(57)【要約】  有毒水素化又は可燃性化合物を収容する高圧シリンダ１１０の出口からの加圧流体の吐き出しを制御するための装置１００が提供される。この装置１００は、加圧流体を少なくとも部分的なガス相に保持するためのシリンダ１１０と；シールされた状態でシリンダ１１０の上側部分までねじ留めされるシリンダ・ポート本体１１４と；シリンダ・ポート本体１１４内に配設されるデュアル・ポート・ヘッド弁アセンブリ１１６であって、第１のポート１３０がシリンダを加圧流体で充填するために利用され、第２のポートが加圧流体を吐き出すためにシリンダの出口１２２と流体連通するデュアル・ポート・ヘッド弁アセンブリ１１６と；第２のポート本体及び出口によって部分的に画成され、且つ第２のポート本体の上流に配設される制限流量経路１３０及び流れ流路をさらに含むが、このガス流れ吐き出し経路が圧力調節器、逆止弁及び制限流量口の群から選択される制限要素を含まないガス流れ吐き出し経路１２０とを備え、且つシリンダ１１０の出口が大気状態に曝されるとき、この制限流量経路１３０は、シリンダから吐き出されるガスの流量を５，０００ｓｃｃｍに制限する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流体を少なくとも部分的なガス相に保持するためのシリンダと、
シールされた状態で前記シリンダの上側部分にねじ留めされるシリンダ・ポート本体と、
前記シリンダ・ポート本体内に配設されるデュアル・ポート弁ヘッド・アセンブリであって、第１のポートが前記シリンダを加圧流体で充填するために利用され、第２のポートが前記加圧流体を吐き出すために前記シリンダの出口と流体連通するデュアル・ポート弁ヘッド・アセンブリと、
前記第２のポート本体及び前記出口によって部分的に画成され、且つ前記第２のポート本体の上流に配設される制限流量経路及び流れ流路をさらに含むガス流れ吐き出し経路であって、圧力調節器、逆止弁及び制限流量口の群から選択される制限要素を含まない、ガス流れ吐き出し経路とを備え、
前記シリンダの前記出口が大気状態に曝されるとき、前記制限流量経路が前記シリンダから吐き出される前記ガスの流量を最大５，０００ｓｃｃｍに制限する、有毒水素化／ハロゲン化又は可燃性化合物を収容する高圧シリンダの出口からの加圧流体の吐き出しを制御するための装置。
【請求項２】
前記制限流量経路が少なくとも２つの毛細管通路を有する導管によって画成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記毛細管通路が約１２６ミクロン以下の直径を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
最大限圧力での前記シリンダからの最大流量が、大気状態の下で５，０００ｓｃｃｍを超えない、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記導管が、制限流量経路を画成するように複数の細長いシャフトを取り囲む、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記毛細管が、直線のチューブを複数備え、且つ前記チューブを通る毛細管サイズ流れ面積を与えるような、少なくとも２つの外側チューブによって取り囲まれる１つの中央チューブの配列を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記シリンダ出口の下流に配設され、且つ半導体製造ツールに流体的に接続される質量流量制御器をさらに備え、前記シリンダから前記ツールへの質量流量が、約２００から約５，０００ｓｃｃｍの範囲にある、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記毛細管が前記シリンダ内の液体流体より上方に配設される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記制限流量経路の上流に焼結金属フリット・フィルタをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記流れ流路が、前記制限流量経路の下流に配設され、前記第２のポートと連通する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記流体吐き出し経路に沿った流体の流れを制御するための遮断弁をさらに備え、前記遮断弁が手動、空圧、又は電気作動弁からなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
