TW201641872A - 氣體櫃 - Google Patents

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察伯斯巴瑞盧伊斯
史維尼約瑟夫Ｄ
瑞理查Ｓ
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恩特葛瑞斯股份有限公司
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Abstract

敘述氣體供應系統與方法，用於傳送氣體至氣體使用處理工具，例如，用於製造半導體產品、平板顯示器、太陽能電池板等的氣體使用工具。氣體供應系統可包括氣體櫃，氣體櫃係配置有吸附劑式及/或內部壓力調節式氣體供應容器在其中，以及敘述一種氣體混合歧管，氣體混合歧管可設置在氣體櫃中或以獨立的方式操作。在一態樣中，敘述了氣體供應系統，其中在分配操作的壓力控制的終止之後，容易冷卻的容器受到處理(該冷卻涉及氣體供應壓力的減小)，以用於在此種終止之後的分配操作，達到容器中的剩餘氣體的使用。

Description

氣體櫃
本揭示案係關於氣體混合系統與方法，且關於氣體櫃，具有實用性來供應氣體用於氣體使用應用，例如半導體產品、平板顯示器、與太陽能電池板的製造。
在使用氣體供應容器的許多工業應用中，通常實際上將氣體供應容器部署在氣體櫃中，氣體櫃作為封圍體，其中容器耦接至流動迴路，用於傳送氣體至下游的氣體使用工具。氣體櫃在此方面為容納結構，其中，除了流動迴路用於傳導分配自氣體櫃中的氣體供應容器的氣體至下游工具之外，監測與控制儀器可提供來確保氣體以所欲的溫度、壓力、流速、與成分從氣體櫃供應。氣體櫃也可配置有入口與排氣組件，用於流動通風氣體通過氣體櫃的內部容積，使得來自氣體櫃中的氣體供應容器或來自流動迴路與耦接部的任何氣體洩漏可清掃出氣體櫃，並且傳送至處理設施或其他處置。
因為氣體櫃在工業處理的供應氣體中的廣泛使用，本領域持續追求氣體櫃的設計、功能、操作與使用的改良。
本揭示案係關於氣體供應系統與方法，以及配置成包括氣體供應容器的氣體櫃，用於傳送氣體至氣體使用工具。
在一態樣中，本揭示案係關於一種氣體供應系統，包括：至少一氣體供應容器，至少一氣體供應容器在分配操作中容易冷卻，該冷卻涉及從容器分配的氣體的壓力的減小；監測系統，監測系統係配置來偵測至指示容器的耗盡的壓力之壓力減小，並且終止容器的分配操作；以及加溫系統，加溫系統係配置來在容器的分配操作終止時加溫容器，使得容器加溫至一程度，使得容器中剩餘氣體的壓力增加至高於指示容器的耗盡的壓力，以藉此促成容器的重新分配操作。
在另一態樣中，本揭示案係關於一種氣體供應系統，用於傳送不同的共流氣體，不同的共流氣體含有相同的摻雜劑物種，其中共流氣體係傳送自選自吸附劑式氣體供應容器、內部壓力調節式氣體供應容器、與上述的組合之個別的容器。
在另外的態樣中，本揭示案係關於一種氣體混合系統，包括：氣體混合歧管，氣體混合歧管具有多個氣體輸入，氣體混合歧管具有多個混合氣體輸出；監測與控制系統，監測與控制系統係配置來操作氣體混合歧管並且經由信號傳輸線來從氣體混合歧管接收反饋；以及至少一遠端光纖鏈路，至少一遠端光纖鏈路互連該監測與控制系統以及至少一遠端輸入/輸出介面單元。
本揭示案的另外態樣係關於一種從至少一氣體供應容器供應氣體的方法，至少一氣體供應容器在分配操作中容易冷卻，該冷卻涉及從容器分配的氣體的壓力的減小，該方法包括下述步驟：監測分配自容器的氣體的壓力；在偵測到至指示容器的耗盡的壓力之壓力減小時，終止容器的分配操作；以及在容器的分配操作終止時加溫容器，使得容器加溫至一程度，使得容器中剩餘氣體的壓力增加至高於指示容器的耗盡的壓力，以藉此促成容器的重新分配操作。
本揭示案的又另一態樣係關於一種供應共流氣體的方法，共流氣體含有相同的摻雜劑物種，該方法包括下述步驟：從選自吸附劑式氣體供應容器、內部壓力調節式氣體供應容器、與上述的組合之個別的容器，傳送共流氣體。
本揭示案的又另一態樣係關於一種供應混合氣體的方法，包括下述步驟：混合來自本揭示案的氣體混合系統中的不同氣體供應容器的氣體，並且在氣體混合歧管的多個混合氣體輸出的一者中排放來自氣體混合歧管的混合氣體。
本揭示案的其他態樣、特徵與實施例將從隨後的敘述與所附申請專利範圍而更完全地顯而易見。
100‧‧‧容器
102‧‧‧容器部
104‧‧‧吸附劑
106‧‧‧閥頭
108‧‧‧閥致動器
110‧‧‧氣體分配埠口
