METHODS AND SYSTEMS FOR BULK ULTRA-HIGH PURITY HELIUM SUPPLY AND USAGEThis invention relates to methods and systems for reliable ultra-high purity (UHP) helium gas supply and maintaining dedicated onsite inventory. Specifically, the invention employs multiple ISO containers whereby vaporized UHP helium in the standby ISO container(s) is used to build-up pressure in the online ISO container. The thermal shields of the ISO containers can be used to decrease heat leaks into the backup ISO container thereby decreasing helium vaporation rate and the amount of gas needed to be withdrawn in order to maintain the maximum allowable working pressure (MAWP) of the vessel. An even lower supply rate is possible by drawing UHP helium gas using an economizer valve but maintaining liquid in the ISO container. This makes it possible to efficiently manage the supply rate, from low flows to higher flow requirements, and to optimize UHP helium draw rate from the storage vessels. A further advantage is that UHP helium gas sent to the customer is of higher purity since it comes directly from a liquid source. The UHP helium gas can be used in semiconductor manufacturing, e.g., as a carrier gas to introduce precursors into deposition chambers during thin film deposition on the wafers.A method for delivering ultra-high purity helium gas to a usage site, said method comprising: providing at least one primary vessel containing cryogenic ultra-high purity helium fluid, said ultra-high purity helium fluid comprising ultra-high purity helium liquid and gas; said primary vessel comprising one or more wall members configured to form an internal vessel compartment to hold said ultra-high purity helium liquid and gas; said internal vessel compartment having one or more vacuum insulation layers and one or more thermal shield layers aligned adjacent to each other at the periphery of said internal vessel compartment adjacent to said one or more wall members; said primary vessel having at least one inlet opening at or near a top portion of the primary vessel through which ultra-high purity helium gas can be fed into the internal vessel compartment; and said primary vessel having at least one outlet opening above a bottom portion of the primary vessel through which said ultra-high purity helium liquid can be dispensed from the internal vessel compartment; providing at least one secondary vessel containing cryogenic ultra-high purity helium fluid, said ultra-high purity helium fluid comprising ultra-high purity helium liquid and gas; said secondary vessel comprising one or more wall members configured to form an internal vessel compartment to hold said ultra-high purity helium liquid and gas; said internal vessel compartment having one or more vacuum insulation layers and one or more thermal shield layers aligned adjacent to each other at the periphery of said internal vessel compartment adjacent to said one or more wall members; said secondary vessel having at least one outlet opening at or near a top portion of the secondary vessel through which ultra-high purity helium gas can be dispensed to the internal vessel compartment of said primary vessel; said secondary vessel being in ultra-high purity helium gas flow communication with said primary vessel; and said secondary vessel having at least one outlet opening above a bottom portion of the secondary vessel through which said ultra-high purity helium liquid can be dispensed from the internal vessel compartment; optionally delivering ultra-high purity helium gas from said primary vessel and/or said secondary vessel through at least one economizer apparatus to said usage site, said at least one economizer apparatus comprising a backpressure valve for control of flow of ultra-high purity helium gas therethrough to said usage site; admitting to said primary vessel from said secondary vessel ultra-high purity helium fluid, said ultra-high purity helium fluid comprising ultra-high purity helium gas, said ultra-high purity helium gas being admitted to a pressure in said primary vessel sufficient to discharge ultra-high purity helium liquid from said primary vessel; conveying said ultra-high purity helium liquid from said primary vessel to at least one vaporization apparatus; said vaporization apparatus having at least one inlet opening through which ultra-high purity helium liquid can be fed into the vaporization apparatus; and said vaporization apparatus having at least one outlet opening through which ultra-high purity helium gas can be dispensed from the vaporization apparatus; effecting a phase change of said ultra-high purity helium liquid in said vaporization apparatus to form ultra-high purity helium gas; and delivering said ultra-high purity helium gas from said vaporization apparatus to said usage site.
