, 200 개 이하의 루멘, 100 개 이하의 루멘 또는 50 개 이하의 루멘을 함유할 수 있다. 예를 들어, HDA 200B 는 약 20-50 개의 멤브레인 루멘을 가질 수 있다. 멤브레인 루멘은 퍼플루오르화된 술폰산 멤브레인, 예를 들어 5R NAFION® 멤브레인으로 구성될 수 있다. 말단캡 230B 및 쉘 하우징 220B 는 다양한 재료, 예를 들어 PTFE, 스테인리스 강 (예컨대 316 스테인리스 강) 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 각각의 말단캡 230B 는 가스 연결부 231B 를 추가로 포함할 수 있다. 가스 연결부 231B 는 다양한 연결부 구성 및 크기, 예를 들어 1/4" VCR, 1/4" NPT, 또는 다른 적합한 연결기의 형태를 취할 수 있다.As shown in FIG. 2B , the HDA 200B includes a shell housing 220B and a membrane assembly 210B within the end cap 230B configured to engage the shell housing 220B . Membrane assembly 210B may be composed of a plurality of membrane lumens (not shown). The number of lumens may vary depending on various factors, including the size of the lumen, the size of the HDA 200B , and the operating conditions of the HDA. In certain embodiments, the HDA may contain no more than 1000 membrane lumens, no more than 500 lumens, no more than 200 lumens, no more than 100 lumens, or no more than 50 lumens. For example, the HDA 200B may have about 20-50 membrane lumens. The membrane lumen may consist of a perfluorinated sulfonic acid membrane, for example a 5R NAFION® membrane. End cap 230B and shell housing 220B may be formed from a variety of materials, such as PTFE, stainless steel (e.g., 316 stainless steel) or other suitable materials. Each end cap 230B may further include a gas connection 231B . The gas connection 231B may take the form of various connection configurations and sizes, e.g., a 1/4 "VCR, a 1/4" NPT, or other suitable connector.

다양한 구현예에 있어서, HDA 는 멤브레인에 의해 히드라진 함유 용액으로부터 분리된 헤드를 유지하면서, 비수성 히드라진 함유 용액으로 충전될 수 있다. 멤브레인은 히드라진에 대하여 투과성이고, 용액의 다른 성분에 대하여 실질적으로 불투과성이기 때문에, 헤드 스페이스는 프로세스의 작동 조건에 따라, 캐리어 가스 또는 진공에 실질적으로 순수한 히드라진 증기를 함유할 것이다.In various embodiments, the HDA can be filled with a non-aqueous hydrazine containing solution while keeping the head separated from the hydrazine containing solution by the membrane. Because the membrane is permeable to hydrazine and is substantially impermeable to the other components of the solution, the headspace will contain substantially pure hydrazine vapor in the carrier gas or vacuum, depending on the operating conditions of the process.

다양한 구현예에 있어서, HDA 는 공통으로 할당된 미국 특허 제 7,618,027 호 (이는 본원에 참조로서 인용됨) 에 기재된 장치와 유사하게 구조화될 수 있다.In various implementations, the HDA can be structured similarly to the device described in commonly assigned U.S. Patent No. 7,618,027, which is incorporated herein by reference.

특정 구현예에 있어서, 비수성 히드라진 함유 용액일 수 있는 휘발성 화학물질 또는 조성물을 포함하는 증기 상 및 액체를 포함하기 위한 장치로서, 여기서 멤브레인이, 멤브레인의 한 측면에서는 휘발성 화학물질 또는 조성물과, 멤브레인의 다른 측면에서는 캐리어 가스 스트림과 접촉하는 장치가 제공된다. 도 12 는, (a) 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물을 포함하는 액체를 포함하는 챔버, (b) 가스 상의 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물이 포함되어 있는 증기 상을 포함하는 헤드 스페이스, (c) 주입구 포트로서, 이를 통해 캐리어 가스 스트림이 챔버에 들어갈 수 있는 주입구 포트, 및 (d) 보호된 배출구 포트로서, 이를 통해 캐리어 가스, 및 휘발성 화학물질 또는 화학적 조성물을 포함하는 프로세스 가스 스트림이 헤드 스페이스에서 나갈 수 있는 보호된 배출구 포트를 포함하는, 상기와 같은 장치 1200 의 일례를 도시한다.In certain embodiments, there is provided an apparatus for containing a vapor phase and a liquid comprising a volatile chemical or composition which may be a non-aqueous hydrazine containing solution, wherein the membrane comprises a volatile chemical or composition on one side of the membrane, In another aspect of the apparatus, an apparatus for contacting a carrier gas stream is provided. 12 is a diagrammatic view of a chamber comprising (a) a chamber containing a liquid comprising volatile chemicals or chemical compositions, (b) a headspace comprising a vapor phase containing volatile chemicals or chemical compositions on the gas, (c) (D) a protected outlet port through which a process gas stream comprising a carrier gas and a volatile chemical or chemical composition can escape from the headspace, through which the carrier gas stream can enter the chamber, and Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1200 &lt; / RTI &gt;

12 에 제시된 바와 같이, 캐리어 가스 1214 는 주입구 포트 1202 를 통해 들어간다. 이어서, 캐리어 가스 1214 가 밀봉부 (seal) 1216 에 의해 주입구 포트 1202 에 부착된 멤브레인 1208 을 통해 이동한다. 특정 구현예에서, 밀봉부 1216 은 주입구 포트 12021208 사이에 누설 방지 (leak tight) 연결부를 제공한다. 특정 구현예에서, 밀봉부 1216 은 누설 방지되지 않을 수 있거나, 또는 캐리어 가스 1214 의 일부가 헤드 스페이스 1210 으로 흐르는 것을 가능하게 하는 부분적 밀봉부일 수 있다. 특정 구현예에서, 멤브레인 1208 은 튜브형 멤브레인이지만, 이의 기하구조는 장치가 사용되는 특정한 애플리케이션 또는 프로세스의 요건에 따라 적합화될 수 있다. 멤브레인 1208 의 한 측면은 멤브레인 1208 을 가로질러 확산할 수 있는 휘발성 화학물질 또는 조성물을 포함하는, 액체 1212 와 접촉하도록 구성되어 있다. 캐리어 가스 1214 액체 1212 와 접촉하고 있는 측면의 반대 측면에 있는 멤브레인 1208 을 통해 흐른다. 가스 상의 휘발성 화학물질 또는 조성물을 포함하는 프로세스 가스 스트림 1218 은, 휘발성 화학물질 또는 조성물이 멤브레인을 가로질러 캐리어 가스 스트림으로 확산됨에 따라 형성된다. 멤브레인 1208 은 액체 1212 특정 성분이 멤브레인을 가로질러 캐리어 가스 스트림으로 확산되어, 선택된 프로세스 가스 스트림 1218 을 제공하는 것을 가능하게 하면서, 액체 1212 의 다른 성분이 프로세스 가스 스트림 1218 (예를 들어, 물, 금속 이온, 다른 이온성 오염물 및 기타 오염물) 로 확산되는 것을 방지한다. 멤브레인 1208 의 배출구 1222 에서, 액체 1212 로부터의 프로세스 화학물질 및 캐리어 가스 1214 를 포함하는 프로세스 가스 스트림 1218 이, 헤드 스페이스 1210 으로 들어간다. 따라서, 튜브형 멤브레인 1208 의 내부 압력이 헤드 스페이스 1210 에서의 압력, 및 따라서 액체 1212 의 증기압과 일치하는데, 이는 배출구 압력이 주입구 압력보다 더 낮은 경우 멤브레인의 붕괴를 방지한다. 헤드 스페이스 1210 에 포함된 프로세스 가스 1220 은 크리티컬 프로세스 1224 로의 전달을 위해 스플래시 가드 (splash guard) 1206 및 배출구 포트 1204 를 통해 나간다. 이러한 구현예에서, 스플래시 가드 1206 은 튜브형 멤브레인 1208 의 개방형 말단부 1222 를 보유하기 때문에, 배출구 포트 1204 를 통과하여 나가는 프로세스 가스 스트림에는 액체 오염물, 예를 들어 액적, 입자, 미스트 또는 안개가 실질적으로 없게된다.As shown in FIG. 12 , carrier gas 1214 enters through inlet port 1202 . The carrier gas 1214 then moves through the membrane 1208 attached to the injection port 1202 by a seal 1216 . In certain embodiments, the seal 1216 provides a leak tight connection between the inlet ports 1202 and 1208 . In certain embodiments, the seal 1216 may not be leak-tight, or it may be a partial seal that allows a portion of the carrier gas 1214 to flow into the headspace 1210 . In certain embodiments, the membrane 1208 is a tubular membrane, but its geometry may be tailored to the requirements of the particular application or process in which the device is used . One side of the membrane 1208 is configured to contact with the liquid 1212 comprising a volatile chemical or composition capable of diffusion across the membrane 1208. Carrier gas 1214 And flows through the membrane 1208 on the opposite side of the side in contact with the liquid 1212 . A process gas stream 1218 comprising a volatile chemical or composition in a gas phase is formed as volatile chemical or composition is diffused across the membrane into the carrier gas stream. Membrane 1208 includes a liquid 1212 Is a particular component across the membrane diffusing into the carrier gas stream, while making it possible to provide a selected process gas stream 1218, and the other components of the liquid 1212, this process gas stream 1218 (e.g., water, metal ions, other ionic Contaminants and other contaminants). At the outlet 1222 of the membrane 1208 , a process gas stream 1218 containing process chemistry and carrier gas 1214 from the liquid 1212 enters the headspace 1210 . Thus, the internal pressure of the tubular membrane 1208 coincides with the pressure at the headspace 1210 , and thus the vapor pressure of the liquid 1212 , which prevents membrane collapse if the outlet pressure is lower than the inlet pressure. Process gas 1220 contained in headspace 1210 exits through splash guard 1206 and outlet port 1204 for delivery to critical process 1224 . In this embodiment, since the splash guard 1206 retains the open distal end 1222 of the tubular membrane 1208, the process gas stream exiting through the outlet port 1204 is substantially free of liquid contaminants, such as droplets, particles, mist, or fog .

