KR20190140483A - 시약 가스 용기용 열변색성 인디케이터 - Google Patents

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KR20190140483A
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조셉 데스프레스
보드 에드가 라
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

온도-감응성 라벨과 함께, 독성 및 유해 가스와 같은 가스를 수용하는데 사용하기 위한 분배 및 저장 용기가 기술된다. 예시적인 분배 및 저장 용기는 상기 용기의 내부 부피 내에 흡착제 및 시약 가스를 포함한다. 상기 용기에 열변색성 라벨이 부착되고 온도-감응성 정보를 시각적인 방식으로 사용자에게 전달한다.

Description

시약 가스 용기용 열변색성 인디케이터
본 발명은 용기에 포함된 시약 가스의 압력에 관한 정보를 가시적 방식으로 전달하기 위한 인디케이터에 관한 것이다.
관련 출원
본 출원은 2017 년 6 월 12 일자로 출원된 미국 임시 출원 제 62/518,172 호의 이점과 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용을 모든 목적을 위해 본원에 참조로 인용한다.
독성 및 기타 유해 특수 가스는 여러 산업 분야에서, 예컨대 마이크로전자 기술, 반도체, 광기전 및 평판 디스플레이 제품의 제조에서 사용된다. 유해 특수 가스를 원료로서 수반하는 특정 공정의 예는 이온 주입, 에피택셜 성장, 플라즈마 에칭, 반응성 이온 에칭, 금속화, 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 포토리소그래피, 세정 및 도핑 공정을 포함한다.
다양한 특수 가스는 공지된 독성, 가연성 또는 발화성의 특성으로 인해 위험한 것으로 간주된다. 유해 특수 가스가 누출되면 노출된 사람에게 두통, 메스꺼움, 현기증, 빈혈, 신장병증, 설사, 호흡 곤란, 근육통, 폐부종, 동상을 유발하고, 심지어 사망까지 이르게 할 수 있다. 이러한 특수 가스는 부식성이 높거나 공기 중에서 자연 발화성이거나 다른 위험한 영향을 미칠 수 있다. 이들 가스가 공급되어 사용되는 민감한 고가의 처리 장비 및 공정-내 제조 품목 (예를 들어, 실리콘 웨이퍼, 마이크로전자 장치 등)은 심지어 미량의 특정 유형의 유해 가스에 노출되어도 손상될 수 있다.
위험한 특성으로 인해, 유해 특수 가스의 우발적이거나 의도치않은 방출은 누출 환경의 부분적인 또는 완전한 배기를 초래한다. 누출에 노출된 사람에 대한 잠재적인 상해 또는 질병의 위험과 장비 또는 제조된 품목의 손상 가능성 외에도, 유해 가스 누출의 결과로 배기된 작업 시설로 인해 시간과 생산성 손실이 발생한다.
유해 가스 누출의 잠재적 비용과 위험을 알고, 유해 가스를 안전하게 저장, 수송 및 사용할 수 있도록 유해 가스를 안전하게 함유하는 다양한 용기가 연구 개발되었다. 다양한 용기에는 가압 용기 및 감압 용기가 포함되는데, 이들은 유해 가스를 1 기압(절대압) 초과 또는 미만의 압력으로 저장하도록 설계된 용기를 의미한다.
유해 특수 가스를 저장하는데 사용되는 용기의 몇몇 예는, 대기압-초과 압력으로 유체를 함유하고 압력-조절되어 원하는 압력에서 용기로부터 유체를 분배하는 것들이다. 유체 (가스) 공급 용기는 대기압보다 높은 압력으로 가스를 함유할 것이다. 용기의 내부 또는 외부에, 하나 또는 다수의 압력-조절기 (및 임의적인 유량 조절기)를 포함할 수 있는 압력-조절 시스템이 배열될 수 있다. 가스를 분배하기 위한 압력의 설정 점은 원하는 바에 따라 대기압-초과, 대기압-미만 또는 대기압일 수 있다.
유해 특수 가스를 저장 및 취급하기 위한 시스템 및 용기의 다른 예는 흡착제-기반 유체 공급 시스템이다. 이 시스템은, 가스 및 상기 가스의 흡착성 보유를 위한 흡착제 저장 매질을 함유하는 용기를 포함한다. 상기 가스는 예를 들어 시스템의 온도 또는 압력의 제어에 의해 흡착제로부터 선택적으로 흡착 및 탈착될 수 있다. 흡착제-형 시스템의 이점은 유용한 양의 흡착된 가스를 대기압-미만 압력으로 저장할 수 있다는 점이다. 대기압-미만 압력에서 용기에 포함된 유해 가스의 경우, 우발적이거나 의도치않게 용기가 파괴될 때 안전 위험이 감소된다. 즉, 가압되지 않은 (즉, 1기압 미만의 압력을 갖는) 포함된 유해 가스가 용기에서 약 1 기압(절대압)의 주변 압력 하의 작업 환경으로 빠져 나가는 경향이 덜하다. 흡착제-기반 유체 공급 시스템 및 용기의 예는 미국 매사추세츠주 빌러리카 소재의 엔테그리스 인코포레이티드로부터 예를 들어 상품명 SDS, PDS 및 SAGE로 시판되는 제품을 포함한다.
마이크로전자 및 반도체 장치, 평판 디스플레이, 태양 전지판 및 기타 유해 가스를 원료로 사용하는 기타 상업 및 산업 기술 분야에서의 제조는, 유해 시약 가스를 가능한 한 안전한 방법으로 사용, 취급, 저장 및 공정처리해야 한다. 유해 시약 가스를 취급할 때의 위험 수준을 줄이기 위한 새로운 시스템과 방법이 계속 요구되고 있다.
본 발명은, 열변색성 인디케이터(thermochromic indicator)를 갖는 시약 가스 함유용 용기; 용기 내의 가스 내용물의 압력에 관한 정보를 용기 외부의 위치로 전달하는 방법; 유해 시약 가스를 증대된 안전 수준으로 취급, 저장, 사용 및 공급하는 관련 방법에 관한 것이다.
본 개시에 따르면, 가스 또는 상기 가스를 포함하는 용기의 온도에 기초하여, 포함된 시약 가스의 압력과 관련된 정보를 가시적으로 전달하는 방법이 확인되었다.
안전상의 이유로, 저장 및 운반 용기 내의 포함된 ("시약") 가스는 용기에 포함되며, 이때 가스는 원하는 최대 압력으로 사전-결정된 압력 미만의 압력으로 존재할 수 있다. 원하는 최대 압력은, 용기 내에서 최대 압력이 발생할 때의 온도와 관련될 수 있다. 본 개시에 따르면, 용기 내의 압력이 상기 원하는 최대 압력보다 높은지 또는 낮은지를 가시적으로 나타내기 위해 열변색성 인디케이터가 용기에 포함될 수 있다. 용기 내에서 상기 원하는 최대 압력에 도달할 때의 온도는 "전이 온도"로 간주될 수 있다. 본원에서 사용된 "전이 온도"라는 용어는, 가스가 안전상의 이유와 같은 어떤 이유로, 원하는, 권장하는, 안전한 또는 다른 적합한 압력으로부터 원치않게 높은 압력으로 진행될 때의 사전-선택된 온도이다. 열변색성 인디케이터는 원하는 최대 압력이 발생할 때의 온도 (예를 들어, 전이 온도)로부터 변할 수 있어서, 상기 원하는 최대 압력과 연관된 온도보다 낮은 온도에서 제 1 외관을 나타내고, 용기의 온도가 상기 원하는 최대 압력을 초과할 때 제 2 외관을 나타낼 수 있다. 열변색성 인디케이터는 용기의 내부 압력과 관련된 정보를 가시적 방식으로 전달하므로, 용기의 사용자 또는 취급자로부터의 특정 응답이 실시간으로 가능하게 된다. 본 개시에 따르면, 열변색성 인디케이터는, 용기내 가스의 바람직하지 않은 고압을 초래하는 온도로 인한 용기의 과압 위험을 사용자에게 전달하여, 사용자가 온도를 낮추어 용기 내의 가스를 원하는 낮은 (예를 들어, 권장되는) 압력으로 되돌리도록 지시하는데 유용할 수 있다.
