가스 실린더 캐비닛의 구조 - gaseu sillindeo kaebinis-ui gujo

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Abstract

본 발명에서는 선택적인 흐름 관계에서 가스 매니폴드(126)에 연결된 가스 공급원을 사용하여 가스를 분배하는 장치 및 방법이 개시된다. 가스 사용구역까지 가스를 배출하는 흐름 회로(110)를 포함하는 가스 매니폴드(126) 및 가스 공급원은 초대기압 가스를 함유하는 압력 조절식 가스 공급용기(126)를 포함한다.

Description

가스 분배 장치, 가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법, 및 가스 캐비넷 작동 방법{APPARATUS FOR DISPENSING A GAS, METHOD OF REDUCING VENTILATION GAS REQUIREMENTS OF A GAS CABINET, AND METHOD OF OPERATING A GAS CABINET}

본 발명은 일반적으로 압력-기반 가스 전달 시스템, 및 고압 압축 가스의 전달 및 저장과 관련된 위험성을 감소시키는 방법에 관한 것이다.

반도체 산업에서는, 그 전반에 걸쳐서 고순도 가스의 신뢰성있는 공급원(source)을 필요로 하고 있다. 반도체 제조 플랜트에서, 이러한 고순도 가스의 전달은 가스 공급 용기를 반도체 공정 툴(semiconductor process tool) 및/또는 시설에서의 다른 가스 소비 챔버(gas-consuming chamber) 또는 영역과 결합시키기 위한 흐름 회로(flow circuitry)에 관여한다.

1970년대 초, 고순도 가스 전달 매니폴드가 개발되고 개량되었으며, 고도의 무결성 용접부(high integrity weld) 및 개선된 제어 시스템을 갖는 표준 디자인에 따라 제작된 가스 캐비넷이 보편적으로 사용되고 있었다. 동시에, 통풍 사양, 전기적 조절, 경보기 및 구성요소 어레이(array)가 표준화되었다. 가스 흐름 회로는 압력 변통기, 공기압 작동식 밸브, 조절기(regulator), 고흐름 밸브, 커플링 및 가스 공급 용기의 교체를 행하기 위해 사용되는 방법론에 관하여, 일반적으로 용인되는 장치로 발전되었다.

1980년경에, 유량 제한 오리피스(restricted flow orifice; RFO)가 도입되어 표준화되었고, 가스 전달 매니폴드 및 흐름 회로에 있어서 보편적으로 용인되는 구성요소가 되었다.

상기의 발전은 표준 및 규제를 반도체 산업에 대해 채용하는 것을 가능하게 하였다. 오늘날, 통일 소방 방재 코드(Uniform Fire Code) 및 다수의 산업 당국은 반도체 공정 작업에서 이용되는 독성, 부식성 및 자연 발화성(pyrophoric) 가스의 전달 및 저장을 위한 방법을 규정하고 있다.

미국 교통부(department of transportation; DOT)는 반도체 제조 설비에서 사용하기 위한 가스를 공급하는데 사용되는 용기를 승인하고 있다. 반도체 제조를 위한 유독 가스의 운송 및 전달에 보편적으로 사용되는 DOT 승인 가스 실린더는 그 자체로 본질적으로 안전하다. 이러한 DOT 승인 가스 실린더의 극단적인 고장의 발생은 예를 들어 10,000년 작동마다 한 번 정도로 매우 낮다.

가스 실린더 파열 압력은 일반적으로 실린더의 최대 작동 압력의 5/3배로 설정되어 있다. 가스 실린더는 적어도 약 4000 psig의 파열 압력을 가지는 것이 바람직하며, 5000 psig 이상의 파열 압력을 가지는 것이 일반적이다. 이러한 가스 실린더용의 현재 사용된 스테인리스강 밸브는 매우 신뢰성이 높으며, 밸브 전단의 발생이 보고된 바가 없다. 실린더는, 자체의 무결성을 보장하기 위하여, 초기 제조 및 (재)충전시에 규정된 원칙에 따라 압력 테스트된다. 대조적으로, 실린더 밸브는 일정한 개조(rebuilding)를 필요로 하고, 수명이 한정되어 있다.

반도체 공정 설비(fab)에서 가스 전달을 위한 방법은 일상적이고 확립된 성격을 갖는다. 고압가스 실린더는 가스 전달 매니폴드에 연결되고, 고압가스가 가스 매니폴드 패널내로 도입된다. 패널에 장착된 가스 조절기는 가스 압력을 감소시키고, 그 결과 압력 조정된 가스 흐름이 패브(fab)내로 전달된다. 가스의 흐름은 반도체 공정 툴 근방에 위치된 밸브 매니폴드 박스(valve manifold box: VMB)를 사용하여 분리되어, 가스는 패브에서 다수의 공정 툴로 분배된다. 부수적인 가스 조절기는 VMB 및/또는 공정 툴에서 사용될 수 있다.

미국 특허 제 5,518,528 호에 기재된 타입의 흡착-상 가스 공급원(adsorbed-phase gas source)의 개발은 상기 방법을 약간 변경하였다. 가스는 저대기압(sub-atmospheric pressure)으로 저장될 수 있고, 이온 주입 적용에서 보편적으로 사용되는 SDS® 가스 공급원(미국 코네티컷주 댄베리 소재의 ATMI, Inc.로부터 구입 가능)이 약 650 토르 정도에서 10-20 토르 까지의 압력 범위에 걸쳐서 사용될 수 있다. 이러한 저대기압의 가스 공급원의 사용은 패브의 내부 압력 환경에서의 대응하는 적응을 필요로 한다. 예를 들어, RPMTM 가스 캐비넷(미국 코네티컷주 댄베리 소재의 ATMI, Inc.로부터 구입가능)과 같은 전용의 가스 캐비넷 제품은, 가압상태의 실린더 및 매니폴드내로 인입되는 주변의 공기에 의해 대기압에서 작동하는 패브 공정 시스템이 손상되지 않도록 개발되었다. 이러한 가스 캐비넷에는, 가스 전달 시스템내의 압력차를 비교하여 "고압 웨이브"가 발생한 경우에 가스 실린더를 분리하기 위한 모니터링 및 제어 구성부분이 마련되어 있다.

미국 특허 제 6,089,027 호 및 제 6,101,816 호에 기재된 바와 같이, 미리 조절된 압력 가스 공급원의 개발은 종래의 고압가스 실린더의 용도로부터 기본적으로 출발하여, 압축 가스를 사용하는 위험성을 감소시키는 기회를 제공하고 있다. 이러한 미리 조절된 압력 가스 공급원에서, 가스 조절기 요소 또는 어셈블리는 밸브 헤드에 또는 가스 실린더 내부에 배치되므로, 가스는 실린더 내부에서 높은 압력으로 유지되지만, 조절기에 의해 결정된 압력으로 분배된다. 조절기에 의해 제어되는 가스 압력은 용기 내부의 벌크 가스(bulk gas)의 수용 압력보다 실질적으로 낮아질 수 있으므로, 적절한 초대기압(superatmospheric pressure)에서, 대기압 근처의 압력에서 또는 심지어 저대기압에서도 가스 분배는 가능하다.

압축 가스 실린더를 사용한 종래의 실시에 있어서, 완전한 실린더 압력, 예를 들어 2000 psig 이상까지의 가스는 가스 전달 매니폴드로 도입되는 반면에, 미리 조절된 압력 가스 공급원의 사용은 명목상 양(+)의 예를 들어 20-100 psig의 가스 또는 심지어 저대기압의 가스를 적소에 도입하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 사전결정된 압력 가스 공급원은 반도체 산업에 있어서 중요한 개발이고, 보다 안전한 가스 전달 시스템을 작동시키기 위한 기초를 제공한다.

이러한 개발의 결과는 중요하다. 많은 사고가 실린더의 교체 동안에 발생하거나 가스 전달 시스템에서의 구성요소의 고장과 관련되어 있으므로, 실린더 내부 또는 실린더에서의 압력을 감소시키는 능력은 사고의 규모 및 관련 방출을 제한한다. 미리 조절된 압력 가스 공급원은 또다른 실질적인 잇점도 제공한다. 가스 전달 시스템에서, 시스템내의 이상 발생의 증거가 되는, 압력이 사전결정된 역치 레벨(threshold level) 이상으로 상승하면, 시스템 제어기가 가스 실린더 상의 공압 밸브의 폐쇄, 매니폴드 상의 고압 차단 밸브의 폐쇄, 및 시스템 경보기의 작동을 포함하는 자동-셧다운(auto-shutdown) 단계를 신속하게 시작할 수 있다.

일반적으로, 반도체 제조에 사용되는 대부분의 가스가 특성상 독성이 있거나, 그렇지 않으면 유해하기 때문에, 실린더 내에 안전하게 한정된 고압가스 실린더의 내용물을 유지하고, 또한 안전 관심사에 대응하는 효과적인 방식으로 분배된 가스의 전달을 제어하는 것이 필요하다.

해당 분야에서는 가스 공급원의 안전성과 신뢰성 및 이들의 사용방법에 있어서의 개량하고자 하는 노력을 계속하고 있다.

본 발명은 일반적으로 반도체 제조와 같은 산업 공정에 있어서 가스를 분배하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

하나의 장치 관점에서, 본 발명은, 가스를 분배하기 위한 가스 분배 어셈블리로서,

(a) 가스를 초대기압으로 유지하고, 실질적으로 보다 낮은 압력에서 가스를 배출하도록 구성 및 배치된 압력 조절식 가스 공급 용기;

(b) 압력 조절식 가스 공급 용기로부터 배출된 가스를 수용하도록 배치되고, 상기 가스를 분배하기 위한 가스 흐름 회로를 포함하는 가스 매니폴드;

(c) 압력 조절식 가스 공급 용기로부터 가스 매니폴드의 흐름 회로를 선택적으로 분리하기 위한 수단; 및

(d) 가스 공급 용기내의 가스가 고갈되었을 때, 가스 공급 용기의 교체를 가능하게 하기 위해, 가스 흐름 회로로부터 가스를 제거하기 위한 수단을 포함하는, 가스 분배 어셈블리에 관한 것이다.

다른 장치 관점에서, 본 발명은 가스를 사용 위치로 분배하기 위한 가스 분배 어셈블리에 관한 것이다. 상기 가스 분배 어셈블리는,

(a) 가스를 초대기압으로 유지하기 위한 가스 공급 용기로서, 상기 가스 공급 용기는, 용기 또는 그 내부의 적어도 하나의 압력 조절기와, 상기 용기에 결합된 흐름 제어 밸브를 구비하며, 적어도 하나의 압력 조절기 및 흐름 제어 밸브는 가스 공급 용기로부터 배출된 가스가 흐름 제어 밸브를 통해 흐르기 전에 적어도 하나의 압력 조절기를 통해 흐르도록 배치된, 상기 가스 공급 용기;

(b) 가스 공급 용기로부터 가스를 수용하도록 배치되고, 상기 가스를 분배하기 위한 가스 흐름 회로를 포함하는 가스 매니폴드; 및

(c) 가스 공급 용기내의 가스가 고갈되었을 때, 가스 공급 용기의 교체를 가능하게 하기 위해, 가스 흐름 회로로부터 가스를 제거하기 위한 수단을 포함한다.

하나의 방법 관점에서, 본 발명은, 가스 매니폴드와 선택적인 흐름 관계로 결합된 가스 공급원을 포함하는 가스 분배 어셈블리를 작동하는 방법으로서, 상기 가스 매니폴드는 가스 사용 구역으로 가스를 배출하기 위한 흐름 회로를 포함하고, 상기 방법은 가스 공급원으로서, 가스를 초대기압으로 수용하는 압력 조절식 가스 공급 용기를 사용하는 것을 포함하며, 상기 압력 조절기는 실질적으로 가스 공급 용기내의 초대기압 가스의 압력 이하인 상기 매니폴드내의 가스 압력을 제공하도록 구성 및 배치되는, 가스 분배 어셈블리 작동 방법에 관한 것이다.

