CN1650400A - 半导体器件制造工厂中的原料供给系统 - Google Patents

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Abstract

在希望灵活生产的小规模工厂中，以较低的成本提供纯水供给系统，而不会降低生产效率。纯水系统生产多个等级的纯水，这些纯水通过与使用点连接的管道被供给，用于清洁、CMP、光刻等。根据从每个使用点接收的用于开始使用某种等级的纯水的请求信号，控制器确定所需的量是否超过纯水系统能够供给该等级纯水的能力。如果没有超过，则控制器向使用点发送使用允许信号，以允许其使用纯水。当某个使用点正在使用所请求等级的纯水时，控制器不允许请求的使用点使用该纯水，直到正在使用该纯水的使用点发出使用结束信号。

Description

半导体器件制造工厂中的原料供给系统
技术领域
本发明涉及一种半导体器件制造技术，具体言之，涉及一种原料供给系统，用于为半导体制造工厂中的处理设施供应包括气体、液体和固体的原料。首先应当声明的是本说明书中使用的术语“原料”包括在处理设施中用于处理半导体晶片以及清洗处理设施自身的气体和液体，例如原料气体和化学制品，以及不直接用于反应的气体、液体和粒状固体，例如冷却水，用于与处理设施相连的泵和加热反应室的加热器等。
背景技术
传统的半导体器件制造工厂通常规模很大，依靠大量生产来降低生产成本。例如，一个已知的制造工厂每个月能够生产1000批(一批包括100片晶片)。在这样的大规模工厂中，安装了几百个以上的主要装置(设备)，通常包括一百多个使用点，这些点是使用纯水处理的处理设施。
图1给出了纯水供给系统，它是传统的原料供给系统的例子。预处理设备1在未净化的水中引入凝结剂等，过滤未净化的水以去除其中含有的浑浊成分，并将过滤的水保存在已过滤水箱2中。接下来，初级纯水处理系统3主要去除来自预处理设备1的过滤水(和来自回收系统7的回收水)中包含的离子成分，以产生初级纯水，存储在纯水箱4中。接下来，超纯水系统(即，子系统)5进一步提纯来自初级纯水系统3的初级纯水，以产生超纯水。超纯水被供给到半导体器件制造工厂的多种使用点6。稀释的废水，例如来自使用点6的冲洗水由回收系统7收回，并根据回收水的状况部分地储存在已过滤水箱2中，重新用于初级纯水系统3中的初级纯水生产，以及部分地储存在重用箱8中重新用于工厂的适当的设施中。使用点6排出的稀释废水之外的废水在其排放之前由废水处理系统9处理。在此情况下，废水中的固体部分被脱水并作为污泥废弃。
按照前面的方式生产的超纯水供给所有的使用点6。
在下面的说明中，当一起引用“初级纯水”和“超纯水”时，由“纯水”来表示它们。
但是近年来，在多个应用中对半导体产品的需求持续增加，包括生产个人计算机到例如便携电话的数字电子设备，但是这些产品具有较短的使用周期。为了满足这个趋势，在半导体产品的生产中已经做出了从大量生产到灵活生产的转变，此外，该生产要求具有灵活性。为满足要求所提出的生产方法是小规模半导体器件制造工厂(以下称作“小规模工厂”)。但是，小规模工厂要求与大规模半导体器件制造工厂(以下称作大规模工厂)具有同样的成本竞争性。除了此项要求之外，其能够灵活的生产。
关于小规模工厂中的纯水供给系统，简单的缩小大规模工厂中通常安装的纯水供给系统的规模将会增加每单位纯水的生产成本(启动费用和运行费用)，其将影响半导体产品的生产成本。
小规模工厂中出现的这样的问题并不限于纯水的供给，也出现在原料的供给，例如半导体晶片处理中使用的原料气体和化学制品、清洗处理设施的气体和液体、用在与处理设施相关的泵和加热反应室的加热器的冷却水等的供给。
另一方面，在传统的半导体器件制造工艺中，工厂中的各种处理设施使用具体工艺所需的大量原料气体、化学制品和溶剂。通常分别从圆柜、气体发生器、保存化学制品和溶剂的存储罐以及如离子交换机的精练机中，通过遍布工厂的气体管道和化学制品管道供给这些原料。例如圆柜、气体发生器、存储化学制品和溶剂的存储罐、如离子交换机的精练机等的供给设施必须有足够的规模，以便根据工厂中使用的气体、化学制品等的消耗速率适当地供给工厂。这不仅要求供给设施的供给容量与消耗速率一致，而且要求管道的内径与消耗速率一致，其中原料通过管道输送到与其相连的各个制造设备中。
但是在处理设施中，并不一直是以相同的速率消耗原料气体、化学制品等。例如，在LPCVD炉中，通过LPCVD成批地在多个衬底上沉积多晶硅膜，只是在沉积硅膜时需要向LPCVD炉供给作为硅膜的原料的甲硅烷气体。因此，尽管在炉子排空时、半导体晶片放在类似于板的架子上用于处理时等不消耗甲硅烷气体，但是也要基于消耗甲硅烷时的流速设计有关供给设施的供给能力以及有关管道的传输能力。当工厂中安装10个这样的LPCVD设备时，要提供用于10个设备的供给设施和传输设施。这种情况并不限于半导体晶片处理中直接消耗的那些原料气体，例如甲硅烷，只有当加热器用于加热时加热器时才需要冷却水，当加热器不工作时需要少量的水。
此外，从制造效率考虑，半导体制造工艺中使用的半导体晶片的直径会逐年变大，因此半导体制造工厂中需要更大的处理室，由此导致其内消耗的原料气体和化学制品的增加。最终，这样的供给设施和传输设施需要大的容量，以便供给所需数量的原料气体、化学制品等，由此导致设施的投资增加。
因此，在小规模工厂和大规模工厂中都存在严重的问题，即，如何通过减小容量经济地运行系统，从而供给原料气体、化学制品等。
发明内容
本发明关注于现有技术中出现的上述问题，本发明的一个目标是提供半导体器件制造工厂中的原料供给系统，其不仅具有低的启动成本和运行成本，还能够只在处理设施需要原料处理半导体晶片时有效地为处理设施供给所需数量的原料。
为实现上述目的，在第一方面，本发明提供原料供给系统，用于为半导体器件制造工厂中的多个处理设施供给同样种类的气体、液体和固体原料，该系统包括：
原料供给源；和
控制器，用于控制从供给源到处理设施的原料供给，通过控制原料被供应到处理设施的起始时间，使多个处理设施当前使用的原料总量不超过供给源能够提供的原料的量。
在按照本发明第一方面的原料供给系统中，最好多个处理设施中的至少两个向控制器发送要求开始使用原料的使用请求信号、或使用请求信号和通知使用原料的结束或结束提示的使用结束信号，控制器根据从另一个处理设施接收的与至少一个处理设施当前使用的原料相关的使用请求信号，确定这些处理设施需要的原料总量是否超过供给源能够提供的原料的量，并且当确定总量没有超过时，向其它处理设施发送使用允许信号以允许其它处理设施使用原料。
