氟氣體設備的製作方法
2023-07-09 01:38:26
氟氣體設備的製作方法
【專利摘要】一種氟氣體設備，該氟氣體設備包括一個氟產生單元1，該氟產生單元被連接到一個氟供應系統2上，該氟供應系統具有一個氟使用點3；以及可連接到所述供應系統上的一個永久性儲存氟的單元4，其中所述儲存氟的單元包括多個空心體5，並且其中這些空心體中的至少一個具有等於或大於50升、優選等於或大於100升的內部體積。
【專利說明】氟氣體設備
[0001]【技術領域】
[0002]本發明要求於2010年9月16日提交的歐洲專利申請號10177206.9的優先權，出於所有的目的將該申請的全部內容通過引用結合在此，並且本發明涉及一種氟氣體設備以及一種用於供應氟氣體的方法。
[0003]【背景技術】
[0004]氟氣體如分子氟(F2)以及其特別是與惰性氣體例如N2或Ar的混合物是有用的，例如，在半導體製造過程中作為清潔氣體用於對室進行處理。
[0005]文件W02006/067364-A1 (與US2006/0130929相對應)在一種將高純度的氟遞送到一個處理系統的方法中披露了一種現場式氟發生器，它向一個固定的儲存單元中供應高純度的氟，從該固定的儲存單元中該高純度的氟被供應到處理系統中。為了提供向該氟發生器提供支持，還以一個相對較低的壓力(典型地小於35psig)在一個可運輸的氣體儲存容器(例如，一個多筒組合件)中提供了高純度的氟。這種可運輸的氣體儲存容器被選擇性地連接到該固定的儲存單元上，該固定的儲存單元如要求的使該儲存單元內的氟的量值能夠維持在一個所希望的水平。
[0006]
【發明內容】
[0007]現已發現一種氟氣體設備，該氟氣體設備允許穩定的並且經濟的將要求量值的氟供應到一個使用點，同時最小化了與F2的存在相關的安全風險。
[0008]本發明因此涉及一種氟氣體設備，該氟氣體設備包括一個氟產生單元1，該氟產生單元被連接到一個氟供應系統2上，該氟供應系統具有一個氟使用點3 ；以及可連接到所述供應系統上的一個永久性儲存氟的單元4，其中所述儲存氟的單元包括多個空心體5，並且其中這些空心體中的至少一個具有等於或大於50升、優選等於或大於100升的內部體積。
[0009]優選地，這些空心體中的至少一個具有等於或大於100升的內部體積。
[0010]優選地，該氟儲存單元包括4至25個空心體。
[0011]優選地，該氟儲存單元包括5至8個空心體。
[0012]優選地，該氟儲存單元構造為包含或者包含處於25至75psig的壓力下的氟氣體。
[0013]優選地，該氟儲存單元構造為包含或者包含處於35至65psig的壓力下的氟氣體。
[0014]優選地，該氟儲存單元構造為包含或者包含處於40至60psig的壓力下的氟氣體。
[0015]優選地，該氟儲存單元是直接連接到氟供應管線的。
[0016]優選地，該氟氣體設備構造為在使用點處遞送主要由分子氟組成的氟氣體。
[0017]優選地，該氟氣體設備構造為在使用點處遞送氟氣體。
[0018]優選地，該氟氣體中的惰性氣體選自氮氣和氬氣。
[0019]優選地，該氟氣體設備還包括混合器(12)。
[0020]優選地，該混合器(12)為靜態混合器。
[0021]優選地，該混合器(12)構造為接收來自該氟產生單元(I)的氟並且接收來自惰性氣體供應管線(13)的惰性氣體。[0022]優選地，該氟產生單元包括電解池，該電解池用於通過熔融的電解質的電解來生產分子氟。
[0023]優選地，該熔融的電解質為含KF和HF的熔融的電解質。
[0024]優選地，該氟儲存單元是包括在封閉的空間(8)之內的。
[0025]優選地，該氟儲存單元是安裝在滑動器上的。
[0026]優選地，該封閉的空間(8)包括氟感應器，該氟感應器構造為觸發該封閉的空間與氟銷毀系統(9)的連接。
[0027]優選地，該封閉的空間(8)包括氟感應器，該氟感應器構造為觸發該封閉的空間與滌氣器的連接。
[0028]優選地，該氟銷毀系統構造為銷毀包含在I或2個空心體內的氟。