加圧流体を少なくとも部分的なガス相に保持するためのシリンダと、
シールされた状態で前記シリンダの上側部分にねじ留めされるシリンダ・ポート本体と、
前記シリンダ・ポート本体内に配設されるデュアル・ポート弁ヘッド・アセンブリであって、第１のポートが前記シリンダを加圧流体で充填するために利用され、第２のポートが前記加圧流体を吐き出すために前記シリンダの出口と流体連通するデュアル・ポート弁ヘッド・アセンブリと、
前記第２のポート本体及び前記出口によって部分的に画成され、且つ過流防止弁及び前記第２のポート本体の上流に配設される流れ流路とをさらに含むガス流れ吐き出し経路であって圧力調節器、逆止弁及び制限流量口の群から選択される制限要素を含まない、ガス流れ吐き出し経路とを備え、
前記過流防止弁が、事前設定された流量を超える場合には、前記シリンダから流れを隔離する、有毒水素化又は可燃性化合物を収容する高圧シリンダの出口からの加圧流体の吐き出しを制御するための装置。
【請求項１３】
前記充填ポート流れ経路が、前記事前設定流量を超える場合には、前記充填ポートを通る流れを隔離する過流防止弁を備える、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極めて有毒な且つ／又は可燃性の化合物を半導体製造ツールに供給するのに用いられる高圧シリンダ・ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造などの産業の処理及び製造用途は、極めて有毒な又は可燃性の水素化及びハロゲン化ガスの安全な貯蔵及び取り扱いを必要とする。特に半導体産業は、ウエハ処理のためにガス状の水素化物のシラン（ＳｉＨ４）、並びにアルシン（ＡｓＨ３）及びホスフィン（ＰＨ３）などの液化され圧縮されたガスに頼っている。様々な半導体処理システムは、通常ＳｉＨ４、ＡｓＨ３、ＰＨ３を１０．３４ＭＰａ（１，５００ｐｓｉ）と同じ程度の圧力で使用する。それらの著しい有毒性及び高い蒸気圧に起因して、供給システム構成部品の故障、又はシリンダ切り替え手順中のヒューマン・エラーによるガスの制御不能な放出は、壊滅的な結果に繋がる可能性がある。例えば、シランなどの可燃性ガスの放出は、結果として火災、システム損傷、及び人的被害の可能性になる場合がある。他方では、アルシンなどの極めて有毒なガスの漏れは、結果として人的被害又は死亡にさえなる場合がある。
【０００３】
極めて有毒なガスがどのように半導体産業によって使用されているかのより具体的な例としてシラン取り扱いを参照すると、シランは通常約１．７２４ＭＰａ（２５０ｐｓｉ）又はそれより高い圧力で加圧容器内に貯蔵される。生産環境内でのシリンダの取り扱いは、多種多様な危険状況を示している。シランの１つの１４０グラム・シリンダでの漏れは、３．０５メートル（１０フィート）の高さの天井を有する２，７８７平方メートル（３０，０００平方フィート）の建物の全容積を生命及び健康に危険な濃度限界（Ｉｍｍｅｄｉａｔｅ  Ｄａｎｇｅｒ  ｔｏ  Ｌｉｆｅ  ａｎｄ  Ｈｅａｌｔｈ）（ＩＤＬＨ）レベルまで汚染する可能性がある。万一漏れ流量が大きい場合は、これはたった１分又は２分で起きる可能性があり、それは流出源の近くの領域に極めて致命的な濃度が長時間にわたって存在するであろうことを意味するであろう。
【０００４】
シラン等のための標準の高圧シリンダは、通常５００ｃｃ又はそれより多い収容能力を有し、ユースポイントのところでガスがそこを通り吐き出される弁出口を含む。シランは、シリンダが約２０％収容能力に到達するまで高圧で充填される。充填されるとすぐに、シリンダ弁が閉じられ、弁出口ポート上に安全蓋が設置される。引き続きシリンダは半導体工場に届けられ、そこで最終使用者が、良く換気された区域で、安全蓋を取り除き、容器を垂直位置に設置し、シリンダを分配マニホールドに取り付け、新たに行われた接続部をパージし且つ漏れチェックを行い、そしてシリンダ弁を開ける。次いで、このシリンダはガス状生成物を分配する。
【０００５】
