JP4666856B2 - 自動切替え減圧ガスデリバリーシステム及び自動切替え減圧ガスデリバリー方法 - Google Patents
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Description
(発明の背景)
技術分野
本発明は、半導体製造ツールなどのガス消費プロセス機構にガスを供給するための減圧ガスデリバリーシステムに関し、該システムは大気圧より低いガス供給容器を活用し、圧力スパイクまたは流量摂動なしに空の容器からいっぱいの容器へ自動切替え可能である性質を持つ。
【0002】
関連技術の説明
現代の半導体製造プラント(fab)操作は、ツールおよびfabの使用可能時間および活用を最大限にするために、プロセス化学薬品の連続的なデリバリーを要求する。圧縮されたプロセスガスおよび圧縮され、液化されたプロセスガスの供給容器からの連続的なデリバリーのために、従来のデリバリーシステムは、典型的には、自動化された切替え機能を組み込む。この自動スイッチ機能は、既知であるように、ユーザが、fab内の重大なプロセスの停止を必要としなくても供給シリンダを交換できるようにする。
【0003】
圧縮ガスおよび圧縮液化ガス用の自動スイッチの方法は、きわめて簡略である。圧縮ガスと圧縮液化ガスの両方とも、デリバリーライン内の大気圧を上回る圧力でプロセスツールに送られる。
【0004】
圧縮ガスの場合、大部分のデリバリーシステムは、例えば800psigから1200psigの高シリンダ圧力から、20psigから100psigという作業圧力まで下げるために調整器を使用する。高圧ガス容器は、通常、シリンダ圧力が100psigと200psigの間に達すると、交換され、運用から外される。これは、典型的には、シリンダ圧力がデリバリーライン圧力設定点を上回って留まる――実際にはすべての圧縮ガスデリバリーシステムの設計の意図である――のであれば、デリバリーライン圧力、つまりデリバリー調整器の下流の圧力が、シリンダ圧力の漸次的な損失によって影響を及ぼされないことを意味する。
【0005】
圧縮液化ガスの場合、同様の設計が行われてきた。最も明らかな相違点は、それぞれ4.4psigおよび2.4psigというシリンダ圧力を有する、BCI3およびWF6などのさらに低圧の圧縮液化ガスに関して見つけられる。これらのシステムは、一定のデリバリーライン圧力を維持するために、必ずしも、調整器に依存していない。代わりに、これらの圧縮液化ガスデリバリーシステムの大部分は、デリバリーライン内で一定の圧力を維持するために、シリンダおよびデリバリーラインの加熱に依存する。このような一定のデリバリーライン圧力は、正であっても、負であってもよい。図解のために、WF6を配分するためのデリバリーライン内の一定の圧力は、約12psiaであってよい。
【0006】
どちらのケースでも、圧縮ガスまたは圧縮液化ガスのために、配分システムの根本的な設計は、プロセスデリバリーライン内で一貫した圧力を提供する。設計の能力により、自動切替えは、同一のデリバリー用多岐管の遮断弁をトグルする問題になる。自動スイッチ機構が作動可能状態にあるときに、デリバリーライン内の圧力はある圧縮容器から別の圧縮容器で徹底的に異なることはない。その結果、下流のプロセスは、配分システムの自動スイッチの間に圧力の変動にさらされない。
【0007】
大気中より低いガスソース用に自動スイッチ機能を作動可能状態にすることは、圧縮ガスおよび圧縮液化ガス用の現在のプロセスガスデリバリーシステムにとっては困難である。この主要な理由は、従来の圧縮ガスシステムおよび圧縮液化ガスシステムが「一貫した」または「安定した」圧力操作のために設計されているという点である。これらのシステムは、一貫した減圧ガスをデリバリーする能力だけではなく、絶対圧力とは異なる可能性のある2つの大気中より低いシリンダ間で自動的に切り替わる機能性も提供しない。技術の現在の状態に基づき、「空の」大気中より低いシリンダと「いっぱいの」大気中より低いシリンダの間で切り替える結果、ツールおよび関連付けられたガスフローライン全体で圧力スパイクが生じる結果となるだろう。このような圧力スパイクは、粒子の生成および質量流量の一貫性のなさおよび不安定状態を生じさせることがあり、その両方ともプロセスの性能および能力に否定的に影響を及ぼす可能性がある。
【0008】
圧縮ガスデリバリーシステムとは異なり、単一シリンダ減圧デリバリーシステムの現在の設計は、ダイヤフラム調整器などの機械的な調整器の使用を含まない。これには多様な理由がある。1つの理由は、従来の機械的な調整器が望ましくない圧力低下を引き起こすという点である。さらに、大気圧より非常に低い圧力で効率的な操作を行うことができる機械的な調整器は使用できない。実際、大部分の従来の機械的な調整器は、約300トル以下の圧力で操作するように構成できない。調整器を使用しない場合、減圧ガスデリバリーシステムからのデリバリーライン内での減圧ガスの絶対圧力は、減圧ガスシリンダの絶対圧力にほぼ等しい。それ自体として、デリバリーライン内の圧力は、ガスが抽出され、減圧シリンダから輸送されるにつれて減少するだろう。減圧シリンダ圧力は、シリンダの充填状態に応じて10トルから700トルの範囲となる。「いっぱいの」減圧シリンダの圧力は650トルから700トルである。「空の」減圧シリンダは、10トルから30トルの圧力を有する。これらの2つの状態での自動スイッチは、前記段落に言及された理由のために勧められない。空の減圧シリンダの圧力状態から、いっぱいの減圧シリンダの圧力状態への漸次的な遷移を確実にする制御機構が必要とされる。
【0009】
