專利名稱：利用負(fù)壓供氣容器的自動切換氣體輸送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，用以供應(yīng)氣體至例如為一半導(dǎo)體制造工具的一氣體消耗加工處理設(shè)備，其中，該系統(tǒng)使用負(fù)壓供氣容器，且可自一空的容器自動切換至一滿的容器，而不會發(fā)生壓力激蕩(spikes)或流動混亂。
供壓縮與壓縮液化氣體的自動切換方法是相當(dāng)?shù)睾唵?。壓縮與壓縮液化氣體二者均以高于在輸送線路中的大氣壓力的壓力被輸送至加工處理工具。
對于壓縮氣體，大多數(shù)的輸送系統(tǒng)使用調(diào)節(jié)器以將例如為800-1200磅/平方英寸(psig)的高氣缸壓力降至20-100psig的工作壓力。當(dāng)氣缸壓力抵達(dá)100-200 psig之間時，壓縮氣體氣缸一般均自工作中交換出且移除。此是典型地代表如果氣缸壓力維持高于輸送線路壓力設(shè)定點(diǎn)，輸送線路壓力(即為輸送調(diào)節(jié)器下游的壓力)不會被氣缸壓力的逐漸損失所影響，其實(shí)質(zhì)上為所有壓縮氣體輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖。
對于壓縮液化氣體，已制成類似的設(shè)計(jì)。最明顯的差異可自例如為BCl3與WF6的低壓壓縮液化氣體中發(fā)現(xiàn)，其分別具有4.4及2.4 psig的氣缸壓力。這些系統(tǒng)不需要依賴調(diào)節(jié)器來維持恒定的輸送線路壓力。相反的，多數(shù)這些壓縮液化氣體輸送系統(tǒng)是依賴氣缸與輸送線路的加熱，以維持輸送線路中的恒定壓力。該種恒定的輸送線路壓力可以為正或負(fù)的。以示范的方式，供分配WF6的輸送線路中的恒定壓力可以在大約12 psig的量。
在供壓縮氣體或壓縮液化氣體的任一情況中，分配系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是提供加工處理輸送線路中的恒定壓力。此一設(shè)計(jì)能力使得自動切換成為相同輸送岐管的隔離閥的切換。當(dāng)自動切換機(jī)構(gòu)可使用時，在輸送線路內(nèi)的壓力不會自一壓縮氣缸至另一氣缸產(chǎn)生巨大的差異。其結(jié)果，于分配系統(tǒng)的自動切換期間，下游加工不會遭遇任何壓力的變動。
以目前的供壓縮與壓縮液化氣體用的加工氣體輸送系統(tǒng)，難于供負(fù)壓氣體源使用自動切換功能。其主要原因是現(xiàn)有的壓縮與壓縮液化氣體系統(tǒng)，均被設(shè)計(jì)供“一致”或“穩(wěn)定”壓力作業(yè)之用。這些系統(tǒng)不提供輸送一致的負(fù)壓氣體的能力，也不提供在可能具有不同絕對壓力的二負(fù)壓氣缸之間的自動切換功能。依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的目前狀態(tài)，在“空的”與“滿的”負(fù)壓氣缸之間的切換，會造成工具及附屬的氣流管線的壓力激蕩。該種壓力激蕩會造成微粒產(chǎn)生及質(zhì)量流動的不一致與不穩(wěn)定，該二者均不良地影響到加工處理表現(xiàn)與能力。
與壓縮氣體輸送系統(tǒng)不同的，目前的單一氣缸負(fù)壓輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不包含使用例如為膜片調(diào)節(jié)器的機(jī)械調(diào)節(jié)器。其是有相當(dāng)多的原因。其中一原因是現(xiàn)有機(jī)械調(diào)節(jié)器會導(dǎo)致不希望的壓降。進(jìn)一步的，不能獲致可在非常低的負(fù)壓中有效率地作業(yè)的機(jī)械調(diào)節(jié)器。確實(shí)，多數(shù)的機(jī)械調(diào)節(jié)器不能被配置以操作在低于大約300乇的壓力。不使用調(diào)節(jié)器，來自一負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)的輸送線路內(nèi)的負(fù)壓氣體的絕對壓力，幾乎相當(dāng)于負(fù)壓氣體氣缸的絕對壓力。由此，在氣體自負(fù)壓氣缸抽出且運(yùn)輸時，輸送線路內(nèi)的壓力會降低。依據(jù)氣缸的填入狀態(tài)，負(fù)壓氣缸的壓力范圍是自10-700乇。一“滿的”負(fù)壓氣缸的壓力是650-700乇，“空的”負(fù)壓氣缸具有10-30乇的壓力。由于前述的理由，在此二狀態(tài)之間的自動切換是不被建議的。需要一控制機(jī)構(gòu)，以確保自空的負(fù)壓氣缸的壓力條件逐漸地移轉(zhuǎn)至滿的負(fù)壓氣缸的壓力條件。
前述形式的負(fù)壓供氣源包含被揭示于Glenn M.Tom及James V.McManus等人的于1996年5月21日公布的美國專利號碼5,518,528中的吸附劑基氣體貯存與分配系統(tǒng)。Tom等人的專利中的氣體貯存與分配系統(tǒng)，包括一吸附/脫除裝置，用以貯存與分配例如為氫化物氣體、鹵化物氣體、有機(jī)金屬Group V復(fù)合氣體等的氣體。Tom等人的專利中的吸附劑基氣體貯存與分配系統(tǒng)中，經(jīng)由將氣體吸附在例如為一活性碳或沸石材料的一載體吸附劑媒質(zhì)上，來減少被貯存的吸附氣體的壓力，以供經(jīng)由壓差媒介及/或熱差媒介脫除而于其次作業(yè)中分配，可選用的，以一載體氣流通過氣體貯存與分配容器，自負(fù)壓供應(yīng)容器中的吸附劑，提供一濃度差媒介脫除被貯存的氣體。