다수의 구현예, 예를 들어 도 12 에 제시된 구현예에서, 멤브레인은 액체 공급원 중에 부분적으로 침지되어 있다. 멤브레인을 침지시키는 것은, 캐리어 가스가 액체 공급원으로부터 생성된 가스로 완전히 포화되어야 하는 체류 시간 및 물질 이동 표면적을 증가시킨다. 멤브레인은 캐니스터의 바닥에 도달한 후, 액체 위 표면에 다시 이를 정도로 충분히 길 수 있다. 멤브레인은 예컨대 약 5, 10, 15, 20, 25, 30 또는 35 인치 내지 약 40, 45, 50, 55, 60 또는 65 인치 이상의 길이를 포함하여, 약 3.0 인치 이하의 길이 내지 약 72 인치 이상의 길이 범위일 수 있다. 멤브레인의 침지된 부분은 액체를 멤브레인 표면 영역으로 증가시키기 위해 감겨질 수 있다. 멤브레인 표면 영역으로 액체를 추가로 증가시키기 위해, 다중 멤브레인이 병렬로 사용 및 실행될 수 있다. 멤브레인은 약 0.003, 0.004 또는 0.005 인치의 두께 내지 약 0.006, 0.007, 0.008 또는 0.009 인치 이상의 두께를 포함하여, 약 0.002 인치 이하의 두께 내지 약 0.010 인치 이상의 두께일 수 있다. 멤브레인의 직경은 0.070, 0.080, 0.090, 0.100, 0.110, 0.120, 0.130, 0.140 또는 0.150 인치 내지 약 0.160, 0.170, 0.180, 0.190, 0.200, 0.210, 0.220, 0.230 또는 0.240 인치 이상을 포함하여, 약 0.062 인치 이하 내지 약 0.250 인치 이상일 수 있다.In many implementations, e. G., The implementation shown in FIG. 12 , the membrane is partially immersed in a liquid source. Immersing the membrane increases the residence time and mass transfer surface area by which the carrier gas must be completely saturated with the gas generated from the liquid source. The membrane can be long enough to reach the bottom of the canister and then back onto the liquid surface. The membrane may have a length of from about 3.0 inches or less to about 72 inches or more in length, including, for example, about 5, 10, 15, 20, 25, 30 or 35 inches to about 40, 45, 50, 55, Lt; / RTI &gt; The immersed portion of the membrane may be wound to increase the liquid to the membrane surface area. In order to further increase the liquid to the membrane surface area, multiple membranes can be used and run in parallel. The membrane may be from about 0.002, 0.004 or 0.005 inches thick to about 0.006, 0.007, 0.008 or 0.009 inches thick or thicker, from about 0.002 inch thick or thinner to about 0.010 inch thick or thicker. The diameter of the membrane is about 0.062 inches, including 0.070, 0.080, 0.090, 0.100, 0.110, 0.120, 0.130, 0.140 or 0.150 inches to about 0.160, 0.170, 0.180, 0.190, 0.200, 0.210, 0.220, 0.230, Or less to about 0.250 inches or more.

다수의 구현예, 예를 들어 도 12 에 제시된 구현예에서, 장치는 스플래시 가드를 포함한다. 스플래시 가드는 장치의 배출구를 통해 나가는 액체의 부피, 속도 또는 성질을 제한한다. 스플래시 가드는 액체 위 튜브형 멤브레인의 배출구를 유지할 수 있다. 몇몇의 구현예에서, 스플래시 가드는, 액적이 배출구 포트를 떠나는 가스 스트림에 들어가는 것을 방지하는, 배출구 바브 (barb) 로의 전도성 경로에 길고 좁은 슬릿 (slit) 을 갖는다. 스플래시 가드는 액체 공급원 및 캐리어 가스에 사용되는 화학물질과 상용 가능한 재료로 제조된다. 예를 들어, 비제한적으로, 스테인리스 강, 알루미늄 또는 플라스틱과 같은 저반응성 재료가 사용될 수 있다. 스플래시 가드는 배출구 바브 상에 설치됨으로써 컨테이너에 부착될 수 있다. 일부 구현예에서, 스플래시 가드는 높이가 약 1.50 인치이고, 슬릿은 너비가 약 0.03 인치 및 높이가 약 1.25 인치이며, 슬릿의 길이는 약 1.00 인치인 스플래시 가드의 직경과 동일하다.In many implementations, for example the implementation shown in FIG. 12 , the device includes a splash guard. The splash guard limits the volume, velocity or nature of the liquid exiting through the outlet of the device. The splash guard can hold the outlet of the tubular membrane above the liquid. In some embodiments, the splash guard has a long, narrow slit in the conductive path to the outlet barb, which prevents the droplet from entering the gas stream leaving the outlet port. The splash guard is made of a material compatible with the chemical used for the liquid source and the carrier gas. For example, a low-reactivity material such as, but not limited to, stainless steel, aluminum or plastic may be used. The splash guard can be attached to the container by being installed on the outlet bar. In some embodiments, the splash guard is about 1.50 inches in height, the slit is about 0.03 inches wide and about 1.25 inches high, and the length of the slit is equal to about 1.00 inches in diameter of the splash guard.

본 개시의 주요 목적이 본원에서 제공되는 방법, 시스템 및 장치에 따른 비수성 히드라진의 가스 상 전달이지만, 멤브레인을 가로질러 확산할 수 있는 다른 프로세스 화학물질이 액체 공급원에 사용될 수 있고, 따라서 또한 배출구 포트를 나가는 프로세스 가스 스트림 1218 의 일부일 수 있으며, 이에는 과산화수소, 물, 알코올 (예컨대 에탄올, 메탄올, 에틸렌 글리콜, 펜탄올, 글리세롤, 자일리톨 또는 이소프로필 알코올), 아민 (예컨대 히드라진, 메틸아민, 에탄올아민, 디메틸아민, 아닐린, 트리메틸아민, 트리페닐아민, 아지리딘 또는 메틸에탄올아민) 또는 수산화암모늄이 포함된다. 액체 공급원 또는 프로세스 가스에 있는 이러한 프로세스 화학물질은, 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 특정 구현예에서, 액체 공급원은 극성 용매를 포함할 수 있지만, 특정한 다른 구현예에서, 액체 공급원은 비극성 용매를 포함할 수 있다.Although the primary purpose of this disclosure is the gas phase transfer of non-aqueous hydrazine in accordance with the methods, systems and devices provided herein, other process chemicals that can diffuse across the membrane can be used in the liquid source, the outgoing and the process can be a part of the gas stream 1218, thus the hydrogen peroxide, water, alcohols (e.g. ethanol, methanol, ethylene glycol, butanol, glycerol, xylitol or isopropyl alcohol), amines (for example, hydrazine, methylamine, ethanolamine, Dimethylamine, aniline, trimethylamine, triphenylamine, aziridine or methylethanolamine) or ammonium hydroxide. These process chemicals in the liquid source or process gas may be used alone or in combination. In certain embodiments, the liquid source may comprise a polar solvent, but in certain other embodiments, the liquid source may comprise a non-polar solvent.

적어도 하나의 프로세스 화학물질을 포함하는 액체 공급원을 함유할 수 있고, 적어도 하나의 가스 상의 프로세스 화학물질을 크리티컬 프로세스 적용에 전달할 수 있는 본원에 개시된 장치, 예를 들어 도 12 에 제시된 장치는, 본 발명의 방법, 시스템, 및 다른 장치와 함께 사용될 수 있거나, 또는 이는 크리티컬 프로세스 적용으로의 프로세스 가스 스트림의 전달을 위한 독립형 장치로서 사용될 수 있다.The apparatus disclosed herein, e.g., the apparatus shown in Figure 12 , which may contain a liquid source comprising at least one process chemistry and which can transfer process chemistries on at least one gas to a critical process application, System, and other devices, or it may be used as a stand-alone device for delivery of a process gas stream to a critical process application.

본원에서 제공되는 방법, 시스템 및 장치의 일 양태에 따른 일 구현예는, 도 3 을 참조로 제시된 바와 같이, 매니폴드 300 을 참조로 하기 기재된다. 도 3 을 참조로 제시된 구현예에 따라, 캐리어 가스 310 은 상기 기재된 바와 같은 HDA 일 수 있는, HDA 320 의 헤드 스페이스를 통해 흐른다. 질량 흐름 제어기 (MFC) 330, 예를 들어 Unit UFC-1260A 1 slm 은, 예를 들어 1 slm 로 설정될 수 있는 캐리어 가스 310 의 유량을 제어하는데 사용될 수 있다. 가스 스트림 중 히드라진의 양의 분석에는 희석 가스 350 을 이용하여 달성될 수 있는, 수득된 가스 스트림의 희석이 요구될 수 있다. 질량 흐름 제어기 (MFC) 340, 예를 들어 Unit UFC-1260A 10 slm 은, 희석 가스 350 유량을 제어하는데 사용될 수 있다. 캐리어 가스 310 및 희석 가스 350 은 전형적으로 질소 또는 다른 적합한 캐리어 가스일 수 있는, 가스 공급원 360 에 의해 공급될 수 있다. 밸브 370 은, 요구되는 경우에 희석 라인을 분리시키기 위해 사용될 수 있다. 체크 밸브 371, 372 은 가능한 히드라진 노출로부터 MFC 330 및 MFC 340 을 보호하기 위해, MFC 330 및 MFC 340 둘 모두의 다운스트림에 배치될 수 있다. 60 psig 압력 게이지 373 은 매니폴드의 압력이 히드라진 분석기 380 에 의해 허용되는 최대 압력, 예를 들어 5 psig 을 초과하지 않도록 보장하기 위해, MFC 330 과 체크 밸브 372 사이에 배치될 수 있다.Methods provided herein, one implementation according to one aspect of the system and device examples is described below as shown in Figure 3, as a reference, with reference to the manifold 300. 3 , carrier gas 310 flows through the headspace of HDA 320 , which may be HDA as described above. A mass flow controller (MFC) 330 , such as Unit UFC-1260A 1 slm, may be used to control the flow rate of the carrier gas 310 , which may be set, for example, to 1 slm. Dilution of the obtained gas stream, which can be achieved using a diluting gas 350 , may be required for the analysis of the amount of hydrazine in the gas stream. A mass flow controller (MFC) 340 , for example Unit UFC-1260A 10 slm, may be used to control the flow rate of the diluent gas 350 . Carrier gas 310 and diluent gas 350 may be supplied by a gas source 360 , which may typically be nitrogen or other suitable carrier gas. Valve 370 may be used to separate the dilution line if desired. Check valves 371, 372 may be to protect the MFC 330 and MFC 340 from a possible exposure to hydrazine, it disposed downstream of both the MFC 330 and MFC 340 both. The 60 psig pressure gauge 373 may be disposed between the MFC 330 and the check valve 372 to ensure that the pressure of the manifold does not exceed the maximum pressure allowed by the hydrazine analyzer 380 , for example, 5 psig.