前述された型の減圧ガス供給ソースは、Glenn M.TomおよびJames V.McManusの名前で1996年5月21日に発行された米国特許第5,518,528号に開示される吸収剤ベースのガス貯蔵配分システムを含む。Tomらのガス貯蔵配分システムは、例えば、水素化物ガス、ハロゲン化物ガス、有機金属V族化合物等のガスの貯蔵および配分のために、吸着−脱離装置を備える。Tomらの特許の吸着剤ベースのガス貯蔵配分システムは、減圧供給容器内で吸着剤から貯蔵されたガスの濃度差媒介脱離を提供するガス貯蔵配分容器を通して、担体ガスの流れをオプションで用いて、圧力差が媒介された、および/または熱の差が媒介された脱離によるそれ以降の配分のために、貯蔵された吸収されたもののガスの圧力を、それらを、ゼオライトまたは活性炭素材などの担体吸着剤媒体の上に逆に吸着することにより、減圧する。
【0010】
Tomらの特許に説明される吸着剤をベースにしたガス貯蔵配分システムの典型的な配列においては、配分組立品は、その上に吸着されるガスを有する固相吸着剤を含む貯蔵配分容器とガスフロー連通で結合される。このようなシステムのガス配分組立品は、貯蔵配分容器の外部で、内部容器圧力以下の圧力を提供するように構築、配列され、固相物理吸収剤媒体からの吸収されたもののガスの脱離、および配分アセンブリを通して脱着したガスのガスフローを達成する。
【0011】
Tomらの特許の貯蔵配分容器は、このようにして、特に有害なガスが関与する場合に、高圧ガスシリンダに優るかなりの改善策を実現する。従来の高圧ガスシリンダは、ガスの内部分解がシリンダ内で急速に高まる内部ガス圧力につながる場合の、破壊またはシリンダからのガスの不必要なバルク放出だけではなく、損傷を受けた組立品または誤操作する調整器組立品からの漏れも受けやすい。
【0012】
結果的に、自動切替え減圧ガスデリバリーシステムを提供することが本発明の目的である。
【0013】
減圧吸着剤ベースのガス貯蔵配分容器用の自動切替え減圧ガスデリバリーシステムを提供することは、本発明の別の目的である。
【0014】
本発明のその他の目的および優位点は、続く開示および添付請求項からさらに完全に明らかになるだろう。
【0015】
(発明の要約)
本発明は、半導体製品の製造などの用途で使用するための減圧ガスの配分のための自動切替え減圧ガスデリバリーシステムに関する。
【0016】
ある態様においては、本発明は、
(a)そのそれぞれが、そこを通る配分されたガスの流れのために減圧ガスソースに結合可能な生成ガスフローラインと、そこを通るパージガスの流れのためにパージガスソースに結合可能であり、パージライン内にパージガス粒子フィルタをオプションで有するパージガスラインと、生産ガスフローライン内の圧力制御された流量調整器と、そこを通るガスの流れを防止するためにパネルのガスフロー回路構成内で生成ガスフローラインおよびパージガスラインのそれぞれを選択的に、かつ独立して分離するための選択的に作動可能な弁とを含む、ガスフロー回路構成を備える多数のガスパネルと、
(b)前記ガスパネルの内の活性化した配分パネルの生成ガスフローラインからの生産ガスの放出のために、ガスパネルのそれぞれの中の生成ガスフローラインを相互接続する生成ガス多岐管と、
(c)ガスパネルのそれぞれの中の生産ガスフローラインとパージガスラインとのガスフロー連通で結合されるパージガス多岐管と、
(d)前記パージガス多岐管を通して前記ガスパネルの非配分パネルの流れ回路構成からガスを排出するように配列される選択的に作動可能な排出ドライバと、
(e)(1)ガスパネルのそれぞれの中で、選択的に作動可能な弁と、
(2)選択的に作動可能な排出ドライバと、
を選択的に作動し、その結果、ガスパネルのそれぞれが、(I)減圧ガスソースからのガスが生成ガスフローラインを通して、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管に流される活性化配分稼動モードと、(II)パージガスソースからのパージガスが、パージガスラインを通して、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管の中に流されるパージ稼動モードと、(III)パージガスライン、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管が、排出ドライバの作用を受けて排出される排出稼動モードと、(IV)生成ガスフローラインが生成ガス多岐管からの生成ガスで充填され、生成ガスフローライン内の圧力制御式流量調整器が、(I)活性化配分稼動モードの再始動のために、減圧ガスソースから、生成ガスフローラインを通して、生成ガス多岐管への生成ガスの流量を調整するために操作する充填遷移から活性化ガス配分運転モードとを含む、連続して、交互に、および反復して操作するように配列される中央処理装置(CPU)と、
を備える、自動切替え減圧ガスデリバリーシステムに関する。
【0017】
本発明の別の態様は、
(a)そのそれぞれが、そこを通る配分されたガスの流れのために減圧ガスソースに結合可能な生成ガスフローラインと、そこを通るパージガスの流れのためにパージガスソースに結合可能であり、パージライン内にパージガス粒子フィルタをオプションで有するパージガスラインと、生産ガスフローライン内の圧力調整式流量調整器と、そこを通るガスの流れを防止するためにパネルのガスフロー回路構成内で生成ガスフローラインおよびパージガスラインのそれぞれを選択的にかつ独立して分離するための選択的に作動可能な弁とを含むガスフロー回路構成と、前記ガスパネルの活性化パネルの生成ガスフローラインからの生成ガスの放出のために、ガスパネルのそれぞれの中の生産ガスフローラインを相互接続する生成ガス多岐管と、ガスパネルのそれぞれの中の生成ガスフローラインと、およびパージガスラインとのガスフロー連通で結合されるパージガス多岐管と、前記パージガス多岐管を通して前記ガスパネルの非配分パネルの流れ回路構成からガスを排出するように配列される選択的に作動可能な排出ドライバとを備える多数のガスパネルを提供することと、