在第二方面，本发明还提供一种原料供给系统，用于为半导体器件制造工厂中的多个处理设施供给同样种类的气体、液体或固体原料，该系统包括：
原料供给源；和
控制器，用于控制从供给源到多个处理设施的原料供给，通过控制原料被供应到处理设施的起始时间，使多个处理设施不能同时使用该原料。
在按照本发明第二方面的原料供给系统中，最好多个处理设施中的至少两个向控制器发送要求开始使用原料的使用请求信号，和通知使用原料的结束或结束提示的使用结束信号，控制器通过延迟发送用于允许已发送使用请求信号的其它处理设施使用该原料的使用允许信号，响应来自另一个处理设施的与至少一个处理设施当前使用的原料相关的使用请求信号，直到控制器从使用该原料的处理设施接收使用结束信号。
按照本发明第一和第二方面的每一个方面最好的是，原料供给源是生产多个质量等级纯水的纯水系统，控制器在供给系统中以逐个等级为基础控制纯水到处理设施的供给。
本发明的第三方面进一步提供一种原料供给系统，用于为半导体器件制造工厂中的处理设施供给气体、液体或固体原料，该系统包括：
原料供给源；
缓冲器，用于临时存储原料；和
控制器，用于控制从缓冲器到处理设施的原料供给。
在第三方面的原料供给系统中，最好还包括用于控制缓冲器中原料的状态的控制装置，和/或用于测量缓冲器中原料状态的测量装置。此外，最好还包括用于确定一个处理设施的至少单批处理中所需的原料数量的装置。此外，最好缓冲器用于同时存储至少两种或更多种原料，系统用于将相同缓冲器中的原料供给到相同的处理设施。
在按照本发明第三方面的原料供给系统中，最好原料在缓冲器中发生反应以产生新的原料，并且新的原料从缓冲器中被供给到处理设施。此外，最好进一步包括用于控制缓冲器中温度、压力和/或原料成分浓度的控制装置。蚀刻气体最好存储在缓冲器中，供给系统还包括用于将蚀刻气体供给到处理设施中清洁室的装置。纯水最好存储在缓冲器中，供给系统还包括用于将纯水供给到处理设施的室的装置。最好原料供给系统还包括用于回收从至少一个处理设施的室排放的原料，将回收的原料存储在缓冲器中。
在按照本发明第一、第二和第三方面的每个方面的原料供给系统中，供给系统最好用于从单个供给源将原料供给到多个处理设施。在此情况下，供给源最好包括缓冲器，用于临时存储原料。
本发明还提供具有多个处理设施的半导体器件制造工厂，包括：
按照第一至第三方面任何一方面的原料供给系统；
用于记录和管理每个处理设施的数据库；和
用于整体控制半导体器件制造工厂的基于CIM的控制系统，其中该控制系统在数据库上设置供给速率、优先级和半导体器件制造计划，其中原料供给系统按照设置的供给速率将原料供给到处理设施，优先级用于在多个处理设施中基于处理设施的操作计划供给原料。
附图说明
图1给出了传统纯水系统的配置方框图；
图2给出了按照本发明原料供给系统的一个实施例的纯水供给系统的配置方框图；
图3给出了图2所示的纯水供给系统中的纯水系统的配置方框图；
图4给出了组成使用点的清洁设备、CMP设备和光刻设备分别所需的纯水的典型等级的图表；
图5A和5B给出了两个大的清洁设备所需超纯水量之间的典型关系以及使用超纯水的可能性的说明图；
图6A和6B给出了两个大清洁设备、两个小清洁设备、一个用于各个装置的光刻设备和五个CMP设备所需超纯水量之间的典型关系以及使用初级纯水的可能性的说明图；
图7给出了在一个控制器中执行的控制纯水供给的典型操作的流程图，其中控制器位于图2所示的纯水供给系统中；
图8概念性地给出了按照本发明另一实施例的原料供给系统，用于将原料供给到多晶硅或非晶硅膜的LPCVD设备；
图9A至9C每一个给出了当甲硅烷气体从圆罐引入到图8所示的LPCVD设备中的气体缓冲器时测量甲硅烷气体的典型方法的说明图；
图10A至10C每一个给出了将甲硅烷气体从甲硅烷气体缓冲器引入到图8所示的LPCVD设备中的反应管的典型方法的说明图；
图10D给出了甲硅烷气体的浓度随时间变化的图示；
图10E给出了沉积速率与沉积时间之间，以及目标膜厚度与沉积时间之间的关系图；
图11A和11B每个分别给出了将原料从液体源和固体源引入到图8所示的LPCVD设备中的缓冲器的方法的说明图；
图12A和12B每个给出了将氟气体从缓冲器引入到图8所示的LPCVD设备中的反应管的方法的说明图；
图13给出了按照本发明的原料供给系统的另一个实施例的方框图，其采用多个如图8所示的LPCVD设备；
图14给出了按照本发明另一个实施例的在半导体晶片的化学清洁工艺中重新使用氟化氢溶液的原料供给系统的方框图。
具体实施方式
<第一实施例>
在下文中，将用于为多个处理设施供给纯水的纯水供给系统作为本发明半导体器件制造工厂中原料供给系统的第一实施例来说明。
发明人研究了纯水供给系统，并特别注意到以下的方面。
·在使用纯水的使用点，每个使用点要求不同质量的纯水。换言之，不是所有的使用点都要求水质为超纯水级别。
·一些使用纯水的使用点基于工艺的不同需要不同质量的纯水，并不是在所有的工艺中都要求水质为超纯水级别。
·由于小规模工厂具有相对少的使用点，所以不包括为提供多个质量等级的纯水以及为每个等级铺设纯水供给管道的复杂的管道系统。
·纯水的等级分类能够减少生产的纯水的数量，例如减少花费高生产成本的超纯水的数量。
·由于小规模工厂具有相对少量的使用点，所以可能容易地了解每个使用点如何使用纯水。
·由于小规模工厂具有相对少量的使用点，所以能够容易地控制使用点中纯水的供给。
·在每个使用点，以间歇或周期的方式在从几十秒到几分钟的短时间内使用纯水，即全部过程(操作中)的几个百分比到几十个百分比。此外，由于纯水被用在相对少量的使用点，所以多个使用点同时要求相同等级的纯水的可能性极其低。此外，能够很容易地为整个工厂建立纯水使用模式(包括等级、数量和使用时间)。
·即使在几个使用点同时要求纯水，每次情况在每个使用点纯水被使用很短的时间。因此，即使使用点等待纯水的供给一直到另一个使用点结束使用纯水，整个工厂的生产效率也几乎不会受到影响。
·由于通过检测每个使用点使用的纯水的量能够减少瞬间需求的纯水的量，所以通过这样的控制能够相应减小纯水系统。
如上所述，在小规模工厂中，多个使用点同时使用相同等级的纯水的可能性非常低。即使在几个使用点同时要求纯水，每次情况在每个使用点纯水被使用很短的时间，因此即使以使用点等待纯水的供给一直到另一个使用点结束使用纯水的方式，按照顺序为使用点供给纯水，整个工厂的生产效率也几乎不会受到影响。此外，通过检测每个使用点所需每个等级的纯水的量以提供最大检测量(同时需求纯水的量)的纯水，能够降低纯水的生产成本，而没有降低生产效率。此外，通过检测和控制多个使用点中纯水的使用量，能够降低纯水的瞬间需求量，由此相应减小纯水供给系统。