질소 압력은 전형적으로 15 psig 로 설정된 전방 압력 조절기 374 에 의해 유지될 수 있다. 열전대 375 는 히드라진 부가를 위해 HDA 320 에 들어가기 전, 질소 캐리어 가스 310 의 온도를 측정할 수 있다. 열전대 376 은 HDA 100내 히드라진 용액의 온도를 측정할 수 있다. 열전대 377 은 히드라진 분석기 380 에 들어가기 전 가스 온도를 측정할 수 있다. 히드라진 분석기 380 은 캐리어 가스 310 의 샘플을 끌어당겨 히드라진 농도를 측정할 수 있다. 매니폴드 300 은 상대 습도/저항 온도 검출기 (RH/RTD) 프로브 378 을 추가로 포함할 수 있다. 히터 테이프 390 은 도 3 에 제시된 바와 같이, 특정한 섹션 상에 배치될 수 있다. 매니폴드의 온도는 2 개의 분리된 구역, 멤브레인 어셈블리 및 나머지 튜빙에서, 각각 Trilite Equipment & Technologies Controller 및 Watlow 96 Controller 를 이용하여 제어될 수 있다. 전체 매니폴드는 흄 후드의 내부에 설치될 수 있다.Nitrogen pressure can be maintained by a forward pressure regulator 374 , which is typically set at 15 psig. The thermocouple 375 can measure the temperature of the nitrogen carrier gas 310 before entering the HDA 320 for hydrazine addition. The thermocouple 376 can measure the temperature of the hydrazine solution in the HDA 100 . The thermocouple 377 can measure the gas temperature before entering the hydrazine analyzer 380 . The hydrazine analyzer 380 can measure the concentration of hydrazine by drawing a sample of the carrier gas 310 . The manifold 300 may further include a relative humidity / resistance temperature detector (RH / RTD) probe 378 . Heating tape 390 can be disposed on the specific section, as shown in FIG. The temperature of the manifold can be controlled using Trilite Equipment & Technologies Controller and Watlow 96 Controller in two separate zones, the membrane assembly and the remaining tubing, respectively. The entire manifold may be installed inside the fume hood.

3 을 참조로 제시된 구현예는, HDA 의 다양한 작동 조건 하에서 캐리어 가스 스트림에 도입된 히드라진의 양을 측정하기 위한 시험 기구로서 설정된다. 유사한 기구가 히드라진을 크리티컬 프로세스 적용에 전달하는데 사용될 수 있다고 이해될 것이다.The embodiment shown with reference to Figure 3 is set as a test mechanism for measuring the amount of hydrazine introduced into the carrier gas stream under various operating conditions of the HDA. It will be appreciated that similar mechanisms may be used to deliver hydrazine to critical process applications.

4 는 본원에서 제공되는 방법, 시스템 및 장치에 따라, 진공 조건 하에서 히드라진의 전달을 설명하는데 사용되는, 또 다른 구현예에 따른 시험 매니폴드 400 P&ID 이다. 도 4 를 참조로 제시된 구현예에 따라, 진공 펌프 410 은 상기 기재된 바와 같은 HDA 일 수 있는, HDA 420 히드라진 함유 증기 측 (즉, 헤드 스페이스) 으로부터 가스를 제거한다. 예를 들어, 진공 펌프 410 은 밸브 480 및 압력 게이지 430 을 사용하여 약 24 mmHg 으로 유지될 수 있다. 가스 공급원 440 은 전방 압력 조절기 450 을 이용하여 약 2 psig 의 압력으로 유지될 수 있다. 밸브 460 은 흐름 제한기 (flow restrictor) 로 사용될 수 있다. 열전대 470 은 HDA 420 의 쉘 내부 용액의 온도를 측정하기 위해, HDA 420 의 충전 튜브 내부에 배치될 수 있다. 시험은 HDA 420 을 일정한 온도로 유지하면서, 증기 측, 즉 HDA 420 의 헤드 스페이스를, 진공 펌프 410 에 의해 생성되는 진공과 접촉시키는 것을 포함한다. 히트 테이프 (heat tape) 490 은 HDA 420 내 히드라진 함유 용액의 일정한 온도 제어를 가능하게 하기 위해 HDA 420 주변에 배치될 수 있다. 이러한 진공-기반 방법, 시스템 및 장치는 다수의 마이크로 전자 장치 및 상대적으로 감소된 압력에서 (즉, 진공 하에서) 작동되는 다른 크리티컬 프로세스 적용에서 특히 바람직하다.FIG. 4 illustrates an alternative embodiment of a test manifold 400 according to another embodiment, which is used to describe the delivery of hydrazine under vacuum conditions, in accordance with the methods, systems, P & ID. 4 , vacuum pump 410 may be an HDA 420 , which may be HDA as described above, The gas is removed from the hydrazine containing vapor side (i.e., the head space). For example, vacuum pump 410 may be maintained at about 24 mm Hg using valve 480 and pressure gauge 430 . The gas source 440 may be maintained at a pressure of about 2 psig using a forward pressure regulator 450 . Valve 460 may be used as a flow restrictor. The thermocouple 470 may be disposed within the fill tube of the HDA 420 to measure the temperature of the solution in the shell of the HDA 420 . The test involves contacting the headspace of the vapor side, i. E. The HDA 420 , with the vacuum produced by the vacuum pump 410 , while maintaining the HDA 420 at a constant temperature. Heat tape (heat tape) 490 may be disposed around the HDA 420 to enable a constant temperature control of the solution contained hydrazine in HDA 420. These vacuum-based methods, systems and devices are particularly desirable in a number of microelectronic devices and other critical process applications that operate at relatively reduced pressure (i.e., under vacuum).

4 를 참조로 제시된 구현예는, HDA 의 다양한 작동 조건 하에서 캐리어 가스 스트림에 도입된 히드라진의 양을 측정하기 위한 시험 기구로서 설정된다. 유사한 기구가 히드라진을 크리티컬 프로세스 적용에 전달하는데 사용될 수 있다고 이해될 것이다.The embodiment shown with reference to Figure 4 is set as a test mechanism for measuring the amount of hydrazine introduced into the carrier gas stream under various operating conditions of the HDA. It will be appreciated that similar mechanisms may be used to deliver hydrazine to critical process applications.

5 는 본원에서 제공되는 방법, 시스템 및 장치의 일 양태에 따라, 히드라진의 전달을 설명하는데 사용되는, 또 다른 구현예에 따른 시험 매니폴드 500 의 P&ID 이다. 도 5 에 제시된 바와 같이, 질소 캐리어 가스 510 은 상기 기재된 바와 같은 HDA 일 수 있는, HDA 520 의 헤드 스페이스를 통해 흐를 수 있다. 질량 흐름 제어기 (MFC) 530, 예를 들어 Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 5 slm 은, 예를 들어 1 slm 로 설정될 수 있는 캐리어 가스 510 의 유량을 제어하는데 사용될 수 있다. 가스 스트림 중 히드라진의 양의 분석에는 희석 가스 550 을 이용하여 달성될 수 있는, 수득된 가스 스트림의 희석이 요구될 수 있다. 질량 흐름 제어기 (MFC) 540, 예를 들어 Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 10 slm 은, 질소 희석 가스 550 의 유량을 제어하는데 사용될 수 있다. 질소 캐리어 가스 510 및 질소 희석 가스 550 은 질소 가스 공급원 560 에 의해 공급될 수 있다. 밸브 570 은, 필요하지 않을 때, 희석 라인을 분리시키기 위해 사용될 수 있다. 한 쌍의 체크 밸브 571, 572 은 가능한 히드라진 노출로부터 MFC 530 및 MFC 540 을 보호하기 위해, MFC 530 및 MFC 540 둘 모두의 다운스트림에 배치될 수 있다. 압력 게이지 573, 예를 들어 100 psi 게이지는, 매니폴드의 압력이 분석기 580 에 의해 허용되는 임의의 최대 압력을 초과하지 않도록 보장하기 위해, MFC 530 과 HDA 520 사이에 배치될 수 있다. 5 is P &lt; RTI ID = 0.0 &gt; ID &lt; / RTI &gt; of a test manifold 500 according to another embodiment used to describe the delivery of hydrazine, according to one aspect of the methods, systems and apparatus provided herein. As shown in FIG. 5 , the nitrogen carrier gas 510 may flow through the headspace of the HDA 520 , which may be an HDA as described above. A mass flow controller (MFC) 530 , such as Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 5 slm, may be used to control the flow rate of the carrier gas 510 , which may be set, for example, to 1 slm. Dilution of the obtained gas stream, which can be achieved using a diluting gas 550 , may be required for the analysis of the amount of hydrazine in the gas stream. A mass flow controller (MFC) 540 , such as Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 10 slm, may be used to control the flow rate of the nitrogen dilution gas 550 . Nitrogen carrier gas 510 and nitrogen dilution gas 550 may be supplied by a nitrogen gas source 560 . Valve 570 can be used to separate the dilution line when not needed. A pair of check valves 571 and 572 may be placed downstream of both to protect the MFC 530 and MFC 540 from a possible exposure to hydrazine, MFC 530 and MFC 540 both. A pressure gauge 573 , for example a 100 psi gauge, may be placed between the MFC 530 and the HDA 520 to ensure that the pressure of the manifold does not exceed any maximum pressure allowed by the analyzer 580 .