(b)(1)ガスパネルのそれぞれの中で、選択的に作動可能な弁と、
(2)選択的に作動可能な排出ドライバと、
を選択的に作動し、(I)減圧ガスソースからのガスが生成ガスフローラインを通って生成ガス多岐管に流れる活性化配分稼動モードと、(II)パージガスソースからのパージガスがパージガスラインを通って、生産ガスフローラインおよびパージガス多岐管の中に流れるパージ稼動モードと、(III)パージガスライン、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管が排出ドライバの作用を受けて空にされる排出稼動モードと、(VI)生産ガスフローラインが生産ガス多岐管からの生産ガスで充填され、生成ガスフローライン内の圧力制御式流量調整器が、(I)の活性化配分稼動モードの再始動のために減圧ガスソースから生成ガスフローラインを通って生成ガス多岐管への生成ガスの流量を調整するために操作する充填遷移から活性化ガス配分状態運転モードを含む稼動モードでガスパネルのそれぞれを連続して、交互に、および反復して操作することと、
を備える、自動切替え減圧ガスデリバリープロセスに関する。
【0018】
本発明の更に追加の態様は、それぞれがそれぞれの減圧生成ガスソース容器に結合可能である複数のガスパネル内に配列される、多岐管で集配されるガス筐体流れ回路によって減圧生成ガスソースから生成ガスをデリバリーするためのプロセスに関し、その中でプロセスは、
(a)活性化生成ガス配分モードで第1パネルを操作し、前記第1パネルの流れ回路構成に結合される減圧ガスソースから生成ガスを供給することと、
(b)前記第1パネル内での活性化ガス配分モードの間に、パージガスで前記複数のガスパネルの第2のパネルをパージし、前記第2パネルの流れ回路構成を評価し、前記第2パネルの流れ回路構成を、前記第1パネルから引き出す生成ガスで、および前記第2パネルの流れ回路構成に結合される減圧ガスソースで充填し、活性ガス配分状態で前記第2パネルを設置することと、
(c)圧力スパイクまたは流れ摂動の発生を回避するために第2パネルの流れ回路構成からの生成ガスフローを制御する一方で、第1ガスパネルに結合される減圧ガスソースの排出時に第2パネルを活性化生成ガス配分モードに切り替えることと、備える。
【0019】
本発明のその他の態様、特徴および実施形態は、続く開示および添付請求項からさらに完全に明らかになるだろう。
【0020】
(発明の、およびその好ましい実施形態の詳細な説明)
本発明は、空の減圧ガス供給容器からいっぱいの減圧ガス供給容器への遷移を可能にする自動スイッチ能力を有する減圧ガスデリバリーシステムに関する。本発明のシステムは、減圧ガスの個々のまたは複数のプロセスツールへ、あるいは減圧ガス配分システムへの減圧ガスの中断されないデリバリーに備える。
【0021】
本発明の減圧ガスデリバリーシステムの例示的な実施形態は、概略して図1に示される。
【0022】
図1に示されるように、減圧ガスデリバリーシステム10は、破線表現で概略して描かれており、互いに連結される2つの個々のガス筐体を含むガス筐体組立品12を備え、このような包囲が、2枚のガスパネルのそれぞれ1つを収容する。パネルごとのガス筐体は、一体のエンクロージャを備え、技術で既知であるように、アクセスドア、ガス供給容器固定部材等を備えてよい。
【0023】
示されているようなガスデリバリーシステム10は、通常、互いに対して対称的であり、運転のガスデリバリーモード、パージモード、および排出モードのために、配管手段、弁取付け、流量制御および処理監視の手段を備える、図中では「パネルA」および「パネルB」と示されているそれぞれのガスパネル組立品を含む。前述されたように、パネルAは第1ガス筐体内にあり、パネルBは第2ガス筐体内にあり、ガス筐体のそれぞれは互いに連結されている。ガスパネルのそれぞれは単一の中央処理装置(CPU)48に対して統合されて(インタラクティブに結合されて)よい。
【0024】
それぞれのガスパネル組立品は、生成物放出流ライン22が接合される生成ガス放出多岐管多岐管ライン18と結合される。生成物放出流ライン22は、その結果、例えば、半導体製造ツールまたはその他のプロセス装置を備えてよい、ガス消費機構38に連結される。
【0025】
ガスデリバリーシステム10では、自動弁は、特定の弁装置の番号が後に続く接頭語「AV−」で示される。制限された流量オリフィス要素は、システム内で利用され、特定の制限された流量オリフィス装置の番号が後に続く接頭語「RFO−」によって示される。粒子フィルタは、特定の粒子フィルタ装置の番号が後に続く接頭語「PF−」で示される。圧力変換器要素は、特定の圧力変換器装置の番号が後に続く接頭語「PT−」で示される。圧力制御式流量調整装置は、特定の圧力制御式流量調整装置の番号が後に続く接頭語「FR−」で示される。
【0026】
図示されているように、パネルAは、パージガスソース34と結合されるパージライン30を含む。パージガスソース34は、シリンダまたはその他の供給コンテナ、つまりパージラインを通るパージガスの選択的な流れ用の「ハウス」/バルクパージソースを備えてよい。パージライン30は、自動弁AV−1、制限された流量オリフィスRFO−1、およびオプションの粒子フィルタPF−1を含む。パネルAメインガスフローライン26は、生成ガス放出多岐管ライン18を、パージガス多岐管ライン20だけではなく、減圧ガス供給容器14にも相互接続する。パージライン30は、パネルBのパージライン32にライン31を介して結合され、その結果、パージガスソース34がパネルAとパネルBの両方にサービスを提供する。