在Tom等人的專利中的吸附劑基氣體貯存與分配系統(tǒng)形式的一典型配置中，一分配組件是以氣流連通方式與貯存及分配容器聯(lián)結(jié)，該容器含有吸附氣體于其上的固相吸附劑。在該一系統(tǒng)中的氣體分配組件是被建構(gòu)且安排在貯存與分配容器的外部提供低于內(nèi)部容器壓力的壓力，以進(jìn)行自固相物理吸附劑媒質(zhì)脫除吸附氣體，且被脫除的氣流通過分配系統(tǒng)。
因而，Tom等人的專利的貯存與分配容器，實(shí)質(zhì)性地改良了高壓氣體氣缸，特別是牽涉到危險(xiǎn)氣體的場合?，F(xiàn)有高壓氣體氣缸易受到由于損壞或失效的調(diào)節(jié)器組件導(dǎo)致的泄漏，以及如果氣體的分解導(dǎo)致快速增加氣缸內(nèi)的內(nèi)部氣體壓力時，易受到破裂或來自氣缸的其他不希望的釋放大量氣體。

發(fā)明內(nèi)容
依此，本發(fā)明的一目的是提供一種自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一供負(fù)壓吸附劑基氣體貯存與分配容器用的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)。
本發(fā)明是有關(guān)于一種自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，用以分配負(fù)壓氣體，以供使用在比如為半導(dǎo)體產(chǎn)品制造的應(yīng)用中。
一方面，本發(fā)明是有關(guān)于一自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，包括(a)若干個氣體構(gòu)架，每一氣體構(gòu)架包括氣流回路，包含一產(chǎn)品氣流線路，可聯(lián)結(jié)至一負(fù)壓氣體源，用以供被分配氣流通過，一清除氣體線路，可聯(lián)結(jié)至一清除氣體源，用以供清除氣流通過，一在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制流動調(diào)節(jié)器，及可選擇性引動閥，用以選擇性且獨(dú)立地隔離在構(gòu)架的氣流回路中的每一產(chǎn)品氣流線路與清除氣體線路，以預(yù)防氣流通過；(b)一產(chǎn)品氣體岐管，互連在每一氣體構(gòu)加中的產(chǎn)品氣流線路，用以自該氣體構(gòu)架中之一主動分配氣體構(gòu)架的產(chǎn)品氣流線路排出產(chǎn)品氣體；(c)一清除氣體岐管，以氣流連通的方式與在每一氣體構(gòu)架中的產(chǎn)品氣流線路及清除氣體線路聯(lián)結(jié)；(d)一可選擇性引動排氣驅(qū)動器，被安排以經(jīng)由該清除氣體岐管，自該氣體構(gòu)架中的一未分配氣體構(gòu)架的流動回路排除氣體；及(e)一中央處理單元(CPU)，被安排以選擇性的引動(1)在每一氣體構(gòu)架中，可選擇性引動閥，及(2)可選擇性引動排氣驅(qū)動器，因此，順序地、交替地、及個別地操作每一氣體構(gòu)架于作業(yè)模式中，包含(I)一主動分配作業(yè)模式，其中，來自負(fù)壓氣體源的氣流通過產(chǎn)品氣流線路而至產(chǎn)品氣體岐管，(II)一清除作業(yè)模式，其中，來自清除氣體源的清除氣流通過清除氣體線路且進(jìn)入產(chǎn)品氣流線路及清除氣體岐管，(III)一排氣作業(yè)模式，其中，清除氣體線路、產(chǎn)品氣流線路、及清除氣體岐管，均在排氣驅(qū)動器的作用下被排氣，及(IV)一填入移轉(zhuǎn)至主動氣體分配狀況操作模式，其中，產(chǎn)品氣流線路填滿來自產(chǎn)品氣體岐管的產(chǎn)品氣體，且在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制流動調(diào)節(jié)器，操作以調(diào)節(jié)經(jīng)由產(chǎn)品氣流線路流至產(chǎn)品氣體岐管的來自負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體流，以供重新起始(I)主動分配作業(yè)模式。
另一方面，本發(fā)明是有關(guān)于一種自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，包括(a)提供若干個氣體構(gòu)架，每一氣體構(gòu)架包括氣流回路，包含一產(chǎn)品氣流線路，可聯(lián)結(jié)至一負(fù)壓氣體源，用以供被分配氣流通過，一清除氣體線路，可聯(lián)結(jié)至一清除氣體源，用以供清除氣流通過，一在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制調(diào)節(jié)器，及可選擇性引動閥，用以選擇性且獨(dú)立地隔離在構(gòu)架的氣流回路中的每一產(chǎn)品氣流線路與清除氣體線路，以預(yù)防氣流通過，一產(chǎn)品氣體岐管，互連在每一氣體構(gòu)架中的產(chǎn)品氣流線路，用以自該氣體構(gòu)架中的一主動分配氣體構(gòu)架的產(chǎn)品氣流線路排出產(chǎn)品氣體；一清除氣體岐管，以氣流速通方式與在每一氣體構(gòu)架中的產(chǎn)品氣流線路及清除氣體線路聯(lián)結(jié)；及一可選擇性引動排氣驅(qū)動器，被安排以經(jīng)由該清除氣體岐管，自該氣體構(gòu)架中的一未分配氣體構(gòu)架的流動回路排除氣體；(b)選擇性地引動(1)在每一氣體構(gòu)架中，可選擇性引動閥，及(2)可選擇性引動排氣驅(qū)動器，順序地、交替地、及個別地操作每一氣體構(gòu)架于作業(yè)模式中，包含(I)一主動分配作業(yè)模式，其中，來自負(fù)壓氣體源的氣流通過產(chǎn)品氣流線路而至產(chǎn)品氣體岐管，(II)一清除作業(yè)模式，其中，來自清除氣體源的清除氣流通過清除氣體線路且進(jìn)入產(chǎn)品氣流線路及清除氣體岐管，(III)一排氣作業(yè)模式，其中，清除氣體線路、產(chǎn)品氣流線路、及清除氣體岐管，均在排氣驅(qū)動器的作用下被排氣，及(IV)一填入移轉(zhuǎn)至主動氣體分配狀況操作模式，其中，產(chǎn)品氣流線路填滿來自產(chǎn)品氣體岐管的產(chǎn)品氣體，且在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制流動調(diào)節(jié)器，操作以調(diào)節(jié)經(jīng)由產(chǎn)品氣流線路流至產(chǎn)品氣體岐管的來自負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體流，以供重新起始(I)主動分配作業(yè)模式。
