DE69934565T2

DE69934565T2 - Ultraschall-Füllstandmessung in einem chemischen Nachfüllsystem

Info

Publication number: DE69934565T2
Application number: DE69934565T
Authority: DE
Inventors: Robert Sam Carlsbad Zorich; George Oleg San Diego Voloshin
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2019-11-27
Also published as: EP1006219B1; KR100297441B1; ATE349559T1; KR20000035684A; TW413729B; IL133102A0; IL150315A; JP2000167381A; EP1006219A1; DE69934565D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Dampf-Zuführungssysteme von der Art, die bei der Halbleiter-Herstellung verwendet wird, und insbesondere ein System zum Überführen von Reagenz-Chemikalien aus einem Bulk- bzw. Masse-Speichersystem in einen kleinen Gebrauchsbehälter.
Die Verwendung von chemischen Reagenzien, um verschiedene Arten von Halbleiterelementen zu erzeugen, ist bekannt. Diese Chemikalien sind typischerweise in versiegelten Behältern verpackt, so dass es eine sehr geringe Gelegenheit zur Verunreinigung des Reagenz gibt, bevor es an den Gebrauchspunkt im Halbleiter-Herstellungsverfahren geliefert wird. Eine gute Hintergrundbeschreibung von chemischen Nachfüllsystemen, die verwendet werden, um die Speisequelle von Reagenzien in eine Absorptionsflasche oder Ampulle wieder aufzufüllen, wird in US-A-4 859 375 dargelegt.
Zusätzlich sind chemische Zuführungssysteme nach dem Stand der Technik von Schumacher, einer Einheit von Air Products and Chemicals Inc. mit Sitz in Carlsbad, Kalifornien erhältlich.
Die Absorptionsflasche oder Ampulle, die verwendet wird, um das chemische Reagenz zum Bewirken der Behandlung eines Silizium-Wafers zur Erzeugung des Halbleiterelements zur Verfügung zu stellen, ist in der Regel in einem Teil eines Reinraums einer Halbleiter-Fertigungsanlage oder Fab (Chipfabrik), wie sie auch häufig genannt wird, enthalten. Um den Benutzer mit einer kontinuierlichen Quelle des chemischen Reagenz zu versorgen, ist es wünschenswert und üblich, die Absorptionsflasche oder Ampulle, die häufig ein kleineres Gefäß ist, im Inneren des Reinraums aus einem größeren Reservoir, das sich außerhalb des Reinraums befindet, nachzufüllen. Die notwendigen Rohrleitungen und elektronischen Steuerungen sind in der Technik bekannt, um das chemische Reagenz aus dem Reservoir in die Absorptionsflasche über Druckbeaufschlagung unter Verwendung eines Inertgases, z. B. Stickstoff, durch Vakuum-Überführungsverfahren oder Pumpsysteme zu überführen.
Beim Konstruieren eines chemischen Nachfüllsystems besteht eines der Probleme darin, den Pegel des chemischen Reagenz in der Absorptionsflasche und in dem Reservoir genau zu bestimmen, so dass Überführungen zum richtigen Zeitpunkt aus dem Reservoir in die Absorptionsflasche vorgenommen werden können und das Reservoir gewechselt werden kann, wenn es nahezu leer ist.
Zusätzlich zu dem in US-A-4 859 375 gezeigten und beschriebenen Verfahren hat man in der Industrie eine Anzahl von Flüssigkeitspegel-Erfassungsverfahren mit wechselndem Erfolg ausprobiert.
Ein einfaches Verfahren ist das Erfassen des Gewichtes, um den Flüssigkeitspegel in der Absorptionsflasche und/oder dem Reservoir zu bestimmen. Die Verwendung einer Waage hat den Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, mit dem chemischen Reagenz in Kontakt zu kommen, und dass sie von der Art des Gefäßes unabhängig ist, das verwendet wird, um das chemische Reagenz entweder zu speichern oder zu verteilen. Es gibt jedoch Nachteile bei der Verwendung von Waagen für die Bestimmung des Pegels des Reagenz und der verschiedenen Speichervorrichtungen. Zunächst gibt es ein Problem mit kleinen Gefäßen, speziell mit denen, die aus rostfreiem Stahl hergestellt sind, die mehr wiegen als die Chemikalie, die im Inneren des Gefäßes enthalten ist. Zum Beispiel sollte eine Waage, die ein Kilogramm (2,2 Pfund) der Chemikalie messen soll, in der Lage sein, ein Gefäß zu tragen, das bis zu 7 Kilogramm (15,4 Pfund) leer wiegt. Daher deckt die Differenz zwischen einer vollen Absorptionsflasche und einer leeren Absorptionsflasche nur 12,5% des gesamten verfügbaren Bereichs der Waage ab, wobei das verfügbare Gesamtsignal und folglich die Skalenauflösung dort verringert sind, wo die Waage elektronisch und in das Steuersystem eingearbeitet ist. Da darüber hinaus die Gefäße gewogen werden müssen und sie über Rohrleitungssysteme miteinander verbunden sind, müssen die Rohrleitungsverbindungen flexibel sein, um einen Einfluss des Gewichtes der Rohrleitung auf die Gefäße zu vermeiden.
Ein weiteres betroffenes Verfahren verwendet schwimmende Sonden, um den Pegel der Flüssigkeit zu messen. Ein Schwimmer, der aus Polytetrafluorethylen (Teflon) oder rostfreiem Stahl hergestellt ist, wird in die Flüssigkeit (Fluid) eingetaucht. Ein magnetischer Zungenschalter wird an einem Stab angeordnet, der den Schwimmer trägt, während ein Magnet im Inneren des Schwimmers angeordnet wird, wobei der Magnet den Zungenschalter aktiviert. Wenn der Schwimmer in die Nähe des Schalters kommt, wird der Pegel der Flüssigkeit oder des Reagenz durch eine elektronische Schaltung angezeigt. Der hauptsächliche Nachteil der Schwimmersonde ist der, dass ein sich bewegendes Objekt in das ultrareine Fluid eingetaucht wird. Dies kann einen gewissen Grad der Partikelkontamination erzeugen, obwohl eine angemessene Reinigung der Sonde eine Abgabe von Partikeln minimieren kann. Zusätzlich kann ein hoch viskoses Material bewirken, dass der Schwimmer stecken bleibt, wobei damit seine Verwendung als Pegelerfassungsvorrichtung verhindert wird. Schließlich ist die Auswahl des Sondenmaterials wichtig, da es in das Reagenz eingetaucht wird und daher nicht mit ihm reagieren darf. In der Regel werden die Materialien für die Schwimmer sorgfältig ausgesucht und die Oberflächen des Schwimmers auf Hochglanz poliert, wobei der Schwimmer so konstruiert ist, dass die Bewegung des Schwimmers minimiert wird, um so das Problem der Partikelbildung zu minimieren.