다른 방법 관점에서, 본 발명은, 가스 매니폴드에 선택적인 흐름 관계로 결합된 가스 공급원을 작동하는 방법으로서, 상기 가스 매니폴드는 가스 사용 구역으로 가스를 배출하기 위한 흐름 회로를 포함하고, 상기 방법은 가스 공급원으로서 가스를 초대기압으로 수용하는 가스 공급 용기를 사용하는 것을 포함하고, 상기 가스 공급 용기는, 용기 또는 그 내부의 압력 조절기와, 상기 용기에 흐름 관계로 결합된 흐름 제어 밸브를 구비하며, 상기 압력 조절기 및 흐름 제어 밸브는 가스 공급 용기로부터 배출된 가스가 흐름 제어 밸브를 통해 흐르기 전에 압력 조절기를 통해 가스 매니폴드내로 흐르도록 배치되며, 상기 압력 조절기는 실질적으로 가스 공급 용기내의 초대기압 가스의 압력 이하(적어도 25%, 바람직하게는 적어도 40%, 더욱 바람직하게는 적어도 60%, 및 가장 바람직하게는 적어도 80% 이하)인 가스 압력을 상기 매니폴드에 제공하도록 구성 및 배치되는, 가스 공급원 작동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 장치 관점은, 반도체 공정으로 가스를 분배하기 위한 가스 매니폴드에 가스 공급 관계로 결합된 압력 조절식 소스 가스 용기를 포함하는 가스 분배 시스템으로서, 매니폴드 내의 가스 압력은 압력 조절식 소스 가스 용기 내의 가스 압력보다 적어도 40% 낮고, 상기 압력 조절식 소스 가스 용기는 가스를 유지하기 위한 내부 공간을 규정하는 컨테이너 및 컨테이너상에 장착된 헤드 어셈블리를 포함하며, 상기 압력 조절식 소스 가스 용기는 상기 용기의 내부 공간에 배치된 가스 압력 조절기를 포함하며, 상기 헤드 어셈블리는 흐름 제어 밸브를 포함하고, 압력 조절식 소스 가스 용기로부터 가스 매니폴드로 흘러들어간 가스는 상기 헤드 어셈블리 내의 흐름 제어 밸브를 통해 흐르기 전에 가스 압력 조절기를 통해 흐르며, 압력 조절되지 않는 소스 가스 용기를 포함하는 대응하는 가스 분배 시스템에 대하여, 상기 가스 분배 시스템은 하기 특징, 즉

(Ⅰ) 보다 작은 사이즈를 가진 소스 가스 용기;

(Ⅱ) 감소된 통기 가스(ventilation gas) 요건;

(Ⅲ) 증가된 온-스트림(on-stream) 분배 능력; 및

(Ⅳ) 증가된 서비스 수명

중 적어도 하나를 가지는 가스 분배 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 하기에 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 초대기압 가스의 분배, 저대기압 가스의 분배, 및 저대기압까지 더 감소되는 초대기압에서의 가스 분배와 관련되는 하이브리드 작동을 포함하는 다양한 모드 및 행태로 실행될 수 있다.

본 발명의 실시에 있어서의 가스 공급 용기 및 매니폴드는 가스 캐비넷 내부에 배치될 수 있거나, 또는 대안적으로 "노출된 공기(open air)" 매니폴드 시스템의 일체형 어셈블리로 제공될 수 있으며, 상기 가스 매니폴드는 유니스트럿 월(unistrut wall), 래크(rack), 가스 패널판(gas panel board) 또는 다른 지지 구조물(support structure) 상에 장착되고, 상기 가스 공급 용기는 그것에 결합된다.

본 발명의 다른 관점에서, 가스 분배 시스템은 분배 가스의 압력 조절을 채용하는 가스 공급 용기를 사용하도록 구성될 수 있고, 상기 가스 공급 용기는, 조절기 이후에 수동 차단 밸브를 선택적으로 갖는 통합형 밸브 헤드 어셈블리로서, 가스 압력 조절기 디바이스, 예를 들어 1차 용기 밸브 이후에 조절기를 이용하는 용기를 포함하는 관련된 밸브 헤드 어셈블리를 구비하고, 그에 따라 가스는 순차적으로 1차 용기 밸브, 압력 조절기 및 수동 분리 밸브를 통하여 흐른다. 이러한 어셈블리 내의 수동 분리 밸브는 가스 공급 용기 상의 밸브 헤드 어셈블리에 통합될 수도 있다.

본 발명의 실시에 이용될 수 있는 대안적인 가스 공급 용기의 예는 미국 특허 제 6,314,986 호; 제 5,937,895 호; 및 제 6,007,609 호 및 유럽 공개 특허 제 EP 1 180 638 A2 호에 개시된 용기이다.

본 발명의 다른 관점, 특징 및 실시예는 다음의 상세한 설명 및 첨부된 특허 청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 안전 작동을 향상시키기 위해 변형될 수 있는 고압가스 캐비넷을 도시하는 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 압력 조절식 용기에 의해 공급된 저대기압의 분배 가스를 사용하는, 상응하는 감압 가스 캐비넷을 도시하는 개략도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 압력 조절식 용기에 의해 공급되고 또한 하류측의 저대기압 조절기에 의해 가스 캐비넷의 가스 패널에서 더 조절되는 저압 분배 가스를 사용하는 감압 가스 캐비넷을 도시하는 개략도.

하기 특허출원 및 특허의 개시 내용은 그 전체가 본 명세서에 참고로 인용되고 있다.

미국 특허 제 6,132,492 호(등록일 2000년 10월 17일);

미국 특허 제 5,935,305 호(등록일 1999년 8월 10일);

미국 특허 제 5,518,528 호(등록일 1996년 5월 16일);

미국 특허 제 5,704,965 호(등록일 1998년 1월 6일);

미국 특허 제 5,704,967 호(등록일 1998년 1월 6일);

미국 특허 제 5,704,424 호(등록일 1998년 1월 13일);

미국 특허 제 5,917,140 호(등록일 1999년 6월 29일);

미국 특허 제 6,101,816 호(등록일 2000년 8월 15일);

미국 특허 제 6,155,289 호(등록일 2000년 12월 5일);

미국 특허 제 6,089,027 호(등록일 2000년 7월 18일);

미국 특허출원 제 09/522,347 호(출원일 2000년 4월 19일); 및

미국 특허출원 제 09/874,084 호(출원일 2001년 6월 5일).

본 발명은, 할로겐화물 가스(halide gas)를 사용하는 공정 장비의 에칭 세정, 가스상 전구체 화합물(gaseous precursor compound)을 사용하는 화학적 증착(chemical vapor deposition), 가스상 도판트 종(gaseous dopant species)을 위한 전구체 또는 도판트 가스의 도판트 전달, 수소 및 할로겐화물 가스의 이온 주입, 및 유기금속 그룹 Ⅴ 화합물, 예를 들어 아르신(arsine), 포스핀(phosphine), 염소(chlorine), NF3, BF3, BCl3, 디보란[diborane: B2H6 및 이의 듀테륨 유사체(deuterium analog), B2D6], HCl, HBr, HF, HI, 텅스텐 헥사플루오르화물(tungsten hexafluoride), 및 (CH3)3Sb과 같이, 반도체 처리를 포함하는 적용을 위한 소스 가스 공급 방법으로서 낮은 고압 또는 저대기압 저장 및 전달 시스템 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따라 분배 가스의 가스 압력을 감소시키는 것은, 가스 공급원(저장 및 분배) 용기로부터 가스의 전달을 위해 사용되는 조절기 및 밸브의 사용 수명(lifetime performance)을 실질적으로 연장시킨다. 감소된 압력에서, 결합부를 기밀하게 만들기 보다 용이하고, 압력 서지(pressure surge)가 감소되거나 심지어 배제되고, 밸브를 보다 효과적으로 밀봉할 수 있으며, 그에 따라 누출 및 입자 생성이 감소된다. 더욱이, 퍼징(purging) 또는 벤팅(venting) 작동 동안 제거되어야하는 물질을 감소시킨 결과, 퍼지/벤트 사이클의 효율이 향상된다.

가스 분배 장비의 구성부분은 압력의 감소에 의해 작동 수명이 향상되고, 작동의 안전성은, 누설이 발생할 경우 주변 환경으로 가스의 분산을 보다 적게 하는 압력 레벨의 감소뿐만 아니라, 가스 공급 시스템에서의 이러한 누설 또는 고장 발생을 자체적으로 최소화시키는 장비의 신뢰성 향상에 의해서도 높아진다.

본 발명의 실시에 이용되는 가스 저장 및 분배 용기는, 종래의 고압 실린더 용기를 포함하는 임의의 적합한 타입을 가질 수 있으며, 고압으로 가스를 수용하기 위한 용기의 두께 및 과설계는 낮은 압력 또는 저대기압에서 분배될 가스(즉, "워킹가스(working gas)")를 유지하고 있을 때 작동의 안전성을 더욱 증가시킨다. 가스 저장 및 분배 용기는, 충전 및 배출 포트, 팝 밸브(pop valve), 버스트 디스크(burst disk) 또는 다른 과압 경감 수단(over-pressure relief means)과 같은 과압 경감 수단, 수동 또는 자동 특성의 밸브와 같은 유체 조절기 및 흐름 제어 요소, 흐름 회로 또는 사용 위치 등으로 분배 가스를 운반하기 위한 다른 분배 수단에 연결하기 위한 커플링 등을 포함하는 밸브 헤드 어셈블리를 구비할 수도 있다.

본 발명의 실시에 있어서 워킹가스의 공급에 사용되는 용기는 압력 조절식 용기이다. 여기에서 사용된 바와 같이, 가스 공급 용기에 관한 용어 "압력 조절식(pressure-regulated)"은, 분배될 가스를 수용하는 내부 공간을 둘러싼 컨테이너 부분을 포함하고, 내부 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 포트 및 용기 또는 그 내부의 가스 조절기 디바이스(gas regulator device)를 구비하는 용기로서, 가스 조절기는 용기의 내부 공간에 배치되거나, 그렇지 않으면 컨테이너 부분의 포트에 배치되거나[예를 들며, 상기 조절기는 부분적으로 내부 공간내에 존재하거나, 부분적으로 용기의 네크 개구(neck opening)에 존재하거나, 또는 용기의 네크 개구로부터 돌출하여 있을 수 있음), 용기 상에 장착된 헤드 어셈블리내에 있는, 용기에 관한 것이다. 헤드 어셈블리는 헤드 어셈블리의 조절기 및 밸브 구성요소를 구성하는 부수적인 요소(ancillary element) 및 흐름 통로를 포함하는 일체형 블록 또는 다른 구조물을 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 관점에서의 조절기는, 용기로부터 분배된 가스가 밸브, 매스 흐름 제어기(mass flow controller), 배출기(ejector), 이덕터(eductor) 등과 같은 흐름 제어 요소를 통해 흐리기 전에, 상기 조절기를 통해 흐르도록 배치된다.

이러한 타입의 용기는 미국 특허 제 6,101,816 호 및 제 6,089,027 호에 기재되어 있고, 다양한 반도체 처리 가스를 위해 ATMI사(코네티컷주 댄베리 소재)로부터 구입가능하다.

대안적으로, 가스 공급 용기는, 차단 밸브(shut-off valve)/조절기/흐름 제어 밸브 장치에 있어서, 가스의 흐름을 변경하도록 조절될 수 있는 용기 흐름 제어 밸브의 상류측인 조절기의 상류측에 위치한 용기 차단 밸브를 갖는 타입을 가질 수 있으며, 이러한 구성요소는 가스 공급 용기용의 밸브 헤드 어셈블리에 예를 들어 통합될 수 있거나, 또는 그렇지 않으면, 용기와 연관될 수 있다.

용기는, 예를 들어 가스 공급 용기에 연결된 밸브 헤드 어셈블리에 출구 포트를 가지며, 유량 제한 오리피스(restricted flow orifice; RFO) 요소는 용기 작동의 안전성을 향상시키기 위하여 바람직한 실시예에 있어서 상기 가스 출구에 제공된다.

단일 가스 공급 용기는 본 발명의 실시에서 매니폴드에 결합된 형태로 제공되거나, 또는 대안적으로 이러한 타입의 복수의 용기가 일렬로 사용될 수 있고, 이에 의해 용기의 가스 내용물의 고갈 시점에 사용된 용기(spent vessel)의 교체 및 어레이에서의 완전한 백업(backup) 용기에 의한 온-스트림 작동의 개시를 도모할 수 있다. 이러한 목적으로, 다수의 용기가 가스 캐비넷 내에 장착되거나, 그렇지 않으면 가스 매니폴드에 연결될 수 있으며, 제 1 온-스트림 용기의 가스가 고갈되었을 때, 가스 분배 시스템의 지속적인 작동을 유지하도록 용기를 자동적으로 전환하기 위해 자동-스위칭 시스템(auto-switching system)이 사용된다.

가스 공급 용기 상의 흐름 제어 밸브(및 상기 언급된 차단 밸브/조절기/흐름 제어 밸브 장치에서의 차단 밸브)는, 본 발명의 실시에 있어서, 가스 분배 시스템내의 압축 공기 또는 다른 작동 가스를 사용하여 자동 작동을 용이하게 하기 위해 공압 밸브인 것이 바람직하다. 또한 이러한 밸브는 상기 시스템에 있어서의 2 지점 분리를 가능하게 하며, 하나의 분리점은 가스 공급 용기 밸브에 의해 규정되고, 다른 분리점은 가스 공급 용기 분배 라인과 가스 매니폴드를 연결하는 흐름 회로에서 특징적으로 사용되는 매니폴드 분리 밸브이다.

