TW201420435A - 超高純度的液體試劑之儲存及配給 - Google Patents

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Abstract

一種用於配給超高純度的化學試劑之供應瓶，包含金屬容器，該金屬容器界定包括內部表面結構的可包覆性內部容積，其中該內部表面結構以超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯塗層來塗布。舉例而言，此供應瓶可利用以儲存及將超高純度化學試劑配給至半導體製造工具，或至用於製造平板顯示器或太陽能板的工具。

Description

超高純度的液體試劑之儲存及配給
本揭示案係關於用於儲存且配給超高純度試劑的供應瓶，舉例而言，此供應瓶係在半導體產品的製造中使用。
在半導體產品的製造中所使用的超高純度試劑的供應中，已發展出各種廣泛的源瓶。隨著微電子裝置的特徵及尺寸逐步降低至奈米規模的制度，於此等裝置的製作中(例如，在摻雜、氣相沉積、掩蔽、蝕刻、清洗、及其他操作中)所使用的試劑，便相對應地需要增加高的純度。
此化學試劑純度上的需求之改變，係從百萬分之一的濃度之污染，至十億分之一的濃度之污染，而至每兆分之一的濃度之污染，相對應地需要可填充此等化學試劑而不會減少化學試劑的超高純度之源瓶。
本揭示案係關於一種用於儲存及配給超高純度試劑的供應瓶。
在一個態樣中，本揭示案係關於一種用於配給超高純度化學試劑的供應瓶，包含：金屬容器，該金屬容器界定 包括內部表面結構的可包覆性內部容積，其中該內部表面結構係以超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯(polyperfluoroalkoxyethylene)塗層來塗布。
本發明的其他態樣、特徵及實施例將更完整地從隨後的揭示及隨附請求項得知。
10‧‧‧供應瓶
12‧‧‧金屬容器
14‧‧‧基座元件
16‧‧‧蓋
18‧‧‧機械緊固件
20‧‧‧入口導管
22‧‧‧入口埠
24‧‧‧內部容積
26‧‧‧排放導管
28‧‧‧排放流體通路
30‧‧‧液體位準感測器
32‧‧‧PFA塗布層
36‧‧‧PFA塗布層
第1圖係根據本揭示案的一個實施例的供應瓶的透視圖。
第2圖係第1圖的供應瓶之立面的剖面視圖，顯示供應瓶的詳細結構。
本發明係關於一種用於儲存及配給超高純度化學試劑的供應瓶，舉例而言，此供應瓶應用於半導體處理、太陽能電池的製作、平板顯示器的製造、奈米材料的合成等等。
如此處所使用，「超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯塗層」一詞係代表當呈現在安瓿的內部金屬表面結構時，對填充於安瓿中且初始含有少於50ppt的金屬去離子水，以30℃在安瓿中儲存40小時的時段之後，能夠有效地維持少於50ppt的金屬濃度的塗層。
第1圖係根據本揭示案的一個實施例的供應瓶10之透視圖。如圖示，用於配給超高純度化學試劑的供應瓶10包含金屬容器12，該金屬容器12界定可包覆性內部容積。容器包括具有凸緣的基座元件14，以界定容器的底面。蓋16係藉由諸如螺栓及螺帽組件的機械緊固件18，而固定至容器。蓋 包括分隔開的入口埠及出口埠，此等入口埠及出口埠與流體通路相關聯，用於引導超高純度化學試劑至瓶，且從瓶配給超高純度化學試劑。入口埠及相關聯的流體通路亦可用於在容器中藉由壓力間接地配給超高純度化學試劑，例如藉由引導鈍氣以在瓶中的液體上施加壓力，以作用超高純度化學試劑的配給操作。
第2圖係第1圖的供應瓶之立面的剖面視圖，顯示供應瓶的詳細結構。用於第1圖相對應的結構元件之元件符號係相對應地顯示於第2圖中，以相同元件符號標示。
如第2圖的剖面立面視圖中所顯示，供應瓶10包括金屬容器12，該金屬容器具有凸緣的基座元件14界定容器的底面，以藉由蓋16的關閉而構成可包覆性內部容積，其中蓋16藉由機械緊固件18固定至容器12。供應瓶的蓋包括入口結構，該入口結構包括與入口埠22流體連通的入口導管20，用於引導超高純度化學試劑至容器內部容積24，且實質上且可選地引導加壓氣體，用於間接地加壓配給內部容積中含有的液體。