[0029]優選地,儲存在該氟儲存單兀內的分子氟與該氟氣體設備每日分子氟生產量之比是0.1至I。
[0030]優選地,儲存在該氟儲存單兀內的分子氟與該氟氣體設備每日分子氟生產量之比是 0.1 至 0.25。
[0031]優選地，該使用點連接到半導體製造設備。
[0032]優選地，該使用點連接到製造光伏裝置或平板顯示器的半導體製造設備。
[0033]優選地，該氟儲存單元構造為包含或包含處於35至65psig壓力下
[0034]的氟氣體，並且其中每個空心體具有500至3000升的內部體積。
[0035]【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1是根據本發明的一個氟氣體設備的示意圖，該氟氣體設備被連接到一個氟供應系統上以及一個氟氣體儲存單元上，該氟氣體儲存單元具有(給出一個實例)6個空心體。
[0037]【具體實施方式】
[0038]「氟氣體」被理解為具體地是指分子氟(F2)以及其特別是與惰性氣體的多種混合物。惰性氣體可以選自例如氬氣和氮氣。一種優選的氟氣體由或者主要由F2組成。
[0039]「永久性氟儲存單元」應理解為具體地是指被整合到該氟設備中的一種氟儲存單元。例如，該氟儲存單元可以是一種可運輸的單元，該單元是永久性地存在於該氟供應系統的附近地區中、貫穿該氟設備的操作。優選地，該氟儲存單元可以是一種可運輸的單元，該單元是永久性地存在於該氟供應系統的附近地區中、貫穿該氟設備的操作。因此，在氟設備的運行過程中，這種永久性氟儲存單元是永久性地存在於氟供應系統的附近區域的；儘管如此，在氟設備沒有運行的時間內，該永久性氟儲存單元可以是與氟設備分開的，因為它是可連接到該供應系統上的，並且因此，它在氟設備沒有運行的時是可拆開的。有可能在必須的情況下(例如如果存在與對應的空心體的問題時)關閉該永久性氟供應系統的一個對應的閥門或者對應的多個閥門，並且斷開連接這些空心體的一個或多個而不中斷該氟設備的運行。因此，這個永久性氟儲存單元允許一個連續的設備運行，甚至在這些空心體的一個或多個故障的情況下。
[0040]優選地，該永久性氟儲存單元被設計為包含相對於儲存在該設備中的氟氣體的總重量的多於90wt%、更優選多於95wt%、最優選約100wt%的氟氣體。因此，不必需另外的儲罐。
[0041]「氟供應系統」被理解為具體地是指一個元件，該元件可以包含氟並且它能夠將氟從該氟產生單元傳送至該使用點。氟供應系統的可能的部件包括但不限於:供應管線、壓縮機、混合器、以及緩衝罐。
[0042]「可連接的」應理解為具體地是指該永久性氟儲存單元被裝備為能夠被連接到該氟供應系統的一個部件上。優選地，該永久性氟儲存單元被裝備得能夠被連接到一個氟供應管線上。在一個優選的方面，貫穿該氟設備的運行中該氟儲存單元被連接到該氟供應系統的一個部件上，特別是一條氟供應管線上。在另一個優選的方面，該氟儲存單元被直接連接到該氟供應系統的一個部件上。
[0043]用於連接該氟儲存單元的、連接到該氟供應系統的一個部件上的、適合的裝備包括一個歧管6，該歧管通過一條管線被連接到該氟儲存單元的各個空心體5上並且優選在各個管線中具有一個切斷閥7，以便允許單獨地隔離各個空心體，並且所述歧管進一步被連接到該氟供應系統的一個部件上。
[0044]在根據本發明的設備中，它的多個部件(假設這些部件與氣體相接觸，例如像，如果適當的話，多個空心體、多個閥門以及多根用於充氣和/或放氣的管線)是適合用耐分子氟的材料製成的或者塗覆有這種材料。此類材料的實例包括:蒙乃爾合金金屬、不鏽鋼、銅，並且優選是，鎳。
[0045]在根據本發明的設備中，該氟儲存單元優選包括從4至25個空心體，更優選從5至8個空心體。這些空心體優選具有基本上相同的形狀以及尺寸。一個單獨的空心體優選具有不多於這些空心體的每一者的平均體積的±5%的偏差；優選地，各個空心體具有大致相同的內部體積。圓柱形的形狀的空心體是優選的。
[0046]氟儲存單元的這些空心體可以通過一個適當的框架而適合地固定在一起。具體的框架的幾何形狀包括:三角形的、正方形的、以及矩形的幾何形狀。