기재된 바와 같은 열변색성 인디케이터과 함께 사용되는 본 개시의 용기는 임의의 압력으로 있을 수 있다. 원하는 최대 압력 (및 관련 전이 온도)은 다음 중 어느 하나와 관련될 수 있다: 안전을 위해 권장되는 압력; 특정 유형의 공정에 또는 특정 유형의 가공 도구와 함께 가스를 사용하기 위해 권장되는 압력; 또는 용기에 포함된 가스에 대해 권장되는 최대 압력의 기초가 되는 임의의 다른 이유로 인해 권장되는 압력. 이하의 설명은 대부분, 흡착된 시약 가스를 적당한 압력 (예를 들어, 약 1 기압)으로 함유하고 전이 온도로서 대기압을 사용하는 용기에 관한 것이지만, 본 개시 및 개시는 그러한 용기 또는 전이 온도에 국한되지 않는다. 다양한 실시양태에 따라 기술된 바와 같은 열 변색성 인디케이터 및 방법은 또한, 임의의 다른 (실질적으로 더 큰) 내부 압력을 가지며 상이한 (예를 들어, 더 높거나 더 낮은) 전이 온도를 수반하는 용기와 함께 사용될 수 있다.
본 개시의 특정의 예시적 실시양태는, 바람직하게는 1 기압 미만의 압력 (즉, 대기압-미만 압력)에서, 시약 가스를 저장하기 위해 흡착제를 함유하는 시스템 및 컨테이너 (즉, 용기)에 관한 것이다. 이러한 예시적인 용기는, 인체의 건강 또는 안전에 유독하거나 유해할 수 있거나 민감한 장비 또는 제조된 제품 (예를 들어, 마이크로전자 장치, 반도체 장치, 평판 디스플레이 컴포넌트, 태양 전지 패널 컴포넌트 또는 다른 유사한 품목)에 손상을 줄 수 있는 시약 가스를 함유할 수 있다.
예시적 용기에서, 가스는 부분적으로는 흡착된 시약 가스(흡착제 상에 흡착되어 있음)로서 용기에 존재한다. 가스는 또한 부분적으로는, 용기 내부에서 가스 형태의 비-흡착된 시약 가스 (즉, 가스상 시약 가스)로서, 흡착된 시약 가스와 평형을 이루어 존재한다. 이들 예시적인 용기는 측정가능한 부분 또는 양의 시약 가스를 액체 형태로 함유하지 않을 수 있다. 흡착된 시약 가스의 형태로 존재하는 시약 가스의 부분과 비교할 때, 가스상 시약 가스의 형태로 존재하는 시약 가스의 부분의 양은 시스템의 온도에 부분적으로 의존한다. 비교적 높은 시스템 온도에서, 시약 가스의 더 많은 부분은 용기 내 수반되는 압력의 증가에 따라 가스상 시약 가스의 형태로 존재할 것이다. 비교적 낮은 시스템 온도에서는, 시약 가스의 더 많은 부분이, 흡착된 시약 가스의 형태로 존재할 것이다.
안전상의 이유로, 특정 유형의 시약 가스는 바람직하게는, 대기압보다 낮은 압력 (예를 들어, 대기압-미만 압력)으로 가스상 시약 가스가 존재하는 용기에 포함될 수 있다. 특정 흡착제를 갖는 용기 내의 특정 시약 가스가 대기압-초과 압력 또는 대기압-미만 압력으로 존재할 때의 온도 및 온도 범위는 특정 시약 가스 및 특정 흡착제의 시스템에 따라 달라질 것이다. 본원에 사용될 때, 흡착제를 갖는 밀폐 용기에서 가스상 시약 가스 (예를 들어, 실질적으로 순수한 형태)가 대기압(절대압)보다 높은 압력으로 존재할 때의 온도는 대기압-초과 온도 또는 "TSup"로 지칭된다. 또한, 본원에 사용될 때, 흡착제를 갖는 밀폐된 용기에서 시약 가스 (예를 들어, 실질적으로 순수한 형태)가 1 기압(절대압) 미만의 압력으로 존재할 때의 온도는 대기압-미만 온도 또는 "TSub"로 지칭된다. 이들 시스템에서, 흡착제를 갖는 밀폐된 용기에서 시약 가스 (예를 들어, 실질적으로 순수함)가 1 기압(절대압)으로 존재할 때의 온도는 전이 온도 또는 "TTra"로 지칭될 수 있다.
제조, 수송, 저장 및 사용 동안, 이러한 유형의 밀폐 용기에서 시약 가스의 압력은 바람직하게는 1 기압(절대압) 미만, 즉 대기압-미만 압력으로, 또는 0.95, 0.9 또는 0.8 기압(절대압)의 압력과 같이, 1 기압에서 안전한 마진(margin)만큼 낮은 압력으로 유지될 수 있다. 시약 가스의 이러한 내부 압력을 달성하기 위해, 상기 용기, 흡착제 및 시약 가스 (흡착된 것 및 가스상)를 포함하는 시스템의 온도는 시스템의 TTra (이때, 1 기압) 미만의 온도로 유지될 수 있다. 다양한 실시양태에 따르면, 본 개시의 다양한 실시양태에 따른 용기는, 사용자가 용기의 내부에서 시약 가스의 압력을 모니터링하여, 용기의 외부에 위치한 시각적 정보를 사용하여, 용기에 포함된 시약 가스가 전이 온도 초과 또는 미만인 압력, 예를 들어 대기압-초과 또는 대기압-미만 압력으로 존재하는지를 결정할 수 있게 한다. 본원에 기술된 다양한 실시양태에 따른 용기는, 용기와 열 연통(thermal communication)하는 열변색성 인디케이터를 포함한다. 열변색성 인디케이터는, 상기 시스템 (예를 들어 용기 (측벽), 용기에 포함된 흡착된 시약 가스 및 용기에 포함된 가스상 시약 가스 중 하나 이상)이 대기압-초과 온도 TSup, 즉 TTra보다 높은 온도일 때를 표시한다.
예시적인 시스템에 따르면, 시약 가스, 특히 유해 시약 가스인 시약 가스를 저장 및 분배하기 위한 저장 및 분배 용기는, 내부 부피, 내부 부피 내의 흡착제, 내부 부피 내의 시약 가스, 가스상 유체 유동 포트(flow port), 외부 표면, 및 외부 표면에서 용기와 열 접촉하는 가역적 열변색성 인디케이터를 포함할 수 있다. 시약 가스는, 흡착된 시약 가스로서 흡착제 상에 흡착된 부분 및 흡착된 시약 가스와 평형을 이루어 가스상 시약 가스로서 존재하는 부분을 포함하는 형태로 존재한다. 주변(ambient) 작동 온도 범위 (예를 들어, 약 0℃ 내지 약 30, 35 또는 40℃ 범위의 온도)에서, 이러한 예시적인 용기 (즉, 가스상 시약 가스)는 고도로 가압되지 않으며 바람직하게는 약 1 기압(절대압), 예를 들어 0.5 내지 1.5, 2.0 또는 3.0 기압(절대압) 범위의 압력으로 시약 가스를 함유한다. 열변색성 인디케이터는 용기에 포함된 가스상 시약 가스가 "대기압 온도" TTra보다 높은지 또는 낮은지, 즉, 가스상 시약 가스가 대기압-초과 압력으로 있는 대기압-초과 온도 TSup로 있는지, 아니면 가스상 시약 가스가 대기압-미만 압력으로 있는 대기압-미만 온도 TSub로 있는지를 가역적으로 표시한다.
유리하게는, 열변색성 인디케이터는 용기의 내부 압력과 관련된 정보를 가시적 방식으로 전달하여, 용기의 사용자 또는 취급자가 실시간으로 특이적 응답을 할 수 있게 한다. 본 개시에 따르면, 열변색성 인디케이터는 전이 온도를 초과하는 온도 (예를 들어, 용기 내의 가스상 시약 가스의 원하는 최대 압력보다 높은 압력(예컨대 대기압-초과 압력)을 초래하는 온도)로 인한 용기의 과압 위험을 사용자에게 전달하는데 유용하여, 사용자가 용기의 온도를 감소시켜 용기 내의 시약 가스를 대기압 이하로 되돌리는 것을 가능하게 하거나 지시할 수 있게 한다.
