流体运送系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种流体供应系统，所述流体供应系统适于流体的真空及压力循环，所述流体供应系统包括适于在真空下向过程容器罐供应从大容量容器罐抽吸的流体，其中流体从转移容器运送到过程容器罐以正压力来实现。还公开了一种运送流体的方法，包括以下步骤：在真空下从大容量容器罐抽吸流体；和对转移容器加压以实现流体分配到过程容器罐中以用于运送到使用位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体运送系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2012年2月24日申请的名称为“FluidDeliverySystemandMethod(流体运送系统和方法)”的美国临时专利申请第61/602,898号的优先权，该申请在此整体并入本文作为参考。
本公开涉及流体运送系统和方法。在下文中说明的公开方面涉及最小化流体中的夹带气体、适应自广泛的各种流体容器的流体转移以及最小化与已知的流体运送系统有关的成本和浪费的系统和方法。虽然本公开的焦点主要集中于用于半导体应用的流体运送系统和方法，但是在此公开的系统和方法适于宽泛领域。
技术介绍
流体储存及分配容器用于广泛的工业、商业和个人应用，包括但不限于半导体制造、生物医学及制药过程，以及许多其它需要供应高纯度流体的领域。各种类型的液体、气体和固体-液体料浆可以从这些容器(例如，额定压力不锈钢储存筒)供应。额定压力不锈钢容器例如在涉及半导体工业中使用的特定高纯度流体的储存和分配的应用中具有许多公知的缺点。不锈钢与多种流体反应。不锈钢容器用后还不容易处理。此外，不锈钢容器在不将使用后的容器返回到原始设备制造商(OEM)或者供应商的情况下基本上不能回收。图2A是显示半导体工业中采用的容器罐的传统供应回路顺序的流程图。处理步骤的程序可以包括向容器罐填充流体、封装容器罐、将容器罐船运给客户、由客户使用容器罐、将容器罐船运给供应商(例如，表示为ATMI)、容器罐到达供应商的工厂、从容器中移除剩余的化学物质、清洁容器罐、改造和安装阀组件、以及再充填和封装容器罐。这种涉及流体耗尽的容器返回到供应商的循环造成昂贵的整修、清洁、和部件更换，如图2B的图表所反映，其中与图2A的过程回路有关的成本通过成本组成而细分，该成本组成在图2B显示的三维柱中自上而下顺序包括来自客户的船运成本、船运到客户的成本、包装成本、填充成本、改造阀的成本、清洁成本、移除剩余化学物质的成本和容器罐折旧成本。构成图2A中显示的供应回路中的整个循环的一个额定压力不锈钢容器罐的预算成本大约为$700，其中不包括罐的回路的预算成本组成为大约$325。即使存在这些各种成本以及半导体工业中使用不锈钢进行流体供应操作的缺点，然而由于额定压力不锈钢容器的压力定额和清洁度规定，它们通常还是被选择用于半导体制造操作中的服务。半导体制造应用中的相当大数量的流体输送系统使用压力差，以通过大容量容器罐中的汲取管输送流体至过程容器罐，其中过程容器罐基本上保持在恒定压力下以用于连续供应流体。该设计的一个问题是需要大容量容器罐中的压力必须升高到高于过程容器罐中的压力，以便实现液体运送到过程容器罐中。因此，除了不锈钢材料结构与半导体制造操作中通常使用的各种流体反应之外，这些系统通常需要大容量容器罐作为额定压力不锈钢容器，而该额定压力不锈钢容器的制造成本高(例如，涉及大约$2,000-$5,000的制造成本)且维修和运输成本高。过程容器罐内通常采用标准压力水平，例如30psi(206.84kPa)，以用于在半导体制造操作中运送流体，但是特定应用中的压力根据供应容器与半导体处理工具之间的距离以及半导体处理工具处的流体压力要求而可能更高。大容量容器罐通常必须比过程容器罐至少高5psi(34.5kPa)，以确保流体有效地输送到加压过程容器罐中。对于从单个中心大容量运送系统供应化学物质的整厂范围(fab-wide)分配系统，这种压力增加。然而，大容量容器罐(和过程系统的其它容器罐)中的高压气体将随着时间的过去导致气体溶解在分配流体中(即，将出现气体夹带)。这种气体夹带的发生进而必须在流体运送系统的下游设置脱气器以移除夹带的气体。然而，脱气器并不总是100％有效。此外，由于大多数流体从容器罐分配，因此剩余的流体趋向于包含更大浓度的夹带气体，因此剩余流体通常被丢弃。该丢弃量可以差不多为容器中装载的原始流体的10％或更多。已知大多数半导体流体非常昂贵，因此流体的任何浪费都成为问题。图3显示传统的流体运送系统300，该流体运送系统包括彼此以流体流动关系相互连接的大容量容器罐301和过程容器罐302，并且每一个具有相关联的加压及分配管线并被布置成使得流体在箭头305表示的方向上经由连接管线从大容量容器罐301流动到过程容器罐302。