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Dokumentenidentifikation DE69818076T2 03.06.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001017613
Titel VORRICHTUNG ZUR FÖRDERUNG VON CHEMISCHEN WIRKSTOFFEN
Anmelder Advanced Technology Materials, Inc., Danbury, Conn., US
Erfinder NOAH, M., Craig, Mountain View, US;
GREGG, N., John, Marble Falls, US;
JACKSON, M., Robert, Burnet, US;
ESSER, Craig, Austin, US
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69818076
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.07.1998
EP-Aktenzeichen 989356084
WO-Anmeldetag 10.07.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/14373
WO-Veröffentlichungsnummer 0099002251
WO-Veröffentlichungsdatum 21.01.1999
EP-Offenlegungsdatum 12.07.2000
EP date of grant 10.09.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.06.2004
IPC-Hauptklasse B67D 5/02
IPC-Nebenklasse B01J 4/00   C23C 16/44   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System zum Liefern von Chemikalien, wie beispielsweise Tetraethylorthosilicat (TEOS) aus Massen-Lieferkanistern an Herstellungsprozess-Werkzeuge, wie beispielsweise Vorrichtungen für die chemische Abscheidung von Schichten aus der Gasphase (CVD).

Die Produktion von elektronischen Bauelementen, wie beispielsweise integrierten Schaltkreisen ist gut bekannt. Bei solch einer Produktion können in bestimmten Schritten Chemikalien bestimmten Prozesswerkzeugen zugeführt werden, welche die Chemikalien nutzen. Zum Beispiel wird gewöhnlich ein CVD-Reaktor verwendet, um eine Schicht eines bestimmten Materials zu erzeugen, wie beispielsweise aus TEOS eine Schicht amorphen Siliziumoxids. Historisch wurde TEOS dem CVD-Reaktor über Massen-Zuführschränke zugeführt, bei denen 5- oder 10-Gallonen-Kanister verwendet sind. Die Verbrauchserhöhung von TEOS hat infolge dickerer Metallschichten und des 300 mm-Prozesses stark zugenommen. Die komplexeren Prozesse bei größeren Wafern haben auch Druck auf die Wirtschaftlichkeit jeder Schicht ausgeübt. 200-Liter-Kanister ermöglichen Kostenersparnisse durch Massenproduktion, die an die Kunden weitergegeben werden. Zusätzlich reduziert der größere Massen-Kanister die Anzahl von Behälterwechseln und Arbeitskräften sowie die Versandkosten. Angesichts eines erhöhten Bedarfs an TEOS für Herstellungsverfahren besteht ein Bedürfnis für ein System, welches einen ununterbrochenen Chemikalienstrom zu mehreren Prozesswerkzeugen liefert. Gleichermaßen würde es wünschenswert sein die Anzahl von Kontaminationspunkten zu reduzieren, da existierende Produktionsstätten routinemäßig die Kanister in jedem Schrank austauschen und da jeder Austausch in einer potentiellen Kontamination des Systems resultiert.

Üblicherweise wurde hochreines TEOS (und Dotiermaterialen) der CVD-Reaktionskammer aus einem kleinvolumigen Behälter zugeführt, der Ampulle genannt wird. In letzter Zeit wurden Behälter aus rostfreiem Stahl entwickelt, wie sie beispielsweise in den US-Patenten 5,45,766; 5,562,132 und 5,607,002 beschrieben sind. Die Erfinder haben versucht die Sicherheitseigenschaften des Systems zu verbessern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt eine Lösung zu einem oder mehreren der Nachteile und der Bedürfnisse bereit, die im Obigen angesprochen wurden.

Bei einem Aspekt ist die Erfindung ein Massenchemikalien-Zuführsystem, aufweisend: einen Massenchemikalien-Kanister, der mit mindestens einem Verteilerkasten verbunden ist, wobei jeder Verteilerkasten mindestens zwei Ausgangsleitungen hat, und wobei mindestens eine Ausgangsleitung mit einem Sekundärkanister verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Massenchemikalien-Kanister innerhalb eines Transport- und Sicherungswagens untergebracht, der innerhalb eines Schranks untergebracht ist.

Das System kann ein Zuführen einer großen Menge von hochreinen, flüssigen Chemikalien an mehrere Prozesswerkzeuge ermöglichen, wie beispielsweise mehrere CVD-Reaktoren. Zur Erläuterung kann bei der Ausführungsform der Erfindung, die in 1 und 1A dargestellt ist, das System durch Vorsehen von vier Ventilblock-Kästen, welche jeweils eine Chemikalie in vier Schränke einleiten, welche jeweils vier Ausgangsleitungen aufweisen, an 64 Prozesswerkzeugen Chemikalien bereitstellen. Es ist jedoch zu bemerken, dass die Anzahl von Ausgangsleitungen aus den Verteilerkästen, dem Massen-Schrank und dem Sekundärschrank stark variieren kann und jede Anzahl von Ausgangsleitungen verwendet werden kann. Es ist ferner zu berücksichtigen, dass einer oder mehrere zusätzliche Verteilerkästen in Serie verwendet werden können, um die Chemikalienzufuhr noch mehr aufzuteilen.

Bei einer Ausführungsform hat der Massenchemikalien-Kanister ein Fassungsvermögen von etwa 200 Litern, wobei der Sekundärkanister ein geringeres Fassungsvermögen als der Massenchemikalien-Kanister hat. Bei einer Ausführungsform ist die Chemikalie Tetraethylorthosilicat. Bei einer Ausführungsform stellt ein zweiter Massen-Kanister entweder direkt oder indirekt durch einen Verteiler hindurch, der mit einem Massen-Kanister verbunden ist, optional eine Chemikalie am Ventilblock-Kasten bereit.