これらの流体の高圧シリンダからの意図的でない放出に伴う危険に照らして、有毒／可燃性流体の壊滅的な放出を防止するための多数の提案がこの関連する技術分野で行われてきている。
【０００６】
そのような提案の１つは、高圧シリンダの出口又は高圧シリンダの外側の流体流れ経路内に設置される制限流量口（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｖｅ  ｆｌｏｗ  ｏｒｉｆｉｃｅ）（ＲＦＯ）の使用であった。少なくとも２つの型式のＲＦＯが現在入手可能であり且つ使用されている。第１のものは、約０．５〜０．７ｍｍの厚さを有するワッシャーのような円盤又はガスケットの中央を貫通して穴あけされた（０．０２５４ｃｍ（０．０１０インチ）即ち約２５４μｍ直径の）小さな直径の穴を含む金属ガスケットＲＦＯである。第２のＲＦＯ設計は、シリンダ弁使用ポート内にねじ込まれるプラグ型式のオリフィスである。この型式のＲＦＯは、上記で説明したものと類似するサイズの直径の穴を同様に有する。高圧（例えば、１０．３４ＭＰａ（１５００ｐｓｉ））で、これらのＲＦＯは、最大流速を数千又は数万標準立法センチメートル毎分（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｕｂｉｃ  ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）（ｓｃｃｍ）に制限することができる。しかしながら、これは一般に受け入れられない高流量である。例えばシランが使用されるとき、約２１，５００ｓｃｃｍの放出流量を得るために、シリンダ圧力は５．５１６ＭＰａ（８００ｐｓｉ）まで低下させなければならない。このより低い充填圧力は順に、各シリンダの総計収容能力を厳しく制限する。この収容能力制限は、より頻繁なシリンダの切り替えを必要とし、それはガス漏れ、暴露及び／又は火災のリスクを増加させる。セマテック（ＳＥＭＴＥＣＨ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））として知られる半導体共同体は、ガス関連事故のうちの約３５％がシリンダ交換中に起きると推定している。
【０００７】
他の代替のシステムが、米国特許第６，０８９，０２７号及び第６，３４３，４７６号に提案されている。これらのシステムでは、１つ又は複数の設定圧力調節器がシリンダの出口と連通するガスの流れ経路に沿って直列に配設される。この調節器は、圧力を約０．６８９５ＭＰａ（１００ｐｓｉｇ）まで下げ、シリンダの出口のところの流速を減少させるために使用される。その上、ＶＡＣ（登録商標）として知られ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によって市販される商業的な実施例では、上記で論じたものなどの標準ＲＦＯが、最大流量を約５，０００ｓｃｃｍまでさらに減少させるために採用される。
【０００８】
Ｐｒａｘａｉｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．に譲渡され、それらの全体が参照により組み込まれている米国特許第５，９３７，８９５号、第６，００７，６０９号及び第６，０４５，１１５号は、オン／オフ弁を有する高圧シリンダを開示する。これらの公報に開示されるこのシステムは、出口に真空（即ち、７６０Ｔｏｒｒより少ない）を加える際にのみ最終使用者によって開けることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高圧シリンダの出口が大気状態に曝されるとき、或いはそうではなく過圧状態で機能しているとき極めて有毒な且つ／又は可燃性のガスの流量の低減を含む、関連技術より優れたいくつかの利点を提供する。
【００１０】
本発明の別の目的は、内部圧力調節器、逆止弁又は制限流量口、或いは他の機械的に作動する機構を必要とせず、それによって高圧シリンダ及び／又は機械的装置に伴うコスト及び故障の確率を減少させる装置を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、外部ＲＦＯの使用に関連する潜在的に可能性のある誤りをなくすことである。外部ＲＦＯは、ガスケット型式の場合シール表面の周りから、或いは挿入型式の場合ねじの周りからのいずれかで漏れる潜在的な可能性を有する。その上、作業者がＲＦＯを設置するのを忘れる、又は間違ったサイズのＲＦＯを設置する可能性がある。シリンダの取り付け後の、又はシリンダの取り外しに先立つパージ工程中、ＲＦＯ装置とシリンダ弁座の間に捕捉される空気又は製品の全てを取り除くことが重要である。設計によって、ＲＦＯは使用中の装置を横断する流量を劇的に制限するように構築されているが、接続部をパージング又は排出させる場合、この制限はパージ／排出工程の速度及び効率を厳しく制限し、それによってガス放出及び／又は人間暴露の潜在的可能性を増加させる。シリンダの内側に、又はシリンダ隔離弁の上流に流量減少装置を配置することによって、上記に列記した誤りは無くなる。