在该传统系统中，大容量容器罐301被加压到大于过程容器罐302的压力水平的压力水平。过程容器罐302被布置成将流体供应到使用位置(例如，半导体制造工具，图3中未示出)。至大容量容器罐和过程容器罐的进入流回路中的每一个都包括加压气体管线和真空管线。加压气体管线可以连接到加压气体源，所述加压气体例如为惰性气体，例如氦气、氩气、氮气等。在图3中示例性显示的类型的容器罐中，容器罐中剩余的流体的测量通常通过在这种容器中设置浮动传感器来实现。浮动传感器昂贵且具有失效的历史。因此，现有技术持续寻求对流体运送系统和方法的改进。具体的目标包括流体运送系统的简化、大容器的成本的降低以及由于气体夹带造成的流体损失的消除或减小。
技术实现思路
本公开涉及流体运送系统和方法。一方面，本专利技术涉及一种适于流体的真空及压力循环的流体供应系统，所述系统包括：过程容器罐，所述过程容器罐适于将流体运送到使用位置；和，转移容器，所述转移容器适于从至少一个大容量容器罐向过程容器罐供应流体，其中转移容器与(i)真空源和(ii)第一加压气体源连接，所述真空源被布置用于将流体从至少一个大容量容器罐抽吸到转移容器中并选择性地保持至少一个大容量容器罐中的真空状态，所述第一加压气体源被布置用于将流体从转移容器调压转移到过程容器罐中。另一方面，本专利技术涉及一种运送要使用的流体的方法，所述方法包括以下步骤：在真空下将流体从至少一个大容量容器罐抽吸到转移容器中；对转移容器加压以迫使流体分配到过程容器罐；和将气体供应到过程容器罐，以实现流体到使用位置的运送，其中，供应到过程容器罐的气体处于低于供应到转移容器的气体的压力下。另一方面，本专利技术涉及一种适于流体的压力分配的流体供应系统，所述系统包括：贮存器，所述贮存器从至少一个运送容器向下游过程供应流体，其中贮存器与(i)第一加压气体源和(ii)第二加压气体源连接，所述第一加压气体源被布置用于以小于3psig的压力将流体从至少一个运送容器调压转移到贮存器中，所述第二加压气体源被布置用于将流体从贮存器调压转移到下游过程。又一个方面，本专利技术涉及一种运送要使用的流体的方法，所述方法包括以下步骤：通过以第一压力将气体从第一压力源施加到运送容器将流体从至少一个运送容器运送到贮存器中；通过以第二压力将气体从第二压力源施加到贮存器将流体从贮存器运送到下游过程，其中施加到运送容器的气体处于低于施加到贮存器的气体的压力。一种运送要使用的流体的方法，包括以下步骤：将流体从至少一个运送容器运送到贮存器中；和将流体从贮存器运送到下游过程。本公开的其它方面、特征结构和实施例将从以下说明和所附权利要求更充分地理解。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的流体运送系统的立体图；图2A是显示传统的流体供应容器罐的寿命周期处理和配置中需要的步骤的流程图；图2B是表示保持图2A的传统流体供应容器罐处于使用中的成本的组成的图表；图3是半导体流体供应操作中使用的传统流体运送系统的立体示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体供应系统，所述流体供应系统适于流体的真空及压力循环，所述系统包括：过程容器罐，所述过程容器罐适于将流体运送到使用位置；和转移容器，所述转移容器适于从至少一个大容量容器罐向所述过程容器罐供应流体，其中所述转移容器与(i)真空源和(ii)第一加压气体源连接，所述真空源被布置用于将流体从至少一个大容量容器罐抽吸到所述转移容器中并选择性地保持所述至少一个大容量容器罐中的真空状态，所述第一加压气体源被布置用于将流体从所述转移容器调压转移到所述过程容器罐中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.24 US 61/602,8981.一种流体供应系统，所述流体供应系统适于流体的真空及压力循环，所述系统包括：过程容器罐，所述过程容器罐适于将流体运送到使用位置；和转移容器，所述转移容器适于从至少一个大容量容器罐向所述过程容器罐供应流体，其中所述转移容器与真空源和第一加压气体源连接，所述真空源被布置用于将流体从至少一个大容量容器罐抽吸到所述转移容器中并选择性地保持所述至少一个大容量容器罐中的真空状态，所述第一加压气体源被布置用于在与所述至少一个大容量容器罐隔离的同时将流体从所述转移容器调压转移到所述过程容器罐中。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过程容器罐与用于将流体调压运送到所述使用位置的第二加压气体源连接。