TW202040047A - 氣體管線排淨裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種氣體管線排淨裝置及方法；該裝置為一氣體管線有三條支管及一排氣閥，其中該排氣閥設於該第二支管上，另外二條支管分別與製程氣體鋼瓶及排淨用氣體鋼瓶相連接；該方法包括：a1)關閉該排氣閥；a2)打開該排淨用氣體鋼瓶a3)等待該氣體管線內的壓力達到一預定壓力；a4)關閉該排淨用氣體鋼瓶；a5)打開該排氣閥等步驟；藉此組合，可有效並快速的將管線中的殘餘氣體排淨，以達快速完成製程氣體鋼瓶之更換工作。

Description

氣體管線排淨裝置及方法

本發明係有關於一種氣體管線排淨裝置及方法；特別是有關於一種經由將排淨用氣體灌入氣體管線內，並達到一預定的高壓，使氣體管線內的殘餘氣體與排淨用氣體充分混合與稀釋，可加速排除氣體管線內殘留氣體的氣體管線排淨裝置及方法。

如圖4所示，例如在半導體工業的製程系統200中的殘留氣體排淨方法，是以一氣體管線201，該氣體管線201具有相連通的第一支管2011、第二支管2012及第三支管2013；第一支管2011連接一製程用氣體鋼瓶202；第二支管2012連接一製程裝置203；第三支管2013連接一排淨用氣體鋼瓶204。該氣體管線201可將大量的製程用氣體傳輸至製程裝置203。

由於氣體管線201主要是用於傳輸製程用氣體，因此在停止傳輸製程用氣體後，氣體管線內會有殘餘製程用氣體，這些殘餘氣體不利於進行下一階段的工作，例如製程用氣體用完後之鋼瓶更新拆裝工作，故該管線201中的殘留氣體應預先排淨。

舉例而言，在鋼瓶202內的製程用氣體用完而需要換上新的鋼瓶時，此時氣體管線仍然殘留有製程用氣體，在拆開該氣體管線時，氣體管線內殘餘的製程用氣體 會外洩。而製程用氣體可能是例如氟、氯、矽烷、氟化矽烷等是具有高毒性及/或高***性的氣體，該類氣體不能直接排放於環境中。因此，在更換鋼瓶202前，需要先排淨氣體管線內的殘餘氣體，以防在更換鋼瓶時發生製程用氣體外洩而危害人員及環境的情況。

再者，在更換鋼瓶以後，氣體管線內的殘餘氣體是排淨用氣體及/或空氣，不是製程用氣體，若直接輸入製程裝置內將會影響加工品質。因此，在更換氣體鋼瓶後，進行製程製造前，需要先排淨氣體管線內的殘餘氣體，以確保製造產品的品質。

習用的排淨方法只是利用排淨用氣體單純的通過氣體管線以帶走氣體管線內的殘餘氣體，其主要流程大致為先關掉製程用氣體鋼瓶202，然後打開排淨用氣體鋼瓶204，使排淨用氣體經過第三支管2013後，隨即從第二支管2012後排出，並將該段氣體管線內的殘餘氣體帶走。

排淨用氣體鋼瓶204排出的排淨用氣體確實能帶走第三支管2013及第二支管2012內的殘餘氣體，但是排淨用氣體是從第三支管2013流入第二支管2012，隨即由第二支管2012排出，因此會在氣體管線201的第一支管2011內形成一死角空間。在排淨時，排淨用氣體幾乎不會灌入第一支管2011的死角空間，所以第一支管2011內的殘餘氣體難以排淨，故必須持續灌入排淨用氣體，才能慢慢的帶走死角空間內的殘餘氣體，以排淨管線內的殘餘氣體。但是該方式需要耗費大量的排淨用氣體，並需要很長的工作時間。