질소 압력은, 예를 들어 25 psig 로 설정된 전방 압력 조절기 574 에 의해 유지될 수 있다. 열전대 575 는 히드라진 부가를 위해 HDA 520 에 들어가기 전, 질소 캐리어 가스 510 의 온도를 측정할 수 있다. HDA 520 내에서, 질소 캐리어 가스 510 은 멤브레인 튜브를 통해 흐를 수 있고, 히드라진 증기는 캐리어 가스 510 과 조합되고 쉘 하우징 내 포함된 용액으로부터 멤브레인을 통해 투과할 수 있다. 열전대 576 는 HDA 520 히드라진 용액의 온도를 측정할 수 있다. 열전대 577 은 HDA 520 을 나가는 가스 온도를 측정할 수 있다. 이러한 구현예에서, 분석기 580 은 가스 스트림 중 히드라진 농도를 측정하는데 사용될 수 있다. 분석기 580 은, 예를 들어 11.7eV 가스 방전 램프를 갖는 광이온화 검출기를 갖는 MiniRAE 3000 일 수 있다. 분석기 580 은, 예를 들어 히드라진 함유 가스 스트림의 샘플을 끌어당겨 히드라진 농도를 측정할 수 있다. 열전대 578 은 분석기 580 에 들어가기 전 가스 온도를 측정하는데 사용될 수 있다. 열전대 581 은 질소 희석 가스 550 의 온도를 측정하는데 사용될 수 있다.The nitrogen pressure may be maintained by a forward pressure regulator 574 , for example set at 25 psig. The thermocouple 575 can measure the temperature of the nitrogen carrier gas 510 before entering the HDA 520 for hydrazine addition. Within the HDA 520 , the nitrogen carrier gas 510 may flow through the membrane tube, and the hydrazine vapor may be combined with the carrier gas 510 and permeate through the membrane from the solution contained in the shell housing. The thermocouple 576 is located within the HDA 520 The temperature of the hydrazine solution can be measured. The thermocouple 577 can measure the gas temperature exiting the HDA 520 . In this embodiment, analyzer 580 may be used to measure the concentration of hydrazine in the gas stream. The analyzer 580 may be, for example, a MiniRAE 3000 having a photoionization detector with a 11.7 eV gas discharge lamp. Analyzer 580 can measure the concentration of hydrazine, for example, by pulling a sample of the hydrazine containing gas stream. The thermocouple 578 can be used to measure the gas temperature before entering the analyzer 580 . The thermocouple 581 can be used to measure the temperature of the nitrogen dilution gas 550 .

매니폴드 500 은 히드라진을 질소 및 수소로 전환시킴으로써 히드라진을 제거하도록 구성된 촉매 변환기 585 를 추가로 포함할 수 있다. 촉매 변환기 585 의 다운스트림은 프로브 579, 예를 들어 이슬점 (DP) 및 수분 농도를 측정하기 위해 구성된 E+E Elektronik EE371 습도 측정기 (humidity transmitter) 일 수 있다. 프로브 579 의 다운스트림은 벤트 (vent) 일 수 있다. 히터 테이프 590 은 도 5 에 제시된 바와 같이 특정 섹션 상에 배치될 수 있다. 매니폴드의 온도는 점선 박스로 표시된 4 개의 개별 구역에서, 각각 Watlow EZZone® 96 제어기를 이용하여 제어될 수 있다. 전체 매니폴드는 흄 후드의 내부에 설치될 수 있다.The manifold 500 may further include a catalytic converter 585 configured to remove hydrazine by converting the hydrazine to nitrogen and hydrogen. The downstream of the catalytic converter 585 may be a probe 579 , for example a dew point (DP) and an E + E Elektronik EE371 humidity transmitter configured to measure the moisture concentration. The downstream of the probe 579 may be a vent. Heating tape 590 may be disposed on a section as shown in Fig. The temperature of the manifold can be controlled using the Watlow EZZone® 96 controller in each of the four individual zones marked with a dotted box. The entire manifold may be installed inside the fume hood.

5 를 참조로 제시된 구현예는, HDA 의 다양한 작동 조건 하에서 캐리어 가스 스트림에 도입된 히드라진의 양을 측정하기 위한 시험 기구로서 설정된다. 유사한 기구가 히드라진을 크리티컬 프로세스 적용에 전달하는데 사용될 수 있다고 이해될 것이다.The embodiment shown with reference to Figure 5 is set as a test mechanism for measuring the amount of hydrazine introduced into the carrier gas stream under various operating conditions of the HDA. It will be appreciated that similar mechanisms may be used to deliver hydrazine to critical process applications.

6 은 단일 멤브레인이 사용되는 경우, 본 발명의 특정 구현예에서 유용한 멤브레인 어셈블리의 측면도 및 횡단면도를 예시한 다이어그램이다. 멤브레인 어셈블리는, 예를 들어 도 1b 에 제시된 것과 같은 HDA 에 혼입될 수 있다. 도 6 에 제시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 구현예에서, 멤브레인은 투과에 이용 가능한 특정한 멤브레인 표면 영역을 제공하기 위해, 보정된 수의 홀을 함유하는 스테인리스 강 튜브 상에 슬리브된 (sleeved) 단일 멤브레인 루멘일 수 있다. 슬리브된 스테인리스 강 튜브는 외부 튜브 내부에 매입되어, 히드라진 전달 어셈블리 (HDA) 를 형성한다. 액체 히드라진은 내부 튜브와 외부 튜브 사이의 공간 안에 충전된다. 캐리어 가스는 멤브레인을 투과한 히드라진 증기를 목적하는 프로세스로 운반하기 위해 내부 튜브를 통해 흐르게 된다.Figure 6 is a diagram illustrating a side view and a cross-sectional view of a membrane assembly useful in certain embodiments of the present invention when a single membrane is used. The membrane assembly can be incorporated into HDA, for example, as shown in Figure 1B . As shown in Figure 6 , in one embodiment of the present invention, the membrane is a single, sleeved, on a stainless steel tube containing a calibrated number of holes, to provide a specific membrane surface area available for permeation Membrane lumen. The sleeve of the stainless steel tube is embedded inside the outer tube to form a hydrazine transfer assembly (HDA). The liquid hydrazine is charged in the space between the inner tube and the outer tube. The carrier gas flows through the inner tube to transport the hydrazine vapor that has permeated the membrane to the desired process.

7 은 본 발명의 특정 구현예에 따라 히드라진 전달을 위한 방법, 시스템 및 장치를 시험하는데 사용될 수 있는 매니폴드의 P&ID 이다. 이러한 구현예에 따라, 캐리어 가스 (CG) 는 본원에 기재된 바와 같은 HDA 일 수 있는 "기화기" 로 라벨된 HDA 의 헤드 스페이스를 통해 흐른다. 질량 흐름 제어기 (MFC 1), 예를 들어 5 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 질량 흐름 제어기는, HDA 로의 캐리어 가스의 유량을 제어하는데 사용될 수 있다. 기화기를 나가는 가스 스트림 중 히드라진의 양의 분석은, 먼저 희석 가스 (DG-1) 을 이용하여 달성될 수 있는, 수득된 가스 스트림의 희석을 포함할 수 있다. 질량 흐름 제어기 (MFC 2), 예를 들어 10 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 질량 흐름 제어기는, 희석 가스 DG-1 유량을 제어하는데 사용될 수 있다. 별도의 라인의 희석 가스 DG-2 는 글로브 백 (Glove Bag) 내 배치된 매니폴드의 일부에 공급될 수 있다.Figure 7 is P &lt; RTI ID = 0.0 &gt; ID &lt; / RTI &gt; of a manifold that can be used to test methods, systems, and devices for hydrazine delivery in accordance with certain embodiments of the present invention. According to this embodiment, the carrier gas CG flows through the headspace of the HDA labeled &quot; vaporizer &quot; which can be HDA as described herein. A mass flow controller ( MFC 1 ), for example a 5 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 mass flow controller, can be used to control the flow rate of the carrier gas to the HDA . Analysis of the amount of hydrazine in the gas stream exiting the vaporizer may include dilution of the obtained gas stream, which may be accomplished first with diluent gas ( DG-1 ). A mass flow controller ( MFC 2 ), for example a 10 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 mass flow controller, is equipped with a dilution gas DG-1 Can be used to control the flow rate. The dilution gas DG-2 in a separate line can be supplied to a part of the manifold disposed in the glove bag.

캐리어 가스 CG, 및 희석 가스 DG-1DG-2 는, 전형적으로 질소 또는 다른 적합한 캐리어 가스일 수 있는 가스 공급원에 의해 공급될 수 있다. 도 7 에 제시된 것과 같은 일부 구현예에서, 캐리어 가스 및 희석 가스는 동일한 가스 공급원을 공유한다. 다른 구현예에서, 캐리어 가스 및 희석 가스는 독립적인 가스 공급원을 가질 수 있다. 밸브 V-1V-2 는, 각각 HDA/DG-1 희석 라인 또는 DG-2 희석 라인/글로브 백으로의 가스 흐름을 제어하는데 사용될 수 있다. 체크 밸브 CV-1CV-2MFC 2MFC 1 가능한 히드라진 노출로부터 보호하기 위해, 각각 MFC 2MFC 1 의 다운스트림에 배치될 수 있다. 압력 게이지 PG-2 는 기화기의 업스트림 압력을 측정하기 위해 CV-2 와 기화기 사이에 배치될 수 있다.Carrier gas CG , and diluent gases DG-1 and DG-2 may be supplied by a gas source, which may typically be nitrogen or other suitable carrier gas. In some embodiments, such as the one shown in Figure 7 , the carrier gas and the diluent gas share the same gas source. In other embodiments, the carrier gas and the diluent gas may have independent sources of gas. Valves V-1 and V-2 may be used to control gas flow to the HDA / DG-1 dilution line or the DG-2 dilution line / globe bag, respectively. Check Valves CV-1 and CV-2 are MFC 2 and MFC 1 May be placed downstream of MFC 2 and MFC 1 , respectively, to protect against possible hydrazine exposure. The pressure gauge PG-2 can be placed between the CV-2 and the vaporizer to measure the upstream pressure of the vaporizer.

