氟气体设备

申请号 CN201190000797.5 申请日 2011-08-22 公开(公告)号 CN203477887U 公开(公告)日 2014-03-12
申请人 索尔维公司; 发明人 田昊真; 奥利维耶罗·黛安娜; 彼得·M·普雷迪坎特; 菲利普·莫雷勒;
摘要 一种氟气体设备,该氟气体设备包括一个氟产生单元1,该氟产生单元被连接到一个氟供应系统2上,该氟供应系统具有一个氟使用点3;以及可连接到所述供应系统上的一个永久性储存氟的单元4,其中所述储存氟的单元包括多个空心体5,并且其中这些空心体中的至少一个具有等于或大于50升、优选等于或大于100升的内部体积。
权利要求

1.一种氟气体设备,包括氟产生单元(1),其特征在于:该氟产生单元被连接到氟供应系统(2),该氟供应系统具有氟的使用点(3);以及构造为连接到所述供应系统的永久性氟储存单元(4),其中所述氟储存单元包括多个空心体(5)并且其中这些空心体中的至少一个具有等于或大于50升的内部体积。
2.根据权利要求1所述的氟气体设备,其中这些空心体中的至少一个具有等于或大于
100升的内部体积。
3.根据权利要求1所述的氟气体设备,其中该氟储存单元包括4至25个空心体。
4.根据权利要求1所述的氟气体设备,其中该氟储存单元包括5至8个空心体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,其中该氟储存单元构造为包含或者包含处于25至75psig的压下的氟气体。
6.根据权利要求5所述的氟气体设备,其中该氟储存单元构造为包含或者包含处于35至65psig的压力下的氟气体。
7.根据权利要求5所述的氟气体设备,其中该氟储存单元构造为包含或者包含处于40至60psig的压力下的氟气体。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,其中该氟储存单元是直接连接到氟供应管线的。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,该氟气体设备构造为在使用点处递送主要由分子氟组成的氟气体。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,该氟气体设备构造为在使用点处递送氟气体。
11.根据权利要求10所述的氟气体设备,其中该氟气体中的惰性气体选自氮气和氩气。
12.根据权利要求10所述的氟气体设备,该氟气体设备还包括混合器(12)。
13.根据权利要求12所述的氟气体设备,其中该混合器(12)为静态混合器。
14.根据权利要求12所述的氟气体设备,其中该混合器(12)构造为接收来自该氟产生单元(1)的氟并且接收来自惰性气体供应管线(13)的惰性气体。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,其中该氟产生单元包括电解池,该电解池用于通过熔融的电解质的电解来生产分子氟。
16.根据权利要求15所述的氟气体设备,其中该熔融的电解质为含KF和HF的熔融的电解质。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,其中该氟储存单元是包括在封闭的空间(8)之内的。
18.根据权利要求17所述的氟气体设备,其中该氟储存单元是安装在滑动器上的。
19.根据权利要求17所述的氟气体设备,其中该封闭的空间(8)包括氟感应器,该氟感应器构造为触发该封闭的空间与氟销毁系统(9)的连接。
20.根据权利要求17所述的氟气体设备,其中该封闭的空间(8)包括氟感应器,该氟感应器构造为触发该封闭的空间与涤气器的连接。
21.根据权利要求19所述的氟气体设备,其中该氟销毁系统构造为销毁包含在1或2个空心体内的氟。
22.根据权利要求21所述的氟气体设备,储存在该氟储存单元内的分子氟与该氟气体设备每日分子氟生产量之比是0.1至1。