如上所述，基于对半导体器件制造工厂中几个使用点同时使用的纯水的量的分析结果，以及对使用点在各个过程中需要的纯水质量等级的分析结果，创建按照本发明原料供给系统的实施例的纯水供给系统。
图2示意性地给出了按照本发明的纯水供给系统的配置方框图，其特别适用于小规模工厂中。所示出的纯水供给系统包括用于产生多个质量等级纯水的纯水系统10；用于控制纯水的供给的控制器20；和设备31-33，即半导体器件制造工厂中需要纯水的使用点。典型的纯水供给系统包括作为使用点的四个清洁设备(即，两个大的清洁设备WET1、WET2和两个小的清洁设备WET3、WET4)31、五个化学机械抛光设备(CMP1-CMP5)32和一个光刻设备(LITHO)33。当这些设备被集中处理时，其被简单地称作“使用点30”。控制器20包括保存了控制信息的纯水使用数据库(DB)21，控制信息例如在控制器20与纯水系统10之间通信的信息、在控制器20与每个使用点30之间通信的信息等纯水供给/使用记录的信息。可以通过例如工厂内的LAN的任意通信装置传递该信息。
应当注意的是，为了简化说明在图2中省略了供给纯水的供给管道系统和用于回收使用点30排放的稀释废水在纯水系统10中循环使用的管道系统和回收处理装置。
还应当理解，在小规模工厂中的多个使用点30并不限于上述类型和数量的设备。
如图3所示，纯水系统10包括未净化的水箱11、初级纯水系统12、纯水箱13、子系统(超纯水生产机)14和循环系统15。在如图3所示的典型配置中，纯水系统10使用城市供水作为未净化的水。或者，如同在图1所示的现有技术的例子中，工业用水也可以作为未净化的水，该水是通过预处理系统或类似系统过滤提供的过滤后的水。由于小规模工厂使用少量的未净化的水，所以最好使用城市供水作为未净化的水，因为它不需要复杂的预处理步骤。初级纯水系统12、纯水箱13和子系统14与图1所示的现有技术中所提供的类似。
循环系统15控制纯水箱13和使用点30一直循环能够确保瞬间需要的纯水量(允许多个使用点30同时使用纯水)的初级纯水通过管道系统。具体地，通过循环系统15的控制，瞬时需求量加上富余量的初级纯水始终流过管道系统，使得每个使用点30在它需要纯水时从管道系统获得所需量的初级纯水来使用，没有使用的初级纯水返回到纯水箱13。循环系统15最好包括用于冷却循环期间被加热的初级纯水的热交换器、用于杀菌的UV灯和超滤膜(UF)。用于杀菌的UV灯设备与子系统14中通常具有的用于TOC分解的UV灯设备相比，其具有非常低的启动费用和运行费用，使得循环系统15的安装导致纯水生产成本的增加是极其微小的。此外，由于纯水箱13安装在初级纯水系统12的下游位置用于储存初级纯水，所以初级纯水系统12能够生产全部工厂所需的平均量(最小量)的初级纯水。
构成纯水系统10的前面的元件最好由分离功能的模块来实现，这些模块能够彼此独立地工作。这样的分离功能模块允许在工厂中替换任何生产设施导致的具体使用点所需的超纯水使用条件的改变，通过仅仅改变或替换需要的功能模块而调整超纯水供给。此外，由于在模块制造工厂能够基于模块制造模块功能单元，所以在工厂中安装纯水系统能够实现构建时间和成本的降低。
较佳地，纯水系统10中的初级纯水系统12和子系统14由至少使用膜处理技术的设备实现。特别地，初级纯水系统12最好包括反渗透膜设备、除气膜设备和电去离子设备。
图1所示的传统的初级纯水系统3通常主要基于离子交换树脂方法、离子交换树脂方法与反渗透膜的组合、以及反渗透膜与离子交换树脂方法和与其结合的真空除气器的组合生产初级纯水。
但是，支配处理的离子交换树脂方法在直接用于小规模半导体工厂或本发明计划的小规模工厂时存在以下的问题，尽管该方法对于大规模半导体器件制造工厂或大规模工厂生产超过100立方米/小时的大量的初级纯水是低成本、成熟的技术。
由于离子交换树脂方法将杂质吸收到离子交换树脂用于净化，所以必须大约每天执行一次恢复操作，从离子交换树脂上去除杂质。因此离子交换树脂方法包括复杂的操作管理，并且由于在恢复操作期间不能生产初级纯水，所以必须提前生产初级纯水并存储在箱内，以使在恢复操作期间能够获得纯水。
在小规模工厂中，纯水供给系统倾向于占用很大比例的工厂面积。但是，纯水系统必须具有初级纯水系统12和大容量的纯水箱13，以便储备供恢复操作期间使用的初级纯水，这导致了纯水供给系统所需面积的进一步增加。此外，离子交换树脂的恢复需要使用大量的必须小心处理的化学制品，例如碱、苛性钠等等，产生的大量强酸和强碱化学废水需要复杂的废水处理。
此外，真空除气器不考虑处理能力必须大约10米高，并需要用于安装的专用支架，所以建筑构建期间必须格外的小心。
另一方面，适于本发明纯水系统中初级纯水系统12的电去离子设备与上述关于离子交换树脂方法的问题没有关系，当与反渗透膜组合时能够连续产生高纯水，而不需要再生中使用的化学制品。此外，当除气膜安装在反渗透膜与电去离子设备之间时，能够除氧以及除去碳酸以减少电去离子设备上的离子负荷，而不会出现与真空除气器相关的上述问题，由此允许生产连续供给的高纯水。
尽管任何商业上可获得的电去离子设备可用作初级纯水系统12，但是为了简化系统配置，最好采用WO 99/48820或日本专利公开No.2001-121152中公开的电去离子设备(Ebara公司制造，产品名称为GDI)。
当采用GDI时，在GDI前面只需要一个反渗透膜，因为GDI的性质不容易沉积硬性成分。因此，不像其它的电去离子设备那样，GDI不需要主要用于去除硬性成分的两个反渗透膜，或反渗透膜与水软化剂的组合。
此外，由于GDI在去除全部有机碳(TOC)方面的优势，所以GDI处理的水能够很容易地实现TOC等于或小于15ppb，该值是初级高纯水的主要指标。其它的电去离子设备表现出低的TOC去除特性，并且受TOC从填充在电去离子设备中的离子交换剂洗脱的影响。因此，为了稳定保持TOC在15ppb或更低，应当在电去离子设备中随后提供用于去除TOC的反渗透膜或用于分解TOC的紫外线照射设备，以提供类似的结果，尽管这使得系统相当复杂。
应当理解的是，初级纯水系统12可以采用除GDI之外的任意电去离子设备，例如图1-4所示的传统系统的任意纯水系统可用作本发明中的纯水系统10。