此外，有些氣體管線201的管徑很小，甚至只 有1/4吋，管徑細，死角空間細長，排淨用氣體更不易灌入死角空間內，故死角空間內的殘餘氣體就更加難以排淨。

發明人有鑑於此，積極研究，加以從事相關產品研究之經驗，並經不斷研究及改良，終於開發本發明。

本發明的目的在於提供一種透過變壓充氣，以稀釋氣體管線內的殘餘氣體的裝置及方法，以達加速排淨製程氣體管線內的殘餘氣體。

本發明的特徵為依照波義耳定律，定量的理想氣體，在固定溫度下，壓力增加一倍，則氣體體積將減少一半，亦即在固定溫度下，壓力增加一倍，同樣容積的容器可以增加一倍摩爾容量的氣體，亦即可以將容器內原有氣體的濃度降低一半。依此，本發明最重要的特徵是以波義耳定律為基礎，藉由加壓混合，加倍稀釋氣體管線死角中的殘餘氣體的濃度，藉以達到快速排淨氣體管線死角內的殘餘氣體的目的。如果氣體管線內的壓力增加二倍，則可以將氣體管線內的殘餘氣的濃度降低至三分之一。依此，循環進行步驟a1)~a5)，可以倍速的將氣體管線內殘留氣體的排淨。

本發明達成上述目的之結構包括：一排氣閥，設於該第二支管上，關閉該排氣閥可使該氣體管線內的排氣閥上游的空間呈現密閉狀態；一排淨用氣體鋼瓶，該排淨用氣體鋼瓶與該第三支管連接，因此開/關排淨用氣體鋼瓶，可透過變壓充氣稀釋氣體管線內的殘餘氣體的方式，達到加速排淨製程氣體管線內的殘餘氣體的目的。

較佳者，在該氣體管線上的位於該排氣閥與排 淨用氣體鋼瓶之間的位置，設有一安全支管；該安全支管上設有一釋壓閥；該釋壓閥的釋壓口連接一廢氣處理裝置；當該氣體管線的壓力超過一預定釋壓壓力時，該釋壓閥會自動開啟、釋壓，將該氣體管線內超過的氣體排放到該廢氣處理裝置，使該氣體管線的壓力下降，以確保安全性。

較佳者，該第三支管上設有一單向閥，可防止製程用氣體進入第三支管造成排淨用氣體的污染。

較佳者，在該製程用氣體鋼瓶的出口設有一調壓閥，使製程用氣體鋼瓶可輸出壓力穩定的氣體。

較佳者，在排淨用氣體鋼瓶出口供氣閥之後裝設調壓閥，以自動調節排淨用氣體管線之操作壓力。

較佳者，該氣體管線上的位於該排淨用氣體鋼瓶與排氣閥之間的位置，設有一壓力錶，可方便操作者觀測調壓閥調壓後的壓力。

本發明的目的在於提供一種透過加壓稀釋氣體管線內的殘餘氣體的方式，以加速排淨氣體管線內的殘餘氣體的氣體管線排淨方法。

本發明達成上述目的之方法包括下列步驟：a1)關閉該排氣閥；a2)打開該排淨用氣體鋼瓶，將排淨用氣體灌入該排氣閥與排淨用氣體鋼瓶之間，使該排淨用氣體與該氣體管線內的殘餘氣體混合成混合廢氣；a3)等待該氣體管線內的壓力達到一預定壓力；a4)關閉該排淨用氣體鋼瓶；a5)打開該排氣閥，藉以排出該混合廢氣。

較佳者，在步驟a4)之後，先等待一預定時間，再進行步驟a5)，使殘餘氣體與排淨用氣體均勻混合。

本發明之排淨裝置100可應用於各種製程系統的製程氣體管線的排淨作業上。

本發明為達到上述及其他目的，其所採取之技術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合圖示說明如下。