열변색성 인디케이터는 임의의 온도-지시성(temperature-indicative) 물질, 특히 활성화 온도보다 높은 온도에서 활성화 온도보다 낮은 온도로 또는 그 반대로 진행될 때 외관(예를 들어, 색, 불투명도)을 반복적으로 변화시킬 수 있는 가역적 온도-지시성 물질을 사용하여 제조될 수 있다. 유용한 온도-지시성 물질의 특정한 비제한적 예는 활성화 온도 아래 또는 위를 지나갈 때 색을 가역적으로 변화시키는 류코-염료(leuco-dyes)를 포함한다. 다른 온도-지시성 물질은 액정형 온도-지시성 물질, 예를 들어 스펙트럼 내에서 색을 변화시키고 상이한 온도에서의 온도-지시성 물질의 외관 (예를 들어, 색)에 기초하여 온도 및 온도 변화를 나타내는 액정 슬러리를 포함한다.
온도-지시성 물질은 작동 온도 범위 (예를 들어, 30℉ 또는 40℉ 내지 70℉, 80℉ 또는 90℉) 내에서 원하는 온도에서 색을 변화시키도록 선택될 수 있다. 온도-지시성 물질이 외관(예를 들어, 색)을 변화시키는 온도는 온도-지시성 물질의 "활성화 온도"로 지칭될 수 있다. 본 개시 따르면, 활성화 온도는 용기 내 시약 가스의 전이 온도(TTra)와 같거나 거의 같은 (예를 들어, 약간 아래인) 온도로 선택될 수 있으며, 한 예는 시약 가스가 대기압-미만 압력일 때의 온도 (TSub)에서 대기압-초과 압력일 때의 온도 (TSup)로 진행될 때의 온도이다. 임의적으로, 증가된 안전성 여지로서, 활성화 온도는 전이 온도보다 약간 낮도록, 예를 들어 시약 가스가 0.8, 0.85, 0.9 또는 0.95 기압일 때의 온도로 선택될 수 있다.
전이 온도의 예는, 용기에 사용된 작동 온도 또는 그 주변 온도이거나, 또는 증가된 안전성을 위해, 용기의 작동 온도보다 약간 내지 몇 도(℃) 높은 온도일 수 있다. 작동 온도는 시약 가스가 사용될 때의 임의의 온도일 수 있으며, 비제한적 범위는 0℃ 내지 40℃, 예를 들어 5 내지 35℃ 또는 10 내지 30℃이고; 시약 가스의 많은 적용에 있어서, 작동 온도는 20 내지 29℃의 범위일 수 있다. 전이 온도는, 용기에 대한 작동 온도와 대략 또는 거의 동일한 온도 범위 이내이거나, 또는 특정 용기 및 시약 가스의 작동 온도 범위의 상한점(higher endpoint) 또는 그보다 약간 높은 온도일 수 있다. 대략 보통의 실온, 예를 들어 약 24℃의 작동 온도에서 사용되는 용기의 경우, 전이 온도는 약 24℃ 또는 약간 더 높은 온도, 예를 들어 25℃, 26℃, 27℃, 28℃ 또는 29℃의 온도일 수 있다. 용기 온도가 전이 온도보다 낮은 경우, 기술된 열변색성 인디케이터는 제 1 외관 (예를 들어, 색, 또는 텍스트 또는 기호의 존재)을 갖고, 용기 온도가 전이 온도보다 높은 경우, 상기 인디케이터는 제 2 외관 (예를 들어, 색, 또는 텍스트 또는 기호의 존재)을 갖는다.
일 양태에서, 본 개시는 시약 가스를 저장 및 분배하기 위한 저장 및 분배 용기에 관한 것으로서, 상기 용기는 내부 부피; 내부 부피 내의 흡착제; 내부 부피 내의 시약 가스 (이때, 시약 가스는 흡착된 시약 가스로서 흡착제 상에 흡착된 부분, 및 흡착된 시약 가스와 평형을 이루어 가스상 시약 가스로서 존재하는 부분을 포함함); 외부 표면; 및 외부 표면과 열 접촉하는 가역적 열변색성 인디케이터 (이때, 열변색성 인디케이터는 용기의 내부 압력이 전이 온도와 관련된 원하는 최대 압력을 초과하는지를 가역적으로 표시함)를 포함한다.
다른 양태에서, 본 개시는 시약 가스를 저장 및 분배하기 위한 저장 및 분배 용기에 관한 것으로서, 상기 용기는 내부 부피; 내부 부피 내의 흡착제 (이때, 흡착제는 시약 가스에 대한 흡착성 친화력을 가져 상기 내부에서의 가스상 흡착성 가스와 평형을 이루어 상기 흡착제 상에 흡착된 시약 가스로서 흡착성 가스를 함유함); 가스상 유체 유동 포트; 외부 표면; 및 외부 표면과 열 접촉하는 가역적 열변색성 인디케이터 (이때, 열변색성 인디케이터는 용기 내의 시약 가스의 내부 압력이 용기의 온도에 기초하여 1 기압(절대압) 초과인지를 가역적으로 표시할 수 있음)를 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 용기 내의 시약 가스의 압력을 모니터링하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 본원에 기술된 바와 같은 용기를 제공하고, 인디케이터를 관찰함으로써 용기 내의 시약 가스의 압력을 모니터링하는 것을 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 시약 가스를 저장 및 분배하기 위한 저장 및 분배 용기에 관한 것으로서, 상기 용기는 내부 부피; 내부 부피 내의 시약 가스; 외부 표면; 및 외부 표면과 열 접촉하는 가역적 열변색성 인디케이터를 포함한다. 상기 열변색성 인디케이터는 용기의 내부 압력이 사전-결정된 원하는 최대 압력보다 높은지를 가역적으로 표시한다.
도 1은 기술된 용기 내의 예시적인 일반적인 가스상 시약 가스의 압력과 온도 사이의 관계를 도시한다.
도 2는 상이한 온도들에서 라벨(label) 형태의 열변색성 인디케이터의 예를 보여준다.
도 3은 기술된 저장 및 분배 용기의 예시적인 실시양태를 도시한다.
본 개시는 신규한 저장 용기 및 그 사용 방법에 관한 것이다. 상기 용기는 용기 내의 가스 내용물의 압력에 대한 정보를 용기 외부의 위치로 전달하는데 효과적인 열변색성 인디케이터를 포함한다. 열변색성 인디케이터는, 용기 내에 포함된 가스의 압력이 사전-결정된 원하는 최대 압력을 초과하는지를 외관의 변화에 의해 확인함으로써, 증가된 안전성 수준을 갖는 용기에 함유되는 가스, 예를 들어 유해 시약 가스를 취급, 저장, 사용 및 공급하는 방법에 사용될 수 있다.
저장 및 전달 용기에 의해 포함된 가스는 바람직하게는, 사전-결정된 원하는 최대 압력 미만의 압력으로 가스가 존재하는 용기 내에 함유될 수 있다. 사전-결정된 원하는 최대 압력은 특정 온도 (이는 본원에서 "전이 온도"로 지칭될 수 있음, 상기 참조)에서 발생할 수 있는 것으로 이해된다. 원하는 최대 압력은, 열변색성 인디케이터의 사용자, 예를 들어 상기 용기 제조자 또는 사용자에 의해 선택(즉, 사전-결정)될 수 있으며, 일반적으로는, 용기의 사용자 또는 취급자가 초과하지 않아야 하는 임의의 원하는 최대 압력일 수 있다. 원하는 최대 압력은, 안전 위험을 야기하는 압력, 특정 공정 또는 공구에 의해 가스를 사용하기에 너무 높은 압력, 또는 용기의 공급업체가 최대치로 권장하는 임의의 다른 압력일 수 있다.
본 개시에 따르면, 용기 내의 압력이 상기 원하는 최대 압력보다 높은지 또는 낮은지를 가시적으로 나타내기 위해 열변색성 인디케이터가 용기에 포함되고 용기와 열 접촉될 수 있다. 열변색성 인디케이터는 원하는 최대 압력이 발생하는 온도에서 외관이 변할 수 있어서, 원하는 최대 압력과 관련된 온도보다 낮은 온도에서 제 1 외관을 취하고, 용기 온도가 원하는 최대 압력을 초과할 때 제 2 외관을 취한다. 증가된 안전성을 위해, 열변색성 인디케이터는 원하는 최대 압력보다 약간 낮은 온도에서 외관을 변경하도록 선택될 수 있다.
