用于改善来自储存和递送系统的经亚大气分配的流体的流量稳定性的修改的真空致动阀组件和密封机构技术方案

本发明专利技术提供了一种提高亚大气压流量稳定性的修改的真空致动阀组件和密封机构，所述真空致动阀组件和密封机构的特征在于不存在递送压力尖峰和流量偏移。所述阀组件包括非固定的热塑性座和插扣件。所述插扣件的特征在于具有顶部部分，所述顶部部分具有被设计成与所述热塑性座的内密封表面机械地接合和脱离的圆形周边。所述密封表面被压印以消除其中包含的表面不规则，从而产生针对所述插扣件的所述圆形顶部部分的相对平滑的压印配对内密封表面。所述阀组件还包括能够对所述阀组件的所述递送压力进行精调的修改的波纹管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善来自储存和递送系统的经亚大气分配的流体的流量稳定性的修改的真空致动阀组件和密封机构
本专利技术涉及具有修改和改善的真空致动阀组件的储存和递送系统，以防止流体从容器诸如加压气缸或箱排放，并且在施加预定真空条件时分配存在于阀组件下游侧上的流体。
技术介绍
工业加工和制造应用需要使用高毒性流体。半导体材料的制造代表了一种此类应用，其中高毒性氢化物或卤化物气体及其混合物的安全储存和处理变得必要。此类气体的例子包括硅烷、锗烷、氨气、磷烷、砷烷、三氟化硼、锑化氢、硫化氢、硒化氢、碲化氢、三氟化磷、五氟化砷，以及其他卤化物或氢化物化合物及其气体混合物。由于对毒性和安全的考虑，在工业加工设备中必须谨慎储存和处理这些气体。半导体工业特别依赖于各种气体源，例如，在离子注入中作为砷(As)、磷(P)、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、硒(Se)和碳(C)的来源的砷烷(AsH3)和磷烷(PH3)、硒化氢(H2Se)、三氟化硼(BF3)、二硼烷(B2H6)、四氟化硅(SiF4)、四氟化锗(GeF4)、六氟化硒(SeF6)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。离子注入系统通常使用纯净气体诸如在其各自蒸气压下储存为液化压缩气体的AsH3和PH3，以及纯净气体诸如在高至1500psig的压力下储存在递送容器内的BF3和SiF4。由于它们极强的毒性和高蒸气压，因此其使用、运输和储存将对半导体工业造成极大安全隐患。为了解决各种安全隐患，已经开发了许多系统，以在亚大气条件下将这些氢化物和卤化物化合物递送到离子注入工具。最终用户流速通常在约0.1sccm至10sccm的范围内。装置安全要求在亚大气压下递送气体，使得如果阀打开连通大气，没有任何东西将从气缸中泄漏出来。必须对气缸施加真空条件以获得气流。因此，需要自动防故障的真空致动阀设计。例如，已知为SDSTM并由ATMI公司(ATMI，Inc.)商业化的化学系统涉及用物理吸附材料填充压缩气缸，并且将掺杂气体可逆地吸附到该材料上。解吸过程涉及对吸附材料/气缸施加真空或热。在实施过程中，来自离子注入机的真空用于从固相吸附剂解吸气体。存在与SDS技术相关联的某些局限性，并且这些局限性包括以下方面：1)吸附材料具有有限的负载能力，从而限制在给定尺寸的气缸中可得的产品的量；2)解吸过程可通过将气缸成套设备暴露于热量来引发，从而当气缸暴露于大于70°F的温度时，导致气缸达到大气压和超大气压并且在大气压和超大气压下递送气体，这常见于许多气缸仓库位置和离子注入工具内；3)由于吸附材料上的其他材料/气体的吸附/解吸，从气缸递送的气体的纯度可受损；4)气缸的利用受施加到成套设备上的真空的深度影响，使得气缸可经常被返回残留在成套设备中的明显未使用产品；以及5)吸附剂损耗可致使气体递送系统中发生微粒污染。单独地，已经开发出许多机械系统用于掺杂气体的亚大气递送。一些系统涉及使用调压器，而另一些系统需要阀装置以在亚大气下控制并递送产品。当将亚大气或真空条件施加到气缸的递送端口时，这些装置被设定为递送或打开。这些装置的确切位置可在端口主体中、颈部腔体中，或者在气缸自身内。