Wie hierin verwendet, bezieht sich "Prozesswerkzeug" auf ein Prozesswerkzeug, welches letztendlich die mittels des erfindungsgemäßen Systems bereitgestellten Chemikalien verwendet. Das erfindungsgemäße System kann daher Chemikalien an jedem Prozesswerkzeug bereitstellen, welches während seiner Verwendung eine Chemikalie erfordert. Solche Prozesswerkzeuge können Vorrichtungen aufweisen für eine Abscheidung von Schichten aus der Gasphase, die Photolithographie und Ätzanwendungen. Diese Prozesswerkzeuge werden häufig bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen verwendet, wie beispielsweise integrierten Schaltkreisen, Speicherschaltkreisen, Flachbildschirmen, unter Umständen einer Faseroptik-Herstellung, Multichip-Modulen (z. B. "MCMs") usw. Ferner ist zu bemerken, dass, während diese Erfindung zum Liefern einer Chemikalie, wie beispielsweise TEOS, an ein Prozesswerkzeug, wie beispielsweise einen bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, Speichereinheiten und dergleichen verwendeten CVD-Reaktor, verwendet werden kann, das System bei anderen Prozessen verwendet werden kann.

Bei einer umfassenden Betrachtung ist die Erfindung ein Massenchemikalien-Zuführsystem, aufweisend: einen Schrank, in dem ein Massenchemikalien-Kanister untergebracht ist, der mit einem Zuführverteiler verbunden ist, mindestens einen Verteilerkasten, der mit mindestens einem Zuführverteiler verbunden ist, wobei der Verteilerkasten mindestens zwei Ausgangsleitungen aufweist, und wobei mindestens eine Ausgangsleitung mit einem Sekundärkanister verbunden ist, der mit einem zweiten Zuführverteiler verbunden ist und der in einem Sekundärschrank untergebracht ist.

Diese Erfindung ist daher nützlich zum Bereitstellen einer Chemikalie an einem bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen verwendeten Prozesswerkzeug, inbegriffen: Liefern einer Chemikalie an ein Prozesswerkzeug von einem Sekundärkanister her, dem Chemikalien von einem Ventilblock-Kasten zugeführt werden, welchem Chemikalien von einem Massen-Kanister zugeführt werden.

Kurzbeschreibung der Figuren

1 zeigt ein repräsentatives Massenchemikalien-Zuführsystem gemäß der Erfindung.

1A erläutert ein repräsentatives Massenchemikalien-Zuführsystem gemäß dieser Erfindung, wobei ein einzelner Massen-Kanister-Schrank verwendet ist.

24 erläutern einen Transportwagen, welcher bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung verwendet werden kann und welcher einen Sicherheitsbehälter für überlaufende oder auslaufende Chemikalien bereitstellen kann.

5A und 5B erläutern einen erfindungsgemäßen Schrank, der so konstruiert sein kann, dass er für eine Verwendung in gefährlichen und explosiven Umgebungen geeignet ist, indem alle elektronischen Komponenten in Bereichen, die abgedeckt sind, mit einem Inertgas isoliert sind.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Eine allgemeine, nicht einschränkende Beschreibung von Metallkanistern, eines Chemikalien-Nachfüllsystems, Betriebsprozeduren, Komponenten, eines Anfahr-Verteilersystems usw., welche im erfindungsgemäßen Schrank verwendet werden können, ist in den US-Patenten 5,465,766; 5,562,132; 5,590,695; 5,607,002 und 5,711,354 angegeben, wobei diese alle durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.

Ein repräsentatives Massenchemikalien-Zuführsystem 100 gemäß dieser Erfindung ist in 1 gezeigt. Für jedes der Ventile in den Figuren repräsentieren die offenen Dreiecke Leitungen, welche immer offen sind, wobei die dunklen Dreiecke geschlossen sind, bis sie geöffnet werden. Das System weist mindestens einen Massen-Kanister-Schrank 101 auf, in welchem ein nicht gezeigter Massen-Kanister untergebracht ist, der entweder direkt oder indirekt durch Verteilerkästen 110 hindurch Chemikalien an Sekundär-(Zwischen-)Schränke und letztendlich an das Prozesswerkzeug liefert, welches die Chemikalie verwendet. Das System kann optional einen zweiten Massenchemikalien-Schrank 102 aufweisen, der, wie mittels einer weggebrochenen Ansicht gezeigt, einen zweiten Massenchemikalien-Kanister 103 enthält, welcher normalerweise ein Fassungsvermögen von etwa 200 Litern oder mehr hat. Der zweite Massenchemikalien-Kanister kann eine Chemikalie an die Ventilblock-Kästen liefern, wenn der erste Massenchemikalien-Kanister 101 ausgetauscht, aufgefüllt oder repariert wird oder aus irgendeinem anderen Grund. Alternativ kann der zweite Massenchemikalien-Schrank 102 verwendet werden, um den ersten Schrank 101 während eines Normalbetriebs aufzufüllen.