每个使用点30彼此独立工作，只要其使用在限制内的每个质量等级的纯水。例如，大的清洁设备、小的清洁设备、CMP设备和光刻设备分别要求图4所示的质量等级的纯水。即使铺设了提供多个质量等级纯水的供给管道，因为小规模工厂只有少量的使用点30，所以管道系统也不会太复杂。
在操作中，每个使用点30将“使用请求信号”传送到控制器20，按照预先设定的纯水使用模式使用如图4所示的具体质量等级的纯水。例如，使用请求信号包括声明具体使用点30希望开始使用纯水的信息，以及表示发出信号的使用点30的设备ID、表示希望纯水的具体等级的等级ID、水量、使用时间(周期)等。
或者，关于使用时间的信息不包括在使用请求信号中，使用点30可以向控制器20“发送使用结束信号”。使用结束信号可以包括表示纯水使用结束或结束提示的信息，以及设备ID。
当控制器20的纯水使用DB21(或另一个存储设备)按照每个使用点30的先前处理存储了每个使用点30的纯水使用模式时，使用请求信号不需要包括等级ID(或等级ID、纯水量、使用时间(周期))。
基于接收的信号，控制器20确定相关使用点30能够使用适当等级的纯水的时刻，并将表示允许在确定时刻使用纯水的“使用允许信号”通知给使用点30，其中纯水从纯水系统10通过供给管道循环。控制器20可用于控制回收处理(未显示)的操作以及纯水系统10自身的操作。
参照具体的示例，下面的说明将集中在减少瞬间使用的纯水量的能力上，通过控制器20实施的控制实现纯水系统规模的减小。
如图4所示，作为使用点示例的大的清洁设备(WET1、WET2)31使用超纯水作为最终的清洗水，但是，这些清洁设备31使用它们整个操作的大约40％的纯水，并用它们整个操作的大约17％的最终冲洗水，即超纯水。因此，如图5A和5B所示，当两个大的清洁设备同时工作时，它们在相同时期内需要超纯水的可能性大约为1％(从半导体工厂的整个工作时间来看)。一个大的清洁设备需要超纯水用于它的操作占全部工作时间的大约11％。在剩余的88％的工作时间内，两个大的清洁设备的任何一个都没有工作在最终的清洗步骤，所以根本不需要超纯水。从上述可见，当两个大的清洁设备同时要求超纯水时，第二个请求的清洁设备等待超纯水的供给。以此方式，纯水系统10的子系统(超纯水生产机)14在规模上能够减小到20升每分钟(L/m)，这是供给一个清洁设备必要的量。
初级纯水供给系统，即，初级纯水系统12、纯水箱13和循环系统15也能够以类似的方式减小规模。具体地，如图4所示，一起构成使用点的四个清洁设备31、五个CMP设备32和一个光刻设备33需要初级纯水。例如，图6A和6B中给出了要求初级纯水的工作时间占全部工作时间的百分比，和每个使用点30所需的初级纯水的量。基于图5所示的工作时间的百分比和初级纯水的需要量，需要的初级纯水量为50L/m的可能性为30％，需要100L/m的最大可能性为76％(＝30+46)，需要150L/m的最大可能性为97％(＝30+46+21)。
因此，不必提供能够以176L/m供给初级纯水的初级纯水系统，176L/m是各个使用点30所需初级纯水量的简单相加。更确切地，初级纯水供给系统只需要具有50L/m、100L/m或150L/m的初级纯水供给能力，这取决于允许多少个使用点同时使用初级纯水，由此减小了初级纯水供给系统的规模。例如，使用能够以100L/m供给初级纯水的初级纯水供给系统，当两个使用点30正在使用初级纯水时另一个使用点要求使用初级纯水，则最后要求的使用点可以一直等待初级纯水。在图6A和6B中这样同时的使用请求具有大约21％的低的可能性，此外，只在很短的时间内需要初级纯水，所以前面的控制策略将几乎不会影响整个工厂的处理。
从上述明显可见，按照本发明，只要根据适当控制的开始时间将纯水供给到每个使用点30，就能够供给纯水，而不会影响半导体器件的制造，即使具有小的供给初级纯水和超纯水的能力。
将参照图7的流程图更加详细的说明按照本发明的控制器20执行的纯水供给控制操作。这个控制由安装在计算机中的软件程序执行。
因为在工厂开始之后多个使用点30在工厂开始操作中彼此独立，在步骤S1控制器20等待使用请求信号和使用结束信号。在此情况下，使用请求信号包括表示设备ID、等级ID和所需纯水量的信息，而使用结束信号包括设备ID。
接收到使用请求信号后，程序进行到步骤S2，控制器20基于使用请求信号中的纯水等级ID搜索纯水使用DB21，以确定所需等级的纯水是否正在被其它使用点使用。当所需等级的纯水已经被使用，程序进行到步骤S3，控制器20根据纯水系统10供应所需等级的纯水的能力，确定使用请求信号要求的纯水的量是否能够被立即供给到请求的使用点。
在步骤S3，控制器20搜索纯水使用DB21，以确定另一个使用点是否正在等待所需等级的纯水，如果存在这样的使用点则确定不能以请求的数量供给该等级的纯水。相反，如果没有其它使用点等待所需等级的纯水，则控制器20确定能够供给该等级的纯水。此外，当没有其它使用点等待时，控制器20根据纯水系统10供给纯水的能力，确定纯水系统10是否能够供给新近请求的使用点30所需的该等级的纯水。
当在步骤S2控制器20确定所需等级的纯水正在被使用时，并在步骤S3确定所需等级的纯水不能被供给时，在步骤S4控制器20发送等待指令信号至相关的使用点30，用于指示使用点30等待所需等级的纯水，并将等待标记写入与设备ID和等级ID相关的纯水供给DB21。在此情况下，控制器20还将纯水的所需数量保存在纯水使用DB21中。
相反，当在步骤S2控制器20确定所需等级的纯水没有使用时，或者当在步骤S3控制器20确定所需等级的纯水能够被供给时，控制器20将供给开始标记写入与使用请求信号中设备ID和等级ID相关的纯水使用DB21中，并存储纯水的请求量。此外，控制器20发送使用允许信号至设备ID对应的使用点30，由此允许使用点30使用所需等级的纯水。
另一方面，当在步骤S1控制器20接收使用结束信号时，程序进行到步骤S6，控制器20将供给结束标记写入与设备ID和等级ID相关的纯水使用DB21。然后在步骤S7，控制器20对设备ID搜索纯水使用DB21，其中给出了与等级ID相关的等待标记。当发现这样的等待标记时，程序进行到步骤S8，如果没有发现则返回到步骤S1，控制器20再次等待另一个信号。在步骤S8，控制器20从纯水使用DB21读取与等级ID相关存储的纯水的数量，其在相对于等级ID最早的时间点处已经给出等待标记中。然后，程序进行到步骤S2，控制器20如上所述进行确定，是否另一个使用点正在使用该等级的纯水，随后执行步骤S3至S5。