Ein noch weiteres Verfahren betrifft die Verwendung von optischen Sonden. Eine erste Art einer optischen Sonde betrifft die Verwendung eines optischen Sensors, der außerhalb eines durchsichtigen Behälters, z. B. eines Behälters, der aus Quarz hergestellt ist, angeordnet ist. Es wird ein Infrarotlichtstrahl durch den Behälter geführt, wobei er in dem Fall, dass Flüssigkeit vorhanden ist, vom Detektor weg gebrochen wird. Wenn andererseits keine Flüssigkeit vorhanden ist, gelangt der Lichtstrahl durch den Detektor, wobei ein Signal erzeugt wird, das den Benutzer darauf hinweist, dass die Flüssigkeit unter einen erforderlichen Pegel gefallen ist. Wenn die Quarz-Absorptionsflasche eine Fehlerstelle in der Wand, z. B. eine Delle hat, kann dies bewirken, dass das Licht gebrochen wird, wobei ein falscher Messwert abgegeben wird. Außerdem werden lichtundurchlässige Flüssigkeiten (eine Flüssigkeit, die für die Wellenlänge des verwendeten Lichts undurchlässig ist) die Wirkungsweise einer solchen Vorrichtung verhindern. Reagenzien, die gegenüber Änderungen bei Vorhandensein von Infrarotlicht empfindlich sind, sollten einer solchen Vorrichtung nicht ausgesetzt werden. Ein weiteres optisches Verfahren verwendet eine in die Chemikalie eingetauchte Quarzsonde. Bei dieser Art der Vorrichtung wird das Prinzip der internen Totalreflexion verwendet. Das Licht scheint durch den Quarz, wobei es auf eine reflektierende Oberfläche trifft, die genau mit dem brewsterschen Winkel der Sonde ausgerichtet ist. Wenn Flüssigkeit vorhanden ist, wird das meiste Licht aus der Sonde austreten, wogegen das Licht größtenteils zum Detektor zurück reflektiert wird, wenn keine Flüssigkeit vorhanden ist. Diese Art der Sonde arbeitet theoretisch gut, hat aber eine Anzahl von praktischen Nachteilen. Der erste liegt in der optischen Kopplung des Fototransistors und der Licht emittierenden Diode (light emitting diode "LED") mit der optischen Sonde. Eine ungenaue Ausrichtung und/oder Beschädigung der optischen Grenzfläche kann eine zuverlässige Wirkungsweise verhindern. Ein weiterer, zu beachtender Faktor ist der Winkel der Sonde relativ zum Boden des Reservoirs, besonders wenn der Boden des Reservoirs eine auf Hochglanz polierte Oberfläche ist. In diesem Fall können falsche Reflexionen zur Sonde zurückgesandt werden. Da schließlich die Sonde einen guten Kontakt mit dem Fluid haben muss, muss sie im Behälter installiert werden, wenn er hergestellt wird, bevor die Chemikalie im Behälter angeordnet wird. Dies ermöglicht eine Gelegenheit zur Beschädigung während der Herstellung oder Beförderung, was eine gesamte Unwirksamkeit dieser Art von Sonde zur Folge haben wird. Außerdem sind optische Sonden auf eine polymere Dichtung angewiesen, um die Quarzsonde mit einem rostfreiem Behälter zu verbinden, wobei dies die Zunahme der Möglichkeit einer undichten Stelle bietet und damit für jene Behälter nicht anwendbar ist, die Metalldichtungen erfordern.
Noch ein weiteres Verfahren ist die Verwendung von elektronischen Sonden, die ein oszillierendes elektromagnetisches Feld erzeugen, wobei dies ein "kapazitives" Verfahren genannt wird. Die Sonde wird in das Fluid eingetaucht, wobei, da die gesamte Kapazität und/oder die beobachtete dielektrische Konstante auf dem Verhältnis von Fluid zu Luft im Behälter basiert, eine empfindliche Elektronik verwendet werden kann, um Änderungen im Flüssigkeitspegel zu erfassen. Diese Sonden arbeiten bei vielen Anwendungen gut, wobei aber die Kalibrierung sehr empfindlich ist, da Änderungen in der gesamten Umgebung die Reaktion des Systems ändern können. Diese Sonden erfordern die Verwendung einer Isolierung zwischen der Sonde und dem Behälter, was ihre Anwendung bei versiegelten Ganzmetall-Behältern einschränkt.
Es wurden Ultraschallsonden zur Erfassung des Pegels in einem Behälter entwickelt, siehe zum Beispiel US-A-4 545 245. Diese Art von Sonden ist geschichtlich gesehen relativ groß und kostspielig, stellt aber gegenüber anderen Arten von Pegel-Erfassungsverfahren eine Anzahl von Vorteilen zur Verfügung und ist in den letzten Jahren konkurrenzfähiger geworden. Es gibt mehrere Arten von Ultraschallsonden. Eine erste Art ist gewissermaßen ein "Sonargerät" zum Messen des Pegels und ist für größere Behälter als jene ausgelegt, die typischerweise in der Halbleiter-Industrie verwendet werden. Die Pegel werden im Allgemeinen vom Sensor in Fuß (0,3048 m) gemessen, wobei ein minimaler Spalt von einem Fuß erforderlich ist. Diese Art von Sensor erfordert nicht das Eintauchen der Sonde in die Flüssigkeit. Eine zweite Art von Ultraschallsensor enthält einen Sender und einen Empfänger, die über eine Sonde direkt in der Flüssigkeit angeordnet werden. Die Sonde überträgt ein Ultraschallsignal. In dem Fall, dass keine Flüssigkeit zwischen dem Sender und dem Empfänger vorhanden ist, wird ein sehr geringer Schall erfasst. Wenn Flüssigkeit vorhanden ist, nimmt die Signalstärke drastisch zu, wobei der Empfänger Ultraschallwellen erfassen kann. Ein Hauptvorteil dieses Verfahrens ist es, dass die Sonde, obwohl sie typischerweise in das Fluid eingetaucht wird, keine beweglichen Teile hat und Metalldichtungen verwenden kann. Für die meisten Anwendungen stellen Ultraschallverfahren ein zuverlässiges Verfahren für eine Einzelpunkt-Detektion zur Verfügung und können zur Pegelerfassung verwendet werden, wenn sie in Behältergrößen installiert sind, die im Allgemeinen in der Halbleiterindustrie verwendet werden.
Ein weiteres Pegel-Erfassungsverfahren verwendet Mikrowellenimpulse. Diese Systeme sind jedoch sehr komplex und sehr kostspielig und sind für die Anwendung in der Halbleiterindustrie nicht wünschenswert. Diese Systeme werden gegenwärtig verwendet, um Abstände in Fuß oder Meter zu messen und finden besondere Anwendung bei großtechnischen Anwendungen, z. B. einem Reservoir von 206 Litern (55 Gallonen), wo es einen angemessenen Abstand zwischen der Sonde und der Oberfläche der Flüssigkeit gibt.
Druckdifferenz-Sensoren nutzen die Differenz zwischen dem Druck am oberen Ende und dem Druck am unteren Ende einer Flüssigkeitskolonne. Der hauptsächliche Nachteil dieser Art der Vorrichtung ist die Empfindlichkeit für Druckwandler-Kalibrierungen, die mit der Zeit abweichen können.
Schließlich betrifft ein Verfahren zum Messen des Pegels einer Chemikalie die Verwendung eines Stromflusses durch die Chemikalie. Bei dieser Anwendung führt eine sehr niedrige Spannung einen geringen Strom durch das Fluid durch die Verwendung einer besonderen Schaltung. Die Pegelerfassung findet statt, wenn die Spannung/der Strom aufgenommen wird. Dieses Verfahren ist in der Anwendung ziemlich begrenzt und arbeitet am besten mit leitenden und nicht entzündbaren Chemikalien. Es sind geeignete Durchführungen für die Anwendung in einem versiegelten Ganzmetall-System erforderlich. Dieses Verfahren macht es erforderlich, wie oben angegeben ist, dass das Material, das gemessen wird, nicht leitend und nicht entzündbar ist.
