用于流體供應容器的終點監測和控制裝置及流體供應裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是于2013年1月18日進入中國國家階段的國際申請日為2011年6月18 日、國家申請號為201180036342. 3 (國際申請號為PCT/US2011/041013)、名稱為"用于毛細 管輔助的流動控制的終點確定"的發明專利申請的分案申請。
[0002] 相關申請的交叉引用
[0003] 根據美國法典第35篇第119節，在此要求2010年6月18日提交的第61/356, 451 號美國臨時專利申請和2010年7月21日提交的第61/366, 523號美國臨時專利申請的優 先權權益。出于所有目的，第61/356, 451號美國臨時專利申請和第61/366, 523號美國臨 時專利申請的公開內容在此分別以參引方式全部納入本文。
技術領域
[0004] 本公開內容涉及在例如將半導體制造流體從該流體的源輸送至半導體制造工具 的過程中，用于毛細管輔助的流動控制的終點確定。
【背景技術】
[0005] 在流體供應容器的使用中，可以在裝置或操作中利用供應的流體，在該裝置或操 作中，操作的連續性對于該裝置或操作的經濟特征是至關重要的。
[0006] 作為一個實例，可向半導體制造設施的離子植入工具供應摻雜劑流體。在工具操 作期間，摻雜劑流體供應的任何突然的意外耗竭都會迫使植入工具停止運轉，且接著需要 在制造過程中丟棄或再制晶圓，以及由于安裝新的流體供應容器來替代流體耗盡的容器而 造成操作延遲。
[0007] 這樣的流體供應的突然意外耗竭以及伴隨的操作打亂對加工系統造成嚴重的經 濟損失。該問題與如下的流體供給容器的使用相關，該流體供給容器利用對供應的流體進 行的毛細管輔助的流動控制。
【發明內容】
[0008] 本公開內容涉及用于毛細管輔助的流動控制的終點確定。
[0009] 在一個方面，本公開內容涉及一種確定流體供應過程的終點的方法，該方法包 括：
[0010] 選擇性地建立來自一個流體供應容器的流體流動；
[0011] 當建立流體流動時，采用一個靜態流動限制設備和一個選擇性可致動閥元件，控 制流體流動通過位于所述流體供應容器的內部容積中的流動通道；以及
[0012] 監測所述流體供應容器的或從該流體供應容器分配的流體的至少一個特性，以確 定餘占 .
[0013] 其中所述靜態流動限制設備和所述選擇性可致動閥元件沿著所述流動通道布置。
[0014] 在另一方面，本公開內容涉及一種用于流體供應容器的終點監測和控制裝置，在 該裝置中，當建立流體流動時，采用一個靜態流動限制設備和一個選擇性可致動閥元件，控 制通過位于所述流體供應容器的內部容積中的流動通道的流體流動。所述終點監測和控制 裝置包括一個監測單元和一個CPU，該監測單元適于監測所述流體供應容器的或從流體供 應容器供應的流體的至少一個特性，并產生一個輸出信號，該CPU以接收輸出信號的關系 操作性地聯接至該監測單元。該CPU具有存儲在其中的終點條件信息，并響應于從所述監 測單元接收到指示終點條件的輸出信號而產生一個控制信號，該控制信號用于終止來自所 述流體供應容器的流體供應。
[0015] 本公開內容的又一方面涉及一種流體利用裝置，該流體利用裝置適于執行上文概 述的本公開內容的方法。
[0016] 本公開內容的再一方面涉及一種如上文概述的方法，其中所述方法由一個流體利 用裝置執行。
[0017] 在另一方面，本公開內容涉及上述的終點監測和控制裝置，該終點監測和控制裝 置與至少一個流體供應容器一起操作性布置。
[0018] 本發明的另一方面涉及一個流體供應系統，包括：流體供應容器，所述容器具有用 于容納流體的內部容積；在該內部容積中的第一流動回路，該第一流動回路被布置以在從 容器供應流體期間控制流體的流動，所述第一流動回路包括靜態流動限制設備和選擇性可 致動閥元件；以及第二流動回路，該第二流動回路與所述容器聯接以從所述容器中排出流 體，其中所述系統包括下列元件中的至少一個：
[0019] ( i )所述容器的內部容積中的緩沖貯存器，該緩沖貯存器與所述第一流動回路 聯接，被布置以容納流體，用于對流體釋放至所述第一流動回路進行緩沖；
[0020] ( ii )所述容器外部的緩沖貯存器，該緩沖貯存器與所述第二流動回路聯接，被布 置以容納流體，用于對流體釋放至所述第二流動回路進行緩沖；
[0021] (iii)壓力調節器，被布置以調節所述第二流動回路中的流體壓力；
[0022] (iv )壓力傳感器，被布置以監測所述第二流動回路中的流體壓力；
[0023] ( V )質量流控制器，被布置以控制所述第二流動回路中的流體的質量流；