以前述方式，控制器20根据纯水系统10供给各个等级纯水的能力，确定所需等级的纯水是否能够以所需数量被立即供给到请求的使用点30。当不可获得时，控制器20不允许使用点30使用纯水，直到纯水系统10能够供给该纯水。以此方式，即使纯水系统10供给每个等级的纯水的能力相对有限，也能够制造产品，基本上不会使产品的生产效率下降。
如上所述的控制纯水供给的操作是以在纯水系统10供给纯水的能力内多个使用点30能够同时使用相同等级的纯水的前提为基础的。或者，能够控制纯水的供给，以使两个或多个使用点30不能都被允许使用相同等级的纯水。在此情况下，当控制器20从某个使用点接收对于已经被另一个使用点使用的某等级纯水的使用请求信号时，控制器20可以不发送使用允许信号至前面的使用点，直到后面的使用点发送了使用结束信号。
此外，如前所述，当使用请求信号包括关于使用时间周期的信息时，使用结束信号不需要从使用点30发送到控制器20，在此情况下，控制器20只在步骤S1等待使用请求信号，导致消除了图7中步骤S6至S8的处理。此外，当控制器20已经提前了解每个使用点30将使用多长时间的纯水时，控制器20在使用点30已经开始使用纯水之后可以按预定时间自动确定使用点30已经完成使用该纯水。在此情况下，使用点30也不需要发送使用结束信号。
较佳地，不同时请求相同等级的纯水的使用点被集中到一个组中。在此情况下，该组最好包括至少两个具有相同功能的设备，即，连续执行处理的功能。这是由于随机创建的组在其重新构建中将很困难，而当一些设备被更换时重建是必需的，并将不能充分发挥减少供给的纯水量的影响，而不对生产效率产生负面影响。
尽管已经结合纯水供给系统说明了本发明原料供给系统的优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，可以对其实施各种修改。例如，在典型的纯水供给系统中，当控制器20没有立即允许使用点30使用所需的纯水时，控制器20将等待指令信号返回到已经发送使用请求信号的使用点30。但是，控制器20不是必须返回等待指令信号。此外，使用允许信号可用于打开与请求的使用点30相关的纯水进入阀门。此外，应当理解本发明并不限于纯水供给系统，也适用于任意气体、液体或固体原料的供给。
<第二实施例>
图8给出了按照本发明第二实施例的用于硅膜LPCVD(低压化学气相沉积)设备的原料供给系统，LPCVD设备使用甲硅烷气体执行LPCVD工艺。
作为半导体制造工厂处理设施之一的LPCVD设备(半导体制造)40，安装在洁净室内的工作间地板上，洁净室还含有高纯度石英制成的反应管或室41。反应管41被供给作为LPCVD沉积中使用的原料气体的甲硅烷气体，以及用于蚀刻硅膜的氟气体以清洁反应管41的内部，硅膜沉积在反应管41内壁、其它含有石英的以及由碳化硅制成的部件的表面上。这些气体分别从安装在洁净室外面的甲硅烷气体圆罐51、安装在洁净室内地板下面(工作间地板下面)的氟气体发生器52通过缓冲器(气体缓冲器)42引入。用于引入甲硅烷气体和氟气体进入缓冲器42的管道分别由空气操作阀门46.1、46.2关闭，连接缓冲器42至反应管41的管道由类似的空气操作阀门45关闭。
将在第三实施例中说明供给用于清洁的氟气体的操作。
压力计量器43测量缓冲器42填充气体的压力。为了清洁缓冲器42和反应管41的内部，施加反应期间产生的稀释的气体，或从氮气发生器53通过阀门46.3供给氮气，用于将反应管41内的压力恢复到大气压。从缓冲器42供给到反应管41的气体在其内被加热，并在LPCVD反应或蚀刻反应之后，通过调整阀门46.3打开的流体导率，与反应中产生的气体以及未反应的气体一起，通过安装在洁净室地板下面的真空泵54经过闸门阀48排出，闸门阀48具有调节反应管41内部压力的功能和关闭的功能。排出的气体在经过气体消除设备55还原至无害之后从洁净室中的排气道56排放。
被处理的半导体晶片放置在发生LPCVD反应的反应管41内，在该状态中反应管41由加热器47加热。阀门45、46.1-46.3、8、加热器47、氟气体发生器52、真空泵54和气体消除设备56由用于执行和管理LPCVD工艺的设备控制器49控制。压力计量器43和加热器47的输出、反应管41内的温度、反应管41内的压力等也被输送到控制器9。关于沉积的信息从产品管理数据库(DB)71经过LAN60输出到设备控制器49。
下面将说明使用图8所示的LPCVD设备40执行多晶硅膜的沉积。在未处理的半导体晶片到达LPCVD设备40中之前，关于LPCVD设备40执行的LPCVD工艺的详细信息从产品管理数据库71送到设备控制器49。例如，假设LPCVD工艺在620摄氏度和0.2托(Torr)使用流动速率为100sccm的甲硅烷气体沉积10分钟产生100纳米厚的多晶硅膜，用于沉积的全部甲硅烷气体量由下面的公式计算：
100SCCM×10minutes＝1000SCC
假设与LPCVD设备40关联的缓冲器42的内部容量为1000cc。在控制器49的控制下，在阀门45被打开之后，缓冲器42通过真空泵54被抽空到足够的低压。然后，关闭阀门45，接着打开阀门46.2，将甲硅烷气体引入缓冲器42。在缓冲器42填充了1000SCC的甲硅烷气体(标准气体状态下1000cm3的体积)之后，关闭阀门46.2切断缓冲器42。
填充在缓冲器42内的甲硅烷气体可以由多种方法来控制。图9A-9C中给出了三种典型的可选方法。
图9A给出了调整缓冲器42内的压力的方法。具体地，本方法采用设置在阀门46.2上游或下游的降压阀门，响应来自设备控制器49的指令自动地调整至预期压力。在此情况下，降压阀门调整缓冲器42内的压力在大气压下，并测量1000SCC的甲硅烷气体。
图9B给出了使用设置在阀门46.2上游或下游的质量流量控制器(MFC)通过流速和时间测量1000SCC甲硅烷气体的方法。例如，甲硅烷气体以2SLM的流速恒定供给30秒。此处，可以使用更经济的质量流量计取代流量控制器，根据其输出的累计值测量1000SCC的甲硅烷气体。
图9C给出了使用安装到缓冲器42的压力计量器43的输出通过测量缓冲器42内的压力控制缓冲器42内的压力的方法，在此情况下当压力达到预定值1hpa(＝760Torr)时关闭阀门42.6。当压力快速增加时，可以提供孔等来降低流体的导率，或者提供压电式阀门调整通过其开口的导率，以使用从压力计量器43的值的开环反馈控制缓冲器42内的压力到达760Torr。