Folglich gibt es in der Industrie einen Bedarf für ein zuverlässiges System zum Feststellen des Pegels eines chemischen Reagenz, das bei einem Halbleiter-Fertigungsvorgang verwendet wird, so dass beim Halbleiter-Fertigungsverfahren eine adäquate Zuführung des chemischen Reagenz am Gebrauchspunkt kontinuierlich gewährleistet wird.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nachfüllsystem, das einen oder mehrere große Massebehälter enthält, wobei einer oder mehrere der Behälter als eine austauschbare Quelle von chemischem Reagenz für einen Halbleiter-Fertigungsvorgang verwendet werden. Der Massebehälter ist mit einem Empfängergefäß verbunden, das im Inneren des Reinraums oder der Fertigungsfläche einer Chipfabrik installiert sein kann, um als eine Versorgungsquelle des ausgewählten chemischen Reagenz am Gebrauchspunkt zu dienen. Das Gefäß kann konfiguriert sein, um von einem in den anderen in einem Zuführungsmodus Reservoir zu Reservoir, oder einem oder mehreren Reservoirs in ein Empfängergefäß in einem automatischen Umschaltmodus, von einem oder mehreren Reservoirs in einem der zwei Verfahrensmodi in ein oder mehrere kleine Gefäße (z. B. Absorptionsflaschen), die entweder in einem Unterdruck-Dampfabzugs- oder in einem Trägergas-Aufschäumungsverfahren arbeiten, von einem oder mehreren Reservoirs in den Verfahrensmodi zu einem Masseströmungs-Steuerungs- oder Verdampfungssystem, oder von einem oder mehreren der Masse-Reservoirs in eine große fabrikweite Verteiler-Sammelleitung nachzufüllen, wobei die Wahl von dem besonderen Halbleiter-Fertigungsvorgang diktiert wird.
Damit ist die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform ein System, um chemisches Reagenz durch eine Ampulle oder ein direktes Flüssigkeits-Injektionssystem Halbleiter-Verarbeitungsreaktoren zur Verfügung zu stellen, mit einem Quellenreservoir, das chemische Reagenzien von ultrahoher Reinheit enthält und verteilt, wenigstens einem Empfänger, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Ampulle oder einem direkten Flüssigkeits-Injektionssystem besteht, die bzw. das angepasst ist, um das Reagenz zu empfangen, das von dem Quellenreservoir über ein Leitungssystem überführt wird, das angepasst ist, um das Reagenz von dem Quellenreservoir zu dem wenigstens einen Empfänger zu überführen, wenigstens eine Ultraschallsonde mit mehreren (Meß-)Pegeln, die in den wenigstens einen Empfänger eingeführt wird, und einer getrennten Sonde, die in das Quellenreservoir eingeführt wird, um den Pegel des Reagenz in dem Quellenreservoir zu überwachen, wobei die wenigstens eine Ultraschallsonde mit mehreren (Meß-)Pegeln entweder in den wenigstens einen Empfänger eingeführt oder an einer äußeren Oberfläche des wenigstens einen Empfängers angeordnet und angepasst ist, um ein erstes Signal zu erzeugen, wenn der wenigstens eine Empfänger das Reagenz an einem ersten Pegel, der den Füllstand "voll" kennzeichnet, an einem zweiten Pegel, der den wenigstens einen Empfänger als "teilweise voll" kennzeichnet, und einem dritten Pegel enthält, der angibt, dass für den wenigstens einen Empfänger die Überführung von zusätzlichem Reagenz von dem Quellenreservoir zu dem wenigstens einen Empfänger erforderlich ist, und dass die getrennte Sonde zur Überwachung des Pegels des Reagenz in dem Quellenreservoir eine Ultraschallsonde mit mehreren (Meß-)Pegeln ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform bedingt die vorliegende Erfindung die Anwendung einer Pegel-Ultraschallsonde in dem Reservoir, um festzustellen, wann es das Reservoir erfordert, zusätzliches Reagenz in das Reservoir von einer entfernten Quelle einzuführen, oder um anzuzeigen, wann das Reservoir gegen ein volles Reservoir ausgetauscht werden muss.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zum Überführen chemischer Reagenzien von einem Reservoir zu einer entfernten Aufnahme über eine Zwischenrohrleitung und Überführungssysteme durch Aufnehmen einer Ultraschallsonde in den Empfängerbehälter, um den Pegel des chemischen Reagenz in dem Empfängerbehälter genau zu bestimmen, wobei die Ultraschallsonde mit einem Steuersystem elektronisch verbunden ist, um ein Nachfüllverfahren vom Reservoir zum Empfängerbehälter einzuleiten, wenn ein bestimmter Pegel des Reagenz im Empfängerbehälter erfasst wird, und den Strom des Reagenz vom Reservoir zum Empfängerbehälter zu beenden, wenn ein zweiter oder voller Zustand im Empfängerbehälter erfasst wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung Verfahren zum Spülen von restlicher Flüssigkeit aus dem Inneren der Zuführungsleitungen für die Verwendung beim Austauschen des Quellenreservoirs und/oder der Wartung der Zuführungsleitungen oder der internen System-Rohrleitungen und -Ventile durch die Anwendung von entweder einem Unterdruck-Spülzyklus oder durch einen Lösungsmittel-Spülzyklus auf. Ein Gas wird durch ein "Querspül-"Ventil zugeführt und verwendet, um restliche Chemikalien aus den internen Zuführungsleitungen zurück in das Massereservoir zu drücken. Dieser Bereich wird dann bei Unterdruck mit einer optionalen Inertgas-Einspeisung evakuiert. Im Allgemeinen muss der Unterdruck unter dem Dampfdruck der zu entfernenden Chemikalie liegen, um diese Chemikalie wirksam zu entfernen. Das Inertgas kann helfen, dieses Material aus der Rohrleitung während des Unterdruck-Zyklus zu "säubern". Der Druck im Inneren der Gasleitung wird durch das Druck-Messgerät überwacht. Wenn die Chemikalie vollständig entfernt ist, ist es möglich, dies zu erkennen, indem zur Kenntnis genommen wird, dass der Unterdruck dem Basisdruck der Gasleitung entspricht, wenn keine Chemikalie vorhanden ist.
Nach einer letzten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren, um eine Chemikalie in eine Reaktorkammer unter Verwendung einer direkten Flüssigkeitsinjektion oder eines ähnlichen Verdampfungs- oder Verteilungsverfahrens genau zu verteilen. Die Ultraschallsonde würde verwendet werden, um der Kammer anzuzeigen, wann eine Chemikalien verfügbar wäre und ob das Austauschen eines Quellenreservoirs erforderlich wäre.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Die einzelne Abbildung der Zeichnung ist eine schematische Darstellung eines chemischen Nachfüllsystems, die das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf die Zeichnung weist das System 10 ein Reservoir 12 auf, das eine Reagenzchemikalie 14 enthält. Das Reservoir 12 kann in einem Gehäuse oder Schrank 16 enthalten sein, um jeglichen Austritt aus dem Reservoir 12 aufzunehmen. Das Gehäuse 16 enthält ein Entlüftungssystem, das im Allgemeinen an 18 gezeigt wird, um das Gehäuse 16 von Reagenzdämpfen zu evakuieren, und ein Reservoir-Steuermodul 20, dessen Aufbau und Funktionsweise in der Technik bekannt sind. Das Reservoir 12 hat eine Einlassleitung 22 mit einem Steuerventil 24, um eine Quelle eines Inertgases, z. B. Stickstoff, in das Reservoir zu lassen, um das Reservoir 12 unter Druck zu setzen. Stickstoff oder ein anderes Trägergas wird in das Reservoir 12 durch Ventile eingeführt, die in dem Steuermodul 20 enthalten sind, das das Trägergas durch die Leitung 26 aufnimmt. Das Reservoir 12 weist eine Auslassleitung 28 mit einem Steuerventil 30 auf, um Reagenz durch eine Verbindungsleitung 32 durch ein zweites Steuerventil 34 in eine Absorptionsflasche oder Ampulle 48 zu liefern.
