(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
（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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
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。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（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。
【図１】
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