200‧‧‧容器
202‧‧‧容器部
204‧‧‧內部容積
206‧‧‧過濾器
208、210‧‧‧壓力調節器
212‧‧‧氣體分配導管
214‧‧‧氣體入口管
220‧‧‧閥頭
222‧‧‧氣體排放埠口
224‧‧‧致動器
226‧‧‧凸緣
300‧‧‧氣體混合系統
302‧‧‧氣體混合歧管
304‧‧‧氣體輸入
306‧‧‧混合氣體輸出
310‧‧‧雙向信號傳輸線
312‧‧‧控制電腦
314‧‧‧光纖鏈路
316‧‧‧雙向光纖傳輸線
400‧‧‧氣體櫃組件
402‧‧‧氣體櫃
404、406‧‧‧側壁
408‧‧‧底板
410‧‧‧後壁
411‧‧‧頂板
412‧‧‧內部容積
414、420‧‧‧門
416、422‧‧‧窗
418‧‧‧閂鎖元件
424‧‧‧鎖固元件
426‧‧‧歧管
428‧‧‧出口
430‧‧‧入口連接管線
432‧‧‧壁
433‧‧‧氣體供應容器
436‧‧‧上頸部
438‧‧‧閥頭
442‧‧‧耦接部
446、448‧‧‧條帶緊固件
449‧‧‧載體氣體入口埠口
460‧‧‧第二氣體供應容器
462‧‧‧第三氣體供應容器
464、466‧‧‧條帶緊固件
468、470‧‧‧條帶緊固件
472‧‧‧顯示器
474‧‧‧排氣風扇
476‧‧‧耦接配件
478‧‧‧排放導管
第1圖根據本揭示案，為吸附劑式氣體供應容器的部分剖面透視圖，可用於氣體櫃中。
第2圖根據本揭示案，為壓力調節式氣體供應容器的部分剖面透視圖，可用於氣體櫃中。
第3圖為氣體混合系統的示意圖，氣體混合系統可用於供應來自例如本揭示案的氣體櫃中的氣體供應容器的氣體。
第4圖根據本揭示案的一實施例，為氣體櫃組件的前透視圖，併入有吸附劑式氣體供應容器。
本揭示案係關於氣體供應系統與方法，以及氣體櫃，係配置來供應氣體至氣體使用工具，且在半導體產品、平板顯示器、與太陽能電池板等的製造中具有實用性。
在一態樣中，本揭示案係關於一種氣體供應系統，包括：至少一氣體供應容器，至少一氣體供應容器在分配操作中容易冷卻，該冷卻涉及從容器分配的氣體的壓力的減小；監測系統，監測系統係配置來偵測至指示容器的耗盡的壓力之壓力減小，並且終止容器的分配操作；以及加溫系統，加溫系統係配置來在容器的分配操作終止時加溫容器，使得容器加溫至一程度，使得容器中剩餘氣體的壓力增加至高於指示容器的耗盡的壓力，以藉此促成容器的重新分配操作。
在此種系統中，氣體供應容器可包括吸附劑作為容器在分配操作中供應的氣體的儲存介質，分配操 作包括從吸附劑脫附氣體。吸附劑可例如包括碳吸附劑或其他合適的吸附劑介質。
在此種氣體供應系統中的加溫系統可包括加熱器，加熱器係配置來加熱氣體供應容器，例如，加熱套或其他熱輸入裝置或組件。
上述的氣體供應系統可包括多個氣體供應容器，多個氣體供應容器係操作上配置成使得當監測系統終止第一容器的分配操作時，第二容器開始分配操作，以確保氣體供應的連續性。在此種態樣中的氣體供應系統可操作上配置成使得當第一容器加溫至促成第一容器的重新分配操作時，終止第二容器的分配操作並且開始已加溫的第一容器的重新分配操作。
在如同上述的氣體供應系統的其他實施例中，氣體供應容器可設置在氣體櫃中。多個氣體供應容器可提供在氣體櫃中，氣體櫃操作上配置有混合歧管，混合歧管用於混合分配自多個氣體供應容器的二或更多個氣體供應容器的氣體。
本揭示案在另一態樣中係關於一種氣體供應系統，用於傳送不同的共流氣體，不同的共流氣體含有相同的摻雜劑物種，其中共流氣體係傳送自選自吸附劑式氣體供應容器、內部壓力調節式氣體供應容器、與上述的組合之個別的容器。不同的共流氣體可例如包括第一氣體供應容器中的GeF4與第二氣體供應容器中的GeH4。
本揭示案的又另一態樣係關於一種氣體混合系統，包括：氣體混合歧管，氣體混合歧管具有多個氣體輸入，氣體混合歧管具有多個混合氣體輸出；監測與控制系統，監測與控制系統係配置來操作氣體混合歧管並且經由信號傳輸線來從氣體混合歧管接收反饋；以及至少一遠端光纖鏈路，至少一遠端光纖鏈路互連該監測與控制系統以及至少一遠端輸入/輸出介面單元。
在此種氣體混合系統中，遠端輸入/輸出介面單元可配置來傳送控制信號直接至氣體混合歧管來用於氣體混合歧管的操作，或至監測與控制系統來用於氣體混合歧管的操作。系統可包括多個遠端輸入/輸出介面單元，其中氣體混合系統係配置有軟體聯鎖，以防止產生不正確比例的混合物，及/或避免一或更多個處理工具的處理工具要求之間的衝突，一或更多個處理工具以氣體混合物的接收關係耦接至氣體混合歧管。氣體混合歧管可設置在氣體櫃中。氣體混合系統可配置來在其中的每一混合操作之後排空混合歧管。混合歧管可包括內建的感測器，感測器係配置來偵測及/或驗證歧管所產生的氣體混合物中的氣體純度及/或氣體成分比例。