상기 용기는 측벽 및 내부를 포함하며, 임의의 압력에서 시약 가스의 저장, 취급 및 전달에 사용되는 것으로 알려진 유형의 것일 수 있다. 측벽은 용기에 포함된 가스에 권장되는 원하는 최대 압력을 안전하게 초과하는 압력을 견딜 수 있도록 설계된다.
기술된 특정의 예시적인 저장 용기는 용기 내부의 흡착제 물질 및 상기 내부의 시약 가스를 포함한다. 상기 용기와 열 연통된 상태로, 온도에 기초하여 저장 용기 내의 시약 가스의 압력과 관련된 정보를 용기 외부의 위치로 전달하는 신규한 방법에 유용한 열변색성 인디케이터가 존재한다. 상기 용기, 및 상기 용기 내의 시약 가스의 내부 압력에 관한 정보를 전달하는 상기 신규한 방법은, 시약 가스 (예를 들어 유해 시약 가스를 포함하지만 이에 제한되지 않음)를 증가된 안전성 수준으로 취급, 저장, 사용, 공정처리 및 공급하는 신규한 방법을 허용한다.
예시적인 용기는, 적어도 적당한 수준, 예를 들어, 약 3 기압(절대압) 미만의 압력이거나 또는 55℃에서 흡착제의 평형 압력과 적어도 동일한 내부 압력으로 본원에 기술된 바와 같은 시약 가스 및 흡착제를 함유하기에 충분히 단단한 측벽을 포함한다. 바람직한 측벽은 훨씬 더 높은 압력을 견딜 수 있을 정도로 충분히 강하고, 내구성이 우수하여 취급, 사용, 저장 및 수송 등 도중에 측벽의 손상 및 파손을 방지하도록 설계된다. 상기 측벽은 단단하고 임의적으로 원통형이며, 금속 또는 강화 플라스틱과 같은 강하고 단단한 물질로 제조될 수 있다. 많은 종류 및 크기의 이들과 같은 원통형 저장 용기는 매우 잘 알려져 있다.
특정의 예시적 용기에서, 용기의 내부는, 시약 가스를 사용하는 위치(예를 들어 원하는 작동 온도)에서 용기가 주변 온도일 때 대기압보다 낮은 압력 (대기압-미만 압력)으로 있는 가스상 시약 가스를 포함한다. 상기 주변 온도 및 작동 온도는, 용기가 임의의 특정 및 관련 산업 또는 응용 분야에서 시약 가스를 취급, 저장, 공정처리, 수송 또는 사용하기 위해 사용되는 임의의 온도일 수 있다. 시약 가스가 대략 실온에서 사용되는 용도를 위한 예시적인 작동 온도는 대략 사용 환경의 실온, 예를 들어 24℃, 예를 들어 약 20 내지 약 26℃ 범위일 수 있다. 본 개시의 용기 및 방법은 또한, 원한다면, 시약 가스를 상당히 더 높거나 상당히 더 낮은 온도에서 사용, 유지, 저장 또는 공정처리하는 용도의 경우, 더 높거나 더 낮은 작동 온도에서 유용할 것이다.
작동 온도에서 용기에 시약 가스의 대기압-미만 압력을 제공함으로써, 가압된 유해 가스 시약으로 인한 끊임없는 중대한 위험과 이에 상응하는 안전 및 취급 상의 문제를 수반하는 압력 (예를 들어 고압) 하에 시약 가스를 저장하고 취급하는 것으로 알려진 다른 유형의 용기의 사용에 비해, 시약 가스의 주위 환경으로의 누출 및 벌크 분산의 위험이 감소된다. 본 개시에 따르면, 이러한 용기의 내부 압력을 용기 외부의 위치에서 열변색성 인디케이터를 사용하여 모니터링하여, 시약 가스의 제조, 저장, 공정처리 또는 다른 취급 또는 사용 동안 용기 내의 시약 가스가 실제로 대기압-미만 압력으로 있는지 확인할 수 있다.
상기 용기는 밀폐될 수 있지만, 일반적으로, 시약 가스를 용기 내부에 첨가하거나 용기 내부로부터 제거할 수 있게 하는 개구부, 예를 들어 개폐될 수 있는 밸브를 포함할 수 있는 배출 포트를 포함한다. 배출 포트에서 밸브에, 압력 밸브 또는 유량계 장치와 같은 유량 또는 압력-조절 메커니즘이 부착될 수 있다. 예를 들어, 개구부 및 배출 포트에서, 용기는 개폐될 수 있는 밸브 헤드에 연결되어, 분배 포트 및 밸브 헤드를 통해 용기의 내부로부터 시약 가스가 분배될 수 있도록 할 수 있다. 용기로부터의 시약 가스 유동의 원하는 압력 또는 유량을 달성하기 위해, 용기 내부의 외부의 밸브 헤드에 압력-조절기, 유량계 또는 다른 유량-조절 장치가 위치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 임의적으로, 하나 이상의 압력-조절기, 유량계 또는 다른 유량-조절 장치가 용기 내부에서 용기 개구부에 (그러나, 용기에 대해 내부에) 연결될 수 있으며, 용기 내부의 내부 유량-조절 메커니즘은 필요하지 않으며 본 개시의 용기에서 제외될 수 있다. 기술된 용기 및 방법의 특정의 예시적인 실시양태에 따르면, 유량-조절 메커니즘은 1 기압 미만의 압력에서 작동하도록 설계되어 시약 가스가 용기 내부로부터 대기압-미만 압력에서 제거될 수 있도록 할 수 있다. 본 개시에 따라 일반적인 의미로 유용할 수 있는 유형의 유량 밸브 및 압력 밸브와 같은 유체 공급 용기 및 기구 품목의 예는 예를 들어 미국 특허 6,132,492 및 PCT 특허 공개 WO 2017/008039에 기재되어 있으며, 이들 특허의 전체 내용을 본원에 참고로 인용한다.
기술된 예시적 용기는 용기 내부에 흡착제 (즉, 고상 물리적 흡착제 매질)를 함유할 수 있다. 흡착제는 하나 이상의 유해 시약 가스와 같은 하나 이상의 시약 가스에 대해 흡착성 친화력을 갖는다. 따라서, 흡착제는, 시약 가스가 흡착제 상으로 선택적으로 예컨대 가역적으로 흡착 및 탈착되어, 1차적으로 시약 가스가 흡착제 상에 흡착되게 하는 방식으로 시약 가스가 용기 가스 내로 전달되고, 그 후, 흡착된 시약 가스 (용기 내부에서 탈착된 가스상 시약 가스와 평형을 이룸)가 대략 대기압, 바람직하게는 대기압-미만 압력에서 밀폐된 용기 내부에 저장되도록 하고, 최종적으로, 시약 가스가 흡착제로부터 (예를 들어, 진공 하에서) 탈착되고 용기 내의 개구부를 통해 용기로부터 바람직하게는 여전히 대략 대기압에서, 예를 들어 대기압-미만 압력에서 가스상 시약 가스로서 제거될 수 있게 한다.
흡착제는 임의의 공지된 또는 미래에 개발될 흡착제일 수 있고, 용기의 특정 흡착제는 특히 용기에 함유될 시약 가스의 유형 및 양, 및 용기의 부피와 같은 요인에 의존할 수 있다. 다양한 흡착제 물질이 시약 가스 및 시약 가스 저장 분야에 공지되어 있으며, 기술된 용기에서 흡착제로서 유용한 것으로 이해될 것이다. 흡착제 물질의 특정 예는 미국 특허 5,704,967 (그 내용 전체가 본원에 참조로 포함됨), 미국 특허 6,132,492 (이전에 언급됨) 및 PCT 특허 공보 WO 2017/008039 (역시 이전에 언급됨)에 언급되어 있다.
공지되어 있고 본원에 기술된 용기에 사용하기에 적합할 수 있는 흡착제 물질의 비제한적 예는 중합체성 흡착제, 예컨대 미세다공성 TEFLON, 거대 망상 중합체, 유리질 도메인 중합체; 알루미늄 포스포실리케이트(ALPOS); 점토; 제올라이트, 금속-유기 골격, 다공성 규소; 허니컴형 매트릭스 물질; 활성탄; 다른 탄소 물질 및 다른 유사한 물질을 포함한다. 탄소 흡착제 물질의 일부 예는 폴리아크릴로니트릴, 설폰화된 폴리스티렌-디비닐벤젠 등과 같은 합성 탄화수소 수지의 열분해에 의해 형성된 탄소; 셀룰로오스성 숯(char); 목탄(charcoal); 코코넛 껍질, 피치(pitch), 목재, 석유, 석탄 등과 같은 천연 원료로부터 형성된 활성탄을 포함한다.