캐리어 가스 압력은 전방 압력 조절기 PR1 에 의해 유지되고, 압력 게이지 PG-1 로 측정될 수 있다. 전방 압력 조절기 PR2 는 가스 백 (Gas Bag) 을 통해 희석 가스 DG-2 의 흐름을 제어하는데 사용될 수 있다. 열전대 T-1 은 기화기 내 히드라진 용액의 온도를 측정할 수 있다. 열전대 T-2 는 혼합 루프 이후 및 히드라진 분석기에 들어가기 전 가스 온도를 측정할 수 있다. MiniRAE 3000 은 히드라진 분석기의 하나의 예이다. 히터 테이프 HT 는 특정 섹션, 예컨대 도 7 에 제시된 바와 같이, 기화기, 희석 가스 DG-1 라인의 일부 및 기화기의 다운스트림 라인에 배치될 수 있다. 매니폴드는 또한 히드라진을 질소 및 수소로 분해하기 위해, 기화기 및 글로브 백의 다운스트림에 촉매 변환기를 포함할 수 있다. 전체 매니폴드는 흄 후드의 내부에 설치될 수 있다.The carrier gas pressure is maintained by the front pressure regulator PR1 and can be measured with a pressure gauge PG-1 . The front pressure regulator PR2 can be used to control the flow of diluent gas DG-2 through a gas bag. Thermocouple T-1 can measure the temperature of the hydrazine solution in the vaporizer. Thermocouple T-2 can measure the gas temperature after mixing loop and before entering the hydrazine analyzer. The MiniRAE 3000 is an example of a hydrazine analyzer. HT heater tape may be, as shown in certain sections, for example, Figure 7, disposed on the downstream line of the portion of the vaporizer and the vaporizer, a dilution gas line DG-1. The manifold may also include a catalytic converter downstream of the vaporizer and glove bag to decompose the hydrazine to nitrogen and hydrogen. The entire manifold may be installed inside the fume hood.

7 을 참조로 제시된 구현예는, HDA 의 다양한 작동 조건 하에서 캐리어 가스 스트림에 도입된 히드라진의 양을 측정하기 위한 시험 기구로서 설정된다. 유사한 기구가 히드라진을 크리티컬 프로세스 적용에 전달하는데 사용될 수 있다고 이해될 것이다.The embodiment shown with reference to Figure 7 is set as a test mechanism for measuring the amount of hydrazine introduced into the carrier gas stream under various operating conditions of the HDA. It will be appreciated that similar mechanisms may be used to deliver hydrazine to critical process applications.

실시예 1Example 1

실험Experiment

본 개시의 실시예에서, 술포닐 플루오라이드 퍼플루오르화 폴리머를 구입하고, 이를 압출한 후, 당업계에 공지된 방법에 의해 이를 가수분해하여 멤브레인을 형성함으로써, 멤브레인을 제조하였다. 이러한 멤브레인은 또한 본원에서 NAFION® 로서 언급된다.In the examples of this disclosure, membranes were prepared by purchasing a sulfonyl fluoride perfluorinated polymer, extruding it, and hydrolyzing it by methods known in the art to form a membrane. Such membranes are also referred to herein as NAFION (R).

7 에 예시된 매니폴드를 이러한 실시예의 시험 절차에 이용하였다. 시험 절차에는, 액체 공급원으로서 비수성의 실질적으로 순수한 히드라진 용매를 이용하여, 안정한 가스 상 히드라진 판독을 얻는 것이 포함되어 있었다.The manifold illustrated in Fig. 7 was used in the test procedure of this embodiment. The test procedure involved obtaining a stable gas phase hydrazine readout using a non-aqueous, substantially pure hydrazine solvent as the liquid source.

NAFION® 기화기 (P/N# 200801-01) 를 이러한 실험에 사용하였다. 이러한 기화기에는, 1/8" SS (스테인리스 강) 튜빙 상에 슬리브된 단일 5R NAFION® 멤브레인이 포함되어 있었다. SS 튜빙에는 0.06" 직경의 홀이 20 개 있었는데, 이는 전체 투과 가능한 면적이 0.06 in2 가 되게하였다. 튜빙은 쉘 측에 2 개의 ¼" 충전 포트를 갖는 3/8" SS 튜빙에 의해 둘러싸여 있었다. 쉘 측의 부피는 약 8 ml 였다.NAFION® vaporizer (P / N # 200801-01) was used for these experiments. These carburettors included a single 5R NAFION® membrane that was sleeved on 1/8 "SS (stainless steel) tubing.There were 20 0.06" diameter holes in the SS tubing, with a total transmissible area of 0.06 in 2 . The tubing was surrounded by 3/8 "SS tubing with two ¼" charging ports on the shell side. The shell side volume was about 8 ml.

매니폴드를 흄 후드에 설치하였다. 질소 압력을 전방 압력 조절기 (PR-1) 를 이용하여 25 psig 로 유지하고, 압력 게이지 (PG-1) 로 측정하였다. 2 개의 밸브 (V-1V-2) 를 기화기 및/또는 희석 라인을 통한 가스 흐름을 종결시키는데 사용하였다. 5 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 질량 흐름 제어기 (MFC-1) 를 캐리어 가스 유량을 제어하는데 사용하였다. 10 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 질량 흐름 제어기 (MFC-2) 를 희석 가스 유량을 제어하는데 사용하였다. MFC 가 히드라진에 노출되는 것을 보호하기 위해, 체크 밸브 (CV-1CV-2) 를 2 개의 MFC 의 다운스트림에 배치하였다. 게이지 (PR-2) 를 갖는 전방 압력 조절기를 가스 백을 통한 질소의 흐름을 제어하는데 사용하였다. 기화기의 업스트림 압력을 압력 게이지 (PG-2) 를 이용하여 측정하였다. J-형 열전대 (TC-1) 를 히터 테이프에 대한 제어 지점으로서 기화기에 부착하였다. 캐리어 가스를 기화기 다운스트림의 희석 라인으로부터의 질소와 혼합하였다. J-형 열전대 (TC-2) 를 혼합 후 가스 온도를 모니터링하는데 사용하였다. 11.7eV 가스 방전 램프를 갖는 광이온화 검출기 (PID) 를 갖는 MiniRAE 3000 를, 가스 스트림 중 히드라진 농도를 측정하는데 사용하였다. 시험 매니폴드 및 글로브 백 벤트 라인에는, 히드라진을 질소 및 수소로 분해하는 촉매 변환기가 있었다. 기화기, 희석 라인의 일부, 및 기화기 다운스트림의 시험 매니폴드를 히터 테이프를 이용하여 열-추적 (heat-trace) 하였다.The manifold was installed in the fume hood. Nitrogen pressure was maintained at 25 psig using a forward pressure regulator ( PR -1 ) and measured with a pressure gauge ( PG-1 ). Two valves ( V-1 and V-2 ) were used to terminate gas flow through the vaporizer and / or dilution line. 5 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 mass flow controller ( MFC-1 ) was used to control the carrier gas flow rate. 10 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 mass flow controller ( MFC-2 ) was used to control the dilution gas flow rate. To protect the MFC from exposure to hydrazine, check valves ( CV-1 and CV-2 ) were placed downstream of the two MFCs. A front pressure regulator with gauge ( PR-2 ) was used to control the flow of nitrogen through the gas bag. The upstream pressure of the vaporizer was measured using a pressure gauge ( PG-2 ). The J-type thermocouple ( TC-1 ) was attached to the vaporizer as a control point for the heater tape. The carrier gas was mixed with nitrogen from a dilution line downstream of the vaporizer. The J-type thermocouple ( TC-2 ) was used to monitor the gas temperature after mixing. A MiniRAE 3000 with photoionization detector ( PID ) with a 11.7 eV gas discharge lamp was used to measure the concentration of hydrazine in the gas stream. In the test manifold and glove back vent lines, there was a catalytic converter that decomposes hydrazine to nitrogen and hydrogen. The vaporizer, a portion of the dilution line, and the vaporization downstream test manifold were heat-traced using a heater tape.

이러한 실험에서, 캐리어 가스 흐름을 1 slm 로 설정하였다. 희석 가스 흐름을 초기에 1 slm 로 설정하였고, 농도가 2000 ppm (MiniRae 3000 의 상한 검출 한계) 를 초과하는 경우 증가시킬 수 있었다. 매니폴드를 가열하여, TC-2 에서의 가스 온도를 30 ℃ 로 유지시켰다.In this experiment, the carrier gas flow was set to 1 slm. The dilution gas flow was initially set at 1 slm and could be increased if the concentration exceeded 2000 ppm (upper limit of detection of MiniRae 3000). The manifold was heated to maintain the gas temperature at 30 [deg.] C at TC-2 .

8 은 1 slm 로의 캐리어 가스 흐름 및 희석 가스 흐름을 이용한 이러한 실험으로부터의 결과를 나타낸다. 제시된 바와 같이, 히드라진 산출량은 시스템이 안정화되면, 가스 온도에 의해 직접적으로 영향을 받았다. 이러한 영향은, 이러한 실험에서의 온도 설정점이 30 ℃ 에서 31 ℃ 로 상승하여 78 분 동안 시험될 때 입증되었다. 히드라진의 평균 농도는 시험의 마지막 26 분 동안 2426 ppm 이었다. 결과는, 이러한 조건 하에서 0.04043 L/min/in2 의 투과 속도였다.Figure 8 shows the results from this experiment using a carrier gas flow to 1 slm and a dilute gas flow. As suggested, hydrazine yields were directly affected by the gas temperature once the system was stabilized. This effect was demonstrated when the temperature set point in this experiment was increased from 30 캜 to 31 캜 and tested for 78 minutes. The average concentration of hydrazine was 2426 ppm during the last 26 minutes of the test. The result was a permeation rate of 0.04043 L / min / in 2 under these conditions.

실시예 2Example 2

9 에 예시된 매니폴드를 이러한 실시예의 시험 절차에 이용하였다. 시험 절차에는, 액체 공급원으로서 무수 98% 히드라진 용매, 또는 액체 공급원으로서 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 용매 (Mn=250) 중 65% 히드라진 용액을 사용하여, 안정한 가스 상 히드라진 판독을 얻는 것이 포함되어 있었다.The manifold illustrated in Fig. 9 was used in the test procedure of this embodiment. The test procedure involved obtaining a stable gas phase hydrazine readout using a 98% hydrazine anhydrous solvent as the liquid source or a 65% hydrazine solution in the poly (ethylene glycol) dimethyl ether solvent (Mn = 250) as the liquid source .

