[发明专利]包括流体存储和分配容器的动态流体监测的流体存储和分配系统

说明书

相关申请的交叉参考

这是对于“包括流体存储和分配容器的动态流体监测的流体存储和分配系统”以James V.McManus，James Dietz和Steven M.Lurcott的名义在2005年10月25日提交的美国专利申请第10/972,542号的部分延续。按照美国专利法第35条、巴黎公约和专利合作条约等所适用的条款来要求上述美国专利申请第10/972,542号申请的优先权，为此，所述申请的全部公开内容在此被引入以供参考。

技术领域

本发明涉及包括流体存储和分配容器的存量的动态监测过程的流体存储和分配系统。

背景技术

在半导体加工领域，包括例如离子注入机、化学气相淀积、旋转覆盖、蚀刻、处理腔室的清洁、废水处理等，通常利用具有很大变化特性的专用流体试剂。

由于这种流体试剂的高成本、显著的毒性、和极高的纯度要求，各种专用源容器和密封装置在半导体加工设备中已经得到普遍的使用。在一些实例中，在这种服务中已经取代传统气体圆柱体的这些特殊流体供应装置配备有各种流体监测和控制设备。这种设备例如可以包括泄漏检查监测器、分配线路中的压强传感器、用于保证所包含和分配的流体为了相关的处理操作处于适当热态的温度传感器、质量流动控制器、节流口元件等等。

在当前一代用于半导体加工试剂的流体存储和分配系统中最具创新且商业上最成功的是由ATMI公司(Danbury，CT)通过注册商标和进行商业化的那些系统。

流体存储和分配系统包括含有固相吸附材料的容器，该固相吸附材料对半导体加工流体试剂具有吸附性亲和力，由此，凭借这种吸附剂材料存储在容器中的流体可以有选择性地从其中被脱附并在分配过程条件下从该容器中分配出来。由于容器中其吸附性保持力效应，半导体试剂流体可以以低压强被存储，例如，以低于大气压的压强。由于这种低压强存储效应，与在高压气体圆柱体中阀头故障可能导致该圆柱体的气体含量的广泛扩散相比，提供了高水平的安全性。流体存储和分配系统在美国专利第5,518,528号；第5,704,965号；第5,704,967号；以及第5,707,424号中进行了各种描述。

流体存储和分配系统包括含有半导体加工流体试剂的并装备有压强调节器的容器，该压强调节器置于容器内部并与分配组件是流动连通的，而该分配组件用于在由压强调节器的设定值所确定的压强下分配流体。该压强调节器设定值可以设置为低分配压强水平。流体存储和分配系统在美国专利第6,101,816号；第6,089,027号；第6,360,546号；第6,474,076；以及第6,343,476号中进行了不同的描述。

因为调节器在大于调节器设定值的压强下防止流体排出，且因为调节器在容器内部并由此保护调节器不受周围污染和正碰，所以通过其内部压强调节器配置，流体存储和分配系统在高压流体的密封方面实现了安全性的提高。

在离子注入机应用中，流体存储和分配系统已经成为半导体加工工业中的标准气体源。目前，估计全世界4000个离子注入单元的安装基底的接近80％利用流体存储和分配系统。

为了保证流体存储和分配系统的正确利用，要求包括低压降分量和低于大气压的(torr级)压强的精确测量值的气体输送系统设计的特殊考虑。这就造成一个特别的问题，因为，存在大约六个生产离子注入机设备的主要制造商。每个制造商都制造多种模型类型且新产品每2至3年就被发布出来。这种情况产生大量不同的离子注入机系统并随后产生多种正在使用的气体监测技术，但有些技术是不适当的，要不然就是低效率和非标准的。

在当前最流行的离子注入机系统设计之一中，在流体存储和分配系统中流体存量的气体监测过程就要求通过一连串复杂的软件文件进行操纵，以便确定流体存储和分配容器中流体的压强。然后，用户还不得不人工地将压强转化为流体利用单位。该方法的问题是，用于在该实施中操纵软件屏幕所需的时间过多，且大多数离子注入机操作者和技术人员并不能理解用于将压强读数转化为有意义的利用表达式所需的数学转化。

鉴于事实上有许多个注入机单位(例如5至20个)被提供在典型大小的半导体制作设备或“加工(fab)”中，在用于在流体供应容器中分配所存储的流体的监测利用方面的前述缺陷就被加剧。这种单位的多样性是指，其经常要求操作者或技术人员花费许多时间用于所有注入机单元的监测操作以通过在半导体加工装置中的离子注入机或其它使用所分配流体的设备来确定流体消耗的流速和程度。