【００１２】
更なる目的は、従来型の高圧シラン・ガス・シリンダと比較して、このシリンダから使用可能な生成物の量を増加させることである。上記で論じたように、現在の外部ＲＦＯ提供物は、シラン用の最大充填圧力が、しばしば最大５．５１６ＭＰａ（８００ｐｓｉ）に制限されるようにする。他方、本発明はシリンダ圧力を１０．３４ＭＰａ（１，５００ｐｓｉ）と同様な高さまで増加させ、それに対応する増加する収容能力は、より少ないシリンダ交換に形を変え、それによって最終使用者のための安全性及び生産性の両方を改善する。
【００１３】
別の目的は換気に関する。圧縮ガスに対する要求されるガス・ボックス又はガス・キャビネット換気は通常、ユニットに対するより悪い場合の予期される放出流量に基づく。０．０２５４ｃｍ（０．０１０インチ）ＲＦＯを有する５．５１６ＭＰａ（８００ｐｓｉ）シラン・シリンダに対する典型的な排出流量は、８．４９５から９．９１１ｍ３／分（３００から３５０ＣＦＭ）程度である。圧縮ガス協会（Ｔｈｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｇａｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）の出版物Ｇ−１３〜２００６  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  Ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｓｉｌａｎｅ  ａｎｄ  Ｓｉｌａｎｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅｓ，１３節は、様々な場所でのシランのための換気必要量を記載している。具体的には、１３節．２．３．１．１は、最小換気量を求めるために使用される計算式を記載する。この基準計算式に基づくと、本発明は換気量を、８．４９５から９．９１１ｍ３／分（３００から３５０ＣＦＭ）から１．４１６から２．８３２ｍ３／分（５０から１００ＣＦＭ）まで、３．５の１から６分の１まで減少させることができる。減少する換気量は直接、動力消費量及び機器保守に関連する。
【００１４】
本発明の他の目的及び態様は、本明細書並びに添付の図面及び特許請求の範囲を精査するとき当業者に明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様によれば、有毒水素化又は可燃性化合物を収容する高圧シリンダの出口からの加圧流体の吐き出しを制御するための装置が提供される。この装置は、加圧流体を少なくとも部分的なガス相に保持するためのシリンダと；シールされた状態でシリンダの上側部分にねじ留めされるシリンダ・ポート本体と；シリンダ・ポート本体内に配設されるデュアル・ポート・ヘッド弁アセンブリであって、第１のポートがシリンダを加圧ガスで充填するために利用され、第２のポートが加圧流体を吐き出すためにシリンダの出口と流体連通するデュアル・ポート・ヘッド弁アセンブリと；第２のポート本体及び出口によって部分的に画成され、且つ第２のポート本体の上流に配設される制限流量経路及び流れ流路をさらに含むガス流れ吐き出し経路であって、圧力調節器、逆止弁及び制限流量口の群から選択される制限要素を含まない、ガス流れ吐き出し経路とを備え、シリンダの出口が大気状態に曝されるとき、この制限流量経路がシリンダから吐き出されるガスの流量を５，０００ｓｃｃｍに制限する。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、有毒水素化又は可燃性化合物を収容する高圧シリンダの出口からの加圧流体の吐き出しを制御するための装置が提供され、この制限流量経路は、弁を通過する事前設定流量を超えるとき流体の過剰量を制限及び／又は停止させる過流防止弁である。