Die Schränke 101, 102 können eine Konstruktion haben, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf 24 beschrieben ist. Der Schrank 101 oder 102 kann einen Verteiler 104 aufweisen, welcher in jedem Schrank gleich oder unterschiedlich sein kann. Eine Leitung 105 aus dem zweiten Kanister kann mit dem Verteiler des ersten, im Schrank 101 befindlichen Kanisters verbunden sein. Wenn der zweite Schrank 102 verwendet wird, kann eine Umschaltmöglichkeit, wie beispielsweise ein Umschaltverteiler, der unter Bezugnahme auf 6 erörtert ist, verwendet sein, welcher es ermöglicht, dass das System eine Chemikalie aus dem zweiten Schrank 102 bereitstellt, während beim ersten Schrank 101 ein Austauschen oder Auffüllen stattfindet. Ein Umschalten auf den zweiten Massenchemikalien-Kanister 102 kann automatisiert sein, wie beispielsweise durch die Verwendung von Prozess-Steuertechnik, die dem Fachmann wohlbekannt ist und wie sie beispielsweise von unterschiedlichen kommerziellen Bezugsquellen verfügbar ist, wie beispielsweise der Omron, Inc. Alternativ kann das Gesamt-Systemmanagement unter Verwendung eines programmierbaren, rechnergestützten Steuersystems gesteuert werden, das einen Kanisteraustausch und Spülfunktionen verwaltet und das Systemparameter, wie beispielsweise einen Austausch und Spülfunktionen sowie Steuer- und Anzeigeparameter, steuert und anzeigt, wie beispielsweise ein MARSTM-Steuersystem, wie es beispielsweise in den US-Patenten 5,465,766 und 5,711,354 beschrieben ist. Die Steuervorrichtung kann ferner eine Spülabfolge und einen Normalbetriebs-Modus steuern. Eine Spülabfolge dient zum Spülen der Verteilerleitungen und der Kanister-Verbindungsleitungen vor dem Entfernen eines leeren Massenchemikalien-Zuführkanisters oder nachdem ein neuer Kanister installiert wurde. Während eines Betriebsmodus, welcher nach der Installation eines Massenchemikalien-Zuführkanisters begonnen werden kann, stellt das System am Prozesswerkzeug eine Chemikalie bereit. Bei einem Aspekt kann das Gesamtsystem von einer einzelnen Steuervorrichtung im Massen-Kanister-Schrank gesteuert sein, mit einer oder ohne eine Steuervorrichtung zum Rückliefern von Daten zur Haupt-Steuervorrichtung in dem Sekundärschrank und dem Ventilblock-Kasten. Alternativ kann jeder Massenchemikalien-Schrank und jeder Sekundärschrank sowie jeder Ventilblock-Kasten mit einer separaten Steuervorrichtung versehen sein, um deren Funktionen zu steuern.

Leitungen 106 führen vom Verteiler im Schrank 101 her zu einem oder mehreren Ventilblock-Kästen hin, wie beispielsweise Ventilblock-Kästen 110. Jede Anzahl von Ventilblock-Kästen 110 kann verwendet sein. Bei einer Ausführungsform sind bis zu vier Kästen verwendet. Jeder Kasten 110 kann einen Verteiler 111 enthalten. Die Ventilblock-Kästen 110 dienen dazu, mittels eines Zuführverteilers einen Chemikalienstrom in mehrere Leitungen 112 aufzuteilen, die entweder zu einem Prozesswerkzeug, welches die Chemikalie verwendet, oder zu Sekundärschränken 120 und 125 hinführen, in welchen ein oder mehrere kleinere Kanister 121 untergebracht sind. Jeder Schrank kann irgendeine gewünschte Anzahl von Kanistern enthalten, und ein oder mehrere Kanister können unterschiedliche Chemikalien enthalten, die durch einen separaten Zuführverteiler hindurch an ein Prozesswerkzeug geliefert werden. In 1 sind zwei kleinere Kanister 121 im Sekundärschrank 120 untergebracht, wohingegen im Sekundärschrank 125 ein einziger kleinerer Kanister 121 untergebracht ist. Die genaue Konfiguration des Verteilers im Ventilblock-Kasten ist bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung nicht wichtig, solange die Funktion des Bereitstellens eines Chemikalienstroms für die Balance des Systems und des Prozesswerkzeugs erzielt ist. Die Konfiguration der Ventile im Ventilblock-Kasten kann variieren, um die Betriebsfähigkeit der Komponenten strömungsabwärts des Ventilblock-Kastens zu gewährleisten und um ein unabhängiges Spülen und eine unabhängige Wartung der einzelnen Leitungen zu ermöglichen. Optional kann die Leitung von einem Verteilerkasten 110 her zu einem Sekundärschrank 120 hin unterbrochen sein und kann das System zum Umschalten konstruiert und programmiert sein, so dass ein Nachfüllkanister 121 eine Ausgangschemikalie an einen anderen Kanister 121 liefert, wobei der andere Kanister die Chemikalie an das Prozesswerkzeug liefert. Um ein Austauschen des Kanisters 121 zu ermöglichen, der hauptsächlich bestimmt ist Chemikalien an das Prozesswerkzeug zu liefern, kann der Verteiler so konstruiert sein und kann die Steuervorrichtung so programmiert sein, dass der Nachfüllkanister 121 Chemikalien an das Prozesswerkzeug liefern kann. Normalerweise ist das System jedoch so konstruiert, dass, wenn entweder der Nachfüllkanister oder der Zuführkanister ausgewechselt wird oder dergleichen, die Chemikalie aus dem Verteilerkasten 110 heraus umgeleitet wird, so dass sie direkt dem Prozesswerkzeug zugeführt wird. Alternativ können in Abwesenheit eines zweiten Schranks die Prozesswerkzeuge direkt aus dem Ventilblock-Kasten heraus versorgt werden. Gleichfalls kann der Massenchemikalien-Schrank zusätzlich zum Bereitstellen von Chemikalien an mindestens einem Verteilerkasten Chemikalien direkt an einem oder mehreren Prozesswerkzeugen bereitstellen. Der Ventilblock-Kasten kann jede Anzahl von Ausgangsleitungen aufweisen und weist normalerweise bis zu vier Ausgangsleitungen auf. In 1 und 1A sind vier Ausgangsleitungen verwendet.