NAFION® 기화기 (P/N# 200846-A) 를 이러한 실험에 사용하였다. 이러한 기화기는 1/8" SS 튜빙 상에 슬리브된 단일 5R NAFION® 멤브레인으로 이루어져 있었다. SS 튜빙에는 0.06" 직경 홀이 10 개 있었는데, 이는 전체 투과 가능한 면적이 0.03 in2 가 되게하였다. 튜빙은 쉘 측에 2 개의 ¼" 충전 포트를 갖는 3/8" SS 튜빙에 의해 둘러싸여 있었다. 쉘 측의 부피는 약 8 ml 였다.NAFION® vaporizer (P / N # 200846-A) was used for these experiments. The vaporizer consisted of a single 5R NAFION® membrane that was sleeved on a 1/8 "SS tubing. There were 10 0.06" diameter holes in the SS tubing, resulting in a total permeable area of 0.03 in 2 . The tubing was surrounded by 3/8 "SS tubing with two ¼" charging ports on the shell side. The shell side volume was about 8 ml.

매니폴드를 흄 후드에 설치하였다. Entegris 500KF Gatekeeper 정제 장치를 가스 스트림으로부터 산소, 물 및 탄화수소를 제거하는데 사용하였다. 2 개의 밸브 (V-1V-2) 를, 각각, 글로브 박스 및 시험 매니폴드를 통한 가스 흐름을 종결시키는데 사용하였다. 글로브 박스 내부의 질소 흐름을 전방 압력 조절기를 이용하여 유지하였고, 압력을 압력 게이지 (PG-1) 로 측정하였다. 히드라진의 역 스트리밍을 방지하기 위해, 체크 밸브 (CV-1) 를 글로브 박스의 업스트림에 배치하였다. 게이지를 갖는 전방 압력 조절기를 MFC 의 업스트림의 가스 압력을 25 psig 로 유지시키는데 사용하였다. 5 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 질량 흐름 제어기 (MFC-1) 를 캐리어 가스 유량을 제어하는데 사용하였다. 10 slm Unit 질량 흐름 제어기 (MFC-2) 를 희석 가스 유량을 제어하는데 사용하였다. MFC 가 히드라진에 노출되는 것을 방지하기 위해, 체크 밸브 (CV-2CV-3) 를 MFC 둘 모두의 다운스트림에 배치하였다.The manifold was installed in the fume hood. An Entegris 500KF Gatekeeper refinery was used to remove oxygen, water and hydrocarbons from the gas stream. Two valves ( V-1 and V-2 ) were used to terminate the gas flow through the glove box and test manifold, respectively. The nitrogen flow inside the glove box was maintained using a forward pressure regulator and the pressure was measured with a pressure gauge ( PG-1 ). To prevent reverse streaming of hydrazine, a check valve ( CV-1 ) was placed upstream of the glove box. A front pressure regulator with a gauge was used to maintain the gas pressure upstream of the MFC at 25 psig. 5 slm Brooks SLA5850S1EAB1B2A1 mass flow controller ( MFC-1 ) was used to control the carrier gas flow rate. 10 slm Unit mass flow controller ( MFC-2 ) was used to control the dilution gas flow rate. To prevent the MFC from exposure to hydrazine, check valves ( CV-2 and CV-3 ) were placed downstream of both MFCs.

단일-루멘 기화기를 히드라진 증기를 가스 스트림에 부가하는데 사용하였다. 혼합 루프를 희석 라인으로부터의 질소와 기화기 다운스트림의 캐리어 가스 중 히드라진 증기를 혼합하는데 사용하였다. J-형 열전대 (TC-1) 를 혼합 후 가스 온도를 모니터링하는데 사용하였다. 11.7eV 가스 방전 램프를 갖는 광이온화 검출기 (PID) 를 갖는 MiniRAE 3000 를, 가스 스트림 중 히드라진 농도를 측정하는데 사용하였다. 시험 매니폴드 및 글로브 박스 벤트 라인은 히드라진을 질소 및 수소로 촉매 분해하는 스크러버를 가지고 있었다. 밸브 (V-3) 를 글로브 박스에 배압을 형성하고 분리시키는데 사용하였다.A single-lumen vaporizer was used to add the hydrazine vapor to the gas stream. A mixed loop was used to mix the nitrogen from the dilution line and the hydrazine vapor in the carrier gas downstream of the vaporizer. The J-type thermocouple ( TC-1 ) was used to monitor the gas temperature after mixing. A MiniRAE 3000 with photoionization detector ( PID ) with a 11.7 eV gas discharge lamp was used to measure the concentration of hydrazine in the gas stream. The test manifold and glovebox vent lines had scrubbers that catalyzed the catalytic decomposition of hydrazine to nitrogen and hydrogen. Valve V-3 was used to form and separate backpressure in the glove box.

이러한 실시예에서, 2 개의 용액을 실온에서 시험하였다. 하나의 용액은 무수 98% 히드라진 (Sigma Aldrich) 이었다. 두 번째 용액은 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 (ρ = 1.03 g/ml) 중 65% w/w 히드라진 (ρ = 1.029 g/ml) 이었다. 5.2 ml 의 무수 98% 히드라진 및 2.8 ml 의 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르로 8 ml 용액을 제조하였다.In this example, the two solutions were tested at room temperature. One solution was anhydrous 98% hydrazine (Sigma Aldrich). The second solution was 65% w / w hydrazine (p = 1.029 g / ml) in poly (ethylene glycol) dimethyl ether (p = 1.03 g / ml). 8 ml of a solution was prepared with 5.2 ml of anhydrous 98% hydrazine and 2.8 ml of poly (ethylene glycol) dimethyl ether.

각각의 시험 실행 전, MiniRAE 3000 을 100 ppm 이소부텐 가스 표준으로 보정하였다. 분석기가 시험 매니폴드에 부착되면, 시험 매니폴드를 통한 가스 흐름 없이, 용액을 기화기에 첨가하였다. 충전되면, 캐리어 가스 흐름을 1 slm 로 설정하고, 희석 가스 흐름을 1 slm 로 설정하였다. 희석 가스 흐름은, 농도가 2000 ppm (MiniRae 3000 의 상한 검출 한계) 을 초과하는 경우, 증가될 수 있었다. 가스 온도 및 히드라진 농도의 판독을 기록하였다. 기화기 산출량 변화가 5 ppm/min 미만일 때, 안정화가 결정될 수 있었다.Before each test run, the MiniRAE 3000 was calibrated to 100 ppm isobutane gas standards. Once the analyzer was attached to the test manifold, the solution was added to the vaporizer, without the gas flow through the test manifold. Once charged, the carrier gas flow was set to 1 slm and the diluent gas flow was set to 1 slm. The dilution gas flow could be increased if the concentration exceeded 2000 ppm (upper limit of detection of MiniRae 3000). Gas temperature and hydrazine concentration readings were recorded. When the change in the vaporizer output was less than 5 ppm / min, stabilization could be determined.

10 은 330 분 동안 1 slm 로의 캐리어 가스 흐름 및 희석 가스 흐름을 이용한, 무수 98% 히드라진으로부터의 결과를 나타낸다. 10 분 동안 안정화된 후, 평균 농도는, 23.6 ℃ ± 0.4 ℃ 의 평균 온도에서 1482.7 ppm ± 102.2 ppm 이었다. 따라서, 농도는 평균 농도의 10% 미만 내에서 안정하였다. 결과는, 이러한 조건 하에서 0.04942 L/min/in2 의 평균 투과 속도였다. 이러한 히드라진 투과 속도는 실시예 1 에서 수행된 이전 시험 동안 측정된 투과 속도인 0.04043 L/min/in2 에 근접하였다.Figure 10 shows the results from anhydrous 98% hydrazine using a carrier gas flow to 1 slm and a dilution gas flow for 330 minutes. After stabilization for 10 minutes, the average concentration was 1482.7 ppm ± 102.2 ppm at an average temperature of 23.6 ° C ± 0.4 ° C. Thus, the concentration was stable within less than 10% of the mean concentration. The result was an average permeation rate of 0.04942 L / min / in 2 under these conditions. This hydrazine permeation rate was close to 0.04043 L / min / in 2 , the permeation rate measured during the previous test performed in Example 1.

11 은 320 분 동안 1 slm 로의 캐리어 가스 흐름 및 희석 가스 흐름을 이용한, 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 중 65% 히드라진으로부터의 결과를 나타낸다. 30 분 동안 안정화된 후, 평균 농도는 1190.6 ppm ± 7.6 ppm 이고, 평균 온도는 24.5 ℃ ± 0.3 ℃ 였다. 결과는, 이러한 조건 하에서 0.03969 L/min/in2 의 평균 투과 속도였다. 도 1011 에서, 0 에 가까운 시간에서 보이는 히드라진 농도의 스파이크 (spike) 는 측정기에 있어서의 인위적 결함을 반영하는 것이며, 정확하거나 관련있는 것으로서 간주되지 않는다.Figure 11 shows the results from 65% hydrazine in poly (ethylene glycol) dimethyl ether using a carrier gas flow to 1 slm and a dilution gas flow for 320 minutes. After stabilization for 30 minutes, the average concentration was 1190.6 ppm 占 .6 ppm and the average temperature was 24.5 占 폚 占 0.3 占 폚. The result was an average permeation rate of 0.03969 L / min / in 2 under these conditions. In Figures 10 and 11 , the spikes of the hydrazine concentration seen at near zero time reflect the artifacts in the instrument and are not considered to be accurate or relevant.