【0027】
特定の例として、減圧ガス供給容器14は、例えば、約0.5キログラムのアルシンガスで負荷されたビード活性炭素吸着剤などの、ガスが配分されるために吸収親和力を有する物理的な吸収剤材料を含む「JY」シリンダなどの米国特許第5,518,528号に図示され、説明されている型の吸収剤ベースのガス貯蔵配分容器を備えてよい。Tomらに対する米国特許第5,518,528号の開示は、その全体として、これにより、参照してここに組み込まれる。ガス配分モードでは、アルシンガスは、主要ガスフローライン26、生成ガス放出多岐管ライン18および生産放出フローライン22を通して供給容器14から、例えばマイクロエレクトロニクス素子構造の製造で使用される薄膜基板内の砒素原子および燐原子の付着および組み込みのために、CVDツールを備えてよいガス消費機構38まで流される。
【0028】
主要ガスフローライン26は、弁AV−00を含む、弁ヘッド組立品によって供給容器14に結合される。主要ガスフローライン26は、圧力変換器PT−1、自動弁AV−2、圧力制御式流量調整装置FR−1、および自動弁AV−04を含み、このようなライン26は、自動弁AV−05を含むオプションのバイパス流量制御ループ44と結合される。
【0029】
パネルBは、相応してパネルAに対して構築される。パネルBは図示されているようにパージライン30に接合されるライン31を介してパージガスソース34と結合される。言及されるようなパージガスソース34は、その中に適切なパージガスを有するシリンダまたはその他の供給コンテナを備えてよい。パージガスソース34は、パージライン32を通して選択的に流れることができるパージガスを供給する。代わりに、パージガスソース34は、パージライン30と32のそれぞれに連続して選択的に配分可能である単一ソースである代わりに、それ以外の場合、それぞれのパネルAとBのそれぞれと直接的に関連付けられる別個のパージガスソースを備えてよい。このような別個のパージガスソースを使用すると、パネルBの内のパージガスライン32は、パネルA内のパージガスライン30に類似して構成され、パネルA内のパージガスライン30に関して図示されるように、制限された流量オリフィスおよびオプションの粒子フィルタを含んでよい。
【0030】
パージライン32は、自動弁AV−11を含む。パネルB主要ガスフローライン28は、生成ガス放出多岐管ライン18を、パージガス多岐管ライン20だけではなく、減圧ガス供給容器16と相互接続する。
【0031】
主要ガスフローライン28は、弁AV−10を含む弁ヘッド組立品によって供給容器16に結合される。主要ガスフローライン28は、圧力変換器PT−2、自動弁AV−12、圧力制御式流量調整装置FR−2、および自動弁AV−14を含む。ライン28には、自動弁AV−15を含む、オプションのバイパス流量制御ループ46も備えられる。
【0032】
パージガス多岐管ライン20は、主要ガスフローライン26と28を図示されているように相互接続する。自動弁AV−03およびAV−13は、それぞれパージガス多岐管ライン20のパネルAとパネルBのセグメント内に提供される。パージガス多岐管ライン20は、その結果、排出ポンプ40およびオプションのガス洗浄器カートリッジ42を含むパージガス放出ライン24に接合される。該ガス洗浄器カートリッジ42は、ガス筐体12からパージガスを排気する前に、所望されないガス成分(複数の場合がある)のパージガスからの除去を達成する適切な化学吸着剤またはスカベンジャー材料を含むインラインキャニスタを備えてよい。排気されたパージガスは、システムから排気装置に送られ、システム内でリサイクルされる、および/またはその中の汚染物の減少のために全体としてまたは部分的に処理されてよい。
【0033】
この点では、パージガス放出ライン24内の一体化した有機相洗浄カートリッジ42は、排出真空ポンプ40から残留エミッションを捕捉するために機能する。統合されたガス洗浄器とともに減圧ガスシリンダを使用すると、ガス筐体の設計および操作ははるかに安全になる。
【0034】
排出装置、イジェクタ、クライオポンプ、ファン、ブロワ等のそれ以外の装置も利用されてよいが、排出ポンプ40は、適切に、真空ポンプを備えてよい。遮断弁、自動弁AV−03とAV−13は、真空駆動構成要素、排出ポンプ40をパネルの排出回路構成から分離する。個々のパネルは、ローカルポンプパージ、局所的な排出、および分離されたシリンダ交換に対処する。
【0035】
プロセスデリバリーラインラインは、各シリンダ(パネルAの場合供給容器14、パネルBの場合供給容器16)にある表示圧力変換器(パネルA内のPT−1、パネルB内のPT−2)、高流量、つまり高Cv、弁(供給容器14の場合AV−00、供給容器16の場合AV−10)、およびオプションのバイパスループ(パネルA内でAV−05を含むループ44、パネルB内でAV−15を含むループ46)を含む下流圧力制御装置(パネルA内のAV−2、FR−1、およびAV−4、パネルB内のAV−12、FR−2およびAV−14)を備える。
【0036】
流量制御装置FR−1およびFR−2は、それぞれのパネルAとB内での空の減圧シリンダからいっぱいの減圧シリンダへの切替え中の円滑な遷移を保証するために使用される。すなわち、流量制御装置FR−1およびFR−2は、いっぱいのシリンダ内の圧力が下流デリバリーシステム、このようにしてプロセスツールを抑圧するのを防止する。流量制御装置FR−1とFR−2は、それぞれ(MKS計器社(MKS Instruments,Inc.)から入手できる)MKS640シリーズ圧力制御装置またはシステムの総合的なプロセス制御システムに含まれてよい、下流圧力変換器、可変設定(比例)制御弁、およびPID制御装置の組み合わせを備える圧力制御組立品などの市販されている装置を備えてよい。本発明の幅広い実践における好ましい流量制御装置は、例えば、約20トルから約50トルの範囲内の任意の圧力でなどの圧力設定値で選択的に設定されてよい、統合流量システム社(Integrated Flow Systems,Inc.)サンタクルス、カリフォルニア州から市販されているSR−3型およびSR−4型減圧調整器を含む。