本揭示案的另一態樣係關於一種從至少一氣體供應容器供應氣體的方法，至少一氣體供應容器在分配操作中容易冷卻，該冷卻涉及從容器分配的氣體的壓力的減小，該方法包括下述步驟：監測分配自容器的氣體的壓力；在偵測到至指示容器的耗盡的壓力之壓力減 小時，終止容器的分配操作；以及在容器的分配操作終止時加溫容器，使得容器加溫至一程度，使得容器中剩餘氣體的壓力增加至高於指示容器的耗盡的壓力，以藉此促成容器的重新分配操作。
本揭示案的另一態樣係關於一種供應共流氣體的方法，共流氣體含有相同的摻雜劑物種，該方法包括下述步驟：從選自吸附劑式氣體供應容器、內部壓力調節式氣體供應容器、與上述的組合之個別的容器，傳送共流氣體。
在另一態樣中，本揭示案係關於一種供應混合氣體的方法，包括下述步驟：混合來自本揭示案的氣體混合系統中的不同氣體供應容器的氣體，並且在氣體混合歧管的多個混合氣體輸出的一者中排放來自氣體混合歧管的混合氣體。
本揭示案的上述態樣在下文中更完整地敘述與詳細說明。
在各種氣體供應操作中，例如半導體製造，需要達到來自氣體供應容器之每分鐘數公升的數量級的高流速，例如吸附劑式或壓力調節式容器。
典型的處理可能涉及每分鐘2L的氣體流動達兩小時的持續時間，之後為20分鐘的非流動時期，因為氣體使用工具正在更換晶圓。然後，此等待時期之後將是另外兩小時的流動時間。整天或其他的正常運轉操作時期，該處理將持續在兩小時的氣體流動、隨後20分 鐘的等待之間交替。在此處理中，最小的所欲傳送壓力可為300托耳的數量級。在此典型的處理中，可使用氣體櫃，氣體櫃中安裝有兩個50L的氣體供應容器。
此處理的操作中遇到的問題為：當氣體在分配操作期間流動自氣體供應容器時，容器將開始冷卻，這導致容器中的氣體壓力下降。一旦氣體供應容器壓力在此種下降壓力的分配操作期間達到300托耳的設定點時，氣體櫃監測與控制系統將解釋此下降壓力與設定點的到達為指示容器的氣體含量的耗盡，且氣體櫃監測與控制系統將關掉此「耗盡的」容器，例如，藉由關閉此容器的閥頭中的閥，並且打開新的氣體供應容器，例如，藉由打開此新的氣體供應容器的閥頭中的閥，以確保氣體供應至下游的氣體使用工具的連續性。在此種方式中，原本的氣體供應容器將退出服務，並且排程來更換(涉及到從氣體櫃移除此容器)，並且安裝另一個含有要分配的氣體的新容器。
因此，在容器仍具有顯著剩餘的氣體來用於持續的分配操作的時間點時，氣體分配操作所伴隨的容器冷卻會導致過早指示氣體供應容器的空的或耗盡的狀態。此冷卻中介指示的空的或耗盡的狀態在含有吸附劑的容器的情況中特別嚴重，其中氣體從吸附劑儲存介質脫附會構成更顯著的冷卻。
本揭示案設想到此問題的解決方案：藉由氣體櫃中或與氣體櫃相關的修改式氣體監測與控制系統， 此系統係操作成使得當原本的分配氣體供應容器被認為是「空的」時，並不因此而排程該容器從氣體櫃移除，而是保持在閒置狀態中，並且加溫至氣體可再次從容器分配的溫度，使得容器中氣體的顯著剩餘存量隨後可用於分配。此種加溫可包括加溫容器與其內容物至高於周遭(室內)溫度及/或藉由致動圍繞容器的加熱套來擴大加熱，或以其他適當的方式。在本揭示案的具體實施例中，加溫的溫度可例如加溫至35℃至50℃的溫度範圍。
此種加溫係實行成使得先前因為氣體的脫附所導致的冷卻可以克服。因此，已經切換至啟用分配操作的第二氣體供應容器可在前述的處理中用於兩小時的分配時期，而先前因為監測到冷卻而離線的第一氣體供應容器則加溫至適當的溫度，以促成第一氣體供應容器在下個接續的兩小時分配時期用於供應氣體。此方式的操作可促成更徹底地利用每一氣體供應容器的氣體存量，以及降低需要更換氣體容器的次數。
本揭示案在另一態樣中係關於氣體的共流，其中不同的氣體同時流動至處理工具，例如汽相沉積腔室、磊晶生長腔室、佈植腔室、或其他氣體使用工具。在離子佈植的情況中的此種氣體可包括含有相同摻雜劑物種的共流氣體，例如GeF4與GeH4，其中共流氣體係傳送自選自吸附劑式氣體儲存與分配容器、內部壓力調節式容器(亦即，容器具有內部設置的壓力調節裝置)、 以及此種吸附劑式與內部壓力調節式容器的組合之個別的容器。
第1圖與第2圖中繪示此種類型的氣體供應容器。