벌크 초고 순도 헬륨 공급 및 사용을 위한 방법 및 시스템본 발명은 신뢰성 있는 초고 순도 (UHP) 헬륨 기체 공급 및 유지 전용 현장 재고(inventory)를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 다수의 ISO 용기를 사용하여 예비 ISO 용기(들) 중 증발된 UHP 헬륨을 사용하여 작동중인 ISO 용기 중 압력을 증가시킨다. ISO 용기의 열 차폐를 사용하여 지원 ISO 용기로의 열 누출을 감소시켜 헬륨 증발 속도 및 용기의 최대 허용 작동 압력 (MAWP)을 유지시키기 위하여 인출될 필요가 있는 기체의 양을 감소시킬 수 있다. 절약기 밸브를 사용하여 UHP 헬륨 기체를 인출하고 ISO 용기 중 액체는 유지함으로써, 훨씬 더 낮은 공급 속도가 가능하다. 이것은 공급 속도를 낮은 유동에서 높은 유동 요건으로 효율적으로 관리할 수 있게 하고, 저장 용기로부터 UHP 헬륨 인출 속도를 최적화시킬 수 있게 한다. 또다른 장점은 소비자에게 보내지는 UHP 헬륨 기체가 액체 공급원으로부터 직접 생성된 것이기 때문에 높은 순도를 갖는다는 것이다. UHP 헬륨 기체는 반도체 제조에서, 예를 들어 담체 기체로서 사용되어 웨이퍼 상 박막 침착 동안 전구체를 침착 챔버로 도입시킬 수 있다.초고 순도 헬륨 액체 및 기체를 포함하는 극저온 초고 순도 헬륨 유체를 함유하는 하나 이상의 제1 용기를 제공하는 단계로서, 상기 제1 용기는 상기 초고 순도 헬륨 액체 및 기체를 보유하기 위한 내부 용기 구획을 형성하도록 구성된 하나 이상의 벽 부재를 포함하고, 상기 내부 용기 구획은 상기 하나 이상의 벽 부재에 인접한 상기 내부 용기 구획의 주변에 서로 인접하게 정렬된 하나 이상의 진공 절연층 및 하나 이상의 열 차폐층을 갖고, 상기 제1 용기는 초고 순도 헬륨 기체가 내부 용기 구획으로 공급될 수 있는, 제1 용기의 상부에 또는 그 근처에 하나 이상의 입구 개방부를 갖고, 상기 제1 용기는 상기 초고 순도 헬륨 액체가 내부 용기 구획으로부터 분배될 수 있는, 제1 용기의 하부 위에 하나 이상의 출구 개방부를 갖는 단계;초고 순도 헬륨 액체 및 기체를 포함하는 극저온 초고 순도 헬륨 유체를 함유하는 하나 이상의 제2 용기를 제공하는 단계로서, 상기 제2 용기는 상기 초고 순도 헬륨 액체 및 기체를 보유하기 위한 내부 용기 구획을 형성하도록 구성된 하나 이상의 벽 부재를 포함하고, 상기 내부 용기 구획은 상기 하나 이상의 벽 부재에 인접한 상기 내부 용기 구획의 주변에 서로 인접하게 정렬된 하나 이상의 진공 절연층 및 하나 이상의 열 차폐층을 갖고, 상기 제2 용기는 초고 순도 헬륨 기체가 상기 제1 용기의 내부 용기 구획으로 분배될 수 있는, 제2 용기의 상부에 또는 그 근처에 하나 이상의 출구 개방부를 갖고, 상기 제2 용기는 상기 제1 용기와 초고 순도 헬륨 기체 유통되고, 상기 제2 용기는 상기 초고 순도 헬륨 액체가 내부 용기 구획으로부터 분배될 수 있는, 제2 용기의 하부 위에 하나 이상의 출구 개방부를 갖는 단계;임의로, 초고 순도 헬륨 기체를 상기 제1 용기 및/또는 상기 제2 용기로부터 하나 이상의 절약 장치를 통해 사용 장소로 전달하는 단계로서, 상기 하나 이상의 절약 장치는 그것을 통한 초고 순도 헬륨 기체의 상기 사용 장소로의 유동을 제어하기 위한 배압 밸브를 포함하는 단계;초고 순도 헬륨 기체를 포함하는 초고 순도 헬륨 유체를 상기 제2 용기로부터 상기 제1 용기로 도입하는 단계로서, 상기 초고 순도 헬륨 기체는 상기 제1 용기에서 상기 제1 용기로부터 초고 순도 헬륨 액체를 배출시키기에 충분한 압력으로 도입되는 단계;상기 초고 순도 헬륨 액체를 상기 제1 용기에서 하나 이상의 증발 장치로 운반하는 단계로서, 상기 증발 장치는 초고 순도 헬륨 액체가 증발 장치로 공급될 수 있는 하나 이상의 입구 개방부를 갖고, 상기 증발 장치는 초고 순도 헬륨 기체가 증발 장치로부터 분배될 수 있는 하나 이상의 출구 개방부를 갖는 단계;상기 증발 장치에서 상기 초고 순도 헬륨 액체의 상 변화를 수행하여 초고 순도 헬륨 기체를 형성하는 단계; 및상기 초고 순도 헬륨 기체를 상기 증발 장치로부터 상기 사용 장소로 전달하는 단계를 포함하는, 초고 순도 헬륨 기체를 사용 장소로 전달하는 방법.