【0037】
減圧ガスデリバリーシステム10は、ガス筐体の中に、システム内の弁、制御装置およびアクチュエータに、サイクル時間制御プログラムに従って、あるいはその他の自動的に制御される方法でのこのようなシステム構成要素の制御のために、作動できるようにリンクされてよい中央処理装置(CPU)48も備えてよい。該CPUは、この目的のために、プログラマブルコンピュータ、マイクロプロセッサ、またはその他のマイクロエレクトロニクス装置を備えてよい。好ましくは、CPUは、プログラマブルロジック調節器(PLC)を備える。
【0038】
CPUは、代わりに筐体12の外側に位置し、例えば、信号伝送ワイヤ、無線(例えば、赤外線)リンク等によって適切な様式でシステムの弁、制御装置、およびアクチュエータに作動できるようにリンクされてよい。
【0039】
図1の減圧デリバリーシステム10の典型的な自動スイッチ操作は、ここで説明され、そこではパネルAは「運転」モードにあり、パネルBは「スタンバイ」モードにあり、減圧シリンダ14と16はそれぞれのパネルAとパネルB組立品に連結される。
【0040】
パネルAでは、減圧供給シリンダ14からのガスは、主要ガスフローライン26内の開放弁AV−00を通して流され、弁AV−2とAV−04も開放されており、その結果、供給されるガスは、ガス消費機構38への流れのために、生成ガス放出多岐管ライン18の中に通過し、ガス筐体12から製品放出流れライン22の中に放出される。
【0041】
パネルA内でのこのような配分操作中、弁AV−1およびAV−3は閉じている。圧力制御式流量調整装置FR−1が機構の要件に従ってガス消費機構38への配分されたガスの流量を制御する一方で、圧力変換器PT−1は、減圧供給シリンダ14から配分されたガスの圧力を監視し、監視された圧力は制御目的のためにCPU48に入力される。
【0042】
パネルAに連結される減圧供給シリンダ14が空の状態に近づくと、パネルBは、切替えのために、CPU48の制御下で自動的に用意される。減圧シリンダの空の状態およびほぼ空の状態は、CPUをプログラムすることによってエンドユーザによって定義されてよいか、あるいはそれぞれの空の設定点およびほぼ空の設定点はエンドユーザに供給されるようにCPU内で事前に設定されてよい。
【0043】
パネルBを切替えのために用意するには、パージサイクルと排出サイクルを実行すること、およびパネルBを減圧ガスで充填することが伴なわれる。これらのプロセスステップ中、圧力制御式流量調整装置FR−2は、例えば、このようなCPUのシステムプログラマブルロジック調節器(PLC)によって、CPU48からの直接的なデジタル信号を使用して完全に閉じられるだろう。
【0044】
パネルBのパージ中、パージガスソース34からのパージガスは、ライン31からパージガス多岐管ライン20へのパージライン32の中に流され、排出ポンプ40の作用を受けてパージガス放出ライン24内のガス筐体12から排気される。パージステップ中、弁AV−11、AV−13およびAV−20は開いており、弁AV−10、AV−12、およびAV−14は閉じられている。ソース34からのパージガスは、圧力上昇の発生を防止し、パージ流量回路内での圧力低下を調整するために、制限された流量オリフィスRFO−1を通してライン30内で流される。代わりに、それぞれの弁AV−11およびAV−13も、パージ操作でのラインからのパージガスの真空抽出が後に続く、パネルBのライン32の対応するセグメント(つまり、相応して、パネルA内での類似した順序で弁AV−1およびAV−3)を選択的に加圧するためにトグルで順番に並べることができる。
【0045】
パージステップの後、弁AV―11は閉じられ、パージガス放出ライン24およびパージガス多岐管ライン20を備えるパージ流れ回路は、排出ポンプ40の連続する作用を受けて排出される。排出が完了した後、弁AV−13とAV−20は閉じられ、(主要ガスフローライン28を備える)パネルBのガス配分回路構成は、生成ガスで補充され、活性化された配分状態にされる。
【0046】
活性化配分用にパネルBのガス配分回路構成の補充を達成するために、弁AV−14が主要ガスフローライン28内で開かれ、パネルBの圧力制御式流量調整装置FR−2の圧力変換器は、パネルAに連結され、依然として活性化配分モードにある減圧ガス供給容器14のデリバリーライン内圧力であるデリバリーライン圧力にさらされる。
【0047】
パネルBの圧力制御式流量調整装置FR−2の圧力変換器によって感知されるように、製品放出流れライン22内の圧力がさらに低い設定点または「空の」設定点に達すると、パネルBの弁AV−10とAV−12が開く。この時点で、圧力制御式流量調整装置FR−2制御弁を閉じるデジタル信号は終了され、圧力制御式流量調整装置FR−2は、パネルAの圧力を超える10トル範囲内にパネルBの圧力を保つために操作を開始する。同時に、パネルA内の弁AV−2とAV−4は閉じ、ポンプ/パージサイクルがパネルAからの残留ガスを除去し始める。
【0048】
圧力制御式流量調整装置FR−2は、デリバリーライン内のプロセスガスの速度が、大部分の質量流量制御装置(MFC)が流量安定性を犠牲にせずに耐えることができる速度である毎分20トル未満となるように、ゆっくりとその比例制御弁を「完全に開放」状態に開く。
【0049】