본 발명의 가스 공급 시스템은, 반도체 장치 및 그것을 위한 전구체 구조물의 제조에 사용되는 가스, 세정 또는 프로세스 챔버 및 흐름 회로를 위해 사용되는 가스, 및 반도체 제조 작동으로부터 생기는 유출 스트림의 억제에 사용되는 가스를 포함하는 임의의 적합한 반도체 처리 가스를 전달하는데 유용하게 이용된다. 반도체 처리 적용을 위한 가스의 전달에 관하여 본 명세서에 주로 설명되더라도, 본 발명의 이용은 이에 국한되지 않으며, 본 발명의 가스 공급 시스템은 가스를 소모하는 다른 적용에 이용될 수도 있다. 이러한 대안적인 적용의 실시예는 몇 개를 언급하자면, 용접 시스템, 수중 호흡 장치(underwater breathing apparatus), 항-테러 건물 퍼지가스 시스템(anti-terrorism building purge gas system), 유전 화재 소화 시스템(oil well fire suppression system), 수소 동력 차량(hydorgen-powered vehicle), 화학물질 저장 및 분배 설비[예를 들면, 화학 약품, 신경 가스 및 풍매 재료(airborne material)의 저장) 및 농업 과일 숙성 시스템을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

그러므로 본 발명은, 보론 트리플루오르화물(boron trifluoride), 실란(silane), 메틸실란(methylsilane), 트리-메틸실란(tri-methylsilane), 아르신(arsine), 포스핀(phosphine), 디보란(diborane), 염소(chlorine), BCl3, B2D6, 텅스텐 헥사플루오르화물(tungsten hexafluoride), 플루오르화수소(hydrogen fluoride), 염화수소(hydrogen chloride), 요오드화 수소(hydrogen iodide), 브롬화수소(hydrogen bromide), 저메인(germane), 암모니아(ammonia), 스티빈(stibine), 황화수소(hydrogen sulfide), 셀레늄화수소(hydrogen selenide), 텔루르화수소(hydrogen telluride), 및 NF3와 같은 다른 할로겐화물(염소, 브롬, 요오드 및 플루오르), 및 유기금속 화합물, 예를 들어 반도체 처리 작동에 있어서 (CH3)3Sb와 같은 그룹 Ⅴ 화합물, 및 탄화수소 가스(hydrocarbon gases), 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소 등의 가스, 및 다른 적용에 있어서의 희가스 할로겐화물(rare gas halide))과 같은 가스의 전달에 사용될 수 있다.

본 발명이 단일 가스 종이 저장되고 가스 공급 용기로부터 분배되는 반도체 처리 적용과 관련하여 주로 설명되지만, 본 발명의 이용은 이에 국한되지 않으며, 도리어 다성분 가스 혼합물의 저장 및 분배로까지 확장되고 이를 포함한다.

본 발명은, 높은 압력의 유체가 실린더 내부에서 또는 실린더에 있어서의 압력 조절기 디바이스 또는 어셈블리에 의해 압력 조절되는 다른 유체 저장 및 분배 용기 또는 실린더를 포함하는 가스 공급원을 이용하여 안전성이 향상된 가스 공급 시스템을 제공한다. 실린더 내부 또는 실린더에서의 이러한 압력 조절은 고압가스용의 정상적인 작동 장치가 아니기 때문에, 본 발명의 가스 공급 시스템은, 가스가 사용되는 반도체 공정 툴 또는 챔버에서, 또는 그렇지 않으면 가스 공급원으로부터의 하류에서 고압가스가 스로틀되거나 아니면 조절되는 종래기술의 실시로부터의 탈피를 나타낸다.

본 발명은, 바람직한 실시예에서, 가스 공급 시스템내의 가스 공급 용기로부터 공급되고 있는 가스를 사용하는 공정(가스 사용 공정)에 의해 요구되는 것과 밀접한 2차 압력 조정을 제공하기 위해, 또한 가스 공급 용기와 연관된 압력 조절기를 위한 백업으로서, 가스 분배 매니폴드 내에 추가적인 조절기를 사용한다. 이러한 "제 2 단계" 조절기는 가스 공급 용기 압력 및 가스 재고가 사용으로 고갈되었을 때 "공급 압력 효과(supply pressure effect)"를 감소시킨다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 가스 매니폴드 내의 가스 압력 조절기에 관한 용어 "추가적인(additional)"은, 이러한 매니폴드 조절기가 가스 공급 용기와 통합된 적어도 하나의 압력 조절기에 추가된다는 사실을 의미한다. 가스 공급 용기와 결합된 압력 조절기에 관한 용어 "통합(integration)" 및 "통합된(integrated)"은, 이러한 조절기가 용기 내부 공간에 적어도 부분적으로 배치되고, 및/또는 용기의 가스 컨테이너 부분 상에 장착되는 용기의 헤드 어셈블리에 제공되고, 그에 따라 헤드 어셈블리의 밸브 및 압력 조절기가 용기의 컨테이너 부분의 내부 가스-유지 공간과 가스 흐름 연통 관계로 연결된다는 것을 의미한다.

본 발명은, 일 실시예에서, 용기 또는 그 내부에 배치된 압력 조절기를 가진 가스 공급 용기를 사용하므로, 분배되는 가스는 가스 분배 밸브와 같은 임의의 가스 흐름 제어 요소를 통해 흐르기 전에 상기 조절기를 통해 흐른다. 그러므로, 본 발명은 관련된 통합된 압력 감소 기능을 가지는 가스 공급 용기를 제공하고, 이러한 가스 공급 시스템은, 하기에 보다 상세하게 서술되는 바와 같이, 신규하고 효과적인 방식으로 셧다운 및 제어 방법의 일부로서 압력을 사용할 수 있다. 본 발명의 장점은, 대략 크기 또는 다른 순으로 몇 개를 언급하자면, 실란, 실란 혼합물, 포스핀, 아르신, 일산화탄소, 실리콘 테트라플루오르화물(silicon tetrafluoride)과 같은 유독한 생산물을 사용하는 위험성을 감소시키기 위한 능력을 포함한다. 가스 공급 매니폴드 내의 물질의 부피 및 질량은 본 발명의 실시에 있어서 감소된 가스 압력에 직접 비례하여 감소되며, 그에 따라 매니폴드에 존재하고 누출 발생의 경우에 주변환경으로 분산될 수 있는 물질의 양은 현재의 고압가스 공급 시스템에 대하여 실질적으로 감소된다. 가스 공급 시스템의 작동시에 허용가능한 최대 작동 압력을 정밀하게 제한함으로써, 본 발명의 가스 공급 시스템은, 가스 방출 사고의 가능성 및/또는 규모를 제한하도록 지금까지는 사용될 수 없었던 방식으로 압력의 사용을 가능하게 한다.

본 발명의 가스 공급 시스템이 저대기압 모드에서 작동될 때, 추가적인 안전성 제어 수단을 이용할 수 있다. 이러한 저대기압 작동은, 흐름 회로내의 주변의(예를 들어, 대기) 압력 평형이 달성될 때까지, 시스템에서의 어떤한 누설도 흐름 회로로 "내측(inboard)"에 존재하거나 흐름 회로로 유입되고, 이어서 분배 가스의 외부로의 누출이 확산적으로 되어서 특징적으로 극도로 느려진다는 이점을 갖는다.

가스 공급 매니폴드 압력이 사전결정된 압력을 초과하는 경우, 예를 들어 가스가 저대기압에서 가스 공급 실린더로부터 분배되는 시스템에서 5 psig와 같은 게이지 압력(gauge pressure)이 약간 증가하게 되면, 일 실시예에서 본 발명의 가스 공급 시스템은 가스 공급 실린더를 분리하도록 작동한다. 이러한 실린더 분리 특징은 실린더 내용물이 환경에 도달하여 건강 및/또는 안전 문제를 야기할 위험성을 크게 감소시킨다. 다른 실시예에서, 시스템은 음의 압력이 가스 공급 매니폴드내에 형성되지 않는 한, 실린더 상의 공압 밸브가 가스의 분배를 위해 개방되지 않도록 구성 및 배치된다. 이는 안전한 분배 조건이 존재하지 않는 한, 유독한 가스 내용물이 실린더 내에 잔류하도록 한다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 가스 흐름 회로에 다수의 압력 센싱 요소, 예를 들어 압력 변통기(pressure transducer) 또는 압력 스위치(pressure switch)를 사용함으로써 가외성(redundancy)이 제공된다. 다른 변형예로서, 가스 공급 용기와 연관된 타입의 조절기 또는 다른 타입의 조절기가 가스 캐비넷 내부의 매니폴드의 프로세스 가스 출구 근방에서 흐름 회로에 배치될 수도 있다. 이러한 추가적인 조절기는, 가스 공급 용기와 연관된 조절기의 고장의 경우에 캐비넷 외측에서 가스 공급 용기 내부의 높은 압력에서의 가스 도입에 대하여 추가적인 방어 레벨을 제공한다.

저대기압에서 가스를 분배하기 위한 가스 공급 시스템의 작동은 다른 이점을 가지고 있다. 예를 들면, 종래의 고압 실린더 가스 공급 시스템은 전형적으로 질소와 같은 퍼지가스의 전용 실린더를 사용한다. 저대기압 작동의 경우, 전용의 N2 퍼지가스 실린더의 요건은 많은 경우에 제거될 수 있다. 분배되는 반도체 처리 가스를 수용하는 가스 실린더 상의 공압 밸브는 퍼징 동안에 폐쇄된 상태로 유지되고, 높은 외부 압력(예를 들어, > 2000 psig)에도 개방되지 않는 본 발명의 실시에 있어서의 압력 조절식 가스 공급 용기에 셋 포인트 조절기(set point regulator: SPR)가 사용되고, 그에 따라 워킹가스 실린더로부터 퍼지 질소 시스템내로 유독 가스가 유입될 가능성은 무시할 수 있다. 그 결과, 가스 공급 시스템은 보다 작고 덜 복잡하고, 또한 본 발명에 따른 시스템의 압력 조절 특성이 결여된 종래의 고압가스 실린더를 이용하는 가스 캐비넷보다 정상 작동에서 보다 낮은 통기율(ventilation rate)을 필요로 하는 가스 캐비넷을 사용할 수 있다.

본 발명의 가스 공급 시스템의 다른 이점으로서, 대응하는 종래의 고압가스 실린더 시스템에 대한 가스 캐비넷의 크기 감소에 수반하는 전술한 통기율에 부가하여, 가스 캐비넷 통기율은 예상되는 최악의 경우 작동 방출의 크기에 비례하여 감소될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 시스템에 의해 가능한 안전 작동의 향상 결과로서 패브에 대한 보험률(insurance rate)이 감소될 수 있고, 반도체 공정 툴로부터 가스실의 배치 및 거리는 고압 물질 위험성의 감소의 결과로서 최적화될 수 있다.

본 발명에 따라 감소된 압력에서 작동함으로써, 종래의 고압 작동에 비하여, 구성요소의 사용 수명을 심하게 단축시킬 수 있는 압력 서지(pressure surge)의 흐름 회로 구성요소에 대한 악영향이 최소화되는 추가적인 이점을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 10 - 100 psig 정도의 명목상 양의 압력으로 (조절기의 셋 포인트의 셋팅 또는 조정에 의해) 압력 조절식 실린더를 셋팅하고, 시스템내의 고압 경보의 압력 셋 포인트를, 시스템 셧다운을 촉발하는 선택된 작동 압력 이상인 10 - 20 psig 의 압력으로 두는 것에 의해, 압력-제어 가스 전달이 수행된다.

특정의 실례로서, 본 발명은 가스 캐비넷내에 배치된 VAC® 압력 조절식 용기에서 실란의 전달에 관여하는 반도체 패브에서 평가되고, 상기 가스 캐비넷은 흐름 회로내의 압력이 10 psig에 도달했을 때 경보기를 작동하도록 수정되었다.

본 발명의 또 다른 실시예는, 패브로 전달되는 가스의 압력을 추가로 조절하는 수단으로서, 가스 실린더 또는 그 내부에 조절기에 부가하여, 가스 전달 패널(gas delivery panel)내에 추가 조절기를 사용한다. 상기 방식에서, 가스 전달 패널 조절기는 가스 분배를 위한 제 2 단계 조절기로서 작용하고, 또한 가스 실린더 또는 그 내부의 조절기가 오작동하는 드문 사고시에도 백업 안전 대책을 제공한다.

