壓力調節(jié)流體貯存和輸送容器的抗尖峰壓力管理的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 在此根據35USC119要求以Jos印hR.Despres等人的名義提交的題為 "ANTI-SPIKEPRESSUREMANAGEMENTOFPRESSURE-REGULATEDFLUIDSTORAGEAND DISPENSINGVESSELS"的美國臨時專利申請No. 61/704402的優(yōu)先權權益。出于所有目的， 在此將美國臨時專利申請No. 61/704402的公開內容以其整體通過引用納入本文。
技術領域
[0003] 本公開內容涉及對易受流體分配操作開始時的壓力尖峰行為影響的壓力調節(jié)流 體貯存和分配容器的抗尖峰壓力管理。本公開內容的壓力管理布置和方法也被設想用于解 決持續(xù)的周期性壓力尖峰（振蕩）行為，例如，反復、陣發(fā)特性的流體壓力偏移（pressure excursion)〇
【背景技術】
[0004] 在半導體制造領域，多種流體供給封裝包（fluidsupplypackage)被用于提供在 制造操作中和在輔助流體利用過程（諸如，過程容器清洗）中使用的過程流體。出于對安 全性和過程效率的考慮，已經開發(fā)了利用流體貯存和分配容器的流體供給封裝包，在流體 貯存和分配容器中，壓力調節(jié)裝置設置在該容器的內部體積中或設置在該容器的閥頭中。 這樣的具有壓力調節(jié)容器的流體供給封裝包的實例包括：購自ATMI公司（美國，康涅狄格 州，Danbury)的商標為VAC的流體供給封裝包、購自Praxair公司的商標為UPTIME的壓力 調節(jié)容器流體供給封裝包、以及購自L'AirLiquide(法國，巴黎）的商標為SANIA的配備 有包括調節(jié)器和流量控制閥元件的閥頭的流體供給封裝包。
[0005] 在一些情況下，聯接到流動管線（circuitry)的壓力調節(jié)容器在流體分配操作開 始時呈現突然的壓力波動。此異常行為最經常地是經歷由流動管線中的壓力感測部件所感 測到的壓力尖峰。這樣的壓力尖峰行為在先前的半導體制造操作中并不重要，因為這是一 個迅速被平衡流動取代的瞬態(tài)現象（且因此壓力尖峰被包含在處理系統向穩(wěn)態(tài)操作條件 的逐漸演進中），但最近的離子注入應用中的快速調束（beamtuning)的趨勢已經導致處 理系統對此閾值波動敏感。
[0006] 壓力尖峰的發(fā)生會導致流動管線部件（諸如，質量流量控制器）暫時失去控制，結 果是接收分配的流體的處理工具接收到超出規(guī)格的流體流動。在一些情況下，這可能會導 致自動的過程監(jiān)控系統終止操作，結果是接下來的對制造生產力的維持不利的停工時間。 在其他情況下，制造工具可以處理與尖峰相關聯的流體突然涌入，結果產生超出規(guī)格的產 物。
[0007] 因此，來自壓力調節(jié)容器的流體流動中的流入流體壓力尖峰的后果可能對處理效 率和生產力極其有害。

【發(fā)明內容】

[0008] 本公開內容涉及對易受流體分配操作開始時的壓力尖峰行為影響的壓力調節(jié)流 體貯存和分配容器的抗尖峰壓力管理。
[0009] 在一方面，本公開內容涉及一種流體供給封裝包，包括：一個壓力調節(jié)流體貯存 和分配容器，一個閥頭，適于分配來自該容器的流體，以及一個抗壓力尖峰組件，適于對抗 (combat)在流體分配的初期來自所述閥頭的流體的流動中的壓力尖峰。
[0010] 在另一方面，本公開內容涉及一種前述類型的流體供給封裝包，其中所述抗壓力 尖峰組件包括選自由下列組成的組中的至少一個組件：
[0011] (1)多個組件，適于調整所述流體貯存和分配容器和一個安排在聯接到該容器的 流動管線中的質量流量控制器之間的緩沖體積，以至少部分地衰減在流體分配的初期從該 容器分配的流體的壓力尖峰行為；
[0012] (2)多個壓力調節(jié)器組件，其中打開該容器內的壓力調節(jié)器的提升閥元件所必需 的內部摩擦力對于至少部分地衰減在流體分配的初期從該容器分配的流體的壓力尖峰行 為是有效的；
[0013] (3)多個組件，其通過將輸送線路維持在排空狀態(tài)而恰在開始流體流動之前略微 降低輸送線路壓力，并且推進一個閥以降低該線路內的壓力，瞬時地使較高的流體流速流 動經過一個安排在聯接到該容器的流動管線中的質量流量控制器，從而恰在流體流動的初 期之前相應地降低輸送線路流體壓力；
