CN102423665B - 具有空检测能力的基于衬里的液体储存和分配系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于储存和分配化学试剂和组合物，例如用于制造微电子器件产品的高纯液体试剂和化学机械抛光剂的流体供应系统，该流体供应系统具有在分配操作期间在所容纳的液体处于或接近耗尽时检测空或接近空的情形的能力。本发明描述了采用空检测检测布置的流体递送系统，其包括压力传感器，用于监控在供料包装和液压伺服分配泵中间分配的材料，或监控在周期进度表上被补充的分配器中的分配室补充次数，以将材料从分配器流到利用所分配的材料的下游设备。

Description

具有空检测能力的基于衬里的液体储存和分配系统

本申请是申请日为2006年4月25日、申请号为200680022747.0、发明名称为“具有空检测能力的基于衬里的液体储存和分配系统”中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请涉及2005年4月25日以Glenn M.Tom，John Kingery，Kevin O′Dougherty，Kirk Mikkelsen和Michelle Alberg的名义提交的标题为“″ZERO HEAD SPACE/MINIMAL HEAD SPACELINER-BASED LIQUID STORAGE AND DISPENSING SYSTEMSADAPTED FOR PRESSURE DISPENSING″的美国临时专利申请60/674,578和2006年1月24日以Glenn M.Tom等人的名义提交的标题为″MATERIAL STORAGE AND DISPENSING PACKAGESAND METHODS″的美国临时专利申请60/761,608以及2005年4月25日以Minna Hovinen，John Kingery，Glenn M.Tom，KevinO′Dougherty，Kirk Mikkelsen，Donald Ware和Peter Van Buskirk的名义提交的标题为″LINER-BASED LIQUID STORAGE ANDDISPENSING SYSTEMS WITH EMPTY DETECTIONCAPABILITY″的美国临时专利申请60/674,579和2005年4月25日以Weihua Wang，David Bernhard，Thomas H.Baum，Greg Mlynarand Minna Hovinen的名义提交的标题为″APPARATUS ANDPROCESS FOR STORAGE AND DISPENSING OF CHEMICALREAGENTS AND COMPOSITIONS″的美国临时专利申请60/674,577。所有这些临时专利申请的公开内容在此以其各自的全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于储存与分配化学试剂和组合物，例如用于制造微电子器件产品的高纯液体试剂和化学机械抛光组合物(抛光剂)的基于衬里的液体容纳系统，其具有在分配操作期间在所容纳的液体处于或接近耗尽时的空检测的能力。

背景技术

在许多工业应用中，化学试剂和组合物都需要以高纯状态供应，并且已经开发了专用包装，以确保所供应的材料在整个包装填充、储存、运输和最后的分配操作中维持纯的和合适的形式。

在微电子器件制造领域，对于各种各样的液体和含液体组合物尤其迫切需要合适的包装，因为在所包装的材料中的任何污染物，和/或任何环境污染物进入到包装内容纳(容纳)的材料中，可有害地影响利用这样的液体或含液体组合物制造的微电子器件产品，使得微电子器件产品产生缺陷或甚至对其所计划的用途变得无用。

出于这些因素的考虑，许多类型的高纯包装已经开发出来，用于微电子器件制造中所用的液体和含液体组合物，如光刻胶、蚀刻剂、化学气相沉积剂、溶剂、晶片和设备清洗制剂、化学机械抛光剂等。

已进入这样的应用的高纯包装的一种类型包括，包含在柔性衬里或袋中容纳液体或液体-基组合物的刚性外包装，该衬里或袋通过保留结构(retaining structure)如盖子或覆盖物被固定在刚性外包装的适当位置。这种包装通常称之为“盒套袋(bag-in-box)”包装。该包装的刚性外包装，例如可以由高密度聚乙烯或其他聚合物或金属形成，而衬里可以作为聚合物膜材料如聚四氟乙烯(PTFE)、低密度聚乙烯、PTFE-基多层结构、聚氨酯等的预清洁的、消毒的可折叠袋提供，选择这些材料以对该衬里所容纳的液体或液体基材料呈惰性。这种类型的包装可以以商标NOWPAK从ATMI Inc.(Danbury，CT，USA)商购获得。

在涉及这样的液体和液体-基组合物的衬里包装的分配操作中，通过将包括汲取管的分配组件连接至该衬里的端口，其中汲取管浸没在所容纳的液体中，液体就从衬里进行分配。在分配组件如此连接于衬里之后，流体压力就施加到衬里的外表面，使得衬里逐渐收缩并迫使液体通过用于释放到相关流路的分配组件而流到最终使用位置。

已经证明，采用的衬里包装中的顶空(容器中液面上空间，headspace)最小，并且优选为零顶空是有利的，以便抑制该液体或液体基组合物中的颗粒和微气泡的产生。

另外，在储存与分配来自衬里包装中的液体和液体基组合物中，期望控制分配操作，以便检测所分配材料的耗尽或接近耗尽的情况，以便能够及时实施下游操作的终止，或者新材料包的替换。因此，在结束阶段监控分配操作的可靠性，尤其是空状况(空条件，empty condition)或接近空状况的检测使得能够最大利用衬里包装，并且这是这样的包装的布置和实现的期望目标。

发明内容

本发明涉及用于储存与分配液体和液体-基组合物(liquid-basedcomposition)的包装设备和方法。

在一个方面，本发明涉及一种流体储存和分配系统，包括：

具有内部容积的容器；

在所述内部容积中的衬里，布置用于以零或接近零的顶空构造容纳液体介质；

适于配合所述容器的分配组件，用于在分配操作期间将液体介质从衬里取出；和

集成流量计，布置用于监控在分配操作期间从衬里取出的液体介质，并用于在出现空或接近空的状况时产生空或接近空的状况相关的输出。

在另一方面，本发明涉及一种衬里包装分配系统，包括：

具有内部容积的容器；

在所述内部容积中的衬里，布置用于以零或接近零的顶空构造容纳液体介质；

适于配合所述容器的分配组件，用于在分配操作期间从衬里取出(或递送)液体介质；

与分配组件连接并布置用于在分配操作期间液体介质通过其流动的流路；

这样的流路包括干线(in-line)部分和可选的支线部分；

布置用于分配的液体介质的第二容积，以使第二容积的分配直到液体介质的主容积已被完全分配后才进行，其中所述主容积包括衬里中的至少一部分液体介质，而第二容积由以下中的一个或多个构成：

(i)当主容积包含的液体介质少于衬里中的全部液体介质时，不同于构成主容积的液体介质的衬里中的一部分液体介质；

(ii)在流路的干线部分中或与之联通的液体介质的干线容积；和

(iii)在流路的支线部分中或与之联通的液体介质的支线容积；和

空检测器(empty detector)，布置用于监控所述分配操作，以及用于在主容积液体介质已被分配后，在所述第二容积分配开始时由于空或接近空的状况而产生空检测(检空，empty detect)输出。

本发明的进一步方面涉及一种衬里包装分配系统，包括：

具有内部容积的容器；

在所述内部容积中的衬里，布置用于容纳由顶空覆盖的液体介质；

储罐，用气压计与顶空和衬里中的液体介质以流体联通地连接，并布置用于容纳由气体覆盖的液体介质以确定储罐中的液位；和

空检测器，布置用于监控储罐中的液位并在储罐中的液位由于衬里的空或接近空的状况而发生改变时产生空检测输出。

本发明的另一方面涉及一种衬里包装分配系统，包括：

具有内部容积的容器；

在所述内部容积内的衬里，布置用于容纳由顶空覆盖的液体介质；

相分离器；

分配管线，以流体联通地连接衬里与相分离器；

液体介质流动管线，与相分离器连接以从其中释放液体介质；

储罐，位于相分离器之上，布置用于容纳确定储罐中液体介质液位的液体介质；

高架管线(overhead line)，以流体联通地连接相分离器与储罐；

第一液位传感器，布置用于检测储罐中的第一液体介质液位，在该液位处储罐容纳预定量的储备液体介质；

在所述高架管线中的第二液位传感器，布置用于在所述储备液体介质分配期间检测高架管线中的第二液体介质液位；

在所述高架管线中的第一流量控制阀，在所述第二液位传感器和所述储罐之间，布置用于在分配来自衬里的液体介质期间打开以填充储罐，以及用于在第一液位传感器检测到第一液体介质液位时关闭；