본 발명은, 공압 밸브가 가스 실린더와 함께 및/또는 가스 실린더 상에 사용되는 다양한 실시예에서 실행될 수 있게 한다. 상기 타입의 적용은 이온 주입 가스 박스, 표준 가스 캐비넷, 가스 캐비넷이 사용되지 않는 프리-스탠딩(free-standing) 가스 매니폴드, 450ℓ 실린더와 같은 대용량 전달 시스템 및 튜브 트레일러(tube trailer)를 포함한다.

본 발명의 가스 저장 및 분배 시스템은, 분배 가스를 위한 공정 요건에 부합하는 가스 분배 흐름 통로에 흐름 제한 오리피스를 사용함으로써, 바람직하게 낮은 초대기압 또는 저대기압에서, 일정 유속으로 가스를 분배하도록 배치될 수 있다. 용기 또는 그 내부의 조절기는 통상 폐쇄되어 있고, 가스 저장 및 분배 용기로부터 하류측의 전달 매니폴드 흐름 회로가 역치 작동 압력과 부합할 때만 흐름이 이루어진다.

본 발명의 실시에 이용되는 조절기는 단일 조절기 또는 2개 이상의 조절기의 어셈블리일 수 있으며, 이러한 각 조절기의 셋 포인트는 특성상 고정되거나 조절가능하게 변할 수 있다. 저대기압 가스가 매니폴드 가스 흐름 회로로부터 하류측 공정으로 분배될 때, 용기가 매니폴드 가스 흐름 회로에 결합되어 있는 동안, 셋 포인트 조절기 장치의 사용은 가스 공급 용기내로의 퍼지가스의 의도치않은 역충전(backfilling)이 발생할 가능성을 제거한다. 가스 공급 용기에 연관된 셋 포인트 조절기가, 초대기압 가스를 예를 들어 약 100 psig로 분배하도록 설정되면, 퍼지가스의 압력은 셋 포인트 조절기가 폐쇄 상태로 유지되는 것을 보장하기 위해 가스 공급 용기 상의 조절기의 셋 포인트 압력을 초과하여야 하고, 그에 의해 모든 의도치않은 역충전을 방지한다.

예시로서, 세트 압력 조절기는 가스의 흐름을 조절하기 위하여 용접된 벨로우즈 격판(bellows diphragm)과 같은 압력 센싱 장치(PSA)를 사용한 타입을 가질 수 있으며, 상기 PSA는 하류 전달 압력에 반응하여, 가스 흐름 통로에 있어서의 테이퍼진 포핏(tapered poppet) 또는 대응하는 요소의 위치를 조정한다. PSA 유닛은 조절기 장치의 제조 동안 교정되고 밀봉되는 것이 바람직하다.

그러므로, 가스 저장 및 분배 용기는, 분배 가스가 밸브 헤드로 들어가서 밸브를 통하여 흐르기 전에 조절기를 통하여 흐르도록 배치된 단일 단계 또는 이중 단계 내부 조절기를 사용할 수 있다. 압력 조절식 용기는 가스 저장 및 분배 용기를 수용하는 가스 캐비넷의 추가적인 조절기와 함께 사용될 수 있으며, 적어도 하나의 추가적인 조절기는 가스 캐비넷 내의 매니폴드 흐름 회로에 있어서 용기로부터 하류측에 배치될 수 있어, 용기의 내부 뿐만 아니라 그 외부에 대하여 다단계 조절기 수행 및 압력 제어를 제공한다.

가스 저장 및 분배 시스템은, 흐름 제어 밸브의 상류측에 용기의 내부 공간의 네크(neck) 혹은 다른 부분에서 또는 밸브 헤드에서의 조절기를 위치설정하는 것에 의해 변형될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 흐름 제어 밸브의 상류측에 조절기를 위치설정하는 성능 및 안전상의 이점을 실현할 뿐만 아니라, 용기의 저장, 수송 및 사용 동안의 충격, 충돌 및 진동으로부터 조절기를 보호하기 위하여, 실시시에 가스 공급 용기의 내부 공간내에 적어도 부분적으로 조절기를 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 광범위한 실시에 유용한 가스 압력 조절기 디바이스는 임의의 적절한 타입을 가질 수 있다. 바람직한 조절기는 진공 레벨로부터 2550 psig 정도의 압력까지의 범위에서 셋 포인트 압력을 가지는 Swagelokㄾ HF 시리즈의 세트 압력 조절기[스와겔록사(Swagelok Company)로부터 구입가능,

를 포함한다. 고정밀 조절기를 사용함으로써, 바람직한 셋 포인트 압력 레벨에서 압력 조절식 용기로부터 신뢰성있게 가스를 분배할 수 있다.

가스 압력 조절기는 일반적으로 셋 포인트값 이상의 압력에서의 흐름을 방지하기 위하여 시트 구조물(seat structure)에 편향된 포핏 요소를 포함하는 포핏 밸브 타입인 것이 바람직하다. 이러한 조절기는 셋 포인트 압력을 유지하기 위하여, 포핏의 병진 이동 및 압력 센싱 어셈블리의 응답 팽창/수축에 의한 출구 압력의 변화를 수용하는 가스-작동식 압력 센싱 어셈블리를 사용한다.

본 발명에 따른 가스 저장 및 분배 시스템의 장기간 작동을 모의하기 위하여, 4개의 조절기(Swagelokㄾ HF 시리즈 세트 압력 조절기, 스와겔록사로부터 구입 가능)가 워킹가스로서의 BF3에서 750,000 작동 사이클에 걸쳐서 동시에 시험되었고, 다른 세트의 4개의 조절기가 워킹가스로서의 실란에서 350,000번에 걸쳐서 순환되었다. 각 사이클은, 가스 흐름에 약 5~10초로부터 10분 정도를 필요로 했고, 조절기가 계속해서 폐쇄되고 밀봉되는 것을 필요로 하였다. 조절기 제어에서의 평균 편차는 6%이었고, 심각한 문제는 발견되지 않았다. 조절기의 누설률은 7 X 10-6 atm-cc/hr이었다.

가스 공급 용기에서 조절기의 바람직한 내부 위치설정은, 예를 들어 PSA에서의 격판 용접부 파괴로 인한 조절기의 임의의 가능한 고장에 수반되는 어떠한 배출 문제도 방지한다. 이러한 고장은 교정 가스의 손실을 야기할 수 있다. PSA의 보상력 없이, 조절기가 "폐쇄" 상태에 고장이 일어나고, 흐름 손실을 야기하여, 구성요소의 고장이 실린더 용기 내에 한정되고, 용기로부터의 가스의 누출 또는 손실을 일으키지는 않는다.

이하, 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따라 안전 작동을 향상시기키 위해 변형될 수 있는 고압가스 캐비넷을 도시하는 개략도이다.

가스 캐비넷은 점선의 인클로저(100)에 의해 개략적으로 도시되어 있고, 고압가스 실린더(102) 및 관련된 흐름 회로, 밸브, 조절기 흐름 스위치, 및 관련된 기기 및 제어 수단을 포함하며, 상기 흐름 회로 및 적어도 일부의 상기 요소는 가스 캐비넷(100)의 내부에 위치한 구조적 어셈블리로서 가스 캐비넷 패널 상에 장착될 수 있다.

고압가스 실린더(102)는 밸브 수동 핸들(valve hand wheel)(106) 및 출구 포트(108)와 관련된 밸브 헤드(104)를 구비하는 종래 타입의 것이다. 수동 핸들(106)은 고압가스의 분배를 위해 밸브 헤드(104)내의 밸브의 자동 제어를 제공하도록 자동 밸브 작동기에 의해 대안적으로 대체될 수 있다. 바람직한 실시에 있어서, 실린더 밸브는 공압 밸브인 것이 바람직하고, 이 공압 밸브는 압력 스위치에 의해 개폐 가능한 다른 밸브 타입에 비하여 최상의 제어를 제공한다. 기술자(technician) 또는 장비 운전자가 실린더 상의 수동 조절 밸브를 작동시키는데 필요하므로, 수동 밸브는 덜 바람직하다.

고압가스 실린더로부터, 분배 작동 동안 고압가스는 수동 핸들(106)이 개방됨에 따라 밸브 헤드(104)의 밸브를 통하여 흐르고, 따라서 상기 가스는 밸브(112, 116), 조절기(114) 및 과잉 흐름 스위치(118)를 포함하는 배출 라인(110)을 통하여 흐른다.

가스 배출 라인(110)은 또한 매니폴드 라인(126, 120)에 연결되어 있다. 가스 배출 라인(110)은 가스 매니폴드 및 용기(102)를 서로 분리하도록 작동하는 매니폴드 분리 밸브(111)를 포함한다. 매니폴드 라인(126)은 그 내부에 흐름 제어 밸브(128)를 포함하고, 매니폴드 라인(120)은 그 내부에 퍼지가스 조절기(122) 및 밸브(124)를 포함한다.

매니폴드는 도시된 바와 같이 그 내부에 밸브(144)를 포함하는 바이패스 라인(142)을 포함한다. 매니폴드는 벤츄리 노즐(132)에 결합된 진공 생성기 드라이브 가스 출구 라인(vacuum generator drive gas inlet line)(134)을 포함하는 진공 벤츄리 어셈블리(vacuum ventri assembly)를 더 포함한다. 벤츄리 노즐(132)은 진공 라인(130)을 통하여 매니폴드 라인(126)과 연결되어 있다. 벤츄리 노즐(132)은 그 출구에서, 밸브(138)를 내부에 포함하는 배출 라인(136)에 결합되어 있다.

압력 스위치(140)는 매니폴드 라인(126)에 작동적으로 연결되어 있다.

도 1의 가스 캐비넷 시스템에서, 초대기압의 가스는, 전술한 바와 같이, 밸브 헤드(104) 내의 밸브가 개방될 때 정상 작동에서 가스 공급 용기(102)로부터 분배된다. 배출 라인(110)은 조절기(114)의 셋 포인트에 의하여 결정된 사전결정된 압력에서 하류측 공정 유닛(도 1에 도시하지 않음)으로 가스를 분배하기 위한 조절기(114)를 포함한다. 배출 라인(110) 내의 흐름 제어 밸브(112 및 116)는 이러한 분배 동안 개방되어 있다. 배출 라인(110)은 예를 들어 분배 가스의 용적 유량(volumetric flow rate)이 사전결정된 값을 초과하는 경우에 초대기압 가스의 공급을 셧다운하도록 과잉 흐름 스위치(118)를 더 포함한다. 과잉 흐름 스위치(118)는 대안적으로 용적 유량보다는 오히려 분배 가스의 압력 및 다른 특성에 근거하여 작동하도록 배치될 수도 있다. 따라서, 과잉 흐름 스위치는, 매니폴드 흐름 회로에서 시스템 구성부분의 고장의 경우, 가스 캐비넷(100)으로부터 분배 가스의 흐름을 종단시키기 위한 수단을 제공한다.

가스 공급 용기(102)로부터 매니폴드 하류측에 조절기(114)를 배치함으로써, 가스 캐비넷 매니폴드에 최초로 분배된 고압가스는 조절기의 셋 포인트 셋팅에 따라 사전결정된 감소된 압력으로 분배된다.

흐름 라인 및 관련 밸브 또는 다른 구성부분을 포함하는 매니폴드는, 가스 입구 라인(134), 벤츄리 노즐(132), 배출 라인(136) 및 관련 진공 흡입 라인(130)을 포함하는 진공 생성기 회로를 포함한다. 작동시에, 입구 라인(134) 및 벤츄리 노즐(132)을 통과하는 드라이브 가스, 예를 들어 공기, 질소 또는 다른 가스의 흐름은 진공 흡입 라인(130)에서 흡입을 발생하고, 그에 따라 용기(102)의 고압가스가 고갈되었을 때 가스 공급 용기(102)의 교체 전에, 매니폴드가 밸브(124, 128, 144 및 116)의 적절한 개폐에 의해 배기될 수 있다.

가스 매니폴드는 또한 퍼지가스 공급 라인(120)과 관련하여, 퍼징 능력을 포함하며, 그에 따라 밸브(124, 128, 112, 116, 144, 및 138)의 적절한 개폐에 의해서, 퍼지가스는 가스 매니폴드의 파이프, 밸브 등으로부터 잔류 워킹가스를 제거하기 위해 가스 매니폴드를 통하여 흘려질 수 있다.

가스 매니폴드는 매니폴드 내의 감지된 압력 레벨에 반응하여, 작동의 셧다운 또는 매니폴드의 일부의 분리를 실행하는데 이용될 수 있는 압력 스위치(140)를 포함한다.