いったん圧力制御式調整装置FR−2でのデリバリーライン圧力が圧力変換器PT−2によって決定されるように、減圧ガス供給容器16のデリバリーライン圧力に等しくなると、圧力制御式流量調整装置FR−2は、制限されていない流れを提供するために完全に開放できる。
【0050】
この時点で、パネルAは「オフライン」(生産ガスの配分に関して非活動状態)であり、パネルBに関して前述されたパージ/排出および充填シーケンスを経てよい。パネルBは、パネルAのこのようなパージ/排出および充填シーケンス間、生産ガスを配分し続ける。
【0051】
パネルAの弁AV−00が、このようなパネル内のパージ/排出および充填シーケンスの間に閉じられている場合、パネルA内の「使用された」減圧ガス供給容器14は、交換できる――つまり、パネルB内の減圧ガス供給容器が排出され、前述された自動切替え手順が実行されるときに、ガスデリバリーシステムの活性化ガス配分パネルとしてのパネルAのそれ以降の更新された操作のために取り外し、新しい(完全な)減圧ガス供給容器によって置換できる。
【0052】
エンドユーザに、生成ガスを機構に供給している減圧ガス供給容器内の残りの生成ガスの基準として、ガス消費機構38内の質量流量制御装置(MFC)を利用する能力を与えるために、固定調整器としての圧力制御式流量調整装置FR−2の使用を回避することが好まれている。エンドユーザは、例えば、MFCの弁電圧読取り値を記録し、このような弁電圧読取り値を、減圧ガス供給容器の「空の」状態へのアプローチの基準として使用してよい。MFC値電圧は、減圧ガス供給容器内の減少する圧力に比例して上昇し、MFC精度の観点からは、例えば20トルを超えるようなさらに高い基礎圧力で操作することが好まれている。
【0053】
本発明の図1の実施形態は、2枚のガスパネル(パネルAとパネルB)を活用するガスデリバリーシステムに関して例示的に図示され、説明されてきたが、本発明がこのような点に限られないこと、および3枚以上のガスパネルが本発明の指定されたエンドユーザ応用例で利用されてよく、そこでは各パネルが成分ガスパネルに関して自動的に切り替えられるシーケンスで、いま説明されたサイクルステップ(活性化ガス配分、パージ、排出、および配分状態への充填遷移を経ることが理解されるだろう。
【0054】
したがって、本発明のガスデリバリーシステムは、連続的な配分操作が発生できるようにし、複数野ガスパネルの内の1枚が活性化配分パネルであり、それ以外(複数の場合がある)が順番にパージされ、排出され、充填遷移されることが分かるだろう。
【0055】
本発明のこの自動切替えシステムは、大きな圧力電波が、空の減圧シリンダといっぱいの減圧シリンダの間で自動切替えを行った結果としてデリバリーラインを通して伝搬されるのを防ぐ。このような自動切替えシステムは、新しいシリンダをその中から、指定されたガスパネルの交換の間に容易に設置できるシリンダ在庫を提供するために、代替可能な減圧ガスシリンダが備蓄されてよい応用例での減圧ガスの連続デリバリーを保証する。
【0056】
さらに、本発明のガスデリバリーシステムの操作は、自動スイッチ操作中の圧力スパイクの発生を防止し、それにより個々のシステム構成要素からの粒子発散を最小限に抑えるのに役立つ。結果として、ガスデリバリーシステムにより配分されるガスの純度は、設定点純度レベルからの逸脱が不良である、あるいはその意図された目的に関して無用でさえある半導体製品を生じさせることのある半導体製造などのガス消費操作で必要であるように、高レベルで維持される。
【0057】
本発明は、特定の要素、特徴および実施形態に関してここに例示的に説明されてきたが、本発明が構造または操作においてこのようにして制限されないが、むしろここの開示の観点で、技術の普通の熟練者にそれら自体を容易に示唆するように変化、修正、およびその他の実施形態を包含するとして幅広く解釈されることが意図されることが認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のある実施形態による自動切替え減圧ガスデリバリーシステムの概略表現である。
Claims (34)
- (a)多数のガスパネルであって、そのそれぞれが、配分されたガスの流れのために減圧ガス供給容器に結合可能な生成ガスフローラインと、パージガスの流れのためにパージガスソースに結合可能なパージガスラインと、生成ガスフローライン内の圧力制御式流量調整器と、ガスの流れを防止するためにパネルのガスフロー回路内で生成ガスフローラインとパージガスラインのそれぞれを選択的にかつ独立に分離するための選択的に作動可能な弁と、を含むガスフロー回路を備える、多数のガスパネルと、
(b)前記多数のガスパネルのうち活性化配分パネルの生成ガスフローラインから来た生成ガスの放出のために、ガスパネルのそれぞれの中の生成ガスフローラインを相互接続する生成ガス多岐管と、
(c)ガスパネルのそれぞれの中の生成ガスフローラインおよびパージガスラインとの、ガスフロー連通状態で結合される、パージガス多岐管と、
(d)前記パージガス多岐管を通して前記多数のガスパネルのうち非配分パネルのフロー回路からガスを排気するように配列される、選択的に作動可能な排出ドライバと、