在上述的方法中，压力调节器、质量流量控制器和/或导率控制器可以设置在甲硅烷被分支到其它设备的上游位置，以使这些相对昂贵的设备能够由诸如LPCVD设备等的多个半导体制造设备共享。当没有使用图9A和9C所示方法中的质量流量控制器或质量流量计测量流速时，气体必须是标准温度和标准压力以便精确控制整体流速。因此，在此情况下压力设定值必须通过调整或测量缓冲器42的状态或温度来校正。根据具体应用和需求的说明以及产品之间的平衡选择最佳的组合非常关键。
在上述任何一个方法中，能够在较短时间周期内供给甲硅烷气体，而不考虑实际的沉积时间，所以甲硅烷气体圆罐51实际连接到LPCVD设备40很短的时间。此外，在沉积实际开始之前可供给甲硅烷气体，以明显降低失败或供给减少对实际LPCVD制造工艺的影响，供给减少可以由工厂中意外事件、故障和人为错误导致，由此提供稳定的制造。另一方面，可以使用空间和成本上比传统供给设施更加经济的装置，缓慢供给甲硅烷气体，其时间长于沉积所需时间。
在缓冲器42填充甲硅烷气体或与此并行的操作之后，将未处理的衬底引入反应管41。在反应管41排空之后，将温度和压力调整到预定值，此处分别为620摄氏度和0.2托。此外，其它预备的操作应当在沉积之前进行。
为了沉积，可以将质量流量控制器设置在阀门45的下游，以控制流速(见图10A)。或者，阀门45可以具有使用其开口调整导率的额外功能，或能够调整导率的阀门，例如可组合使用压电式阀门调整开口，以恒定地降低安装在缓冲器42上的压力计量器43的输出值(在此情况下，因为10分钟内可用尽760托的甲硅烷气体，所以基本上速率为76托/分钟)，由此可能在不使用质量流量控制器(见图10B)的情况下控制流速。因此通过控制沉积期间的流速，不需要预先测量沉积中使用的1000SCC甲硅烷气体。在使用100SCCM的甲硅烷气体沉积10分钟之后，残留的甲硅烷气体将通过旁路线，而不通过反应管41，由真空泵54排除或储存用于下一次沉积。
下面给出本发明用于批量型LPCVD设备的示例，该设备用于在反应管41中放置的多个(通常100到200)半导体晶片上一次沉积多晶硅膜。在批量型垂直LPCVD炉中，半导体晶片以预定的间隔(例如，大约5mm)垂直堆叠在反应管41中。在反应管41稳定在预定的温度(此处，620摄氏度)之后，按照质量流量计等控制的流速供给甲硅烷气体或原料气体。应当理解，引入反应管41的气体在上游区域被消耗产生反应产物气体，使得引入的气体在下游区域具有相对较低的浓度以减慢沉积反应。
在此处给出的实施例中，甲硅烷气体在沉积反应和气相反应中被消耗，发生下面的化学反应：
(气相)
(在沉积膜的表面上)
(在沉积膜的表面上)
产生的SiH2(亚甲硅基气体)和H2(氢气)使下游中SiH4(甲硅烷气体)的分压降低，导致沉积速率减慢。因此，当以某种流速(此处是100SCCM)持续将甲硅烷气体供给到含有多个彼此堆叠的半导体晶片的反应管41时，由于上述原因在下游一侧这些位置上的沉积速率下降。甲硅烷气体从外围通过扩散经过堆叠的半导体晶片之间窄的间隔(在本实施例中，窄的间隔大约是5mm)进到半导体晶片的中心，窄的间隔是与半导体晶片的径向相比较的。因此，在此示例中，外围区域对应上游一侧，而中间区域对应下游一侧。结果，在外围区域中进行的沉积速率高于中间区域，导致中间区域中沉积的膜的厚度较小，与现有技术一样，其主要限制了沉积的均匀性。
当沉积期间通过使用如图10A所示质量流量控制器的方法或如图10B所示方法控制来自缓冲器42的甲硅烷气体的流速时，沉积的膜在均匀性上是相似的。但是，使用缓冲器42通过引入气体的总量可能控制沉积中使用的甲硅烷气体的量，而不用管理流速，如图10C所示。将在下面说明与沉积相关的这种控制顺序。
首先，测量所需数量的甲硅烷气体并将其填充在缓冲器42中。然后，通过真空泵54将反应管41充分排空，例如排空至0.1mTorr，连接到真空阀54的闸门阀48完全切断以关闭缓冲器42。随后，将缓冲器42连接到反应管41的阀门45完全打开，用沉积所需的甲硅烷气体量填充反应管41几秒钟的时间。即使在各个晶片之间窄的间隔内，甲硅烷气体被填充一段时间。通过这样按照比反应速率足够高的速率扩散甲硅烷气体，沉积在膜厚度方面具有高的均匀性，不会出现上述的由于气体扩散控制速率导致的不均匀的膜厚。
图10D给出了甲硅烷气体的浓度相对时间的变化，图10E给出了在沉积膜厚度中沉积速率的改变以及沉积时间的改变。与一般使用由质量流量控制器等控制流速的甲硅烷气体执行的沉积不同，该沉积速率不是恒定的。目标膜厚度必须通过对沉积速率的数据积分，并基于图10E所示图表计算沉积时间来求得。由于沉积速率最初是高的，逐步降低，并且在目标膜厚度附近非常低，所以在短期内能够更加精确的控制膜厚度，降低由于时间变化导致的膜厚度的误差。
取代不掺杂的硅膜，当沉积期间沉积膜掺杂了作为施主和受主的杂质，例如属于砷、硼、磷等或属于同一VI族的锗，需要预先提供与缓冲器42类似的额外的缓冲器设备用于存储源气体，例如ASH3(三氢砷化)、BeH6(乙硼烷)、PH3(磷酸)、GeH4(锗酸)等沉积工艺中使用的源气体，其过程类似于使用甲硅烷的过程。此外，这些气体可以与甲硅烷气体混合，并保存在同一个缓冲器42中，以提供均匀的杂质浓度。在此情况下，质谱仪或红外吸收光谱仪可以连接到缓冲器42，以将分析结果输出到设备控制器49，该控制器控制引导阀门或到缓冲器42的流动，以便在它们用于沉积之前精确地了解每种成分的浓度，以控制充入缓冲器42中每种气体的浓度。或者，当各个气体逐个充入缓冲器42时，压力计量器43可以简单地测量缓冲器42中压力的增量，以便计算每种气体的混合比例。随后沉积中的变化类似于只使用甲硅烷气体沉积中的变化。
当本发明使用五乙氧基钽(penthaethoxytantalum)(以下称作PET)LPCVD沉积氧化钽，而不是使用甲硅烷气体沉积硅膜时，通过基于液体流量、重量、级别等的流动控制测量所需PET的量，PET在大气压和室温下是液体，并将其注入缓冲器42。缓冲器42具有加热器47和用于调节温度的温度调节器(未显示)以保持一种能够被保存的状态，在该状态中PET蒸发，但是不发生使PET从液体变为气体的热反应。图11A给出了此过程。随后的沉积类似于使用甲硅烷气体的沉积。以此方式，能够供给沉积所需的气体量，而不会引起诸如由于蒸发器等能力有限而导致的供给的气体量不够在源的气相中LPCVD反应的问题，其中源在室温下是液体或固体。同样，在钌的LPCVD沉积中使用的乙烷基环戊烷基钌(ethyl cyclopentane)是液体源，能够按照类似于PET的方式被处理。但是，由于作为钌的CVD原料的环戊烷基钌是固体，所以在其以微粒或小球的形式被供给到缓冲器42之后被加热蒸发。图11B给出了这个过程。在此情况下，通过重量或小球的数量来管理固体源的量。在源被蒸发并保存之后执行的LPCVD其执行的方式类似于使用甲硅烷气体的执行方式。
