專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓石英玻璃鼓泡安瓿及其組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于盛裝和運(yùn)輸毒性的和腐蝕性液體化學(xué)品的鼓泡安瓿(bubbler ampoule)和組件；更具體地說(shuō)，涉及一種用于盛裝超高純液體化學(xué)品的鼓泡安瓿，該液體化學(xué)品可能產(chǎn)生相對(duì)高的蒸汽壓。
許多制造工藝中都使用高純度液體化學(xué)品，該液體化學(xué)品被夾帶在載氣中，用于如半導(dǎo)體生產(chǎn)中的水摻雜、蒸汽沉積、水表面蝕刻和清洗等。由于分配(dispensing)過(guò)程的特性，這些高純度液體化學(xué)品通常裝在稱(chēng)之為“鼓泡器”的高純?nèi)萜髦羞\(yùn)輸，并從其中分配出來(lái)。鼓泡器組件通常由高純石英玻璃、玻璃、硅、非反應(yīng)性聚合物等合適的材料形成。舒馬赫(Schumacher)的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)US4140735；豪沃特(Howard)等人的美國(guó)專(zhuān)利US4851821；格拉夫(Graf)的US4886178都公開(kāi)了典型的液體化學(xué)品鼓泡器組件和使用液體化學(xué)品組件的系統(tǒng)。
液體化學(xué)品鼓泡器組件以如下方式用于半導(dǎo)體晶片或其它部件的生產(chǎn)中。液體化學(xué)品放置在如鼓泡組件的密封容器中，鼓泡組件包括一個(gè)安瓿和進(jìn)、出口閥。安瓿具有一與中空浸入管部分連接的進(jìn)口頸，該浸入管部分延伸到安瓿中化學(xué)品液面之下，它允許載氣進(jìn)入安瓿。安瓿還包括一出口頸，一被液體化學(xué)品飽和的氣體流被輸送到晶片加工站。該載氣氣流通過(guò)進(jìn)口頸進(jìn)入到化學(xué)品液面之下的液體化學(xué)品中，在其中成鼓泡地到達(dá)液體化學(xué)品頂方。這種鼓泡作用在鼓泡器組件中建立一上部區(qū)域，它被夾帶在載氣中的化學(xué)品所飽和。然后，該飽和溶液通過(guò)出口頸排出鼓泡器組件，并輸送到一高溫加工區(qū)等，在此，化學(xué)品暴露于要被處理的半導(dǎo)體晶片或其它部件。安瓿的進(jìn)、出口頸上裝有閥門(mén)，閥門(mén)用于控制從安瓿中釋放化學(xué)品。安瓿和閥門(mén)相組合形成了該鼓泡器組件。
用于上述系統(tǒng)中的特殊化學(xué)液體品包括1，1，1-三氯乙烷、1，2-二氯乙烯、磷酰氯、三溴化硼等。在這些液體化學(xué)品中，有些會(huì)在使用中產(chǎn)生高的蒸汽壓，故需要高壓容器來(lái)裝盛。對(duì)用于刻蝕和清洗半導(dǎo)體晶片的更富腐蝕性的化學(xué)品的情況來(lái)說(shuō)，特別是這樣。與上述化學(xué)品分配有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題涉及盛裝化學(xué)品的鼓泡組件的強(qiáng)度，以及它們耐受高壓而不破裂的能力。由于它們所要盛裝的化學(xué)品的性質(zhì)，當(dāng)安瓿必須由高純石英玻璃形成時(shí)，這是一個(gè)特別的問(wèn)題。由高純石英玻璃形成的典型平底安瓿在破裂之前可以加壓到約15磅/英寸2(psi)至約20磅/英寸2(psi)的壓力。特別希望有一種耐更高壓力而不破裂的液體化學(xué)品鼓泡安瓿和組件。