[0024] 其中當所述系統中包括元件（ii )-( V )中的任何一個或多個時，該系統可進一 步可選地包括一個CPU，該CPU被可編程地布置以接收來自一個設備的至少一個監測信號， 該設備監測所述流體供應容器或從該流體供應容器分配的流體的至少一個特性，以確定來 自所述流體供應容器的流體供應的終點。
[0025] 從本公開內容和所附權利要求可更充分地明了本發明的其他方面、特征和實施方 案。
【附圖說明】
[0026] 圖1是針對容納三氟化硼氣體的模擬流體供應容器，輸送壓力（以托為單位）和 流動速率（以sccm為單位）各自隨時間（以小時為單位）變化的曲線，其中在供應容器的 內部容積中、在該內部容積中的真空致動閥的上游具有毛細管限制設備，該供應容器具有 聯接至該供應容器頸部部分的閥頭，該閥頭用于打開或閉合該閥頭中的閥元件，以相應地 使流體流動或者終止流體流動。
[0027] 圖2是一個示意性的流體供應和利用系統的示意圖，在該系統中，本公開內容的 監測和控制布置可有利地被實施用于流體供應容器的終點確定和操作管理。
[0028] 圖3是根據另一實施方案的流體供應和利用系統的示意圖，其中可使用質量流控 制器的比例-積分-微分（PID)輸出來進行終點確定，且通過緩沖貯存器來增加流體供應， 從而適應終點條件下突發的壓力降低。
[0029] 圖4是對于利用毛細管輔助的流動控制的一個示意性的流體供應容器，輸送壓力 隨著時間變化的曲線圖，其中該曲線圖示出了當容器達到終點條件時正在供應的流體的輸 送壓力的逐漸增加和突發降低。
【具體實施方式】
[0030] 本公開內容涉及用于毛細管輔助的流動控制的終點確定，例如可用于將流體供應 至諸如離子植入器的半導體制造工具。
[0031] 可使用如下方法執行終點確定，該方法包括：選擇性建立來自流體供應容器的流 體流動；當建立流體流動時，利用一個靜態流動限制設備（例如毛細管設備）和一個選擇性 可致動閥元件，控制流體流動通過位于所述流體供應容器的內部容積中的流動通道；以及 監測所述流體供應容器或從該流體供應容器分配的流體的一個特性，以確定終點，其中所 述靜態流動限制設備和所述選擇性可致動閥元件沿著所述流動通道布置。
[0032] 所述靜態流動限制設備可包括一個或多個毛細管類型通道或節流通道。例如，流 動限制設備可包括沿著流動通道的一部分平行布置的兩個或更多個毛細管類型通道或節 流通道。
[0033] 所述靜態流動限制設備可按照任何合適的方式和/或配置被定位在所述供應容 器的內部容積中。所述靜態流動限制設備可例如定位在流動通道上的選擇性可致動閥元件 之前或之后。在一個示例性布置中，所述靜態流動限制設備被定位在所述選擇性可致動閥 元件和流動通道的入口之間。在另一個示例性布置中，所述選擇性可致動閥元件被定位在 所述靜態流動限制設備和流動通道的入口之間。
[0034] 所述選擇性可致動閥元件可以是任何合適的類型。例如，所述選擇性可致動閥元 件可包括真空致動閥。在一個具體實施方案中，所述選擇性可致動閥元件包括提升式閥。
[0035] 包含在流體供應容器中以及從流體供應容器供應的流體可以是任何合適類型。例 如，流體可包括在半導體制造操作中具有效用的流體，所述半導體制造操作諸如：化學氣相 沉積、蝕刻操作、原子層沉積、平版印刷操作和離子植入。更具體地，流體可包括選自如下的 流體物質：胂、膦、三氟化硼、三氯化硼、四氟化二硼、乙硼燒、硒化氫、二氟化氣、硅烷、聚烷 基硅烷、有機金屬試劑、氟（F2)、硫化氫（H2S)、鍺烷（GeH4)、以及Si、Ge、Sn和Sb的氫化物 和烷基氫化物物質。
[0036] 在終點確定方法中，流體供應容器或從該流體供應容器供應的流體的一個特性被 監測，以確定終點。可以任何合適的方式進行該監測。在不同的實施方案中，監測包括將監 測的特性與參考特性進行比較，以確定終點。
[0037] 所監測的特性本身可以是任何有用類型，并可例如包括物理特性、瞬時特性、流體 動力學條件或任何其他品質、數量、特征或狀態。在終點確定的具體實施中所監測的特性可 包括一個或多個合適的監測變量，例如流體流動持續時間、流體流動速率、流體壓力、流體 溫度、供應容器溫度、供應容器重量、供應流體的組分的濃度，等等。
[0038] 例如，在以下情況下，可確定已到達終點：a)已檢測到預定的流體流動速率；b)已 檢測到預定的流體壓力；C)已檢測到預定的流體流動持續時間；d)已供應預定量的流體； e)已檢測到流體壓力的預定變化；f)已檢測到流體流動速率的預定變化；和/或g)已檢測 到供應容器和其內容物的預定重量或重量變化。
[0039] 在流體供應被布置以在已檢測到預定流體流動速率時確定終點的情形中，在具體 實施方案中的終點流體流動速率可以在〇. 1到5標準立方厘米/分鐘（seem)的范圍內。用 戶可配置流體供應監測布置，以在如下一個值時確定終點，該值是對于供應容器的正常分 配操作所預期的流動速率設定點的預定百分比，或者該值與對于正常分配操作所預期的流 動速率設定點成一指定比率。