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一加压气体源比所述第二加压气体源产生的压力大。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个大容量容器罐与布置用于选择性地平衡所述真空状态的第三加压气体源连接。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个大容量容器罐包括不锈钢容器、塑料容器、玻璃瓶或者可收缩袋子中的任一个。6.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个压力变换器和处理器，所述压力变换器适于感测所述至少一个大容量容器罐中的流体的压力并产生指示所述压力的变换器输出，所述处理器适于接收所述变换器输出并响应性地确定所述流体的压力变化率，并且在所述至少一个大容量容器罐开始排空流体时提供指示与所述至少一个大容量容器罐中开始排空流体有关的增加的变化率的处理器输出。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转移容器的流体保持容量小于所述至少一个大容量容器罐和所述过程容器罐中的任一个的流体保持容量。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述使用位置包括半导体制造位置。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述使用位置包括半导体制造工具。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个大容量容器罐、所述转移容器和所述过程容器罐中的至少一个为非不锈钢构造的。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述至少一个大容量容器罐为非不锈钢构造的。12.一种运送要使用的流体的方法，包括以下步骤：在真空下将流体从至少一个大容量容器罐抽吸到转移容器中；隔离所述至少一个大容量容器罐与转移容器；在将所述至少一个大容量容器罐与转移容器隔离的步骤之后，对所述转移容器加压以迫使所述流体分配到过程容器罐；和将气体供应到所述过程容器罐，以实现流体到使用位置的运送，其中供应到所述过程容器罐的气体所处的压力低于供应到所述转移容器的气体的压力。13.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤中的任一个或多个：关闭设置在所述至少一个大容量容器罐与所述过程容器罐之间的流体流动管线中的阀；终止在真空下的流体的抽吸；在所述过程容器罐中保持足够的压力，以实现流体到所述使用位置的不断供应；通过在所述至少一个大容量容器罐中保持负压力来减小所述至少一个大容量容器罐中的流体中的夹带气体的量；和当所述至少一个大容量容器罐处于开始排空流体时，感测来自所述至少一个大容量容器罐中的压力变换器的信号，所述信号指示与所述至少一个大容量容器罐中的开始排空流体有关的增加的压力变化率。14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个大容量容器罐包括不锈钢容器、塑料容器、玻璃瓶或者可收缩袋子中的任一个。15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述转移容器的流体保持容量小于所述至少一个大容量容器罐和所述过程容器罐中的任一个的流体保持容量。16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述使用位置包括半导体制造位置。17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述使用位置包括半导体制造工具。18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个大容量容器罐、所述转移容器和所述过程容器罐中的至少一个为非不锈钢构造的。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述至少一个大容量容器罐为非不锈钢构造的。20.根据权利要求12所述的方法，还包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔丹·霍奇斯，理查德·D·奇兹姆，米切尔·W·麦克费龙，唐纳德·D·韦尔，格伦·M·汤姆，
申请(专利权)人：先科材料有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US