[0047]優選地，這些空心體各自具有一個單組合的入口 /出口的開口，通過該開口 F2被送入到該空心體中並且被從該空心體中抽出。
[0048]在根據本發明的氟氣體設備中，該氟儲存單元總體上能夠包含或者包含處於至少25psig的壓力下的氟氣體。經常地，這個壓力是等於或大於35psig,優選地等於或大於40psig。在根據本發明的氟氣體設備中，該氟儲存單元總體上能夠包含或者包含處於最多400psig、通常小於等於75psig的壓力下的氟氣體。經常，這個壓力是等於或小於65psig,並且優選等於或小於60psig。該氟儲存單元優選能夠包含或包含處於從25至75psig下的氟氣體，並且更優選，該氟儲存單元能夠包含或者包含處於從35至65psig、尤其優選從40至60psig下的氟氣體。
[0049]優選，這些空心體中的至少一個具有等於或大於501的內部體積。儘管這些空心體中的一個或多個可以具有小於50升的體積，但是對於實用的目的來說該儲存體積太小了。更優選地，這些空心體中的至少一個具有等於或大於100升的內部體積。仍然更優選地，這些空心體各自具有等於或大於100升的內部體積。尤其優選地，這些空心體各自具有等於或大於500升的內部體積。最優選地，這些空心體各自具有等於或大於1000升(1000升=Im3)的內部體積。
[0050]優選地，這些空心體各自具有等於或小於5000升的內部體積，更優選等於或小於3000升的內部體積。
[0051]結果是，這些空心體各自的內部體積的優選的範圍是從100至5000升，更優選從100至3000升，最優選地從500至3000升，並且尤其優選從1000至3000升。
[0052]優選地是該氟儲存單元總體上能夠包含或包含處於至少25psig壓力下的氟氣體，並且這些空心體各自具有等於或大於100升的內部體積。仍然更優選地是該氟儲存單元總體上能夠包含或包含處於至少35psig壓力下的氟氣體，並且這些空心體各自具有等於或大於500升的內部體積。
[0053]優選地是該氟儲存單元總體上能夠包含或包含處於至多400psig、通常等於或小於75psig壓力下的氟氣體，並且這些空心體各自的內部體積是等於或小於3000升。
[0054]最優選的氟儲存單元能夠包含或包含處於從35至65psig壓力的氟氣體，並且這些空心體各自具有500至3000升的內部體積。
[0055]應理解，該氟儲存單元的這些空心體總體上能夠包含或者包含處於上述壓力下的氟氣體。特別優選地是這些空心體包含處於上述壓力下的氟。
[0056]在根據本發明的氟氣體設備中，儲存在氟儲存單元中的分子氟(F2)與該氟氣體設備每日分子氟(F2)生產量之比總體上是從0.1至1，優選從0.1至0.25。
[0057]在根據本發明的氟氣體設備中，該氟產生單元總體上包括一個用於通過熔融電解質(優選含KF和HF的熔融電解質)的電解來生產分子氟的電解池。
[0058]在根據本發明的氟氣體設備中，該氟儲存單元優選安裝在一個滑動器上。
[0059]在根據本發明的氟氣體設備中，使用點可以連接到一個另外的製造設備上，例如一個化學設備，或者特別是使用了氟用於表面處理的一個設備。該使用點經常被連接到一個設備製造的微機電系統上，優選連接到一個半導體製造設備上，尤其優選光電器件或者平板顯示器的製造。
[0060]在根據本發明的氟氣體設備的一個優選的實施方案中，該氟儲存單元被包括在一個封閉的空間8之內。尤其優選地，該氟儲存單元被包括在一個封閉的空間8之內，並且該氟儲存單元是安裝在一個滑動器上的。該封閉的空間總體上包括一個氟感應器，該氟感應器能夠觸發該封閉的空間與一種氟銷毀系統9的連接。適合地，該封閉的空間通過連接到一個風扇11上的一條抽吸管線10而連接到該氟銷毀系統上，該風扇是可操作的以便將氣體從該封閉的空間中輸送到該氟銷毀系統。
[0061]該氟銷毀系統優選是一個滌氣器。該滌氣器適合地包含一種水的鹼性溶液(例如一種KOH溶液)以及可任選地，一種還原劑(例如像硫代硫酸鈉或者硫代硫酸鉀)。
