TW200848664A - System and method for delivering vapor - Google Patents

Description

200848664 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 統。特別是、但不當作限 體之受控蒸氣流動之系統 本發明有關化學蒸氣輸送系 制’本發明有關用於輸送蒸發液 及方法。 L无刖技術】 於很多處理環境中，蒗痛， _ . ^ , 〃、、秔（例如水蒸氣）係與各種製程 一起產生及利用。譬如，銶诘 / a坆製造程序（例如半導體製 k私序）所產生的不想要物質 π… 障况而言，已經嘗試著實施 ϋ乳輸送系統，用以將不想要 、 入队 肝小心要之副產物轉換成較安全之化 “勿：用於按照環境之準則及，或規定棄置。 當做特殊實施例，水基氣ρ …札已經與電漿處理裝置有關而 板和用，用以將不想要之+ Λ 之相斟“小〜要之王氣化氣體轉換成包括二氧化碳 於 f、，先式水条氣輸送系統提供用 力俾反應之水蒸氣，該水蒸氣輪送系統在相對正常的壓 ^牛之作用’以提供在大約攝氏⑽度或大約攝氏⑽ 度以上的水蒗氣。使用f此 缺點辟用k些傳統式水蒸氣輸送系統有數項 =:=，這些系統典型需要相當數量的能量，且因此 回頟成本來大規模地使水蒸發。 另 產生療氣之方式包含伸_ % 2^令357 / 哭 3使蒸發至配備有熱板蒸發 ㈣^蒸發液體所^熱量。這些蒸發器之運 出 Γ，且—般無法輸送用於有效地減少不想要之流 出物所需的蒸氣容積、。 另種4擇的水蒸氣輸送系統使用水蒸發室，以將大 5 200848664 里的水加熱至足夠高的溫度，用以提供在一蒸氣進給管線 中’與一条氣或氣體質量流量控制器（MFC)結合之按照需 求的療氣，以計量允許流出蒸發室而到達電漿反應器的蒸 耽置。雖然這種類型的系…统克服了先前所述系、统的某些缺 點，仍然必需將整個系統（包括相當大量之去離子（DJ)水） 保持在連績的高溫（例如於攝氏9〇度與攝氏14〇度之間）， 這將使得熱量成本上升，並且產生與此等系統互相作用之 工作者的安全性考量。 於又另一方式中，低溫蒸氣係在次大氣壓力下產生。 雖然此方式允許在低溫下產生蒸氣，液體（例如水）係易於 結康’而阻礙了蒸氣之產生。解決此問題的—種方法包含 皿測液體之/皿度’及當液體接近流體的凝固點時升高液體 名问碭的是，當該 -…w1你恐货吋，咧重液體表面的 >里度疋很困難的，日、、目丨旦々主 且測里在表面下方的液體溫度無法提供 精確及/或即時測量的表面溫度—在此表面處液體係易於 結康。雖然液體可被主動地㈣以幫助確保液面下的測量 係精確的’檀動該液體需要 從蔽而要月b里且涉及了需要維修 故障的機械零件。 刃力 因：，目前的裝置係實用的，但它們並未不夠精確， 不然就疋無法令人滿意。據此，需要針對目前技術 系，，充及方法，且提供其他新的及創新的特色。 、 【發明内容】 舌兄明於圖式中夕士 口 h _ Μ 飞Τ之本卷明的不棘性實例概述如下。這此 200848664 及其他實例係在實施方式中更充分地敘述。然而，應了解 的是，在此無意將本發明限制於發明内容中或於實施方式 中所述的形式。熟習此項技術者係能認知到：有許多落在 本發明之精神及範圍内的修改、同等物、及替代性結構， 如在申請專利範圍中所表達者。 Γ: 於不範性實例中，本發明之特徵可以為一 蒸氣至外部㈣之方法。於此實财的方法包含將 體放置於一保留容器中，及將該保留容器中之壓力減小至 低於大乳壓力。此外，測量保留容器中之壓力，且反應於 落至低於一所需位準的感測壓力而加熱該液體。當有需要 時，來自保留容器的蒸氣係傳送至外部系統。

