压力调节式流体储存与施配容器的基于吸附剂的压力稳定

摘要

本发明描述一种流体供应封装，所述流体供应封装包含压力调节式流体储存与施配容器，所述压力调节式流体储存与施配容器包括流体施配流动路径及吸附剂，所述吸附剂安置于所述流动路径中或与所述流动路径流体连通以从所述流动路径可逆地吸附流体，从而实现从所述容器施配的流体的压力稳定。本发明揭示一种通过以下方式而在通过流体供应封装中的流体流动路径施配流体期间使流体压力稳定的对应方法：使所述流体流动路径中的所述流体与吸附剂接触，所述流体可在所述施配流体期间可逆地吸附于所述吸附剂上。此种使用压力管理吸附剂的方法在流体施配期间使流体压力稳定，且对抗可在流体施配的起始或后续执行期间发生的压力振荡。

权利要求

1.一种流体供应封装，其包括压力调节式流体储存与施配容器，所述压力调节式流体储存与施配容器界定容纳流体的内部且包括流体施配流动路径及压力管理吸附剂，所述流体施配流动路径包含具有出口的阀头及与所述容器的端开口接合的阀主体，延伸管，所述延伸管连接到所述阀主体的较低端及压力调节器装置的较高端，所述压力调节器装置安置于所述容器的内部之内以使得所述延伸管在所述阀头与所述压力调节器装置之间延伸，所述压力管理吸附剂安置于所述延伸管中，其中所述压力管理吸附剂为包含碳的固相物理吸附剂，且对将被储存在所述流体储存与施配容器中的流体具有可逆的吸附亲和性，其中所述压力管理吸附剂从所述流体施配流动路径可逆地吸附流体，从而实现在施配操作期间从所述容器施配的流体的压力稳定。

2.根据权利要求1所述的流体供应封装，其中所述流体施配流动路径含有串联的两个压力调节器装置。

3.根据权利要求1所述的流体供应封装，其中所述流体施配流动路径含有真空激活式止回阀。

4.根据权利要求3所述的流体供应封装，其包括在所述流体施配流动路径中位于所述真空激活式止回阀上游的毛细管限流器。

5.根据权利要求1所述的流体供应封装，其中所述流体施配流动路径含有压力调节器装置，所述压力调节器装置包含位于压力响应机构中的提升阀元件。

6.根据权利要求1所述的流体供应封装，其适于在亚大气压下施配流体。

7.根据权利要求1所述的流体供应封装，其中所述流体施配流动路径含有压力调节器装置，所述压力调节器装置具有亚大气压设定点。

8.根据权利要求1所述的流体供应封装，其中所述压力管理吸附剂包括纳米多孔碳。

9.根据权利要求1所述的流体供应封装，其中所述固相物理吸附剂是呈选自由以下各项组成的群组的形式：颗粒形式、粒状形式、粉末形式及单块形式。

10.根据权利要求1所述的流体供应封装，其中所述压力管理吸附剂具有圆柱形形式。

11.根据权利要求10所述的流体供应封装，其中所述压力管理吸附剂具有从中穿过的至少一个流体流动通道。

说明书

压力调节式流体储存与施配容器的基于吸附剂的压力稳定

[0001] 相关申请案的交叉参考

[0002] 本申请案依据35U.S.C.§119的规定主张于2014年6月13日提出申请的第62/011,954号美国临时专利申请案的优先权权益。第62/011,954号美国临时专利申请案的揭示内容特此出于所有目的以其全文引用方式并入本文中。

技术领域

[0003] 本发明涉及包括压力调节器的压力调节式流体储存与施配容器，且涉及对此类容器的压力管理以在流体施配操作的起始或后续执行后即刻对抗压力尖峰及振荡行为，并且涉及相关子组合件及组件，以及制造并使用此类容器、子组合件及组件以及以压力管理方式供应流体的方法。

背景技术

[0004] 在半导体制造的领域中，各种流体供应封装用于提供过程流体以供在制造操作中及在辅助流体利用过程(例如过程容器清洗)中使用。由于安全及过程效率考虑，已开发利用流体储存与施配容器的流体供应封装，在所述流体储存与施配容器中，压力调节装置提供于容器的内部体积或容器阀头中。

[0005] 并入压力调节式容器的此类流体供应封装的实例包含可以商标VAC从ATMI公司(美国康涅狄格州(Connecticut)丹伯里市(Danbury))商购的流体供应封装，可以商标
UPTIME从普莱克斯(Praxair)公司商购的压力调节式容器流体供应封装，及可以商标SANIA从煤气液化公司(L'Air Liquide)(法国巴黎)商购的流体供应封装，所述流体供应封装配备有包含调节器及流量控制阀元件的阀头。

[0006] 在一些实例中，耦合到流动回路的压力调节式容器在流体施配操作起始后即刻展现出突然压力波动。此异常行为最常经历为由流动回路中的压力感测组件感测到的压力尖峰。先前半导体制造操作中的此类压力尖峰行为并未引起重要后果，这是由于此为由平衡流迅速替换的瞬态现象(且因此在过程系统的逐步推进中压力尖峰适应稳态操作条件)，但离子植入应用中的快速调束的最近趋势致使过程系统对此阈值波动敏感。

[0007] 压力尖峰的发生可致使流动回路组件(例如质量流量控制器)暂时地失去控制，结果是接收经施配流体的过程工具接收不合规范流体流。在一些实例中，此可导致自动过程监测系统起作用以终止操作，结果引起不利于维持制造生产率的停机时间。在其它实例中，制造工具可处理与尖峰相关联的流体的突然注入，结果是产生不合规范产品。

[0008] 因此，来自压力调节式容器的流体流中的流入流体压力尖峰的结果可对过程效率及生产率严重有害。

发明内容

[0009] 本发明涉及压力调节式流体储存与施配容器的压力管理，所述压力调节式流体储存与施配容器在流体施配操作的起始或后续执行后即刻经受压力尖峰行为，且涉及流体储存与施配容器、其子组合件及组件，以及制造并使用此类容器、子组合件及组件以及以压力调节方式供应流体的方法。