Im Reservoir 12 ist eine Pegelerfassungsvorrichtung 38 wie die angeordnet, die durch Cosense Inc. von Hauppauge, New York hergestellt und vertrieben wird. Die Erfassungsvorrichtung 38 kann einen einzelnen Ultraschall-Sensor aufweisen, der am unteren Ende 40 der Vorrichtung 38 angeordnet ist, um anzuzeigen, wann das Reservoir leer ist, oder kann Pegel-Sensoren haben, die an einem Zwischenpegel 42 und an einem oberen Pegel 46 angeordnet sind, um das Vorhandensein von Flüssigkeit bei einem vollen Zustand (Stelle 46) und einer halb vollen Position (Pegel 42) anzuzeigen. Alternativ kann der Ultraschall-Sensor 38 eine unbestimmte Anzahl von Ultraschall-Sensoren haben, um schwankende Pegel des Reagenz im Reservoir 12 zu erfassen. Die Verwendung einer Erfassungssonde für kontinuierliche Pegel, um diese mehrfachen Pegel in dem Reservoir bereitzustellen, stellt äquivalente Ergebnisse zur Verfügung.
Eine Leitung oder ein Rohr 36 tritt in das Reservoir-Steuermodul 20 ein und wird durch ein Steuersystem geführt, so dass ein Inertgas, z. B. Stickstoff, in die Leitung 32 über die Leitung 37 eingeführt werden kann, um die Zuführungsleitungen oder Rohrleitungen vom Reagenz zu spülen.
Das Gasleitungs- oder Rohrleitungssystem, das mit dem Reservoir 12, dem Gehäuse 16 und dem Reservoir-Steuermodul 20 verbunden ist, weist außerdem eine Reihe von Ventilen und Rohrleitungen zum Spülen auf. Ein Ventil 56 wird verwendet, um die Druckgasseite mit hohem Druck des Rohrleitungssystems von der Flüssigkeit enthaltenden Seite zu isolieren und ermöglicht es, dass eine Inertgas-Strömung auftritt, die die flüssige Chemikalie in das Reservoir zurück drücken kann. Das Ventil 58 wird verwendet, um den Unterdruck-Zyklus einzuleiten, der einen Unterdruck-Spülzyklus ermöglicht. Das Ventil 60 wird verwendet, um das Druck-Messgerät zu isolieren und seine Beschädigung oder Verlust der Kalibrierung während des Spülzyklus und anderer Vorgänge zu verhindern. Das Ventil 62 ist ein Entlüftungsventil, das verwendet wird, um überschüssigen Druck vom System während der Wartung und der Spülvorgänge der Leitung abzulassen.
Die Ampulle oder Absorptionsflasche 48 weist ein Reservoir einer Reagenzchemikalie 50 und eine Einlassleitung 54 auf, um ein Trägergas wie Stickstoff oder Helium in die Absorptionsflasche 48 über das Steuerventil 52 und die Leitung 54 zu lassen. Die Absorptionsflasche oder Ampulle 48 weist eine Ultraschall-Pegelerfassungsvorrichtung 64 von der Art auf, die von Cosense Inc., dem auf das obige bezogene Unternehmen, hergestellt und vertrieben wird. Wie bei der Pegelerfassungsvorrichtung im Quellenreservoir 12 kann die Pegelerfassungsvorrichtung 64 in der Absorptionsflasche 48 eine Ultraschallvorrichtung am Boden 66 haben, um einen leeren Zustand im Inneren der Absorptionsflasche oder Ampulle 48 zu erfassen. Dies ist jedoch im Allgemeinen nicht annehmbar, da das Reagenz aus dem Reservoir 12 in die Absorptionsflasche 48 überführt werden sollte, bevor der Flüssigkeitspegel an 66 erreicht ist. Folglich kann die Pegelerfassungsvorrichtung 62 eine oder mehrere Zwischenpegel-Anzeigevorrichtungen 68 und eine Pegel-Anzeigevorrichtung 70 'voll' haben. Die Ampulle oder Absorptionsflasche 48 weist eine Auslassleitung 72 und ein Steuerventil 74 auf, um das Reagenz und ein Trägergas zum Gebrauchspunkt im Verfahrensreaktor zu verteilen. Die Absorptionsflasche oder Ampulle 48 (Quellenbehältersystem) weist eine Entlüftungsleitung 76 und ein Entlüftungssteuerventil 79 auf, um ein Ablassen von Reagenzdämpfen in einer sicheren Weise zu ermöglichen, wie es in der Technik bekannt ist. Die Ventile 78 und 80 sind im Quellenbehältersystem zum Zweck der Spülung des Systems mit einem Inertgas oder durch Unterdruck enthalten, wie in der Technik bekannt ist.
Das System 10 kann ein Hauptsteuermodul 82 aufweisen, wobei das Hauptsteuermodul elektrisch und über geeignete Gasleitungsverbindungen sowohl mit dem Reservoir 12 als auch mit der Absorptionsflasche 48 verbunden ist, wie in der Technik bekannt ist. Es ist auch möglich, ein Quellen-Steuermodul 83 zu verwenden, das mit der Hauptsteuerung 82 über die Leitung 85 verbunden ist. Zum Beispiel kann die Ultraschallpegelerfassung gemäß der vorliegenden Erfindung für chemische Nachfüllsysteme angepasst sein, die von der Einheit Schumacher von Air Products and Chemicals Inc., Carlsbad Kalifornien vertrieben werden.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung das System wie gezeigt verbunden ist und die Pegelerfassungsvorrichtungen wie gezeigt angeordnet sind, wenn ein Signal vom Hauptsteuermodul 82 von der Pegelerfassungsvorrichtung 64, sei es am Pegel 66 oder am Pegel 68 oder irgendeinem Pegel zwischen dem Pegel 66 und dem Pegel 68, empfangen wird, werden die richtigen Ventile geöffnet, um das Reagenz 14 aus dem Reservoir 12 in die Absorptionsflasche 48 zu zwingen. Eine Möglichkeit, dieses durchzuführen ist es, das Reservoir 12 durch Verwendung von Stickstoff, das durch das Ventil 24 und die Leitung 26 eingeführt wird, unter Druck zu setzen. Alternativ kann das System 10 so eingerichtet sein, dass es ein Unterdruck-Abzugsystem ist, in dem ein Unterdruck im Kopfraum der Absorptionsflasche 48 erzeugt wird, wobei die Ventile 30, 34 geöffnet werden, um das Reagenz aus dem Reservoir 12 in die Absorptionsflasche 48 abzuziehen. Alternativ kann die Chemikalie aus dem Reservoir 12 zu einer direkten Flüssigkeitsinjektions- oder ähnlichen Verteilungseinheit in einem stromabwärts gelegenen Gerät gedrückt werden.