100‧‧‧氣體管線排淨裝置

1‧‧‧排氣閥

2‧‧‧安全支管

21‧‧‧釋壓閥

3‧‧‧單向閥

4‧‧‧壓力錶

200‧‧‧製程系統

201‧‧‧氣體管線

2011‧‧‧第一支管

2012‧‧‧第二支管

2013‧‧‧第三支管

202‧‧‧製程用氣體鋼瓶

2021‧‧‧調壓閥

203‧‧‧製程裝置

204‧‧‧排淨用氣體鋼瓶

2041‧‧‧調壓閥

205‧‧‧廢氣處理裝置

圖1為本發明之氣體管線排淨裝置的示意圖。

圖2為本發明之氣體管線排淨方法的流程圖。

圖3為本發明之氣體管線排淨裝置設有安全支管、單向閥等結構的示意圖。

圖4為習用排淨結構的示意圖。

如圖1所示，本發明氣體管線排淨裝置100包括一氣體管線201，該氣體管線201具有第一支管2011、第二支管2012及第三支管2013；第一支管2011連接一製程用氣體鋼瓶202；第二支管2012連接一製程裝置203；第三支管2013連接一排淨用氣體鋼瓶204。藉此結構，可經由充氣加壓以稀釋氣體管線201內的殘餘氣體的方式，達到加速排淨氣體管線201內的殘餘氣體的目的。

茲以更換製程用氣體鋼瓶前的排淨工作為例說明如下。

本發明提供一種氣體管線排淨裝置及方法。在利用本方法進行氣體管線排淨操作之前，應先進行一前置作業，該前置作業包括：1、確認製程用氣體鋼瓶202呈關閉狀態。2、確認排氣閥1呈開啟狀態，可藉以釋放氣體管 線內的壓力，使氣體管線內的壓力呈常壓狀態。3、確認排淨用氣體鋼瓶204呈關閉狀態。

如圖2所示，氣體管線排淨方法包括下列步驟：a1)關閉該排氣閥；a2)打開該排淨用氣體鋼瓶，將排淨用氣體灌入該排氣閥與排淨用氣體鋼瓶之間，使該排淨用氣體與該氣體管線內的殘餘氣體混合成混合廢氣；a3)等待該氣體管線內的壓力達到一預定壓力；a4)關閉該排淨用氣體鋼瓶；a5)打開該排氣閥，藉以排出該混合廢氣。

步驟a1)為關閉排氣閥1，藉此步驟可使氣體管線201內的排氣閥上游的空間呈現密閉狀態。

步驟a2)為打開排淨用氣體鋼瓶204，藉此步驟可將排淨用氣體灌入氣體管線內，使排淨用氣體與氣體管線內的殘餘氣體混合成混合廢氣。由於步驟a1)已經使氣體管線內的排氣閥上游的空間呈現密閉狀態，因此在步驟a2)灌入的排淨用氣體會累積在氣體管線內，使氣體管線內的壓力逐漸上升，並可藉以稀釋氣體管線內的殘餘氣體的濃度。

步驟a3)為等待氣體管線內的壓力達到一預定壓力，藉此步驟可使氣體管線內的殘餘氣體被稀釋至預定濃度。

步驟a4)為關閉排淨用氣體鋼瓶，藉此步驟可使氣體管線內的壓力維持在預定的操作壓力。

步驟a5)為打開排氣閥，藉此步驟可排出混合廢氣，使氣體管線內的壓力恢復至常壓狀態。

在步驟a4)之後，可先等待一預定時間，使殘餘氣體與排淨用氣體均勻混合，再進行步驟a5)。

本發明藉由上述加壓稀釋的氣體管線排淨方法以達到快速排淨氣體體管線之目的，與習用的在常壓下做排淨動作的排淨方法(如圖4所示)相較下，本發明可快速排除細長的管線死角內的殘餘氣體，並可大量節省排淨作業時間及節省排淨用氣體。

再經由實際測試等即可得知針對某特定系統所需的排淨次數。

如圖3所示，一般製程系統200的製程裝置203之後設有一廢氣處理裝置205，因此，步驟a5)排出的混合廢氣可直接排至廢氣處理裝置205。若有必要亦可另外設置一廢氣處理裝置(圖中未示)。

較佳者，在氣體管線201上的位於排氣閥1與排淨用氣體鋼瓶204之間的位置，可設有一安全支管2。安全支管2上設有一釋壓閥21。該釋壓閥21的釋壓口連接廢氣處理裝置205。當氣體管線201的壓力超過一預定釋壓壓力時，釋壓閥21會自動開啟、釋壓，將氣體管線201內超過的氣體排放到廢氣處理裝置205，使氣體管線201的壓力下降，以確保安全性。