[0014] (4)多個組件，其通過如下方式恰在開始流體流動之前減小輸送線路壓力，S卩：通 過直接地推進到真空，或通過以（相對于分配的流體的正常流速）增大的流速使氣體流動 經過該輸送線路中的一個質量流量控制器，或通過在沒有推進的情況下直接向真空打開該 輸送線路；多個組件，其通過在將一個壓力調節(jié)容器連接到所處壓力等于或高于該壓力調 節(jié)器的包圍壓力的歧管且輸送線路壓力逐漸減小到該調節(jié)器打開為止時對壓力分布作質 量保證確定，對該壓力調節(jié)容器作質量預審，于是，在調節(jié)器打開時該壓力分布的形狀提供 對壓敏元件是否粘滯的指示；
[0015] (5)多個調節(jié)器組件，包括提升閥和壓力調節(jié)器密封表面，該提升閥和壓力調節(jié)器 密封表面適于在該提升閥首次打開時防止提升閥粘滯，其中在將該提升閥從其支座結構移 位時所需克服的摩擦力對于至少部分地衰減在流體分配的初期從該容器分配的流體的壓 力尖峰行為是有效的，其中所述多個調節(jié)器組件包括下列中的一個或多個：（i)在使用中 具有低變形水平的構造材料，（ii)具有球形密封形狀的多個提升閥，（iii)包括非金屬構 造材料的提升閥支座結構，以及（iv)包括金屬構造材料的多個提升閥和包括流體可兼容 的塑料構造材料的提升閥支座結構；
[0016] (6)多個壓力調節(jié)器，包括一個壓力感測組件，該壓力感測組件包括下列中的一個 或多個：（i) 一個波紋管結構，具有若干隔膜（diaphragm)元件、構造材料、厚度和彈性，以 使得所述提升閥元件的行進距離至少部分地衰減在流體分配的初期從該容器分配的流體 的壓力尖峰行為；（ii)壓力調節(jié)器裝置的孔口尺寸，其至少部分地衰減在流體分配的初期 從該容器分配的流體的壓力尖峰行為；（iii)調節(jié)器幾何形狀，其至少部分地衰減在流體 分配的初期從該容器分配的流體的壓力尖峰行為；
[0017] (7)多個調節(jié)器組件，包括下列中的一個或多個：⑴多個彈簧，其在該提升閥的 上游且被布置為在該提升閥元件粘滯且然后突然打開時作為一個阻尼元件輔助控制所述 提升閥的移動；（ii) 一個壓力調整機構，用于增加所述壓力調節(jié)器裝置的所述壓力感測組 件內的壓力，以使得調節(jié)器出口壓力相應地增加，從而縮短流體流動初期和打開所述壓力 調節(jié)器中的提升閥元件之間的時間段；（iii) 一個壓力調整機構，用于減小到所述壓力調 節(jié)器的入口壓力，以使得由流體施加在所述提升閥元件上的力減小，從而減小在打開所述 提升閥時需要克服的力；（iv) -個流量調整機構，操作以使得流體流動緊密符合到一個利 用流體的設備；(v)多個過濾器，定位在一個或多個調節(jié)器的下游，具有一個限制高端流速 的孔尺寸，以及（vi)在所述一個或多個調節(jié)器的出口處的多個限流孔口元件，例如，包括 在串聯連接的多個壓力調節(jié)器中的一些連續(xù)的壓力調節(jié)器之間提供一個或多個限流孔口 (RFO)裝置和/或一個或多個過濾器，以使得當一個壓力調節(jié)器打開時，流過該提升閥的氣 體速率被限制，以衰減壓力尖峰或以其他方式消除壓力振蕩問題；
[0018] (8)多個組件，在所述流體貯存和分配容器的閥頭的一個輸送端口處包括至少一 個限流孔口（RFO)元件，以至少部分地衰減在流體分配的初期從該容器分配的流體的壓力 尖峰行為；
[0019] (9)多個組件，適于調整所述流體貯存和分配容器的一個輸送端口和與所述輸送 端口處于流體流動連通的一個相關聯的輸送線路內的一個質量流量控制器之間的辮管體 積，以使得上升到較高壓力的流體的體積和伴隨流體壓力尖峰行為的流動擾動的持續(xù)時間 相應地減少；
[0020] (10)多個組件，適于限制所述流體貯存和分配容器的內部體積內的多個壓力調節(jié) 器中的一些連續(xù)的壓力調節(jié)器之間的流體流動，在一個連接所述多個壓力調節(jié)器中的所述 一些連續(xù)的壓力調節(jié)器的管道內包括一個流動路徑縮減器；
[0021] (11)多個組件，適于限制所述流體貯存和分配容器的內部體積內的多個壓力調節(jié) 器中一些連續(xù)的壓力調節(jié)器之間的流體流動，包括一個設定點調整機構，被布置以調制所 述多個壓力調節(jié)器中的第一上游壓力調節(jié)器的出口壓力，以使得在第二下游調節(jié)器的提升 閥上的力以及所述第一壓力調節(jié)器和所述第二壓力調節(jié)器之間的流體的體積被調整到一 個對于至少部分地衰減在流體分配的初期從該容器分配的流體的壓力尖峰行為的有效的 范圍；