1A zeigt ein repräsentatives System 100 gemäß dieser Erfindung, wobei ein einzelner Massen-Kanister-Schrank 101 verwendet ist. Die Nummerierung in 1A entspricht der in 1. Wie in 1 kann jede Anzahl von Ventilblock-Kästen 110 vorgesehen sein. Normalerweise sind bis zu vier Ventilblock-Kästen 110 verwendet. Gleichfalls kann die Anzahl von Sekundärschränken 120 und/oder 125 variieren und normalerweise sind bis zu vier verwendet. Daher kann ein Ventilblock-Kasten 110 alternativ so konstruiert sein, dass er so viele Ausgangsanschlüsse wie gewünscht aufweist. Es ist ferner zu bemerken, dass in einem gegebenen System 100 die Sekundärschränke einen einzigen Kanister, wie in Schrank 125, aufweisen können oder zwei Kanister, wie in Schrank 120, der einen Einzelkanister enthält, und einen oder mehrere Schränke 125 aufweisen können, die zwei Kanister enthalten. Ferner können die Schränke 120 und 125 wie gewünscht modifiziert werden, so dass sie eine größere oder kleinere Anzahl von Kanistern enthalten, und es bestehen keine Beschränkungen in der Anzahl von Kanistern, die bei einer alternativen Konstruktion verwendet sein können. Ferner bestehen keine Beschränkungen in der Größe des Massen-Kanisters im Schrank 101 oder in der Größe der Kanister in den Schränken 120 und 125, aber im Allgemeinen ist der Kanister im Schrank 101 größer als die Kanister in den Schränken 120 und 125.

Ein üblicher Massen-Schrank mit einem permanenten, sekundären Behälter-Bereich, wie beispielsweise in einer Produktionsstätte für elektronische Bauelemente (z. B. einen integrierten Schaltkreis) erfordert, dass die Behälter in einen Schrank gehoben werden. Wenn der Behälter 5 oder 10 Gallonen einer Chemikalie enthält, bestehen keine großen Schwierigkeiten beim manuellen Hochheben des Behälters (üblicherweise 8–12 Zoll) in den Schrank hinein. Jedoch für größere Kanister, wie beispielsweise 200-Liter-Kanister, wird solch ein Hochheben unpraktisch. Die im Folgenden betrachtete Konstruktion mindert die Probleme und die Fragen, die auftreten in Verbindung mit dem Positionieren eines großen 200-Liter-Kanisters in einem Schrank.

Die Massen-Kanister 103 können in einem Versandwagen, wie beispielsweise in 24 dargestellt, enthalten sein. 2 zeigt solch ein Massen-Zuführsystem. Das System weist einen Massenchemikalien-Kanister 301, einen mobilen Sicherheits-Transportwagen 300 und einen Massenchemikalien-Schrank 350 zum Aufnehmen des Kanisters 301 und des Wagens 300 auf. In der Praxis kann der Kanister 301 im Wagen 300 positioniert werden, indem er, wenn geeignete Halterungen am Kanister 301 vorhanden sind, unter Verwendung eines Deckenlaufkrans oder dergleichen hochgehoben wird.

Der Kanister 301, welcher ferner gelegentlich als Kanister oder Aufbewahrungsbehälter bezeichnet sein kann, kann eine große Vielzahl von Größen aufweisen, wobei für die praktische Verwendung der Erfindung bevorzugt eine 200-Liter-Größe anwendbar ist. Die Kanister können eine übliche Gestaltung aufweisen und/oder für eine besondere Verwendung gestaltet sein und sind im Allgemeinen zum Enthalten und Bereitstellen einer flüssigen Chemikalie angepasst. Die Kanister sind normalerweise aus rostfreiem Stahl und mit oder ohne eine Auskleidung hergestellt. Der Kanister 301 weist Anschlussstücke 303 auf, mittels welcher Leitungen (nicht gezeigt) angeschlossen werden können, so dass die Chemikalien vom Kanister abgegeben werden können, während eine sehr hohe Reinheit erhalten bleibt. Der Kanister 301 kann sowohl interne Leitungen (nicht gezeigt) zum Boden als auch einen oder mehrere Sensoren (ein Dutzend Sensoren kann verwendet sein) aufweisen, um das Chemikalienniveau im Kanister 301 zu erfassen. Die Sensoren können ein Flüssigkeitssensor sein und entweder diskret oder kontinuierlich. Zusätzlich weist der Kanister 301 in einer vertikalen Ummantelung 304 ein Loch 305 auf zum Aufnehmen eines im Folgenden beschriebenen Stutzens 383. Es ist zu bemerken, dass die speziellen, verwendeten Anschlussstücke 303 stark variieren können und einfach zu entsprechenden Anschlussstücken und Leitungen passen müssen, die vom Ventilblock 380 ausgehen. Der Kanister 301 kann ferner Hülsen 302 aufweisen, welche an den Kanister angeschweißt sein können oder welche einfach unter dem Kanister 301 positioniert sind, so dass sie in Position gehalten werden, wenn das Gewicht des Kanisters aufliegt. Die Hülsen 302 können geeignet gestaltet sein, um die Gabeln eines Gabelstaplers aufzunehmen. Der Wagen kann eine Verriegelungsvorrichtung aufweisen, um den Wagen sicher im Schrank zu befestigen, wenn dieser in Position ist. Ein Deckel 306 kann verwendet werden, um das Anschlussstück während der Lagerung oder des Versands zu schützen.

Ein oder mehrere Druckwandler (redundante Wandler können verwendet sein) können an einem Ersatzanschluss des Kanisters montiert sein, um eine Steuerung des Druckmanagements zu ermöglichen, so dass ein Einlassventil für Helium oder dergleichen während des Betriebs geschlossen bleibt und nur öffnet, wenn der Rauminhalt gering ist.