在又一方面，本發(fā)明是有關(guān)于一種方法，用以經(jīng)由一被安排在若干個氣體構(gòu)架內(nèi)的岐管氣體箱流動回路，自一負(fù)壓產(chǎn)品氣體源輸送一產(chǎn)品氣體，每一氣體箱流動回路可聯(lián)結(jié)至一相應(yīng)的負(fù)壓產(chǎn)品氣體源容器，其中，該方法包括(a)以一主動產(chǎn)品氣體分配模式操作一第一構(gòu)架，且供應(yīng)來自被聯(lián)結(jié)至該第一構(gòu)架的流動回路的一負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體，且(b)于該第一構(gòu)架的主動氣體分配模式期間，以清除氣體清除該若干氣體構(gòu)架中的一第二氣體構(gòu)架，排氣該第二構(gòu)架的流動回路，且以來自該第一構(gòu)架的產(chǎn)品氣體及來自被聯(lián)結(jié)至該第二構(gòu)架的流動回路的一負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體，填入該第二構(gòu)架的流動回路，以將該第二構(gòu)架置于一主動氣體分配條件中；及(c)于被聯(lián)結(jié)至第一氣體構(gòu)架的負(fù)壓氣體源用盡時，切換第二構(gòu)架至一主動產(chǎn)品氣體分配模式，同時控制來自第二構(gòu)架的流動回路的產(chǎn)品氣體流，以避免發(fā)生壓力激蕩或流動混亂的情況。
由下列的揭示與申請專利范圍，本發(fā)明的其他方面、特征與實(shí)施例將更完全清楚。
本發(fā)明的詳細(xì)說明及其較佳具體例本發(fā)明是有關(guān)于具有自動切換能力的一負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，允許自一空的負(fù)壓供氣容器轉(zhuǎn)移至一滿的負(fù)壓供氣容器。本發(fā)明的系統(tǒng)允許不斷續(xù)地輸送負(fù)壓氣體至個別或若干個處理工具，或至一負(fù)壓氣體分布系統(tǒng)。
本發(fā)明的負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施例是概略地表示于

圖1中。
如圖1所示，負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)10包括虛線示出指示的一氣體箱組件12，且包含二互相連接的個別的氣體箱圍繞物，每一該種圍繞物掩蓋二氣體構(gòu)架的其中之一。供每一構(gòu)架用的氣體箱可如現(xiàn)有技術(shù)的包括一單一圍繞物且被裝設(shè)有進(jìn)入門、氣體供應(yīng)容器固接構(gòu)件等。
所示的氣體輸送系統(tǒng)10包括各個氣體構(gòu)架組件，于圖式中是以“構(gòu)架A”與“構(gòu)架B”代表，其一般均為對稱的，包括配管、泵送、流動控制、及處理監(jiān)視機(jī)構(gòu)，以供氣體輸送、清除、及排氣等作業(yè)模式之用。如前所述，構(gòu)架A是在第一氣體箱內(nèi)且構(gòu)架B是在第二氣體箱內(nèi)，且二氣體箱被互相地連接。每一氣體構(gòu)架可與一單一中央處理單元(CPU)48整合形成(互動地聯(lián)結(jié))。
各個氣體構(gòu)架組件均被聯(lián)結(jié)至與產(chǎn)品排入流動線路22結(jié)合的產(chǎn)品氣體排入岐管線路18。產(chǎn)品排入流動線路22相反地連接至氣體消耗設(shè)備38，該設(shè)備38可例如包括一半導(dǎo)體制造工具或其他加工處理單元。
在氣體輸送系統(tǒng)10中，自動閥均在特定閥單元的一號碼之前加上“AV-”的字首來代表。限制流動孔口元件均被應(yīng)用在本系統(tǒng)中，且在特定限制流動孔口元件的號碼之前加上“RFO-”的字首來代表。微粒濾器均在特定微粒濾器單元的一號碼之前加上“PF-”的字首來代表。壓力傳感器元件均在特定壓力傳感器元件單元的一號碼之前加上“PT-”的字首來代表。壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置均在特定壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置的一號碼之前加上“FR-”的字首來代表。
如圖所示，構(gòu)架A包含一聯(lián)結(jié)至清除氣體源34的一清除線路30。清除氣體源34可包括一氣缸或其他供應(yīng)容器，或一清除氣體的“自備”/大量清除源，以供選定的清除氣流通過清除線路30。清除線路30含有自動閥AV-1、限制流動孔口RFO-1、及一可選用的微粒濾器RF-1。構(gòu)架A主要?dú)饬骶€路26互連產(chǎn)品氣體排入岐管線路18與負(fù)壓供氣容器14，以及清除氣體岐管線路20。清除線路30是經(jīng)由線路31聯(lián)結(jié)至構(gòu)架B的清除線路32，因此，清除氣體源34是供構(gòu)架A與構(gòu)架B二者使用。