本發(fā)明涉及一種液體化學(xué)品鼓泡安瓿和組件，其結(jié)構(gòu)使得它們能耐更高的內(nèi)壓力而不破裂。作為高蒸汽壓化學(xué)品分配容器，按本發(fā)明形成的鼓泡安瓿和組件可以安全地使用。按本發(fā)明形成的鼓泡安瓿包括一進(jìn)口頸和一出口頸，以及一化學(xué)品溫度監(jiān)測(cè)井。安瓿的壁被構(gòu)造得能提高組件的強(qiáng)度，故能夠承受必需的由所盛化學(xué)品產(chǎn)生的更高的內(nèi)壓。為了提高安瓿壁的強(qiáng)度，安瓿的壁厚被有選擇地變化，安瓿壁的角部和底部表面的曲率也有選擇地控制。具體地說(shuō)，安瓿的底壁設(shè)置的比側(cè)壁厚，安瓿上部角和下部角的曲率半徑被放大，以至于從安瓿側(cè)壁到頂壁和底壁的過(guò)渡比現(xiàn)有技術(shù)更加平緩。此外，安瓿的底壁上可以設(shè)置一向內(nèi)彎曲的環(huán)形結(jié)構(gòu)以提高安瓿的強(qiáng)度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的化學(xué)品鼓泡安瓿和組件，它在結(jié)構(gòu)上得到改進(jìn)以提供提高的壁強(qiáng)度。
本發(fā)明的再一目的是提供一種鼓泡安瓿和組件，其具有所述的可以在更高的壓力下盛裝液體化學(xué)品的特征，從而保持具有高蒸汽壓的化學(xué)品的可靠性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種鼓泡安瓿和組件，其構(gòu)造可以更加可控的方式提供流經(jīng)液體化學(xué)品的載氣流。
通過(guò)在以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選方案進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯，其中

圖1是按本發(fā)明形成的、能產(chǎn)生由液體化學(xué)品所飽和之氣體的鼓泡安瓿的俯視圖；圖2是沿圖1中2-2線剖取的安瓿剖面圖；圖3是用于與圖1所示安瓿相連接使用的進(jìn)/出口閥組件的分解側(cè)視圖。
參看附圖，如圖1和2所示，是按本發(fā)明形成的改進(jìn)安瓿的一個(gè)實(shí)例，總體由數(shù)字2表示。安瓿2有一圓形側(cè)壁4、底壁6和頂壁8。側(cè)壁4和頂壁8由曲線型的角部壁10連接；側(cè)壁4和底壁6也類(lèi)似地由曲線型的角部壁12連接。底壁6是基本平坦的，頂壁8基本上是向上和向外彎曲的。安瓿2包括一個(gè)整體的氣體進(jìn)口頸14，其與一氣體進(jìn)口浸入管15相連，該浸入管15向下延伸到安瓿2內(nèi)，并朝一終端噴嘴開(kāi)口16的方向漸縮，該載氣通過(guò)該噴嘴開(kāi)口鼓泡方式進(jìn)入盛于安瓿2中的液體化學(xué)品里。噴嘴開(kāi)口16的大小應(yīng)能精確地控制釋放到液體化學(xué)品中的載氣量，以及載氣氣泡的大小。安瓿2還包括一個(gè)整體的出口頸18，該化學(xué)飽和的載氣流通過(guò)該出口頸排出安瓿2。頸14和18分別設(shè)有密封和鎖定環(huán)槽22和24，其中分別安裝了密封和鎖定環(huán)23和25。安瓿2還設(shè)有一靠近端部(close-ended)的溫度監(jiān)測(cè)井20，其中安置一溫度探測(cè)器(未示出)以測(cè)定安瓿2內(nèi)容物的溫度。為了增強(qiáng)安瓿2的抗破裂強(qiáng)度，壁4和6，以及角部10和12被特殊構(gòu)型。在普通的鼓泡安瓿中，所有安瓿壁的厚度基本上相同，角部是倒圓的，并具有相對(duì)小的曲率半徑，即約為安瓿底部直徑的10％。