<第三实施例>
下面将结合在如上所述的使用图8所示硅膜LPCVD设备40沉积多晶硅膜之后，使用氟气体清洁或清洗反应管41的内壁上硅膜的例子说明第三实施例。
在清洁之前，将通过装置随后处理的清洁和蚀刻的细节，例如基于石英管上当前膜厚度的蚀刻条件等，从设备管理数据库72(图8)输入到设备控制器49。例如，剥离100纳米的多晶硅膜，多晶硅膜是由使用流速为1000sccm的氟气体在10托、300摄氏度下执行五分钟的LPCVD沉积获得的。沉积中使用的氟气体的总量按照下面公式计算：
1000SCCM×5minutes＝5000SCC
假设缓冲器42具有5000CC的内部体积。在设备控制器49的控制下，当阀门45打开时，缓冲器42通过真空泵54被排空到足够的低压。然后，关闭阀门45，接着打开阀门46.1，将氟气体引入缓冲器42。在缓冲器42填充了5000SCC的氟气体(标准气体状态下5000cm3的体积)之后，关闭阀门46.1切断缓冲器42。假设氟气体由氟气体发生器52通过KF.2HF的电分解反应或KF.6HF的热分解化学反应产生，当以大约100SCCM/minute
的速率产生氟时，在氟气体没有使用缓冲器42而直接供给到LPCVD炉时，将需要规模为目前发生器10倍的氟气体发生器，以按照蚀刻条件要求的1000SCCM的流速提供氟气体。但是在执行蚀刻反应中氟气体发生器完全工作只有5分钟，而在其它的工艺中并不需要。
本发明能够支持要求1000SCCM流速的氟气体的工艺，该工艺使用氟气体发生器52，发生器52在蚀刻开始之前50分钟，通过开始在缓冲器42中存储氟气体而能够供给仅100SCCM。前面的沉积结束之后，在甲硅烷气体已经从缓冲器42中去除时能够立即开始在缓冲器42中存储氟气体，所以能够在用于清洁反应管41的时间周期、用于恢复到常压的时间周期、用于移动半导体晶片的时间周期、以及用于蚀刻的排空和热稳定的时间周期内将氟气体充入缓冲器42。此外，可以提供附加的专用缓冲器，而不是用于甲硅烷的缓冲器，以便在前面的蚀刻之后立即用氟气体填充缓冲器。通常，按低于沉积的频率执行清洁和蚀刻，所以通过降低供给氟气体的能力能够减小投资、空间等。
清洁工艺中LPCVD设备40中的处理类似于使用甲硅烷气体的沉积工艺。特别地，在清洁工艺中，通过反应管41中温度上升的结束或者通过分析排除的气体，通常能够实时监控蚀刻的结束。在不使用图10C所示的流速控制的情况下这是很有用的，因为不需要提前测量蚀刻速率随时间的变化，用于控制引入气体的总量。
当反应管41如图10C所示被隔离用于反应时，可以在排出一侧提供额外的缓冲器，如图12A所示，以使回收的蚀刻气体返回到缓冲器42用于下次的蚀刻。这能够增加原料气体的使用效率，降低成本并节约能源。
如图12B所示，不仅对于处理设施中的处理和反应所使用的原料，例如在排出气体消除设备55之前可以提供额外的缓冲器，以调整超过气体消除设备55处理能力的排出气体的流速。尽管只有当排出有害气体气体时，消除设备55才有效地工作，但是可以在气体消除设备55之前提供缓冲器，允许气体消除设备55的共同使用，以集中处理多个处理设施排出的废气。即使多个处理设施同时排出的废气或一个处理排出大量的废气超过气体消除设备55的处理速率，排出的废气能够临时存储在缓冲器中，以使废气能够以低于气体消除设备55的处理速率的速率从缓冲器被送入气体消除设备55，由此去除了多余的气体消除设备55。
<第四实施例>
参照图13，将结合采用多个如图8所示硅膜LPCVD设备40以清除多个LPCVD设备中反应管41的系统说明第四实施例。
与LPCVD设备40类似，LPCVD设备40.1、40.2每个都从氟气体发生器52供给氟气体，并由工厂中的CIM服务器73通过厂内LAN60和设备控制器49.1、49.2控制。用于控制通向氟气体发生器52和各个LPCVD设备40、41.1、40.3的分支阀门52-0至52-25的分散控制器52-4也由CIM服务器73控制。
CIM服务器73分类并保存各批未处理的半导体晶片的处理顺序和处理类型，以及按照紧急程度相对于制造线上其它批次的制造优先级。以此方式，CIM服务器73管理作为何时处理以及处理哪一批次的制造计划。CIM服务器73还计算每个LPCVD设备中反应管内当前累计的膜厚度，并根据数据自动地计算建议清洁的膜厚度，数据包括在沉积和灰尘的膜厚度顺序中、以及在前面的清洁之后膜厚度和沉积灰尘的顺序中的转换等。建议的膜厚度可以由人来设定。当反应管被清洁时，CIM服务器73具有根据当前等待批次和未来制造计划制定计划的功能。
在此系统中，首先被清洁(即，使用氟气体)的设备在计划中具有较高的优先级。例如，当LPCVD设备40应当首先被清洁时，CIM服务器73通过设备控制器49打开阀门45，而其它LPCVD设备40.1、40.2的控制器49.1、49.2分别关闭阀门45.1、45.2。
接下来，当CIM服务器73接到来自设备控制器49的所需氟气体数量的通知时，氟气体的数量根据累计的膜厚度计算并通过如图9A至9C所示的任意方法控制保存在缓冲器42中，CIM服务器73按照其内设置的下一个优先级，控制在LPCVD设备40.1或40.2的缓冲器42中以类似的方式开始存储氟气体。
当所有的存储完成之后，在任何LPCVD设备40、40.1、40.2中没有缓冲器可用时，氟气体被存储在氟气体发生器52中含有的缓冲器52-3中，直到其压力极限。当还有时间可用时，CIM服务器73停止氟气体发生器52的操作。通过这些操作，氟气体发生器52能够以有效的方式被使用，以使例如成本、空间、维护和规模等资源被优化或最小化。
通过控制氟气体发生器52中的缓冲器52-3和分散控制器52-4的分支缓冲器52-0至52-2，本系统能够支持任何LPCVD设备，而不管它是否含有缓冲器。在此情况下，来自CIM服务器73的指令由分散控制器52-4执行，而不是由设备控制器49(和/或49.1、49.2)执行。例如，假设LPCVD设备40没有缓冲器42，而同时使用氟气体，则打开与阀门45关联的阀门52-0。以此方式，多个装置能够共享缓冲功能。
<第五实施例>
接下来参照图14，结合包括多个半导体晶片清洁设备(图14中是三个)以及用于冷凝和再循环氟化氢溶液的精炼机的处理设施，说明第五实施例。