Wie in der Technik bekannt ist, können die Absorptionsflasche 48 und bestimmte der Rohrleitungen und Steuerungen in dem Reinraum enthalten sein, der durch den Kasten 84 angezeigt wird. Das Reservoir 12 und die zugehörigen Rohrleitungen können außerhalb des Reinraums 84 enthalten sein, so dass das Reservoir 12 ohne die Notwendigkeit ausgetauscht werden kann, dass eine Person den Reinraum betritt, um die Absorptionsflasche nachzufüllen, wobei damit der Reinraum der Halbleiter-Chipfabrik nicht beeinträchtigt wird.
Das Nachfüllsystem 10 besteht aus einem Steuersystem, das aus einer Reihe von Logikgattern, einem programmierbaren Logik-Steuergerät oder einem auf einem Mikroprozessor basierenden Computer vieler bekannter Modellvarianten besteht. Jede dieser Modellvarianten der Steuersysteme ist funktionell äquivalent, solange die Funktionen der Steuergeräte richtig ausgeführt werden. Zusätzlich stellt eine Gasleitungsverteilung die Fähigkeit zur Verfügung, eine ultrareine Chemikalie aus dem Reservoir 12 durch die Verwendung eines unter Druck stehenden Gases oder alternativ durch die Verwendung eines Pumpen- oder Unterdruck-Abzugsystems herauszudrücken. Die Verteilung muss einen Zugang für das unter Druck setzende oder drückende Gas, einen Austrittspunkt für die Chemikalie, um aus dem Gefäß auszutreten, ein Ventil, um ein Ablassen des überschüssigen Drucks aus dem Reservoir zu ermöglichen, ein Ventil, um eine Unterdruck-Quelle zum Spülen der Verteilung (welches das zuvor erwähnte Entlüftungsventil aufweisen könnte) bereitzustellen, und ein Quer-Spülventil zum Verbinden der flüssigen und Gasdruckseiten der Verteilung für Spülzwecke zur Verfügung stellen. Es können weitere Ventile und Rohrleitungen installiert sein, um die Isolierung von verschiedenen Sensoren einschließlich Unterdruck und Gasdruck, alternative Pegel-Erfassungsverfahren und dergleichen zu verhindern, die alle bekannt sind und von denen einige gegenwärtig verwendet werden.
Im Fall eines Zuführungsmodus Reservoir zu Reservoir müssen Ventile und Rohrleitungen vorhanden sein, um zuzulassen, dass die ultrareine Chemikalie in das Empfängergefäß eintritt sowie aus dem Gefäß zur Verteilung an Verfahrensgeräte weiter stromabwärts austritt. In diesem Fall müssen beide Gefäße eine unabhängige Anordnung zum Spülen und zur Entnahme haben, obwohl dies keine strenge Verfahrensanforderung ist, aber auf der Minimierung der Ausfallzeit und der Auswirkungen auf das Austauschen des Reservoirs beruht.
Im Fall eines automatischen Umschalt-Zuführungsmodus müssen Ventile und Rohrleitungen vorhanden sein, um zuzulassen, dass die Reservoirs abwechselnd die Chemikalie von einem Reservoir zum anderen führen, ohne Auswirkungen auf das Verfahren in dem zu haben, das gegenwärtig nicht aktiv ist. Das (die) inaktive(n) Reservoir(s) müssen eine unabhängige Anordnung zum Spülen und zur Entnahme haben, obwohl dies keine strenge Verfahrensanforderung ist, aber auf der Minimierung der Auswirkungen der Ausfallzeit zum Austauschen des Reservoirs beruht.
Im Fall der Zuführung in ein Empfängergefäß, das sich in einem Verfahrensgerät befindet, muss eine Anordnung, um die Lieferung der Chemikalie in das Gerät zuzulassen, um die Strömung der Chemikalie in das Empfängergefäß mit einer adäquaten Lüftungs- und/oder Drucksteuerung zu ermöglichen, um ein Zurückströmen oder andere nachteilige Verfahrensbedingungen zu verhindern, sowie die Anordnung zum Spülen der Verteilung zur Verfügung gestellt werden, um das Empfängergefäß im Fall einer Verunreinigung oder Beschädigung auszutauschen.
Im Fall der Zuführung in ein Verfahrensgerät direkt über eine direkte Flüssigkeitsinjektion oder der Zuführung in eine breitflächige Rohrverteilung muss die Rohrverteilung so ausgeführt sein, dass zu jeder Zeit ein konstanter Druck zur Rohrverteilung aufrechterhalten wird. Dies wird typischerweise durch die Verwendung einer Kombination von Standard-Druckreglern und Rückdruckreglern oder Druckentlastungsventilen verschiedener Typen ausgeführt. Diese sind alle funktionell äquivalent, solange der Druck der Verfahrensleitung in vorgegebenen Bereichen stabil bleibt.
Die Gasleitungsverteilung kann entweder aus Teflon, rostfreiem Stahl, Inconel, Hastalloy, Titan oder mit reaktionsträgen Stoffen ausgekleideten Verbundstoffen wie mit Teflon oder mit SiO₂ beschichtetem rostfreiem Stahl abhängig von der Korrosivität der gelieferten Materialien aufgebaut sein. Im Fall von Tetraethylorthosilikat („TEOS") und damit verbundenen Dotierungsmitteln wird AISI Type 316L rostfreier Stahl empfohlen, wobei im Fall von 1,2-Transdichlorethylen und anderen korrosiveren Quellen Teflon das Material der Wahl ist. Weitere Chemikalien, die in den Nachfüllsystemen mit geeigneten Rohrleitungen betrieben werden können, sind Verbindungen wie CupraSelect, d. h., Kupfer(I)-Hexafluoracetylacetonat, Trimethylvinylsilan ("Cu(hfac)(TMVS)"), Kupfer(II)-Bis (Hexafluoracetylacetonat) ("Cu(hfac)2"), Tantal-Tetraethylat ("TAETO"), Tetrakis(diethylamino)titan ("TDMAT"), Dimethylaluminiumhydrid ("DMAH") und ähnliche Aluminium-Precursor; alternativ Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und fluorierte Siliziumoxid-Quellen wie Fluortriethoxysilan ("FTES"), Bis(tertiarybutyl)aminosilan, ("BTBAS"), Diethylsilan und verwandte Arten von Verbindungen; Gemische von festen, in Lösungsmitteln gelösten Precursors wie Precursor-Materialien aus Borstrontiumtitanat ("BST"), feste Materialien, die vor Ort verflüssigt oder sublimiert werden, indem das Reservoir oder der Nachfüllsystem-Schrank erwärmt werden; Verfahrens-Lösungsmittel und Reinigungsmittel, die Hexafluoracetylacetonat ("Hfac"), Trimethylvinylsilan ("TMVS"), Toluol, Hexan, Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und verwandte Verbindungen beinhalten, die neutralisierende Mittel aufweisen; Lösungsmittel für Photomaskierungsvorgänge, die Chemikalien zur Beseitigung von Wulsträndern wie Ethyl-Lactat beinhalten, und Entwicklerlösungsmittel, chemische mechanische Politurschlämme, Spin auf Materialien für die Verwendung als Precursor für Spin-on-Glas, Spin-on-Dotierungsmittel und Spin-on-Metall-Precursor, Triethylborat ("TEB"), Trimethylborat ("TMB"), Trimethylphosphit ("TMPI"), Trimethylphosphat ("TMPO"), 1,1,1-Trichlorethan ("TCA"), Polypropylenglykol-Monomethyletheracetat ("PGMEA") und alle anderen flüssigen chemischen Precursor und Dotierungsmittel, die mit chemischen Aufdampfungs-(chemical vapor deposition – "CVD"), Photoresist- oder Entwicklungs- und Diffusionsverfahren verwandt sind.
