用于流体供应容器的终点监测和控制装置及流体供应装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是于2013年1月18日进入中国国家阶段的国际申请日为2011年6月18 日、国家申请号为201180036342. 3 (国际申请号为PCT/US2011/041013)、名称为"用于毛细 管辅助的流动控制的终点确定"的发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 根据美国法典第35篇第119节，在此要求2010年6月18日提交的第61/356, 451 号美国临时专利申请和2010年7月21日提交的第61/366, 523号美国临时专利申请的优 先权权益。出于所有目的，第61/356, 451号美国临时专利申请和第61/366, 523号美国临 时专利申请的公开内容在此分别以参引方式全部纳入本文。
技术领域
[0004] 本公开内容涉及在例如将半导体制造流体从该流体的源输送至半导体制造工具 的过程中，用于毛细管辅助的流动控制的终点确定。
【背景技术】
[0005] 在流体供应容器的使用中，可以在装置或操作中利用供应的流体，在该装置或操 作中，操作的连续性对于该装置或操作的经济特征是至关重要的。
[0006] 作为一个实例，可向半导体制造设施的离子植入工具供应掺杂剂流体。在工具操 作期间，掺杂剂流体供应的任何突然的意外耗竭都会迫使植入工具停止运转，且接着需要 在制造过程中丢弃或再制晶圆，以及由于安装新的流体供应容器来替代流体耗尽的容器而 造成操作延迟。
[0007] 这样的流体供应的突然意外耗竭以及伴随的操作打乱对加工系统造成严重的经 济损失。该问题与如下的流体供给容器的使用相关，该流体供给容器利用对供应的流体进 行的毛细管辅助的流动控制。
【发明内容】
[0008] 本公开内容涉及用于毛细管辅助的流动控制的终点确定。
[0009] 在一个方面，本公开内容涉及一种确定流体供应过程的终点的方法，该方法包 括：
[0010] 选择性地建立来自一个流体供应容器的流体流动；
[0011] 当建立流体流动时，采用一个静态流动限制设备和一个选择性可致动阀元件，控 制流体流动通过位于所述流体供应容器的内部容积中的流动通道；以及
[0012] 监测所述流体供应容器的或从该流体供应容器分配的流体的至少一个特性，以确 定餘占 .
[0013] 其中所述静态流动限制设备和所述选择性可致动阀元件沿着所述流动通道布置。
[0014] 在另一方面，本公开内容涉及一种用于流体供应容器的终点监测和控制装置，在 该装置中，当建立流体流动时，采用一个静态流动限制设备和一个选择性可致动阀元件，控 制通过位于所述流体供应容器的内部容积中的流动通道的流体流动。所述终点监测和控制 装置包括一个监测单元和一个CPU，该监测单元适于监测所述流体供应容器的或从流体供 应容器供应的流体的至少一个特性，并产生一个输出信号，该CPU以接收输出信号的关系 操作性地联接至该监测单元。该CPU具有存储在其中的终点条件信息，并响应于从所述监 测单元接收到指示终点条件的输出信号而产生一个控制信号，该控制信号用于终止来自所 述流体供应容器的流体供应。
[0015] 本公开内容的又一方面涉及一种流体利用装置，该流体利用装置适于执行上文概 述的本公开内容的方法。
[0016] 本公开内容的再一方面涉及一种如上文概述的方法，其中所述方法由一个流体利 用装置执行。
[0017] 在另一方面，本公开内容涉及上述的终点监测和控制装置，该终点监测和控制装 置与至少一个流体供应容器一起操作性布置。
[0018] 本发明的另一方面涉及一个流体供应系统，包括：流体供应容器，所述容器具有用 于容纳流体的内部容积；在该内部容积中的第一流动回路，该第一流动回路被布置以在从 容器供应流体期间控制流体的流动，所述第一流动回路包括静态流动限制设备和选择性可 致动阀元件；以及第二流动回路，该第二流动回路与所述容器联接以从所述容器中排出流 体，其中所述系统包括下列元件中的至少一个：
[0019] ( i )所述容器的内部容积中的缓冲贮存器，该缓冲贮存器与所述第一流动回路 联接，被布置以容纳流体，用于对流体释放至所述第一流动回路进行缓冲；
[0020] ( ii )所述容器外部的缓冲贮存器，该缓冲贮存器与所述第二流动回路联接，被布 置以容纳流体，用于对流体释放至所述第二流动回路进行缓冲；
[0021] (iii)压力调节器，被布置以调节所述第二流动回路中的流体压力；
[0022] (iv )压力传感器，被布置以监测所述第二流动回路中的流体压力；
[0023] ( V )质量流控制器，被布置以控制所述第二流动回路中的流体的质量流；
