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Dokumentenidentifikation DE69808221T3 20.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000919329
Titel Flüssigkeitsabgabevorrichtung und Verfahren
Anmelder The Boc Group, Inc., Murray Hill, N.J., US
Erfinder Pozniak, Peter M., San Jose, California 95129, US;
Trang, Duy Khanh, San Jose, California 95131, US;
Roberts, Benjamin R, Los Altos, California 94022, US
Vertreter Fleuchaus & Gallo, Patentanwalt Wolfgang Gallo, 86152 Augsburg
DE-Aktenzeichen 69808221
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IE, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.11.1998
EP-Aktenzeichen 983095571
EP-Offenlegungsdatum 02.06.1999
EP date of grant 25.09.2002
EPO date of publication of amended patent 03.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse B24B 37/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B24B 57/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Abgabesysetm und ein Verfahren, bei welchem eine wässrige Lösung aus Druckbehältern abgegeben wird, die mit einem Druckgas zum Treiben der wässrigen Lösung zu einer oder mehreren Gebrauchsstellen aufgeladen sind. Mehr im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein solches System und ein Verfahren, bei welchem das Druckgas mindestens soweit befeuchtet ist, dass eine Aufnahme von Feuchtigkeit durch das Druckgas aus der wässrigen Lösung gehemmt wird.

Aus wässrigen Lösungen von Chemikalien hergestellte Flüssigkeiten werden aus einer Vielfalt verschiedener Geräte ausgegeben, die Druckbehälter zum Austreiben der Flüssigkeit an einer Gebrauchsendstelle umfassen. Der Druckbehälter ist mit einem Druckgas wie beispielsweise Stickstoff aufgeladen, um die Treibkraft zum Austreiben der Chemikalie zu der beabsichtigten Gebrauchsstelle zu bewirken. Ein Beispiel eines solchen Geräts findet sich in der US-Patentbeschreibung Nr. 5 148 945 und WO 96/02 319, wobei mehrere Druckbehälter eingesetzt werden, um eine Kontinuität der Zufuhr der auszugebenden Flüssigkeit zu bewerkstelligen. Andere Systeme verwenden nur einen einzigen Druckbehälter zum Bewerkstelligen der Ausgabe. Business Wire, Seite 03 261 112, 26. März 1997, beschreibt eine Druck-Vakuum-Tranfertechnologie, die ein Venturi Vakuum zum Füllen von Behältern und befeuchteten hochreinen Stickstoff zur Abgabe der Chemikalie benutzt.

Im allgemeinen wird trockener, ultrahochreiner Stickstoff zum Aufladen der Druckbehälter benutzt, um eine Kontaminierung der auszugebenden flüssigen Chemikalie zu verhindern. Jedoch nimmt trockener Stickstoff mit der Zeit Feuchtigkeit aus der Flüssigkeit auf und verändert so den Charakter der Lösung. Wenn Aufschlämmungen auszugeben sind, führt eine solche Feuchtigkeitsaufnahme daher unerwünschterweise zum Auftrocknen und zur Kuchenbildung des Schlamms innerhalb des Druckbehälters. Diese Kuchenbildung muß vermieden werden, insbesondere wenn der Endverbraucher ein Halbleiterpolier- oder- Einebnungswerkzeug ist, da die Teilchen Defekte der Plättchen erzeugen können. Der oben erwähnte Artikel in Business Wire beschreibt die Verwendung von befeuchtetem Hochdruck-Stickstoff zur Abgabe einer Schlämme.

Gemäß der Erfindung ist ein System nach Patentanspruch 1 vorgesehen.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 3 vorgesehen.

Weil das Druckgas befeuchtet wird, bewirkt es weniger stark ein Ausdampfen von Feuchtigkeit aus der wässrigen Lösung. Dies verhindert, dass die wässrige Lösung entweder unerwünschte Ablagerungen aufgrund von Verdampfung der Feuchtigkeit bildet oder den Charakter der Lösung aufgrund einer Veränderung der molaren Konzentration ihrer Bestandteile verändert.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird nun lediglich beispielshalber auf die anliegende Zeichnung Bezug genommen, die eine Einrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach der Erfindung zeigt.