以特定實(shí)施方式說明，負(fù)壓供氣容器14可包括美國專利號碼5,518,528中所示與說明的形式的吸附劑基的氣體貯存與分配容器，例如，一“JY”氣缸，含有對將被分配的氣體具有吸收親和性的一物理吸附劑材料，例如為載有大約0.5公斤胂氣體的一顆粒引動碳吸附劑。Tom等人揭示的美國專利號碼5,518,528全體包含于此以供參考。在氣體分配模式中，被氣體自供應(yīng)容器14流經(jīng)主要?dú)怏w注動線路26、產(chǎn)品氣體排放岐管線路18、及產(chǎn)品排放流動線路22，而流至氣體消耗設(shè)備38，該設(shè)備可包括一CVD工具，例如，供在薄的薄膜基體中累積且混合砷及磷原子，以被使用于制造微電子裝置結(jié)構(gòu)。
主要?dú)饬骶€路26是由一包含一閥AV-00的閥頭組件聯(lián)結(jié)至供應(yīng)容器14。主要?dú)饬骶€路26含有一壓力轉(zhuǎn)換器PT-1、自動閥AV-2、壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-1、及自動閥AV-04，且該種線路26是被與含有自動閥AV-05的選用的旁通流動控制圈44聯(lián)結(jié)。
構(gòu)架B是相對應(yīng)于構(gòu)架A而建構(gòu)。如圖所示，構(gòu)架B包括一與清除氣體源34聯(lián)結(jié)的清除線路32，經(jīng)由線路31接合至清除線路30。如前所述，清除氣體源34可包括一氣缸或具有一合適清除氣體于其內(nèi)的其他供應(yīng)容器。清除氣體源34供應(yīng)被選定可流動通過清除線路32的清除氣體?？蛇x擇的，清除氣體源34可以不是將清除氣體選定的依序分配至每一清除線路30與32的單一氣體源，而可以為包括直接地附屬于每一個別的構(gòu)架A與B的分離的清除氣體源。以該種分離清除氣體源，構(gòu)架B中的清除氣體線路32可類似構(gòu)架A中的清除氣體線路30設(shè)置，且如圖所示，可包含供構(gòu)架A中的清除氣體線路30所用的一限制流動孔口與可選用的微粒濾器。
清除線路32含有自動閥AV-11。構(gòu)架B主要?dú)饬骶€路28互連產(chǎn)品氣體排放岐管線路18與負(fù)壓供氣容器16，以及清除氣體岐管線路20。
主要?dú)饬骶€路28是由一包含一閥AV-10的閥頭組件聯(lián)結(jié)至供應(yīng)容器16。主要?dú)饬骶€路28含有一壓力轉(zhuǎn)換器PT-2、自動閥AV-12、壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2、及自動閥AV-14，且該種線路28也提供含有自動閥AV-15的選用的旁通流動控制圈46。
如圖所示，清除氣體岐管線路20互連主要?dú)饬骶€路26與28。自動閥AV-03與AV-13分別被提供在構(gòu)架A與構(gòu)架B中的清除氣體岐管線路20的區(qū)段中。相反的，清除氣體岐管線路20被接合至含有排氣泵40與選用的清潔卡匣42的清除氣體排放線路24。清潔卡匣42可包括一直列罐，含有在自氣體箱12排出清除氣體之前，自清除氣體移除不需要的氣體成份的一合適化學(xué)吸附劑或驅(qū)氣清凈材料。排出的清除氣體可被送至自系統(tǒng)中排出、在系統(tǒng)中循環(huán)使用、及/或整體或部分地處理以減少其內(nèi)的污染物。
在這一方面，整合清潔卡匣42在清除氣體排放線路24中，可作用以自排氣真空泵40捕捉殘留放射物。關(guān)聯(lián)于整合的清潔器使用負(fù)壓氣體氣缸，可使氣體箱的設(shè)計(jì)與作業(yè)更加安全。
排氣泵40可合適地應(yīng)用一真空泵，但亦可應(yīng)用其他裝置，例如，噴射器、噴氣器、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、低溫泵等。隔離閥，自動閥AV-03及AV-13自構(gòu)架的排氣回路隔離真空驅(qū)動構(gòu)件，排氣泵40。各個構(gòu)架允許供局部排吸清除、局部排氣、及隔離氣缸變化之用。
加工輸送線路包括于每一氣缸處(構(gòu)架A的供應(yīng)容器14；構(gòu)架B的供應(yīng)容器16)的壓力傳感器(構(gòu)架A的PT-1；構(gòu)架B的PT-2)，高流量，即高Cv閥(供應(yīng)容器14的AV-00供應(yīng)容器16的AV-10)，及下游壓力控制裝置(構(gòu)架A中的AV-2，F(xiàn)R-1及AV-4；構(gòu)架B中的AV-12，F(xiàn)R-2及AV-14)，且包含選用的旁通圈(構(gòu)架A中的含有AV-05的圈44；構(gòu)架B中的含有AV-15的圈46)。
流動控制裝置FR-1與FR-2，均被使用以確保在相應(yīng)構(gòu)架A與B中自空的切換至滿的負(fù)壓氣缸期間的一平順的移轉(zhuǎn)。即為，流動控制裝置FR-1與FR-2預(yù)防在滿的氣缸中的壓力妨礙下游輸送系統(tǒng)，且因而妨礙加工處理工具。每一流動控制裝置FR-1與FR-2可包括一商用裝置，例如為MKS640系列壓力控制器(可自MKS Instruments，Ins獲得)，或包括一下游壓力傳感器，一可變設(shè)定(比例)控制閥、及一PID控制器的一壓力控制組件，其可被包含在系統(tǒng)內(nèi)的全體加工控制系統(tǒng)中。在本發(fā)明的廣泛實(shí)務(wù)應(yīng)用中的較佳流動控制裝置，包含可自Integrated Flow System Inc(Santa Cruz，CA)獲致的商用SR-3型與SR-4型的負(fù)壓調(diào)節(jié)器，其可被選定地設(shè)定于壓力設(shè)定中，例如，在自大約20至大約50乇的壓力范圍中。