[0010] 在一个方面中，本发明涉及一种流体供应封装，其包括压力调节式流体储存与施配容器，所述压力调节式流体储存与施配容器包括流体施配流动路径及吸附剂，所述吸附剂安置于所述流动路径中或与所述流动路径流体连通以从所述流动路径可逆地吸附流体，从而实现从所述容器施配的流体的压力稳定。

[0011] 在另一方面中，本发明涉及一种流体供应封装，其包括：压力调节式流体储存与施配容器；阀头，其适于在所述阀头的出口处从所述容器施配流体；流动回路，其界定流动路径以使所述流体从所述容器的内部体积穿过所述流动路径中的压力调节组合件流动到所述阀头的所述出口；及吸附剂，其安置于所述流动路径中或与所述流动路径流体连通以从所述流动路径可逆地吸附流体，从而实现从所述容器施配的流体的压力稳定。

[0012] 本发明的又一方面涉及一种流体供应封装，其包括：压力调节式容器，其中包含位于所述容器的排放端口上游的压力调节器；及吸附剂，其经布置以在所述流体供应封装的施配操作中抑制压力振荡。

[0013] 本发明的另一方面涉及一种用于流体储存与施配容器的流体施配组合件，所述流体施配组合件包括：(i)阀头，其包含经施配流体出口端口，(ii)至少一个流动路径通道部件，及(iii)至少一个压力调节器装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀，其中所述流体施配组合件组件(i)、(ii)及(iii)耦合于所述流体施配组合件中以使所述流体在从所述容器施配流体期间从中流动穿过。

[0014] 在又一方面中，本发明涉及一种对抗从压力调节式容器施配的流体中的压力振荡的方法，所述方法包括使所述容器的流体排放路径中的流体与吸附剂接触，所述吸附剂对所述流体进行可逆性吸附，使得所述吸附剂在流体施配期间使流体压力稳定。

[0015] 在另一方面中，本发明涉及一种在通过流体供应封装中的流体流动路径施配流体期间使流体压力稳定的方法，所述方法包括使所述流体流动路径中的所述流体与吸附剂接触，所述流体可在所述施配流体期间可逆地吸附于所述吸附剂上。

[0016] 将从接下来的描述及所附权利要求书更完全地明了本发明的其它方面、特征及实施例。

附图说明

[0017] 图1是包含压力调节式流体储存与施配容器的流体供应封装的示意性横截面立面图，所述压力调节式流体储存与施配容器包括安置于流体流动路径中的双调节器组合件与容器的阀头之间的压力管理吸附剂。

[0018] 图2是如在图1中所展示的相同一般类型的流体供应封装的示意性横截面立面图，但其中压力管理吸附剂安置于流体流动路径中的阀头中，紧接在阀头的排放端口的上游。

[0019] 图3是如在图1中示意性展示的一般类型的流体供应封装的呈部分横截面的示意性立面图，且其中为便于参考对应部件以对应方式编号。

[0020] 图4是根据本发明的又一实施例的流体供应封装的示意性横截面图，其中压力测量吸附剂安置在真空致动式止回阀下游。

[0021] 图5是在图1中所展示的类型的流体供应封装的流体施配组合件的横截面透视图，其中压力管理吸附剂安置于组合件中的上部压力调节器的下游。

[0022] 图6是在图1中所展示的类型的流体供应封装的流体施配组合件的横截面透视图，其中压力管理吸附剂以环形形式提供，所述环形形式提供流体可流动穿过其并接触吸附剂的中心孔通道。

具体实施方式

[0023] 本发明涉及压力调节式流体储存与施配容器的压力管理，所述压力调节式流体储存与施配容器在流体施配操作的起始或后续执行后经受压力尖峰行为，且涉及流体储存与施配容器、其子组合件及组件，以及制造并使用此类容器、子组合件及组件以及以压力调节方式供应流体的方法。

[0024] 本发明提供用于以简单、有效及不昂贵的方式减弱在从压力调节式流体供应封装施配流体期间的压力摆动的方法。

[0025] 如本文中所使用，参考流体储存与施配容器的术语“压力调节式”意指此类容器具有安置于容器的内部体积中及/或容器的阀头中的至少一个压力调节器装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀，其中每一此压力调节器组件经调适使得其对紧接在压力调节器组件的下游的流体流动路径中的流体压力作出响应，且打开以相对于压力调节器组件的上游的较高流体压力而实现特定下游经减小压力条件下的流体流，且在此打开之后操作以将从容器排放的流体的压力维持于特定或“设定点”压力等级下。

[0026] 如先前在本文中的背景技术部分中所描述，已发现，在流体施配操作起始后，压力调节式容器即会在耦合到流动回路时偶尔(或偶发地)展现出突然压力波动，所述突然压力波动使容器中的压力调节器装置经受意欲打开压力调节器装置以准许流体从中流过穿过的压力条件。此类突然压力波动构成异常流动行为，所述异常流动行为可严重地且不利地影响与压力调节式容器相关联的流体递送及过程监测操作。在许多实例中，压力调节式流体储存与施配容器展现出超过用于流体递送管线中的耦合到容器的质量流量控制器装置
的能力的压力尖峰以维持稳态流动条件。结果为在可实现平衡流动条件之前，在流体的递送开始后即刻出现流波动或此流体递送操作的重新开始。先前，此异常(如果存在)未引起注意或未引起重要后果，但用于流体施配应用中(例如，用于针对离子植入工具的快速调束中)的高精确度监测及控制系统中的最近趋势致使过程系统对此类波动的敏感性。

[0027] 尽管本发明的压力管理吸附方法在本文中主要描述为应用于对抗在从包括压力调节式容器的流体供应封装进行流体施配开始时发生的快速压力波动或振荡，但将认识
到，此压力管理吸附方法同样可应用于对抗可在后续施配操作期间发生的压力尖峰、波动、振荡及其它异常流动行为。

[0028] 本发明进一步设想用于至少部分地衰减从流体供应封装的压力调节式流体储存与施配容器施配的流体的压力尖峰行为的方法，所述方法包括使用压力管理吸附剂，如本文中所描述。