[0062]總體上，該氟銷毀系統能夠銷毀包含在I或2個空心體中的氟。優選地，該氟銷毀系統能夠銷毀包含在約I個空心體中的氟。
[0063]在一個另外的實施方案中，根據本發明的氟氣體設備進一步包括一個混合器12，優選一個靜態混合器，所述混合器優選能夠接收來自氟產生單元I中的氟並且接收來自一條惰性氣體供應管線13的惰性氣體，如優選氬氣和/或氮氣。
[0064]本發明還涉及一種用於供應氟氣體的方法，該方法包括使用根據本發明的氟氣體設備以便對一個使用點供應氟氣體。
[0065]圖1示出了本發明的一個說明性優選的氟設備。
[0066]氟產生單元I被連接到氟供應系統2上，該氟供應系統包括一根氟供應管線，該氟供應管線連接到使用點3上，該使用點連接到一個半導體製造設備上。在一個可任選的實施方案中，一個壓力控制迴路14將供應到使用點的氟壓力調整，總體上減少，到一個所希望的值。在一個可任選的實施方案，該氟供應管線連接到一個混合器12上，該混合器進一步連接到惰性氣體供應管線13上，並且一根另外的氟供應管線將該混合器12連接到使用點3上。該氟供應系統2是通過歧管6進一步連接到氟儲存單元4上的，該歧管通過一根管線連接到該氟儲存單元的各個空心體5上並且優選在各個F2-儲存-容器處具有一個切斷閥7。該氟儲存單元被包含在封閉的空間8中，該封閉的空間包括一個氟感應器，該氟感應器能夠觸發該封閉的空間與該氟銷毀系統9的連接。該封閉的空間通過連接到一個風扇11上的一條抽吸管線10而連接到該氟銷毀系統上，該風扇是可操作的以便將氣體從該封閉的空間中輸送到氟銷毀系統9。
[0067]若任何通過引用結合在此的專利、專利申請，以及公開物中的披露內容與本申請的說明相衝突的程度至它可能使一個術語不清楚，則本說明應該優先。
[0068]實例
[0069]在根據圖1的基礎方案的一個氟設備中(沒有混合器以及惰性氣體的供應)，在一個氟產生單元I中通過在熔融的KFx2HF電解質中的HF電解來生產約415kg/日的F2。通過氟供應系統2將該F2傳送到使用點3，在該使用點處F2被供應到使用F2用於室的清潔的一個平板顯示器製造設備上。一經使用點的要求就供應F2。
[0070]通過適配F2產生單元中F2的生產來而將氟供應系統2中的和F2儲存單元4中的氟壓力維持在3.5巴表壓。F2儲存單元4包括6個相同的圓柱形的形狀的容器，這些容器各自具有的內體積為1.3m3。通過壓力控制迴路14來將使用點3處的氟壓力進一步減少到
1.5巴表壓。
[0071]在正常操作中，這些切斷閥7是開放的，並且在F2儲存單元4與使用點3之間的壓力差提供了一個緩衝，這種緩衝允許對所遞送的氟流的一種平穩的控制，甚至用於使用點處或者在氟產生單元的生產中斷過程中的可變消耗模式。
[0072]在這些空心體之一中的漏洩發生時，通過該封閉的空間中的一個氟檢測器來對氟進行檢測，並且啟動風扇11以便將該包含氟的氣體從該封閉的空間通過抽吸管線10輸送到氟銷毀系統9，這個氟銷毀系統是包含一種水性KOH溶液的滌氣器。該滌氣器能夠處理15kg 的 F2。
[0073]根據本發明氟設備以及根據本發明的方法允許穩定的、安全的以及經濟的氟氣體供應，特別是用於半導體應用，如室清潔以及蝕刻。具體地，這種氟儲存系統以及可任選的氟銷毀系統是高效的，從而允許了設備供應的穩定性以及高的安全性。
【權利要求】
1.一種氟氣體設備，包括氟產生單元(I)，其特徵在於:該氟產生單元被連接到氟供應系統(2)，該氟供應系統具有氟的使用點(3);以及構造為連接到所述供應系統的永久性氟儲存單元(4)，其中所述氟儲存單元包括多個空心體(5)並且其中這些空心體中的至少一個具有等於或大於50升的內部體積。
2.根據權利要求1所述的氟氣體設備，其中這些空心體中的至少一個具有等於或大於100升的內部體積。
3.根據權利要求1所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元包括4至25個空心體。