負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)10亦可包括一中央處理單元(CPU)48在氣體箱內(nèi)，其可被操作地聯(lián)接至系統(tǒng)中的閥、控制器及引動器，以及依據(jù)一周期時間控制程式或以其他自動控制方式來控制該系統(tǒng)的構(gòu)成部分。CPU可包括供該種目的用的一程式控制電腦、微處理器、或其他微電子單元。較佳的，CPU包括一可編程邏輯控制器(PLC)。
可選擇的，CPU可置于箱12的外側(cè)，且以合適的方式，例如為訊號傳輸線、無線(紅外線)聯(lián)接等，操作地聯(lián)接至系統(tǒng)的閥、控制器、及引動器。
現(xiàn)在將說明圖1的負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)10的一典型的自動切換作業(yè)，其中，構(gòu)架A是于一“操作”模式中，且構(gòu)架B是于一“預(yù)備”模式中，負(fù)壓氣缸14與16均被連接至相應(yīng)的構(gòu)架A與構(gòu)架B組件。
在構(gòu)架A中，來自負(fù)壓供應(yīng)氣缸14的氣體，是流動通過主要?dú)饬骶€路26中的開啟閥AV-00，且閥AV-2與AV-04亦被開啟，因此，被供應(yīng)的氣流進(jìn)入產(chǎn)品氣體排放岐管線路18，且被自氣體箱12排放進(jìn)入產(chǎn)品排放流動線路22，以供流動至氣體消耗設(shè)備38。
在構(gòu)架A中的該種分配作業(yè)期間，閥AV-1與AV-3是均被封閉。壓力轉(zhuǎn)換器PT-1監(jiān)視來自負(fù)壓供應(yīng)氣缸14的分配氣體的壓力，且監(jiān)視的壓力被輸入至CPU48以供控制，而壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-1依據(jù)設(shè)備38的需求，控制被分配氣流至氣體消耗設(shè)備38。
當(dāng)被連接至構(gòu)架A的負(fù)壓供應(yīng)氣缸14接近空的情況時，在CPU48的控制下，構(gòu)架B自動地預(yù)備好切換。負(fù)壓氣缸的空的與幾乎空的狀態(tài)，可由末端使用者經(jīng)由CPU的程式控制而界定，或各個的空的與幾乎空的設(shè)定點(diǎn)可被預(yù)設(shè)于CPU中且供應(yīng)給末端使用者。
預(yù)備構(gòu)架B以供切換，需要執(zhí)行清除與排氣循環(huán)，且以負(fù)壓氣體充填構(gòu)架B。于這些加工步驟期間，使用一來自CPU48的直接數(shù)位訊號，例如經(jīng)由該CPU的一系統(tǒng)可編程邏輯控制器(PLC)，壓力控制調(diào)節(jié)裝置FR-2被完全封閉。
在構(gòu)架B的清除中，來自清除氣體源34的清除氣體，自線路引流入清除線路32而至清除氣體岐管線路20，且在排氣泵40的動作下在清除氣體排放線路24中自氣體箱12排出。于清除步驟期間，閥AV-11，AV-13及AV-20均開啟，且AV-10，AV-12及AV-14均關(guān)閉。來自氣體源34的清除氣體在線路30中流動通過限制流動孔口RFO-1，以預(yù)防發(fā)生壓力波動且調(diào)節(jié)在清除流動回路中的壓降?？蛇x擇的，各個閥AV-11與AV-13可以為反復(fù)順序的，在清除作業(yè)中，自線路中真空抽取清除氣體之前，選定加壓在構(gòu)架B中的線路32的相對應(yīng)區(qū)段(或，相對應(yīng)的，在構(gòu)架A中的類似順序的閥AV-1及AV-3)。
在清除步驟之后，閥AV-11被關(guān)閉，且包括清除氣體排放線路24及清除氣體岐管線路20的清除流動回路，在排氣泵40的連續(xù)動作下排氣。在完成排氣之后，閥AV-13與AV-20均被關(guān)閉，且構(gòu)架B的氣體分配回路(包括主要?dú)饬骶€路28)被重新填入產(chǎn)品氣體并被帶至主動分配狀況。
為進(jìn)行重填構(gòu)架B的氣體分配回路以供主動分配之用，閥AV-14被開啟在主要?dú)饬骶€路28中，且構(gòu)架B的壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2的壓力傳感器被暴露至輸送線路壓力，該壓力是被連接至構(gòu)架A的負(fù)壓供氣容器14的壓力，且仍在主動分配模式中。
當(dāng)在產(chǎn)品排放流動線路22中的壓力抵達(dá)較低或“空的”設(shè)定點(diǎn)時，其是由構(gòu)架B的壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2的壓力傳感器所感測，然后，構(gòu)架B中的閥AV-10與AV-12開啟。于此一點(diǎn)處，關(guān)閉壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2控制閥的數(shù)位訊號被終止，且壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2被操作以維持構(gòu)架B的壓力高于構(gòu)架A的壓力在10乇內(nèi)。同時的，在構(gòu)架A中的閥AV-2與AV-4關(guān)閉，且開始一泵送/清除循環(huán)，以自構(gòu)架A移除殘留氣體。
壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2，以緩慢的方式開啟其計(jì)量控制閥至一“完全開啟”狀態(tài)，使得在輸送線路中的加工氣體以小于20乇/分鐘的速率上升，該一速度是多數(shù)質(zhì)量流量控制器(MFCs)可承受且不會損及流動穩(wěn)定性。
當(dāng)由壓力傳感器PT-2所決定的壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2處的輸送線路壓力，是相等于負(fù)壓供氣容器16的壓力時，壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2可被完全地開啟，以提供無限制的流動。