於另只例中，本發明之特徵可以為一種蒸氣輸送系 於此貝例中，一至係設計成適於容納一種液體及一來 自名液體之蒸氣。言亥室亦包含一通口，其係被建構成可將 該室偶接至一真空，以便於使得該室中之壓力能夠被降低 至大乱壓力以τ。此外，該室包含一蒸氣出口，其相對該 至配置，以便能夠從該室排出蒸氣…壓力感測器係配置 在該室内，以測量該室中之壓力，及提供一指示該壓力之 化號。一加敎 ” S \\\ 器係偶接至該室及配置成能夠將熱量提供至 ，液體’且-控制電路係偶接至該壓力感測器及該加熱 器。於此實例中，控制電路係被建構成可以反應於指示該 室 之壓力降：信號，來增加藉著加熱器提供至液體的熱。 ，於另只例中，本發明之特徵可以為一種用於減少來 製程環境之不想要的成份之方法。於此實例中的方法包 7 200848664 含將一種液體放置於一室中，該液體係蒸發而形成能夠與 不需要的成份結合的蒸氣。該室中之壓力係降低至大氣壓 力以下’且一壓力感測器被用來感測該室中之壓力。反應 於感測道的壓力，提供到液體的熱量係如同感測壓力的函 數而受到調節，以便於該室中維持所需的蒸氣容積，同時 維持該室中低於大氣壓力的壓力。當需要時，蒸氣係輸送 至一減除室（例如，電漿減除室），在此處蒸氣與不想要的 成伤的其中一個或多個結合，以使得不想要的成份變少。 如前文所述，上述實例及實施方式僅用於說明之目的。 熟習此項技術者可以從以下的說明及申請專利範圍輕易察 知許多其他實例、實施方式及本發明之細節。 【實施方式】 按照數個實例，本發明係針對一種低壓（例如次大氣壓 力）蒸氣輸送系統，其以相當低的能量可靠地產生蒸氣。譬 女在很夕貝例中，蒸氣係在低壓下產生，而不會有不可 靠、不精確及/或昂貴之溫度控制蒸氣產生方案。 現在參考圖式，其中在全部的數個視圖中，相同或相 似的元件係標以相同的元件參考符號，圖1係描繪出根據 示範性實例之蒸氣輸送系統100的方塊圖。如圖所示，於 此實例中的系統包含一保留容器102，該容器係建構成用 以容置一液體104(例如液體水）及一由該液體所形成的蒸 氣1〇6(例如水蒸氣）。所顯示之耦接至保留容器1〇2的= -真空裝置108、一壓力控制器11〇、一加熱器ιΐ2、一液 體輸入管線114、一液體位準感測器丨16及一蒸氣出口 8 200848664 ^所柄述的，一壓力感測器1 22係配置在保留容器1 02 π 、氣106中，且耦接至壓力控制器110，而該壓力控制 '、輕接至加熱器112。亦顯示的是一控制器】2丨，其係 輕接至°亥墨力控制3 11G、該位準感測器1 1 6、該輸入管 線U4的一輸入閥門122及一用於該真空裝置1〇8之直空 閥門 124。 /'1 “於該示範性實例中，保留容器1〇2係能夠在液體ι〇4 蒸：以形成蒸& 106的同時’將液體1〇4及蒸氣1〇6保持 在次大氣壓力下的室。於數個實例中，選擇液體ι〇4之成 份’以便產生-種包含數種成份之蒸氣，該等成份具有用 於共工業製程之不想要流出物反應的親和性。於一實例 中，液體104係譬如為水，且所形成之水蒸氣對於減少來 自半導體製造過程之不想要成份（例如全氟化氣體）係有用 的0