供應瓶的蓋進一步包括排放導管26，該排放導管26於較低端開放，以准許液體的出路從瓶通過此導管。排放導管向上延伸通過蓋16中的排放埠，且耦接至排放流體通路28，該排放流體通路28藉由適當的設備耦接至排放導管。排放導管26在較低部分可與液體位準感測器30相關聯，該液體位準感測器可安排用於當填充在內部容積24中的液體降低至預定的較低限度時產生訊號，以指示容器中空的狀態發 生。本揭示案考慮頂端開啟的容器，以及裝設蓋、帽蓋、包體或類似者的瓶。
根據本揭示案，在供應瓶的可包覆性內部容積中的內部表面結構係以超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯(polyperfluoroalkoxyethylene，PFA)塗層來塗布。PFA塗層包含在側壁、底面、及蓋表面與瓶的內部容積24結合的PFA塗布層32，以及在排放導管26及液體位準感測器30的外側表面上的PFA塗布層36。以此方式，供應瓶的內部表面結構係以PFA塗層塗布。
在供應瓶的內部表面結構上PFA塗層的厚度可為任何適合的厚度，以有效地提供且保存儲存在瓶中且從瓶中配給的化學試劑的超高純度特性。在某些實施例中，在瓶的內部表面結構上之PFA塗層可具有從2.5mils至12mils(63.5μm至304.8μm)之範圍的厚度。在其他實施例中，可使用更厚的PFA塗層，例如從15mils至50mils(381μm至1270μm)之範圍。
PFA塗層可施加在供應瓶的終端內部表面結構，例如，以任何適合的方式施加在蓋的下側上、在側壁及容器的底面上、及在排放導管、漂浮感測器、及其他內部表面結構元件的外部表面上。在一個實施例中，PFA塗層係藉由此表面結構的粉末塗布來施加。可使用用於塗布的其他施加方法，只要施加在瓶的內部表面的PFA塗層為「超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯塗層」，即在此處上述對此詞彙的意含之中。
儘管PFA樹脂先前已經提議用於形成擠壓成形的容器及細管，而用於水及化學物質的容納，但發現必須將聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)與PFA混合，成為混合的共聚組成物，以便克服當單獨使用此應用時PFA的缺陷。相對地，在製作及使用本揭示案的供應瓶中，無須此類的將PFA與PTFE或其他共聚物材料混合，且已發現本揭示案的PFA塗層薄膜能對引導至本揭示案的供應瓶及從本揭示案的供應瓶配給高效率地提供且維持化學試劑的超高純度。
用於在供應瓶的內部表面結構上形成PFA塗層的粉末塗布或其他應用方法係有利地在對容器適合的清洗之後執行，使得瓶的內部表面結構在特性上適當地不含污染。舉例而言，清洗溶液可施加至待塗布的瓶表面，接著進行沖洗，且重複地施加清洗溶液，直到待塗布的內部表面在特性上足夠乾淨。瓶的內部表面的塗布可在真空及高溫下執行，以確保塗層係以光滑且均勻的方式施加至瓶的內部表面。
在供應瓶中超高純度化學試劑的主要污染物包括來自瓶的金屬容器的金屬種類之金屬容器，例如，污染種類係諸如鋰、鈹、鈉、鎂、鋁、鉀、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、鈷、銅、鋅、鎵、鍺、砷、鍶、銀、鎘、銦、錫、銻、鋇、鎢、金、汞、鎵、鉛、鉍、釷、鈾、鋯、鉬、鈮、及鉭。本揭示案的供應瓶藉由供應瓶的PFA塗層，使得在初始以高純度化學試劑填充之後，每兆分之一(ppt)的制度之污染物濃度維持相當的時段。
儲存在供應瓶中且從供應瓶配給的超高純度化學試 劑可為任何適合的類型，且可包括溶劑、化學前驅物、光阻、清潔劑、摻雜材料、金屬有機試劑、或需要以超高純度使用的其他化學物質。在一個實施例中，化學試劑包含超高純度去離子水。在另一實施例中，化學試劑包含矽酸乙酯(tetraethylorthosilicate，TEOS)。儘管超高純度化學試劑可具有液體特性，本揭示案考慮任何適合類型及位相的材料，此材料儲存在供應瓶中且從供應瓶配給。因此，放置在瓶中用於後續配給的材料可為液體、氣體、或固體，或以溶液、懸浮液、泥漿、多相組成物、液體混合物、固體混合物、或氣體混合物的形式呈現。舉例而言，瓶在使用中可被加熱，以造成固體或液體材料揮發成蒸氣或氣體而配給。