この事前設定流量は、この装置を通過する流体の最大流量である。例えば、この過流防止弁は、ゼロから５，０００ｓｃｃｍまでの流体流れの供給を可能にするように設定できるが、（構成部品故障又は装置の下流の漏れなどの）何らかの理由で装置を通過する流体流量が万一５，０００ｓｃｃｍを超える場合、この過流防止弁は閉じ、流体のどのような更なる放出も防止するであろう。万一構成部品の故障又は漏れの場合には、この装置はガスの更なる逃げを防止し、それによって残りの流体をシリンダ又は貯蔵容器内部に保持するであろう。この機構は単独で、或いは毛細管流量制限器との組み合わせで、シリンダ・ユニットの安全性、環境及び保健衛生機能を大きく高める。
【００１７】
本発明の目的及び利点は、同様な数字が最初から最後まで同じ機構を意味する添付の図と一緒のその好ましい実施例の以下の詳細な説明からより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】高圧シリンダの出口からの加圧流体の吐き出しを制御するための装置の概略断面図である。
【図２】毛細管流量制限器の断面図である。
【図３】半導体ツールに接続される本発明の装置の概略線図である。
【図４】内部に過流防止弁を有する高圧シリンダの出口からの加圧流体の吐き出しを制御するための装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
半導体素子の製造は、例えば、素子の電気伝導度に影響を与える、特定の基板のドーピング、エピタキシャル成長、又は有機金属化学的気相堆積を含む多数の処理ステップを必要とする。一般に、極めて有毒な又は可燃性の水素化及びハロゲン化流体が貯蔵され、ガス相でこれらの半導体製造ツールに分配される。説明の目的で本発明は、シラン・ガスの文脈で説明されるであろう。しかしながら、アルシン、ホスフィン及びジボラン（ｄｉｂｏｒａｎｅ）などの他の有毒水素化又はハロゲン化ガスも使用することができることを当業者は理解するであろう。
【００２０】
図１を参照して、本発明の図示の実施例による、加圧流体の吐き出しを制御するための装置１００を説明する。この装置１００は、図示のように内部容積１１２を画成し且つ取り囲む流体貯蔵及び分配シリンダ１１０を含む。
【００２１】
容器のネックのところに、デュアル・ポート弁ヘッド・アセンブリ１１６を含むシリンダ・ポート本体１１４が、カラー１１８の内部のねじ切りされた内部とねじで係合される。このデュアル・ポート弁ヘッド・アセンブリ１１６は、弁ヘッド・アセンブリ内の中央作業容積空洞と流体流れ連通で連結される流体流れ吐き出し通路１２０を含む。この中央作業容積空洞は順に、外側にねじ切りされ、或いはそうではなくコネクタを取り付けるように構築され、且つそれにパイプ配管、導管等を伴う出口ポート１２２と連通する。
【００２２】
中央作業容積空洞内に、図示の実施例では手動輪１２６に連結されるが、別法として、空圧式又は電子式作動手段などの自動弁アクチュエータ又は他の制御器に連結することができる弁要素１２４が配設される。
【００２３】
この弁ヘッド・アセンブリ１１６は、弁ブロック内に充填弁１３０（及び図示されないが３次元的に弁本体の後ろに配置されるポート）及び容器の内部容積１１２と連通する充填通路１２８も特徴として持っている。この容器１１０はそれによって加圧ガスを詰め、それに続いて充填ポートが閉じられ蓋がされる。これらの型式のデュアル・ポート弁は、ルクセンブルグにあるＣｅｏｄｅｕｘ  Ｕｌｔｒａ  Ｐｕｒｅ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。
【００２４】
弁ヘッド・アセンブリ１１４内の中央流体流れ吐き出し通路１２０は、その低端部で制限流れ経路の入り口のところに配置されるフィルタ１３２を含む制限流れ経路１３０に連結される。この入り口は、ガス空間内に、且つ液化圧縮ガスの場合シリンダ１１０内に維持される液体流体の上方に配設される。制限流れ経路１３０の使用は、万一弁ヘッド・アセンブリ１１４が剥ぎ取られる場合、或いはそうではなく高シリンダ圧力の出口が大気状態に開口される場合の安全性を増加させる。特に、この制限流れ経路の好ましい構造は、柔軟性及び信頼性を提供する均一なサイズの毛細管である。制限流れ経路のこの毛細管は、シリンダからのガス吐き出し流量を５，０００ｓｃｃｍより多くならないように制限する。しかしながら、この制限流れ経路も全体として考慮される装置のいずれも、圧力調節器、逆止弁又は制限流量口の群から選択される制限要素を全く含まない。