第1圖根據本揭示案，為吸附劑式氣體供應容器100的部分剖面透視圖，可用於氣體櫃中。容器100包括容器部102，容器部102中設置有吸附劑104。在容器部102的上端處，容器部102耦接至閥頭106，閥頭106包括內部閥腔室，在內部閥腔室中設置有閥元件，閥元件可選擇性轉移於完全打開與完全關閉位置之間。閥腔室連通於容器部102的內部容積，並且連通於氣體分配埠口110。閥腔室中的閥元件耦接於閥致動器108，閥致動器108可包括如同所示的手輪，或者替代地，自動致動器，例如，氣動致動器、電性螺線管致動器、或其他合適的自動致動器。
容器部102中的吸附劑104可為任何合適的類型，並且可例如包括碳吸附劑、鋁矽酸鹽、矽土、吸附劑粘土、分子篩、或任何其他吸附劑，適合使用作為氣體儲存與分配介質，用於在儲存與運輸狀態期間的氣體吸附儲存，並且在分配狀態下，有效地脫附釋放氣體，用於從容器部通過氣體分配埠口110排放，其中閥頭106中的閥元件打開來用於此分配。
在分配狀態下氣體從吸附劑的脫附可為熱中介的脫附，其中容器部與內含的吸附劑受到加熱。或者， 脫附可藉由壓力差來達成，例如，利用耦接至流動迴路的氣體分配埠口110，流動迴路中的壓力低於容器部102中的壓力。作為又另一替代例，脫附可如此達成：藉由使載體氣體流動通過容器部的內部容積，以產生質量轉移梯度，導致來自吸附劑的吸附氣體的釋放並且通過進入載體氣體中，以經由氣體分配埠口110從容器排放。前述的脫附與氣體分配模式可用於給定的應用中的特定組合中，適於所涉及的氣體與其最終用途。
第2圖根據本揭示案，為壓力調節式氣體供應容器200的部分剖面透視圖，可用於氣體櫃中。容器200包括容器部202，容器部202界定封閉的內部容積204。容器部202在其上端處耦接於凸緣226，凸緣226接著耦接於閥頭220，閥頭220包括在閥腔室中的閥元件，閥腔室連通於容器部202的內部容積204並且連通於容器的氣體排放埠口222。閥元件耦接於致動器224，致動器224可包括手動手輪，如同所示，或者替代地，任何適當類型的自動致動器。
容器200在容器部202中固持有內部壓力調節組件，內部壓力調節組件包括串接配置的壓力調節器208與210，壓力調節器208與210由氣體分配導管212互連。壓力調節器208接著由氣體入口管214連接至過濾器206。過濾器206可包括置中的基質或其他過濾器元件，用於防止微粒進入氣體排放路徑的目的，氣體排放路徑包括管214、壓力調節器208、氣體分配導管 212、壓力調節器210、以及連接壓力調節器210與閥頭220的氣體分配導管(此氣體分配導管在第2圖的視圖中不可見)。
調節器208與210可為設定點調節器類型，其中下壓力調節器208具有較高的設定點壓力，且其中上壓力調節器210具有較低的設定點壓力，其中提供個別的設定點壓力，以確保來自容器的氣體在氣體分配埠口222中以所欲的壓力狀態分配。
個別的共流氣體可由第1圖與第2圖所示類型的容器來供應，其中容器設置在氣體櫃中，其中容器耦接於流動迴路，以供應個別的氣體來用於下游的氣體使用工具。共流氣體可在分開的氣體流動通路中流動至下游工具，或者替代地，此種氣體可彼此混合，例如，在設置於氣體櫃中的混合腔室中。
藉由針對個別的氣體提供分開的吸附劑式或內部壓力調節式容器，個別的氣體可用低壓力供應(例如，低於大氣壓力)，且此壓力可相同或不同於彼此。以此方式，藉由以不同的壓力供應不同的氣體，個別的氣體的混合可容易變得壓力相等，但是第一實例中的不相等壓力可用於以高效率的方式並且以每一氣體成分相對於其他氣體成分的所欲比例來實行氣體的混合。例如，較低流速、較高壓力的氣體可混合於較高流速、較低壓力的氣體。特定氣體相對於其他氣體的壓力與流速的其 他變化可用於提供下游氣體使用工具中的混合氣體組成物。
共流氣體的此種混合可藉由根據本揭示案的另外的態樣之氣體混合系統來實行。
在許多氣體使用處理系統中，使用特種氣體混合物，例如上述的共流氣體混合物。在各種處理中，顯著的益處可得自改變混合物的個別氣體成分的混合比例的能力。這在32nm與更小的處理節點中使用的電漿摻雜處理中尤其為真。
本揭示案的氣體混合系統包括混合歧管，混合歧管具有僅利用一些輸入氣體來產生多個輸出混合物之能力。氣體混合系統的特徵在於：隔離的歧管，隔離的歧管具有輸出通道之間的混合隔離；歧管的循環清洗，以確保氣體混合物含量；處理工具的連通；電腦控制，具有能力來聯鎖通道，以防止意外的氣體混合物污染；利用測量的氣體採樣，以確認混合比例；以及遠距離的遠端通訊。