그러므로 가스 캐비넷(100)의 가스 매니폴드는, 가스 공급 용기(102)의 교체와 관련하여, 또는 가스 매니폴드 혹은 그 구성요소에 포함하는 유지보수 또는 수리 작업 동안에 매니폴드를 배기하고 이를 퍼징하기 위한 적절한 구성부분을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 압력 조절식 용기로부터 저대기압 분배 가스를 제공하는 감소된 압력 가스 캐비넷을 도시하는 개략도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 가스 캐비넷(200)은 출구 포트(208)에서 가스의 흐름을 시작 또는 종결하기 위하여, 밸브의 선택적인 개폐를 위한 밸브 작동 요소(206)에 작동적으로 결합된 밸브를 포함하는 밸브 헤드(204)를 구비하는 압력 조절식 가스 공급 용기(202)를 포함한다. 밸브는 밸브 작동 요소(206)를 갖는 것으로 개략적으로 도시되어 있고, 실시에 있어서 밸브 헤드(204)의 밸브는 공압 작동기 및 작동 수단(도 2에 도시하지 않음)에 결합된 공압 밸브이다.

밸브 헤드(204)의 출구 포트(208)는 실린더 출구 밸브의 스로트(throat)에 흐름 제한 오리피스(RFO)를 포함한다. 이것은 실린더 밸브가 분배 매니폴드에 결합되지 않은 상태로 개방되었을 경우에 안전의 대책을 제공한다. 가스 패널 구조물의 일부분과 동일한 개선된 안전성을 제공하고, 및/또는 가스 공급 시스템에 의해 가스가 공급되는 하류 공정의 요건에 분배 가스의 스트림을 일치시키기 위하여, RFO는 가스 매니폴드 내에 대안적으로 또는 추가적으로 배치될 수 있다.

가스 공급 용기(202)의 벽에 의해 둘러싸인 내부 공간에는 조절기 어셈블리가 배치된다. 본 실시예에 있어서의 조절기 어셈블리는 직렬 결합된 조절기 유닛(201, 203)을 포함하며, 밸브 작동 요소(206)에 의해 작동되는 밸브를 통하여 흐르도록 이러한 조절기 유닛을 통해서 고압의 가스가 밸브 헤드(204)로 흐르며, 그에 따라 분배 모드(dispensing mode)에서 가스는 분배 포트(208)로부터 프로세스 가스 분배 라인(210)으로 흐른다. 가스 분배 라인(210)은 가스 매니폴드와 용기(202)를 서로로부터 분리하도록 작동가능한 매니폴드 분리 밸브(207)를 포함한다.

따라서, 압력 조절식 가스 공급 용기(202)는 고압가스를 수용하고, 조절기 (201, 203)의 셋 포인트는 사전결정된 낮은 압력, 예를 들어, 저대기압에서 가스를 분배하도록 설정된다.

가스 분배 라인(210)은 흐름 제어 밸브(216)의 양 측부상의 압력 변통기 (213, 215) 뿐만 아니라, 압력 스위치(211)를 포함하고 있다.

가스 분배 라인(210)은 흐름 제어 밸브(224, 228)를 포함하는 매니폴드 라인(226)에 결합되어 있다. 압력 스위치(240)는 매니폴드 라인(226)에 연통 관계로 제공된다. 매니폴드 라인(226)은, 퍼지 가스 공급원(도 2에 도시되지 않음)으로부터 매니폴드까지 사전결정된 압력으로서 퍼지 가스를 제공하기 위하여, 퍼지가스 조절기를 내부에 갖는 퍼지 가스 공급 라인(220)에 연결되어 있다.

진공 생성기 회로는 도 2에 도시된 가스 캐비넷(200)에도 제공된다. 진공 생성기 회로는 드라이브 가스의 공급원(도시되지 않음)을 벤츄리(232)의 벤츄리 공급 라인(231)과 연결하는 드라이브 가스 공급 라인(234)을 포함한다. 벤츄리(232)는 흐름 제어 밸브(238)를 포함하는 라인(236)내의 드라이브 가스를 벤트(vent)로 배출하고, 그에 따라 드라이브 가스가 가스 캐비넷의 외부로 배기된다.

벤츄리(232)는 매니폴드 라인(226)에 진공을 흡인하기 위한 흡입 라인(230)에 연결되어 있다. 매니폴드의 진공 회로 배기에 이어서, 매니폴드의 퍼징은 퍼지 가스의 공급원(도 2에 도시되지 않음)을 사용하여 실행된다. 이러한 퍼지 가스 공급원은 사전결정된 압력에서 퍼지 가스를 매니폴드 라인(226)으로 도입하도록 퍼지 가스 조절기(222)를 구비하는 퍼지 가스 공급 라인(220)에 연결되어 있다.

매니폴드 밸브(224, 228, 216, 238)의 적절한 개폐에 의해서, 시스템은 (1) 프로세스 가스 분배로부터 (2) 매니폴드 흐름 회로의 배기로, (3) 퍼지 가스에 의한 매니폴드의 퍼징으로 전환될 수 있다. 퍼지가스는 질소, 아르곤, 헬륨 등과 같은 비활성 가스(inert gas)일 수 있다. 용기 내용물이 사전결정된 범위까지 고갈된 경우, 가스 공급 용기의 능동적인 사용이 종료되었을 때 이러한 작동의 시퀀스 (1) 내지 (3)이 실행될 수 있다. 그 후에, 용기는 가스 캐비넷(200) 내의 매니폴드 흐름 회로로부터 분리되고, 매니폴드 배기 및 퍼지 단계가 완료된 후에 교체된다.

프로세스 가스 분배 라인 압력 변통기(213, 215)는 분배 가스의 압력을 모니터링하는 데 이용된다. 분배 가스의 유속은 흐름 제어 밸브(216)에 의해 조정될 수 있다. 압력 변통기는 가스 캐비넷내의 분배 가스의 작동 압력 및 가스 흐름의 변화와 관련하여 가스 캐비넷 작동을 제어하도록, 공정 제어 수단(도 2에 도시되지 않음)에 연결될 수도 있다.

압력 스위치(211, 240)는 프로세스 가스 분배 라인(210) 및 매니폴드 라인(226) 각각에서의 압력 레벨에 반응하여, 경보 및/또는 셧다운을 목적으로 사용될 수 있다.

도 2에서의 조절기 어셈블리가 직렬 배치로 연결된 2개의 조절기 유닛을 포함하는 것으로 도식적으로 나타나 있지만, 가스 공급 용기의 내부 공간내 또는 밸브 헤드 혹은 가스 공급 용기의 분배 포트에서의 조절기 디바이스의 개수 및 배치는 압력 조절식 가스 공급 용기의 임의의 다른 장치를 제공하기 위해 본 발명의 실시에 있어서 변경될 수 있다.

압력 및 유속의 다음 하류측 조정에 의해 바람직한 공정 조건으로 분배 가스를 제공하기 위하여 도 1의 시스템이 고압가스를 매니폴드내로 직접 분배한다는 점에서, 도 2에 도시된 가스 캐비넷 시스템이 도 1에 도시된 시스템을 능가하는 이점을 갖는다.

도 2의 시스템은 워킹가스(가스 압력이 증가됨에 따라 증가되는 용기(202)의 용량)의 실질적인 용량을 제공하는 것에 대한 필요에 따라서 가스 공급 용기(202) 내의 고압 가스 함유물을 이용하며, 밸브 헤드(204)의 분배 밸브의 상류측에의 조절기 어셈블리의 제공은 낮은 압력, 예를 들어 저대기압으로 미리 조절된 가스 공급 용기(202)로부터 가스를 분배하는 것을 허용한다.

결론적으로, 도 2의 시스템은 도 1의 시스템에 비하여 안전성의 실질적인 개량 및 대응하는 위험성의 감소를 달성한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 압력 조절식 용기에 의해 공급되고 하류측 저대기압 조절기에 의해 가스 캐비넷의 가스 패널에서 더 조절되는, 감압 분배 가스를 사용하는 감압 가스 캐비넷 시스템을 도시하는 개략도이다.

도시된 바와 같은 가스 캐비넷(300)은 가스 매니폴드 흐름 회로 및 관련 요소가 장착된 가스 패널(350)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 가스 캐비넷은 조절기 유닛(301, 303)을 포함한 조절기 어셈블리를 포함하는 압력 조절식 가스 공급 용기(302)를 포함한다. 가스 공급 용기(302)는 밸브 작동기(362)에 연결된 밸브 핸들(306)에 의해 작동되는 밸브를 포함하는 밸브 헤드(304)를 구비하고 있다. 밸브 작동기(362)는 신호 전송 라인(364)에 의해 전자 모듈(352)의 중앙 처리 유닛(CPU)(354)에 상호 연결되어 있다.

컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 디바이스, 프로그램 가능한 논리 제어장치, 또는 다른 마이크로일렉트로닉 프로세싱 유닛에 의해 적절하게 구성되는 CPU는 가스 캐비넷에 적절하게 배치되거나 가스 캐비넷에 결합되고, 가스 캐비넷내의 가스의 공정 조건(가스 압력, 온도, 유속 및/또는 조성)의 모니터링 및/또는 제어를 위해 배치된다.

가스 캐비넷이 단일 고압 가스 공급 용기(302)를 구비하는 것으로 도 3에 도시되어 있지만, 가스 캐비넷이 이러한 용기를 하나 이상 사용할 수 있고, 가스 캐비넷내의 매니폴드가 전환 작동(switchover operation)을 위해 대응적으로 구성될 수도 있고, 그에 따라 매니폴드에 연결된 하나의 가스 공급 용기가 배기되어 사전결정된 낮은 잔류량 셋 포인트에 도달한 경우, 소모된 용기는 매니폴드의 적절한 밸브 작동(예를 들어, 용기를 매니폴드에 연결하는 가스 공급 라인내의 밸브를 폐쇄하면서, 다른 가득찬 용기를 매니폴드와 가스 흐름 연통 관계로 연결하도록 가스 공급 라인내의 다른 밸브를 개방함)에 의해 분리되어서, 다 사용한 용기는 가득찬 용기가 라인상으로 운반된 후에 제거될 수 있다.

도 3에 도시된 가스 공급 용기(302)의 밸브 헤드(304)는 프로세스 가스 분배 라인(310)에 연결된 배출 포트(308)를 가지고 있다. 밸브 헤드(304)의 출구 포트(308)는 실린더 출구 밸브의 스로트에 흐름 제한 오리피스(RFO)를 포함한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, RFO는 상기 도 2와 관련하여 언급된 바와 같이 가스 매니폴드에 사용될 수도 있다.

가스 분배 라인(310)은 가스 매니폴드 및 용기(302)를 서로로부터 분리하도록 작동가능한 매니폴드 분리 밸브(307)를 포함한다. 프로세스 가스 분배 라인(310)은 압력 스위치(311) 및 압력 변통기(313, 315)를 포함한다. 이러한 라인에서 압력 변통기의 중간에는, 신호 전송 라인(384)에 의하여 CPU(354)와 신호 전송 관계로 결합된 밸브 작동기(382)와 작동적으로 결합되는 흐름 제어 밸브(316)가 있다.

프로세스 가스 분배 라인(310)은 [예를 들면, 포트(308)로부터 프로세스 가스 분배 라인(310)까지] 가스 공급 용기(302)로부터 배출된 압력 레벨에 비해 감소된 압력 레벨에서 가스를 분배하기 위한 조절기(321)도 포함한다. 조절기(321)는 조절기의 셋 포인트를 조정하기 위해 신호 전송 라인(380)에 의하여 CPU(354)에 결합되어 있다. 대안적으로, 조절기(321)는 수동으로 조정할 수 있는 셋 포인트 조절기 또는 고정된 셋 포인트 디바이스일 수 있다.

가스 공급 용기(302) 및 조절기 유닛(301 및 303)과 관련하여, 도 3은 점선 표시(358, 360)를 따라 CPU에 반응하는 것으로 개략적으로 상기 조절기 유닛을 도시하고 있다. 이것은 조절기 유닛의 셋 포인트에 대하여, CPU 및 각 조절기 유닛(301, 303) 사이의 작동 연결 관계를 나타낸다. 조절기 유닛의 압력 셋 포인트를 조정하기 위하여 조절기 유닛으로 전송되는 신호를 생성할 수 있는 CPU에 의해, 조절기 셋 포인트는 독립적으로 조정할 수 있다. 조절기 유닛과 CPU의 결합은, 셋 포인트 조정을 위해 용기(302)의 내부 공간으로 통과하는 신호 전송 라인을 포함할 수 있다. 대안적으로, CPU는 용기내의 조절기의 셋 포인트 설정을 비파괴적으로 변경하도록 각 조절기 유닛의 조정 메카니즘을 변조시키는 신호를 생성할 수 있다.