Gemäß der Zeichnung ist ein Abgabesystem 1 nach der Erfindung dargestellt und dafür ausgelegt, eine wässrige Lösung wie beispielsweise einen Schlamm an einer Gebrauchsstelle 2 auszugeben, bei der e sich um ein chemisches/mechanisches Einebnungswerkzeug handeln kann. Der Schlamm wird mittels eines Abgabegeräts 3, das mit Druckbehältern 3A, 3B und 3C ausgerüstet ist, an der Gebrauchsstelle 2 abgegeben. Die Druckbehälter 3A, 3B und 3C sind dafür ausgelegt, mit einem Druckgas zum Austreiben der wässrigen Lösung an der Gebrauchsstele 2 aufgeladen zu werden. Das Abgabegerät 3 könnte irgendeine Art von druckbetriebener Einrichtung sein und könnte tatsächlich auch nur ein einziges Druckgefäß haben.

Ein Befeuchter 10 führt das Druckgas zu dem Abgabegerät 3 zu, so dass die Druckbehälter 3A, 3B und 3C mit einem Druckgas aufgeladen werden, das in einem solchen Maße befeuchtet ist, dass es nicht übersättigt ist. Dies ist wichtig, da bei Übersättigung die Flüssigkeit aus der Lösung treten und die abzugebende wässrige Lösung kontaminieren könnte.

Der Befeuchter 10 umfaßt eine Säue 12. Wenn kein deionisiertes Wasser mit ausreichendem Druck verfügbar ist, kann eine Pumpe 13 zur Druckbeaufschalgung eines Stroms von deionisiertem Wasser vorgesehen sein. Die Säule 12 hat einen Einlaß 14 zur Aufnahme des deionisierten Wassers und einen Druckgaseinlaß 16 zur Aufnahme des Druckgases, das i Falle der Halbleiterherstellung ultrahochreiner Stickstoff in trockenem Zustand sein könnte. Der Druckgaseinlaß 16 ist mit einer Leitung 18 versehen, der die Säule 12 und ein Packungsbett 20 durchdringt, das in der Säule 12 enthalten ist.

Gasförmiger Stickstoff tritt in die Säule 12 durch den Druckgaseinlaß 16 ein und perlt durch das druckbeaufschlagte deionisierte Wasser auf. Der Stickstoff wird im Verlauf des Aufperlens durch das deioniserte Wasser übersättigt. Die geflutete Packung des Packungsbetts 20 bricht den ankommenden Gasstrom in kleine Blasen auf, wodurch der Massentransfer vergrößert wird. Die nicht gefluchtete Packung, die sich oberhalb des Wasserpegels befindet, streift überschüssiges Wasser aus dem Gas ab, was zu einem gewünschten, nahezu gesättigten Zustand des Gases in den Zeitpunkt führt, wo es durch einen Gasauslaß 30 aus der Säule 12 ausgetragen wird.

Eine Pumpe 28 kann vorgesehen sein, um das deionisierte Wasser so zu fördern, dass das deionisierte Wasser ebenfalls durch die Packung aufsteigt und deswegen ein größerer Massentransfer zwischen dem Druckgas und dem auf den Elementen des Packungsbetts 20 gebildeten Films stattfindet.

Das Ausmaß, in welchem die Befeuchtung in dem zugeführten druckbeaufschlagten Stickstoff stattfindet, hängt von der Flüssigkeitshöhe ab. Die Flüssigkeitshöhe wird praktischerweise für jede Größe oder Art des Packungsbetts experimentell bestimmt. Folglich muß der Pegel gesteuert werden. Dies wird in der Einrichtung 1 mittels eines Detektors 32 für den unteren Flüsigkeitspegel und eines Detektors 34 für einen höheren Flüssigkeitspegel bewirkt. Wenn der Flüssigkeitspegel unter den Pegeldetektor 22 abfällt, wird die Pumpe durch ein Steuersystem 36 (entweder ein analoges oder digitales System) angesteuert und in Betrieb gesetzt. Wenn der Flüssigkeitspegel den Pegeldetektor 34 erreicht, schaltet die Pumpe 13 sofort ab, um zu verhindern, dass Flüssigkeit in die Druckbehälter 3A, 3B und 3C des Abgabegeräts 3 ausgespült wird. Wenn druckbeaufschlagtes deionisertes Wasser verfügbar ist, könnte die Pumpe 13 durch ein Ventil ersetzt werden. Leiter 38 und 40 verbinden die Pegeldetektoren 32 und 34 mit dem Steuersystem 36. Ein elektrischer Leiter 42 verbindet außerdem die Pumpe 13 mit dem Steuersystem 36.