此種氣體混合系統可使用在固持有吸附劑式及/或內部壓力調節式氣體供應容器的氣體櫃中，如同上面例示性敘述的。氣體混合系統可包括多個預混合輸入或後混合輸出。在各種實施例中，氣體混合系統包括具有兩個輸入與一個輸出的混合歧管，混合歧管具有處理工具通訊與遠端控制。
第3圖根據本揭示的另外的實施例，為氣體混合系統300的示意圖，氣體混合系統300可用於供應來自例如本揭示案的氣體櫃中的氣體供應容器的氣體。
氣體混合系統300包括氣體混合歧管302，氣體混合歧管302具有多個氣體輸入304與多個混合氣體輸出306。氣體混合歧管302係配置成由中央處理單元控制，例如第3圖中所示的控制電腦312，控制電腦312藉由雙向信號傳輸線310而以雙向信號傳輸的關係連接於氣體混合歧管。此種信號傳輸線容納來自控制電腦312的控制信號傳輸至混合歧管302，以及監測與反饋信號從混合歧管傳輸至控制電腦。為了供應此種監測與反饋信號傳輸，混合歧管302可包括適當的監測、偵測、與信號產生元件，例如，以監測氣體複合物、流速、壓力、溫度、複合物等。
控制電腦312可編程地配置來根據預定的循環時間程式，控制混合歧管302，例如，涉及致動器的致動，以關閉或打開與氣體輸入304及/或混合氣體輸出306相關的氣體流量控制閥。更一般地，控制電腦312可編程地配置來以任何合適的方式控制混合歧管302的操作，提供混合氣體至下游的氣體使用工具。
氣體混合系統300也可包括由光纖促成的介面，用於與本地氣體混合系統元件的遠距離介面連接，且系統可包括多個遠端介面與相關的通訊能力，使得系統係配置成藉由對應的處理工具連接，供應混合氣體至 多個處理工具。本地的氣體混合歧管302可安裝在適當類型的氣體櫃中，例如TX 4櫃，商業上可取得自Entegris公司(美國的麻薩諸塞州的比爾里卡)，配置來在其中安裝吸附劑式容器(例如，在商標SDS之下、商業上可取得自Entegris公司(美國的麻薩諸塞州的比爾里卡)的容器)，及/或內部壓力調節式容器(例如，在商標VAC之下、商業上可取得自Entegris公司(美國的麻薩諸塞州的比爾里卡)的容器)。
如同第3圖所示，氣體混合歧管302由控制電腦中央處理單元312與輸入/輸出(I/O)驅動器來控制，並且可設置有多個(至少2個)輸入與輸出埠口。氣體混合系統300可提供作為獨立的系統，作為安裝該系統或其元件(例如混合歧管302)在氣體櫃中之替代。控制電腦中央處理單元312係繪示為藉由雙向光纖傳輸線316而連結至遠端光纖(FO,fiber-optic)鏈路314。
在此種配置中，混合歧管302中的混合操作可藉由控制電腦312的預編程控制或與遠端光纖鏈路314相關的遠端介面來實行。控制電腦312及/或遠端介面也可介接於處理工具或多個處理工具，並且使用來自工具的控制信號來傳送氣體的改變混合至工具。以此方式，遠端介面可光纖式連結，以允許超長距離的信號傳輸。軟體聯鎖可用於混合操作，以防止產生不正確比例的混合物，或者避免處理工具的要求之間的衝突。
混合歧管因此可安裝在氣體櫃中或相關於氣體櫃來安裝，氣體櫃固持有多個氣體供應容器(相同或不同的尺寸、類型等)，用於輸入氣體至混合歧管。在每一混合操作之後，混合歧管可排空，且混合歧管可包括內建的感測器，感測器係配置來偵測及/或驗證歧管所產生的氣體混合物中的氣體純度及/或氣體成分比例。
第4圖根據本揭示案的一實施例，為氣體櫃組件的前透視圖，併入有吸附劑式氣體供應容器，第3圖的氣體混合系統可用於氣體櫃組件，例如，混合歧管302安裝在氣體櫃中，其中相關的流動迴路耦接至氣體櫃組件的氣體輸入304與混合氣體輸出306。取代只有吸附劑式氣體供應容器，氣體櫃組件替代地可併入內部壓力調節式容器，或者作為又另一替代例，可併入吸附劑式氣體供應容器與內部壓力調節式容器的組合。
氣體櫃組件400包括氣體櫃402。氣體櫃402具有側壁404與406、底板408、後壁410與頂板411，這些部分一起界定出殼體，殼體具有前門414與420。殼體與個別的門封圍出內部容積412。
該等門可配置成在特性上自身關閉的且自身閂鎖的。為了此目的，門414可具有閂鎖元件418，閂鎖元件418配合地接合於門420上的鎖固元件424。門414與420可用在門關閉時產生氣密密封的此種方式來製成斜面及/或加上襯墊。
門414與420如同所示可分別配備有窗416與422。窗可為金屬絲加強的及/或鋼化的玻璃，以抵抗破損，而同時有足夠的面積來提供內部容積412與歧管426的一覽無遺，歧管426可為第4圖所示的簡化形式，或者歧管426可包括第3圖例示性繪示的類型的氣體混合歧管。