Wie in 2 gezeigt, weist der bewegbare Wagen (oder "Kiste") 300 Räder (Rollen) 310 auf, die an einem Basisteil 316 angebracht sind und welche eine geeignete Größe aufweisen und in Abhängigkeit von der Größe des Kanisters 301 angemessen verschleißfest sein können. Die Räder 310 können Bremsen aufweisen, einschließlich einer Parkbremse oder einer Sicherheitsbremse. Der Wagen 300 kann Hülsen 312 aufweisen, als Teil des Basisteils 316 oder daran angebracht, um beispielsweise die Gabeln eines Gabelstaplers aufzunehmen. Der Wagen 300 kann eine Abflussleitung aufweisen, um ein Entfernen von zumindest einem Teil, und bevorzugt des Hauptteils, einer Flüssigkeitsleckage vor dem Entfernen eines Wagens 300 aus einem Schrank 350 zu ermöglichen. Der Wagen 300 kann ein Führungsteil 314 aufweisen, welches mit einem Führungsteil 364 im Schrank 350 fluchtet, um eine Ausrichtung des Wagens 300 zu ermöglichen, wenn dieser im Schrank 350 positioniert ist. Das Führungsteil 314 kann ein Teil des Basisteils 316 sein oder daran angebracht sein und kann unter Verwendung üblicher Verfahren am Basisteil 316 befestigt sein (z. B. unter Verwendung von Schrauben oder Bolzen oder durch Schweißen). Alternativ kann das Führungsteil 314 beispielsweise als eine Schiene gestaltet sein, welche an der einen oder an mehreren Seiten des Wagens 300 angebracht ist, wobei komplementäre Führungsteile an entsprechenden Positionen an den Seiten des Schranks angebracht sind. Bei einer anderen Alternative können die Führungsteile unter Federspannung stehende Kugellagerbahnen sein, welche in Position einschnappen, wenn der Wagen in korrekter Ausrichtung ist, wie es dem Fachmann leicht ersichtlich sein würde. Ferner sind am Basisteil 360 vier Außenwände 318 angebracht. Normalerweise sind das Basisteil und die Seitenteile miteinander verschweißt oder es sind nahtlose Seitenwände verwendet. Das Basisteil kann in Richtung zum Sensor 317 hin winklig, genutet oder dergleichen sein. Gleichfalls kann das Basisteil optional eine Wanne mit geringem Volumen aufweisen, um kleine Leckagen zu sammeln, wodurch die Fähigkeit des Sensors 317 solche kleinen Leckagen zu erfassen verbessert ist. Ausricht-Führungsteile 319 können verwendet sein, um den Kanister 301 im Wagen 300 zu positionieren. Der Wagen 300 kann einen Abluftkanal aufweisen, um Entlüftung für Dampf bereitzustellen, welcher dichter als Luft ist. Optional kann eine Handhabe 320 am Wagen 300 befestigt sein, um einen Bediener beim Manövrieren des Wagens 300 zu unterstützen. Die Oberseite 330 des Wagens 300 kann ein geeignet dimensioniertes Loch 334 aufweisen, um die Oberseite des Kanisters 301 aufzunehmen. Es ist bevorzugt, dass das Loch 334 so dimensioniert ist, dass die Oberseite 330 genau hineinpasst, um ein Sichern des Kanisters 301 innerhalb des Wagens 300 während des Versands und während einer Bewegung zu unterstützen. Die Oberseite 330 kann optional mit Löchern 332 perforiert sein. Die Löcher 332 dienen dazu, dass eine Leckage im oberen Teil des Kanisters 301 in den unteren Teil des Wagens 300 ablaufen kann. Zusätzlich kann ein demontierbares Teil verwendet sein, welches das Anschlussstück dagegen abdichtet, dass es der Umgebung ausgesetzt ist, und welches vorteilhaft sein kann, wenn der Kanister für die Verwendung in einem Beinraum positioniert ist. Dies würde eine Ansammlung von Staub und dergleichen an und in dem Wagen und dem Kanister verhindern. Zusätzlich kann der Sensor 317 vorgesehen sein, um Flüssigkeitsleckagen zu erfassen. Der Sensor kann mit einer Steuervorrichtung gekoppelt sein, welche ein Signal an einen Bediener senden kann oder das System im Fall einer erfassten Leckage herunterfahren kann. In der Industrie ist derzeit empfohlen, dass das Volumen einer Sicherheitsbehälter-Einheit mindestens 110% des Volumens des Kanisters 301 beträgt. Demgemäß ist bei einer Ausführungsform der Erfindung der Wagen 300 so konstruiert, dass er ein Fassungsvermögen von mindestens 110% des Innenvolumens des Kanisters 301 aufweist, für den aufzunehmen der Wagen 300 konstruiert ist.

Der Schrank 350 weist drei Seitenwände 391, ein Basisteil 360, eine Tür bzw. Türen 390 und ein Oberteil auf. Ein oder mehrere Versteifungsteile 361 können am Schrank angebracht sein, wie mittels Verschraubens mit dem Boden, wo der Schrank aufgenommen ist, um die Struktur zu unterstützen. Alternativ kann das Versteifungsteil 361 ausgetauscht werden, indem im Basisteil des Schranks Löcher verwendet werden, um das Basisteil des Schranks direkt am Fußboden zu befestigen, wodurch die Stellfläche für den Schrank reduziert ist. Eine oder mehrere Türen können verwendet sein. Wenn zwei Türen verwendet sind, kann ein Türanschlag-Teil 362 vorgesehen sein. Der Schrank kann einen Aufnahmeraum 370 (oder "Steuerkasten") zum Installieren von Prozess-Steuertechnik aufweisen. Alternativ kann sich die Prozess-Steuertechnik außerhalb des Schranks befinden. Prozess-Steuertechnik ist bekannt und von unterschiedlichen kommerziellen Bezugsquellen verfügbar, wie beispielsweise der Omron Inc. Die Prozess-Steuertechnik kann mit einem Touchscreen 393 gekoppelt sein, wie in 3 dargestellt.