[0029] 在一个方面中，本发明涉及一种流体供应封装，其包括压力调节式流体储存与施配容器，所述压力调节式流体储存与施配容器包括流体施配流动路径及吸附剂，所述吸附剂安置于所述流动路径中或与所述流动路径流体连通以从所述流动路径可逆地吸附流体以实现从所述容器施配的流体的压力稳定。此流体施配流动路径可含有至少一个压力调节器装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀。在各种实施例中，所述流体施配流动路径含有串联的两个压力调节器装置。此些压力调节器装置可为包含位于压力响应机构中的提升阀元件的类型。在其它实施例中，所述流体施配流动路径含有真空激活式止回阀，且毛细管限流器可提供于此真空激活式止回阀上游。

[0030] 上述流体供应封装可适于(例如)通过提供具有亚大气压设定点的压力调节器装置而在亚大气压下施配流体。

[0031] 在一个实施例中，所述流体供应封装包括：压力调节式容器，其中包含位于所述容器的排放端口上游的压力调节器；及吸附剂，其经布置以在所述流体供应封装的施配操作中抑制压力振荡。

[0032] 在其它实施例中，本发明涉及一种流体供应封装，其包括：压力调节式流体储存与施配容器；阀头，其适于在所述阀头的出口处从所述容器施配流体；流动回路，其界定用于使所述流体从所述容器的内部体积穿过所述流动路径中的压力调节组合件流动到所述阀头的所述出口的流动路径；及吸附剂，其安置于所述流动路径中或与所述流动路径流体连通以从所述流动路径可逆地吸附流体以对抗来自容器的流体的施配中的压力振荡。

[0033] 压力调节组合件可包括安置于容器的内部体积中及/或容器的阀头中的压力调节器装置、设定压力阀或者真空/压力激活式止回阀。所述压力调节组合件在特定实施方案中对下游压力作出响应，以便在封装的出口处的压力低于预定等级时实现用于从相关联流体供应封装施配的流体流，且在压力高于此预定等级时阻止流体流。

[0034] 压力调节器可举例来说包括位于压力响应机构中的提升阀或其它阀元件。在流体供应封装中，压力调节式容器可包括在容器的内部体积中的压力调节器的串联布置，例如，串联的两个或两个以上调节器。压力调节器的设定点可具有任何适合值，且在各种实施例中紧接在排放端口的上游的压力调节器可具有亚大气压设定点。

[0035] 在另一方面中本发明涉及一种对抗从压力调节式容器施配的流体中的压力振荡的方法，此方法包括使所述容器的流体排放路径中的流体与吸附剂接触，所述吸附剂对所述流体进行可逆性吸附，使得相对于不存在此吸附剂的流体施配来说，所述吸附剂在流体施配期间减弱压力振荡。

[0036] 用于本发明的广泛实践中的压力管理吸附剂可为任何适合类型，且可举例来说包括二氧化硅、氧化铝、铝硅酸盐、分子筛、碳、大网眼状(macroreticulate)聚合物及共聚物等。在实施例中，压力管理吸附剂可包括碳，例如，具有用于储存于此吸附剂部署于其中的流体储存与施配容器中且从流体储存与施配容器施配的流体的可逆性吸附的适合特性的孔隙率的纳米多孔碳吸附剂。

[0037] 吸附剂可为以适合形式提供的固相物理吸附剂，例如，颗粒或粒状形式或者粉末形式或者单块形式。如本文中所使用，“单块”意指与经精细划分的形式(例如珠粒、粒子、粉末、颗粒、丸粒及类似物)相比，固相物理吸附剂是呈单件或块状形式，例如，呈块、砖块、圆盘、球等形式。因此，在多个经精细划分的物理吸附剂元件的质量块中，吸附剂的空隙体积主要处于间隙或粒子间，其根据吸附剂粒子的尺寸、形状及充填密度而相称地变化。相比来说，在单块形式中，吸附剂的空隙体积呈吸附剂材料及空隙所固有的孔隙率的形式，所述空隙可在块体吸附剂主体的处理期间形成于块体吸附剂主体中。

[0038] 在实施例中，固相物理吸附剂可呈单块形式，包括圆盘、圆柱体、环形主体或管状主体或者吸附剂的其它单块形式，例如，纳米多孔碳吸附剂呈圆柱体形式，任选地具有穿过其的一或若干流体流通道，其中吸附剂的圆柱形形式使得吸附剂能够安置于流体流动导管、管道、管路或具有横向于流体流动方向的圆形横截面部分的其它流动通道中，如下文所描述。

[0039] 单块吸附剂可为形成为热解产物(举例来说，有机树脂的热解产物)的碳吸附剂，且更一般来说可由任何适合可热解材料形成，例如(举例来说)聚偏氯乙烯、聚偏氟乙烯、酚醛树脂、聚糠醇、椰壳、花生壳、桃核、橄榄核、聚丙烯腈及聚丙烯酰胺。在各种实施例中，吸附剂(例如，碳吸附剂)中直径小于2纳米的孔隙的孔隙率为至少20％。

[0040] 更一般来说，吸附剂可包括具有以下特性中的至少一者的碳吸附剂或其它吸附剂：(i)在25℃及650托的压力下针对砷化氢气体测量的大于每升吸附剂400克砷化氢的填充密度；(ii)在包括具有处于从约0.3纳米到约0.72纳米的范围内的大小的狭缝形孔隙时，所述吸附剂为至少30％的总体孔隙率；(iii)在包括直径<2纳米的微孔隙时，至少20％的总体孔隙率；及(iv)从约0.80g/cm3到约2.0g/cm3的块体密度。