4.根據權利要求1所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元包括5至8個空心體。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元構造為包含或者包含處於25至75psig的壓力下的氟氣體。
6.根據權利要求5所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元構造為包含或者包含處於35至65psig的壓力下的氟氣體。
7.根據權利要求5所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元構造為包含或者包含處於40至60psig的壓力下的氟氣體。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元是直接連接到氟供應管線的。
9.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，該氟氣體設備構造為在使用點處遞送主要由分子氟組成的氟氣體。
10.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，該氟氣體設備構造為在使用點處遞送氟氣體。
11.根據權利要求?ο所述的氟氣體設備,其中該氟氣體中的惰性氣體選自氮氣和IS氣。
12.根據權利要求10所述的氟氣體設備，該氟氣體設備還包括混合器(12)。
13.根據權利要求12所述的氟氣體設備，其中該混合器(12)為靜態混合器。
14.根據權利要求12所述的氟氣體設備，其中該混合器(12)構造為接收來自該氟產生單元(I)的氟並且接收來自惰性氣體供應管線(13)的惰性氣體。
15.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，其中該氟產生單元包括電解池，該電解池用於通過熔融的電解質的電解來生產分子氟。
16.根據權利要求15所述的氟氣體設備，其中該熔融的電解質為含KF和HF的熔融的電解質。
17.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元是包括在封閉的空間(8)之內的。
18.根據權利要求17所述的氟氣體設備，其中該氟儲存單元是安裝在滑動器上的。
19.根據權利要求17所述的氟氣體設備，其中該封閉的空間(8)包括氟感應器，該氟感應器構造為觸發該封閉的空間與氟銷毀系統(9)的連接。
20.根據權利要求17所述的氟氣體設備，其中該封閉的空間(8)包括氟感應器，該氟感應器構造為觸發該封閉的空間與滌氣器的連接。
21.根據權利要求19所述的氟氣體設備，其中該氟銷毀系統構造為銷毀包含在I或2個空心體內的氟。
22.根據權利要求21所述的氟氣體設備，儲存在該氟儲存單元內的分子氟與該氟氣體設備每日分子氟生產量之比是0.1至I。
23.根據權利要求21所述的氟氣體設備，儲存在該氟儲存單元內的分子氟與該氟氣體設備每日分子氟生產量之比是0.1至0.25。
24.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，其中該使用點連接到半導體製造設備。
25.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，其中該使用點連接到製造光伏裝置或平板顯示器的半導體製造設備。
26.根據權利要求1至4中任一項所述的氟氣體設備，其中該氟儲存儲單元構造為包含或包含處於35至65psig壓力下的氟氣體，並且其中每個空心體具有500至3000升的內部體積。
【文檔編號】F17C5/06GK203477887SQ201190000797
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2011年8月22日 優先權日:2010年9月16日
【發明者】田昊真, 奧利維耶羅·黛安娜, 彼得·M·普雷迪坎特, 菲利普·莫雷勒 申請人:索爾維公司