Das Reservoir kann in einem Schrank untergebracht werden, der die Steuersysteme, örtliche Verteilungen, Sicherheitsoptionen wie Überlaufbehälter, Brandmeldung und -bekämpfung, Dampf- und Überlaufmeldung und alle erforderlichen Heizsysteme enthält, um Precursor-Materialien zu verflüssigen, die Viskosität zu verringern oder zu sublimieren, die sich in den Verfahrens-Reservoirs befinden.
Die Pegelerfassung gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt Ultraschallenergie, um die Position der Chemikalie zu bestimmen. Nach einem Ausführungsbeispiel bestehen die Ultraschallsonden aus Ultraschallsendern, die in einem Stahl- oder Teflon-Mantel eingeschlossen sind, die Energie in dem Fall übertragen, dass Flüssigkeit vorhanden ist, und Energie in dem Fall nicht übertragen, dass keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist. Das Übertragen der Energie wird durch einen geeigneten Sensor erfasst, der ebenfalls in dem Stahl- oder Teflon-Mantel angebracht ist. Das Erfassen der Energie bewirkt elektrische Veränderungen, die durch ein Kabel in das Steuersystem übertragen werden. Dieses Erfassungssystem wird ein "diskretes" System genannt, da jeder Pegel einmalig mit der Verwendung eines Paares aus Sender/Detektor identifiziert wird. Es können mehrere Sender-/Detektor-Paare in dem Stahl- oder Teflon-Mantel installiert sein, um mehrere Pegel der zu erfassenden Chemikalie zur Verfügung zu stellen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Ultraschallsensor verwendet werden, der Energiewellen in einen Stab oder in die Behälterwände sendet. In diesem Fall werden der Sender und der Empfänger an entweder der äußeren oder der inneren Oberfläche des Reservoirs angebracht. Der Sender emittiert ein Signal, das dann zum Detektor zurück reflektiert wird, nachdem es auf der Oberfläche des Flüssigkeitspegels aufgetroffen ist. Der Pegel des Fluides kann entweder durch Bestimmen der Zeitverzögerung zwischen dem Senden und der Reflexion oder durch Überwachen der Phasenverschiebungen des reflektierenden Signals bestimmt werden und kann die Verwendung von Mehrfachfrequenz-Ultraschallübertragungen aufweisen, um eine Schwankung zu verringern. Dieses System wird eine "kontinuierliche" Pegelerfassung genannt und stellt die Daten auf dem Pegel der Chemikalie in einer analogen Weise im Gegensatz zum oben beschriebenen, diskreten Verfahren zur Verfügung. Beide Verfahren sind nach dieser Anmeldung funktionell äquivalent.
Die Ultraschall-Pegelerfassung der vorliegenden Erfindung wird abhängig von der Anwendung in einer Vielfalt von Möglichkeiten verwendet.
Die erste Anwendung ist die Nutzung von zwei oder mehr Sensoren in einem Reservoir mit einem Niedrigpegel-Sensor, um anzuzeigen, wann einen Ersatz-Reservoir gewechselt werden muss, und einem Niedrigpegel-Warnsensor, um anzuzeigen, dass das Reservoir fasst leer ist. Eine dritte Pegelerfassung kann am oberen Ende des Reservoirs verwendet werden, um anzuzeigen, dass das Gefäß überfüllt wurde. Diese obere Pegelsonde kann alternativ verwendet werden, um einen Kabelschaden oder eine Kabeltrennung anzuzeigen. Es kann ein einzelner Sensor verwendet werden, um nur "leer" anzuzeigen, wird aber von der Industrie im Allgemeinen abgelehnt, da dieses keine Warnung zur Verfügung stellt, dass das Gefäß dabei ist, leer zu laufen. Diese Anwendungsanordnung kann entweder in einem Zuführungsreservoir oder in einem Empfängerreservoir verwendet werden.
Die zweite Anwendung verwendet drei oder mehr Sensoren in einem Empfängerreservoir oder -gefäß, das es erforderlich macht, bis zu einem bestimmten Pegel gefüllt zu werden. In diesem Fall ist ein Überfüllungssensor am obersten Ende der Sonde, ein Sensor "Füll-Stopp" am maximalen vorgegebenen Pegel, häufig bei einer Fülle von etwa 70%, ein Sensor "Füll-Start" am minimalen vorgegebenen Pegel, häufig bei etwa 40–60%, ein Sensor "niedrig" oder "leer" unter der Stelle "Füll-Start", um anzuzeigen, dass sich das Reservoir gut unterhalb der vorgegebenen Werte befindet, die eine Störung irgendeiner Art anzeigen, und optional ein Sensor "vollständig leer" angeordnet, um anzuzeigen dass das Reservoir vollständig entleert ist. Dies kann verwendet werden, wenn ein Reservoir zur Wartung oder Reinigung entfernt werden muss.
Die dritte Anwendung verwendet Mehrfach-Sensoren in einem System, das feste oder hoch viskose Precursors enthält. Bei dieser Anwendung arbeiten Schwimmersonden, optische und kapazitive Sonden nicht effizient, während Ultraschallsonden so eingestellt werden können, dass sie ziemlich gut arbeiten. Zusätzlich können die Gefäße oder der Nachfüllsystem-Schrank erwärmt werden, um die Lieferung von entweder flüssigen Precursor oder sublimierten festen Precursor zuzulassen. Die Pegelerfassung wird in einer Weise arbeiten, die ähnlich zu der ersten oder zweiten Anwendung mit den Beschränkungen des Verfahrensgerätes ist, das wieder aufgefüllt wird. Einige Beispiele von Materialien, die in diese Kategorie fallen, beinhalten Cu(Hfac)2, TAETO, DMAH und viele BST und weitere Precursor-Materialien.
Die Größe des Gefäßes hat keine Auswirkung auf das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Empfänger- und Quellen-Reservoirs können in einem Größenbereich liegen, wobei Größen von 200 Liter nominal, 20 Liter nominal, 10 Liter nominal, 1,5 bis 3 Liter nominal und 0,5 Liter nominal typisch sind. Das Gefäß selbst kann aus 316L rostfreiem Stahl, Quarz, Teflon oder anderem Material aufgebaut sein, das gegenüber der fraglichen Verfahrenschemikalie reaktionsträge ist, und kann mit einem anderen Material ausgekleidet sein, um die Reaktivität der Bulk-Chemikalie und der Gefäßwände zu verringern.
Die kontinuierliche Ultraschall-Pegelerfassung kann verwendet werden, um die Anforderungen zu erfüllen, die durch die Größe, die Form und das Konstruktionsmaterial des Gefäßes diktiert werden, einfach durch Einstellen der verschiedenen Sollwerte in der Software oder der Hardware in der Steuerelektronik.