在每种情况下，相对于从气缸内部到递送端口的气流，调压器或阀装置位于气缸阀座的上游。美国专利6,089,027和6,101,816均涉及包括用于保持所需压力的容器的流体储存和分配系统。该容器包含调压器，例如与容器的端口相关联并且设定在预定压力下的单级或多级调压器。例如，包括流量控制装置(诸如阀)的分配组件被布置成与调压器气流/蒸气流连通，由此阀的打开实现了分配来自容器的气体/蒸气。容器中的流体可由液体构成，该液体在普遍温度条件(例如环境(室内)温度)下以超过其液化压力的压力被限制在容器中。美国专利6,857,447B2公开了一种气体分配组件，其中源容器包含在20至2000psig的范围内的压力下的气体。该装置需要具有大于典型的颈部开口的高压气缸，以容纳沿着流体排放路径串联引入的两个调压器。进气侧上的第一调压器将压力从1000psig(或者当时容器内的实际压力)降至100psig，而第二调压器将压力从100psig降至亚大气压。美国专利7,905,247公开了一种流体储存和分配容器，该容器具有分配真空致动阀和流量限制构造，以提供用于防止来自加压气缸或箱的流体危险排放的实际自动防故障系统。阀元件包括提升阀32和顶住提升阀32的销42，如图3所示。提升阀32为锥形销装置42，其装配到相匹配的称为阀座36的锥形座腔体中。将弹性体材料模制在提升阀32上。在闭合状况下，弹簧34通常将提升阀32压靠阀座36。当阀32响应于围绕波纹管38的腔室(其在大气压或更高压力下被内密封)的预定真空条件而打开时，波纹管38在纵向方向上膨胀以产生足以将提升阀32向下推动的向下力，从而移动提升阀32远离座36，这样形成用于使气缸内部中的加压气体流过其中的间隙。美国专利6,007,609和6,045,115公开了沿着流体流动路径设置的流量限制器，并且该流量限制器提供毛细管尺寸的开口，该开口在分配阀出现故障的不太可能事件中，最小化来自压缩气缸的有毒气体的任何排放。替代的真空致动阀设计为如美国专利7,905,247的图2中所示出的o形环设计，该专利公开了环绕销的下底座部分90同心地设置的o形环88，该销的下底座部分通过弹簧衬套保持在适当位置。销43适于在阻止流体沿着流体流动路径流动的密封位置和允许流体沿着流体流动路径流动的打开位置之间移动。具体地，在阀底座84内设置有凹入的埋头孔或沟槽，以容纳o形环88，该o形环通常由设计用于密封以及压缩和松弛的全氟弹性体材料形成。o形环88保持在阀底座84的沟槽内的固定位置中。当阀处于闭合位置时，o形环88被压缩在沟槽内。阀底座84与销43的底座90之间的o形环88的压缩防止了气体的流动。在打开位置，在大气压或更高压力下密封的波纹管腔室50响应于围绕波纹管腔室50的预定真空条件而膨胀，以产生足以将销43的杆部分向下推动的向下力，从而移动销43的底座90远离o形环88，这样形成用于使气缸内部中的加压气体流过其中的间隙。尽管有相关的储存和递送系统，但亚大气流量不稳定仍然是一个重大的问题。具体地，所有上述真空致动阀和调压器设计持续存在递送压力振荡和打开压力尖峰。离子注入工具趋向于对此类递送压力尖峰和振荡敏感，因为流量不稳定性产生流量尖峰，该流量尖峰可自动闭合在半导体制造工厂处的离子注入工具，从而导致半导体制造商的停机时间增加。另外，存在销-提升阀设计有问题地在所需的下游真空条件下不分配气体的情况。鉴于此类缺陷，仍然需要一种能够实现流量稳定性的改善的真空致动阀组件。在审查所附的说明书、附图和权利要求书时，本专利技术的其他目的和方面对本领域的普通技术人员来说将变得显而易见。
技术实现思路