本發(fā)明鼓泡安瓿的尺寸和構(gòu)造被如此確定安瓿上及下角部半徑的曲率半徑為約安瓿直徑或?qū)挾鹊?0％。通常，安瓿的直徑可達(dá)約140mm。在底壁6上包括了限制性的環(huán)形倒圓的凸緣5，以允許將下角部之半徑對(duì)安瓿直徑的比率維持在30％，同時(shí)提供一最大的底壁面積以保證對(duì)安瓿2的適當(dāng)支承。底壁6的最小厚度T至少為側(cè)壁T’最小厚度的1.5倍，它通常為約2mm。
參看圖3，是鼓泡安瓿組件密封閥門(mén)的一實(shí)例，其總體由數(shù)字30表示。可以理解，圖3所示的閥被安裝在頸部14和18上，以完成該鼓泡組件。閥門(mén)30通常由PTFE或其它防腐塑料材料形成。閥門(mén)30是T型閥，并包括螺紋接頭32，它延伸進(jìn)安瓿2的頸件14或18中。螺紋接頭32包括一嵌插到安瓿頸14或18內(nèi)的端部34，以及一外螺紋部36，其與安瓿頸14或18的端壁靠接。一帶有內(nèi)螺紋的鎖定螺帽38裝配在安瓿頸14或18上，并可以旋裝到閥30的螺紋部36上，也可以與安裝在安瓿頸14和18上之槽22或24中的鎖定密封環(huán)23或25嚙合。通過(guò)這種方式，閥件30可以由螺帽38向下擰緊以與安瓿頸14或18密封嚙合。閥30包括一個(gè)常規(guī)的內(nèi)閥軸40，它可由手柄42操縱用于打開(kāi)或關(guān)閉閥30以使載氣流入安瓿2中；以及打開(kāi)或關(guān)閉閥30以使由化學(xué)品飽和的載氣流排出安瓿2。閥30包括一個(gè)帶有外螺紋的端部44，當(dāng)被安裝在頸14上時(shí)，其與載氣進(jìn)口管線相連，當(dāng)被安裝在頸18上時(shí)，與載氣-化學(xué)品混合物管線相連。
安瓿2按以下方式來(lái)注滿。為了開(kāi)始注入操作，通過(guò)將氮?dú)夤芫€經(jīng)安裝在頸14上的閥30連接到安瓿頸14上，使安瓿2注滿氮?dú)狻３隹陬i18上的閥30從頸18上取下來(lái)，化學(xué)品經(jīng)頸18注入到安瓿2中。當(dāng)化學(xué)品注入安瓿2時(shí)，氮?dú)饨?jīng)頸18被從安瓿2中排出。經(jīng)頸18從安瓿2排出的氮?dú)饬鞣乐沽俗⑷脒^(guò)程中環(huán)境空氣和其它環(huán)境污染物進(jìn)入安瓿2。一旦當(dāng)安瓿2充注了適當(dāng)量的化學(xué)品，關(guān)閉頸14上的閥門(mén)30，卸下氮?dú)夤芫€，重新將閥30連接到頸18上。這樣，注滿的安瓿就可以運(yùn)輸了。
很明顯，本發(fā)明的鼓泡安瓿和組件可以在較高壓力下操作而沒(méi)有破裂的明顯危險(xiǎn)。在某些終端用戶系統(tǒng)中，自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉安瓿上的閥門(mén)可能引起內(nèi)壓的快速變化，其超過(guò)了現(xiàn)有生產(chǎn)商的安瓿強(qiáng)度規(guī)程，但是本發(fā)明組件可以調(diào)節(jié)。對(duì)終端用戶來(lái)說(shuō)，由本發(fā)明結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的提高的安瓿強(qiáng)度還增強(qiáng)了充滿安瓿之運(yùn)輸?shù)哪途眯院筒僮鞯陌踩浴?br> 由于在不脫離本發(fā)明概念的條件下，可以對(duì)本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)例作出許多的變化和改進(jìn)，因此，除了所附權(quán)利要求之要求范圍外，這些實(shí)例不用于限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．一種用于盛裝高純度高蒸汽壓液體化學(xué)品的玻璃鼓泡安瓿，所述安瓿具有一限定所述安瓿寬度的側(cè)壁，一頂壁和一底壁，所述頂壁和所述底壁分別通過(guò)倒圓角的上及下角部與所述側(cè)壁相連，所述上及下角部的曲率半徑約為所述安瓿寬度的30％。