[0041] 用于本发明的流体供应封装中的压力管理吸附剂对待储存于包括此吸附剂的流体供应封装中且从所述流体供应封装施配的流体具有可逆吸附亲和性。

[0042] 与待施配的流体可逆吸附性地相互作用的流体供应封装中的流体可为任何适合类型的流体，例如，在半导体产品、平板显示器或太阳能板的制造中具有效用的流体。此类流体的实例包含：氢化物、卤化物及有机金属气态试剂以及其它流体，例如，硅烷、氯硅烷、乙硅烷、丙硅烷、砷化氢、磷化氢、光气、乙硼烷、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、锗烷、氨、锑化氢、硫化氢、硒化氢、碲化氢、氧化亚氮、氰化氢、环氧乙烷、氘化氢化物、卤化物(氯、溴、氟及碘)化合物、四氟化锗、四氟化硅、六氟二硅烷、氟化氢、氯化氢、氯、氟、一氧化碳、二氧化碳、氙、二氟化氙、氢、甲烷、卤代硅烷、卤代乙硅烷、PF3、PF5、AsF3、AsF5、He、N2、O2、Ar、Kr、CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、NF3、COF2、包含前述流体中的一或多者的气体混合物、同位素富集气体及包含一或多种同位素富集气体的气体混合物。

[0043] 将了解，根据本发明用于流体供应封装中的压力管理吸附剂的类型及数量可在实践中取决于以下各项广泛变化：储存于流体供应封装中的流体的特定类型及压力、待从此流体供应封装施配的流体的流动路径的特性、特定施配条件等。但在用于给定流体供应封装中时所使用的压力管理吸附剂的特定类型及数量可由所属领域的技术人员基于本文中的揭示内容凭经验容易地确定。

[0044] 本发明的流体供应封装可经构成，其中流体储存施配容器包括界定流体施配流动路径的流体施配组合件，所述流体施配组合件包括(i)阀头，其包含经施配流体出口端口，(ii)至少一个流动路径通道部件，及(iii)至少一个压力调节器装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀，其中流体施配组合件组件(i)、(ii)及(iii)耦合于所述流体施配组合件中以使所述流体在从所述容器施配流体期间从中流动穿过。

[0045] 所述阀头可包括阀元件，所述阀元件可在完全打开位置与完全关闭位置之间选择性地平移，此阀元件与阀致动器部件耦合以实现所述阀元件的选择性平移。阀致动器部件可包括手轮或自动阀致动器(例如，气动阀致动器)。

[0046] 流体施配组合件可包括至少一个压力调节器装置，例如，彼此成串联布置的两个压力调节器装置。此些压力调节器装置可包括设定点压力调节器。设定点压力调节器的相应设定点可针对特定流体施配操作而选择。举例来说，第一上游设定点压力调节器可具有超大气压设定点，且第二下游设定点压力调节器可具有亚大气压设定点。

[0047] 流体供应封装的流体施配组合件中的阀头可包括单端口阀头或替代地双端口阀头。

[0048] 流体供应封装中的至少一个流动通道部件可包含管或导管通道部件，所述管或导管通道部件布置于包含封装的压力调节组件的流动回路中以便界定用于施配流体的流动路径，例如，包含流体流动到其中以流动穿过流动路径及压力调节组件及辅助组件(例如粒子过滤器)的进口通道部件。在各种实施例中，至少一个流动路径通道部件包含延伸管，所述延伸管将阀头与至少一个压力调节器装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀连接，其中所述延伸管含有(A)吸附剂及(B)粒子过滤器中的至少一者。延伸管可因此含有吸附剂及/或粒子过滤器。

[0049] 在流体供应封装中，在特定实施例中，粒子过滤器可提供于流体施配路径中的至少一个压力调节器装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀上游。在特定布置中，流体施配组合件可包括彼此成串联布置的两个设定点压力调节器装置，其中第一粒子过滤器位于所述两个设定点压力调节器装置中的第一上游者的上游，且第二粒子过滤器位于所述两个设定点压力调节器装置中的第二下游者的下游(并且位于吸附剂的下游)。

[0050] 在流体供应封装的特定实施方案中，流体施配组合件包括彼此成串联布置的两个设定点压力调节器装置，其中所述两个设定点压力调节器装置中的第一上游者具有处于从约20psig到约2500psig(0.14MPa到约17.2MPa)的范围内的设定点，且所述两个设定点压力调节器装置中的第二下游者具有处于从约1托(0.13kPa)到最高2500psig(17.2MPa)的范围内的设定点，且其中所述两个设定点压力调节器装置中的所述第一上游者的所述设定点大于所述两个设定点压力调节器装置中的所述第二下游者的所述设定点。

[0051] 在流体供应封装的另一特定实施方案中，流体施配组合件包括彼此成串联布置的两个设定点压力调节器装置，其中所述两个设定点压力调节器装置中的第一上游者具有处于从约100psig(0.69MPa)到约1500psig(10.3MPa)的范围内的设定点，且所述两个设定点压力调节器装置中的第二下游者具有处于从约100托(13.3kPa)到约50psig(0.34MPa)的范围内的设定点。

[0052] 在这些流体供应封装的另一特定实施方案中，流体施配组合件包括彼此成串联布置的两个设定点压力调节器装置，其中所述两个设定点压力调节器装置中的第一上游者具有至少两倍于所述两个设定点压力调节器装置中的第二下游者的以相同压力测量单位测量的设定点的设定点。

[0053] 在流体供应封装中，两个设定点压力调节器装置可彼此同轴对准，其中粒子过滤器位于所述两个设定点压力调节器装置的所述串联布置的上游及下游，及/或其中吸附剂安置于所述流动路径中所述经同轴对准设定点压力调节器装置的下游。

[0054] 流体供应封装中的粒子过滤器可经涂覆或浸渍有化学吸附剂，所述化学吸附剂对于待从流体供应与施配容器施配的流体的杂质物质具有选择性。

[0055] 本发明的流体供应封装的流体储存施配容器可含有处于任何适合压力下的流体，例如(举例来说)处于从1600psig(11.03MPa)到2800psig(19.3MPa)的范围内的压力。

[0056] 吸附剂可安置于流动路径中的任何适合位置处或者两个或两个以上位置处，且在各种实施例中，吸附剂可安置于阀头中，例如，位于经施配流体出口端口处。在包括与流动路径中的出口管耦合的真空致动式止回阀的本发明的流体供应封装中，吸附剂可安置于出口管中或安置于待从流体储存与施配容器施配的流体的流动路径中的任何其它适合位置中。