在分配管线中的压力检测致动器，操作性地布置用于在关闭高架管线中的第一流量控制阀后检测衬里的空或接近空的状况，并且在检测到衬里的空或接近空的状况时打开第一流量控制阀，以通过相分离器和液体介质流动管线分配储备液体介质。

本发明的进一步方面涉及一种衬里包装分配系统，包括：

具有内部容积的容器；

在该内部容积中的衬里，布置用于容纳由顶空覆盖的液体介质；

储罐，布置用于容纳确定储罐中的液体介质液位的液体介质；

分配管线，以流体联通地连接衬里与储罐；

与储罐连接并从其中排放液体介质的液体介质流动管线；

第一液位传感器，布置用于检测储罐中的第一液体介质液位；

第二液位传感器，布置用于检测储罐中的第二液体介质液位，其中储罐中的所述第二介质液位高于储罐中的所述第一介质液位；

气体联通管线，用于将储罐与以下进行连接：(i)储罐的周围环境，通过放空管线，该放空管线以流体联通地连接气体联通管线与该周围环境，以及，可选地，(ii)加压气体源，操作性地布置用于压力辅助分配来自储罐的储备液体介质，通过以流体联通地连接气体联通管线与加压气体源的加压管线，该放空管线具有在其中的第一流体联通控制阀，而第二加压管线具有在其中的第二流体联通流量控制阀，其中第一流体联通控制阀操作性地连接于第二液位传感器，以打开并调节储罐至第二液体介质液位的填充，以及在达到第二液体介质液位时关闭，在分配操作期间，用于随后来自衬里的液体介质通过分配管线和储罐分配到液体介质流动管线；和

在分配管线中的压力检测致动器，操作性地布置用于检测衬里的空或接近空的状况，并在检测到衬里的所述空或接近空的状况时打开第一和第二流体联通控制阀之一，用于在检测到空状况之后持续分配来自储罐的液体介质。

本发明的进一步方面涉及一种衬里包装分配系统，包括：

具有第一内部容积的容器；

在所述第一内部容积内的第一衬里，布置用于容纳由第一顶空覆盖的第一容积的液体介质；

放空通道，适于从第一顶空排出顶空气体；

具有第二内部容积的空检测储罐(empty detect reservoir)；

在第二内部容积中的第二衬里，布置用于容纳由第二顶空覆盖的第二容积的液体介质；

加压气体源；

第一导管(conduit)，连接于加压气源并布置用于使加压气体流动到容器内以向其中的第一衬里施加压力；

分配组件，适配于所述容器，以在分配操作期间在通过加压气源在第一衬里上施加压力时从第一衬里分配液体介质；

第二导管，连接分配组件和空检测储罐，以向空检测储罐递送分配的液体介质；

第三导管，连接于相同的或不同的加压气体源，并布置用于使加压气体流入空检测储罐中，以对其中的第二衬里施加压力；

第二放空导管，与空检测储罐的第二内部容积联通，并布置用于从第二顶空排出顶空气体；

第四导管，以分配联通地连接于空检测储罐中的第二衬里，并布置用于从其中释放液体介质；

在所述第一导管中的第一流量控制阀；

在所述第一放空导管中的第二流量控制阀；

在所述第二导管中的第三流量控制阀；

在所述第二放空导管中的第四流量控制阀；

在所述第三导管中的第五流量控制阀；

在所述第四导管中的第六流量控制阀；

第一液位指示器，布置用于检测在所述第一放空导管中存在液体介质；

第二液位指示器，布置用于检测所述第二放空导管中存在液体介质；

第三液位指示器，布置用于检测在第二衬里内存在液体介质；和

控制器，布置用于执行包括以下步骤的分配操作：

打开第一和第二流量控制阀，以从第一顶空排气；

使加压气体流入容器中以对第一衬里施加压力，从而实现液体介质的加压分配；

在第一液位指示器感测到在第一放空导管中存在液体介质时关闭第二流量控制阀；

打开第三和第四流量控制阀，以使液体介质从第一衬里通过分配组件和第二导管流到在空检测储罐中的第二衬里，以及通过第二放空导管对第二顶空放空；

当第二液位指示器感测到在第二放空导管中存在液体介质时关闭第四流量控制阀；

打开第五流量控制阀；

使加压气体流入空检测储罐中以向第二衬里施加预定压力，该预定压力低于在第一衬里上施加的压力；

打开第六流量控制阀并从第二衬里向第四导管分配液体介质，直至第二衬里中的压力由于第一衬里中的空或接近空的状况而降低；

在第三液位指示器检测到在所述第二衬里中的液体介质处于空或接近空的状况的指示时关闭第三和第一流量控制阀；和

在第一衬里中出现空或接近空的状况之后，从第二衬里继续分配液体介质。

本发明的仍进一步方面涉及一种衬里包装分配系统，包括：

具有内部容积的容器；

在该内部容积中的衬里，布置用于容纳液体介质；

分配组件，适配于所述容器，以在分配操作期间从衬里取出液体介质；和

传感器，布置用于检测分配相关的状况，以及用于产生指示所述状况的相关输出。

在另一方面，本发明涉及流体储存与分配方法，包括：

提供具有内部容积的容器和在该内部容积中的衬里，以零或接近零的顶空构造容纳液体介质；

从衬里分配液体介质；和

在分配期间利用集成流量计监控从衬里排出的液体介质，并在出现空或接近空的状况时从集成流量计产生与空或接近空的状况相关的输出。

本发明的另一方面涉及一种制造微电子器件的系统，其包括本发明的一个或多个容器和一个或多个用于将在这样的容器中容纳的材料施加至这样的微电子器件的子系统。

本发明的进一步方面涉及一种制造包含微电子器件的产品的方法，包括从一个或多个容器将一种或多种材料施加至微电子器件，以及将这样的器件结合到这样的产品中。

本发明又一方面涉及利用本发明的容器制造的改进微电子器件并且该微电子器件具有减少的缺陷。

本发明其他方面涉及对应于以上举例说明地鉴定的但缺少以上描述的衬里特征的那些类型的流体分配系统和方法。

本发明的进一步方面涉及一种材料分配系统，包括其中容纳有衬里的材料储存与分配包装，所述衬里适于容纳对其进行压力分配的材料，其中该包装通过分配管线连接于利用所分配材料的设备，并且分配管线具有操作性地设置在其中的伺服液压分配泵，而在该包装与该泵之间的空检测压力传感器操作性地布置用于提供指示该包装接近空状态的输出。

本发明又一方面涉及一种材料分配系统，包括其中容纳有衬里的材料储存与分配包装，所述衬里适于容纳对其进行压力分配的材料，其中该包装通过分配管线连接于利用所分配材料的设备，并且分配管线连接于布置用于从所述包装按照周期补充进度表接收抗蚀剂(或光刻胶，resist)以流到所述设备的分配器，而监视器适于检测指示该包装接近空状态而补充分配器所需的时间的增加，以及响应性地提供所述接近的输出。

在另一方面，本发明涉及一种供应材料的方法，包括通过从材料储存与分配包装中的衬里压力分配材料而将所述材料递送到利用材料的设备，所述递送包括从该包装将材料泵送至所述设备；以及监控所述泵所分配材料上游的压力以确定出现其压力逐渐增加地快速下降，作为该包装内的材料开始耗尽的指示。

在又一方面，本发明涉及一种供应材料的方法，包括：从材料储存与分配包装中的衬里通过压力分配材料而将所述材料递送到利用材料的设备，所述递送包括材料从所述包装流到分配器，该分配器布置用于从所述包装按照周期补充进度表接收抗蚀剂以流到该设备，监控该喷注室(杯，cup)的补充时间，以及在检测到对于补充分配器所需的时间的逐渐更快速的增加时响应性地产生输出，作为该包装中的材料开始耗尽的指示。

在进一步方面，本发明涉及一种压力分配系统，包括：封闭有内部容积的容器；设置于该内部容积中并适于在其内容纳用于压力分配的材料的衬里，以及适合于在该衬里上施加外部流体压力以进行压力分配的压力组件(pressure assembly)，其中该压力分配系统包括用于所述材料的第二容积，其中这样的第二容积构成了衬里的子容积，使得衬里的加压条件不同于对于从不包括这样的子容积的衬里主容积的材料的压力分配所需的加压条件。所述压力组件包括流体加压传动装置(drive train)，其适合于在从主容积分配材料期间和从第二容积分配材料期间，将加压流体递送到内部容积中以对衬里施加压力，从而将从主容积和第二容积分配的材料在整个分配过程中保持在相同压力下。