(e)中央処理装置(CPU)であって、(1)ガスパネルのそれぞれの中で選択的に作動可能な弁と、(2)選択的に作動可能な排出ドライバと、を選択的に作動させ、その結果、ガスパネルのそれぞれが、(I)減圧ガス供給容器からのガスが生成ガスフローラインを通って生成ガス多岐管に流される活性化配分稼動モードと、(II)パージガスソースからのパージガスが、パージガスラインを通って、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管の中に流されるパージ稼動モードと、(III)パージガスライン、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管が排出ドライバの作用を受けて排気される排出稼動モードと、(IV)(I)の活性化配分稼動モードの再始動のために、生成ガスフローラインが生成ガス多岐管からの生成ガスで充填され、生成ガスフローライン内の圧力制御式流量調整器が、減圧ガス供給容器から生成ガスフローラインを通って生成ガス多岐管へ流れる生成ガスの流量を調節するために作動する、活性化ガス配分状態稼動モードへのガス圧力スパイクまたは流量摂動の発生を回避する速度での充填遷移と、を含む稼動モードで、連続して、交互におよび反復して動作するように配列される中央処理装置(CPU)と、を備える、半導体製造ツール用の、
自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 少なくとも2枚のガスパネルを備える、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 2枚のガスパネルを備える、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - ガスパネルのそれぞれが、それぞれの別個のガス筐体内に封入される、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 前記多数のガスパネルが、単一の中央処理装置(CPU)と統合される、
請求項4に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - さらに、活性化配分稼動モード(I)でガスパネルの生成ガスフローラインに結合される減圧ガスソースを備える、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 減圧ガスソースが、固相物理吸着剤が物理的に吸着性であるガスを吸着した固相物理吸着剤を含むガス貯蔵配分容器を備える、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 前記ガスが、水素化物ガス、ハロゲン化物ガスおよび有機金属化合物ガスから成るグループから選択されるガス種を備える、
請求項7に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 生成ガス多岐管が、半導体製造機構のプロセスツールに結合される、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 中央処理装置(CPU)が、プログラマブルロジックコントローラを備える、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - パージガス多岐管が、そこに結合される排出ドライバを有するパージガス放出ラインとのガスフロー連通で接合される、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - パージガス放出ラインが、そこを通って流れるパージガスの汚染物を除去するためにその中に配置されるガス清浄ユニットを有する、
請求項11に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 前記ガスパネルが、ガス筐体内にある、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - パージガスラインが、そこに配置される流量制限オリフィスを有する、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - パージガスラインが、そこに配置される粒子フィルタを有する、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - ガスパネルのそれぞれが、別個のそれぞれのガス筐体内に配置され、これらガス筐体が一体化した組立品としてともに結合される、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - ガスフロー回路が、減圧ガスソースから生成ガスフローラインの中に流されるガスの圧力を監視するためにその中に配置される圧力変換器を有する、
請求項1に記載の自動切換え減圧ガスデリバリーシステム。 - 前記排出ドライバが、真空ポンプを備える、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - 前記充填遷移(IV)が、前記生成ガス多岐管からの前記生成ガスフローラインを、活性化配分稼動モードで別のガスパネルから来た生成ガスで充填することを含み、前記別のガスパネルの活性化配分稼動モードが終了して、前記充填遷移が、ガス圧力スパイクの発生を回避する速度で行われるように、CPUが構成される、
請求項1に記載の自動切替え減圧ガスデリバリーシステム。 - (a)多数のガスパネルであって、そのそれぞれが、配分されたガスの流れのために減圧ガス供給容器に結合可能な生成ガスフローラインと、パージガスの流れのためにパージガスソースに結合可能なパージガスラインと、生成ガスフローライン内の圧力制御式流量調整器と、ガスの流れを防止するためにパネルのガスフロー回路内の生成ガスフローラインとパージガスラインのそれぞれを選択的にかつ独立に分離するための選択的に作動可能な弁と、を含むガスフロー回路を備える、多数のガスパネルと、前記多数のガスパネルのうち活性化配分パネルの生成ガスフローラインから来た生成ガスの放出のために、ガスパネルのそれぞれの中の生成ガスフローラインを相互接続する生成ガス多岐管と、ガスパネルのそれぞれの中の生成ガスフローラインおよびパージガスラインとの、ガスフロー連通状態で結合される、パージガス多岐管と、前記パージガス多岐管を通して前記多数のガスパネルのうち非配分パネルのフロー回路からガスを排気するように配列される、選択的に作動可能な排出ドライバと、を提供することと、