[0057] 在另一方面中，本发明涉及一种流体供应封装，其包括：压力调节式流体储存与施配容器；阀头，其适于在所述阀头的出口处从所述容器施配流体；流动回路，其界定用于使所述流体从所述容器的内部体积穿过所述流动路径中的压力调节组合件流动到所述阀头的所述出口的流动路径；及吸附剂，其安置于所述流动路径中或与所述流动路径流体连通以从所述流动路径可逆地吸附流体，从而实现从所述容器施配的流体的压力稳定。

[0058] 本发明的又一方面涉及一种流体供应封装，其包括：压力调节式容器，其中包含位于所述容器的排放端口上游的压力调节器；及吸附剂(例如，碳吸附剂)，其经布置以在所述流体供应封装的施配操作中抑制压力振荡。

[0059] 本发明的另一方面涉及一种用于流体储存与施配容器的流体施配组合件，所述流体施配组合件包括：(i)阀头，其包含经施配流体出口端口，(ii)至少一个流动路径通道部件，及(iii)至少一个压力调节器装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀，其中流体施配组合件组件(i)、(ii)及(iii)耦合于所述流体施配组合件中以使所述流体在从所述容器施配流体期间从中流动穿过。可如本文中各处使描述而构成、建构且布置所述流体施配组合件。

[0060] 在又一方面中，本发明涉及一种对抗从压力调节式容器施配的流体中的压力振荡的方法，所述方法包括使所述容器的流体排放路径中的流体与吸附剂接触，所述吸附剂对所述流体进行可逆性吸附，使得所述吸附剂在流体施配期间使流体压力稳定。

[0061] 在另一方面中，本发明涉及一种在通过流体供应封装中的流体流动路径的施配流体期间使流体压力稳定的方法，所述方法包括使所述流体流动路径中的所述流体与吸附剂接触，所述流体可在所述施配流体期间可逆地吸附于所述吸附剂上。

[0062] 在此方法中，所述流体供应封装可包括压力调节式流体储存与施配容器。压力调节式流体储存施配容器可含有至少一个压力装置、设定压力阀或者真空激活或压力激活式止回阀。所述方法可用含有串联的两个压力调节器装置的压力调节式流体储存与施配容器或含有真空激活式止回阀的压力调节式流体储存与施配容器(例如，在所述压力调节式流体储存与施配容器中任选地包含位于此真空激活式止回阀上游的毛细管限流器)实施。

[0063] 用于此方法中的吸附剂可为如本文中所描述的任何适合类型。

[0064] 现在参考图式，图1是说明性流体供应封装200的示意性横截面立面图，所述流体供应封装包含本发明的压力管理吸附方法可适用的压力调节式流体储存与施配容器。

[0065] 流体供应封装200包含流体储存与施配容器212，所述流体储存与施配容器包括共同地封围容器的内部体积218的圆柱形侧壁214及底216。所述侧壁及底可由任何适合构造材料形成，例如，金属、不透气塑料、纤维-树脂复合材料等，此与容器中所含有的气体、设备的最终使用环境及在储存及施配用途中容器中所维持的压力等级相适合。

[0066] 在容器的上部端220处，容器以颈部221为特征，所述颈部界定由颈部221的内壁223限界的端口开口222。内壁223可为带螺纹的或以其它方式互补地配置而以可配合方式在其中啮合阀头225，所述阀头包含阀主体226，所述阀主体可互补地带螺纹或以其它方式配置用于此啮合。

[0067] 以此方式，阀头225以防漏方式与容器212啮合以在所要储存条件下将容器212中的气体保持于内部体积218中。

[0068] 阀头主体226中形成有用于施配来源于容器212中的流体的气体的中心垂直通道228。中心垂直通道228与流体排放端口229的流体排放通道230连通，如所展示。

[0069] 阀头主体含有阀元件227，所述阀元件与阀致动器238(手轮或气动致动器)耦合以用于选择性地手动或自动打开或关闭阀。以此方式，阀致动器可被打开以使气体穿过中心垂直通道228流动到流体排放端口229，或替代地阀致动器可在施配操作期间被物理关闭以终止流体从中心垂直通道228到流体排放端口229的流动。

[0070] 阀致动器因此可为各种适合类型中的任一者，例如，手动致动器、气动致动器、机电致动器等，或可为用于打开并关闭阀头中的阀的任何其它适合装置。

[0071] 阀元件227因此布置于调节器的下游，使得从容器施配的流体在流动通过包括阀元件227的流量控制阀之前流动通过调节器。

[0072] 阀头主体226还含有填充通道232，所述填充通道形成于所述阀头主体中以在其上部端处与填充端口234连通。填充端口234在图1中展示，其绘制为由填充端口帽盖236覆盖以在容器被填充且投入使用来储存并施配来自所含流体的流体时保护填充端口免受污染或损坏。

[0073] 填充通道在其下部端处离开阀头主体226(在所述阀头主体的底部表面处)，如所展示。当填充端口234与待含于容器中的气体源耦合时，流体可流动穿过填充通道且流动到容器212的内部体积218中。

[0074] 接合到阀头主体226的下部端的是延伸管240，所述延伸管中含有上部粒子过滤器239。上部调节器242安装于延伸管240的端上。上部调节器242以任何适合方式固定到延伸管下部端，如举例来说通过在延伸管的下部端部分中提供调节器242可与其以可螺旋方式啮合的内螺纹。

[0075] 替代地，上部调节器可通过压缩装配或其它防漏真空及压力装配，或者通过接合到延伸管的下部端(例如，通过焊接、硬焊、软焊、金属接合或通过适合机械接合构件及/或方法等)而接合到延伸管的下部端。

[0076] 上部调节器242经布置为与下部调节器260成串联关系，如所展示。出于此目的，上部调节器与下部调节器可通过互补螺纹彼此以可螺旋方式啮合，所述互补螺纹包括上部调节器242的下部延伸部分上的螺纹，及可与其以可配合方式啮合的下部调节器260的上部延伸部分上的螺纹。

[0077] 替代地，上部调节器与下部调节器可以任何适合方式彼此接合(如举例来说通过耦合或装配构件，通过粘合接合、焊接、硬焊、软焊等)，或者上部调节器与下部调节器可一体地建构为双调节器组合件的组件。