本发明的另一方面涉及一种微电子产品制造装置，包括如上所述的压力分配系统，和微电子产品制造设备，连接于压力分配系统以接收来自其的所述分配的材料。

本发明又一方面涉及一种供应材料的方法，包括：提供一种如上所述的压力分配系统；致动用于分配的压力装置；从衬里的主容积分配材料；以及之后的从衬里的第二容积分配材料；其中在从衬里的主容积分配和从衬里的第二容积的分配的整个过程中材料是在相同压力下进行分配的。

本发明的进一步方面涉及一种制造微电子产品的方法，包括通过如上所述的方法供应这样的材料，以及在微电子产品制造过程中利用来自这样的分配的材料。

本发明的其它方面、特征和具体实施方式根据以下公开内容和所附权利要求将会更充分地明显。

附图说明

图1是具有布置用于监控液体介质分配操作的空检测传感器的衬里包装分配系统的图示。

图2是具有液体介质的主容积和第二容积的衬里包装分配系统的图示，其布置以使在主容积的液体介质被完全耗尽之后第二容积才开始进行分配，而第二容积液体介质的分配启动布置用于监控液体介质分配操作的空检测传感器。

图3～5是在分配操作期间用于衬里包装的空检测监控的可选替换的储罐组件。

图6是根据另一具体实施方式的储罐空检测系统的图示。

图7是根据又一个具体实施方式的储罐空检测系统的图示。

图8是特定实施方式中的衬里包装和储罐空检测系统的图示。

图9是一种分配系统的图示，包括集成有伺服液压分配泵的基衬里的压力分配供应容器并利用空检测压力传感器，以确定作为接近供应容器的切换所需的空状况指示的压降开始。

图10是对于本发明一个具体实施方式的材料递送系统，供应包装出口压力作为分配的材料容积的函数的定性曲线。

图11是根据本发明另一具体实施方式，包括压力分配供应容器的晶片涂覆系统的图示，其中的压力分配供应容器具有将所述包装连接至分配器单元的分配管线。

图12是用于如图11所示类型的材料递送系统中的分配器单元(称为“CRD”)的时间-补充关系的定性曲线。

图13是如在图11材料递送系统中所采用类型的COT(旋涂子系统)模块的示意图。

图14是对于如在图11的材料递送系统中所采用类型的COT模块，作为分配抗蚀材料的容积(mL)的函数，在各自校正高度的压力下的时间-补充分配器的图示。

具体实施方式

本发明涉及用于储存和分配各种不同特性的化学试剂和组合物的液体容纳系统。尽管本发明后文中主要参储存与分配照用于微电子产品制造中所用的液体或含液体组合物进行描述，但是应该理解本发明的利用并不局限于此，而是本发明拓展至和涵盖各种广泛的其他应用和容纳的材料。

尽管本发明下文是参照包括各种衬里-基包装和容器的具体实施方式进行讨论的，但是应该理解，各种各样的这样的具体实施方式，例如涉及本发明的压力分配构造或其他特征，可以在无衬里包装和容器系统中实施。

本发明在多个方面涉及用于储存与分配化学试剂和组合物，例如在制造微电子器件产品中使用的高纯液体试剂和化学机械抛光剂的液体容纳系统，其具有在分配操作期间当所容纳液体处于或接近耗尽时的空检测能力。

如本文使用的，术语“微电子器件”是指涂覆抗蚀剂的半导体衬底、平板显示器、薄膜记录头、微型电子机械系统(MEMS)和其他先进的微电子组件。微电子器件可以包括图样化和/或包覆的硅晶片、平板显示衬底或聚合物，例如含氟聚合物衬底。而且，微电子器件可以包括中孔性或微孔性无机固体。

在液体和含液体组合物(此后称为液体介质)的衬里包装中，要求最小化衬里中液体介质的顶空。顶空是衬里中覆盖液体介质的气体的容积(体积)。

本发明衬里基液体介质容纳系统特别适用于在制造微电子器件产品中所用的液体介质。另外，这样的系统也适用于多种其他应用，包括医疗和药物产品、成型和结构材料、食品等，只要是需要包装液体介质或液体材料的环境，都是适用的。

如本文所用的，参照衬里中的流体提及的，术语“零顶空(zerohead space)”是指衬里完全被液体介质填充满，并且衬里中没有覆盖液体的气体容积。

相应地，如本文参照衬里中的流体提及的，术语“近零顶空(nearzero head space)”是指衬里基本上完全被液体介质填充满，只是存在非常小的覆盖衬里中液体介质的气体容积，例如该气体容积低于衬里中液体介质总容积的5％，优选低于衬里中流体总容积的3％，更优选低于流体总容积的2％，而最优选低于流体总容积的1％(或，换种方式表达，衬里中的液体体积超过了衬里总容积的95％，优选超过该总容积的97％，更优选超过该总容积的98％，而最优选超过该总容积的99％)。

顶空容积越大，覆盖气体被曳留和/或溶解在液体介质中的可能性就越大，因为液体介质在衬里将会受到晃荡、泼洒和位移，以及在包装的运输过程衬里受到刚性外围容器的冲击。这种情况又导致在液体介质中产生气泡、微泡和颗粒，这会使液体介质降低等级，并使得液体介质有可能不适合其预计的使用目的。出于这个原因的考虑，要求顶空最小化，避过优选用液体介质完全填充衬里内部容积而消除(即处于零或近零顶空构造)。

在衬里中存在顶空的情况下，与分配头连接的汲取管用作与衬里包装配合的分配组件，分配操作的结束通过汲取管气泡入口很容易确定，这种气泡表明衬里中的液体介质已经耗尽，仅有最初覆盖液体的剩余液体介质能够流过汲取管和分配组件的其余部分。

然而，采用零顶空或近零顶空构造，是不可能利用这样的气体进入汲取管以检测空或近空状况。

正如本文所用的，参照衬里或其他容器中的液体介质提及的术语“空”是指衬里或其他容器中的液体介质被完全耗尽。如本文使用的，参照衬里或其他容器中的液体介质提及的术语“近空”是指衬里或其他容器中的液体介质基本上被完全耗尽，例如，衬里或其他容器中剩余液体介质的容积低于衬里或其他容器总容积的5％，优选低于衬里或其他容器总容积的3％，更优选低于衬里或其他容器总容积的2％，而最优选低于衬里或其他容器总容积的1％。术语“空检测(检空，empty detect)”是指衬里或容器中的空或近空状况的检测，而术语“空头检测器”是指用于检测这样的状况的一种仪器。应该理解，通过这种检测器能够感测液体介质接近全部耗尽，实际上根据所采用的具体仪器和其灵敏度、标度等是不同的，而本领域的技术人员基于本文公开的内容根据既定的液体介质分配系统能够很容易地确定合适的检测器，而不需要过度劳动。

随着衬里中的液体介质接近耗尽，在零或近零顶空包装中朝着分配操作结束的方向存在流量的显著降低。例如，在容纳聚乙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)的示例性商购4-L箱包袋式衬里包装中，在99％的分配点处相对于分配操作早期阶段的流速可检测到液体流速出现20％的降低。

在一个方面，本发明利用了衬里包装的零或近零顶空构造中的液体介质接近用光的这种流速下降现象，通过让分配的液体介质流过一个集成流量计，而进行空或近空状况的检测。因此，集成流量计能够用于监控液体分配速率，而提供指示接近空状况的流速降低的输出，以便耗尽的衬里包装脱离分配操作，有利于容纳液体介质的新衬里包装以所需流速进行继续分配。因此，这样的集成流量计的使用，解决了设定点流速的任何降低是不可接受的应用中存在的潜在流速问题。

集成流量计可以商购获得，基于本文公开的内容，本技术领域的技术人员很容易确定这样的流量计的合适类型。在一个具体实施方式中，集成流量计是一种电子输出集成流量计，其提供的空检测输出信号，该输出信号可通过相关监控和控制设备处理。例如，衬里包装可以用RFID标签作为配件，例如配备到衬里自身上，或配备在衬里所倚靠的刚性第二层包装上。RFID标签可以包括一个RF天线，用于标签与查询该标签的处理控制器之间的信息传输。因布置用于监控分配流体介质流速的该电子输出集成流量计能够向包装上的RFID标签提供空检测信号，以便处理控制器接收与衬里包装液体介质耗尽或接近耗尽相关联的相应空警告信号，并执行自动切换到新的包装，或者另外地从用光的包装终止分配操作。