98% 히드라진 용액과 비교하여, 65% 히드라진/ 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 용액을 이용한 경우의 투과가 19.7% 더 낮았다. 65% 히드라진/용매를 이용한 경우 나타나는 유망한 속성은, 산출량이 98% 히드라진 수화물 용액보다 시간에 따라 더 안정하였다는 점이었다. 290 분 동안, 98% 히드라진 용액 농도 산출량은 263 ppm 감소하였다. 하지만, 65% 히드라진/ 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르 용액 농도 산출량은 290 분 동안 단지 23 ppm 만 감소하였다. 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르를 이용한 경우의 전반적인 결과는, 이것이 안전한 히드라진 증기 전달을 위한 실용적인 용매임을 나타낸다.In comparison with the 98% hydrazine solution, the permeation using a 65% hydrazine / poly (ethylene glycol) dimethyl ether solution was 19.7% lower. The promising property of using 65% hydrazine / solvent was that the yield was more stable over time than the 98% hydrazine hydrate solution. During 290 minutes, the yield of 98% hydrazine solution concentration was reduced by 263 ppm. However, the yield of the 65% hydrazine / poly (ethylene glycol) dimethyl ether solution was only reduced by 23 ppm for 290 minutes. The overall result in the case of using poly (ethylene glycol) dimethyl ether indicates that this is a practical solvent for safe hydrazine vapor transfer.

히드라진 함유 용액의 온도, 및 적용 가능한 경우, 캐리어 가스 또는 진공을 제어하여, 특정 히드라진 농도를 전달할 수 있다. 프로세스 가스 스트림 중 히드라진 농도의 안정성을, 약 20% 미만, 예를 들어 약 18% 미만, 약 16% 미만, 약 14% 미만 또는 약 12% 미만 또는 약 10% 미만으로 제어할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 프로세스 가스 스트림 중 히드라진 농도의 안정성을, 단일 표준 편차 내에서, 평균 농도의 약 10% 미만, 예를 들어 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 또는 심지어 약 1% 미만으로 제어할 수 있다. 평균 농도는, 평형에 도달하기 전 계측기에 의한 측정을 포함하지 않는다. 예를 들어, 도 11 의 히드라진 농도 측정은, 약 1900 ppm 이하의 스파이크로 보이는 것을 포함한다. 이러한 스파이크는 계측기 인자 (instrument factor) 이고, 계측기를 안정화시키는데 약 10 분 이상 정도의 시간이 소요되기 때문에 실제 측정치가 아니며, 이에 따라 모든 평균 농도 판독은 상기와 같은 안정화를 고려한 것이다. 특정한 히드라진 농도의 선택은 히드라진 함유 프로세스 가스가 사용되는 애플리케이션 또는 프로세스의 요건에 따라 달라질 것이다. 특정 구현예에서, 히드라진 함유 가스 스트림을 부가적인 캐리어 가스의 부가에 의해 희석할 수 있다. 특정 구현예에서, 히드라진을 애플리케이션 또는 프로세스에 전달하기 전 또는 전달 시에, 히드라진 함유 가스 스트림을 다른 프로세스 가스 스트림과 조합할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 히드라진 함유 프로세스 가스 중에 존재하는 임의의 잔류 용매 또는 안정화제, 또는 오염물은, 정제 장치를 사용하여 정제 (예를 들어, 제습 (dehumidification)) 단계에서 제거할 수 있다.The temperature of the hydrazine containing solution and, if applicable, the carrier gas or vacuum can be controlled to deliver a particular hydrazine concentration. The stability of the hydrazine concentration in the process gas stream can be controlled to be less than about 20%, such as less than about 18%, less than about 16%, less than about 14%, or less than about 12% or less than about 10%. In a preferred embodiment, the stability of the hydrazine concentration in the process gas stream is measured within a single standard deviation of less than about 10%, such as less than about 9%, less than about 8%, less than about 7%, less than about 6% , Less than about 5%, less than about 4%, less than about 3%, less than about 2%, or even less than about 1%. The average concentration does not include measurements by the instrument before reaching equilibrium. For example, the hydrazine concentration measurement of Figure 11 includes what appears to be spikes below about 1900 ppm. This spike is an instrument factor and is not an actual measurement because it takes about 10 minutes or more to stabilize the instrument, so that all average concentration readings take into account the stabilization described above. The selection of a particular hydrazine concentration will depend on the requirements of the application or process in which the hydrazine containing process gas is used. In certain embodiments, the hydrazine containing gas stream may be diluted by the addition of an additional carrier gas. In certain embodiments, the hydrazine containing gas stream may be combined with another process gas stream prior to or during delivery of the hydrazine to the application or process. Alternatively or additionally, any residual solvent or stabilizer, or contaminant, present in the hydrazine containing process gas may be removed in a purification (e.g., dehumidification) step using a purification apparatus.

실시예 3Example 3

도 13 에 예시된 매니폴드를 이러한 실시예의 시험 절차에 이용하였다. Brute™ 기화기 1306 을 배출구 바브 상의 PTFE 스플래시 가드 및 새로운 루멘 어셈블리로 조립하였다. Brute™ 기화기 1306 에 과산화수소를 포함하는 액체 공급원 용액 200mL 를 충전하고, 뚜껑을 조립하였다. 시험 시스템 1300 을 도 13 에 제시된 바와 같이 조립하였다. 마노미터 (manometer) 1310 을 디스플레이 판독기에 연결하였다. 모든 밸브 1302, 1304, 13081312 를 닫고, 진공 펌프 1318, 13201322 를 오프 (off) 시켰다. 콜드 트랩 배쓰 1316 에 액체 질소를 충전하였다. 배출구 배압 밸브 (BPV) 1304 를 닫고, 밸브 1312 를 열었다. 진공 펌프 1318, 13201322 를 켜고, 콜드 트랩 배쓰 1316 를 열고, 평행 압력을 기록하였다. 배출구 BPV 1304 를 신속하게 열어, 저압으로 기화기 1306 에 충격을 가하였다. 관측용 퍼플루오로알콕시 (PFA) 튜브 1324 를 액체 공급원 용액의 액적의 흔적에 대하여 모니터링하였다. 압력이 일정할 때까지, 기화기 1306 을 진공에 노출시켰다. 밸브 1312 를 끄고, 상승 속도를 분 간격으로 기록하였다. 시험을 수회 반복하였다. 스플래시 가드는 1 torr 미만의 압력에서 액체 용액이 기화기 1306 의 배출구에 들어가는 것을 방지하였다.The manifold illustrated in Fig. 13 was used in the test procedure of this embodiment. The Brute ™ vaporizer 1306 was assembled with a PTFE splash guard on the outlet barb and a new lumen assembly. Brute ™ vaporizer 1306 was charged with 200 mL of a liquid source solution containing hydrogen peroxide and the lid was assembled. A test system 1300 was assembled as shown in Fig. A manometer 1310 was connected to the display reader. All the valves 1302 , 1304 , 1308 and 1312 were closed and the vacuum pumps 1318 , 1320 and 1322 were turned off. The cold trap bath 1316 was filled with liquid nitrogen. The outlet back pressure valve (BPV) 1304 was closed, and the valve 1312 was opened. Vacuum pumps 1318 , 1320 and 1322 were turned on, cold trap bath 1316 was opened, and parallel pressure was recorded. The outlet BPV 1304 was opened quickly to shock the vaporizer 1306 at low pressure. An observational perfluoroalkoxy (PFA) tube 1324 was monitored for droplet traces in the liquid source solution. The vaporizer 1306 was exposed to vacuum until the pressure was constant. The valve 1312 was turned off, and the rising speed was recorded at intervals of minutes. The test was repeated several times. The splash guard prevented liquid solution from entering the outlet of vaporizer 1306 at pressures less than one torr.

실시예 4Example 4

본원에 개시된 방법 및 시스템에 사용되는 부가적인 용매의 상용성을 조사하였다. 디에틸렌 글리콜 (용매 1), 트리에틸렌 글리콜 (용매 2), 헥사메틸렌테트라민 (용매 3) 및 DMPU (용매 4) 중에 65% 히드라진을 함유하는 4 가지 용액을 제조하였다. 표 1 에 각각의 시험 용액의 성분이 열거되어 있다.The compatibility of additional solvents used in the methods and systems disclosed herein was investigated. Four solutions containing 65% hydrazine in diethylene glycol (solvent 1), triethylene glycol (solvent 2), hexamethylene tetramine (solvent 3) and DMPU (solvent 4) were prepared. Table 1 lists the components of each test solution.

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도 14 는 30 분 동안 모니터링한 후, 각각의 65% 히드라진 용액의 사진을 나타낸다. 용매 1, 2 및 4 는 모두 교반할 필요 없이, 즉시 균질한 65 중량% 히드라진 용액을 형성하였다. 하지만, 용매 3 은 심지어 격렬한 진탕 후에도 히드라진에 용해되지 않았다. Figure 14 shows a photograph of each 65% hydrazine solution after monitoring for 30 minutes. Solvents 1, 2, and 4 all did not need to be stirred and immediately formed a homogeneous 65 wt% hydrazine solution. However, Solvent 3 did not dissolve in the hydrazine even after vigorous shaking.

히드라진과 혼화 가능하였던 3 가지 용매의 비등점, 인화점 및 NFPRA 등급을 고려하여, 용매 2 를 실시예 3 에 기재된 바와 같은 Brute™ 기화기를 포함하는 적용에서 시험하였다. 히드라진 농도를 액체 공급원으로서 65 중량% 히드라진 / 35 중량% 트리에틸렌 글리콜 용액을 함유하는 Brute™ 기화기로부터 시간에 따라 측정하였다. 이러한 시험의 결과는 시간에 대하여 측정된 히드라진 농도 및 온도를 그래프화한 도 15 에 제시되어 있다. 시험을 120 분 동안 지속하였고, 500 SCCM 에서의 평균 히드라진 산출량은 약 24,600 PPM 이었다. Solvent 2 was tested in an application comprising a Brute ™ vaporizer as described in Example 3, taking into account the boiling point, flash point and NFPRA rating of the three solvents that were compatible with the hydrazine. The hydrazine concentration was measured over time from a Brute ™ vaporizer containing 65 wt% hydrazine / 35 wt% triethylene glycol solution as the liquid source. The results of this test are shown in FIG. 15, which graphs the hydrazine concentration and temperature measured over time. The test lasted for 120 minutes and the average hydrazine yield at 500 SCCM was about 24,600 PPM.