[0078] 在下部调节器260的下部端处，下部调节器260接合到高效率粒子过滤器246。

[0079] 高效率粒子过滤器246用于防止调节器元件及阀元件227用颗粒或其它污染物质(其另外可在设备的操作中存在于流动穿过调节器及阀的流体中)污染。

[0080] 延伸管240具有安置于其中的高效率粒子过滤器239以提供颗粒移除能力且确保所施配流体的高气体纯度。

[0081] 优选地，调节器具有至少一个粒子过滤器，所述粒子过滤器与所述调节器成串流关系。优选地，如在图1实施例中所展示，系统在从容器内部体积218到流体排放端口229的流体流动路径中包含在调节器上游的粒子过滤器，以及在调节器下游的粒子过滤器。

[0082] 安置于此流体流动路径中、在上部调节器242的下游且位于粒子过滤器239下方的是大量多孔吸附剂219，在流体流动路径中施配的流体通过所述多孔吸附剂以与所述吸附剂进行吸附性接触。此吸附性接触调解吸附剂上的流体吸附及从吸附剂的流体解吸，使得吸附剂阻尼可以其它方式发生并在流体施配操作期间在流体中传播的任何压力振荡。

[0083] 图1实施例中的阀头225因此提供两端口阀头组合件–一个端口为气体填充端口234，且另一端口为气体排放端口229。

[0084] 图1实施例中的压力调节器各自为一种类型，所述压力调节器包含与提升阀保持晶片耦合的隔膜元件。所述晶片又连接到提升阀元件的杆作为精确地控制出口流体压力的压力感测组合件的部分。出口压力高于设定点的稍微增加致使压力感测组合件收缩，且出口压力的稍微减小致使压力感测组合件扩张。收缩或扩张用于使提升阀元件平移以提供精确压力控制。压力感测组合件具有针对流体储存与施配系统的给定应用预建立或设定的设定点。

[0085] 如所图解说明，气体排放管线266(其中含有流量控制装置268)与排放端口229耦合。通过此布置，气体排放管线中的流量控制装置被打开以在流体供应封装200的施配模式中使气体从容器212流动到相关联过程设施270(例如，半导体制造设施、平板显示器制造设施、太阳能板制造设施或其它使用设施)，此时来自储存及施配容器的流体流动穿过上游(下部)调节器260且接着穿过下游(上部)调节器242及压力管理吸附剂219到达阀头的排放端口229。流量控制装置268可为任何适合类型，且在各种实施例中可包括质量流量控制器。

[0086] 以此方式施配的流体将处于由调节器242的设定点确定的压力下，其中压力管理吸附剂用于对抗从流体供应封装施配的流体流动流中的任何快速压力摆动或不稳定。

[0087] 图1实施例中的调节器260及调节器242的相应设定点可经选择或预设定于任何适合值处以适应特定所要最终使用应用。

[0088] 举例来说，下部(上游)调节器260可具有处于从约20psig到约2500psig(0.14MPa到约17.2MPa)的范围内的设定点。上部(下游)调节器242可具有(例如)处于从约1托
(0.13kPa)到最高2500psig(17.2MPa)的范围内的高于下部(上游)调节器260的压力设定点的设定点。

[0089] 在一个说明性实施例中，下部(上游)调节器260具有处于从约100psig(0.69MPa)到约1500psig(10.3MPa)的范围内的设定点压力值，而上部(下游)调节器242具有处于从约
100托(13.3kPa)到约50psig(0.34MPa)的范围内的设定点压力值，其中下部(上游)压力设定点高于上部(下游)调节器的设定点。

[0090] 尽管串联调节器组合件中的调节器的设定点可相对于彼此以任何适合比率建立，但在两调节器组合件(例如在图1中所展示的两调节器组合件)中，在优选实践中上游调节器有利地具有至少两倍于下游调节器的设定点值(以相同压力测量单位测量)的压力设定点。

[0091] 在图1实施例中，下部调节器与上部调节器彼此同轴对准以形成在任一端上具有颗粒过滤器的施配组合件，其中压力管理吸附剂位于此施配组合件的流体流动路径中。作为此布置的结果，从容器212施配的流体具有极其高纯度及稳定压力特性。

[0092] 作为进一步修改，颗粒过滤器可经涂覆或浸渍有化学吸附剂，所述化学吸附剂对于存在于待施配的流体中的杂质物质(例如，来源于容器中的气体的反应或降解的分解产物)具有选择性。以此方式，流动穿过颗粒过滤器的流体在其经施配时沿着流动路径原位纯化。

[0093] 在为图1中所展示的类型的流体储存与施配系统的一个说明性实施例中，容器212为3AA 2015DOT 2.2升缸体。高效率粒子过滤器246为可从盟德公司(Mott Corporation)TM TM
(康涅狄格州法明顿市(Farmington CT))商购的GasShield PENTA 使用点流体过滤器，其在316L VAR/经电抛光不锈钢或镍外壳中具有经烧结金属过滤介质，所述过滤介质能够将低到0.003微米直径的粒子进行大于99.9999999％的移除。高效率粒子过滤器239为可从盟德公司(康涅狄格州法明顿市)商购的Mott标准6610-1/4直列式过滤器。调节器为HF系列
压力调节器，其中上部(下游)调节器242具有处于从100托(13.3kPa)到100psig
(689.5kPa)的范围内的设定点压力，且下部(上游)调节器260具有处于从100psig
(689.5kPa)到1500psig(10.3MPa)的范围内的设定点压力，且其中下部(上游)调节器260的设定点压力至少两倍于上部(下游)调节器242的设定点压力。在此说明性实施例中的压力管理吸附剂包括具有孔隙率的多孔碳吸附剂，所述多孔碳吸附剂包括具有适当孔隙大小及孔隙大小分布的孔隙，所述孔隙对于在流体储存与施配系统的施配操作中对抗压力振荡为有效的。