可替换地，出于相同的目的，电子输出集成流量计能够被布置成直接将液体介质接近耗尽相关的控制信号发送给处理控制器。

图1是具有布置用于监控液体介质分配操作的空检测传感器的衬里包装分配系统的图示。

如举例说明的，衬里包装分配系统包括一个包括刚性第二层包装12的衬里包装10，该第二层包装12限定了一个内部容积14，该内部容积14中放置了一个柔性、可折叠衬里16，用于容纳液体介质18。覆盖液体介质18的是包含气体的顶空20。结合到第二层包装12，与其中的内部容积14流体联通的是加压气体进料管24。气体进料管24又连接于加压气源(气源在图1中未显示)，通过该加压气源，加压气体按照箭头A所示方向流进气体进料管24。

由气体进料管24引入的气体进入内部容积14并对衬里16的外部表面施加压力，由此实现衬里的坍缩和液体介质18从此处的压力分配。

液体介质18的分配通过汲取管22是有利的，其中汲取管22延伸到刚性第二层包装12和衬里16中(例如，穿过衬里端口结构，在图1中为了方便描述，未显示)。汲取管22下端开口，来自衬里(衬里内部)的液体介质18在加压气体在衬里上施加压力的推动作用下流动，通过汲取管22和连接到汲取管的流动管线30，到达其中包含空检测传感器32的液体介质排放管34。液体介质从排放管34按照箭头B所示的方向排放出来。

代替向内部容积14引入加压气体，外压也能够通过液压或机械方式施加到衬里上，以实现衬里中液体介质的分配。

随着液体介质分配过程的推进，衬里16逐渐坍塌，直至液体介质耗尽。在该结合处，来自衬里中顶空20的气体，而不是液体介质，流进汲取管22、流动管线30和液体介质排放管34。气体而不是液体介质穿过空检测传感器32，从而启动所述传感器的衬里空状况或近空状况的检测。

这种空检测传感器可通过各种模式工作，以检测气体进入到液体介质分配流路。例如，空检测传感器能够利用光学感测气体穿过了适当物料的主干线透明管或储罐，例如含氟塑料聚合物，如聚四氟乙烯和全氟乙烯醚(PFA)的聚合物，或者可替换地是包括这种PFA管或储罐的传感器布置中的容量电效应。

尽管前述用于空检测操作的布置对于确定何时衬里的液体耗尽是有效的，但是它要依靠衬里中覆盖液体介质的顶空气体的存在。如果是衬里中完全充满液体介质的零顶空构造的情况，就没有气体可用于检测从衬里供应液体介质的终点。

图2是具有主容积液体介质和第二(附加)容积液体介质的零或近零顶空衬里包装分配系统的图示，其中的主容积液体介质和第二容积液体介质的布置为使主容积液体介质被完全用光之前不进行第二容积液体介质的分配，而第二容积液体介质的分配启动布置用于监控液体介质分配操作的空检测传感器。正如图2所举例说明的那样，举例说明的衬里包装分配系统包括衬里包装10，其包含一个刚性第二层包装12，限定一个内部容积14，在这个内部容积14中放置了一个柔性、可坍缩衬里16，用于容纳液体介质18。该衬里中没有顶空，但是衬里中除了其间的主容积液体介质外，还包括图示在实线40之内的第二容积。第二容积液体介质是衬里中主容积液体介质相同类型的液体介质，仅有的差别在于布置的第二液体介质只有在主容积液体介质分配完成后才能够进行分配。第二容积可以是衬里中相对于衬里中主容积分隔开的空间。

可替换地，第二容积可以放置于流动管线30的干线上，如所示的第二容积42，或者第二容积可以从流动管线30分支，如所示第二容积放置在三通管48上。管线上的第二容积42优选支线型的第二容积46，因为很难翻转和吹洗死角以将新鲜大量的液体介质供应到下游工艺过程中。内部第二容积40是最优选的，其优点在于减少了分配传动组件的需要，和比第二容积42和/或46的成本都低，以及内部第二容积40每个循环都提供新鲜的第二容积的高纯液体介质。

在图2系统中，连接到第二层包装12并与其中的内部容积14流体联通的是加压气体进料管24。气体进料管24又连接于加压气源(在图2中未显示气源)，通过这种布置，加压气体按照箭头B指示的方向流进气体进料管24。

由气体进料管24引入的气体进入内部容积14并在衬里16的外部表面施压，由此实现衬里的坍缩和液体介质18的压力分配。

液体介质18的分配通过汲取管22是有利的，该汲取管22延伸进到刚性第二层包装12和衬里16(例如，通过衬里的端口结构，在图2中为了方便描述而未显示)。汲取管22在其下端开口，衬里的液体介质18在加压气体施加在衬里上施加压力的推动下流动，通过汲取管22和连接到汲取管的流动管线30，而进入液体介质排放管34。液体介质从排放管34按照箭头A所示的方向排出。

在主干管线上的外部第二容积42安装在流动管线30上或与之联通，示出的是具有压力(箭头C示意性描述)施加于其上。支线第二容积46处于三通管48上或与之联通，例如，三通管48连接于这种支线管的末端，示出的是具有压力(箭头D示意性描述)施加于其上。

如果第二容积的液体介质在衬里内部相对于衬里的主容积液体介质隔开部分，则通过引入气体进料管24的加压气体在衬里上施加的压力，足以实现内部第二容积液体介质的分配。然而，如果该第二容积是在衬里包装的外部，在对应的第二容积衬里中，第二容积衬里必须具有施加于其上的附加压力，诸如通过加压气体的单独施用，或通过液压或机械方式在其上施加压力。

第二容积的布置和实施必须确保第二容积在主容积液体介质完全耗尽之前不会开始坍缩。例如，这通过使第二容积坍缩的力大于主容积坍缩的力就能实现。在第二容积液体介质上施加的坍缩力能够以“推”(在第二容积液体介质上施加主动压力)或“拉”(从第二容积抽或拉液体介质)方式施加。

第二容积的液体介质能够容纳在类似于容纳在主容积液体介质的衬里的聚合物膜衬里中，或者第二容积液体介质可以容纳在通过气囊、隔膜或坍缩管限定的区域，或者通过其他合适的结构确保主容积液体介质首先耗尽后才开始分配任何第二容积液体介质。基于本文公开的内容，特定布置的第二容积限制区域是易于确定的，但需要考虑成本、流通效率、流动通道中出现死区等因素。

在分配期间，随着主容积液体介质被完全耗尽，第二容积液体介质承担向下游工艺过程或使用分配液体介质的其他位点供应液体介质的任务。一旦出现从本发明的主容积液体介质向第二容积液体介质的切换，则分配系统中的空检测检测器就必须检测到这种变化。

一般而言，对第二容积的分配开始的检测可以通过安装在流动通道上的检测器(在图2中未显示)或执行检测的其他结构以任何合适的方式进行。有用的检测方案的示例性例子包括但不限于，布置用于检测主容积液体介质向下游使用点流动的压力衰减的压力传感器；与系统中“推”和“拉”元件使用相关的负载变化，因为可以检测随限定的第二容积液体介质分配增多而增加的负载增加；流量测定，如果第二容积安装在支线的三通管上；和/或测定第二容积液体介质的位移。在这样的检测方案中能够使用的特定仪器，各种各样地包括电子压力传感器；热或其他流量传感器；电流荷载监视器；容量的、感应的、霍耳效应、或光学位移元件等。

在一个具体实施方式中，第二容积液体介质可以以一个比用于分配第一衬里包装主容积液体介质所需的压缩力更低的独立加压气体的压缩力用于分配第二容积液体介质的第二衬里包装提供。

在一个特定的具体实施方式中，衬里包装利用了焊接至衬里的弹性(柔性)构件，其中弹性构件在性质上比构建衬里的衬里膜更硬。弹性构件的布置使得在衬里内形成了一个限定的子容积液体介质，例如，在衬里内部容积中的一个夹套结构，其可以伸缩而释放夹套内的液体介质。由此弹性构件就产生了一个小压降，例如1～3psig大小，但是相当精确地分配液体介质的量。