Die Funktionsweise des Nachfüllsystems ist ziemlich unkompliziert. Wenn das Empfängergefäß einen Zustand 'niedriger Pegel' oder 'Füll-Start' erreicht, wechselt der Status der Sonde für die Ultraschall-Pegelerfassung. Dies wird durch die Steuerelektronik aufgenommen, die dann eine Ventil-Folge am Zuführungs-Reservoir einleitet, um das Füllen des Empfängergefäßes zuzulassen. Das Steuersystem überwacht den Zustand des Sensors 'Füll-Stopp', wobei, wenn er in einen Status 'Flüssigkeit vorhanden' übergeht, das Steuersystem die Ventile schließt, um den Füllvorgang anzuhalten. Im Fall eines Ausfalls des Sensors 'Füll-Stopp' wird schließlich der Überfüllungssensor erreicht, wobei in dem Fall, dass dieser Flüssigkeit erfasst, die Füllfunktion des Systems angehalten wird. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das Quellen-Reservoir ein Signal 'niedrig' oder 'leer' anzeigt.
Wenn dieses stattfindet, erzeugt das Steuersystem einen Alarm, wobei der Bediener auswählen kann, wann er einen Reservoir-Wechsel zur Verfügung stellen möchte. Im Fall des oben beschriebenen automatischen Umschaltmodus wird das Steuersystem das Füllverfahren durch Verwendung des zweiten oder Nachfolgereservoirs in der Leitung automatisch einleiten, während das Zuführungs-Reservoir ausgetauscht wird.
Damit ist die vorliegende Erfindung eine Verbesserung gegenüber bekannten chemischen Nachfüllsystemen, da die herkömmlichen Verfahren zum Signalisieren einer Überführung von Reagenz aus dem Reservoir in die Absorptionsflasche oder Ampulle durch eine Ultraschall-Pegelerfassungsvorrichtung ersetzt werden. Die Ultraschall-Pegelerfassungsvorrichtung hat keine beweglichen Teile. Es gibt keine Auswirkungen auf die Chemikalie von den beweglichen Teilen, die in einem Pegelerfassungssystem enthalten sind, wie es bei vielen oben erwähnten Verfahren nach dem Stand der Technik der Fall ist. Zusätzlich hat die Ultraschall-Pegelerfassungsvorrichtung eine erhöhte Zuverlässigkeit und erfordert keine Spezial-Gasleitung. Das Ultraschall-Pegelerfassungssteuersystem ist zuverlässiger als optische Sonden und stellt reine, nicht bewegliche, diskrete oder kontinuierliche Daten bezüglich des Pegels der ultrareinen Chemikalie zur Verfügung. Es entfernt die Quellen der Partikelerzeugung und erhöht die Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit der Sonde und des gesamten Systems. Zusätzlich arbeitet dieses Verfahren besser als jedes andere bei der Verwendung von hoch viskosen Quellenmaterialien. In diesen Fällen bleiben Schwimmersonden stecken, wobei optische und kapazitive Sonden auf Grund der chemischen Haftung an deren Oberflächen ausfallen.
Es liegt im Umfang der vorliegenden Erfindung, das Spülen mit Inertgas, den Unterdruck-Spülzyklus und das Lösungsmittel-Spülen zu verwenden, um restliche Verfahrensreagenzien aus dem Speicher- und Zuführungssystem zu entfernen.
Daher gibt es für den Anwender des Reagenz eine Reihe von Vorteilen. Am wichtigsten ist die konstante Aufrechterhaltung der Reinheit der Reagenz-Chemikalie. Zusätzlich gibt es eine zuverlässige Bestimmung des Reagenz-Pegels sowohl im Reservoir als auch in der Absorptionsflasche oder Ampulle und eine genaue Zeitsteuerung zur Überführung von Reagenz aus dem Reservoir in die Absorptionsflasche.

Claims

System (10), um chemisches Reagenz durch eine Ampulle (8) oder ein direktes Flüssigkeits-Injektionssystem Halbleiter-Verarbeitungsreaktoren zur Verfügung zu stellen, mit einem Quellenreservoir (12), das chemische Reagenzien (14) von ultrahoher Reinheit enthält und verteilt, wenigstens einem Empfänger (48), der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Ampulle oder einem direkten Flüssigkeits-Injektionssystem besteht, die bzw. das angepasst ist, um das Reagenz zu empfangen, das von dem Quellenreservoir (12) über ein Leitungssystem (32) überführt wird, das angepasst ist, um das Reagenz von dem Quellenreservoir (12) zu dem wenigstens einem Empfänger (48) zu überführen, wenigstens einer Ultraschallsonde (64) mit mehreren (Meß-)Pegel, die in den wenigstens einen Empfänger (48) eingeführt wird, und mit einer getrennten Sonde (38), die in das Quellenreservoir (12) eingeführt wird, um den Pegel des Reagenz (14) in dem Quellenreservoir (12) zu überwachen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ultraschall-Sonde (64) mit mehreren (Meß-)Pegel entweder in den wenigstens einen Empfänger (48) eingeführt oder an einer Außen-Oberfläche des wenigstens einen Empfängers (48) angeordnet und angepasst ist, um ein erstes Signal zu erzeugen, wenn der wenigstens eine Empfänger (48) das Reagenz an einem ersten Pegel (17), der den Füllstand "voll" kennzeichnet, an einem zweiten Pegel (68), der den wenigstens einen Empfänger (48) als "teilweise voll" kennzeichnet, und einem dritten Pegel (66) enthält, der angibt, dass für den wenigstens einen Empfänger (48) die Überführung von zusätzlichem Reagenz von dem Quellen-Reservoir (12) zu dem wenigstens einen Empfänger (48) erforderlich ist, und dass die getrennte Sonde (38) zur Überwachung des Pegels des Reagenz (14) in dem Quellenreservoir (12) eine Ultraschall-Sonde (38) mit mehreren (Meß-)Pegeln ist.
System (10) nach Anspruch 1, wobei die Ultraschall-Sonde (64) elektrisch mit einem Steuersystem (20, 82) mit einer Anordnung zum Transportieren des Reagenz (14) von dem Reservoir (16) zu dem Empfänger (48) in Abhängigkeit von einem Signal verbunden ist, das von der Ultraschall-Sonde (64) erzeugt wird.
System nach Anspruch 2, wobei das Signal einen Pegel des Reagenz in dem Empfänger (64) über dem dritten Pegel der Ultraschall-Sonde (64) entspricht.
System nach Anspruch 1 mit einer Anordnung (26, 20, 22, 24) zur Einführung eines Inertgases (N₂) in das Quellen-Reservoir (16), um das Quellen-Reservoir (16) unter Druck zu setzen, so dass das Reagenz (14) von dem Quellen-Reservoir (16) zu dem Empfänger (48) überführt wird.
System nach Anspruch 1 mit einer Anordnung zum Spülen von restlichem Verfahrens-Reagenz aus den Liefer-/Zuführleitungen unter Verwendung eines Unterdruck-Spülzyklus oder einer Lösungsmittelspülung, um die Entfernung des Reagenz durchzuführen.
System nach Anspruch 1 mit einer Anordnung (20, 82) zur automatischen Betätigung von Ventilen, die durch pneumatische oder elektrische Stellgliedern betätigt werden.
System nach Anspruch 6, wobei die Ventile durch computer-erzeugte Signale betätigt werden, die zu einem Ventil-Stellglied gesandt werden.
System nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zur Einführung eines Inertgases (N₂) in das Quellenreservoir (12) angepasst werden kann, um das Inertgas (N₂) in den Empfänger (58) einzuführen, um als Trägergas zu wirken.