[0024] 其中当所述系统中包括元件（ii )-( V )中的任何一个或多个时，该系统可进一 步可选地包括一个CPU，该CPU被可编程地布置以接收来自一个设备的至少一个监测信号， 该设备监测所述流体供应容器或从该流体供应容器分配的流体的至少一个特性，以确定来 自所述流体供应容器的流体供应的终点。
[0025] 从本公开内容和所附权利要求可更充分地明了本发明的其他方面、特征和实施方 案。
【附图说明】
[0026] 图1是针对容纳三氟化硼气体的模拟流体供应容器，输送压力（以托为单位）和 流动速率（以sccm为单位）各自随时间（以小时为单位）变化的曲线，其中在供应容器的 内部容积中、在该内部容积中的真空致动阀的上游具有毛细管限制设备，该供应容器具有 联接至该供应容器颈部部分的阀头，该阀头用于打开或闭合该阀头中的阀元件，以相应地 使流体流动或者终止流体流动。
[0027] 图2是一个示意性的流体供应和利用系统的示意图，在该系统中，本公开内容的 监测和控制布置可有利地被实施用于流体供应容器的终点确定和操作管理。
[0028] 图3是根据另一实施方案的流体供应和利用系统的示意图，其中可使用质量流控 制器的比例-积分-微分（PID)输出来进行终点确定，且通过缓冲贮存器来增加流体供应， 从而适应终点条件下突发的压力降低。
[0029] 图4是对于利用毛细管辅助的流动控制的一个示意性的流体供应容器，输送压力 随着时间变化的曲线图，其中该曲线图示出了当容器达到终点条件时正在供应的流体的输 送压力的逐渐增加和突发降低。
【具体实施方式】
[0030] 本公开内容涉及用于毛细管辅助的流动控制的终点确定，例如可用于将流体供应 至诸如离子植入器的半导体制造工具。
[0031] 可使用如下方法执行终点确定，该方法包括：选择性建立来自流体供应容器的流 体流动；当建立流体流动时，利用一个静态流动限制设备（例如毛细管设备）和一个选择性 可致动阀元件，控制流体流动通过位于所述流体供应容器的内部容积中的流动通道；以及 监测所述流体供应容器或从该流体供应容器分配的流体的一个特性，以确定终点，其中所 述静态流动限制设备和所述选择性可致动阀元件沿着所述流动通道布置。
[0032] 所述静态流动限制设备可包括一个或多个毛细管类型通道或节流通道。例如，流 动限制设备可包括沿着流动通道的一部分平行布置的两个或更多个毛细管类型通道或节 流通道。
[0033] 所述静态流动限制设备可按照任何合适的方式和/或配置被定位在所述供应容 器的内部容积中。所述静态流动限制设备可例如定位在流动通道上的选择性可致动阀元件 之前或之后。在一个示例性布置中，所述静态流动限制设备被定位在所述选择性可致动阀 元件和流动通道的入口之间。在另一个示例性布置中，所述选择性可致动阀元件被定位在 所述静态流动限制设备和流动通道的入口之间。
[0034] 所述选择性可致动阀元件可以是任何合适的类型。例如，所述选择性可致动阀元 件可包括真空致动阀。在一个具体实施方案中，所述选择性可致动阀元件包括提升式阀。
[0035] 包含在流体供应容器中以及从流体供应容器供应的流体可以是任何合适类型。例 如，流体可包括在半导体制造操作中具有效用的流体，所述半导体制造操作诸如：化学气相 沉积、蚀刻操作、原子层沉积、平版印刷操作和离子植入。更具体地，流体可包括选自如下的 流体物质：胂、膦、三氟化硼、三氯化硼、四氟化二硼、乙硼烧、硒化氢、二氟化氣、硅烷、聚烷 基硅烷、有机金属试剂、氟（F2)、硫化氢（H2S)、锗烷（GeH4)、以及Si、Ge、Sn和Sb的氢化物 和烷基氢化物物质。
[0036] 在终点确定方法中，流体供应容器或从该流体供应容器供应的流体的一个特性被 监测，以确定终点。可以任何合适的方式进行该监测。在不同的实施方案中，监测包括将监 测的特性与参考特性进行比较，以确定终点。
[0037] 所监测的特性本身可以是任何有用类型，并可例如包括物理特性、瞬时特性、流体 动力学条件或任何其他品质、数量、特征或状态。在终点确定的具体实施中所监测的特性可 包括一个或多个合适的监测变量，例如流体流动持续时间、流体流动速率、流体压力、流体 温度、供应容器温度、供应容器重量、供应流体的组分的浓度，等等。
[0038] 例如，在以下情况下，可确定已到达终点：a)已检测到预定的流体流动速率；b)已 检测到预定的流体压力；C)已检测到预定的流体流动持续时间；d)已供应预定量的流体； e)已检测到流体压力的预定变化；f)已检测到流体流动速率的预定变化；和/或g)已检测 到供应容器和其内容物的预定重量或重量变化。
[0039] 在流体供应被布置以在已检测到预定流体流动速率时确定终点的情形中，在具体 实施方案中的终点流体流动速率可以在〇. 1到5标准立方厘米/分钟（seem)的范围内。用 户可配置流体供应监测布置，以在如下一个值时确定终点，该值是对于供应容器的正常分 配操作所预期的流动速率设定点的预定百分比，或者该值与对于正常分配操作所预期的流 动速率设定点成一指定比率。