然后压力传感器或泵扭矩(通过泵产生的安培数测定)就能用于检测液体介质分配管线中的压降。如果衬里包装自身被用作泵，通过在衬里的外表面上施加压力进行压缩而使衬里坍缩并将液体介质从衬里排出，那么在衬里中的弹性构件将会产生一个维持分配管线压力所需传动压力的增加。

换句话说，当衬里另外变空时，为了维持连接于衬里包装的分配管线中具有的相同压力(与衬里总容积液体介质早期分配期间的压力相同)，通过传动例如加压气体递送流路，其例如可以包括在衬里上施加气体压缩力的空压机或流体泵，而施加到衬里上的压缩力的大小就需要增加，以克服与弹性构件相关的附加增加的压降。

空检测警报可能响应于当大多数液体介质从衬里内部容积被耗尽时出现的传动压力和分配管线压力之间的细微压差变化而被启动，然后，传动压力增加，而维持所需压力和弹性构件限定的子容积限定的分配液体介质的流速。

在衬里内部容积中，弹性构件限定的受限子容积可以是任何合适的形式。在一个具体实施方式中，弹性构件以以下形式提供：“V”-形板元件，例如通过超声波焊接、溶剂焊接或其他任何合适的方式焊接至衬里的边沿(底部、侧面或顶边)，“V”-形板元件的每一边焊接至衬里的每一边。在另一个具体实施方式中，弹性构件是以平的或微曲的矩形构件焊接至衬里平面部分的形式提供。在又一个具体实施方式中，弹性构件布置成碟状构件，而焊接至衬里的平面部分，例如接近衬里中部的部分。

因此，本发明构思的压力分配系统，包括一个封闭内部容积的容器，设置在所述内部容积中并适合容纳压力分配材料的衬里，以及适合用于在衬里上施加外部压力用于压力分配的压力组件(装置)，其中压力分配系统包括用于所述材料的第二容积，其中第二容积构成了衬里的子容积，其压力分配所需的加压条件不同于不包括这种子容积的衬里主容积材料压力分配所需的加压条件。压力组件包括适用于在主容积材料分配期间和第二容积材料分配期间递送加压流体进入内部容积而在衬里上施加压力以维持分配材料在主容积和第二容积整个分配操作期间处于相同压力的流体加压传动装置。

流体加压传动装置，在一个实施方式中，包括适用于维持主容积和第二容积的整个分配操作从头至尾期间处于相同压力的空气压缩机或流体泵的流路(flow circuitry)。

衬里使用时，容纳适合计划应用特性的材料，例如制造微电子产品的材料。以上描述的压力分配系统能够作为微电子产品制造设备的一个部件提供，与压力分配系统连接而接收其分配的材料的微电子产品制造设备组合使用。

以上描述的压力分配系统能够用于供应材料的方法中，其中压力装置启动后，接着首先进行衬里主容积材料的分配，随后是衬里第二容积材料的分配，而衬里主容积材料分配和衬里第二容积材料分配的整个过程中，材料的分配是在同一压力下进行的。例如分配的材料可以包含微电子产品制造中的材料，由此材料可以如所描述那样进行分配，并在微电子产品的制造加工过程中利用。

在另一个具体实施方式中，衬里包装空检测系统包括一个改进的气压计，以提供用于微电子器件器制造操作中的晶片加工所用液体的储罐。在这种布置中，衬里包装在衬里中具有顶空，从那儿能够抽出顶空气体，以在衬里包装中提供最小顶空。该顶空的容积例如可以在数量级上为100～150mL，其向储罐容器排气，用于液位检测，以提供当衬里中所存液体介质达到、或接近耗尽状态时感测衬里包装空检测状况的能力。

在这种空检测系统中所用的储罐能够是任何合适的类型，例如如图3～5中所示的备选形式之一，其中相应部件和特征在各自的附图中都相应地标号。

参照附图3，储罐系统60布置用于接收进料管64中衬里包的液体介质，进入储罐62后在那儿形成液体介质容积66，而进料管64的多余气体形成气体空间70，从那里多余的气体可以被排掉，在排空管线76中包括一个流量控制阀78。

从储罐，容积66的液体介质可以排放到其中包括流量控制阀74的管线72中，通过这里后，到达下游使用设施或位置，例如微电子器件制造设施。

为了监控空状况或近空状况的出现，放空阀78和液体介质流量阀74被关闭，向衬里包中中的衬里外表面施加分配压力，以使顶空气体从衬里被迫到达储罐62的顶部区域。当液体介质被完全从衬里排出时，储罐62顶部区域的气体处于压力下，就能够实现储罐中液体介质的压力分配而到达下游过程，以完成液体介质的进料，而不用终止流动。

从储罐到下游工艺过程的液体介质分配期间，容纳现存液体介质的新衬里包装能够连接到液体介质分配系统的流路中，或者以其他方式“切换进来”以更新衬里包装分配操作。

在衬里包装“耗干”期间从储罐62分配的液体介质量，如图3中用交叉阴影线画出的容积68所示。随着这个补充量的液体介质(容积68)分配到下游工艺过程中，这种液体介质的下降液位将会被液位检测单元80检测。液位检测单元80可以引入任何合适类型的液位传感器元件，例如红外液位传感器或容量传感器，通过检测单元80感测的空状况或近空状况，可以使检测单元启动合适的警报，并送出控制信号到自动切换系统，以换入分配所用的新衬里包装，或者采取其他合适的行动。

图3的储罐系统设置在过程流路管线上，既起到衬里包装排干分配材料时供应液体介质的缓冲罐或储存罐的作用，又起到即使在衬里包装的衬里中存在顶空时用于提供合适的警报或相关行动的液位检测装置的作用。

在图4中储罐系统中，储罐的结构除了储罐在中间部分具有一个直径缩小部分82用于液位检测传感以外，与图3所示的相同，而直径缩小的部分，如所示，由截头锥形过渡部分84和86位于两侧。

除了直径缩小部分82相对于图4的检测系统中该部分长度具有一个拉长特征外，如图5所示的检测系统是图4中的检测系统相同的结构，而图5系统中直径缩小部分82在其下端如所示那样具有一个流量限制器90。

图3～5的三个储罐空检测系统布置用于最小化分配液体介质中溶解气体的引入，因为任何溶解气体都能在后来以气泡形式出现。图4和5的空检测系统具有一个直径缩小的中间部分82，限制了气体扩散进入分配的液体介质。图5的系统已经证实，为气体的引入提供了更长的障碍(即图5的系统提供了气体从液体介质离析的长通道)。作为另一个变体，储罐能够制成上部气体段和下部液体部分，中间通过一个长长的盘管互连，以给储罐各个气液部分提供良好的隔离。

图5的储罐提供了一个外来气泡的捕获器，捕获的气泡在顶空气体从衬里包装进行最初排出之后通过衬里而被排除。如果气泡上升通过储罐直径缩小的中间部分，这种气泡的移动可能会导致储罐显著的对流混合，这将会加速液体介质的气体吸收。在顶空气体初始转移期间，压力逐渐增加将会迫使气体上升到储罐的顶部。

图6是根据另一个具体实施方式的储罐顶空检测系统的图示，并描述了正常分配期间储罐的加压过程。先前描述的图3～5的气压计储罐布置，在整个分配时间内液体介质在压力下都保持在储罐中。该液体介质混合后进入下面的储罐，而气泡可能随后与液体介质分配。图6的系统在储罐中于常压下储存储备液体介质。

图6的衬里包装和储罐系统100包括如图示的衬里包装116，其连接于包含位于压力开关或传感器上游的止回闸或阀门的分配管线118。从压力开关或传感器，液体介质和顶空气体流过管线112进入相分离器，其中气体通过止回阀、相分离器、储罐102和阀门V3和(如果存在)V1排空。当液体介质液位升高到液位传感器1时，阀门V3关闭，而储存储备量的液体介质。

储罐102连接于气体排放管线106，该管线106又连接到其上具有阀门V1的排放管110(到排气口)和其上包含阀门V2的分支管线108(到N2)。储罐102位于相分离器的上方，在相分离器的上部与上面叠置的储罐通过其上具有液位传感器2和阀门V3的高架管线104流体联通连接。相分离器在其下部又连接于其上含有阀门V4的液体介质流动管线。

当衬里包装准备向下游工艺过程分配液体介质时，阀门V4打开，液体介质开始流动。浮动气泡通过相分离器而被捕获，而液体介质继续分配。当衬里包装116流空时，分配管线中的压力下降，压力开关/传感器将会启动。然后阀门V3就打开，液体介质从储罐进料到分配过程。当液体液位下降至液位传感器2时，阀门V3和V4关闭，则衬里包装116将需要切换。