【００２５】
具体的には、且つ図１を参照すると、導管が少なくとも２つの毛細管通路を画成し、毛細管の内径は約１２６マイクロメートル又はそれより小さい程度になるであろう。２つの毛細管通路に対してこの直径が、チューブを強制的に通過させることができる、シランの１０．３４ＭＰａ（１，５００ｐｓｉ）飽和圧力を有するシリンダからの放出流量を５，０００ｓｃｃｍ（又は５ＬＰＭ）より少なく制限する。通常の最終使用者は約０．２から５ＬＰＭの範囲内の流量を必要とする。５ＬＰＭの流量で、この容器が空になるのに３９時間掛かる可能性がある。３．０５メートル（１０フィート）の天井を有する１０．１５メートル（３０フィート）×１０．１５メートル（３０フィート）の部屋がシランの下限爆発限界レベルの１％に達するのに８．５時間掛かるであろう。８時間半は、警報が人々に出るように警告し、対処チームが必要な行動を取るのに十分な時間を与えるはずである。したがって、複数毛細管の直径は、普通は１２６マイクロメートルより小さいであろう。
【００２６】
毛細管の長さ並びに直径は、制限部を流れる５，０００ｓｃｃｍの最大所望流量を与えるように調整することができる。前述の流量でのシラン供給の場合は、この毛細管の長さは通常６．３５ｃｍである。その長さに対して、ほぼ同じ流れ能力を与える約１２６マイクロメートルの直径を有する平行な２本の毛細管が必要であろう。本発明の導管内の複数の毛細管通路は、２ミクロンと同じ程度に小さくすることができる。しかしながら、この毛細管通路のサイズは、依然として妥当な流量でガス放出を可能にしながら、多数の通路を提供するために８本以下２本以上毛細管通路を使用するように通常設定されるであろう。
【００２７】
本発明の有用な特徴は、比較的均一な内部毛細管通路を有する基本的に丸い外側横断面のチューブを設けることである。チューブを通るこの内部開口流れ面積は、規則的な毛細管（即ち、同じ規則的に繰り返される形状の形態の横断面を有する毛細管）によってほとんど完全に画成されるであろう。この規則的な毛細管は、丸い横断面を有するのが好ましい。個々の毛細管通路の真円度は、各毛細管通路の実質的に円形の横断面を横断する方向の任意の２本の線に沿って取られた直径の変動によって定義することができ、１５％を超えない。異なる均一な毛細管通路の均一性は、毛細管間の平均直径の変動によって定義でき、１５％を超えない。チューブを通る任意の残りの流れ面積は通常、規則的な毛細管通路の個々の横断面面積より小さな個々の横断面面積を有する不規則な毛細管サイズの通路の形態である。通常この不規則な毛細管は、規則的な毛細管の平均流れ面積の５０％に等しい又はそれより少ない平均横断面面積を有するであろう。不規則な毛細管のこの比較的小さな直径は、不規則な毛細管の存在が制限器を通る流量の調節に対し有する可能性のある有害な影響を最小限にする。
【００２８】
この制限流量経路の好ましい構造は、毛細管が追加の強度のために巻かれる、又はそうではなく実質的に直線の平行な通路に構成することができる均一な複数毛細管アセンブリである。これらの毛細管は、細長いシャフト又はロッドの形態をとることができ、導管の外壁、並びに毛細管それ自体は、そのような構造に適切に作られる任意の材料から製造することができる。したがって、結果として得られる毛細管構造は、毛細管を画成する材料の安定性又は遷移温度によって制限される動作温度を有する。このサイズの毛細管は、様々なガラス材料から作ることができる。ガラス繊維及びチューブを形成するために使用される引き抜き技術は、それ自体最も容易に本発明のチューブ構造体を製造するのに役立つ。適切なガラス材料には、珪酸鉛、ホウ珪酸塩、従来型のガラス（ソーダ石灰珪酸塩）、及び他の形態の石英又は溶融シリカなどの高純度シリカが含まれる。特に好ましいガラス材料は石英である。
【００２９】
図２を参照すると、毛細管直径と比較したガラス壁の厚さは、ガラスの脆弱性を克服するために非常に大きく作ることができる。適切な格納容器は、ガラスのどのような脆弱性もさらに克服することができる。図２の横断面図に示すように、この実施例では、チューブ２００は、中央毛細管通路２４０を取り囲む６本の毛細管通路２２０の６角形の配置を画成し、この毛細管の全てが同じ相対的な直径を有するのが好ましい。