于此一點(diǎn)處，構(gòu)架A是“離線”(相關(guān)于產(chǎn)品氣體的分配是不活動的)且可進(jìn)行供構(gòu)架B用的前述清除/排氣及填入程序。在構(gòu)架A的該種清除/排氣及填入程序期間，構(gòu)架B持續(xù)分配產(chǎn)品氣體。
在該構(gòu)架的清除/排氣及填入過程期間，構(gòu)架A的閥AV-00被封閉，在構(gòu)架A中的“使用過”的負(fù)壓供氣容器14可被交換出一即為，將之移除且以一新的(滿的)負(fù)壓供氣容器更換，以供其次的當(dāng)構(gòu)架B中的負(fù)壓供氣容器用盡之后的構(gòu)架A的換新作業(yè)而成為氣體輸送系統(tǒng)的主動氣體分配構(gòu)架之用，并執(zhí)行前述的自動切換程序。
較佳的，應(yīng)避免使用壓力控制流動調(diào)節(jié)裝置FR-2為一固定調(diào)節(jié)器，以使提供末端使用者具有應(yīng)用一質(zhì)量流量控制器(MFC)于氣體消耗設(shè)備38中的能力，以做為留下產(chǎn)品氣體在供應(yīng)產(chǎn)品氣體至該設(shè)備的負(fù)壓供氣容器內(nèi)的方法。末端使用者可例如記錄MFC的閥壓讀數(shù)，且使用該種閥壓讀數(shù)做為測量接近負(fù)壓供氣容器的“空的”狀態(tài)的方法。MFC閥壓與在負(fù)壓供氣容器內(nèi)的降低壓力成比例地增加，且較佳的，由一MFC準(zhǔn)確性觀點(diǎn)言之，以例如為大于20乇的基壓操作。
雖然本發(fā)明的圖1是具體例，已參照使用二氣體構(gòu)架(構(gòu)架A與構(gòu)架B)的一氣體輸送系統(tǒng)示范地顯示與描述，必須注意，本發(fā)明并不局限于此，且在本發(fā)明的一給定末端使用應(yīng)用中，可應(yīng)用多于兩個的氣體構(gòu)架，其中，每一構(gòu)架進(jìn)行前述的循環(huán)步驟(主動氣體分配、清除、排氣及填入移轉(zhuǎn)至分配條件)，相關(guān)于氣體構(gòu)架而順序地自動切換。
因而，可以看出本發(fā)明的氣體輸送系統(tǒng)允許產(chǎn)生連續(xù)的分配作業(yè)，以多數(shù)的氣體構(gòu)架之一做為主動分配構(gòu)架，且其他的構(gòu)架順序地被清除、排氣及填入轉(zhuǎn)移。
本發(fā)明的此一自動切換系統(tǒng)，由于在空的與滿的負(fù)壓氣缸之間的自動切換，結(jié)果可預(yù)防大壓力波被傳送通過輸送線路。該種自動切換系統(tǒng)確保在應(yīng)用中的持續(xù)輸送負(fù)壓氣體，其中，代替的負(fù)壓氣體氣缸可被庫存而提供一氣缸存貨，由此，于交換出一給定氣體構(gòu)架期間，可輕易地安裝一新的氣缸。
此外，本發(fā)明的氣體輸送系統(tǒng)的作業(yè)，于自動切換期間可預(yù)防產(chǎn)生壓力激蕩，且因而用于將來自各個系統(tǒng)構(gòu)件的微粒散發(fā)減至最小。其結(jié)果，由氣體輸送系統(tǒng)所分配的氣體純度可被維持于高水平，而配合例如為半導(dǎo)體制造的氣體消耗作業(yè)中的需求，其中，自設(shè)定點(diǎn)的線性度水平產(chǎn)生偏差，會造成一瑕疵的半導(dǎo)體產(chǎn)品，或甚至無法用于其所被設(shè)計(jì)的目的。
雖然本發(fā)明已于此參照特定元件加以示范地說明，必須知道，本發(fā)明并不局限于該種結(jié)構(gòu)或作業(yè)，而是以于此揭示的觀點(diǎn)廣泛地建構(gòu)，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員了解的變化、修正、及其他具體例。
權(quán)利要求
1.一種自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，包含(a)若干個氣體構(gòu)架，每一氣體構(gòu)架包括氣流回路，包含一產(chǎn)品氣流線路，可聯(lián)結(jié)至一負(fù)壓氣體源，用以供被分配氣流通過，一清除氣體線路，可聯(lián)結(jié)至一清除氣體源，用以供清除氣流通過，一在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制流動調(diào)節(jié)器，及可選擇性引動閥，用以選擇性且獨(dú)力地隔離在構(gòu)架的氣流回路中的每一產(chǎn)品氣流線路與清除氣體線路，以預(yù)防氣流通過；(b)一產(chǎn)品氣體岐管，互連在每一氣體構(gòu)架中的產(chǎn)品氣流線路，用以自該氣體構(gòu)架之一主動分配氣體構(gòu)架的產(chǎn)品氣流線路排出產(chǎn)品氣體；(c)一清除氣體岐管，以氣流連通的方式與在每一氣體構(gòu)架中的產(chǎn)品氣流線路及清除氣體線路聯(lián)結(jié)；(d)一可選擇性引動排氣驅(qū)動器，被安排以經(jīng)由該清除氣體岐管，自該氣體構(gòu)架中的一未分配氣體構(gòu)架的流動回路排除氣體；及(e)一中央處理單元(CPU)，被安排以選擇性的引動(1)在每一氣體構(gòu)架中，可選擇性引動閥，及(2)可選擇性引動排氣驅(qū)動器，因此，順序地、交替地、及個別地操作每一氣體構(gòu)架于作業(yè)模式中，包含(I)一主動分配作業(yè)模式，其中，來自負(fù)壓氣體源的氣流通過產(chǎn)品氣流線路而至產(chǎn)品氣體岐管，(II)一清除作業(yè)模式，其中，來自清除氣體源的清除氣流通過清除氣體線路且進(jìn)入產(chǎn)品氣流線路及清除氣體岐管，(III)一排氣作業(yè)模式，其中，清除氣體線路、產(chǎn)品氣流線路、及清除氣體岐管，均在排氣驅(qū)動器的作用下被排氣，及(IV)一填入移轉(zhuǎn)至主動氣體分配狀況操作模式，其中，產(chǎn)品氣流線路填滿來自產(chǎn)品氣體岐管的產(chǎn)品氣體，且在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制流動調(diào)節(jié)器，操作以調(diào)節(jié)經(jīng)由產(chǎn)品氣流線路流至產(chǎn)品氣體岐管的來自負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體流，以供重新起始(I)主動分配作業(yè)模式。