由于在管线118上存在止回阀/阀，衬里包装116能够在液位传感器1启动时脱开管线，而在下游工艺过程从储罐中的储备液体介质进料的同时切换衬里包装。

阀门V1和V2是可选的系统组件，其能简单地在储罐打开排空时工作。但是，出于安全考虑和最小化溶剂蒸发的目的而言，在属于或含有挥发性材料的情况下，优选使用阀门V1，并在储罐填充时打开。当储罐填充到液位传感器1时，V1将会关闭。管线118上的压力开关或传感器一旦启动，表明衬里包装已空，阀门V3打开，阀门1也打开，而允许使用储备液体介质。另外，如果压力分配需要，阀门V2将会代替阀门V1打开。

如果阀门V1在从储罐分配液体介质期间使用，下游泵就有可能由此产生的负压条件而产生气泡。使用阀门V2代替阀门V1进行加压，就会出现这种负压事故。溶解的气体可能存在于从储罐中出来的储备供应液体介质中，但是由于所涉及的操作时间短，这种结果应该是最小或根本不存在。

图7是根据还有的另一个具体实施方式的储罐空检测系统的图示。图7中并未显示出衬里包装，但是可以包含的衬里包装类型能够从ATMI，Inc.(Danbury，CT，USA)以商标名PDMPak商购获得，该衬里包装连接于液体介质进料管线126(“PDMPak”)。进料管线126含有止回阀或其他类型的阀门，这种阀门的下游就是压力开关或传感器。

进料管线126连接于在其上部具有液位传感器2的储罐122，液位传感器1安装于其下部。储罐的下部连接到其上具有流量控制阀V3的排放管124。在其上部末端，储罐连接于管线128，该管线又连接到其上具有阀门V1的分支管线130(到排气口)，以及其上含有阀门V2的分支管线132(到N₂)。

在图7的系统启动时，顶空气体从衬里包装被迫通过止回阀/闸，向上穿过储罐并从管线128和130排出，V1处于打开状态。当液体开始流向储罐，开始对其进行填充时，液位开始上升，当达到液位传感器2时，阀门V1关闭。然后系统准备向下游工艺设施例如微电子器件制造设备分配液体介质。应该注意，液位传感器2可能换种方式安装于管线128上，由此使储罐完全填充满化学品，而进一步最小化气体曳留。当衬里包装达到空状况时，压力开始下降，而这种压降就启动压力开关。使用者可选择设定阀门V1或V2之一在这种工作阶段下打开。如果阀门V1选择打开，则系统中的压力将会从分配压力降回到常压。如果阀门V2选择打开，则储罐的压力将会升高到系统使用作为衬里包装分配操作加压气体的氮气的供应压力。

在图7系统中，使用者有能力在液位传感器1和液位传感器2之间递送液体介质。

当液位传感器1启动时，衬里包装应该切换而分配操作应该终止。

在管线126上存在止回阀，就使得使用者能够在液位传感器2启动时移走和切换衬里包装，由此限制了下游使用液体介质的工艺过程的停机时间。

图8是一个特定实施方式中的衬里包装和储罐空或近空检测系统的图示。这个具体实施方式使用了压力分配和液位检测，而不需要分配气体(加压气体)接触液体介质。

图8的系统使用了“瓶套袋/气囊(bag/bellow in bottle)”型的衬里包装作为空检测容器，布置用于空检测监控衬里包装和储备液体介质向下游工艺过程设施的压力分配，而不用分配气体直接接触液体介质。

在图8系统启动时，阀门V1和V2打开并从衬里包装200顶空排气，所述衬里包装200包括容纳衬里204的容器202，并经由盖208与包括汲取管206的分配组件连接。加压气体(N₂)通过加压气体进料管210引入到容器202的内部容积，向衬里上施加压力，而实现液体介质的压力分配。

图8系统中的衬里包装能够是任何合适的类型。这种类型的容器可以从ATMI，Inc.(Danbury，CT，USA)以商标名NOWPAK商购获得，具有4-L液体介质容量，以及3-端口探测器设计，如举例说明的所示。

当液位指示器1传感液体时，阀门V2关闭，这就中断了顶空气体流出阀门V2。然后阀门V3和V4打开，让液体介质经由液体介质传输管线220进入空检测容器226。空检测容器布置成直通端口结构，而使气体从阀门V4和排气管222逸出。

一旦液位指示器2感知液体的存在(液位指示器3布置成液位指示器2启动之前启动)，阀门V4就关闭，由此终止液体介质流过这个排气阀。经过一个短延迟后，阀门V5打开，由此让加压气体(N₂)引入，以向空检测容器内部容积提供压力。该空检测容器的供应压力设置成稍微低于向衬里包装内部容积施加的供应压力。通过这种布置，只要液体介质处于衬里包装内，液体介质就会从衬里包装进行分配，而不会从空检测容器226进行分配。

一旦所需压力通过加压气体流过阀门V5达到，阀门V6就打开，将液体介质排放管228中的液体介质供应到下游过程设备250。下游过程设备250可以是任何合适的类型，例如微电子器件制造设备，其包括一个淀积室，用于在半导体衬底上沉积光刻胶；一个离子注入设备，用于半导体衬底的离子注入；一个化学气相沉积设备，用于接收在平板显示器衬底上沉积金属的有机金属试剂等。实际上，衬里包装进料设备中的液体介质被完全用光。当这种情况发生时，空检测容器内的压力就会下降。流过阀门V5的氮气产生的分配压力进行了补偿代替并继续从空检测容器向下游工艺过程分配液体介质。

液位指示器3在空检测容器进行分配时被启动，这表明衬里包装需要替换。阀门V3和V1在液位指示器3启动时将会关闭，由此容许衬里包装安全切换而同时下游的工艺过程继续在空检测容器储备液体介质供应下工作。空检测容器布置成具有最小液体介质储备，以便空检测容器能够供应足够的液体介质用于继续操作，例如在一个特定的实施方式中，分配的微电子器件试剂的数量足够2船载晶片(即2营业地用(two lots)晶片(＝50晶片))。一旦衬里包装被切换出来，就重复液体介质分配过程。

空检测容器能够以任何合适的方式进行构造和操作。在一个具体实施方式中，空检测容器用可坍缩膜制成，其可在不向液体介质直接施加压力的情况下被加压，因此避免了成泡气体饱和的液体介质。

其他可以用于避免加压气体接触液体介质的加压结构包括袋、气囊、坍缩管等。

另一可替换结构采用一根管，具有一个浮球为空检测容器加压，同时保持液体介质与加压气体分开。这种方法的一个变体，应用柱塞或活塞都能够起到同样的效果，其中的活动部件能够进行调节，而不会对分配液体的所需纯度状况产生负面影响。

在又一个实施方式中，本发明设想了具有集成传感器的超高纯包装，以增加包装的功能性，例如改进了在其储存期间、运输和随后的使用中的包装内容物的识别，以及从包装到工厂自动化/控制的集中IT系统之间的连接信息，由此实现成本降低，生产效益增加，从而增强包装盒包装产品的成本核算效益。

出于这种目的使用的传感器，可以采用被动无线电频率识别(RFID)技术，术语“被动(passive)”是指这种技术不使用电池供应能量，而是在询问RF信号中使用RF能量。在这种信号中的电能，其也可以包含信息，通过天线接收。简单的电路就能处理所感知的电信号，例如通过二极管电路整流，以及例如通过电容电路储存，以便于在合适的积分时间之后，所处理的信号可以用于唤醒并操作被动RFID芯片。

被动RFID，尽管用于只读或读写非易失性存储器操作，在本发明的各种包装应用中，也能用于传感器中，特别是所感知的所需数据密度足以低至通过被动方法中能量限制就能满足的环境。各种被动RFID方案都可以利用，包括ISO 14443(类型A、B和C)，在13.56MHz下操作，和EPC Gen-2，在约900MHz操作。