本专利技术部分地涉及用于提高来自储存和递送系统的经亚大气分配的流体的流量稳定性的修改的真空致动阀组件和密封机构。在第一方面，真空致动阀组件(10)，包括：修改的波纹管(13)，该波纹管至少部分地由封闭腔室(18)限定，该封闭腔室被密封以将所述腔室(18)与围绕波纹管(13)的外部区域(14)隔离开，所述波纹管(13)包括侧面区域(31)，该波纹管被构造成响应于围绕波纹管(13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空致动阀组件(10)，包括：修改的波纹管(13)，所述修改的波纹管(13)至少部分地由封闭腔室(18)限定，所述封闭腔室(18)被密封以将所述腔室(18)与围绕所述波纹管(13)的外部区域(14)隔离开，所述波纹管(13)包括侧面区域(31)，所述波纹管(13)被构造成响应于围绕所述波纹管(13)的所述外部区域(14)的预定真空条件而纵向膨胀，所述波纹管(13)具有沿着所述波纹管(13)的外径以螺纹方式接合至端口主体(21)的顶部部分，并且所述波纹管(13)的所述底部部分基本上由接触板(19)限定；销(17)，所述销(17)具有顶端和底端，所述顶端朝向所述波纹管(13)的所述底部部分延伸，所述底端延伸通过固定热塑性座(11)的开口(28)以及在插扣件(12)的顶部部分(16)中的开口(29)以接触所述插扣件(12)的表面；固定座(11)，所述固定座(11)基本上由热塑性材料组成并且其特征在于不存在弹性体材料，所述固定座(11)包括从所述座(11)的外表面(27)延伸至所述座(11)的内密封表面(26)的所述开口(28)，所述座(11)还包括沿着所述固定座(11)的所述内密封表面(26)延伸的沟槽区域(15)；插扣件(12)，所述插扣件(12)包括主体部分(30)和所述顶部部分(16)，所述主体部分(30)和所述顶部部分(16)中的每一个位于所述固定座(11)的内部中，所述固定座(11)的所述内部至少部分地由比所述顶部部分(16)的外径和所述主体部分(30)的外径更大的内径限定，从而在所述插扣件(12)和所述座(11)之间形成通道(20)；其中所述插扣件(12)的所述顶部部分(16)紧邻所述固定座(11)的所述沟槽区域(15)，以便当所述波纹管(13)处于非膨胀状态时使所述顶部部分(16)沿所述沟槽区域(15)保持机械接合，所述接合形成密封，所述密封阻塞所述通道(20)并且防止所述流体从中流过，从而产生所述阀组件(10)的闭合构型；其中响应于围绕所述波纹管(13)的所述外部区域(14)的所述预定真空条件，所述波纹管(13)沿着所述侧面区域(31)在纵向方向上的膨胀以足以抵靠所述销(17)的所述顶端将所述接触板(19)向下推动的增量增加所述波纹管(13)的所述侧面区域(31)的长度，从而导致所述销(17)的所述底端抵靠所述插扣件(12)的所述表面向下推动并且沿着所述固定座(11)的所述内密封表面(26)推动所述插扣件(12)的所述顶部部分(16)远离所述沟槽区域(15)，从而机械地脱离所述密封以解除对所述通道(20)的阻塞，并且在所述插扣件(12)的所述顶部部分(16)和所述固定座(11)的所述内密封表面(26)之间形成间隙，以形成所述阀组件(10)的供所述流体从中穿过的打开构型。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.04 US 14/6383971.一种真空致动阀组件(10)，包括：修改的波纹管(13)，所述修改的波纹管(13)至少部分地由封闭腔室(18)限定，所述封闭腔室(18)被密封以将所述腔室(18)与围绕所述波纹管(13)的外部区域(14)隔离开，所述波纹管(13)包括侧面区域(31)，所述波纹管(13)被构造成响应于围绕所述波纹管(13)的所述外部区域(14)的预定真空条件而纵向膨胀，所述波纹管(13)具有沿着所述波纹管(13)的外径以螺纹方式接合至端口主体(21)的顶部部分，并且所述波纹管(13)的所述底部部分基本上由接触板(19)限定；销(17)，所述销(17)具有顶端和底端，所述顶端朝向所述波纹管(13)的所述底部部分延伸，所述底端延伸通过固定热塑性座(11)的开口(28)以及在插扣件(12)的顶部部分(16)中的开口(29)以接触所述插扣件(12)的表面；固定座(11)，所述固定座(11)基本上由热塑性材料组成并且其特征在于不存在弹性体材料，所述固定座(11)包括从所述座(11)的外表面(27)延伸至所述座(11)的内密封表面(26)的所述开口(28)，所述座(11)