Der Schrank kann einen Ventilblock 380 mit einer bestimmten Anzahl von Ventilen 382 (z. B. pneumatisch betätigte Ventile) aufweisen, wie beispielsweise in den US-Patenten 5,465,766; 5,562,132; 5,590,695; 5,607,002 und 5,711,354 beschrieben, welche alle durch Bezugnahme oder wie hierin beschrieben hierin aufgenommen sind. Der Verteiler kann vorteilhafterweise derart konstruiert sein, dass keine ungespülten Totabschnitte in dem Verteiler, den Leitungen und den Anschlussstücken vorhanden sind. In diesem Zusammenhang kann die Konstruktion vorteilhafterweise keine Krümmungen in den Rohrverbindungsleitungen und keine biegsamen Leitungen aufweisen. Im Allgemeinen ist der Druck im System so eingestellt, dass der Druck an der strömungsaufwärtigen Seite größer als an der strömungsabwärtigen Seite ist. In 2 können Ventile 382 unter Verwendung von Prozess-Steuertechnik gesteuert sein, die im Steuerkasten 370 aufgenommen ist. Es ist zu bemerken, dass eine große Vielzahl von Ventilen verwendet werden kann, die manuell betätigte Ventile, pneumatisch betätigte Ventile oder jeden anderen Ventiltyp aufweisen, jedoch nicht darauf begrenzt sind. Eine Verteilertür 384 kann vorgesehen sein, um den Ventilblock zu verschließen. Im Schrank 350 kann der Stutzen 383 vorgesehen sein, von welchem her die Verteilerleitungen angeordnet sein können. Der Stutzen 383 kann geeignet dimensioniert sein, dass er in das Loch 305 des Kanisters 301 passt. Der Stutzen 383 kann ferner so dimensioniert sein, dass er einen ausreichenden Abluftstrom ermöglicht. Der Stutzen 383 kann daher den gesamten Abluftstrom im Schrank enthalten und kann für einen einwandfreien Ausgleich angepasst sein. Der Stutzen 383 kann ferner die Funktion erfüllen jegliche Flüssigkeitsleckagen im Verteilerbereich nach unten in den Wagen 300 zu leiten, welcher einen Sicherheitsbehälter für solch eine Leckage bereitstellt. In 2 ist ferner ein Rohr 386 gezeigt, welches einen Lüftungsöffnungs-Bodenabschnitt aufweist, wobei das Rohr in den Abluftstrom eingebunden ist, um dadurch eine Anpassung und einen Ausgleich des Abluftstroms durch den Schrank hindurch zu ermöglichen. Der Schrank kann ferner einen Abluftauslass 381 aufweisen. Optional können Prellvorrichtungen 392 an der Rückseite des Schranks 350 angebracht sein, die als Anschläge für den Wagen 300 dienen.

3 zeigt ein Zweitürsystem für die Verwendung als Türen 390 von 2. Während in 3 ein Zweitürsystem dargestellt ist, können alternativ eine oder mehrere Türen verwendet sein. In 3 sind eine linke Tür 399 und eine rechte Tür 391 dargestellt, wobei die innerhalb des Schranks 350 befindliche Seite gezeigt ist. Jede Tür kann unter Federvorspannung stehende Scharniere 394, um die Türen jeweils an den Schrank 350 zu montieren, Türverriegelungen 395 und Entlüftungsöffnungen 396 aufweisen. Ferner kann die Tür 391 den Touchscreen 393 aufweisen, welcher mit Prozess-Steuertechnik gekoppelt ist. Der Touchscreen 393 kann dazu dienen, einem Bediener zu ermöglichen die Prozesskonfiguration zu beobachten oder zu ändern.

4 erläutert den Kanister 301, wenn er im Wagen 300 positioniert ist, welcher im Schrank 350 aufgenommen ist. 4 zeigt daher die Konfiguration des Systems gemäß dieser Erfindung. Der Kanister 301 wurde im Wagen 300 wie unter Verwendung eines Krans positioniert, wobei die Oberseite 330 danach am Wagen 300 befestigt wurde, welche dadurch eine Seitwärtsbewegung und ein Hin-und-Herbewegen des Kanisters 301 vermindert. Der Kanister 301 kann entweder vor oder nach der Installation im Wagen 300 befüllt werden. In 4 ist ersichtlich, dass der Stutzen 383 durch das Loch 305 in der vertikalen Ummantelung 304 hindurchgleiten kann, so dass "Anschlussleitungen" (d. h. Verteilerleitungen) vor Abschürfungen durch den Rand des Lochs 305 geschützt sein können. Eine unter Federspannung stehende Hubvorrichtung kann ferner verwendet sein, um die Anschlussleitungen automatisch anzuheben, wenn diese entkuppelt sind. Es ist ferner zu sehen, dass die vertikale Ummantelung 304, welche die Anschlussstücke 303 während eines Transports schützt, in das Loch 384 der perforierten Wagenoberseite 380 eingepasst ist.