歧管426如同所示可配置有入口連接管線430，入口連接管線430可用封閉流通的方式連接於氣體供應容器433。歧管426可包括任何合適的元件，包括例如流量控制閥、質量流量控制器、處理氣體監測儀器(用於監測從供應容器分配的氣體的處理狀態，例如壓力、溫度、流速、濃度等)、歧管控制(包括自動切換組件，用於當多個此種容器安裝在氣體櫃中時，切換氣體供應容器)、洩漏偵測裝置、自動清洗設備與相關的致動器(用於當從一或更多個供應容器偵測到洩漏時，清洗氣體櫃的內部容積)。
歧管426連接至氣體櫃的壁404處的出口428，且出口428可接著連接至管道，管道用於輸送從供應容器分配的氣體至與氣體櫃耦接的下游氣體使用單元。
氣體使用單元可例如包括離子佈植器、化學汽相沉積反應器、光微影軌道、擴散腔室、電漿產生器、氧化腔室等。歧管426可建構且配置成用於提供來自供 應容器與氣體櫃之預定流速的分配氣體至氣體使用單元。
氣體櫃具有頂部安裝的顯示器472，顯示器472耦接於氣體櫃的內部容積中的歧管元件與輔助元件，用於監測氣體櫃的內部容積中從氣體供應容器分配氣體的處理。
氣體櫃也可設置有頂部安裝的排氣風扇474，排氣風扇474藉由耦接配件476而耦接至排放導管478，排放導管478用於在箭頭E所指示的方向中從氣體櫃的內部容積排放氣體。排氣風扇474可操作在適當的轉速，以施加預定的真空或負壓於氣體櫃的內部容積中，作為進一步的保護措施來對抗來自氣體櫃的氣體洩漏的任何非所欲流出。排放導管可因此耦接至下游的氣體處理單元(未圖示)，例如用於從排氣流移除任何洩漏氣體的洗滌器或析取單元。針對此目的，為了提供流入空氣的供應，氣體櫃(例如，門)可建構成允許周圍空氣的淨流入，作為吹掃或清洗流，用於清洗氣體櫃的內部容積氣體。因此，門可為百葉窗，或以其他方式建構來用於周圍空氣的進入。
氣體供應容器433可適當地包括防漏氣體容器部，防漏氣體容器部包括壁432，壁432封閉容器的內部容積。設置在容器部的內部容積中的是微粒狀固體吸附劑介質，例如，物理吸附劑材料，例如碳、分子篩、 矽土、氧化鋁等。吸附劑可為對於分配的氣體具有高吸附親和力與能力的類型。
針對例如半導體製造的應用，其中分配的反應氣體較佳地為超高純度的，例如，「7-9's」的純度，更較佳地為「9-9's」的純度，且甚至更高，吸附劑材料必須基本上不含且較佳地實質上完全不含任何污染物物種，污染物物種會導致容器中的儲存氣體的分解並且導致容器內部壓力上升至顯著高於所欲的設定點儲存壓力之位準。
例如，所欲的是，使用本發明的吸附劑式儲存與分配容器來保持氣體在壓力不顯著超過大氣壓力的儲存狀態中，例如，大約25托耳至大約800托耳的範圍中。此大氣壓力位準或低於大氣壓力的壓力位準提供與高壓壓縮氣瓶的使用相關的安全性與可靠性水平。
如同第4圖所示，氣體供應容器433為細長垂直的直立形式，具有下端安放在氣體櫃的底板408上，並且具有上頸部436，閥頭438固定至上頸部436，以防洩漏地密封容器。在氣體供應容器433的製造中，氣體供應容器433可填充有吸附劑，且此後，在吸附氣體裝載在吸附劑上之前或之後，閥頭438可固定至容器頸部，例如，藉由焊接、銅鋅合金焊接、錫焊、利用合適的密封劑材料之壓縮接合固定等，使得容器之後在與閥頭的頸部接合處在特性上為防漏的。
閥頭438設有耦接部442，用於接合氣體供應容器至合適的管道或其他流動機構，以允許來自容器的氣體的選擇性分配。閥頭可設有手輪439，用於手動打開或關閉閥頭中的閥，以流動或終止氣體流動至連接管道中。或者，閥頭可設有自動的閥致動器，自動的閥致動器連結至合適的流量控制機構，藉此，在分配操作期間維持氣體的流動在所欲的位準。
在操作中，建立氣體供應容器433的內部容積與歧管的外部管道/流動迴路之間的壓力差，以使氣體從吸著劑材料脫附並且從容器流動至氣體流動歧管426中。藉此產生用於質量轉移的濃度驅動力，藉此，氣體從吸附劑脫附並且傳送至容器的自由氣體容積中，流出容器，同時閥頭中的閥打開。
或者，要分配的氣體可至少部分從氣體供應容器433中的吸附劑熱性脫附。針對此目的，氣體櫃的底板408可具有電性可致動的電阻加熱區域，電阻加熱區域上安放容器，使得底板的電阻加熱區域的電性致動導致熱轉移至容器與其中的吸附劑材料。因為此種加熱，儲存的氣體從容器中的吸附劑脫附，並且可隨後分配。
針對此目的，藉由部署加熱套或加熱毯，可替代地加熱氣體供應容器，加熱套或加熱毯包住或圍繞容器殼體，使得容器與其內容物適當地受到加熱，以達到儲存的氣體的脫附，以及氣體的隨後分配。