还包括沿着所述固定座(11)的所述内密封表面(26)延伸的沟槽区域(15)；插扣件(12)，所述插扣件(12)包括主体部分(30)和所述顶部部分(16)，所述主体部分(30)和所述顶部部分(16)中的每一个位于所述固定座(11)的内部中，所述固定座(11)的所述内部至少部分地由比所述顶部部分(16)的外径和所述主体部分(30)的外径更大的内径限定，从而在所述插扣件(12)和所述座(11)之间形成通道(20)；其中所述插扣件(12)的所述顶部部分(16)紧邻所述固定座(11)的所述沟槽区域(15)，以便当所述波纹管(13)处于非膨胀状态时使所述顶部部分(16)沿所述沟槽区域(15)保持机械接合，所述接合形成密封，所述密封阻塞所述通道(20)并且防止所述流体从中流过，从而产生所述阀组件(10)的闭合构型；其中响应于围绕所述波纹管(13)的所述外部区域(14)的所述预定真空条件，所述波纹管(13)沿着所述侧面区域(31)在纵向方向上的膨胀以足以抵靠所述销(17)的所述顶端将所述接触板(19)向下推动的增量增加所述波纹管(13)的所述侧面区域(31)的长度，从而导致所述销(17)的所述底端抵靠所述插扣件(12)的所述表面向下推动并且沿着所述固定座(11)的所述内密封表面(26)推动所述插扣件(12)的所述顶部部分(16)远离所述沟槽区域(15)，从而机械地脱离所述密封以解除对所述通道(20)的阻塞，并且在所述插扣件(12)的所述顶部部分(16)和所述固定座(11)的所述内密封表面(26)之间形成间隙，以形成所述阀组件(10)的供所述流体从中穿过的打开构型。2.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，其中所述座(11)的所述沟槽区域(15)包括压印表面，所述压印表面被构造成在与所述插扣件的所述顶部部分接合时在预定类弹性区域内弹性压缩。3.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，其中所述顶部部分为截头圆锥形状。4.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，所述真空致动阀组件(10)设置在储存及递送装置(2)的内部中。5.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，其中所述固定座(11)在所述打开构型和所述闭合构型之间的一个或多个转变循环期间保持形状基本上不变。6.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，其中所述螺纹波纹管(13)的单次旋转变换成约10torr的递送压力变化。7.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，其中相比于具有销-提升阀的传统真空致动阀组件，机械地脱离所述密封以形成所述打开构型的特征在于静摩擦减小。8.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，其中所述插扣件(12)的所述顶部部分(16)沿着所述固定座(11)的所述内密封表面(26)周向延伸。9.根据权利要求1所述的真空致动阀组件(10)，其中所述流体为气体，所述气体选自作为砷(As)、磷(P)、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、硒和碳的来源的气态氢化物砷烷(AsH3)、磷烷(PH3)、二硼烷(B2H6)、氢气(H2)和卤化物三氟化硼(BF3)、四氟化硅(SiF4)、四氟化锗(GeF4)、六氟化硒(SeF6)、三氟化磷(PF3)和氧化物二...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·黑德曼，A·K·辛哈，P·茨尔韦林，A·瓦萨洛，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US