System nach Anspruch 1, wobei die Ultraschall-Sonde entweder in dem Quellenreservoir (12) angeordnet oder auf einer Außen-Oberfläche des Reservoirs (12) angeordnet ist, um den Pegel des chemischen Reagenz (14) in dem Quellenreservoir (12) zu bestimmen.
System nach Anspruch 1 mit wenigstens einer Ampulle (48) mit mehreren Ultraschall-Detektoren (68) mit mehreren (Meß-)Pegeln als der Empfänger (48), der mit dem Quellen-Reservoir (12) verbunden ist.
System nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks bzw. teilweisen Vakuums in dem Empfänger (48), so dass chemisches Reagenz (14) von dem Quellenreservoir (12) zu dem Empfänger (48) transportiert wird, oder um einen Überdruck auf dem Quellenreservoir (12) zu erzeugen, um die Überführung des Reagenz zu bewirken.
System nach Anspruch 1, wobei der Empfänger (48) ein direktes Flüssigkeits-Injektionssytem ist, das dem Verarbeitungsreaktor reaktiven Dampf zur Verfügung stellt.
System nach Anspruch 12 mit mehreren Ampullen (48), von denen jede mit Ultraschall-Detektoren mit mehreren (Meß-)Pegeln als der Empfänger (48) ausgestaltet ist, der mit dem Quellen-Reservoir (12) verbunden ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Empfänger (48) eine Ampulle ist und entweder eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks bzw. eines teilweisen Vakuums in der Ampulle, um den Transport des chemischen Reagenz von der Ampulle (48) zu dem Halbleiter-Verarbeitungsreaktor zu bewirken, oder eine Anordnung zur Anlegung eines Überdrucks an das Quellenreservoir (12) enthält, um die Überführung des chemischen Reagenz zu bewirken.
System nach Anspruch 11 mit einer Anordnung, um das Quellenreservoir (12) mit einem Inertgas (12) unter Druck zu setzten, so dass das Reagenz (14) entweder zu einem direkten Flüssigkeits-Injektionssystem oder zu Controllern für den Flüssigkeits-Massenstrom transportiert wird.
System nach Anspruch 1, das angepasst für das Nachfüllen von chemischem Reagenz (14) ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus TEOS, TEB, TMB, TMPI, TMPO, Cu(hfac)(TMVS) und aus ihren verschiedene Mischungen, TDEAT, TDMAT, TiCl4, DCE, TCA, POCl3, BBr3, PCl3, TAETO, BTBAS, BST Precursern, die in Trägerlösungsmitteln gelöst sind, wobei die Feststoffe eine Verflüssigung erfordern, wie beispielsweise Cu(hfac)2, PGMEA, Ethyl Lactat, allen andren flüssigen chemischen Precursern und Dotierungsmittel bestehen, die zu CVD, Photoresist und Entwickler sowie Diffusionsoperationen gehören.
System nach Anspruch 1, wobei die Konstruktionsmaterialen für das System aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus rostfreiem Stahl, Teflon, Inconel, Hasteloy, Quartz, Glas, Kunststoff und anderen Materialen bestehen, die nicht mit dem chemischen Reagenz (14) reagieren, das in dem System verwendet werden soll.
Verfahren zur Überführung eines chemischen Reagenz (14) von einem Quellen-Reservoir (12) zu einem Empfänger (14) für einen Halbleiter-Verarbeitungsreaktor, der im Innern eines Reinraums in einer Halbleiter-Fertigungsanlage enthalten ist, die ein Quellen-Reservoir (12) zum Aufnehmen einer Bulk Menge des Reagenz (14), einen oder mehrere Empfänger (48), von denen das Reagenz ausgeteilt wird, um eine Wirkung auf ein Halbleitersubstrat zu erzeugen, Transportrohrleitungen (32) zwischen dem Reservoir (12) und dem Empfänger (58), ein Steuersystem (20, 82) mit einer Anordnung zum Erfassen der Flüssigkeitspegel im Innern des Quellenreservoirs (12) und des Empfängers (48) verwendet, gekennzeichnet durch: wenigstens eine Ultraschall-Sonde (38) an der Innenseite des Reservoirs (12) oder angeordnet auf einer äußeren Oberfläche des Reservoirs (12) erzeugt ein Signal, wenn der Pegel des Reagenz (14) in dem Reservoir (12) erreicht wird, der anzeigt, dass das Reservoir mit dem Reagenz nachgefüllt oder durch ein volles Reservoir (12) ersetzt werden muss; das Signal wird zu dem Steuersystem (82) geleitet, um ein Alarmsignal, ein Anzeigelicht oder eine digitale Anzeige zu betätigen, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass das Reservoir gewartet werden muss; eine Ultraschall-Sonde (64) in dem Empfänger (48) erzeugt ein Signal, wenn ein Pegel des Reagenz (14) in dem Empfänger (48) erreicht wird, der anzeigt, dass der Empfänger mit dem chemischen Reagenz (14) aufgefüllt werden muss; und das Signal von der Ultraschall-Sonde (64) in dem Empfänger (48) wird dazu verwendet, um die Überführung des chemischen Reagenz (14) von dem Reservoir (12) zu dem Empfänger (48) zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei eine Ultraschall-Sonde (38) mit mehreren (Mess-)Pegeln im Innern des Quellen-Reservoirs (12) Signale erzeugt, die einen von drei Pegeln des flüssigen Reagenz (14) im Innern des Reservoirs (12) angeben, wobei die Pegel ein erster oder Pegel "voll", ein zweiter oder Pegel "teilweise voll" und ein Pegel sind, bei dem das Reservoir (12) nachgefüllt oder ersetzt werden muss.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem eine Ultraschall Messsonde (64) mit mehreren (Mess-)Pegeln in jedem der Empfänger (48) getrennte Signale erzeugt, die den Zustand im Innern des Empfängers (48) angeben, und zwar für einen Pegel des flüssigen Reagenz, der angibt, dass der Empfänger (48) "voll" ist, einen Pegel der Flüssigkeit, die angibt, dass flüssiges Reagenz von dem Quellenreservoir (12) zu dem Empfänger (48) überführt werden muss, und einen Pegel des flüssigen Reagenz, der angibt, dass der Empfänger (48) einen Pegel der Flüssigkeit zwischen "voll" und dem Pegel hat, der die Überführung des flüssigen Reagenz von dem Quellen-Reservoir (12) zu dem Empfänger (48) anzeigt, und wobei die Signale zu dem Steuersystem (20, 82) geleitet werden, um eins oder alle eines Alarmsignals, Anzeigeleuchten, die dem Pegel des flüssigen Reagenz in dem Empfänger (48) entsprechen, digitale Anzeigen des Pegels des flüssigen Reagenz in dem Empfänger (48) und die Überführung des flüssigen Reagenz (14) von dem Quellen-Reservoir (12) zu dem Empfänger (48) betätigen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Signale verwendet werden, um das Steuersystem (20, 82) so einzustellen, dass die Überführung des flüssigen Reagenz (14) von dem Quellen-Reservoir (12) zu dem Empfänger (48) automatisch eingeleitet wird, wenn ein vorher ausgewählter niedriger Pegel des flüssigen Reagenz in dem Empfänger (48) festgestellt wird und die Überführung des flüssigen Reagenz beendet wird, wenn der Pegel "voll" in dem Empfänger (48) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei ein direktes Flüssigkeits-Injektionssystem oder ein Ausgabesystem als Empfänger (48) installiert wird.