於示範實例中，真空裝置1〇8係來自與製造程序（未示 出）有關而使用之真空的真空管線，且真空閥門124建構成 可打開及關閉，以便提供低壓至保留容器i 〇2，如在本文 中進一步敛述者。 〜饼从攸魘刀墩測器 120接收壓力信號，該壓力信號係指示保留容器中的 蒸氣壓力。反應於壓力信號，壓力控制器丨1〇送出控制芦 號至加熱器112,該控制信號係控制加熱器112之操作。 於一些實例中，壓力感測器120係藉著一應變計壓力感測 器來實施，而於其他實例中則使用電容壓力感測器。然而\ 9 200848664 於又其他實例中，可使用其他各種壓力感測器。於报多實 例中，慶力控制器140係比例、積分、導數（piD)控制^ Λ 但這當然並非必要的，且可以構想得出其他類型的控制方 案’且同樣落入本發明之範圍内。 有益的是，該壓力感測器12〇使得流體輸送系統1〇〇 能夠以比試圖以溫度反饋系統控制保留容器中環境的系統 更快及/或更正確地反應。在典型的溫度控制系統中，嬖 如’所需要的是監控在液體表面處的液體溫度，因為表面 係液體易於變成固體（例如冰）之處。然而，液體表面^當 液體蒸發時會下降、且當導入更多液體時上升，這造成表 面溫度測量是很困難的。因此，一些溫度控制系統係將溫 度感測器浸沒在低於液體表面下方處。然而，此方法無法 一貫地提供液體表面溫度的精確觀察，且雖然可採用攪拌 以嘗試著使液體溫度變均勻，但是攪拌需要能量且將機械 方面導入系統，縱使適當地維持，機械係易於故障。 於示範實例中的加熱器112係以熱耦接至液體1〇4, 以使加熱器112能夠傳送熱量至液體1〇4。於很多實例中， 加熱裔112係藉著外部的、加熱器電毯所實現，但這當然 非必要的，且於其他實例中，加熱器則藉著放置在容器1〇2 内側的液體104内之可浸沒加熱器所實現。如本文進一步 纣淪的，液體1 04的蒸發速率及蒸氣丨〇6之壓力係與由加 熱器112提供至液體104的能量大小成比例。 如圖1所描述的，液體位準感測器丨16係配置在保留 容器102内，且配置成用以反應於掉降在所需位準以下的 200848664 液體位準，而將液體位準信號提供至控制器12 1。於一實 例中’液體位準感測器丨丨6係藉著液體丨〇4中之浮筒而實 現，該等浮筒係以磁性方式耦接至簧片開關。於一變型中， 譬如’使用了二組浮筒：一組浮筒感測最大液體容量，另 一組浮筒則感測最小液體容量。在有此揭示内容之利益之 後’一般熟習該項技術之人士將了解也可以使用其他位準 感測器。

如所不者，於此實例中的控制器121被建構成用以接 收來自位準感測器11 6的液體位準信號（例如低位準信號或 高位準信號），且提供位準控制信號至輸入閥門122。此外， 於此實例中的控制器121係建構成用以接收來自使用者之 輸（例如令及设定點資訊），並提供狀態資訊回到使用 者。此外，於此實例中的控制器121係耦接至壓力控制器 110,以使得控制器121能夠傳送資訊（例如設定點資訊）至 壓力控制器1丨〇。 在一些實例中的控制器121係藉著硬體所實現，且於 其他實例中係藉著硬體及㈣（例如，執行儲存在永久記憶 體中之指令的處理器)的組合而實現。應認知的是，控制器 及二力控制器110被描述為個別的元件只是為了描述 Γ2ΓΓγλ例的功能零件之㈣，且在—些實例中，控制器 ，壓力控制器11〇所實施之功能係由單一控制器實現。 出口 ：：描述的，輸出_ 126使得使用者能夠經由蒸氣 s '、118將療氣從室輸送至所需位置。於—些實施方 式中，譬如，輸出闕n m將蒸氣出口管、線118麵接至減 11 200848664 除系統，在此系統處，蒸氣係與不需要的成份混合且於電 漿室中處理。 