在本发明广泛的实践中能够使用的传感器包括但不限于，液体或固体水平(液位)传感器，以及物质性质传感器。

液位传感器能够是各种类型的，包括重力传感器。当采用箱-包-袋型包如由ATMI，Inc.(Danbury，CT，USA)以商标名NOWPAK商购获得的，则衬里壁一般是无支撑的，整个衬里由分配喷嘴自由悬挂。在这种结构中，应力量和由此在分配喷嘴物理支撑上产生的机械变形(应变)，通过传感器是能够进行测量的，由此确定衬里中剩下的材料量。例如，这种测量方法可能精度较低，为总衬里容积的1/8级别，类似于汽车燃料计量表，而传感器在工厂时就设定为零。为了改进这种传感器应用的具体实施方式的灵敏度，分配喷嘴能够用具有特定物质厚度的特定物质制成，其上可以安装应变仪，以测定应变，例如，使用惠斯通电桥(Wheatstone bridge)电阻阵列，使其中一个或多个制成的支脚具有应变敏感性。

因为应变与温度有关，因此也能通过热传感器同时测定温度，而作温度效应的校正。组合的应变仪/温度传感器能够作为电池供电的硬连线传感器实施，而经由衬里包装分配部分的安装法兰形变测定衬里包装中的材料重量。这种类型的衬里包装液位传感器也能够进行硬连线(hardwired)供电和联通，和/或能够适用于无线联通，采用电池供电(例如主动RFID)，或者采用被动RFID传感器。例如，传感器放置于安装在分配喷嘴上的可处理衬里上，如被动RFID方案，成本较低，易于实现物质存量传感。这类型的无线传感器能够实现关于物质跟踪系统的天线/读出器组件的集成方式，或者它们独立执行。

可替换地，应变传感器能够配置到分配喷嘴的设备(下游工艺过程)一侧，以采用相同或类似的硬件和硬连线(数据和供电)接口测定连接到设备的容纳材料衬里的重量。

本发明构思在箱-装-袋或袋-套-袋衬里应用中的液位传感器用途。在这些情况下，液体介质从衬里包装中移出，通过泵加压流体(气体或液体)进入箱或外袋内的中间空间，压缩挤压衬里的外部表面，就能实现或辅助进行，这样衬里坍缩而使其中的液体介质排出。由于在这种包装布置中的外部容器具有固定容积，中间的空间(衬里和外部容器之间)的容积提供了衬里中剩余材料量的直接指示。

在一个实施方式中，这种中间空间的容积通过以下方式传感：1)暂时关闭出口或衬里的下游导管，2)递送已知量的气体进入箱-装-袋或袋套袋型包装中的中间空间，和3)测定由于材料进入包装内中间空间的这种增加脉冲导致的压力增加。这种传感器布置优选硬连线，在加压流体的进口点用一个接到外部容器外部上的模块实现。这种布置在衬里内容物的可压缩度和加压气体之间存在显著差别时特别有利。

关于物质性质传感器，在衬里中的液体介质各种性质能够用于物质性质监控，以最优化下游过程使用这种液体介质，而剔出已经变质的液体介质，以回收超过其标准保质期的液体介质，以检查和确保材料包装的精度等。

在这种应用中，材料性质传感器能够是任何合适的类型，例如，硬连线微型传感器、无线电池供电微型传感器、或集成到超高纯可抛弃衬里包装中的被动传感器、或在其它可抛弃产品包装组件中。

将被动RFID传感器直接集成到衬里包装中，可以以有效和有成本效益的方式实现材料性质的精确监查和跟踪。

本发明在一个特定方面包括使用一个嵌入式流体分析传感器，其集成到分配喷嘴或衬里包装上，例如，经由硬连线的电数据接口，以监控在使用期间的高纯可抛弃包装内的材料。

因此，本发明广泛地构思用于各种类型的传感器包装中，包括例如(i)用于在储存、运输或安装环境中安装后监控产品及其包装的平衡的热传感器，(ii)用于监控产品保存期的电化学传感器，如通过原位分析由于老化、环境污染、pH值变化、气体渗透等作用而生成的有机物、无机物或副产物，和(iii)光学散射传感器，用于监控包装产品应用中产品组合物的均一性和混合/混合度。

另外，本发明构思用于采用压力分配的衬里-基包装的材料的递送系统，以及易于检测到材料供应包装耗尽的材料递送系统。

在一个具体实施方式中，本发明提供的材料分配系统包括一种其中容纳有衬里的材料储存与分配包装，适用于容纳其压力分配的材料，其中该包装通过分配管线连接于使用分配材料的设备，而分配管线操作上在其中放置了一个伺服液压分配泵，以及在包与泵之间的空检测压力传感器，操作上布置用于提供指示包装接近空状态的输出。

系统可以进一步包括一个储罐气体分离器和排气装置，设置于包装和伺服液压分配泵之间的分配管线上。可选地，系统还可以包括一个过滤器，设置于储罐气体分离器和排气装置与泵之间的分配管线之间，以及一个泵分配管线下游的气动顺序阀装置(放空阀/顺序阀，或AV/SV，装置)。

衬里可以合适地容纳化学试剂，如光刻胶或其它微电子产品如半导体仪和平板显示器制造中使用的材料。

在上述系统中，压力传感器能够在操作上连接于独立于包的控制器，使之能够在包接近空状态时切换出。

本发明的另一具体实施方式涉及材料分配系统，包括其内包括衬里的材料储存与分配包装，适用于容纳其压力分配的材料，其中包装通过分配管线连接于利用分配材料的设备，分配管线连接于分配器，布置用于按周期补充安排接收所述包装的抗蚀剂，使之流向制造设备，以及监控器，适用于检测包装接近空状态的分配器指令补充所需时间的增加，并响应性地提供这种接近空状态的输出。

在这种实施方式中的分配器能够包括一个泵，例如气动泵、液压泵等，其中在旋涂子系统中的喷注室(杯，cup)的不同高度有变化，其中分配器(泵)装置的分配室填充高度是经过校正的。正如在上下文中所使用那样，术语“喷注室”是指腔室(泵腔)，其具有一个触片旋转位置，并与分配臂和喷嘴、双转子电动机、以及硅片夹相联。分配器系统能够在包装和分配器之间的分配管线上包括储罐气体分离器和排气装置。在储罐气体分离器排气装置和分离分配器之间的分配管线上可以提供一个过滤器，而AV/SV阀装置能够提供在分配器分配管线下游。AV/SV阀装置包括一个气动自动阀(作为装置的开/关AV部分)和一个回吸阀(作为装置SV部分)，其中SV部分反向置换容积，以使所分配的材料微微被吸高到喷嘴，这样在旋涂之后液体弯月面就不会地落在旋片上。

衬里可以适合地容纳化学试剂，如用于微电子产品例如半导体仪器和平板显示器制造所用的光刻胶或其他材料。

在以上描述的系统中，监控器能够在操作上连接于控制器，以使包装一旦接近空状态就能够分开包装，使其切换出来，和/或监控器能够适配用于执行系统中的其他操作，例如工艺过程控制功能。

在另一方面，本发明涉及的基于衬里的材料储存与分配包装用于材料如光刻胶的直接压力分配。这种包装布置成在分配之前移出顶空气体是有利的，这样可以实现零或近零顶空状况，由此避免在包装的分配材料中产生微小气泡。

通过具体的实施例的方式，在半导体制造设备中，这种基于衬里的光刻胶存储分配包装可以集成伺服液压连接的分配泵，用于向半导体晶片涂覆设备递送光刻胶。

在这种类型的分配系统中，分配压力能够通过传感器监控，这种压力的下降逐渐迅速增大的情况，称为“垂降(droop)”，是由于分配容器接近空状况，能够用作过程参数，确定供应包装有必要切换出来的时间。

这种类型的分配系统300示于图9中，包括一个基于衬里的压力分配供应容器302，其集成的伺服液压分配泵包括一个伺服活塞液压马达308和一个液压流体联轴器310。该系统利用了空检测压力传感器306，确定压力垂降开始，以作为供应容器接近空状况必须切换出来的指示器。

伺服液压分配泵安装于分配管线312上，带有一个上游流量控制阀314和一个下游流量控制阀316。分配管线312进一步包含一个储罐气体分离器320。排气管线322连接于储罐气体分离器320，并在其中包括一个流量控制阀324，用于调节储罐的气体排放。

储罐气体分离器320的下游是一个过滤器326。该过滤器又安装在分配管线312上的伺服液压分配泵的上游。同时在分配管线312上还安装了一个气动顺序阀328(放空阀/顺序阀，或AV/SV)，作为一个阀门一前一后提供了开/关回吸操作，既有利于将光刻胶递送到晶片330操作的分配模式，也有利于该操作的补充模式。