本揭示案的供應瓶中的金屬容器可為任何適合的金屬配置。舉例而言，瓶可包括以鋼、鈦、鋁或其他金屬組成物形成的容器及蓋部件，金屬組成物可包括純金屬、合金、混合金屬、金屬組成材料等等。在一個實施例中，容器及蓋係以不鏽鋼形成。
在一特定範例中，第1圖及第2圖中概要地顯示的供應瓶的類型係以316不鏽鋼製作，且在其內部表面結構上以具有從4mils至12mils(0.1公釐至0.3公釐)之範圍的厚度的PFA塗布層來塗布。安瓿具有5.375英吋(13.7公分)的高度及4.94英吋(12.5公分)的直徑。此瓶有效地對每兆分之一的純度的去離子水在填充於瓶之後維持此純度水準至少兩星期。
本揭示案的供應瓶可提供作為各種利用超高純度化 學試劑的系統之部件。舉例而言，在各種實施例中，本揭示案的供應瓶可包含在超高純度去離子水配給裝置中。在其他實施例中，本揭示案的供應瓶可包含在半導體製造工具中，或在製造平板顯示器或太陽能板的工具中。以上利用供應瓶的系統僅為示例，且應瞭解可考慮各種替代使用方式，其中本揭示案的超高純度化學試劑供應瓶提供超高純度化學試劑的來源至各種處理及終端使用應用的任一者。
儘管已經參考特定態樣、特徵及圖示實施例而在此處說明揭示案，將理解本揭示案的效用並非因此而限制，而應延伸且包含各種其他改變、修改及替代實施例，基於此處的說明書，將對本發明揭示案領域中具有通常知識者進行建議。相對應地，此處之後所主張的發明意圖為廣泛地解釋且詮釋，而包括此精神及範疇之中的所有此等改變、修改及替代實施例。
10‧‧‧供應瓶
12‧‧‧金屬容器
14‧‧‧基座元件
16‧‧‧蓋
18‧‧‧機械緊固件
20‧‧‧入口導管
22‧‧‧入口埠
24‧‧‧內部容積
26‧‧‧排放導管
28‧‧‧排放流體通路
30‧‧‧液體位準感測器
32‧‧‧PFA塗布層
36‧‧‧PFA塗布層

Claims (10)

  1. 一種用於配給超高純度化學試劑的供應瓶，包含：一金屬容器，該金屬容器界定包括內部表面結構的一可包覆性內部容積，其中該內部表面結構係以一超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯(polyperfluoroalkoxyethylene)塗層來塗布。
  2. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯塗層具有從15mils至50mils之一範圍的一厚度。
  3. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該容器額外地以該超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯塗層，在該容器的外部表面塗層。
  4. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該容器包含一可移除蓋，該可移除蓋之中包括分隔開的入口及出口通道。
  5. 如請求項第4項所述之供應瓶，其中該出口通道與一排放導管連通，該排放導管接合至該蓋且延伸至該供應瓶的該內部容積之一下部分中。
  6. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該金屬容器係以至少一個選自以下所構成之一金屬的群組來製作：鋼、鈦及鋁。
  7. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該金屬容器係以不鏽鋼製作。
  8. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該超高純度有效的聚全氟烷氧基乙烯塗層具有從2.5mils至12mils之一範圍的一厚度。
  9. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該供應瓶係包含在一超高純度去離子水配給裝置中。
  10. 如請求項第1項所述之供應瓶，其中該供應瓶係包含在一半導體製造工具中。
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