[發明專利]低釋放率的氣瓶組件

無效

• 申請號: 201210291779.8
• 申請日: 2007-06-26
• 公開（公告）號: CN102853254A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: M.L.沃納;D.C.海德曼
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: F17C13/04
• 分類號: F17C13/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張昱;曹若

本申請是申請日為2007年6月26日、申請號為200780024551.X、發明名稱為“低釋放率的氣瓶組件”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于將高毒性的和/或可燃的化合物輸送至半導體制造工具的高壓氣瓶組件(package)。

背景技術

諸如半導體制造的工業處理及制造應用需要對高毒性的或可燃的氫化物氣體和鹵化物氣體的安全的儲存和處理。半導體工業尤其依賴于用于晶片處理的硅烷(SiH₄)的氣態氫化物和諸如三氫化砷(AsH₃)和三氫化磷(PH₃)的液態壓縮氣體。各種半導體工藝系統通常使用處于高達1,500磅/平方英寸的壓力下的SiH₄，AsH₃和PH₃。由于它們的極度毒性和高蒸汽壓，故由于輸送系統構件的失效或在氣瓶更換(change?out)過程期間的人為差錯所造成的不受控制的釋放可導致災難性的后果。例如，諸如硅烷的可燃氣體的釋放可導致火災和系統損壞，并且可能造成人身傷害。另一方面，諸如三氫化砷的高毒性氣體的泄漏可導致人身傷害甚至死亡。

參考作為極度毒性氣體如何用于半導體工業的更加具體的示例的硅烷處理，硅烷通常在大約250磅/平方英寸或更高壓力下儲存在加壓容器中。氣瓶在生產環境中的處理存在各種各樣的危險情況。一個140克硅烷氣瓶的泄漏可將具有10英尺高度的30,000平方英尺的建筑的整個體積污染至立即危及生命和健康(IDLH)水平。如果泄漏率較大，則這可能僅僅在一分鐘或兩分鐘內發生，這將意味著在漏失源附近區域中將存在極其致命的濃度達數個小時。

用于硅烷等的標準高壓氣瓶通常具有500毫升或更多的容積，并且包括氣體在使用點通過其排出的閥出口。硅烷在高壓下填充直到氣瓶達到大約20%的容積。一旦填充，關閉氣瓶閥并且將安全帽安裝在閥出口上。氣瓶隨后輸送至半導體工廠(fab)，在半導體工廠處終端用戶將在通風良好區域中移開安全帽，將容器放置在豎直位置，將氣瓶附連至分配歧管，對新形成的連接進行吹洗并檢漏，并且打開氣瓶閥。該氣瓶然后分配氣態產品。

鑒于與這些流體從高壓氣瓶中非故意的釋放相關的危險，本領域已提出多種提議來防止毒性流體/可燃流體的災難性釋放。

一種這樣的提議是使用安裝在高壓氣瓶外部的出口或流體流徑中的限流孔口(RFO)。至少兩種RFO可在當前被獲得并使用。第一種是包括小直徑孔(大約0.010英寸或254μm的直徑)的金屬襯墊，該小直徑孔被鉆通穿過具有大約0.5-0.7毫米厚度的墊圈狀盤或襯墊的中心。第二種RFO設計是螺旋式連接至氣瓶閥使用端口的插塞型孔口。這種RFO同樣具有尺寸與上述RFO相似的直徑孔。在高壓(例如，1,500磅/平方英寸)下，這些RFO能夠將最大流率限制為上千或上萬標準立方厘米每分鐘(sccm)。然而，這通常是不可接受的高流率。例如，當使用硅烷時，為了獲得大約21,500?sccm的釋放率，氣瓶壓力必須降低至800磅/平方英寸。這種降低的填充壓力又嚴格地限制了每個氣瓶的總容積。這種容積限制需要更加頻繁地更換氣瓶，這又增加了氣體泄漏、暴露和/或火災的危險。稱為SEMATECH(半導體制造技術)的半導體協會估計大約35%的與氣體相關的事件發生在氣瓶更換期間。

其它可選的系統已經在美國專利No.?6,089,027和No.6,343,476?B1中提出。在這些系統中，一個或多個設定壓力調節器沿著氣體的流徑順序地布置，該流徑與氣瓶的出口相連通。利用該調節器以將壓力逐漸降低至大約100磅/平方英寸并且降低氣瓶出口處的流率。此外，在稱為VAC?并由Advanced?Technology?Materials,?Inc.銷售的商業實例中，采用諸如上述RFO的標準RFO，以將最大流量進一步降低至大約5,000?sccm。

美國專利No.5,937,895；6,007,609；6,045,115公開了具有接通/斷開閥的高壓氣瓶，這些專利轉讓給Praxair?Technology,?Inc.，并且通過引用而全部結合于本發明中。在這些文獻中公開的系統只有當在出口上施加真空(即小于760托)時才能由終端用戶打開。

本發明提供超過現有技術的若干優點，包括當高壓氣瓶的出口暴露于大氣狀態或者另外工作于超大氣狀態時，降低高毒性氣體和/或可燃氣體的流率。

本發明的另一個目的是提供一種裝置，其不需要內部壓力調節器、止回閥、限流孔口或其它機械操作特征，從而降低與高壓氣瓶和/或機械裝置相關的成本和故障概率。