23.根据权利要求21所述的氟气体设备,储存在该氟储存单元内的分子氟与该氟气体设备每日分子氟生产量之比是0.1至0.25。
24.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,其中该使用点连接到半导体制造设备。
25.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,其中该使用点连接到制造光伏装置或平板显示器的半导体制造设备。
26.根据权利要求1至4中任一项所述的氟气体设备,其中该氟储存储单元构造为包含或包含处于35至65psig压力下的氟气体,并且其中每个空心体具有500至3000升的内部体积。

说明书全文

氟气体设备

[0001] 技术领域
[0002] 本发明要求于2010年9月16日提交的欧洲专利申请号10177206.9的优先权,出于所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此,并且本发明涉及一种氟气体设备以及一种用于供应氟气体的方法。
[0003] 背景技术
[0004] 氟气体如分子氟(F2)以及其特别是与惰性气体例如N2或Ar的混合物是有用的,例如,在半导体制造过程中作为清洁气体用于对室进行处理。
[0005] 文件WO2006/067364-A1(与US2006/0130929相对应)在一种将高纯度的氟递送到一个处理系统的方法中披露了一种现场式氟发生器,它向一个固定的储存单元中供应高纯度的氟,从该固定的储存单元中该高纯度的氟被供应到处理系统中。为了提供向该氟发生器提供支持,还以一个相对较低的压(典型地小于35psig)在一个可运输的气体储存容器(例如,一个多筒组合件)中提供了高纯度的氟。这种可运输的气体储存容器被选择性地连接到该固定的储存单元上,该固定的储存单元如要求的使该储存单元内的氟的量值能够维持在一个所希望的平。
[0006] 发明内容
[0007] 现已发现一种氟气体设备,该氟气体设备允许稳定的并且经济的将要求量值的氟供应到一个使用点,同时最小化了与F2的存在相关的安全险。
[0008] 本发明因此涉及一种氟气体设备,该氟气体设备包括一个氟产生单元 1,该氟产生单元被连接到一个氟供应系统2上,该氟供应系统具有一个氟使用点3;以及可连接到所述供应系统上的一个永久性储存氟的单元4,其中所述储存氟的单元包括多个空心体5,并且其中这些空心体中的至少一个具有等于或大于50升、优选等于或大于100升的内部体积。
[0009] 优选地,这些空心体中的至少一个具有等于或大于100升的内部体积。 [0010] 优选地,该氟储存单元包括4至25个空心体。
[0011] 优选地,该氟储存单元包括5至8个空心体。
[0012] 优选地,该氟储存单元构造为包含或者包含处于25至75psig的压力下的氟气体。 [0013] 优选地,该氟储存单元构造为包含或者包含处于35至65psig的压力下的氟气体。 [0014] 优选地,该氟储存单元构造为包含或者包含处于40至60psig的压力下的氟气体。 [0015] 优选地,该氟储存单元是直接连接到氟供应管线的。
[0016] 优选地,该氟气体设备构造为在使用点处递送主要由分子氟组成的氟气体。 [0017] 优选地,该氟气体设备构造为在使用点处递送氟气体。
[0018] 优选地,该氟气体中的惰性气体选自氮气和氩气。
[0019] 优选地,该氟气体设备还包括混合器(12)。
[0020] 优选地,该混合器(12)为静态混合器。
[0021] 优选地,该混合器(12)构造为接收来自该氟产生单元(1)的氟并且接收来自惰性气体供应管线(13)的惰性气体。
[0022] 优选地,该氟产生单元包括电解池,该电解池用于通过熔融的电解质 的电解来生产分子氟。
[0023] 优选地,该熔融的电解质为含KF和HF的熔融的电解质。
[0024] 优选地,该氟储存单元是包括在封闭的空间(8)之内的。