【００３０】
このチューブは、追加の支持及び構造的完全性を与えるように外側スリーブによって取り囲まれることができる。そのようなスリーブは、金属材料から構築することができる。通常ステンレス鋼から構築される任意選択の金属チューブ２６０が、ガラス・チューブ２００を保護するために取り囲むことができる。金属チューブ２６０は、任意選択で構造体２００の周りに収縮させられるとき、更なる剛性及び耐久性を加え、強化ユニットを提供する。オプションとしての金属チューブ２６０による強化によって、ガラス・チューブが破断した場合も毛細管配列１３０を通る制限流量経路の機能を実質的に変化させないであろう。特に有益な配列は、チューブをスリーブ内に圧縮するために、ガラスの複数毛細管アセンブリの周りに金属スリーブを収縮させることであり得る。このような配置は、直径で１２６マイクロメートルに近づく毛細管を通り多くの流体を押すのに要する、必要な超高圧に曝すために必要とされる構造的支持を提供することができる。
【００３１】
この毛細管配列は、本発明のアセンブリ構造体及び特に均一な複数毛細管アセンブリを容易に提供する成型方法を使用して製造することができる。この方法は、外壁内の内壁によって画成される複数の規則的な毛細管通路を取り囲む実質的に円形の周囲を有する複数毛細管チューブ又は導管を形成する。この方法は、チューブ及び導管アセンブリを形成するために、複数のより小さな導管を周囲チューブ内に挿入することで開始する。この導管はチューブ素材を所望の導管サイズに引き抜くことによって形成することができる。挿入される導管の数は、この成型方法によって得られる規則正しい毛細管の数に対応するであろう。導管の共通の開口部は、周りで全ての導管が流体流れからシールされる一閉端部と、周りで全ての導管が流体流れに対し開口する反対側開端部を有する引き抜き素材が形成されるように、チューブ及び導管アセンブリの一端部周りでシールされる。次いでこの引き抜き素材は、適切な引き抜き装置内で軟化温度まで加熱される。
【００３２】
引き抜き素材の開口導管端部からの流体流れを制限しながら加熱された引き抜き素材を同時に引き抜くことは、導管内部の潰れ閉鎖を防止しながら導管の内部を毛細管サイズに減少させる。導管の数に実質的に等しい多数の毛細管通路を有する複数毛細管チューブは、伸張され冷却された引き抜き素材から回収することができる。多くの場合、加熱された引き抜き素材の引き抜き中の導管の直径の減少は、導管の内部から外に出るガス流量をある量に適切に制限するための、導管から形成される毛細管通路の所望の最終直径を維持するそれらの開端部のところの直径に、十分な減少を与える。
【００３３】
本発明の別の実施例では、且つ戻って図１を参照すると、制限流量経路１３０の上流に、汚染微粒子を取り除くための、対合可能な係合のために制限流量経路１２８にねじ留めされる、或いは他の方法で係合される管状の嵌合部分を有するフィルタ・ユニット１３２が設けられている。このフィルタは、この分野でフリット・フィルタとして知られている、シリンダ内の高圧に抵抗力のある、任意の適切な膜、スクリーン又は焼結金属フィルタであることができる。
【００３４】
別の実施例では、且つ図３に示すように、このシリンダ１００は、化学的気相堆積ツール３００などの半導体ツールと流体連通している。シリンダとツールの間の線上に、ツールに供給されるガスの流量を制御する、質量流量制御器３１０が配設される。一般にこのツールは、約２００から５，０００ｓｃｃｍの範囲の流量を要する。したがって、シリンダ１００からの最大流量は、この流れがツールに対するものであるか又は出口が単に大気状態に曝されているかに関わらず、約５，０００ｓｃｃｍであることが望ましい。
【００３５】
