JP2023542000A - 複数のタンク用の供給制御システム - Google Patents

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Abstract

半導体製造プロセスにおいて使用されるタンク用の供給制御システムを開示する。本開示の実施形態に従ったタンク用の供給制御システムは、半導体の製造に使用される大量のプロセス材料を貯蔵するための複数のタンクと、それぞれ複数のタンクに結合された副供給パイプと流通して半導体製造機器へプロセス材料を供給するように構成された主供給パイプと、それぞれ副供給パイプに含まれて複数のタンクの各々から排出されるプロセス材料流量を制御するように構成された複数の流量制御機器と、主供給パイプに含まれて複数のタンクの各々から半導体製造機器へ供給されるプロセス材料流量及びプロセス材料供給圧力をリアルタイムに計測するように構成されたセンサと、主供給パイプに結合されてプロセス材料が半導体製造機器へ安定的に供給されるように貯蔵されたプロセス材料を補足的に排出するように構成されたバックアップ部分と、設定プロセス材料流量が主供給パイプを通過して半導体製造機器へ供給されるようにセンサによって測定されたプロセス材料流量に関する情報又はプロセス材料供給圧力に関する情報に基づいて複数の流量制御機器及びバックアップ部分を制御するように構成されたコントローラと、を含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年９月１８日に提出された「ＩＳＯタンク用の供給制御システム」と題する米国仮特許出願第６３／０８０２８２号及び２０２０年９月１８に提出された「ＩＳＯタンク用の供給制御システム」と題する韓国特許出願第１０－２０２０－０１２０４５０号（その両方の全体が参照により本明細書に援用される）に対する優先権の利益を主張する。
本開示は、複数のタンク用の供給制御システムに関するものであり、複数のタンクは、半導体を製造するために使用されるプロセス材料を貯蔵するための複数のタンクから半導体製造機器へプロセス材料を安定的に供給するように構成される。
半導体製造プラントに現在設置されるプロセス材料供給システムは、概ね、１つの供給ラインのみを介して複数のタンクを半導体製造機器に結合するように構成される。これは、半導体製造機器へ供給される化学製品の排出量を調節するように複数のタンクを個別に制御するのが困難であり、プロセス材料が特定のタンクのみを通過して供給される点で、不利である。
更に、上記の場合、複数のタンクの周期的管理が組み込まれず、系統的ではない場合、貯蔵されたプロセス材料がいつ無くなるかを正確に認識しタンクを交換すべきときを任意に調節することがオペレータにとって困難である点で不利である。
したがって、これらの不利益が同時に発生したために同時に複数のタンクを交換しなければならないとき、化学製品の連続的な供給が半導体製造プロセスにとって重要であっても、管理ライン全体が停止される場合がある。
本開示は、プロセス材料送出システムのための供給制御システムを提供するためのものであり、供給制御システムにおいて、半導体を製造するために使用されるプロセス材料を半導体製造機器へ供給するために設置された複数のタンクに関して、複数のタンクの各々から排出されるプロセス材料流量を制御でき、複数のタンクの各々の交換サイクルを、プロセス材料の残量をチェックし制御することによって効率的に管理でき、半導体製造機器に必要とされる固定量のプロセス材料を、特定のタンクが交換されるかパイプに異常が生じた場合でも、半導体製造機器へ安定的に供給できる。
これは、本開示の１つの実施形態に従ったタンク用の供給制御システムによって実現できる。供給制御システムは、半導体の製造のために使用されるプロセス材料を貯蔵するための複数のタンクと、複数のタンクにそれぞれ結合された副供給パイプと流通するようにかつ半導体製造機器へプロセス材料を供給するように構成された主供給パイプと、それぞれ副供給パイプに含まれて複数のタンクの各々から排出されるプロセス材料流量を制御するように構成された複数の流量制御機器と、主供給パイプに含まれて複数のタンクの各々から半導体製造機器へ供給されるプロセス材料流量及びプロセス材料供給圧力をリアルタイムに計測するように構成されたセンサと、主供給パイプに結合されてプロセス材料が半導体製造機器へ安定的に供給されるように貯蔵されたプロセス材料を補足的に排出するように構成されたバックアップ部分と、設定プロセス材料流量が主供給パイプを通過して半導体製造機器へ供給されるように、センサによって計測されたプロセス材料流量に関する情報又はプロセス材料供給圧力に関する情報に基づいて複数の流量制御機器及びバックアップ部分を制御するように構成されたコントローラと、を含む。