如所示者，於示範性實例中的保留容器1〇2包含檔板 128,該等檔板係配置於液體1〇4與蒸氣出口 ιι8之間， 且係配置成可以在新鮮液體（例如包含夾帶空氣的液體）係 於保留谷102的低壓環境中除去其中氣體時減少任何可 噴濺入蒸氣輸出管線118的液體量。在一些變型中，為了 防止旋固，該瘵氣出口 i丨8被加熱（例如藉著電阻元件）， 未示於圖中。 接下來參考圖2，所示的係描述用於按照本發明數個 貝例來輸送瘵氣的方法之流程圖。在參考圖2的同時，仍 然將荼考圖1 ’但應察知的是，本文參考圖2所述之方法 不限於先前參考圖1所述的特定實例。 如所示的，液體最初係放置於保留容器（方塊2〇2、2〇4) 中，且容器中之壓力係降低至次大氣壓力（方塊2〇6)。於 數個貝例中’譬如’容器中之壓力係降低至介於35及【5〇 陶爾（Torr”曰，的壓力，且於特別實例中，壓力係降低至 大約50陶爾（T〇rr)。 如圖2所述，一旦液體佔有容器，容器中的蒸氣壓力 係以壓力感測器（例如壓力感測器12〇)感測到（方塊2〇8)。 在許多貝例中’係連續地測量壓力’肖以提供關於蒸氣狀 態、及因此在液體表面之狀態的幾乎即時之資訊。特別是， 液體的物理狀態可以基於容器中的測量蒸氣壓力而立即決 定。因此，在許多實例中，可以建立壓力控制器（例如壓力 12 200848664 控制器121)的設定點，使得液體狀態可以產生蒸發的最佳 程度。 如圖2所示，當蒸氣壓力掉落到所需位準以下時，液 體係被加熱，用以將蒸氣壓力退回到所需的操作壓力範圍 之内（方塊210)。以這種方式，液體係保持在次大氣壓力 的範圍之下，此係引發液體能夠以相當小的能量蒸發。 當需要時，条氣係從保留容器輸送至外部系統（例如減 除系統）（方塊2 12)，且液體之蒸發補充容器中之蒸氣。有 〇 利的是，使用壓力感測器（例如壓力感測器120)能夠迅速 地感測到監測的蒸氣壓力之變化，使得當使用者以類似脈 衝之方式從保留容器移去蒸氣時，壓力控制器能夠馬上發 送信號至加熱器，以回應蒸氣壓力突然的壓力降。 總之，除了其他事物之外，本發明提供了用於輸送蒸 氣的系統、設備及方法。於數種變型中，蒸氣係於低壓環 楗中產生，且该瘵氣壓力係以壓力控制系統測量及維持。 ( 以這種方式，可以在需要時迅速、有效且可靠地運送蒸氣。 熟習此項技術的人士可以輕易地察知：可以在本發明、其 用逆及其構造中進行許多變化及替代，用以達成大體上與 本文所述實例所達成者相同之結果。因此，本文並不是要 將本發明限制於所揭示之示範形式。許多變化 '修改及選 擇結構係落入如申請專利範圍中所表達之所揭示之本發明 的範圍及精神之内，。 【圖式簡單說明】 藉著與所附圖式一起參考以下之實施方式及隨附的申 13 200848664 點 請專利範圍，將可以更加立即了解本發明各種目的及優 且更完全的理解本發明，其中·· 例之蒸氣輸送系統的 圖1係描述根據本發明示範性實 方塊圖；及 ，

程圖 圖2係#述用純據數個實例之輸送蒸氣之方法 的流 【主要元件符號說明】 100 療氣輸送系統 102 保留容器 104 液體 106 蒸氣 108 真空裝置 110 壓力控制器 112 加熱器 114 液體輸入管線 116 液體位準感測器 118 蒸氣出〇 120 壓力感測器 121 控制器 122 壓力感測器 124 真空閥門 126 輸出閥門 128 播板 140 壓力控制器 14