在图9系统中，在伺服液压分配泵中的泵振动膜是分配和补充模式的传动器。分配和补充的时间是泵工作参数。供应包装302空状况的开始，通过传感器306检测，空状况与接近空状况一样选择一个预定的压力垂降。供应包装出口压力作为分配材料容积的函数的定性曲线，如图10所示。

尽管以上描述的利用空检测压力传感器检测光刻胶供应容器空状况开始的方法是一般可靠性的，但是传感器不但相当昂贵的，还不能监控分配操作的工作情况的各个方面。

因此，在一个具体实施方式中，本发明设想基于衬里的材料储存分配包能够提供用于直接压力分配材料如光刻胶，并集成了分配器单元，例如Hideyuki Takamori的美国专利6319317描述的那些类型，其全部内容在此引入，作为参考。

图11是晶片涂覆系统400的图示，包括一个具有分配管线412与之连接的压力分配供应容器402。在分配管线412上安装的分配器(泵)单元包括一个气动联接器部分410。如果阀门处于打开状态，分配器单元能够从这种阀门经过排放管线446进行排气。通过进料管线448与三通阀444连接的是电-气动调节器450。分配器单元包括一个补充原位置传感器452。

图11系统参照图9的描述，另外布置成分配管线412上设置储罐气体分离器420，连接于其上安装流量控制阀424的排气管线422。储罐气体分离器420处于过滤器426的上游。分配器单元上游和下游各有一个流量控制阀414和416与之相联，例如可以作为一个分配器单元的集成组件，而AV/SV串联阀428安装在分配管线412上的晶片430的上游。

在图11系统中，泵隔膜是分配操作中仅有的传动器。在补充模式中，压力分配包装是传动器，而分配器隔膜是跟随器，补充时间是包装压力、抗蚀剂粘度、分配器相对于供应包装的高度、过滤器选择、分配器分配容积、过滤器载荷、分配管线几何形状和流量限制条件的函数。补充分配器单元所需时间是供应容器接近空状况的一个早期指示，与空条件出现的压力垂降是一个反比关系。

空状况(条件)的选择按照抗蚀剂涂覆单元(“COT”)晶片喷注室模块的每一喷注室高度的预定容器补充时间进行，同时选择出以上说明的其他参数。分配器单元补充时间关系的定性曲线如图12所示。

如图11所示的系统布置避免了使用昂贵压力传感器的需要，并提供了补充操作特征的指示。

图13是从Tokyo Electron Ltd.(Tokyo，Japan)以商标名LITHIUSII商购的COT模块的图示，其中含有5个晶片喷注室(杯)(喷注室1，喷注室2，喷注室3，喷注室4和喷注室5)。在COT模块上的每一条线A₁～A₅表示从分配器到各个晶片喷注室之间的恒定分配距离和高度。每一条线B₁-B₄表示作为供应容器到分配器位置的函数的不同高度。所示COT模块包含两个压力分配包装500和502，其适于按序使用，以便于供应包装500接近用光时能够切换出来，而新供应包装502然后放入分配设施。

每一条线A₁～A₅表示相关分配器独特补充时间。如在COT模块高度上所示，每一水平高度表示对于1g/mL抗蚀剂密度的0.5m(4.898kPa，0.710psi)。

每一COT模块高度之上就有一个工作驱动压力，而压力在分配器填充时间的层流条件下是线性相关的。发现补充时间与减去高度的驱动压力之比为一常数，由此证明了经验数据与校正高度的驱动势能是一致的。在所有其他因素都相等同的情况下，例如过滤器负载、分配管线长度、粘度、过滤器选择、补充的分配器分配容积，以及分配管线的构造等，补充时间在每一个喷注室水平就固定，而反映供应容器空状况开始的时间上的增加也固定。

在上述系统中分配结束的空检测能力取决于以下事实：对于每一个喷注室水平，补充-时间与供应包装压力垂降，同校正高度的驱动压力相比，呈正比上升。

图14是对于如图13所示的COT模块，作为分配的抗蚀剂材料容积(以毫升计)的函数，在各个校正高度的压力下时间-补充分配器的曲线。

应该注意到，在图14中，在更高的喷注室高度下，由于供应包装压力垂降在这种情况下校正高度的驱动压力百分数更大，而在更高的喷注室高度下补充时间曲线上升变陡趋势越快。

尽管本发明在本文中参考本发明的具体方面、特点和举例说明的实施方式进行了描述，但是应该理解到，本发明的用途并不仅限于此，而是要扩展到和涵盖许多其他变体、改进和可替换的实施方式，基于本文公开的内容，这些会启示给本发明技术领域的普通技术人员。相应地，要求保护的本发明在其精神和范围内计划作为包括所有的这样的变体、改进和可替换实施方式而进行广泛地解释和说明。

Claims (10)

1.一种衬里包装分配系统，包括：

具有内部容积的容器；

在所述内部容积中的衬里，布置用于容纳由顶空覆盖的液体介质；

储罐，布置用于容纳限定所述储罐中的液体介质液位的所述液体介质；

以流体联通地连接所述衬里与所述储罐的分配管线；

与所述储罐连接以从其排放液体介质的液体介质流动管线；

第一液位传感器，布置用于检测所述储罐中的第一液体介质液位；

第二液位传感器，布置用于检测所述储罐中的第二液体介质液位，其中所述储罐中的所述第二液体介质液位高于所述储罐中的所述第一液体介质液位；

气体联通管线，用于将所述储罐连接至(i)所述储罐的周围环境，其中通过放空管线以流体联通地连接所述气体联通管线与所述周围环境；以及(ii)加压气源，操作地布置用于压力辅助分配所述储罐的储备液体介质，其中通过加压管线以流体联通地连接所述气体联通管线与加压气源，所述放空管线具有在其中的第一流体联通流量控制阀，而所述加压管线具有在其中的第二流体联通流量控制阀，其中所述第一流体联通流量控制阀操作地连接于所述第二液位传感器，以打开和调节将所述储罐填充到所述第二液体介质液位，并在达到所述第二液体介质液位时关闭，用于随后在分配操作期间从所述衬里将液体介质通过所述分配管线和储罐分配到所述液体介质流动管线；以及

在所述分配管线中的压力检测致动器，操作地布置用于检测所述衬里的空或近空状况，并在检测到所述衬里的所述空或近空状况时打开所述第一和第二流体联通流量控制阀之一，以在检测到所述空或近空状况后从所述储罐继续分配所述液体介质。

2.根据权利要求1所述的衬里包装分配系统，进一步包括在所述液体介质流动管线中的流量控制阀，其中所述第一液位传感器操作地布置为(i)所述第一和第二流体联通控制阀之一的所述打开，和(ii)所述流量控制阀，以当所述第一液位传感器检测到所述储罐中的所述第一液体介质液位时关闭所述打开的所述第一和第二流体联通控制阀之一和所述流量控制阀。

3.根据权利要求1所述的衬里包装分配系统，其中所述分配管线包含调节从所述衬里到所述储罐的液体介质流量的止回阀。

4.一种供应液体介质的制造系统，包括：

适于利用液体介质的制造设备；和

与所述制造设备流体联通地连接的液体介质源，以向所述制造设备分配所述液体介质；

其中所述液体介质源包括根据权利要求1至3中任一项所述的衬里包装分配系统，并且其中所述衬里容纳所述液体介质。

5.根据权利要求4所述的供应液体介质的制造系统，其中所述制造设备包括微电子器件制造设备。

6.根据权利要求5所述的供应液体介质的制造系统，其中所述微电子器件制造设备包括选自由沉积设备和离子注入设备组成的组中的设备。

7.根据权利要求4所述的供应液体介质的制造系统，其中所述液体介质包括微电子器件制造试剂。

8.根据权利要求7所述的供应液体介质的制造系统，其中所述微电子器件制造试剂包括选自由光刻胶、蚀刻剂、化学气相沉积剂、溶剂、晶片和设备清洁制剂、以及化学机械抛光组合物组成的组中的试剂。

9.一种通过涉及利用液体介质的工艺制造产品的方法，所述方法包括将所述液体介质从基于衬里的液体介质源供应到所述工艺，其中所述基于衬里的液体介质源包括根据权利要求1至3中任一项所述的衬里包装分配系统，并且所述衬里容纳所述液体介质。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述液体介质包括微电子器件制造试剂。