가스 패널(350)상에는 흐름 제어 밸브(324, 328)를 포함하는 매니폴드 라인(326)이 장착된다. 밸브(324)는 신호 전송 라인(390)에 의해 CPU(354)에 결합된 밸브 작동기(388)와 연결되어 있다. 이와 같은 방식으로, 흐름 제어 밸브(328)는 신호 전송 라인(372)에 의해 CPU(354)에 결합된 밸브 작동기(370)에 연결되어 있다. 매니폴드 라인(326)은 신호 전송 라인(366)에 의해 CPU(354)에 결합된 압력 스위치(340)에 연결되어 있다. 매니폴드 라인(326)은 또한 흡입 라인(330)을 통해서 벤츄리(332)와 연통하고 있다. 벤츄리(322)는 흐름 조절기 밸브(338)를 포함하는 드라이브 가스 배출 라인(336) 및 드라이브 가스 공급 라인(334)에 결합되어 있다. 벤츄리 배출 라인(336)은 가스 캐비넷(300)의 외부로 드라이브 가스를 배출하도록 배치된다. 라인(336)내의 밸브(338)는 신호 전송 라인(376)에 의해 CPU(354)에 결합된 밸브 작동기(374)에 연결되어 있다.

매니폴드 라인(326)은 퍼지가스 조절기(322)를 내부에 갖는 퍼지 가스 공급 라인(320)에 연결되어 있다. 퍼지가스 공급 라인(320)은 신호 전송 라인(408)에 의해 CPU(354)에 연결된 밸브 작동기를 포함하는 밸브 헤드(406)를 장착한 퍼지 가스 공급원(404)에 결합되어 있다.

가스 캐비넷(300)에는, 공기 또는 다른 통기가스가 흐를 수 있고, 가스 캐비넷으로부터, 예를 들어 벤트 라인(378)으로 배기되는 가스 캐비넷의 루버드 도어(louvered door)를 포함할 수 있는 통기 능력이 제공된다. 가스 캐비넷은, 캐비넷 도어의 루버(louver) 및 가스 캐비넷의 내부 공간을 통해 벤트 라인(378)까지 또한 배관(ductwork)을 통해 설비의 지붕까지 빌딩 공기(building air)를 흡인하도록 배치된 반도체 프로세싱 설비의 지붕 위에 송풍기/팬 어셈블리를 포함하는 종래의 방식으로 통기될 수 있으며, 배기는 임의의 독성 또는 그렇지 않으면 유해 성분의 감소를 위해 웨트 스크러버(wet scrubber)를 통과하게 된다.

대안적으로, 가스 캐비넷은 밸브(422)를 내부에 포함하는 통기가스 라인(420)에 의해 통기될 수 있다. 밸브(422)는 가스 캐비넷을 통하여 흐르는 통기가스의 유속을 제어하도록 밸브(422)의 작동을 위한 밸브 작동기(424)와 연결되어 있다. 밸브 작동기(424)는 신호 전송 라인(426)을 통하여 CPU(354)와 연결되어 있고, 제어 방식으로 통기가스의 유속을 변경하기 위해 밸브(422)는 가스 캐비넷에서 모니터된 상태에 반응하여 CPU에 의해 조절될 수 있다. 통기 라인(420)은 예를 들어 통기가스로 청정 건조 공기를 사용하여 가스 캐비넷을 통한 공기의 흐름에 영향을 주는 송풍기와 연결될 수 있다.

용기 또는 그 내부의 압력 조절이 결여된 대응 크기의 용기보다 실질적으로 다량의 가스를 수용하는 본 발명의 실시에서의 압력 조절식 용기의 능력의 결과로서, (저장 및 분배 용기의 고압가스에 비하여) 가스 캐비넷으로부터 하류측 반도체 공정으로 가스를 분배하는 안전성이 향상된 낮은 압력을 제공한다. 이러한 특성은 실린더당 보다 높은 전달성 및 시간당 낮는 실린더 교체를 제공한다.

대안적으로, 가스 캐비넷은 크기가 보다 소형화될 수 있으며, 이는 가스의 동일한 재고를 유지하는 동등한 낮은 압력 용기가 크기가 훨씬 크고, 대응하여 보다 큰 가스 캐비넷을 필요로 하여, 가스 캐비넷의 부피 증가는 보다 큰 가스 캐비넷 등을 통한 통기가스의 보다 많은 흐름을 필요로 하기 때문이다. 그러므로 본 발명은 배기 감소/최소화 이점을 제공한다. 캐비넷 통기 요건은 일반적으로 규정된 고려사항에 근거한 것이거나(예를 들어, 실란 분배의 경우에, 가스 캐비넷을 통한 통기가스의 특정 유속 및 선속도가 요구됨), 대안적으로, 가스 캐비넷 근처의 작업자가 분배되는 가스의 특정 농도, 예를 들어, 역치 한계값(threshold limit value; TLV)의 25% 이상에 노출되지 않도록 하는 수용 가스 배출의 목적에 근거한 것이다. 분배된 유체 중 독성 가스에 대해서, 세미 F-15 트레이서 가스 테스트(Semi F-15 Tracer Gas Test)와 같은 테스트가 통기 레벨을 설정하기 위하여 이용되는데, SF6와 같은 대체 가스(surrogate gas)는 최악의 경우 방출(worst case release; WCR) 비율로 배출되고, 그 다음에 캐비넷 통기율은 25%의 TLV 농도에서 캐비넷의 전방에서 독성 가스의 농도를 유지하도록 조정된다.

가스 수용 용기에 대한 WCR 비율은 용기 상에(예를 들어, 용기상의 밸브 헤드의 가스 배출 포트 상에) 사용된 흐름 제한 오리피스의 크기 및 함유 가스의 압력에 의해 좌우된다. 본 발명의 압력 조절식 용기는, 압력 조절의 결과로서, 보다 낮은 WCR 비율을 제공하고, 그에 따라 가스 캐비넷은 보다 높은 압력에서 가스의 대응하는 배출에 요구되는 것보다 낮은 비율로 배기될 수 있다. 그러므로, 배출 공기(exhaust air)(또는 다른 통기가스) 비용은 본 발명의 실시에서 절감될 수 있다.

청정실(cleanroom) 2000에 대한 NFPA 318 가이드라인(guideline)은 가스의 25% LFL(lower explosive limit)에서 최소 희석을 유지하는 것에 근거한 다른 발화성 가스 및 실란에 대한 척도를 확립하고 있다. 예시로서, 이러한 용기의 밸브 헤드의 배출 포트에서 0.010 인치의 흐름 제한 오리피스를 사용하는 고압 실란 가스 실린더에 대해서, 권장되는 최소 배출 유속은 명목상으로 800 psig의 내부 실린더 압력에서 340 CFM(cubic feet per minute), 600 psig의 내부 실린더 압력에서 600 CFM, 및 1500 psig의 내부 실린더 압력에서 765 CFM이다. 최소 배기에 대한 CGA(Compressed Gas Association) 가이드라인[P-32-2000]도 유사하게 근거한 것이다.

그러므로, 본 발명은 압력 조절식 가스 저장 및 분배 용기를 제공함으로써, 본 발명의 압력 조절 특징이 결여된 대응하는 가스 분배 시스템에 비하여, 배기 가스 요건의 실질적인 감소를 제공한다.

또 다른 대안으로서, 통기가스 라인(420)은 가스 캐비넷을 통하여 통기가스로서 질소 가스를 흘리기 위해, 질소 공급원, 예를 들어, 반도체 공정 설비에서의 "하우스 가스(house gas)" 질소 가스 라인에 결합될 수 있다.

가스 캐비넷(300)에는, 관심 가스종(gas species)을 함유한 용기를 포함하는 외부 가스 공급원(392)에 의해 가스 도입 능력이 제공될 수도 있다. 외부 가스 공급원은 밸브 작동기(398)에 연결된 밸브 핸들(396)에 의해 작동하는 내부 밸부를 포함하는 밸브 헤드(394)를 장착하고 있다. 밸브 작동기(398)는 신호 전송 라인(400)을 통하여 CPU(354)에 연결되어 있다.

외부의 가스 공급원(392)은 배출 포트의 밸브 헤드(394)를 통하여 용기로부터 배출 라인(401)으로 함유 가스를 분배하도록 배치되어 있다. 배출 라인(401)은 입구 라인(403)내의 가스를 가스 캐비넷(300)으로 펌핑하는 가스 펌프(402)에 연결되어 있다. 이러한 방식으로, 외부에서 공급된 가스는 가스 캐비넷으로 들어오고, 그로부터 배출하도록 가스 캐비넷의 내부 공간을 통해, 예를 들어 가스 배출 라인(378)을 통해 흐른다. 펌프(402)는 신호 전송 라인(410)을 통해서 CPU(354)에 연결되어 있다.

외부의 가스 공급원(392)은 가스 캐비넷 내부의 주기적 유지보수, 예를 들어, 세정, 소독 등을 위해 특정 가스를 제공할 수 있다. 대안적으로, 특정 가스는 용기(302)로부터의 분배 가스의 존재가 가스 캐비넷(300) 내의 주변 환경에서 감지될 때, 용기(302)로부터 유래한 어떠한 누출물질, 예를 들어, 용기의 밸브 헤드에서의 누설 또는 가스 캐비넷의 결합부 또는 연결부 등에서의 누설에 의한 누출물질과 반응하는 반응성 가스일 수 있다. 또 다른 대안으로서, 특정 가스는, 자연 발화성 가스가 가스 캐비넷에서 분배되고 그것의 누출이 감지되었을 때, 안전 가스, 예를 들어, 화제 억제 가스를 포함할 수 있다.

프로세스 가스 분배 라인(310)은 신호 전송 라인(368)을 통해서 CPU(354)에 연결된 압력 스위치(311)를 포함하고 있다. 분배 라인은 각각 신호 전송 라인(386, 317)을 통해서 CPU(354)에 연결된 압력 변통기(313, 315)도 포함한다.

도 3의 시스템에서 시스템 구성부분이 시스템의 통합된 공정 조절을 위하여, 전자 모듈(352)의 CPU(354)와 작동적으로 연결되어 통합되어 있다. 전자 모듈(352)은 CPU(354)에 작동적으로 연결되어 있는 경보 유닛(356)을 포함하므로, 사전결정된 세트 포인트 한계 밖에서의 작동은 CPU에 의해 경보 유닛(356)에 출력된 적절한 청각적 및/또는 시각적 경보로 번역된다.

CPU(354)는 프로세스 가스 분배 라인(310)의 가스 캐비넷으로부터의 가스 분배를 포함하는 순환 작동을 수행하기 위하여 프로그램화되어 구축되고 배열될 수 있다. 상기 분배는 분배 라인(310)으로 감소된 압력 가스를 제공하기 위해, 사전결정된 내부 조절기(301, 303)를 위한 셋 포인트 조건 하에서 수행될 수 있다. 조절기 유닛의 셋 포인트는 CPU(354)에 의해 조정할 수 있다. 작동 싸이클은 가스 공급 용기의 가스가 고갈되면 분배 기능을 종료하고, 매니폴드를 퍼지 가스 공급원(404)으로부터의 퍼지 가스로 정화시킨 후 벤츄리(332)에 의해 매니폴드를 비우는 단계를 포함할 수 있다. 따라서 순환 작동은 밸브를 개폐하거나 그렇지 않으면 가스 캐비넷 작동의 각 작동 단계를 실시함으로써 조정하도록 CPU가 프로그램화될 수 있다. 압력 변통기(313, 315)는 플로우 콘트롤 밸브(316)이 유체 제어 밸브(316)의 상류측 및 조절기(321)의 하류측에 분배 라인(310)에서의 압력 조건을 지속적으로 모니터하는 방식으로 각 신호 전달 라인(386, 317)에 의해 CPU에 작동적으로 결합된다. 플로우 콘트롤 밸브(316)는 하류측 반도체 공정 툴 또는 다른 가스 이용 장비나 장소로 프로세스 가스가 흐르는 바람직한 속도를 제공하기 위해 CPU로 조절된다. 조절기(321)의 셋 포인트는 CPU(354)에 의해 신호 전달 라인(380)을 통해 신호를 적절히 조절함으로써 조정될 수 있다. 여기서 가스 캐비넷으로부터 분배된 프로세스 가스는 바람직한 압력 특성을 가진다.

압력 스위치(311,340)가 또한 신호 전달 관계에서 CPU에 연결되고, 여기서 작동이 매니폴드 라인 또는 프로세스 가스 분배 라인의 압력 레벨에 대해 사전결정된 한계를 벗어나면, 가스 캐비넷 시스템의 자동 셧다운이 실행될 수 있다.

매니폴드를 진공 배기하는 동안, 매니폴드 라인(326) 및 흡입 라인(330) 상의 벤추리(332)에 의한 흡입의 레벨은 흐름 제어 밸브(338)의 밸브 작동기(374)의 대응되는 작용에 의해 선택적으로 조정될 수 있다. 밸브 작동기(374)는 신호 전달 라인(376)을 통해서 CPU(354)와 신호 조절 관계로 연결된다.