Claims (1)

1. 200848664 十、申請專利範圍： 1·-種將蒸氣輸送至外部系統之方法，其包含： 將液體放置於一保留容器中，其中該液體於該保留容 為中蒸發’以形成一蒸氣； 將該保留容器中之壓力降低至大氣壓力以下； 以壓力感測為感測該保留容器中之壓力； 反應於降低至一所需位準以下的感測壓力而加埶該液 體；及 將該蒸氣輸送至該外部系統。 2·如申凊專利範圍第丨項之方法，其中該降低壓力之 步驟包含將該保留容器中之壓力降低至一介於於2〇與15〇 陶爾（Torr )間之壓力。 3·如申凊專利範圍帛！項之方法，纟包含··將該保留 谷為内之壓力維持在一實質上恆定之壓力。 4·如申请專利範圍第丨項之方法，其中該液體係液態 水。 5·如申請專利範圍第丨項之方法，包含將一指示該感 測壓力之信號發送至一控制器，及將來自該控制器之控制 信號發送至一加熱器，以增加傳遞至該液體之熱量。 6.如申請專利範圍第5項之方法，其包含將一控制信 戒送至該加熱器’該控制信號係與該保留容器中之壓力及 該所需壓力之間的差異成比例。 7·如申請專利範圍第丨項之方法，其包含將該液體維 持於一大體上未藉著機械式機構所攪拌之狀態中。 15 200848664 8 ·如申請專利範圍第1項之方法，其包含： 以至少一隔板防止至少一部份飛濺的液體進入該保留 谷器的一蒸氣出口管。 9· 一種蒸氣輸送系統，其包含： 一室，其被設計成適於容納一液體及一來自該液體之 蒸氣，其中該室包含一通口，該通口係被建構成可將該室 搞接至一真空裝置，以便使得該室中的壓力能夠被降低至 低於大氣壓力； 一蒸氣出口，其相對該室配置，以便能夠由該室排出 該蒸氣； 一壓力感測器，其位在該室内，且配置在該液體之外， 用以測量該室中之壓力，其中該感測器被建構成提供一指 示該室中之壓力的信號； 一加熱器，其耦接至該室、且被配置成使得熱量可以 被傳遞至該液體；及 一控制電路，其耦接至該壓力感測器及該加熱器，其 中該控制電路係被建構成，用以反應於指示該室之壓力降 的信號，來增加被該加熱器傳遞至該液體之熱量。 10·如申請專利範圍第9項之蒸氣輸送系統，其中該控 制電路係一比例積分導數（PID)控制電路。 11 ·如申請專利範圍第9項之蒸氣輸送系統，其中該液 體係液態水，且該蒸氣係水蒸氣。 12.如申請專利範圍第9項之蒸氣輸送系統，其中該室 包含檔板，此等檔板係被建構及配置成夠減少進入該蒸氣 16 200848664 出口的液體量。 13·—種用於減少來自製程環境之不想要成份的方法， 其包含： 將-液體放置於-室中’其令該液體之蒸氣係能夠與 該等不想要之成份結合； 將該室中之壓力降低至低於大氣壓力； 以一壓力感測器感測該室中之壓力； 被傳遞 一函數調 節，用於在該室中維持一想要之蒸氣容量，同時維持該室 中之壓力，該壓力係在該大氣壓力之下；及 將该瘵氣輸送至一減除系統，該減除系統利用該蒸氣， 以減少該等不想要之成份。 14.如申請專利範圍第13 係半導體製造處理環境。 15·如申請專利範圍第13 態水。 項之方法，其中該處理環境 項的方法，其中該液體係液 > 16.如申請專利範圍第13項的方法，其中調節被傳遞 奚f液體之熱量包含以-比例積分導數(PID)控制器調節該 熱量。 Μ 17·如申4專利範圍帛13項的方法，其中該降低 雜包含以一# (A? 夕 -、二1置降低該室中之壓力，該真空裝置 在該處理環焙& ^ 一 兄内的一生產製程一起被利用。 17