기술된 예시적인 용기는 적합한 흡착제의 층(bed)으로 실질적으로 충전될 수 있다. 흡착제는, 대기압-미만 압력에서 용기에 저장하기 위해 시약 가스를 흡착제 상으로 효율적이고 가역적으로 흡착시키는 임의의 형상, 형태, 크기 등을 가질 수 있다. 크기, 형태 및 물리적 특성, 예컨대 기공률은 (시약 가스를 흡착하기 위한) 흡착제의 용량(capacity) 뿐만 아니라 흡착제의 패킹 밀도 및 공극(간극 공간) 부피에 영향을 미칠 수 있으며, 이들 인자는, 특히 시약 가스의 종류, 흡착제의 종류, 용기의 작동 온도 등을 비롯한 저장 용기 시스템의 요인들의 균형에 기초하여 선택될 수 있다. 흡착제 물질은 임의의 적합한 크기, 형상, 기공률, 크기 범위 및 크기 분포를 가질 수 있다. 유용한 형상 및 형태의 예는 비드, 과립, 펠릿, 정제, 셸(shell), 새들(saddle), 분말, 불규칙한 형상의 미립자, 압축된 단일체(monolith), 임의의 형상 및 크기의 압출물, 직물 또는 웹(web) 형태 물질, 허니컴형 매트릭스 단일체 및 (다른 성분을 가진 흡착제의) 복합체 뿐만 아니라 상기 유형의 흡착제 물질의 분쇄된 또는 파쇄된 형태를 포함한다.
이러한 유형의 용기는 내부에, 물리적으로 흡착된 시약 가스를 함유하는 흡착제를, 가스 형태의 시약 가스와 평형을 이룬 상태로 함유한다. (임의의 압력으로 모든 유형의 용기에서) 시약 가스는 유독하거나 유해하거나 달리 안전상 위험한 것으로 알려진 유형의 유해 시약 가스일 수 있다. 유독성 및 기타 유해성 특수 가스는 다양한 산업적 용도에, 예컨대 이온 주입, 에피택셜 성장, 플라즈마 에칭, 반응성 이온 에칭, 금속화, 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 포토리소그래피, 세정 및 도핑을 비롯한 용도에 사용되며, 이러한 용도는 반도체, 마이크로전자, 광기전(photovoltaic) 및 평판 디스플레이 장치 및 제품의 제조의 일부이다. 그러나, 기술된 용기 및 방법의 사용은, 일반적으로 임의의 상업적 또는 산업적 측면에서 임의의 목적이나 용도를 위해 사용되는 경우 상기 방법 및 용기에 의해 제공되는 개선된 안전성 수준이 시약 가스 및 용기에 적용되기 때문에, 다른 용도 및 다른 산업에서 사용되는 시약 가스에 적용될 수 있다.
기술된 용기 및 방법은 임의의 시약 가스, 특히 유해하거나 유독하거나 달리 위험한 가스에 유용하다. 또한, 본원에 기술된 용기 및 방법의 유용성은 특정 시약 가스 또는 저압 내지 중압 (예를 들어, 약 1 기압)으로 포함된 가스로 제한되지 않는다. 기술된 용기 및 방법이 유용한 시약 가스의 실례는 비제한적으로 실란, 메틸 실란, 트리메틸 실란, 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 디보란, 아르신, 포스핀, 포스겐, 염소, BCl3, BF3, B2D6, 6불화 텅스텐, 불화수소, 염화수소, 요오드화수소, 브롬화수소, 저메인(germane), 암모니아, 스티빈(stibine), 황화수소, 시안화수소, 셀렌화수소, 텔루르화수소, 중수소화된 수소화물, 트리메틸 스티빈, 할로겐화물 (염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 불소화물), NF3, ClF3, GeF4, SiF4, AsF5와 같은 가스상 화합물, 유기 화합물, 유기 금속 화합물, 탄화수소 및 (CH3)3Sb와 같은 유기 금속 V족 화합물을 포함한다. 이들 화합물 각각에 대해, 모든 동위 원소가 고려된다.
본 개시에 따르면, 예를 들어, 라벨, 페인트, 코팅 또는 열변색성 염료, 잉크 등과 같은 온도-지시성 물질을 함유하는 다른 항목과 같은 열변색성 인디케이터를 사용하여, 용기의 온도를 기준으로 용기 내의 시약 가스의 압력과 관련된 정보를 확인하고 전달할 수 있다. 일반적으로, 시약 가스 압력과 관련된 정보는, 시약 가스 (예를 들어, 유해 시약 가스)가 원하는 최대 압력보다 높은 압력에 있는지, 따라서 원하는 최대 압력보다 낮은 압력에서 동일 시약 가스를 함유하는 동일한 용기와 비교할 때 추가의 주의 또는 경고로써 더 큰 안전 위험으로서 취급되어야 하는지를 확인하는데 유용할 수 있다. 예시적인 방법에서, 열변색성 인디케이터 (및 열변색성 인디케이터의 온도-지시성 물질)는, 온도-지시성 물질 및 열변색성 인디케이터가, 용기 내의 시약 가스의 원하는 최대 압력을 생성하는 온도보다 낮은 제 1 온도에서 제 1 외관 (예를 들어, 색)을 야기하게 하고, 용기 내의 시약 가스의 원하는 최대 압력을 생성하는 온도보다 높은 제 2 온도에서 제 2의 외관 (예를 들어, 색)을 야기하게 하는 활성화 온도를 나타내도록 선택될 수 있다.
본 개시의 용기 및 방법의 특정 예시적인 실시양태에서, 시약 가스 압력과 관련된 정보는, 시약 가스 (예를 들어, 유해 시약 가스)가 대기압을 초과하는 압력, 즉 대기압-초과 압력에 있는지, 따라서 대기압-미만 압력에서 동일 시약 가스를 함유하는 동일한 용기와 비교할 때 더 큰 안전 위험으로서 취급되어야 하는지를 확인하는데 유용할 수 있다. 예시적인 방법에서, 열변색성 인디케이터 (및 열변색성 인디케이터의 온도-지시성 물질)는, 온도-지시성 물질 및 열변색성 인디케이터가, 용기, 흡착제 및 시약 가스의 시스템의 전이 온도 (이 예에서 이는 1 기압의 내부 압력을 야기하는 온도)보다 낮은 제 1 온도에서 제 1 외관 (예를 들어, 색)을 야기하게 하고, 상기 전이 온도보다 높은 제 2 온도에서 제 2의 외관 (예를 들어, 색)을 야기하게 하는 활성화 온도를 나타내도록 선택될 수 있다.
열변색성 인디케이터는 용기의 외부 위치에 부착될 수 있고 용기의 측벽 또는 내부와 열 연통한다 (즉, 용기의 측벽 또는 내부의 온도를 나타낼 수 있다). 바람직하게는, 유해 시약 가스는 대기압-미만 압력에서 안전하게 저장되어, 용기가 파손되는 경우 가스 형태로 포함된 시약 가스가 용기로부터 방출되는 경향이 적도록 할 수 있다. 따라서, 이들 예시적인 방법, 용기 및 열 인디케이터에 따르면, 열변색성 인디케이터는 용기의 내부 압력이 1 기압보다 높은지 또는 낮은지에 관한 정보를 전달하는데 사용된다.
예시적인 용기 내에서, 시약 가스는 가스 형태인 부분을 포함하는 형태, 즉 가스상 시약 가스로서 존재할 수 있다. 용기의 작동 온도 범위일 수 있는 일반적으로 주변 온도 (예를 들어, 약 0 내지 약 30 또는 40℃ 범위의 온도)에서, 상기 용기 (즉, 가스상 시약 가스)는 고도로 가압되지 않으며, 바람직하게는 약 1 기압(절대압), 예를 들어 0.5 내지 1.0, 1.5, 2.0 또는 3.0 기압(절대압) 범위의 압력 하에 있다.