Der Kanister 301 kann im Wagen 300 positioniert werden, indem der Kanister 301 hochgehoben, bewegt und im Wagen 300 positioniert wird. Der den Massen-Kanister 301 enthaltende Wagen 300 kann durch einfaches Schieben von Hand bequem bewegt werden, da der Wagen 300 mit Schwerlasträdern (Rollen) 310 versehen ist. Vorteilhafterweise kann der Wagen 300 in den Lager- und Zuführschrank 350 hineingeschoben werden. Wie in 1 dargestellt, sind der Schrank 350 und der Wagen 300 mit Führungsteilen 314 und 364 ausgebildet, um den Bediener beim Positionieren des Wagens 300 im Schrank 350 zu unterstützen. Ein Vorteil der Erfindung ist der, dass der Schrank 350, da der bewegbare Wagen 300 so wirkt, dass er eine Leckage, sollte sie auftreten, zurückhält, in der Größe relativ zu einem üblichen Schrank reduziert ist, bei welchem ein Gitterrost verwendet ist, um einen Kanister über einem Sicherheitsreservoir abzustützen, welches bei dieser Erfindung im Massen-Schrank nicht notwendig ist, obwohl bei den Sekundärschränken solch konventionelle Konstruktionen verwenden sein können. Ferner muss der Kanister 301 nicht hochgehoben oder angehoben werden, um ihn wie in einem üblichen Schrank zu installieren, da kein Gitterrost und kein Reservoir innerhalb des Schranks untergebracht sind. Der Schrank und das bewegbare Eigensicherungssystem dieser Erfindung erfordern daher weniger Raum, wobei sie trotzdem einen Sicherheitsbehälter bereitstellen. Wenn die Systeme dieser Erfindung in einer Reinraumumgebung verwendet werden, wird vorteilhafterweise kein Gabelstapler benötigt, um einen großen Kanister im Schrank zu positionieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da Beinraum-Gabelstapler selten und sehr teuer sind und einen großen Bereich und Freiraum in dem Bereich des Schranks benötigen, um den Kanister darin zu positionieren.

Die Arten von Chemikalien, welche unter Verwendung des Massen-Zuführsystems gemäß dieser Erfindung befördert werden können, können in Abhängigkeit vom Typ des Prozesswerkzeugs und des gewünschten Ergebnisses stark variieren. Nicht einschränkende Beispiele repräsentativer Chemikalien weisen auf: Tetraethylorthosilicat ("TEOS"), Triethylphosphat, Trimethylphosphit, Trimethylborat, Titantetrachlorid, Tantalverbindungen und dergleichen; Lösungsmittel, wie beispielsweise Chlorkohlenwasserstoffe, Ketone, wie beispielsweise Aceton und Methylethylketon, Ester, wie beispielsweise Ethylacetat, Kohlenwasserstoffe, Glykole, Ether, Hexamethyldisilazane ("HMDS") und dergleichen; und Feststoffgemische, die in einer Flüssigkeit dispergiert sind, wie beispielsweise Barium/Strontium/Titanat-Mischungen (Mixturen). Wenn die gelieferte Chemikalie in einer organischen Flüssigkeit fest in Suspension gehalten wird, kann der Verteiler so gestaltet sein, dass er eine Flüssigkeitsspülung für alle Leitungen ermöglicht, um zu verhindern, dass sich bei einer Verdampfung der organischen Flüssigkeit Feststoffe in den Leitungen ansammeln. Wenn Dispersionen verwendet werden, ist es bevorzugt die Leitungen mit flüssigen Lösungsmitteln auszuspülen, wie beispielsweise Triglyme oder Tetrahydrofuran (THF), so dass, wenn die Leitungen drucklos gemacht werden, in den Leitungen keine Verbindungen abgeschieden werden. Diese Beispiele von Chemikalien sind nicht dazu gedacht, in irgendeiner Weise einschränkend zu sein. Die Chemikalien können eine Vielzahl von Reinheiten aufweisen und Chemikalien-Mischungen können verwendet werden. Bei einer Ausführungsform ist eine Einzelchemikalie verwendet. Eine bestimmte Chemikalie kann vorteilhafterweise eine Reinheit von 99,999% oder mehr in Bezug auf Spurenmetalle aufweisen.

Eine Ausführungsform des Systems, das im Schrank 101 von 1 vorgesehen sein kann, ist in 36 und 37 des US-Patents 5,711,354 dargestellt, welches durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.

Der Schrank gemäß dieser Erfindung kann so konstruiert sein, dass er für eine Verwendung in gefährlichen und explosiven Umgebungen geeignet ist. Im wesentlichen ist dies erreicht, indem alle elektronischen Komponenten in Bereichen, die abgedeckt sind, mit einem Inertgas isoliert sind. Auf diese Weise findet eine Funkenemission von einer elektronischen Komponente in einer Umgebung statt, die im Wesentlichen keinen Sauerstoff aufweist, was die Wahrscheinlichkeit einer Explosion infolge von Dämpfen, die im Schrank vorhanden sein können, beträchtlich reduziert. Eine nicht einschränkende, repräsentative Ausführungsform dieses Schranks ist in 5A und 5B dargestellt.

Die in 5A und 5B dargestellten Bezugszeichen entsprechen den Komponenten, die im Obigen in Bezug auf 2 beschrieben wurden, mit der Maßgabe, dass in den 5A und 5B den Zahlen der Buchstabe "A" folgt. Es ist ersichtlich, dass in 5A und 5B der Steuerkasten 370A und der Touchscreen 383A im Schrank 700 isoliert wurden. Der Steuerkasten 370A kann elektronische Ausrüstung (nicht gezeigt) aufweisen, wie beispielsweise Prozess-Steuertechnik. Während der Verwendung werden die Gehäuse für den Steuerkasten 370A und 383A in ein Inertgas eingehüllt, welches mittels einer oder mehrerer Spülleitungen 771 zugeführt werden kann. Die eine oder die mehreren Spülleitungen 771 können mit dem Gehäuse für den Touchscreen 383A verbunden sein. Zusätzliche Leitungen können verwendet sein, um zu ermöglichen, dass Inertgas direkt in den Steuerkasten strömt, der nicht mit der Spülleitung 771 verbunden ist. Auf diese Weise kann eine einzelne Leitung vorgesehen sein, um sowohl über den Touchscreen als auch über die Steuerbox ein Inertgas zu decken. Ein oder mehrere Druckbegrenzungsventile 772 können verwendet sein, um eine Anfangsspülung bereitzustellen und um das Inertgas für die isolierten Komponenten zu überwachen und zuzumessen. Übliche Spül-Steuervorrichtungen können verwendet werden, wie sie beispielsweise von Expo Safety Systems verfügbar sind.