이와 비슷하게, 퍼지 가스 공급은 신호 전달 라인(408) 내 밸브 헤드 어셈블리(406)의 밸브 작동기로 보내지는 CPU로부터의 적정한 신호에 의해 조정될 수 있다. 퍼지 가스는 퍼지 가스 공급 라인(320) 내의 조절기(322)에 의해 바람직한 압력 레벨로 조절된다. 도시되지는 않았지만, 퍼지 가스 조절기(322)의 셋 포인트는 CPU(354)가 조절기(321)에 결합되는 것과 대응되는 방식으로, 조절기(322)를 CPU(354)와 연결하는 것에 의해 선택적으로 조정될 수 있다.

가스 캐비넷(300)으로 도입되고 그 벤트 라인(378) 내에서 소모되는 통기 가스의 흐름 속도는 CPU의 제어하에서 펌프(402)의 속도를 조절하고 및/또는 통기 가스 공급 용기(392)의 분배 밸브를 조정하는 것에 의해 선택적으로 조정될 수 있다.

예를 들면, CPU는, 예컨대 압력 변통기(315)에 의해 감지되고, 신호 전달 라인(317)을 통해 CPU(354)로 신호되는 가스 매니폴드 흐름 회로 내의 누설 업스트림으로 인해, 프로세스 가스 분배 라인에서의 갑작스러운 압력 감소에 대해 가스 캐비넷을 통한 통기 가스의 흐름 속도를 증가시킴으로써 반응할 수 있다. 이러한 방식으로, 누출 가스는 통기 가스에 의해 가스 캐비넷의 내부 공간을 "스위핑 아웃(sweeping out)"함으로써, 낮은 독성 또는 유해성 농도 이하로 농도가 감소된다.

도 3의 가스 캐비넷 시스템은 그 특성상 다양하게 변화될 수 있을 것이다. 즉, 다양한 형상 및 작동 형태로 높은 안전성 작동을 제공하도록 다르게 형상화되고 작동된다. 예를 들어, 매니폴드 압력은 라인(366)에서 신호 전달에 의해 감지되고 압력 스위치(340)를 작동시키기 위해 이용되어 가스 공급 용기(302)의 밸브 헤드(304) 내의 분배 밸브가 폐쇄되게 될 것이다. 밸브 작동기(362)로 신호 전달 라인(364) 내에서 전달된 CPU(354)로부터의 신호를 조절함으로써 밸브 핸들(306)을 폐쇄하도록 실행될 수 있다. 이러한 방식으로, 가스 공급 매니폴드 압력이 미리 예정된 압력 제한을 초과하면, 가스 공급 용기(302)가 분리된다. 밸브 헤드(304) 내의 밸브는 또한, 예를 들어 압력 변통기(313) 또는 압력 변통기(315)로 감지되는 분배 라인(310) 내 압력이 특정값에 있지 않으면 분배가 일어나지 않도록 조절될 것이다.

따라서 도 3의 시스템은 용기 내에서 가스의 인벤토리(inventory)를 최대화하기 위해, 고압에서 가스가 용기(302)에 함유되는 프로세스 가스 분배 장치를 분배 라인 조절기(321)에 의해 더 조정(감소)될 수 있고 실질적으로 낮은 압력에서 용기로부터 분배 라인으로 분배된 가스를 제공하는 압력 조절기와 함께 제공한다.

고압 가스의 공급 용기(302) 내의 가스는 20 psig 내지 2000 psig 범위와 같은 초대기압일 것이다. 반면 압력 조절식 용기로부터 방출된 분배 가스는 실질적으로 낮은 압력(가스 공급 용기의 내부 부피의 압력 레벨에 대하여 적어도 25% 감소된, 바람직하게는 적어도 40%, 보다 바람직하게는 적어도 60%, 가장 바람직하게는 적어도 80%)이다.

압력 조절식 용기로부터 방출된 분배 가스는 가스 공급 용기의 저장부 내의 가스 압력보다 낮은, 예를 들면 약 20 토르 내지 1200 psig의 압력을 갖는다. 분배 동작을 하는 저대기압 상태의 분배 가스는 약 20 토르 내지 750 토르의 압력 범위 내일 수 있고, 보다 전형적으로는 약 400 내지 600 토르의 범위에 있다. 가스 공급 용기로부터 가스 매니폴드로 분배된 가스의 바람직한 압력 범위는 약 20 토르 내지 약 200 psig이고, 보다 바람직하게는 약 20 토르 내지 약 100 psig이다. 압력 조절식 용기로부터 분배된 가스의 압력은 예를 들면 대략 20 토르 내지 약 200 psig 내에 속하는 압력 범위 일 것이고, 또는 보다 바람직하게는 약 400 토르 내지 약 100 psig의 범위 내 일 것이고, CPU는 시스템의 셧다운을 촉발하기 위한 경보 유닛(356) 내의 고압 경보의 압력 셋 포인트가 분배 가스의 선택된 동작 압력 이상인 약 10 내지 약 20 psig가 되도록 프로그램에 의해 동작된다.

보다 구체적으로 예를 들면, 가스 공급 용기(302) 내 고압 가스는 용기와 연결된 조절기(내부에 위치하거나, 네크 또는 밸브 헤드, 즉 용기용 분배 밸브의 업스트림에 구비된)에 의해 중간 압력 레벨로 조정될 수 있다. 상기 중간 압력은 분배 라인에서 압력 조절기(321)에 의해 더 감소되어, 분배 라인(310)에서 하류측 공정 툴 또는 사용 위치로 전달된 최종 압력이 가스의 최종 사용에 적합하도록 바람직한 압력 레벨에 있도록 한다.

따라서 본 발명은 실질적으로 증가되고 고압 가스 분배에 수반되는 위험성 및 위험이 실질적으로 감소될 수 있도록, 가스 캐비넷 시스템의 안전한 특성을 가능하게 한다.

본 발명의 요약 부분에서 언급했듯이, 본 발명은 (1) 초대기압 가스의 분배, (2) 저대기압 가스의 분배, 및 (3) 상기에서 다양하게 설명되어진, 저대기압으로 더 하향 조정되는 초대기압 하의 가스 분배를 포함한 하이브리드 동작을 포함하여 다양한 방식으로 수행될 수 있다.

이러한 각 방식은 각각의 방식의 실시예에서 바람직한 동작 조건에 대하여 하기에서 논의된다.

초대기압 분배 동작을 포함하는 방식 (1)에서, 압력 조절식 가스 공급 용기는 1.5배의 최대 흐름 하의 공정 요구치(하류측 반도체 공정의)에 부합하도록 선택되는 용기의 밸브 헤드의 배출부에 형성된 흐름 제한 오리피스를 구비하고, 100 psig에서 가스를 전달하도록 배열된다. 공압 밸브는 용기상에 구비되고, 용기는 다양한 셋 포인트 타입의 조절기를 포함하는 가스 패널과 연결된다. 여기서 셋 포인트는 현장 전달용 요구치와 매치되도록 세팅되는데, 전형적으로는 30-70 psig이다. 경보 및 조절 어셈블리가 매니폴드 분리 밸브뿐만 아니라 용기상의 공압 밸브를 닫고 경보음을 출력하는 기능을 하도록 구비된다. 가스 캐비넷을 통하여 흐름의 고갈을 증가시키기 위해 두 부분의 가스 캐비넷 댐퍼(damper)를 활성화하도록 경보 및 조절 시스템은 또한 구축되고 배열될 수 있다. 자동 스위치 시스템은 다른 온-스트림 가스 공급 용기의 가스가 고갈될 때, 백업 가스 공급 용기가 라인 상에 제공될 수 있는 변화에 영향을 미치도록, 다중 가스 공급 용기 배열에 채택될 수 있을 것이다.

저대기압 분배 동작을 포함하는 방식 (2)에서, 압력 조절식 가스 공급 용기는 1.5배의 최대 흐름 하의 공정 요구치(하류측 반도체 공정의)에 매치되도록 선택되는 용기의 밸브 헤드의 배출부에 형성된 흐름 제한 오리피스를 구비하고, 650 토르에서 가스를 전달하도록 배열된다. 공압 밸브는 용기상에 구비되고, 용기는 다양한 셋 포인트 타입의 조절기를 포함하는 가스 패널과 연결된다. 여기서 셋 포인트는 현장 전달용 요구치와 매치되도록 세팅되는데, 전형적으로는 약 400 내지 600 토르이다. 경보 및 조절 어셈블리가 매니폴드 분리 밸브뿐만 아니라 용기상의 공압 밸브를 닫고 경보음을 출력하는 기능을 하도록 구비된다. 가스 캐비넷을 통하여 흐름의 고갈을 증가시키기 위해 두 부분의 가스 캐비넷 댐퍼를 활성화하도록 경보 및 조절 시스템은 또한 구축되고 배열될 수 있다. 자동 스위치 시스템은 다른 온-스트림 가스 공급 용기의 가스가 고갈될 때, 백업 가스 공급 용기가 라인 상에 제공될 수 있는 변화에 영향을 미치도록, 다중 가스 공급 용기 배열에 채택될 수 있을 것이다.

분배용 저대기압 가스를 생산하도록 가스 패널 조절기에 의해 더 조절되는 하이브리드 초대기압 분배 동작을 포함하는 방식 (3)에서, 압력 조절식 가스 공급 용기는 1.5배의 최대 흐름 하의 공정 요구치(하류측 반도체 공정의)에 매치되도록 선택되는 용기의 밸브 헤드의 배출부에 형성된 흐름 제한 오리피스를 구비하고, 10-100 psig의 압력하에 가스가 전달되도록 배열된다. 공압 밸브는 용기상에 구비되고, 용기는 다양한 셋 포인트 타입의 조절기를 포함하는 가스 패널과 연결된다. 여기서 셋 포인트는 현장 전달용 요구치와 매치되도록 세팅되는데, 전형적으로는 약 600 토르이다. 경보 및 조절 어셈블리가 매니폴드 분리 밸브뿐만 아니라 용기상의 공압 밸브를 닫고 경보음을 출력하는 기능을 하도록 구비된다. 가스 캐비넷을 통하여 흐름의 고갈을 증가시키기 위해 두 부분의 가스 캐비넷 댐퍼를 활성화하도록 경보 및 조절 시스템은 또한 구축되고 배열될 수 있다. 자동 스위치 시스템은 다른 온-스트림 가스 공급 용기의 가스가 고갈될 때, 백업 가스 공급 용기가 라인 상에 제공될 수 있는 변화에 영향을 미치도록, 다중 가스 공급 용기 배열에 채택될 수 있을 것이다.

상기 하이브리드 모드(3)는 매니폴드내에서 제한된 압력에서의 작동을 가능케하는데, 이것은 가스 캐비넷으로부터 반도체 공정 툴 및 저대기압하에 VMB까지의 전달과 가스 정화기 사용의 관점(POU, point of use)에서 압력 저하를 방지하는데 사용될 수 있다.

[실시예]

본 발명의 특징과 이점은 하기의 제한되지 않는 실시예에 의해 잘 나타난다.

실시예 1

Fault Tree 방법론을 이용하여, 내부에 위치하는 조절기를 가지는 "미리-조절된" VAC4D 실린더(미국 코네티컷주 댄베리 소재의 ATMI, Inc.)를 실란 서비스의 표준 고압 실린더와 비교하였다. 가스 캐비넷 설치는 동일했고, 폴트 트리(fault tree)에 대응하는 방법을 구축하고 리스크 분석을 완료하였다. 잠재적인 방출 시나리오(Si)는 각 비교당 20 이상의 수치였고, 발생될 수 있는 방출 상의 여러 번의 실패를 포함하였다. 이러한 방식으로 전체적인 발생빈도를 결정하고, 리스크를 계산하였으며,전달 방법을 상대적인 근거로 비교하였다.

발생의 개연성은 대체 빈도 및 전달 압력에 의해 영향을 받았다. 작동상의 발생 또는 최악의 경우 방출률[WCR]의 결과는 표 1에 도시하였는데, 분당 30.5 내지 70.8 표준 리터(slpm)의 범위이다(NFPA 318 Standard for the Protection of Cleanrooms, 2000 Edition). 미리 조정된 실린더용 WCR은 8.2 slpm에서 모든 충진 압력에 대하여 마개를 덮었다.

실린더 압력의 기능으로서 0.010" 흐름 제한 오리피스를 통한 실란 흐름 속도

실시예 2

실란 전달-비교 실시예

미리 조절된 압력은 충진압과 별개인 미리 조절된 가스 공급 용기에 대한 일정한 전달압을 고정하도록 세팅하였다. 실란 충진 밀도는 리스크 내성의 기능을 한다; 본 테스트 충진의 약 반이 용기에 대해 유체의 10kg, 12kg와 15kg 충진 사이에 있는 충진의 잔류량과 함께, 5kg 충진이었다. 하기의 표 2는 800 psig 및 100 psig에서 최악의 경우도 고려하는 실란 방출 속도를 보여준다. VAC는 ATMI,Inc.(미국 코네티컷주 댄베리 소재)로부터 구입가능한 미리 조절된 가스 저장 및 분배 용기가다.