[0094] 在此特定实施例中，上部(下游)调节器242可具有100psig(689.5kPa)的进口压力及500托(66.7kPa)的出口压力，且下部(上游)调节器260可具有1500psig(10.3MPa)的进口压力及100psig(689.5kPa)的出口压力。

[0095] 此流体供应封装中的流体可因此储存于实质超大气压力下以使此封装的流体储存与施配容器中的气体的库存最大化。在一些实施例中，流体可储存于处于从1600psig
(11.03MPa)到2800psig(19.3MPa)或更高的范围内的压力下。

[0096] 图2是如在图1中所展示的类型的流体供应封装的示意性横截面立面图，其中为便于参考将所有对应元件及特征以对应方式编号，但其中阀头主体226经修改以将压力管理吸附剂288安置于流体流动路径中的阀头中，紧接在阀头的流体排放端口229的上游。以此方式，压力管理多孔吸附剂288并入于流体供应封装的流体排放通道中以在施配操作开始或期间抑制压力尖峰或振荡行为。多孔吸附剂288可呈圆柱形吸附主体的形式(例如，多孔碳)，其适于压入装配于排放端口229中。替代地，多孔碳吸附剂可以任何适合方式贴附或固定于排放端口229中。举例来说，多孔碳吸附剂可呈颗粒或粒子的形式，所述颗粒或粒子位于多孔容器(例如具有小大小的铁丝篮)中，所述多孔容器接合或机械地固定到排放端口229处的排放通道的内壁。

[0097] 在对图1及2中所展示的特定布置的替代实施例中，压力管理吸附剂可安置于所施配流体流动路径中或沿着所施配流体流动路径的任何适合位置处以与所施配的流体进行吸附性接触。举例来说，吸附剂可安置于延伸管240、中心垂直通道228或流体排放端口229的流体排放通道230中，或安置于此些位置中的两者或两者以上，或者安置于与所施配流体流动路径流体连通且含有吸附剂的隔室中，例如，含有吸附剂的布置成与延伸管240、中心垂直通道228或流体排放端口229的流体排放通道230流体流动连通，或布置于此些位置中的两者或两者以上的隔室。

[0098] 图3是在图1中示意性展示的一般类型的流体供应封装的呈部分横截面的示意性立面图，且其中为便于参考对应部件以对应方式编号。图3流体供应封装与图1中所展示的流体供应封装的不同之处在于，在图3封装中布建有耦合到容器212的颈部的轴环凸缘部件
280。在图3封装中阀头主体226固定到轴环凸缘部件280。图3流体供应封装与图1中所展示的流体供应封装的不同之处还在于，除布建有位于延伸管240中的压力管理吸附剂219(如同在图1封装中)以外，在图3流体供应封装中还布建有位于阀头主体226的中心垂直通道
228中的压力管理吸附剂293。

[0099] 图3封装中的吸附剂219可相对于吸附剂293为相同类型或替代地为不同类型。举例来说，吸附剂219可包括具有以下特性中的一或多者的碳吸附剂：(i)在25℃及650托的压力下针对砷化氢气体测量的大于每升吸附剂400克砷化氢的填充密度；(ii)在包括具有处于从约0.3纳米到约0.72纳米的范围内的大小的狭缝形孔隙时，所述吸附剂为至少30％的总体孔隙率；(iii)在包括直径<2纳米的微孔隙时，至少20％的总体孔隙率；及(iv)从约
0.80g/cm3到约2.0g/cm3的块体密度。吸附剂293可包括相同吸附剂或替代地包括不同吸附剂，例如二氧化硅或铝硅酸盐吸附剂。

[0100] 图4是根据本发明的压力管理吸附方法可适用的又一实施例的用于储存流体并从流体供应封装施配流体的流体供应封装的示意性横截面图。

[0101] 如在图4中所图解说明，描绘用于储存及递送流体的系统10。系统10包含高压缸体或罐12，所述高压缸或罐含有呈气相或部分气相的流体(例如，三氟化硼)。经压缩气缸可为常规500cc缸体(例如由运输部3AA缸体所批准的缸体)，但不限于此。缸体阀头14以可螺旋方式啮合于缸体12的顶部端处。缸体阀头14可为双端口316不锈钢阀，例如由塞奥德克斯(Ceodeux)公司制造的不锈钢阀。双端口阀缸体头14具有防填塞填充端口16，缸体12通过所述填充端口而填充有产物流体。在填充后，用户可通过用户端口18(其为具有直径介于从约0.25英寸到约0.5英寸(0.635cm到1.27cm)的范围内的出口开口的面密封VCRTM端口)从缸体汲取产物流体。缸体的内部含有具有进口22的内部限流器20。限流器20可包括毛细管限流器，例如，包括多个毛细管流动通道。在被排出之前，流体流动到进口22中，穿过内部限流器及真空致动式止回阀26，沿着流体流动路径(下文详细描述)到达用户端口18。

[0102] 真空致动式止回阀26含有自动控制流体从缸体的排放的波纹管室。止回阀26可安置于缸体内双端口阀上游的双端口阀的端口主体中或沿着流体流动路径部分于双端口阀中且部分于缸体内。如在图4的示范性实施例中所展示，真空致动止回阀通过将止回阀的一个部分贴附到沿着流体排放路径定位的外壳而完全安置于缸体12内部。位于双端口阀顶部处的手柄28允许手动控制沿着流体排放路径通到用户端口18的流体。此类型的流体储存与施配系统描述于第5,937,895、6,007,609、6,045,115及7,905,247号美国专利中，其中此些专利中的前三者指代单端口阀缸体头。所有此些专利的揭示内容以其相应全文引用方式并入本文中。

[0103] 止回阀26包含出口管19，吸附剂21安置于所述出口管中以减弱压力尖峰及施配操作期间的其它异常流动行为。吸附剂21可包括前述类型的碳吸附剂，或针对储存于系统中且从系统施配的流体具有吸附亲和性的其它吸附剂。

[0104] 图4流体供应封装可用于针对半导体制造设施中的离子植入的亚大气压掺杂剂气体递送。不管缸体温度、海拔或填充体积为何，在各种实施例中系统经建构且经布置使得其仅在向使用端口施加预定真空等级(例如，介于500托到100托(66.6kPa到13.3kPa)的真空等级)时递送产物流体。在不具有此真空的情况下，由于真空致动式止回阀的存在，产物流体无法从流体供应封装流动。