在每个清洁设备中，从工厂的氟化氢(HF)供给管道62分支的管道以及来自HF冷凝/精炼设备57的返回管道63被连接到清洁设备的各个缓冲器42、42.1、42.2。连接到缓冲器的管道通过各自的控制阀门被关闭，每个缓冲器具有用于通过水平面测量缓冲器中存储的溶液量的传感器(未显示)。用于控制这些缓冲器的并与传感器相连的设备控制器49、49.1、49.2以及与各自的清洁设备相连的控制阀门(进入阀门)(专用的控制器可以具有这些部件)，都由用于通过工厂LAN60管理清洁设备和LOT的管理DB服务器控制。在每个清洁设备中，半导体晶片处理中使用的氟化氢(HF)溶液在诸如氧化硅膜的蚀刻的反应中被部分消耗，并且还有部分没有被消耗，被纯水等稀释、排出并经过排放管道64被传输到HF冷凝/精炼设备57。
HF冷凝/精炼设备57只过滤和精炼返回到缓冲器42、42.1、42.2的氟化氢成分。缓冲器控制器(未显示)经过LAN60按照CIM服务器73计算的优先级指示到各个缓冲器的分配，与第四实施例中情况一样，所以按照指令氟化氢被优先分配到下一个需要氟化氢的那些设施。当处理中的半导体晶片特别要求正常的氟化氢时，这样的氟化氢从工厂中初级氟化氢源被供给到相关的缓冲器，来自HF冷凝/精炼设备57的氟化氢被供给到具有次最高优先级的设备。当设备57不能以满足供给到下一次请求设备的氟化氢的速率回收氟化氢时，能够从工厂中初级氟化氢供给源以类似的方式补偿氟化氢。
在清洁设备已经清洁了前面批次之后能够延迟引入一批，以便考虑存储在批次管理DB(未显示)中的下一个制造设备的清洁时间周期，使回收的HF填充氟化氢缓冲器。以此方式，按照本系统，在没有实质降低制造速率的情况下使用最小规模的冷凝/精炼设备，CIM服务器73能够管理HF冷凝/精炼设备57、缓冲器和清洁设备，以提供通过重新使用回收的廉价的氟化氢。
如上所述，与现有技术的示例相比，按照本发明的原料供给系统能够消除多余的供给能力，并采用最小化需求规模的原料供给设施。因此可能降低原料供给系统的启动成本和运行成本，以降低半导体器件制造工厂生产的产品的生产成本。
此外，在按照本发明的原料供给系统中，由于在原料被供给到处理设施之前被临时保存在与各个处理设施相关的缓冲器中，所以即使初级原料供给源具有相对较低的供给能力，所需数量的原料也能被供给到每个处理设施。
本领域技术人员还应当理解，前述的说明是本发明的优选实施例，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以对其进行各种变化和修改。

Claims (17)

1.一种为半导体器件制造工厂中的多个处理设施供给相同种类的气体、液体或固体原料的原料供给系统，该系统包括：
原料供给源；和
控制器，用于控制从供给源到处理设施的原料供给，通过控制原料被供应到处理设施的起始时间，使多个处理设施当前使用的原料总量不超过供给源能够提供的原料的量。
2.如权利要求1所述的原料供给系统，其中：
所述多个处理设施中的至少两个用于向控制器发送请求开始使用该原料的使用请求信号、或使用请求信号和通知使用原料的结束或结束提示的使用结束信号；和
所述控制器根据从另一个处理设施接收的与至少一个处理设施当前使用的该原料相关的使用请求信号，确定这些处理设施需要的该原料总量是否超过供给源能够提供的该原料的量，并且当确定总量没有超过时，向其它处理设施发送使用允许信号以允许其它处理设施使用该原料。
3.一种为半导体器件制造工厂中的多个处理设施供给相同种类的气体、液体或固体原料的原料供给系统，该系统包括：
原料供给源；和
控制器，用于控制从供给源到多个处理设施的原料供给，通过控制原料被供应到处理设施的起始时间，使多个处理设施不能同时使用该原料。
4.如权利要求3所述的原料供给系统，其中：
所述多个处理设施中的至少两个用于向控制器发送要求开始使用该原料的使用请求信号，和用于通知使用该原料的结束或结束提示的使用结束信号；和
所述控制器通过延迟发送用于允许已发送使用请求信号的其它处理设施使用该原料的使用允许信号，响应来自另一个处理设施的与至少一个处理设施当前使用的该原料相关的使用请求信号，直到控制器从正在使用该原料的处理设施接收到使用结束信号。
5.如权利要求1至4中任一个所述的原料供给系统，其中：
所述原料供给源是用于生产多个质量等级纯水的纯水系统；和
所述控制器用于以逐个等级为基础控制纯水到处理设施的供给。
6.一种为半导体器件制造工厂中的处理设施供给气体、液体或固体原料的原料供给系统，该系统包括：
原料供给源；
缓冲器，用于临时存储该原料；和
控制器，用于控制从缓冲器到处理设施的该原料的供给。
7.如权利要求6所述的原料供给系统，还包括用于控制缓冲器中该原料的状态的控制装置，和/或用于测量缓冲器中该原料状态的测量装置。
8.如权利要求6或7所述的原料供给系统，还包括用于确定一个处理设施的至少单批处理中所需的原料数量的装置。
9.如权利要求6至8中任一个所述的原料供给系统，其中缓冲器用于同时存储至少两种或更多种原料，该系统用于将相同缓冲器中的该原料供给到相同的处理设施。
10.如权利要求6至9中任一个所述的原料供给系统，其中该原料在缓冲器中发生反应以产生新的原料，并且新的原料从缓冲器中被供给到处理设施。
11.如权利要求6至10中任一个所述的原料供给系统，进一步包括用于控制缓冲器中温度、压力和/或原料成分浓度的控制装置。
12.如权利要求6至11中任一个所述的原料供给系统，其中蚀刻气体存储在缓冲器中，并且还包括用于将该蚀刻气体供给到处理设施中的清洁室的装置。
13.如权利要求6至11中任一个所述的原料供给系统，其中纯水存储在缓冲器中，并且还包括用于将纯水供给到处理设施中的室的装置。
14.如权利要求6至13中任一个所述的原料供给系统，其中还包括用于回收从至少一个处理设施的室排放的原料并将回收的原料存储在缓冲器中的装置。
15.如权利要求1至14中任一个所述的原料供给系统，其中该系统用于从单个供给源将原料供给到多个处理设施。
16.如权利要求15所述的原料供给系统，其中该供给源包括缓冲器，用于临时存储该原料。
17.一种具有多个处理设施的半导体器件制造工厂，包括：
按照权利要求1至16中任一个的原料供给系统；
用于记录和管理每个处理设施中工艺的数据库；和
用于整体控制半导体器件制造工厂的基于CIM的控制系统，其中该控制系统在数据库上设置供给速率、优先级和半导体器件制造计划，其中原料供给系统按照该供给速率将原料供给到处理设施，优先级用于在多个处理设施中基于操作计划为处理设施供给原料。
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