2.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，包括至少二個氣體構(gòu)架。
3.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，包括二個氣體構(gòu)架。
4.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，每一氣體構(gòu)架是被圍繞在一個別的分離的氣體箱中。
5.如權(quán)利要求4所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，每一氣體構(gòu)架是與一單一的中央處理單元(CPU)整合形成。
6.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，進(jìn)一步包括一在主動分配作業(yè)模式(I)中被聯(lián)結(jié)至氣體構(gòu)架的產(chǎn)品氣流線路的負(fù)壓氣體源。
7.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，負(fù)壓氣體源包括一氣體貯存及分配容器，含有一固相物理吸附劑，于其上吸附該固相物理吸附劑可物理地吸附的氣體。
8.如權(quán)利要求7所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，該氣體是包括自氫化物氣體、鹵化物氣體、及有機(jī)金屬復(fù)合氣體構(gòu)成的群組中選出的一氣體種類。
9.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，產(chǎn)品氣體岐管是被聯(lián)結(jié)至一半導(dǎo)體制造設(shè)備的一加工處理工具。
10.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，中央處理單元(CPU)包括一程式控制邏輯控制器。
11.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，清除氣體岐管是以氣流連通方式，被接合至具有排氣驅(qū)動器聯(lián)結(jié)的一清除氣體排放線路。
12.如權(quán)利要求11所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，清除氣體排放線路具有被裝設(shè)于其內(nèi)的一清潔器單元，用以移除流動通過的清除氣體的污染物。
13.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，氣流回路是被安排為如圖1所示。
14.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，清除氣體線路具有一被裝設(shè)于其內(nèi)的限制流動孔口。
15.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，清除氣體線路具有一被裝設(shè)于其內(nèi)的微粒濾器。
16.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，每一氣體構(gòu)架是被裝設(shè)在一分離的個別氣體箱內(nèi)，且個別的氣體箱均聯(lián)結(jié)在一起而成為一單一組件。
17.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，氣流回路具有一被裝設(shè)于其內(nèi)的壓力傳感器，用以監(jiān)視自負(fù)壓氣體源流入產(chǎn)品氣流線路內(nèi)的氣體的壓力。
18.如權(quán)利要求1所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)，其中，排氣驅(qū)動器包括一真空泵。
19.一種自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，包括(c)提供若干個氣體構(gòu)架，每一氣體構(gòu)架包括氣流回路，包含一產(chǎn)品氣流線路，可聯(lián)結(jié)至一負(fù)壓氣體源，用以供被分配氣流通過，一清除氣體線路，可聯(lián)結(jié)至一清除氣體源，用以供清除氣流通過，一在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制調(diào)節(jié)器，及可選擇性引動閥，用以選擇性且獨(dú)立地隔離在構(gòu)架的氣流回路中的每一產(chǎn)品氣流線路與清除氣體線路，以預(yù)防氣流通過；一產(chǎn)品氣體岐管，互連在每一氣體構(gòu)架中的產(chǎn)品氣流線路，用以自該氣體構(gòu)架中的一主動分配氣體構(gòu)架的產(chǎn)品氣流線路排出產(chǎn)品氣體；一清除氣體岐管，以氣流連通方式與在每一氣體構(gòu)架中的產(chǎn)品氣流線路及清除氣體線路聯(lián)結(jié)；及一可選擇性引動排氣驅(qū)動器，被安排以經(jīng)由該清除氣體岐管，自該氣體構(