[0105] 储存于本发明的流体供应封装中且从本发明的流体供应封装施配的流体可为任何适合类型，且可举例来说包括在半导体制造、平板显示器的制造或太阳能板的制造中具有效用的流体。

[0106] 含于流体储存与施配容器中的流体可举例来说包括用于半导体制造操作的氢化物流体。此类型的氢化物流体的实例包含砷化氢、磷化氢、锑化氢、硅烷、氯硅烷、乙硼烷、锗烷、乙硅烷、丙硅烷、甲烷、硒化氢、硫化氢及氢。可采用可用于半导体制造操作中的其它流体，所述流体包含酸性流体，例如氟化氢、三氯化硼、三氟化硼、四氟化二硼、氯化氢、卤代硅烷(例如，SiF4)及乙硅烷(例如，Si2F6)、GeF4、PF3、PF5、AsF3、AsF5、He、N2、O2、F2、Xe、Ar、Kr、CO、CO2、CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、NF3、COF2，以及前述酸性流体中的两者或两者以上的混合物等，其在半导体制造操作中具有作为卤化物蚀刻剂、清洗剂、源试剂等效用。可如此储存并递送的其它试剂包含用作用于金属有机化学气相沉积(MOCVD)及原子层沉积(ALD)的前驱物的气
态有机金属试剂。

[0107] 图5是在图1中所展示的类型的流体供应封装的流体施配组合件的横截面透视图，其中压力管理吸附剂安置于所述组合件中的上部压力调节器的下游。

[0108] 如在图5中所展示，阀头225包括耦合到阀头主体226的阀室的流体排放端口229。当阀头阀(图1中的元件227)通过在图1中所展示的阀致动器238(手轮或气动致动器)的对
应手动操纵打开时，阀室又与阀头的中心垂直通道228连通。

[0109] 在上部调节器242的主体上方的管状通道中安置有呈圆柱形形式的压力管理吸附剂219，所述压力管理吸附剂定位于管状通道中，使得施配流体的流动需要通过多孔吸附剂。通过此布置，吸附剂(其针对储存于流体供应封装中且从流体供应封装施配的流体具有吸附亲和性)将以将以流体力学方式阻尼流体流动流且对抗压力振荡或可在施配操作期间发生(例如，当阀致动器经旋转以打开阀头中的阀以起始施配操作时)的其它异常流动现象的方式动态地吸附并解吸流体。

[0110] 图5中所展示的流体施配组合件中的吸附剂219可通过压入装配定位或以其它适当方式定位于管状通道中，例如，管状通道可经提供有圆周延伸、径向向内突出的支撑元件作为管状通道中用于将吸附剂主体支撑于其上的圆周凸缘。吸附剂主体可替代地使用适当密封剂、粘合剂或接合介质接合于管状通道的其外圆柱形表面到内壁表面上。作为再一替代方案，吸附剂主体可由吸附剂前驱物材料原位形成于管状通道中，所述吸附剂前驱物材料沉积并固化于管状通道中以将吸附剂提供于适合位置中以供后续使用。

[0111] 图5中所展示的流体施配组合件进一步包含下部调节器260，如先前所描述，所述下部调节器可具有压力设定点，所述压力设定点在储存、运输流体及从其中安装有流体施配组合件的流体供应封装施配流体方面相对于上部调节器242的设定点提供高等级的操作安全性。

[0112] 阀头225进一步包括填充端口帽盖236，所述阀头在所述帽盖被移除时允许进入填充联轴器，所述填充联轴器又与填充通道232耦合，如先前所描述。

[0113] 图5中所展示的流体施配组合件因此提供在提供经压力控制流体的减小的流体压力流方面高度有效的组件的布置，所述布置相对于缺少压力管理吸附剂的对应流体施配组合件来说对突然流扰动及压力偏离具有增强的抵抗性。

[0114] 图6是适于在图1中所展示的类型的流体供应封装中安装的如在图5中所展示的类型的流体施配组合件的横截面透视图，但其中与图5流体施配组合件中的吸附剂的实心圆柱形吸附剂主体相比来说，图6流体施配组合件中的压力管理吸附剂219具有环形形式，所述环形形式提供流体可在流体施配操作期间流动穿过其并接触吸附剂的中心孔通道217。
除此中心孔通道特征外，图6流体施配组合件中的所有部件及元件相对于图5中的相同部件及元件以对应方式编号。

[0115] 图6中所展示的吸附剂219中的中心孔通道217相对于图5的流体施配组合件中的吸附剂的实心圆柱形形式提供具有较高流导的较低压力降配置，但其中经施配的流体仍与吸附剂密切接触以便提供流体流动流的吸附阻尼来使可干扰流体施配操作的流波动及振
荡至少部分地衰减，或提供以与流体供应封装成流体接纳关系耦合的流体利用设备的效率或可靠性。

[0116] 吸附剂可经提供有通过吸附剂主体的多个流体流动通道(例如，呈吸附剂主体中的此些通道的规则阵列)，而非如在图6中所展示的吸附剂中所利用的单个中心孔通道。

[0117] 因此，将了解，在流体供应通道的流体流动路径中的吸附剂可提供于流体流动路径中或与流体流动路径连通的一个或多于一个位置处，且当提供于多个位置处时，相应位置处的吸附剂可与其它位置处的吸附剂相同或不同。还将了解，吸附剂可为复合材料，所述复合材料包括两种或两种以上不同吸附剂物质，使得所述复合材料关于其对特定流体的吸附亲和性而“被调整成适应”此流体。

[0118] 虽然本文中参考特定方面、特征及说明性实施例而陈述本发明，但将了解本发明的效用并不因此受限，而是延伸到并涵盖众多其它变化、修改及替代实施例，如本发明的领域的技术人员将基于本文中的描述所联想。对应地，如上文所主张本发明打算广泛地理解并解释为包含其精神及范围内的所有此些变化、修改及替代实施例。