作為另一方法，可在壓力差中介的脫附與熱性中介的脫附兩者的推動下，實行氣體供應容器中的儲存的氣體的脫附。
作為又另一替代例，供應容器可設有載體氣體入口埠口449，載體氣體入口埠口449可連接至氣體櫃內部或外部的載體氣體源(未圖示)。此種氣體源可提供適當的氣體的流動，例如，惰性氣體或對於下游的氣體使用單元中的處理為無害的其他氣體。以此種方式，氣體可流動通過容器，以導致發展出濃度梯度，濃度梯度將造成吸附氣體從容器中的吸附劑脫附。載體氣體可為例如氮、氬、氪、氙、氦等的氣體。
如同第4圖所示，藉由傳統類型的條帶緊固件446與448，將氣體供應容器433固持在氣體櫃中的定位。可使用其他的緊固件，例如頸環，或者可使用其他的固定結構，例如，氣體櫃的底板中的接收凹部或空腔(接收凹部或空腔可匹配地接收容器的下端在其中)，導引構件或隔室結構(導引構件或隔室結構固定地保持容器在氣體櫃的內部容積中的所欲位置中)。
雖然第4圖中的氣體櫃中僅繪示一個氣體供應容器433，此氣體櫃係繪示為可建構與配置成保持一個、兩個或三個容器在其中。除了氣體供應容器433之外，在第4圖中以虛線圖繪示選擇性的第二氣體供應容器460與選擇性的第三氣體供應容器462，第二氣體供應容器460與第三氣體供應容器462相關於個別的條帶緊 固件464與466(用於選擇性的氣體供應容器460)以及條帶緊固件468與470(用於選擇性的氣體供應容器462)。
將是顯而易見的，本揭示案的氣體櫃可廣泛地改變，以容納一個或一個以上的氣體供應容器在其中。以此方式，任何數量的氣體供應容器可保持在單一一個封圍體中，藉此在供應氣體的管理中提供增強的安全性與處理可靠性。
以此方式，可提供多個含有吸附劑的氣體供應容器及/或內部壓力調節式容器及/或任何其他適當類型的容器，用於供應下游的氣體消耗單元中所需的各種氣體成分，或提供各自含有相同氣體的多個容器。氣體櫃中的多個容器中的氣體因此可彼此相同或不同，且個別的容器可同時操作，以從容器提取氣體來用於下游的氣體消耗單元，或者個別的容器可由循環計時器程式與自動閥/歧管操作機構來操作，以依次接連打開容器，提供操作的連續性，或者以其他方式供應下游的氣體消耗單元的處理要求。
顯示器472可編程地配置有相關的電腦/微處理器機構，以提供視覺輸出，指示處理操作的狀態、流動至下游的分配氣體的體積、用於分配操作的剩餘時間或氣體體積等。顯示器可配置來提供輸出，指示氣體櫃的維修事件的時間或頻率、或對於氣體櫃組件的操作、使用與維修為合適的任何其他合適的資訊，例如， 當安裝在氣體櫃中時，第3圖所示的類型的混合歧管的操作。
顯示器也可包括聲音警示輸出機構，發訊告知需要更換氣體櫃中的容器、洩漏事件、接近循環終止、或者對於氣體櫃的操作、使用與維修有用的任何事件、狀態或處理狀態。
因此，將理解到，氣體櫃組件可在形式與功能上廣泛地改變，以提供靈活的機構來供應反應氣體至下游的氣體使用單元，例如，半導體製造設施中的處理單元。來自氣體櫃組件的供應氣體可為任何合適的類型，並且可例如包括氫化物氣體、鹵化物氣體、與氣態的有機金屬V族化合物的一或更多者，氣態的有機金屬V族化合物包括例如矽烷、乙硼烷、鍺烷、氨、磷化氫、砷化氫、銻化氫、硫化氫、硒化氫、碲化氫、三氟化硼、六氟化鎢、氯氣、氯化氫、溴化氫、碘化氫、氟化氫、四氟化鍺等，且此種氣體可包括與其混合的共流氣體物種，例如，氫、氙、氬、氨、一氧化碳、二氧化碳等。
氣體櫃組件可具有第3圖中所示的類型的混合歧管安裝在其中，以及相關於第1圖與第2圖所上述的類型的氣體供應容器，以用靈活的、成本有效的、且有效率的方式提供適當成分與特性的氣體至一或更多個處理工具。
雖然本揭示案已經參照具體的態樣、特徵與例示性實施例而提出，將理解到，本揭示案的利用性並 不因此受到限制，而是延伸且涵蓋許多其他的變化、修改、與替代實施例，如同本揭示案的本領域中熟習技藝者基於本文的敘述所將建議的。因此，本揭示案如同下文所主張的，係打算廣義地理解與解釋為包括在其精神與範圍內的所有此種變化、修改與替代實施例。
200‧‧‧容器
202‧‧‧容器部
204‧‧‧內部容積
206‧‧‧過濾器
208、210‧‧‧壓力調節器
212‧‧‧氣體分配導管
214‧‧‧氣體入口管
220‧‧‧閥頭
222‧‧‧氣體排放埠口
224‧‧‧致動器
226‧‧‧凸緣

Claims (20)