Wie in 5B gezeigt, kann der Touchscreen 393A in einem Gehäuse eingeschlossen sein, das mittels Phantomlinien 394A dargestellt ist. Um den Touchscreen vollkommen zu isolieren, können zusätzliche Komponenten vorgesehen sein, wie beispielsweise die Verwendung eines Kunststofffensters (z. B. eine elektrisch leitfähige Polycarbonatplatte) 394D, das mittels eines Dichtungsmaterials 384B, eines Kunststoffzwischenstücks 384C (z. B. Acryl) mit Löchern zum Abführen eines Gasstroms, eines Touchscreenfenster-Dichtungsmaterials 394E und eines Spülgehäuse-Rahmens 394F in Position gehalten wird. Wenn der Touchscreen auf diese repräsentative Weise zusätzlich isoliert wird, kann der Touchscreen zugänglich sein, indem beispielsweise eine Stahlkugel 394G verwendet wird, welche durch die Verwendung einer Magnetwand und einer Leine 394H manipuliert wird.

Das System kann unter Verwendung üblicher Verfahren zusammengebaut werden, wie beispielsweise unter Verwendung von Druckanpassventilen, durch Schweißen und dergleichen. Die Ventile können unter Verwendung einer üblichen Prozesssteuerung, wie beispielsweise eines programmierbaren Steuervorrichtungskastens von Omron gesteuert werden, der mit einem Touchscreen-Bedienfeld verkabelt ist. Alternativ können die Ventile unter Verwendung einer ADCS APCTM-Steuervorrichtung gesteuert werden, welche einen eingebetteten Mikroprozessor für die Ausführung von Befehlsfolgen enthält, wobei auf einem EPROM Software vorhanden ist. Die Steuereinheit kann beispielsweise den Strom eines unter Druck stehenden Gases steuern, um Pneumatikventile zu öffnen oder zu schließen.

Andere Modifikationen und alternative Ausführungsformen dieser Erfindung werden dem Fachmann unter Betrachtung dieser Beschreibung ersichtlich. Demgemäß ist diese Beschreibung als lediglich illustrativ zu betrachten und dient dem Zweck den Fachmann über die Art und Weise des Ausführens der Erfindung zu unterrichten. Es ist selbstverständlich, dass die hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung als derzeitig bevorzugte Ausführungsformen zu betrachten sind. Äquivalente Elemente können eingesetzt werden für jene, die hierin dargestellt und beschrieben sind.


Anspruch[de]
  1. Massenchemikalien-Zuführsystem, das einen Massenchemikalien-Kanister (103) aufweist., der mit mindestens einem Verteilerkasten (110) verbunden ist, wobei jeder Verteilerkasten mindestens zwei Ausgangsleitungen (112) hat und mindestens eine Ausgangsleitung mit einem Sekundärkanister (121) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenchemikalien-Kanister (103) innerhalb eines Transport- und Sicherungswagens (300) untergebracht ist, der seinerseits innerhalb eines Schranks (350) untergebracht ist.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei jeder Sekundärkanister (121) mit einer Leitung verbunden ist, die zum Zuführen von Chemikalien an das Prozesswerkzeug eingerichtet ist.
  3. System gemäß Anspruch 1, ferner eine programmierbare Steuereinheit aufweisend, welche den Chemikalienfluss durch das System hindurch steuert.
  4. System gemäß Anspruch 1, wobei jeder Sekundärkanister (121) in einem Schrank (120) untergebracht ist und wobei in diesem Schrank optional zwei oder mehr Kanister (121) untergebracht sein können.
  5. System gemäß Anspruch 1, wobei der Massenchemikalien-Kanister (103) ein Fassungsvermögen von mindestens etwa 200 Litern hat.
  6. System gemäß Anspruch 5, wobei der Sekundärkanister ein geringeres Fassungsvermögen als der Massen-Kanister hat.
  7. System gemäß Anspruch 1 oder 12, wobei mindestens ein Sekundärkanister mit einem Prozesswerkzeug verbunden ist.
  8. System gemäß Anspruch 1, wobei das System die Chemikalie Tetraethylorthosilicat enthält.
  9. System gemäß Anspruch 8, wobei das Tetraethylorthosilicat zu 99,9999% oder mehr frei von Spurenmetallen ist.
  10. System gemäß Anspruch 1, wobei das System die Chemikalie Tetraethylorthosilicat, Triethylphosphat, Trimethylphosphit, Trimethylborat, Titantetrachlorid oder eine Tantalverbindung enthält, wobei die Chemikalie zu 99,9999% oder mehr frei von Spurenmetallen ist.
  11. System gemäß Anspruch 1, ferner einen zweiten Massen-Kanister aufweisend, der mindestens einem Ventilblock-Kasten eine Chemikalie bereitstellt, wenn der erste Massenchemikalien-Kanister keine Chemikalie zuführt.
  12. System gemäß Anspruch 1, ferner einen ersten Zuführverteiler aufweisend, der mit dem Massenchemikalien-Kanister und dem Verteilerkasten verbunden ist, wobei der Massen-Kanister und der erste Zuführverteiler in einem Schrank untergebracht sind.
  13. System gemäß Anspruch 1, wobei der Massen-Kanister ferner direkt mit mindestens einem Prozesswerkzeug, einem Sekundärkanister oder einer Kombination davon verbunden ist.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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B Arbeitsverfahren; Transportieren
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