[0022] (12)多個壓力調節(jié)器組件，包括能夠匹配地接合的提升閥和支座結構，所述提升 閥和支座結構被構造和布置以使得當所述提升閥和支座結構彼此接合時在其間形成鈍角 接觸，其中所述提升閥具有一個圓的、鈍的密封表面，該密封表面能夠安置在一個平坦的圓 筒形支座結構上；
[0023] (13)多個壓力調節(jié)器組件，包括能夠匹配地接合的提升閥和支座結構，其中所述 支座結構包括一種硬的、剛性的、流體可兼容的聚合物材料，且所述提升閥包括一種金屬材 料；
[0024] (14)多個壓力調節(jié)器組件，包括提升閥桿和固位器彈簧組件，該固位器彈簧組件 將一個提升閥附接到所述壓力調節(jié)器的波紋管，其中所述固位器彈簧和所述提升閥桿之間 的間隙具有的間隙尺度對于至少部分地衰減在流體分配的初期從該容器分配的流體的壓 力尖峰行為是有效的；以及
[0025] (15)多個壓力調節(jié)器組件，包括：一個流量控制元件，該流量控制元件能夠響應 于所述流體供給封裝包的一個排放端口處的壓力打開和關閉；以及加壓/減壓組件，被布 置為在所述排放端口處重復地且交替地施加壓力和減小壓力，以使得所述壓力調節(jié)器組件 的所述流量控制元件被循環(huán)地打開和關閉達一個預定時間段，從而穩(wěn)定壓力并抑制在該流 體供給封裝包的后續(xù)分配操作中的壓力振蕩。
[0026] 在另一方面，本公開內容涉及一種用于至少部分地衰減從流體供給封裝包的壓力 調節(jié)流體貯存和分配容器分配的流體的壓力尖峰行為的方法，包括使用一個或多個上述類 型的壓力尖峰衰減組件。
[0027] 本公開內容的另一方面涉及一種流體供給封裝包，包括：一個壓力調節(jié)容器，該容 器在其中、在該容器的排放端口的上游包括一個壓力調節(jié)器，所述壓力調節(jié)器包括一個流 量控制元件，該流量控制元件能夠響應于該排放端口處的壓力打開和關閉；以及一個加壓 /減壓組件，被布置為在所述排放端口處重復地且交替地施加壓力和減小壓力，以使得所述 壓力調節(jié)器組件的所述流量控制元件被循環(huán)地打開和關閉達一個預定時間段，從而穩(wěn)定壓 力并抑制在該流體供給封裝包的后續(xù)分配操作中的壓力振蕩。
[0028] 本公開內容的另一方面涉及一種抑制從壓力調節(jié)容器分配的氣體的壓力振蕩的 方法，所述方法包括在所述容器的排放端口處重復地且交替地施加壓力和減小壓力，以使 得所述容器中的壓力調節(jié)器的流量控制元件被循環(huán)地打開和關閉達一個預定時間段，從而 穩(wěn)定壓力并抑制在該流體供給封裝包的后續(xù)分配操作中的壓力振蕩。
[0029] 將從隨后的描述和隨附的權利要求更充分地明了本公開內容的其他方面、特征和 實施方案。
【附圖說明】
[0030] 圖1是包括可應用所述抗尖峰壓力管理設備和方法的壓力調節(jié)流體貯存和分配 容器的流體供給封裝包的示意性橫截面正視圖。
[0031] 圖2是根據本公開內容的另一個實施方案的用于貯存加壓流體并以受控方式從 中分配加壓流體的系統的示意性橫截面視圖。
[0032] 圖3是圖1中示意性地示出的一般類型的流體供給封裝包的部分橫截面的示意性 正視圖，且其中對應的部分被對應地編號以便參引。
[0033] 圖4是圖1和圖3示出和描述的容器中利用的一般類型的壓力調節(jié)器的橫截面視 圖。
[0034] 圖5是參照圖1和圖3的流體供給封裝包示出和描述的一種類型的串聯布置的雙 調節(jié)器組件的示意性表示。
[0035] 圖6是圖4和圖5中示出的一般類型的壓力調節(jié)器的放大局部視圖，示出座落在 該壓力調節(jié)器的入口通道中以堵塞該通道并且防止流體流動的提升閥的錐形端區(qū)段。
[0036] 圖7是在圖4至圖6中示出的類型的壓力調節(jié)器中所利用的提升閥和桿組件的分 解視圖。
[0037] 圖8是與圖7的提升閥彈簧組件協作匹配的提升閥固位器彈簧構件的俯視平面視 圖。
[0038] 圖9是已組裝的提升閥桿和固位器彈簧組件的俯視平面視圖，納入了圖7的提升 閥桿組件和圖8的提升閥固位器彈簧構件。
[0039] 圖10是圖1中示出的類型的流體供給封裝包的示意性橫截面正視圖，通過在流體 排放端口的流體排放通道中納入限流孔口（RFO)元件而被修改，以抑制在分配操作的初期 的壓力尖峰行為。