[0025] 优选地,该氟储存单元是安装在滑动器上的。
[0026] 优选地,该封闭的空间(8)包括氟感应器,该氟感应器构造为触发该封闭的空间与氟销毁系统(9)的连接。
[0027] 优选地,该封闭的空间(8)包括氟感应器,该氟感应器构造为触发该封闭的空间与涤气器的连接。
[0028] 优选地,该氟销毁系统构造为销毁包含在1或2个空心体内的氟。 [0029] 优选地,储存在该氟储存单元内的分子氟与该氟气体设备每日分子氟生产量之比是0.1至1。
[0030] 优选地,储存在该氟储存单元内的分子氟与该氟气体设备每日分子氟生产量之比是0.1至0.25。
[0031] 优选地,该使用点连接到半导体制造设备。
[0032] 优选地,该使用点连接到制造光伏装置或平板显示器的半导体制造设备。 [0033] 优选地,该氟储存单元构造为包含或包含处于35至65psig压力下 [0034] 的氟气体,并且其中每个空心体具有500至3000升的内部体积。 [0035] 附图说明
[0036] 图1是根据本发明的一个氟气体设备的示意图,该氟气体设备被连接到一个氟供应系统上以及一个氟气体储存单元上,该氟气体储存单元具有(给出一个实例)6个空心体。 [0037] 具体实施方式
[0038] “氟气体”被理解为具体地是指分子氟(F2)以及其特别是与惰性气体的多种混合物。惰性气体可以选自例如氩气和氮气。一种优选的氟气体由或者主要由F2组成。 [0039] “永久性氟储存单元”应理解为具体地是指被整合到该氟设备中的一种氟储存单元。例如,该氟储存单元可以是一种可运输的单元,该单元是永久性地存在于该氟供应系统的附近地区中、贯穿该氟设备的操作。优选地,该氟储存单元可以是一种可运输的单元,该单元是永久性地存在于该氟供应系统的附近地区中、贯穿该氟设备的操作。因此,在氟设备的运行过程中,这种永久性氟储存单元是永久性地存在于氟供应系统的附近区域的;尽管如此,在氟设备没有运行的时间内,该永久性氟储存单元可以是与氟设备分开的,因为它是可连接到该供应系统上的,并且因此,它在氟设备没有运行的时是可拆开的。有可能在必须的情况下(例如如果存在与对应的空心体的问题时)关闭该永久性氟供应系统的一个对应的或者对应的多个阀门,并且断开连接这些空心体的一个或多个而不中断该氟设备的运行。因此,这个永久性氟储存单元允许一个连续的设备运行,甚至在这些空心体的一个或多个故障的情况下。
[0040] 优选地,该永久性氟储存单元被设计为包含相对于储存在该设备中的氟气体的总重量的多于90wt%、更优选多于95wt%、最优选约100wt%的氟气体。因此,不必需另外的储罐。
[0041] “氟供应系统”被理解为具体地是指一个元件,该元件可以包含氟并且它能够将氟从该氟产生单元传送至该使用点。氟供应系统的可能的部件包括但不限于:供应管线、压缩机、混合器、以及缓冲罐。
[0042] “可连接的”应理解为具体地是指该永久性氟储存单元被装备为能够被连接到该氟供应系统的一个部件上。优选地,该永久性氟储存单元被装备得能够被连接到一个氟供应管线上。在一个优选的方面,贯穿该氟设备的运行中该氟储存单元被连接到该氟供应系统的一个部件上,特别是一条氟供应管线上。在另一个优选的方面,该氟储存单元被直接连接到该氟供应系统的一个部件上。
[0043] 用于连接该氟储存单元的、连接到该氟供应系统的一个部件上的、适合的装备包括一个歧管6,该歧管通过一条管线被连接到该氟储存单元的各个空心体5上并且优选在各个管线中具有一个切断阀7,以便允许单独地隔离各个空心体,并且所述歧管进一步被连接到该氟供应系统的一个部件上。
[0044] 在根据本发明的设备中,它的多个部件(假设这些部件与气体相接触,例如像,如果适当的话,多个空心体、多个阀门以及多根用于充气和/或放气的管线)是适合用耐分子氟的材料制成的或者涂覆有这种材料。此类材料的实例包括:蒙乃尔合金金属、不锈,并且优选是,镍。