65% 히드라진 / 35% 트리에틸렌 글리콜 용액은 90.0 ℃ 의 인화점을 나타내었다. 대조적으로, 무수 히드라진의 인화점은 약 37 ℃ 이었다.The 65% hydrazine / 35% triethylene glycol solution showed a flash point of 90.0 ° C. In contrast, the flash point of anhydrous hydrazine was about 37 ° C.

본 발명의 다른 구현예는 본원에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시를 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예는 단지 예시로서 간주되며, 본 발명의 진정한 범위 및 의미는 후속되는 청구범위에 의해 제시된다고 의도된다.Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the invention disclosed herein. It is intended that the specification and examples be considered as exemplary only, with a true scope and meaning of the invention being indicated by the following claims.

Claims (19)

(a) 액체 및 증기 상을 포함하도록 구성된 장치 내에 프로세스 화학물질 (process chemical) 및 용매를 포함하는 비(非)수성 용액을 제공하는 단계로서, 상기 비수성 용액이 상기 프로세스 화학물질의 무수 증기의 양을 포함하는 증기 상을 갖는, 비수성 용액을 제공하는 단계;
(b) 캐리어 가스 (carrier gas) 또는 진공을 상기 증기 상과 접촉시켜 가스 스트림을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 무수 증기를 포함하는 가스 스트림을 크리티컬 (critical) 프로세스 또는 애플리케이션에 전달하는 단계
를 포함하는 방법으로서,
상기 프로세스 화학물질이 히드라진 또는 과산화수소이고, 상기 용매가 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, α-프로필렌 글리콜, β-프로필렌 글리콜, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논 (DMPU), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 (DMEU) 및 테트라메틸우레아로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
(a) providing a non-aqueous solution comprising a process chemical and a solvent in an apparatus configured to include a liquid and a vapor phase, wherein the non-aqueous solution comprises an anhydrous vapor of the process chemical Providing a non-aqueous solution having a vapor phase comprising an amount of an organic solvent;
(b) contacting the carrier gas or vacuum with the vapor phase to form a gas stream; And
(c) delivering the gas stream comprising the anhydrous vapor to a critical process or application
The method comprising:
Wherein the process chemical is hydrazine or hydrogen peroxide and the solvent is selected from the group consisting of ethylene glycol, triethylene glycol, alpha -propylene glycol, beta -propylene glycol, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro- ) -Pyrimidinone (DMPU), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMEU) and tetramethylurea.
제 1 항에 있어서, 하기 파라미터: (a) 상기 비수성 용액의 온도, (b) 상기 비수성 용액의 압력, (c) 상기 비수성 용액의 농도, (d) 상기 캐리어 가스의 온도, (e) 상기 캐리어 가스 또는 진공의 압력, 및 (f) 상기 캐리어 가스의 유량 중 적어도 하나를 변화시킴으로써, 상기 증기 상의 적어도 하나의 성분의 농도를 변화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising the steps of: (a) determining the temperature of the non-aqueous solution, (b) the pressure of the non-aqueous solution, (c) ) Changing the concentration of at least one component of the vapor phase by changing at least one of the pressure of the carrier gas or vacuum and the flow rate of the carrier gas. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 멤브레인이 상기 장치 내에 배치되어 있고, 상기 멤브레인은 상기 증기 상을 상기 비수성 용액으로부터 적어도 부분적으로 분리하도록 구성되어 있는 방법. The method of claim 1, wherein at least one membrane is disposed within the apparatus, and wherein the membrane is configured to at least partially separate the vapor phase from the non-aqueous solution. 제 3 항에 있어서, 상기 무수 증기가 상기 비수성 용액의 임의의 다른 성분보다 빠른 속도로 상기 멤브레인을 투과하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the anhydrous vapor permeates the membrane at a higher rate than any other component of the non-aqueous solution. 제 3 항에 있어서, 상기 멤브레인이 이온 교환 멤브레인인 방법.4. The method of claim 3, wherein the membrane is an ion exchange membrane. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 스트림으로부터 오염물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법. 2. The method of claim 1, further comprising removing contaminants from the gas stream. 제 1 항에 있어서, 상기 캐리어 가스가 질소, 아르곤, 수소, 청정한 건조 공기, 헬륨, 암모니아, 및 실온 및 대기압에서 안정한 다른 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.The method of claim 1, wherein the carrier gas is selected from the group consisting of nitrogen, argon, hydrogen, clean dry air, helium, ammonia, and other gases stable at room temperature and atmospheric pressure. 제 1 항에 있어서, 상기 비수성 용액에 에너지를 부가함으로써 상기 증기 상의 적어도 하나의 성분의 농도를 변화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising the step of varying the concentration of at least one component of the vapor phase by adding energy to the non-aqueous solution. 제 1 항에 있어서, 상기 비수성 용액이 약 25 중량% 내지 약 69 중량% 의 히드라진을 포함하는 비수성 히드라진 용액인 방법.3. The method of claim 1, wherein the non-aqueous solution is a non-aqueous hydrazine solution comprising from about 25% to about 69% hydrazine by weight. 제 9 항에 있어서, 상기 비수성 히드라진 용액이 약 65 중량% 내지 약 69 중량% 의 히드라진을 포함하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the non-aqueous hydrazine solution comprises from about 65% to about 69% hydrazine. 제 1 항에 있어서, 상기 비수성 용액이 0.1%, 0.01% 또는 0.001% 미만의 물을 함유하는 방법.The method of claim 1, wherein the non-aqueous solution contains less than 0.1%, 0.01%, or 0.001% water. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 스트림에서 전달되는 무수 증기의 농도가 전달되는 평균 농도의 약 5% 이내 또는 전달되는 평균 농도의 약 3% 이내에서 안정한 방법. The method of claim 1, wherein the concentration of anhydrous vapor delivered in the gas stream is within about 5% of the delivered concentration or within about 3% of the delivered concentration. (a) 액체 및 증기 상을 포함하도록 구성된 장치;
(b) 상기 장치 내에 제공되는 프로세스 화학물질 및 용매를 포함하는 비수성 용액으로서, 상기 프로세스 화학물질의 무수 증기의 양을 포함하는 증기 상을 갖는 비수성 용액;
(c) 상기 증기 상과 유체 접촉하고 있으며 상기 무수 증기를 함유하는 가스 스트림을 형성하도록 구성된 캐리어 가스 또는 진공
을 포함하는 화학물질 전달 시스템으로서,
상기 프로세스 화학물질이 히드라진 또는 과산화수소이고, 상기 장치가 가스 스트림을 크리티컬 프로세스 또는 애플리케이션에 전달하도록 구성된 배출구를 갖고, 상기 용매가 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, α-프로필렌 글리콜, β-프로필렌 글리콜, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논 (DMPU), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 (DMEU) 및 테트라메틸우레아로 이루어진 군으로부터 선택되는, 화학물질 전달 시스템.
(a) an apparatus configured to include a liquid and a vapor phase;
(b) a non-aqueous solution comprising a process chemistry and a solvent provided in the apparatus, the non-aqueous solution having a vapor phase comprising an amount of anhydrous vapor of the process chemistry;
(c) a carrier gas in fluid communication with the vapor phase and configured to form a gas stream containing the anhydrous vapor,
A chemical delivery system comprising:
Wherein the process chemistry is hydrazine or hydrogen peroxide and the apparatus has an outlet configured to deliver a gas stream to a critical process or application, wherein the solvent is selected from the group consisting of ethylene glycol, triethylene glycol, alpha -propylene glycol, beta -propylene glycol, From the group consisting of 3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone (DMPU), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMEU) and tetramethylurea The chemical delivery system is selected.
제 13 항에 있어서, 하기 파라미터: (a) 상기 비수성 용액의 온도, (b) 상기 비수성 용액의 압력, (c) 상기 비수성 용액의 농도, (d) 상기 캐리어 가스의 온도, (e) 상기 캐리어 가스 또는 진공의 압력, 및 (f) 상기 캐리어 가스의 유량 중 적어도 하나를 변화시킴으로써, 상기 증기 상의 적어도 하나의 성분의 농도를 변화시키도록 구성된 하나 이상의 구성요소를 추가로 포함하는 화학물질 전달 시스템.14. The method of claim 13, further comprising the steps of: (a) determining the temperature of the non-aqueous solution, (b) the pressure of the non-aqueous solution, (c) ) Of the at least one component of the vapor phase by changing at least one of the pressure of the carrier gas or the pressure of the carrier gas or the pressure of the carrier gas, and (f) the flow rate of the carrier gas. Delivery system. 제 13 항에 있어서, 상기 장치가 상기 증기 상을 상기 비수성 용액으로부터 적어도 부분적으로 분리하도록 구성된 적어도 하나의 멤브레인을 포함하는 화학물질 전달 시스템.14. The chemical delivery system of claim 13, wherein the apparatus comprises at least one membrane configured to at least partially separate the vapor phase from the non-aqueous solution. 제 15 항에 있어서, 상기 멤브레인이 이온 교환 멤브레인인 화학물질 전달 시스템.16. The chemical delivery system of claim 15, wherein the membrane is an ion exchange membrane. 제 13 항에 있어서, 상기 캐리어 가스가 질소, 아르곤, 수소, 청정한 건조 공기, 헬륨, 암모니아, 및 실온 및 대기압에서 안정한 다른 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학물질 전달 시스템.14. The chemical delivery system of claim 13, wherein the carrier gas is selected from the group consisting of nitrogen, argon, hydrogen, clean dry air, helium, ammonia, and other gases stable at room temperature and atmospheric pressure. 제 13 항에 있어서, 상기 장치가 상기 비수성 히드라진 용액에 에너지를 부가하도록 구성된 구성요소를 추가로 포함하는 화학물질 전달 시스템.14. The chemical delivery system of claim 13, wherein the apparatus further comprises a component configured to add energy to the non-aqueous hydrazine solution. 제 13 항에 있어서, 상기 비수성 용액이 약 25 중량% 내지 약 69 중량% 의 히드라진을 포함하는 비수성 히드라진 용액인 화학물질 전달 시스템.14. The chemical delivery system of claim 13, wherein the non-aqueous solution is a non-aqueous hydrazine solution comprising from about 25% to about 69% hydrazine by weight.
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