2．如權(quán)利要求1的安瓿，其特征在于，所述底壁上形成一向內(nèi)彎曲的環(huán)形凸緣，它位于所述下角部的一端處。
3．如權(quán)利要求2的安瓿，其特征在于，所述環(huán)形凸緣與所述下角部合并(merge)。
4．如權(quán)利要求2的安瓿，其特征在于，除所述凸緣外，所述底壁是基本平坦的。
5．如權(quán)利要求4的安瓿，其特征在于，所述頂壁在其整個(gè)區(qū)域內(nèi)是基本上彎曲的。
6．如權(quán)利要求1的安瓿，其特征在于，所述玻璃是石英玻璃。
7．一種用于盛裝高純度高蒸汽壓液體化學(xué)品的玻璃鼓泡安瓿，所述安瓿具有一側(cè)壁、一頂壁和一底壁，所述頂壁和所述底壁分別通過(guò)倒圓角的上及下角部與所述側(cè)壁相連，所述安瓿具有一與所述頂壁形成整體的載氣進(jìn)口頸，以及一與所述進(jìn)口頸形成整體的載氣進(jìn)口管，所述進(jìn)口管向下延伸地進(jìn)入所述安瓿，所述進(jìn)口管具有一在所述進(jìn)口管的下端終止的截頭錐形外表面，所述進(jìn)口管的所述下端形成一單獨(dú)載氣排出口。
8．如權(quán)利要求7的安瓿，其特征在于，從平面圖看，所述安瓿是圓形，所述側(cè)壁通過(guò)上及下彎曲的角部與所述頂壁和底壁連接，所述上及下角部的曲率半徑約為所述側(cè)壁外徑的30％。
9．如權(quán)利要求8的安瓿，其特征在于，所述頂壁在其整個(gè)區(qū)域內(nèi)是彎曲的。
10．如權(quán)利要求7的安瓿，其特征在于，所述玻璃是石英玻璃。
11．一種用于盛裝高純度高蒸汽壓液體化學(xué)品的玻璃鼓泡安瓿，所述安瓿具有一側(cè)壁、一頂壁和一底壁，所述頂壁和所述底壁分別通過(guò)倒圓角的上及下角部與所述側(cè)壁相連，所述底壁的最小厚度為所述側(cè)壁厚度的至少1.5倍。
12．如權(quán)利要求11的安瓿，其特征在于，所述側(cè)壁的厚度為約2mm。
13．如權(quán)利要求12的安瓿，其特征在于，平面圖看，所述安瓿是圓形，所述側(cè)壁通過(guò)上及下彎曲的角部與所述頂壁和底壁連接，所述上及下角部的曲率半徑約為所述側(cè)壁外徑的30％。
14．如權(quán)利要求13的安瓿，其特征在于，所述底壁上形成一向內(nèi)彎曲的環(huán)形凸緣，它位于所述下角部的一端處。
15．如權(quán)利要求14的安瓿，其特征在于，所述玻璃是石英玻璃。
全文摘要
一種用于盛裝高腐蝕性化學(xué)品的鼓泡安瓿和鼓泡組件,其結(jié)構(gòu)使得它具有提高的強(qiáng)度,能安全地運(yùn)輸和使用高蒸汽壓的化學(xué)品。這種增強(qiáng)的組件是通過(guò)控制安瓿底壁厚度與側(cè)壁厚度的比率并在安瓿上提供適當(dāng)?shù)箞A的角部實(shí)現(xiàn)的。
文檔編號(hào)F17C3/00GK1286647SQ98813605
公開(kāi)日2001年3月7日 申請(qǐng)日期1998年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月15日
發(fā)明者M·E·道布斯, 小J·H·穆?tīng)柗?申請(qǐng)人:阿奇特殊化學(xué)品公司