800 psig 및 100 psig에서 최악의 경우도 고려하는 실란 방출 속도

실란 전달 옵션을 위한 상대적인 리스크 분석 결과

상대적인 분석 근거에서, VAC 전달 시스템[100 psig]은 RFO(restrictive flow orifice)로 갖추어진 표준 실란 실린더보다 12 내지 23배 안전하다는 것이 예측되었다. 주어진 경우에 대한 낮은 방출 속도[결과]조건, 전달압의 기능은 상기 결과를 제공한다.

이상으로 본 발명 구체적인 예 및 특징과 관련하여 다양하게 서술하였지만, 이상의 구체예 및 특징들이 본 발명을 제한하려는 의도가 아니고, 다른 변형, 개조 및 다른 구체예들이 기술분야의 당업자에게 제안될 수 있음은 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 청구범위와 함께 폭넓게 이해될 것이다.

Claims (32)

1. 가스 분배 장치에 있어서,
   가스를 가스 사용 구역으로 배출하기 위한 흐름 회로와 연결된 가스 공급 용기를 수용하기 위한 가스 캐비넷으로서, 상기 가스 공급 용기는 초대기압으로 가스를 유지하는 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하고, 상기 압력 조절식 가스 공급 용기는 상기 용기의 내부 공간내에 적어도 하나의 가스 조절기 디바이스를 구비하는, 상기 가스 캐비넷과,
   압력이 조절되지 않는 가스 공급 용기를 갖는 대응하는 장치에 비하여, 감소된 유량으로 통기 가스를 상기 가스 캐비넷을 통해 흘리기 위한 통기 시스템(ventilation system)을 포함하는
   가스 분배 장치.

2. 제 1 항에 있어서,
   상기 통기 시스템은 상기 가스 캐비넷상의 루버드 가스 캐비넷 도어, 상기 가스 캐비넷에 연결된 통기 가스 흐름 라인, 송풍기, 팬, 통기 가스 공급 용기, 공정 설비 배기 시스템, 펌프, 중앙 처리 유닛(CPU), 신호 전송 라인, 및 흐름 제어 밸브로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 구성요소를 포함하는
   가스 분배 장치.

3. 제 1 항에 있어서,
   상기 통기 가스는 공기, 질소, 세정 가스, 소독 가스 및 화재 억제 가스로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함하는
   가스 분배 장치.

4. 제 1 항에 있어서,
   상기 압력 조절식 가스 공급 용기의 최악의 경우 방출률(worst-case release rate; WCR)은 8.2 표준리터/분(slpm)을 초과하지 않는
   가스 분배 장치.

5. 제 1 항에 있어서,
   상기 통기 시스템은 선택된 가스의 역치 한계값(TLV)에 근거하여 사전결정된 상기 가스 캐비넷을 통한 통기 가스 유량을 제공하도록 구성되는
   가스 분배 장치.

6. 제 1 항에 있어서,
   상기 통기 시스템은 상기 캐비넷에 가스를 공급하도록 작동하는 경우 역치 한계값(TLV)의 25% 이상의 노출 농도가 상기 가스 공급 용기로부터 방출되는 것을 방지하는 상기 가스 캐비넷을 통한 통기 가스 유량을 제공하도록 구성되는
   가스 분배 장치.

7. 제 1 항에 있어서,
   상기 가스 캐비넷은 적어도 하나의 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하는
   가스 분배 장치.

8. 제 1 항에 있어서,
   상기 가스 캐비넷은 2개 이상의 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하는
   가스 분배 장치.

9. 제 7 항에 있어서,
   상기 압력 조절식 가스 공급 용기의 각각은 상기 용기의 내부 공간에 2개의 가스 조절기 디바이스를 포함하는
   가스 분배 장치.

10. 제 7 항에 있어서,
    상기 가스 캐비넷은, 보론 트리플루오르화물(boron trifluoride), 실란(silanes), 메틸실란(methylsilane), 트리-메틸실란(trimethylsilane), 아르신(arsine), 포스핀(phosphine), 디보란(diborane), 염소(chlorine), 보론 트리클로라이드(boron trichloride), B2D6, 텅스텐 헥사플루오르화물(tungsten hexafluoride), 플루오르화수소(hydrogen fluoride), 염화수소(hydrogen chloride), 요오드화 수소(hydrogen iodide), 브롬화수소(hydrogen bromide), 저메인(germane), 암모니아, 스티빈(stibine), 황화수소(hydrogen sulfide), 셀레늄화수소(hydrogen selenide), 텔루르화수소(hydrogen telluride), 삼염화 질소(nitrogen trichloride), 실리콘 테트라플루오르화물(silicon tetrafluoride), 유기금속 화합물(organometallic compound), 탄화수소 가스(hydrocarbon gases), 수소(hydrogen), 메탄(methane), 질소(nitrogen), 일산화탄소(carbon monoxide) 및 희가스 할로겐화물(rare gas halide)로 구성된 군에서 선택되는 가스를 수용하는 적어도 하나의 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하는
    가스 분배 장치.

11. 제 7 항에 있어서,
    상기 흐름 회로는 상기 압력 조절식 가스 공급 용기로부터 배출된 가스를 수용하도록 구성된 가스 공급 매니폴드를 포함하며, 상기 가스 공급 매니폴드는 사전결정된 상황이 가스 공급 매니폴드에서 감지되었을 때 상기 압력 조절식 가스 공급 용기로부터 분리가능한
    가스 분배 장치.

12. 제 11 항에 있어서,
    상기 사전결정된 상황은,
    (a) 분배 가스의 특성을 이용하여 감지된 상황과,
    (b) 상기 가스 공급 매니폴드의 압력이 사전결정된 압력을 초과하는 상황과,
    (c) 상기 가스 공급 매니폴드의 압력이 사전결정된 압력 이하로 감소된 상황과,
    (d) 분배 가스의 체적 유량이 사전결정된 값을 초과하는 상황
    중 적어도 하나를 포함하는
    가스 분배 장치.

13. 제 11 항에 있어서,
    상기 사전 결정된 상황은 상기 가스 공급 매니폴드의 압력이 사전결정된 압력 이하로 감소된 상황을 포함하는
    가스 분배 장치.

14. 제 11 항에 있어서,
    (ⅰ) 상기 가스 공급 매니폴드의 적어도 일부분의 배기를 실행하도록 작동하는 진공 회로와,
    (ⅱ) 상기 가스 공급 매니폴드의 적어도 일부분의 퍼징을 실행하도록 작동하는 퍼지가스 회로와,
    (ⅲ) 상기 가스 공급 매니폴드 내의 적어도 하나의 흐름 제어 밸브와,
    (ⅳ) 상기 가스 공급 매니폴드 내의 적어도 하나의 압력 센서와,
    (ⅴ) 상기 가스 공급 매니폴드 내의 적어도 하나의 압력 스위치와,
    (ⅵ) 상기 가스 공급 매니폴드 내의 적어도 하나의 조절기
    로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는
    가스 분배 장치.

15. 제 14 항에 있어서,
    상기 구성된 구성요소 (ⅰ) 내지 (ⅵ) 중 적어도 하나를 제어하도록 구성 및 배치된 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함하는 전자 모듈을 더 포함하는
    가스 분배 장치.

16. 초대기압으로 가스를 유지하는 가스 공급 용기를 수용하기 위한 가스 캐비넷의 통기 가스 요건을 감소시키는 방법으로서, 상기 가스 공급 용기는 가스를 가스 사용 구역으로 배출하기 위한 흐름 회로와 연결되는, 상기 가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법에 있어서,
    초대기압으로 가스를 유지하는 압력 조절식 가스 공급 용기를 상기 가스 캐비넷에 설치하는 단계로서, 상기 압력 조절식 가스 공급 용기는 상기 용기의 내부 공간내에 적어도 하나의 가스 조절기 디바이스를 구비하는, 상기 압력 조절식 가스 공급 용기의 가스 캐비넷내에의 설치 단계와,
    압력이 조절되지 않는 가스 공급 용기를 갖는 대응하는 가스 캐비넷에 비하여, 감소된 유량으로 통기 가스를 상기 가스 캐비넷을 통해 흘리는 단계를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

17. 제 16 항에 있어서,
    상기 통기 가스는 공기, 질소, 세정 가스, 소독 가스 및 화재 억제 가스로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

18. 제 16 항에 있어서,
    상기 압력 조절식 가스 공급 용기의 최악의 경우 방출률(WCR)은 8.2 표준리터/분(slpm)을 초과하지 않는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

19. 제 16 항에 있어서,
    선택된 가스의 역치 한계값(TLV)에 근거하여 사전결정된 유량으로 상기 가스 캐비넷을 통해 통기 가스를 흘리는 단계를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

20. 제 16 항에 있어서,
    상기 캐비넷에 가스를 공급하도록 작동하는 경우 역치 한계값(TLV)의 25% 이상의 노출 농도가 상기 가스 공급 용기로부터 방출되는 것을 방지하는 유량으로 상기 가스 캐비넷을 통해 통기 가스를 흘리는 단계를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

21. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 캐비넷은 적어도 하나의 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

22. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 캐비넷 2개 이상의 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

23. 제 16 항에 있어서,
    상기 압력 조절식 가스 공급 용기의 각각은 상기 용기의 내부 공간에 2개의 가스 조절기 디바이스를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

24. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 캐비넷은, 보론 트리플루오르화물, 실란, 메틸실란, 트리-메틸실란, 아르신, 포스핀, 디보란, 염소, 보론 트리클로라이드, B2D6, 텅스텐 헥사플루오르화물, 플루오르화수소, 염화수소, 요오드화 수소, 브롬화수소, 저메인, 암모니아, 스티빈, 황화수소, 셀레늄화수소, 텔루르화수소, 삼염화 질소, 실리콘 테트라플루오르화물, 유기금속 화합물, 탄화수소 가스, 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소 및 희가스 할로겐화물로 구성된 군에서 선택되는 가스를 수용하는 적어도 하나의 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

25. 제 16 항에 있어서,
    상기 흐름 회로는 상기 압력 조절식 가스 공급 용기로부터 배출된 가스를 수용하도록 구성된 가스 공급 매니폴드를 포함하며, 상기 가스 공급 매니폴드는 사전결정된 상황이 가스 공급 매니폴드에서 감지되었을 때 상기 압력 조절식 가스 공급 용기로부터 분리가능한
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

26. 제 25 항에 있어서,
    상기 사전결정된 상황은,
    (a) 분배 가스의 특성을 이용하여 감지된 상황과,
    (b) 상기 가스 공급 매니폴드의 압력이 사전결정된 압력을 초과하는 상황과,
    (c) 상기 가스 공급 매니폴드의 압력이 사전결정된 압력 이하로 감소된 상황과,
    (d) 분배 가스의 체적 유량이 사전결정된 값을 초과하는 상황
    중 적어도 하나를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

27. 제 25 항에 있어서,
    상기 사전 결정된 상황은 상기 가스 공급 매니폴드의 압력이 사전결정된 압력 이하로 감소된 상황을 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

28. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 사용 구역은 반도체 공정 설비를 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

29. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 사용 구역은 반도체 공정 설비내의 이온 주입 유닛을 포함하는
    가스 캐비넷의 통기 가스 요건 감소 방법.

30. 통기 가스로 통기되는 가스 캐비넷 작동 방법으로서, 상기 가스 캐비넷은 초대기압으로 가스를 유지하는 가스 공급 용기를 수용하고, 상기 가스 공급 용기는 가스를 가스 사용 구역으로 배출하기 위한 흐름 회로와 연결되는, 상기 가스 캐비넷 작동 방법에 있어서,
    가스 누출 상황을 판정하기 위해 모니터링하는 단계와,
    가스 누출 상황을 판정했을 때, 누출 가스의 농도가 독성 또는 유해 농도 이하까지 감소되도록 통기 가스의 유량을 증가시키는 단계를 포함하며,
    상기 가스 공급 용기는 상기 용기의 내부 공간내에 적어도 하나의 가스 조절기 디바이스를 구비하는 압력 조절식 가스 공급 용기를 포함하는
    가스 캐비넷 작동 방법.

31. 제 30 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는 배출된 가스의 압력을 감지하는 단계를 포함하는
    가스 캐비넷 작동 방법.

32. 제 30 항에 있어서,
    상기 독성 또는 유해 농도는 배출 가스의 역치 한계값(TLV)에 근거하는
    가스 캐비넷 작동 방법.

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