용기에 포함된 시약 가스의 온도가 전이 온도보다 낮은 경우, 열변색성 인디케이터는 소정 외관을 가질 것이며, 용기에 전이 온도와 관련된 압력보다 낮은 압력으로 가스상 시약 가스가 포함되어 있음을 가리키는 색 또는 다른 정보, 예컨대 불투명성 또는 착색된 텍스트를 나타낼 것이다. 사용자는 용기가 바람직하게 낮은 (예를 들어, 대기압-미만)의 내부 압력을 가지고 있음을 인식할 것이며, 표준 고 수준 주의를 기울여 용기를 취급 및 사용할 수 있다.
그러나, 포함된 시약 가스의 온도가 전이 온도보다 높은 경우, 즉 용기에 포함된 가스가 원하는 최대 압력을 초과하는 압력에 있을 것임을 의미하는 경우, 열변색성 인디케이터는 소정 외관을 가지며, 용기 내의 가스상 시약 가스가 바람직하지 않게 높은 압력으로 포함되어 있음 (예컨대 과도하게 가압되어 있음)을 가리키는 색, 불투명성 또는 다른 정보, 예를 들어, 텍스트를 나타낸다. 용기의 사용자는 열변색성 인디케이터를 보고, 용기가, 증가된 안전 위험으로 알려져 있는 과압된 용기 내부를 야기하는 온도에 있는지를 인식한다. 이에 반응하여, 사용자는, 용기 및 내용물의 온도를 감소시킴으로써 용기의 내부 압력을 감소시켜서 원하는 최대 압력을 초과하지 않는 압력으로 압력을 감소시키는 추가의 취급 단계를 수행하여야 함을 이해하거나 그렇게 하도록 지시받을 것이다. 사용자가 용기의 온도를 전이 온도보다 낮은 온도로 냉각시켜 용기의 압력을 원하는 최대 압력 미만으로 낮춘 후, 사용자는 용기를 원하는 대로 표준 고수준 주의로 용기를 취급하고 사용할 것을 알게 될 것이다.
열변색성 인디케이터는, 온도-지시성 염료 또는 잉크 형태의 온도-지시성 물질, 예를 들어 류코-염료, 액정 슬러리, 또는 온도-지시성 물질의 온도가 그 물질의 활성화 온도보다 낮은 온도로부터 활성화 온도보다 높은 온도로 증가하거나 활성화 온도보다 높은 온도로부터 활성화 온도보다 낮은 온도로 감소할 때 그 외관 (예를 들어, 색, 불투명성 등)의 가시적으로 관찰가능한 특징을 가역적으로 변화시키는 다른 유기 염료 또는 화학적 화합물 또는 물질로 제조될 수 있다.
열변색성 인디케이터는 편평한 솔리드 필드(solid field)로 또는 패턴으로 형성된 온도-지시성 물질로 제조될 수 있으며, 이들은 텍스트 또는 표시성 기호 (예를 들어, 위험 경고)의 형태일 수 있고, 이들 중 어떤 것은, 열변색성 인디케이터가 부착된 용기에 포함된 시약 가스가 원하는 최대 압력 미만의 바람직하게 낮은 압력 하에 있는지를 나타낸다. 열변색성 인디케이터는 용기의 외부에 있는 위치에 배치되고 볼 수 있으며, 함유된 시약 가스가 원하는 최대 압력보다 높은 압력 하에 있는지 또는 낮은 압력 하에 있는지를 나타내는 특정 외관 (예를 들어, 색 또는 착색된 메시지)을 전달함으로써 용기의 내부 압력과 관련된 정보를 외부로 전달할 수 있다. 정상적인 조건에서, 내용물이 원하는 최대 압력 미만의 압력 (예를 들어, 대기압-미만 온도)에 있는 경우, 열변색성 인디케이터는, 용기 내의 압력이 원하는 최대 압력을 초과하지 않으며 표준 예방 조치에 따라 취급, 이동, 저장 또는 사용할 수 있음을 나타내는 외관 (예컨대, 색 또는 표시된 메시지)을 갖는다. 내용물이, 용기 내에서 원하는 최대 압력을 초과하는 내부 압력을 유발하는 온도에 있는 경우, 열변색성 인디케이터는 상이한 외관 (예를 들어, 색 또는 메시지)을 갖는다.
열변색성 인디케이터는, 용기, 시약 가스 및 흡착제의 시스템의 원하는 활성화 온도, 즉 전이 온도(TTra)에서 (또는 대략적으로 그 온도이지만 그 아래의 온도에서), 바람직하게 낮은 (예를 들어, 대기압-미만) 압력을 나타내는 제 1 외관 (예를 들어, 제 1 색 및 임의적인 메시지)을 갖는 것으로부터, 바람직하지 않게 높은 (예를 들어, 대기압-초과) 압력을 나타내는 제 2 외관 (예를 들어, 제 2 색 및 임의적인 메시지)으로 변화하는 것으로 선택된 온도-지시성 물질을 포함할 수 있다. 온도-지시성 물질 및 상기 물질의 활성화 온도, 즉 온도-지시성 물질이 가시적으로 관찰가능한 외관 (예를 들어, 색 또는 불투명성)과 관련하여 변하는 온도는 시스템의 전이 온도, 예를 들어, 원하는 최대 압력과 관련된 온도, 또는 전이 온도보다 약간 낮은 온도에 기초하여 선택될 수 있다. 밀폐된 용기 내에 흡착제 및 시약 가스를 포함하고 원하는 최대 압력이 1 기압 또는 그보다 약간 낮은 시스템의 경우, 활성화 온도는 용기 내의 압력이 0.8, 0.85, 0.9 또는 0.95 기압(절대압)일 때의 온도일 수 있다.
도 1을 참조하면, 가스 (및 용기)의 온도에 대한, 흡착제를 가진 용기내 시약 가스의 압력을 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 용기는 정상 실온 범위, 예를 들어 대략 약 24℃ 범위의 작동 온도에서 사용하기에 적합하고; 시약 가스의 전이 온도 (이 경우, 용기 내부가 1 기압일 때의 온도)는 24℃이다 (즉, 시약 가스 압력은 24℃에서 1 기압 (760 torr, 절대압)이다. 전이 온도 위에서, 시약 가스의 압력은 1 기압(절대압) 초과이다. 24℃ 미만의 온도에서, 시약 가스는 1 기압(절대압) 보다 낮은 대기압-미만 압력으로 존재할 것이다. 이 시스템에 대한 열변색성 인디케이터의 활성화 온도는, 전이 온도, 즉 용기 내부가 1 기압의 압력일 때의 온도(즉, 24℃)에 기초하여 선택될 수 있다. 유용한 활성화 온도는 24℃, 또는 24℃보다 약간 낮은 온도, 예를 들어 시약 가스가 0.8, 0.85, 0.9 또는 0.95 기압으로 용기에 함유될 온도일 수 있다.
열변색성 인디케이터는 라벨, 페인트, 코팅 등의 형태일 수 있으며, 이는 온도-지시성 물질을 함유하며, 이는, 온도-지시성 물질이 전이 온도 TTra 미만의 온도일 때 하나의 외관 (예를 들어, 기재된 텍스트 형태의 색, 임의적으로 메시지 형태)을 갖고, 온도-지시성 물질이 전이 온도 TTra 초과일 때 상이한 외관 (예를 들어, 색)을 갖는 것이다. 1 기압의 용기 내부 압력과 관련된 전이 온도를 갖는 시스템의 경우, 제 1 외관 (예를 들어, 임의적으로 제 1 메시지로서 패터닝된, 색), 즉 대기압-미만 외관 (예를 들어, 색 및 임의적 메시지)은, 용기 및 그의 내용물이 대기압-미만 온도 TSub에 있을 때 열변색성 인디케이터에 의해 나타난다. 제 2 외관 (예를 들어, 임의적으로 제 2 메시지로서 패터닝된, 색), 즉 대기압-초과 외관 (예를 들어, 제 2 색 및 임의적인 제 2 메시지)은, 용기 및 내용물이 대기압-초과 온도 TSup 하에 있을 때 열변색성 인디케이터에 의해 나타난다.