(b)(1)ガスパネルのそれぞれの中で、選択的に作動可能な弁と、(2)選択的に作動可能な排出ドライバと、を選択的に作動させて、(I)減圧ガス供給容器からのガスが生成ガスフローラインを通して生成ガス多岐管に流される活性化配分稼動モードと、(II)パージガスソースからのパージガスが、パージガスラインを通って、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管の中に流されるパージ稼動モードと、(III)パージガスライン、生成ガスフローラインおよびパージガス多岐管が排出ドライバの作用を受けて排気される排出稼動モードと、(IV)(I)の活性化配分稼動モードの再始動のために、生成ガスフローラインが生成ガス多岐管からの生成ガスで充填され、生成ガスフローライン内の圧力制御式流量調整器が、減圧ガス供給容器から生成ガスフローラインを通って生成ガス多岐管へ流れる生成ガスの流量を調整するために作動する、活性化ガス配分状態運転モードへのガス圧力スパイクまたは流量摂動の発生を回避する速度での充填遷移と、を含む稼動モードで、ガスパネルのそれぞれを連続して、交互におよび反復して動作させることと、を備える、半導体製造ツール用の、
自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 少なくとも2枚のガスパネルを動作させることを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 2枚のガスパネルを動作させることを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 活性化配分稼動モード(I)でガスパネルの生成ガスフローラインに結合される減圧ガスソースからガスを配分することを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 減圧ガスソースが、固相物理吸着剤が物理的に吸着性であるガスを吸着した固相物理吸着剤を含むガス貯蔵配分容器を備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 前記ガスが、水素化物ガス、ハロゲン化物ガスおよび有機金属化合物ガスから成るグループから選択されるガス種を備える、
請求項24に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 生成ガス多岐管から半導体製造機構のプロセスツールに生成ガスを流すことを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - ガスパネルのそれぞれが、別個のそれぞれのガス筐体内に配置され、これらガス筐体が一体化した組立品としてまとめて結合される、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - さらに、そこから汚染物を除去するためにパージガスを洗浄することを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - さらに、減圧ガスソースから生成ガスフローラインの中に流されるガスの圧力を監視することを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - ステップ(III)で生成ガスフローラインおよびパージガスフローラインを真空排気することを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - さらに、半導体素子構造を製造する際に生成ガスを使用することを備える、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 前記充填遷移(IV)が、前記生成ガスフローラインを、活性化配分稼動モードで別のガスパネルから来た前記生成ガス多岐管からの生成ガスで充填することを含み、前記別のガスパネルの活性化配分稼動モードが終了して、前記充填遷移が、生成ガス圧力スパイクの発生を回避する速度で行われる、
請求項20に記載の自動切替え減圧ガスデリバリー方法。 - 複数のガスパネル内に配列される多岐管状のガス筐体フロー回路による、減圧ガス供給容器からの生成ガスのデリバリー方法であって、複数のガスパネルのそれぞれが、それぞれの減圧ガス供給容器に結合可能であり、
(a)活性化生成ガス配分モードで第1パネルを動作させ、前記第1パネルのフロー回路に結合される減圧ガス供給容器から生成ガスを供給することと、
(b)前記第1パネル内の活性化ガス配分モード中に、前記複数のガスパネルの第2のパネルをパージガスでパージし、前記第2パネルのフロー回路を排気し、前記第2パネルのフロー回路を、前記第1パネルから引き出される生成ガスおよび前記第2パネルのフロー回路に結合される減圧ガス供給容器からの生成ガスで充填して、前記第2パネルを活性化ガス配分状態にすることと、
(c)圧力スパイクまたは流量摂動の発生を回避するために、第2パネルのフロー回路からの生成ガスの流れを制御する一方で、第1ガスパネルに結合される減圧ガス供給容器の排出時に活性化生成ガス配分モードに第2パネルを切り替えることと、を備える、半導体製造ツール用の、
生成ガスのデリバリー方法。 - 切替中に生成ガスが連続して供給されるように、前記切替(c)が行われる、
請求項33に記載の生成ガスのデリバリー方法。
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