代替の一実施例では、且つ図４に示すように、毛細管配列１３０は、中央流体流れ吐き出し通路１２０の上流の、又は、弁１２４の上流の過流防止弁アセンブリ４００と組み合わせて使用する或いは該アセンブリ４００に置き換えられることができる。この過流防止弁アセンブリは、事前設定流量を超えるとすぐに、シリンダ１１０からのガスの流れを防止するように設定される。この事前設定流量は、この装置を通過する流体の最大流量である。例えばこの過流防止弁は、ゼロから５，０００ｓｃｃｍまでの流体流れの供給を可能にするが、（構成部品故障又は装置の下流の漏れなどの）何らかの理由により装置を通る流量が万一、５，０００ｓｃｃｍを超えた場合、この過流防止弁が閉じ、どのような更なる流体の放出も防止するように設定することができる。万一の構成部品故障又は漏れの場合、この装置は更なるガスの逃げを防止し、それによって残りの流体をシリンダ又は貯蔵容器内に保持するであろう。この機構は単独で、或いは毛細管流れ制限器との組み合わせで、シリンダ・ユニットの安全性、環境及び保健衛生機能を大きく高める。したがって、輪１２６を作動させ、且つ弁１２４を開ける、或いはそうではなく弁ヘッド１２８の剥ぎ取りに際して、この過流防止弁アセンブリ４００は、ガス流量をほぼゼロｓｃｃｍに制限する。その上、別の過流防止弁４００を流れ経路１２８及び弁１３０の上流に取り付け又はそれらと流体連通させることができ、完全な弁切断などの起こりそうもない出来事が起きた場合にポート１２８を通るガスの流れも閉鎖され、それによって１２８又は１２０のどちらかを通る流体の、容器からの逃げも防止する。この過流防止弁の動作は、装置の両端の差圧力を検知し、事前設定された差又は最大流量を超えるとき、装置を通る流れを停止させる機械的装置である。この型式の装置は、リー社（Ｔｈｅ  Ｌｅｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）又は他の製造者から市販されている。
【００３６】
本発明による低放出流量ユニットは、以下の実施例を参照して詳細にさらに説明するが、それは本発明を限定するとして解釈すべきではない。
【実施例】
【００３７】
加圧流体の吐き出しを制御するための装置が準備された。とりわけこのシリンダは、中に毛細管通路アセンブリを有することによって部分的に画成されるガス流れ吐き出し経路を収容した。このシリンダは、圧力調節器、逆止弁、及び制限流量口が省略された。シリンダは加圧されたシランで充填され、有機金属気相堆積などの半導体ツールに接続された。同様に、毛細管通路なしの従来型の高圧シラン・ユニットが、１，３００ｓｃｃｍを要する半導体ツールに接続された。結果は以下に表１に一覧表にされている。
【００３８】
【表１】
2009542988.tif 000003
【００３９】
上記の結果を見れば分かるように、生成物を保持するためのシリンダの収容能力は１３．５ｋｇｓまで２．４倍増加し、シランの供給可能量は、８６．５％と同じ程度に高い（又は、従来型のシリンダから得られた５．４ｋｇｓに対して１１．７ｋｇｓ）。その上、従来型のシリンダは２１，４６０ｓｃｃｍの放出能力を有するが、このシリンダからの放出流量は、５，０００ｓｃｃｍに制限される。この放出流量での４分の１の減少は、万一の下流の漏れ又は構成部品故障の場合のユニットの安全性を改善し、且つより少ないシリンダ切り替えに相互関連する各シリンダ内のより高い充填体積を可能にする。
【００４０】
この毛細管ユニットは、ツールの要件に基づいて最大供給量５，０００ｓｃｃｍを達成するように作成された。正常なツール動作中、この毛細管は、容器内からの流体が通過し出口ポートまで移動する流れ経路を提供すること以外の意図される機能を有さない。しかしながら、（構成部品故障などの）毛細管の下流の制御されない放出中、この毛細管はシリンダからの最大流量を５，０００ｓｃｃｍに制限する。
【００４１】
表２は、１５．６ｋｇシラン・シリンダから供給されるときの、ツール流量必要量に基づくシリンダ容器内残液と使用可能な生成物量を一覧表にしている。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
表から分かるように、より低いツール流量は、この実施例に使用されたシリンダからの製品のより高い生成物使用率という結果となる。
【００４４】
本発明はその具体的な実施例を参照して詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び改変を行い、且つ均等物を使用できることは当業者に明らかになるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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