[0045] 在根据本发明的设备中,该氟储存单元优选包括从4至25个空心体,更优选从5至8个空心体。这些空心体优选具有基本上相同的形状以及尺寸。一个单独的空心体优选具有不多于这些空心体的每一者的平均体积的±5%的偏差;优选地,各个空心体具有大致相同的内部体积。圆柱形的形状的空心体是优选的。
[0046] 氟储存单元的这些空心体可以通过一个适当的框架而适合地固定在一起。具体的框架的几何形状包括:三形的、正方形的、以及矩形的几何形状。
[0047] 优选地,这些空心体各自具有一个单组合的入口/出口的开口,通过该开口F2被送入到该空心体中并且被从该空心体中抽出。
[0048] 在根据本发明的氟气体设备中,该氟储存单元总体上能够包含或者包含处于至少25psig的压力下的氟气体。经常地,这个压力是等于或大于35psig,优选地等于或大于40psig。在根据本发明的氟气体设备中,该氟储存单元总体上能够包含或者包含处于最多
400psig、通常小于等于75psig的压力下的氟气体。经常,这个压力是等于或小于65psig,并且优选等于或小于60psig。该氟储存单元优选能够包含或包含处于从25至75psig下的氟气体,并且更优选,该氟储存单元能够包含或者包含处于从35至65psig、尤其优选从40至60psig下的氟气体。
[0049] 优选,这些空心体中的至少一个具有等于或大于50l的内部体积。尽管这些空心体中的一个或多个可以具有小于50升的体积,但是对于实用的目的来说该储存体积太小了。更优选地,这些空心体中的至少一个具有等于或大于100升的内部体积。仍然更优选地,这些空心体各自具有等于或大于100升的内部体积。尤其优选地,这些空心体各自具有等于或大于500升的内部体积。最优选地,这些空心体各自具有等于或大于1000升(10003
升=1m)的内部体积。
[0050] 优选地,这些空心体各自具有等于或小于5000升的内部体积,更优 选等于或小于3000升的内部体积。
[0051] 结果是,这些空心体各自的内部体积的优选的范围是从100至5000升,更优选从100至3000升,最优选地从500至3000升,并且尤其优选从1000至3000升。 [0052] 优选地是该氟储存单元总体上能够包含或包含处于至少25psig压力下的氟气体,并且这些空心体各自具有等于或大于100升的内部体积。仍然更优选地是该氟储存单元总体上能够包含或包含处于至少35psig压力下的氟气体,并且这些空心体各自具有等于或大于500升的内部体积。
[0053] 优选地是该氟储存单元总体上能够包含或包含处于至多400psig、通常等于或小于75psig压力下的氟气体,并且这些空心体各自的内部体积是等于或小于3000升。 [0054] 最优选的氟储存单元能够包含或包含处于从35至65psig压力的氟气体,并且这些空心体各自具有500至3000升的内部体积。
[0055] 应理解,该氟储存单元的这些空心体总体上能够包含或者包含处于上述压力下的氟气体。特别优选地是这些空心体包含处于上述压力下的氟。
[0056] 在根据本发明的氟气体设备中,储存在氟储存单元中的分子氟(F2)与该氟气体设备每日分子氟(F2)生产量之比总体上是从0.1至1,优选从0.1至0.25。 [0057] 在根据本发明的氟气体设备中,该氟产生单元总体上包括一个用于通过熔融电解质(优选含KF和HF的熔融电解质)的电解来生产分子氟的电解池。
[0058] 在根据本发明的氟气体设备中,该氟储存单元优选安装在一个滑动器上。 [0059] 在根据本发明的氟气体设备中,使用点可以连接到一个另外的制造设备上,例如一个化学设备,或者特别是使用了氟用于表面处理的一个设备。该使用点经常被连接到一个设备制造的微机电系统上,优选连接到一个半导体制造设备上,尤其优选光电器件或者平板显示器的制造。