  1. 一種氣體供應系統，包括：至少一氣體供應容器，該至少一氣體供應容器在分配操作中容易冷卻，該冷卻涉及從該容器分配的氣體的壓力的減小；一監測系統，該監測系統係配置來偵測至指示該容器的耗盡的壓力之壓力減小，並且終止該容器的分配操作；及一加溫系統，該加溫系統係配置來在該容器的分配操作終止時加溫該容器，使得該容器加溫至一程度，使得該容器中剩餘氣體的壓力增加至高於指示該容器的耗盡的該壓力，以藉此促成該容器的重新分配操作。
  2. 如請求項1所述之氣體供應系統，其中該氣體供應容器包括一吸附劑作為該容器在分配操作中供應的氣體的一儲存介質，該分配操作包括從該吸附劑脫附氣體。
  3. 如請求項2所述之氣體供應系統，其中該吸附劑包括碳吸附劑。
  4. 如請求項1所述之氣體供應系統，其中該加溫系統包括一加熱器，該加熱器係配置來加熱該氣體供應容器。
  5. 如請求項1所述之氣體供應系統，其中該加溫系統包括一加熱套，該加熱套係配置來加熱該氣體供應容器。
  6. 如請求項1所述之氣體供應系統，包括多個氣體供應容器，該多個氣體供應容器係操作上配置成使得當該監測系統終止一第一容器的分配操作時，一第二容器開始分配操作，以確保氣體供應的連續性。
  7. 如請求項6所述之氣體供應系統，係操作上配置成使得當該第一容器加溫至促成該第一容器的重新分配操作時，終止該第二容器的分配操作並且開始該已加溫的第一容器的重新分配操作。
  8. 如請求項1-7之任一項所述之氣體供應系統，其中該至少一氣體供應容器係設置在一氣體櫃中。
  9. 如請求項8所述之氣體供應系統，包括在該氣體櫃中的多個氣體供應容器，該氣體櫃操作上配置有一混合歧管，該混合歧管用於混合分配自該等多個氣體供應容器的二或更多個氣體供應容器的氣體。
  10. 一種氣體供應系統，用於傳送不同的共流氣體，該等不同的共流氣體含有一相同的摻雜劑物種，其中該等共流氣體係傳送自選自吸附劑式氣體供應容器、內部壓力調節式氣體供應容器、與上述的組 合之個別的容器。
  11. 如請求項10所述之氣體供應系統，其中該等不同的共流氣體包括一第一氣體供應容器中的GeF4與一第二氣體供應容器中的GeH4。
  12. 一種氣體混合系統，包括：一氣體混合歧管，該氣體混合歧管具有多個氣體輸入，該氣體混合歧管具有多個混合氣體輸出；一監測與控制系統，該監測與控制系統係配置來操作該氣體混合歧管並且經由信號傳輸線來從該氣體混合歧管接收反饋；及至少一遠端光纖鏈路，該至少一遠端光纖鏈路互連該監測與控制系統以及至少一遠端輸入/輸出介面單元。
  13. 如請求項12所述之氣體混合系統，其中該遠端輸入/輸出介面單元係配置來傳送控制信號直接至該氣體混合歧管來用於該氣體混合歧管的操作，或至該監測與控制系統來用於該氣體混合歧管的操作。
  14. 如請求項13所述之氣體混合系統，包括多個遠端輸入/輸出介面單元，其中該氣體混合系統係配置有軟體聯鎖，以防止產生不正確比例的混合物，及/或避免一或更多個處理工具的處理工具要求 之間的衝突，該一或更多個處理工具以氣體混合物的接收關係耦接至該氣體混合歧管。
  15. 如請求項12所述之氣體混合系統，其中該氣體混合歧管設置在一氣體櫃中。
  16. 如請求項12所述之氣體混合系統，係配置來在其中的每一混合操作之後排空該混合歧管。
  17. 如請求項12所述之氣體混合系統，其中該混合歧管包括內建的感測器，該感測器係配置來偵測及/或驗證該歧管所產生的一氣體混合物中的氣體純度及/或氣體成分比例。
  18. 一種從至少一氣體供應容器供應氣體的方法，該至少一氣體供應容器在分配操作中容易冷卻，該冷卻涉及從該容器分配的氣體的壓力的減小，該方法包括下述步驟：監測分配自該容器的氣體的壓力；在偵測到至指示該容器的耗盡的壓力之壓力減小時，終止該容器的分配操作；及在該容器的分配操作終止時加溫該容器，使得該容器加溫至一程度，使得該容器中剩餘氣體的壓力增加至高於指示該容器的耗盡的該壓力，以藉此促成該容器的重新分配操作。
  19. 一種供應共流氣體的方法，該等共流氣體 含有一相同的摻雜劑物種，該方法包括下述步驟：從選自吸附劑式氣體供應容器、內部壓力調節式氣體供應容器、與上述的組合之個別的容器，傳送該等共流氣體。
  20. 一種供應混合氣體的方法，包括下述步驟：混合來自根據請求項12的一氣體混合系統中的不同氣體供應容器的氣體，並且在該氣體混合歧管的該等多個混合氣體輸出的一者中排放來自該氣體混合歧管的混合氣體。
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