gòu)架中的一未分配氣體構(gòu)架的流動回路排除氣體；(d)選擇性地引動(3)在每一氣體構(gòu)架中，可選擇性引動閥，及(4)可選擇性引動排氣驅(qū)動器，順序地、交替地、及個別地操作每一氣體構(gòu)架于作業(yè)模式中，包含(I)一主動分配作業(yè)模式，其中，來自負(fù)壓氣體源的氣流通過產(chǎn)品氣流線路而至產(chǎn)品氣體岐管，(II)一清除作業(yè)模式，其中，來自清除氣體源的清除氣流通過清除氣體線路且進(jìn)入產(chǎn)品氣流線路及清除氣體岐管，(III)一排氣作業(yè)模式，其中，清除氣體線路、產(chǎn)品氣流線路、及清除氣體岐管，均在排氣驅(qū)動器的作用下被排氣，及(IV)一填入移轉(zhuǎn)至主動氣體分配狀況操作模式，其中，產(chǎn)品氣流線路填滿來自產(chǎn)品氣體岐管的產(chǎn)品氣體，且在產(chǎn)品氣流線路中的壓力控制流動調(diào)節(jié)器，操作以調(diào)節(jié)經(jīng)由產(chǎn)品氣流線路流至產(chǎn)品氣體岐管的來自負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體流，以供重新起始(I)主動分配作業(yè)模式。
20.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，包括操作至少二個氣體構(gòu)架。
21.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，包括操作二個氣體構(gòu)架。
22.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，包括分配來自一在主動分配作業(yè)模式(I)中被聯(lián)結(jié)至氣體構(gòu)架的產(chǎn)品氣流線路的負(fù)壓氣體源的氣體。
23.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，負(fù)壓氣體源包括一氣體貯存及分配容器，含有一固相物理吸附劑，于其上吸附該固相物理吸附劑可物理地吸附的氣體。
24.如權(quán)利要求23所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，該氣體是包括自氫化物氣體、鹵化物氣體、及有機(jī)金屬復(fù)合氣體構(gòu)成的群組中選出的一氣體種類。
25.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，將產(chǎn)品氣體自產(chǎn)品氣體岐管流動至一半導(dǎo)體制造設(shè)備的一加工處理工具。
26.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，每一氣體構(gòu)架是被裝設(shè)在一分離的個別氣體箱內(nèi)；且個別的氣體箱均聯(lián)結(jié)在一起而成為一單一組件。
27.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，進(jìn)一步包括清潔清除氣體，以自其移除污染物。
28.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，進(jìn)一步包括監(jiān)視自負(fù)壓氣體源流入產(chǎn)品氣流線路內(nèi)的氣體的壓力。
29.如權(quán)利要求19所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，包括于步驟(III)中真空排吸產(chǎn)品氣流線路與清除氣流線路。
30.如權(quán)利要求19 所述的自動切換負(fù)壓氣體輸送方法，其中，進(jìn)一步包括使用產(chǎn)品氣體于一半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的制造中。
31.一種產(chǎn)品氣體的輸送方法，用以經(jīng)由一被安排在若干的氣體構(gòu)架內(nèi)的岐管氣體箱流動回路，自一負(fù)壓產(chǎn)品氣體源輸送一產(chǎn)品氣體，每一氣體箱流動回路可聯(lián)結(jié)至一相應(yīng)的負(fù)壓產(chǎn)品氣體源容器，該方法包括(a)以一主動產(chǎn)品氣體分配模式操作一第一構(gòu)架，且供應(yīng)來自被聯(lián)結(jié)至該第一構(gòu)架的流動回路的一負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體，且(b)于該第一構(gòu)架的主動氣體分配模式期間，以清除氣體清除該若干個氣體構(gòu)架中的一第二氣體構(gòu)架，排氣該第二構(gòu)架的流動回路，且以來自該第一構(gòu)架的產(chǎn)品氣體及來自被聯(lián)結(jié)至該第二構(gòu)架的流動回路的一負(fù)壓氣體源的產(chǎn)品氣體，填入該第二構(gòu)架的流動回路，以將該第二構(gòu)架置于一主動氣體分配條件中；及(c)于被聯(lián)結(jié)至第一氣體構(gòu)架的負(fù)壓氣體源耗盡時，切換第二構(gòu)架至一主動產(chǎn)品氣體分配模式，同時控制來自第二構(gòu)架的流動回路的主品氣體流，以避免發(fā)生壓力激蕩或流動混亂的情況。
全文摘要
一種自動切換負(fù)壓氣體輸送系統(tǒng)(10),用以分配氣體至一氣體消耗加工處理單元(38),例如一個半導(dǎo)體制造工具(38)。
文檔編號F17C13/04GK1361710SQ00810432
公開日2002年7月31日 申請日期2000年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者詹姆斯·迪茨 申請人:高級技術(shù)材料公司