較佳者，由於製程用氣體鋼瓶202及排淨用氣體鋼瓶204等高壓氣體鋼瓶之壓力甚高，因此在製程用氣體鋼瓶202及排淨用氣體鋼瓶204的出口可分別設置一調壓閥2021及調壓閥2041，藉以使鋼瓶可輸出壓力穩定的氣體。此外，可設定該調壓閥2041之出口壓力為氣體管線201的預定操作壓力，或略大於該預定的操作壓力，藉以使氣體管線201內的充氣壓力可達到預定的操作壓力，並可提高操作安全性。

較佳者，在第三支管2013上可設有一單向閥3。該單向閥3可設於靠近第一支管2011的位置，其可防止製程用氣體進入第三支管2013及排淨用氣體體鋼瓶204所造成污染排淨用氣體。

較佳者，在氣體管線201上的位於排氣閥1及排淨用氣體鋼瓶204之間的位置，可設有一壓力錶4，供操作者直接觀查調壓閥調壓後之壓力。

如前所述，本發明是經由充氣加壓以稀釋氣體管線201內的殘餘氣體的方式，達到加速排淨氣體管線201內的殘餘氣體的目的。

此外，也可以使用其他抽氣設備抽取氣體管線201內的殘餘氣體(圖中未示)，使氣體管線201內的壓力呈負壓狀態，藉以減少氣體管線201內的殘餘氣體的殘留量，並可增加下一次的充氣量，進而加快氣體管線的排淨工作。

以上為本案所舉之實施例，僅為便於說明而設，當不能以此限制本案之意義，即大凡依所列申請專利範圍所為之各種變換設計，均應包含在本案之專利範圍中。

100‧‧‧氣體管線排淨裝置

1‧‧‧排氣閥

200‧‧‧製程系統

201‧‧‧氣體管線

2011‧‧‧第一支管

2012‧‧‧第二支管

2013‧‧‧第三支管

202‧‧‧製程用氣體鋼瓶

203‧‧‧製程裝置

204‧‧‧排淨用氣體鋼瓶

Claims (8)

1. 一種氣體管線排淨裝置，包括一氣體管線及一排氣閥，該氣體管線具有第一支管、第二支管及第三支管；該第一支管連接一製程用氣體鋼瓶；該第二支管連接一製程裝置，並裝設該排氣閥；該第三支管連接一排淨用氣體鋼瓶。
2. 如請求項1所述之氣體管線排淨裝置，其中在該氣體管線上的位於該排氣閥與排淨用氣體鋼瓶之間的位置，設有一安全支管；該安全支管上設有一釋壓閥；該釋壓閥的釋壓口連接一廢氣處理裝置；當該氣體管線的壓力超過一預定釋壓壓力時，該釋壓閥會自動開啟、釋壓，將該氣體管線內超過的氣體排放到該廢氣處理裝置，使該氣體管線的壓力下降。
3. 如請求項1所述之氣體管線排淨裝置，其中該第三支管上設有一單向閥。
4. 如請求項1所述之氣體管線排淨裝置，其中在該製程用氣體鋼瓶的出口設有一調壓閥。
5. 如請求項1所述之氣體管線排淨裝置，其中在該排淨用氣體鋼瓶的出口設有一調壓閥。
6. 如請求項1所述之氣體管線排淨裝置，其中該氣體管線上的位於該排淨用氣體鋼瓶與排氣閥之間的位置，設有一壓力錶。
7. 一種氣體管線排淨方法，使用如請求項1至5中任何一項之氣體管線排淨裝置，其中包括下列步驟：a1)關閉該排氣閥； a2)打開該排淨用氣體鋼瓶，將排淨用氣體灌入該排氣閥與排淨用氣體鋼瓶之間，使該排淨用氣體與該氣體管線內的殘餘氣體混合成混合廢氣；a3)等待該氣體管線內的壓力達到一預定壓力；a4)關閉該排淨用氣體鋼瓶；a5)打開該排氣閥，藉以排出該混合廢氣。
8. 如請求項7所述之氣體管線排淨方法，其中在步驟a4)之後，先等待一預定時間，再進行步驟a5)。

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