용기의 내부 압력과 관련된 정보를 표시하기 위해, 열변색성 인디케이터는 단순한 색 변화일 수 있는 외관 변화를 포함할 수 있다. 상기 인디케이터는 원하는 최대 압력 미만의 압력 (예를 들어, 대기압-미만 압력)에 대해 녹색과 같은 제 1 색 (또는 다른 색, 불투명 상태를 포함하는 색)으로서 나타날 수 있으며, 원하는 최대 압력을 초과하는 압력 (예를 들어, 대기압-초과 압력)의 경우, 적색 또는 제 1 색과 다른 또하나의 색과 같은 제 2 색으로서 나타날 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 열변색성 인디케이터는, 제 1 색 및 제 2 색 중 하나 이상이, 기호 또는 텍스트 형태인 하나 이상의 메시지를 나타내는 방식으로 형성될 수 있으며, 상기 메시지는 예를 들어, 추가 예방 조치 단계를 권장하는 메시지, 증대된 위험 또는 유해성이 존재한다는 메시지, 용기를 수송하거나 사용하기 전에 용기의 온도를 낮추어야 한다는 메시지를 포함한다. 상기 인디케이터는 "권장 압력", "대기압-초과 압력", "온도 감소", "승온/대기압-초과 압력--사용 또는 수송전 용기의 온도 감소"와 같은 텍스트 메시지를 포함하도록 패턴화되어, 예를 들어 용기가, 권장 압력 (원하는 최대 압력)보다 높고 용기 및 시약 가스의 사용, 취급, 저장 또는 수송에 의도 및 권장되는 바람직하게 낮은 압력이 아닌 압력으로 시약 가스를 포함함을 나타낸다. 열변색성 인디케이터의 착색된 메시지는, 포함된 시약 가스가 사용에 권장되는 압력 및 온도로 용기에 함유되어 있는지 또는 포함된 시약 가스가 용기 온도를 낮추는 것과 같은 추가적 주의 및 안전 조치를 준수해야 하는 압력 하에 있는지를 사용자에게 구체적으로, 대안적으로 및 가역적으로 나타낼 수 있다. 사용자가 용기의 온도를 감소시킨 후, 열 인디케이터에 의해 전달되는 메시지는, 시약 가스가 바람직하게는 낮거나 권장된 (예를 들어, 대기압-미만) 압력으로 함유되어 있음을 나타내도록 변경될 것이다.
도 2를 참조하면, 종이 슬립(slip) 또는 접착제 슬립 형태의 열변색성 인디케이터가 도시되어 있다. 두 가지 온도에서의 라벨(60)이 도시되어 있다. 왼쪽의 라벨 형태(50)은 대기압-미만 온도의 것을 도시하고, 오른쪽의 라벨 형태(52)는 대기압-초과 온도의 것을 도시한다. 라벨(60)이 흡착제 및 시약 가스를 함유하는 용기 (도시되지 않음)와 접촉하거나 그에 부착되고 상기 용기의 온도가 열변색성 인디케이터의 활성화 온도보다 낮을 때 (예를 들어, 온도가 전이 온도이거나 그보다 약간 낮을 때), 시약 가스는 대기압-미만 압력 하에 있고 라벨(60)은 라벨 형태(50)으로서 나타날 것이다. 이 라벨 형태는 라벨 형태(50)의 상단 및 하단에 (다른 것들 중에서도) 필드(54)를 포함하고, 이들 둘다 제 1 색 외관을 갖는다. 하단 필드(54)는, 용기의 상태가 권장된 것이거나 (예를 들어, 최적이거나) 또는 그렇지 않으면 추가 관리가 필요함을 나타내는 텍스트를 갖는 제 1 색 필드이다. 라벨(60)이 용기와 접촉하거나 그에 부착되어 있고 상기 용기의 온도가 열변색성 인디케이터의 활성화 온도 (예를 들어, 전이 온도 또는 그보다 약간 아래) 초과인 경우, 시약 가스는 대기압-초과 압력 또는 그 부근 하에 있고 라벨(60)은 라벨 형태(52)로서 나타날 것이다. 라벨 형태(52)는 라벨 형태(52)의 상단 및 하단 필드(54)를 포함하며, 이들은 각각 임의적 텍스트 (예시된 바와 같음)를 가진 제 2 색으로서 나타난다. 하단 필드(54)는, 용기가 너무 높은 온도에 있음을 사용자에게 통지하고 사용자에게 용기를 권장 온도와 같은 권장 조건으로 복귀시키는 것과 같은 조치를 취하도록 지시하는 글 (텍스트(58)) 형태의 메시지를 갖는 제 2 색을 갖는 필드이다. 상단 필드(54) 또한 용기의 상태, 예를 들어 승온, 승압 상태, 또는 용기를 취급할 때 추가적인 주의의 필요성을 기재하는 텍스트를 포함할 수 있다. 라벨(60)에는 두 개의 추가적인 임의적 필드, 즉 상단 및 하단 필드 (54)들 사이의 왼쪽 수직 필드 및 상단 및 하단 필드 (54)들 사이의 오른쪽 수직 필드도 도시되어 있다. 각각의 이러한 추가적인 필드는 전이 온도 위와 아래인 온도들 사이에서, 예를 들어 색 변화, 가시적 또는 비-가시적 텍스트 도시의 변화, 또는 둘 다에 의해 형태가 변할 수 있다.
온도-지시성 물질은 온도 변화에 응답하여 외관, 예를 들어 색이 변할 수 있는 임의의 유형의 온도-지시성 물질, 예를 들어 공지된 다양한 화학적 인디케이터, 열변색성 잉크, 류코 염료, 가융성(fusible) 물질, 온도에 따라 형태 (예를 들어, 색 또는 불투명도)가 변하는 다른 유사한 물질일 수 있다. 예를 들어, 온도-지시성 물질은 온도 감응성 화학적 인디케이터 또는 열변색성 또는 감열 변색성 잉크를 포함할 수 있다. 열변색성 또는 감열 변색성 잉크는 온도가 증가하거나 감소할 때 색이 변하는 유형의 염료이다. 일부 경우에, 열변색성 또는 감열 변색성 잉크는 류코 염료를 포함할 수 있다. 일단 가열되면, 온도-지시성 물질은 염료를 용융 및 용해시켜, 온도-지시성 물질의 색 또는 외관 변화를 초래한다. 냉각시 온도-지시성 물질은 재결정화되고 색이 원래 색으로 되돌아간다. 열변색성 잉크는 잘 알려져 있고 상업적으로 입수가능한 다양한 잉크 중 임의의 것일 수 있다. 부가적으로, 예를 들어, 온도-지시성 물질은 가융성 물질을 포함할 수 있다. 온도 변화에 노출되면, 가용성 물질은 융해되어 투명해지거나 불투명해진다.
조합시, 본 개시의 저장 및 전달 시스템은 유용하게는 표준 가스 실린더 또는 다른 가압가능한 용기, 및 실린더 밸브 또는 용기에 결합된 다른 유량 분배 조립체 (조절기, 모니터, 센서, 유량-지시 수단, 압력 제어기, 물질 유량 제어기, 배관, 밸브, 장비, 자동 시동 및 중단 장치 등)을 함유하거나 이들로 이루어지며, 이때 실린더는 흡착제 물질 및 시약 가스를 보유하며, 시약 가스는 흡착된 흡착제 가스와 가스상 흡착제 가스 사이의 평형 상태로 존재한다.
도 3은 용기의 내부(106) 내에 흡착제 물질(108)를 포함하는 용기(102)를 포함하는 예시적인 저장 및 분배 시스템(100)을 도시한다. 측벽(104)은 내부 공간 및 외부 표면을 형성한다. 상부 단부(112)는 밸브 조립체(114)를 갖는 개구부를 포함하며, 밸브 조립체(114)는 용기로부터 시약 가스를 제거할 수 있도록 밸브(120)를 개폐하기 위한 나사형 커플링(116), 밸브(120) 및 놉(knob)(118)를 포함한다. 내부(106)에 가스로서 가스상 시약 가스(구체적으로 번호가 매겨지지 않음)가 존재하며, 이는, 흡착제 물질(108)의 표면에 물리적으로 흡착되어 있는 흡착된 시약 가스와 평형을 이룬다. 측벽(104)의 외부 표면과 가역적 열변색성 인디케이터(30)가 접촉한다. 인디케이터(30)는 본원에 기술된 바와 같을 수 있고, 용기(102)가 전이 온도보다 낮은 온도에 있을 때 제 1 외관 (예를 들어, 색)을 나타내고, 용기(102)가 전이 온도보다 높은 온도에 있을 때 제 2 외관 (예를 들어, 색)을 나타낼 수 있다. 가역적 열변색성 인디케이터(30)의 예는 도 2의 라벨(60)이다.