[0060] 在根据本发明的氟气体设备的一个优选的实施方案中,该氟储存单元被包括在一个封闭的空间8之内。尤其优选地,该氟储存单元被包括在一个封闭的空间8之内,并且该氟储存单元是安装在一个滑动器上的。该封闭的空间总体上包括一个氟感应器,该氟感应器能够触发该封闭的空间与一种氟销毁系统9的连接。适合地,该封闭的空间通过连接到一个风扇11上的一条抽吸管线10而连接到该氟销毁系统上,该风扇是可操作的以便将气体从该封闭的空间中输送到该氟销毁系统。
[0061] 该氟销毁系统优选是一个涤气器。该涤气器适合地包含一种水的性溶液(例如一种KOH溶液)以及可任选地,一种还原剂(例如像硫代硫酸钠或者硫代硫酸)。 [0062] 总体上,该氟销毁系统能够销毁包含在1或2个空心体中的氟。优选 地,该氟销毁系统能够销毁包含在约1个空心体中的氟。
[0063] 在一个另外的实施方案中,根据本发明的氟气体设备进一步包括一个混合器12,优选一个静态混合器,所述混合器优选能够接收来自氟产生单元1中的氟并且接收来自一条惰性气体供应管线13的惰性气体,如优选氩气和/或氮气。
[0064] 本发明还涉及一种用于供应氟气体的方法,该方法包括使用根据本发明的氟气体设备以便对一个使用点供应氟气体。
[0065] 图1示出了本发明的一个说明性优选的氟设备。
[0066] 氟产生单元1被连接到氟供应系统2上,该氟供应系统包括一根氟供应管线,该氟供应管线连接到使用点3上,该使用点连接到一个半导体制造设备上。在一个可任选的实施方案中,一个压力控制回路14将供应到使用点的氟压力调整,总体上减少,到一个所希望的值。在一个可任选的实施方案,该氟供应管线连接到一个混合器12上,该混合器进一步连接到惰性气体供应管线13上,并且一根另外的氟供应管线将该混合器12连接到使用点3上。该氟供应系统2是通过歧管6进一步连接到氟储存单元4上的,该歧管通过一根管线连接到该氟储存单元的各个空心体5上并且优选在各个F2-储存-容器处具有一个切断阀7。该氟储存单元被包含在封闭的空间8中,该封闭的空间包括一个氟感应器,该氟感应器能够触发该封闭的空间与该氟销毁系统9的连接。该封闭的空间通过连接到一个风扇11上的一条抽吸管线10而连接到该氟销毁系统上,该风扇是可操作的以便将气体从该封闭的空间中输送到氟销毁系统9。
[0067] 若任何通过引用结合在此的专利、专利申请,以及公开物中的披露内容与本申请的说明相冲突的程度至它可能使一个术语不清楚,则本说明应该优先。 [0068] 实例
[0069] 在根据图1的基础方案的一个氟设备中(没有混合器以及惰性气体的供应),在一个氟产生单元1中通过在熔融的KFx2HF电解质中的HF电解来生产约415kg/日的F2。通过氟供应系统2将该F2传送到使用点3,在该使用点处F2被供应到使用F2用于室的清洁的一个平板显示器制造设备上。一经使用点的要求就供应F2。
[0070] 通过适配F2产生单元中F2的生产来而将氟供应系统2中的和F2储存单元4中的氟压力维持在3.5巴表压。F2储存单元4包括6个相同的圆柱形的形状的容器,这些容器3
各自具有的内体积为1.3m。通过压力控制回路14来将使用点3处的氟压力进一步减少到
1.5巴表压。
[0071] 在正常操作中,这些切断阀7是开放的,并且在F2储存单元4与使用点3之间的压力差提供了一个缓冲,这种缓冲允许对所递送的氟流的一种平稳的控制,甚至用于使用点处或者在氟产生单元的生产中断过程中的可变消耗模式。
[0072] 在这些空心体之一中的漏泄发生时,通过该封闭的空间中的一个氟检测器来对氟进行检测,并且启动风扇11以便将该包含氟的气体从该封闭的空间通过抽吸管线10输送到氟销毁系统9,这个氟销毁系统是包含一 种水性KOH溶液的涤气器。该涤气器能够处理15kg的F2。
[0073] 根据本发明氟设备以及根据本发明的方法允许稳定的、安全的以及经济的氟气体供应,特别是用于半导体应用,如室清洁以及蚀刻。具体地,这种氟储存系统以及可任选的氟销毁系统是高效的,从而允许了设备供应的稳定性以及高的安全性。
QQ群二维码
意见反馈