Das Steuersystem 36 kann auch dafür ausgelegt sein, die Rezirkulationsrate von durch die Pumpe 28 gepumpter Flüssigkeit zu steuern. Dies steuert auch die Feuchtigkeit des befeuchteten Druckgases, das zum Abgabegerät 3 geleitet wird, durch Einstellen der Menge von Wasser in Berührung mit dem Gas im Gegenstrom. Zu diesem Zweck kann die erforderliche Einstellung experimentell bestimmt werden. Ein elektrischer Leiter 44 kann vorgesehen sein, um die Pumpe 28 mit dem Steuersystem 36 zu verbinden.

Beispielsweise war eine Säule 12 aufgebaut, um eine ausreichende Stickstoffmenge mit einer Feuchtigkeit von etwa 95% zuzuführen, um etwa 30 Liter pro Minute Schlamm bei 20°C und bei einem Druck von zwischen etwa 276 und etwa 483 kPa abzugeben. Eine solche Säule hatte ein Packungsbett 20, das aus einer Biox-Super-Packung besteand, das von Aqua Craft Inc., P.O. Boc 653, San Carlos, CA 94070, bezogen wurde. Das Packungsbett 20 hatte einen Durchmesser von etwa 10 cm und eine Höhe von etwa 50 cm. Die Packung des Packungsbetts 20 wurde durch deionisiertes Wasser mit einem Volumen im Bereich von zwischen etwa 1,6 und etwa 2,6 Liter benetzt


Anspruch[de]
System (1) zur Abgabe einer wässrigen Lösung an mindestens einer Gebrauchsstelle (2), wobei das System umfasst:

eine Einrichtung zur Abgabe der wässrigen Lösung an der mindestens einen Gebrauchsstelle, wobei die Einrichtung mindestens einen Druckbehälter (3A, 3B, 3C) aufweist, der für die Aufladung mit einem Druckgas zum Austreiben der wässrigen Lösung zu der mindestens einen Gebrauchsstelle ausgelegt ist, und

einen Befeuchter (10), der mit der Einrichtung verbunden ist, um das Druckgas mindestens so zu befeuchten, dass das Druckgas an einem Ausdampfen von Feuchtigkeit aus der wässrigen Lösung gehindert wird,

wobei der Befeuchter aufweist:

eine Pumpe (13) zum Druckbeaufschlagen eines deionisierten Wasserstroms, und

eine Säule (12), die einen Einlaß (14) für deionisiertes Wasser zur Aufnahme des deionisierten Wassers, einen Druckgaseinlaß (16) zur Aufnahme des Druckgases, einen Feuchtgasauslaß (30), der mit der Einrichtung verbunden ist, und ein zwischen dem Gaseinlaß und dem Feuchtgasauslaß positioniertes Packungsbett (20) aufweist, so dass das Druckgas nach oben durch das deionisierte Wasser perlt und befeuchtet wird und mit dem Packungsbett in Wechselwirkung tritt, um dadurch sicherzustellen, dass das Druckgas nach dem Befeuchten nicht übersättigt wird.
System nach Anspruch 1, bei welchem der Befeuchter (10) weiter eine Rezirkulationspumpe (28) enthält, die mit der Säule (12) so verbunden ist, dass ein Strom des deionisierten Wassers durch das Packungsbett absteigend zirkuliert wird. Verfahren zur Abgabe einer wässrigen Lösung an mindestens einer Gebrauchsstelle (2), wobei das Verfahren umfasst:

Abgeben der wässrigen Lösung an der mindestens einen Gebrauchsstelle aus einer Einrichtung mit mindestens einem Druckbehälter (3A, 3B, 3C), der für eine Aufladung mit einem Druckgas zum Austreiben der wässrigen Lösung an der mindestens einen Gebrauchsstelle ausgelegt ist, und

Befeuchten des Druckgases vor dem Aufladen des mindestens einen Druckgefäßes damit und in einem Ausmaß, so dass es nicht übersättigt wird, um das Druckgas an einem Ausdampfen von Feuchtigkeit aus der wässrigen Lösung mindestens zu hindern,

wobei das Druckgas durch Perlen des Druckgases durch eine Säule (12) befeuchtet wird, die deionisiertes Wasser zum Befeuchten des Druckgases und ein Packungsbett (20) enthält, um sicherzustellen, dass das Druckgas nach dem Befeuchten nicht übersättigt wird.






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