사용시, 시약 가스 (예를 들어, 가스상 시약 가스 및 흡착된 시약 가스)는 압력차(pressure differential) 탈착에 의해 예시적인 용기(102)로부터 제거될 수 있는데, 이는, 커플링(116)을 감압 공급원에 연결하여 가스상 시약 가스가 밸브 조립체(114)를 통해 내부(106) 외부의 위치로 흐르게 하는 것을 의미한다. 포함된 시약 가스는 임의의 산업, 특히 반도체, 마이크로전자, 광기전 및 평판 디스플레이 장치 및 제품의 제조에 사용되거나 유용한 임의의 시약 가스 물질, 특히 유해 시약 가스일 수 있다. 시스템(100)은 반도체 장치 또는 물질, 마이크로전자 장치, 광전지 장치, 평판 디스플레이 장치, 또는 이들의 컴포넌트 또는 전구체를 처리하기 위한 원료로서 시약 가스를 사용하는 시스템, 예를 들어 이온 주입, 에피택셜 성장, 플라즈마 에칭, 반응성 이온 에칭, 금속화, 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 포토리소그래피, 세정 또는 도핑에 사용되는 시스템, 장치 또는 기구에 연결될 수 있다.

Claims (25)

  1. 시약 가스를 저장 및 분배하기 위한 저장 및 분배 용기로서,
    내부 부피,
    상기 내부 부피 내의 흡착제,
    상기 내부 부피 내의 시약 가스로서, 흡착된 시약 가스로서 흡착제 상에 흡착된 부분 및 상기 흡착된 시약 가스와 평형을 이루어 가스상 시약 가스로서 존재하는 부분을 포함하는 시약 가스,
    외부 표면, 및
    상기 외부 표면과 열 접촉하는 가역적 열변색성 인디케이터(reversible thermochromic indicator)로서, 상기 용기의 내부 압력이 전이 온도와 관련된 원하는 최대 압력 초과인지를 가역적으로 나타내는 열변색성 인디케이터
    를 포함하는 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인디케이터는 전이 온도보다 낮은 하나 이상의 온도에서 외관을 가지며, 상기 인디케이터는 전이 온도보다 높은 온도에서 상이한 외관을 갖는, 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전이 온도는 1 기압의 용기 압력에 해당하는, 용기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인디케이터는 활성화 온도 아래에서 제 1 외관을 갖고 활성화 온도 위에서 제 2 외관을 갖는 온도-지시성 물질을 포함하고, 상기 활성화 온도는 전이 온도이거나 또는 활성화 온도보다 약간 낮은 온도인, 용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기의 내부 압력이 0.5 내지 1.5 기압 범위인, 용기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 온도가 약 20 내지 29℃ 범위의 온도인, 용기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착제가 탄소, 활성탄, 제올라이트 및 금속-유기 골격(metal-organic framework)을 포함하는 물질로부터 선택되는, 용기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약 가스는 실란, 디보란, 포스핀, 염소, 삼염화 붕소, 삼불화 붕소, B2D6, 6불화 텅스텐, 트리메틸 스티빈(stibin), 불화수소, 염화수소, 요오드화수소, 브롬화수소, 저메인(germane), 암모니아, 스티빈, 황화수소, 셀렌화 수소, 텔루르화 수소, GeF4, SiF4 및 NF3, 실란, 메틸 실란, 트리메틸 실란, 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 아르신, 브롬, 요오드 및 불소 유기 금속 화합물, AsF5, 탄화수소, 유기 금속 화합물, 및 이들의 모든 동위 원소 포함 화합물로부터 선택되는, 용기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인디케이터는 상기 외부 표면에 접착 결합된 다층 접착제-코팅된 라벨을 포함하는, 용기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기는 내부 압력 조절기를 함유하지 않는, 용기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인디케이터는 류코 염료 및 액정 열변색성 물질로부터 선택된 온도-지시성 물질을 포함하는, 용기.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 용기를 취급하는 방법으로서,
    인디케이터가 전이 온도보다 높은 내부 압력을 나타내는지 여부를 결정하기 위해 상기 인디케이터를 관찰하고, 그러한 경우, 용기의 온도를 감소시키는 것을 포함하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용기의 온도를 전이 온도보다 낮은 온도로 유지하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 시약 가스를 저장 및 분배하기 위한 저장 및 분배 용기로서,
    내부 부피,
    상기 내부 부피 내의 흡착제로서, 시약 가스에 대한 흡착성 친화력을 가져 상기 내부 부피에서 가스상 흡착성 가스와의 평형 상태로 상기 흡착제 상에 흡착된 시약 가스로서 흡착성 가스를 함유하는 흡착제,
    가스상 유체 유동 포트(flow port),
    외부 표면, 및
    상기 외부 표면과 열적으로 접촉하는 가역적 열변색성 인디케이터로서, 상기 용기 내의 시약 가스의 내부 압력이 상기 용기의 온도를 기준으로 1 기압(절대압) 초과인지를 가역적으로 나타낼 수 있는 열변색성 인디케이터
    를 포함하는 용기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 인디케이터는 상기 내부 압력이 1 기압 미만일 때의 하나 이상의 온도에서 외관을 가질 수 있고, 상기 인디케이터는 상기 내부 압력이 1 기압 초과일 때의 하나 이상의 온도에서 상이한 외관을 가질 수 있는, 용기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인디케이터는, 활성화 온도보다 낮은 온도에서 제 1 외관을 가질 수 있고 활성화 온도보다 높은 온도에서 제 2 외관을 가질 수 있는 온도-지시성 물질을 포함하고, 상기 활성화 온도는 내부 압력이 1 기압일 때의 온도이거나 내부 압력이 1 기압일 때의 온도보다 약간 낮은, 용기.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인디케이터는 류코 염료 및 액정 열변색성 물질로부터 선택된 온도-지시성 물질을 포함하는, 용기.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착제는 탄소, 활성탄, 제올라이트 및 금속-유기 골격을 포함하는 물질로부터 선택되는, 용기.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착제는, 실란, 디보란, 포스핀, 염소, 삼염화 붕소, 삼불화 붕소, B2D6, 6불화 텅스텐, 트리메틸 스티빈, 불화수소, 염화수소, 요오드화수소, 브롬화수소, 저메인, 암모니아, 스티빈, 황화수소, 셀렌화 수소, 텔루르화 수소, GeF4, SiF4 및 NF3, 실란, 메틸 실란, 트리메틸 실란, 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 아르신, 브롬, 요오드 및 불소 유기 금속 화합물, AsF5, 탄화수소, 유기 금속 화합물, 및 이들의 모든 동위 원소 포함 화합물로부터 선택되는 시약 가스를 흡착할 수 있는 것인, 용기.
  20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인디케이터는 상기 외부 표면에 접착 결합된 다층 접착제-코팅된 라벨을 포함하는, 용기.
  21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기는 내부 압력 조절기를 포함하지 않는, 용기.
  22. 용기 내 시약 가스의 압력을 모니터링하는 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 기재된 용기를 제공하고, 인디케이터를 관찰함으로써 상기 용기 내 시약 가스의 압력을 모니터링하는 것을 포함하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 인디케이터가 원하는 최대 압력보다 높은 내부 용기 압력을 나타내는 경우 상기 용기의 온도를 감소시키는 것을 포함하는 방법.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    가스상 시약 가스가 약 3 기압(절대압) 미만의 내부 압력으로 상기 내부 부피 내에 존재하는, 방법.
  25. 시약 가스를 저장 및 분배하기 위한 저장 및 분배 용기로서,
    내부 부피,
    상기 내부 부피 내의 시약 가스,
    외부 표면, 및
    상기 외부 표면과 열 접촉하는 가역적 열변색성 인디케이터로서, 상기 용기의 내부 압력이 사전-결정된 원하는 최대 압력을 초과하는지를 가역적으로 나타내는 열변색성 인디케이터
    를 포함하는 용기.
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