コントローラは、複数のタンクに貯蔵されたプロセス材料が別個の流量率で複数のタンクの各々から排出されて、複数のタンクが順次空になるように、別個の開口率で作動するために複数の流量制御機器を制御するように構成できる。
複数のタンク及びバックアップ部分は、貯蔵されたプロセス材料の残量を推定するためにロードセル又は圧力センサの少なくとも一方を含むことができ、ロードセルは、貯蔵されたプロセス材料の排出に応じて変化する複数のタンクの各々及びバックアップ部分の重量を計測するように構成され、圧力センサは、貯蔵されたプロセス材料の排出に応じて変化する複数のタンクの各々及びバックアップ部分の内圧を計測するように構成される。
コントローラは、センサによって計測されたプロセス材料流量に関する情報及びプロセス材料供給圧力に関する情報に異常があるときにプロセス材料を補足的に供給するためにバックアップ部分を制御するように構成できる。
コントローラは、複数のタンクのプロセス材料が順次空になるのに応じて複数のタンクのうち特定の１つが交換される間、プロセス材料を補足的に供給するためにバックアップ部分の作動を制御するように構成できる。
複数のタンクが第１タンク、第２タンク、第３タンク及び第４タンクを備える場合、コントローラは、第１、第２、第３及び第４タンクがそれぞれプロセス材料流量の４０％、３０％、２０％及び１０％を排出するように、主供給パイプを通過して半導体製造機器へ供給されるように設定されたプロセス材料流量に基づいて、複数の流量制御機器の各々を制御するように構成できる。
コントローラは、第１タンクに貯蔵されたプロセス材料の枯渇にしたがって第１タンクの交換が完了したとき、第１、第２、第３及び第４タンクがそれぞれプロセス材料流量の１０％、４０％、３０％及び２０％を排出するように、主供給パイプを通過して半導体製造機器へ供給されるように設定されたプロセス材料流量に基づいて複数の流量制御機器の各々を制御するように構成できる。
本開示の実施形態に従ったタンク用の供給制御システムによれば、副供給パイプに含まれて半導体を製造するために使用されるプロセス材料を貯蔵するための複数のタンクの各々から排出されるプロセス材料流量を制御するように構成された複数の流量制御機器、及び主供給パイプに結合されてプロセス材料を安定的に供給するためにプロセス材料を補足的に排出するように構成されたバックアップ部分は、それぞれ主供給パイプのセンサによってリアルタイムに計測されたプロセス材料流量及びプロセス材料供給圧力に基づいてコントローラによって制御できるので、複数のタンクの各々のプロセス材料の残量をチェックし、制御でき、複数のタンクの各々の交換サイクルを効率よく管理でき、複数のタンクの１つが交換されるか又はパイプに異常が生じた場合でも半導体製造機器に必要とされる固定量のプロセス材料を安定的に供給できる。
図１は、本開示の１つの実施形態に従ったタンク用の供給制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、図１の実施形態に従ってタンクに貯蔵されたプロセス材料が半導体製造機器に供給される際の一連のプロセスを図解するフローチャートである。 図３は、図１の実施形態に従って複数のタンクが順次空になるように複数のタンクに貯蔵されたプロセス材料が複数のタンクの各々から別個の流量率で排出される作動状態を図解する図である。 図４は、図３の実施形態に従って半導体製造機器へプロセス材料が供給される際に異常が生じたときのバックアップ部分の作動状態を図解する図である。 図５は、図３の実施形態に従ってプロセス材料供給のためにタンクを交換した後にプロセス材料が変更された流量率で送られる作動状態を図解する図である。
以下で、本開示の好ましい実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。関連する公知のテクノロジーの詳細な説明は、本開示に従った実施形態の内容をあいまいにする可能性がある場合省略する。
明確化のために、以前に又は以降に「タンク」と呼ぶ物体は、ステンレス鋼、合金４１３０などのＣｒ－Ｍｏ合金鋼、ニッケル、アルミニウム又は０Ｔｏｒｒから＞３０００ｐｓｉｇまでの圧力に耐えることができるその他の適切な材料で構成された任意の密閉容器を包括できる。タンクの内部容積は、１リットル未満から２２５００リットル又はそれ以上までを範囲とすることができる。
また、明確化のために、以前に又は以降に「プロセス材料」と呼ぶものは、半導体の製造に使用される任意の材料とすることができる。これは、固体、液体、気体、液化圧縮ガス又は超臨界流体の相で貯蔵又は送出される材料を含むことができる。
最後に、明確化のために、以前に又は以降に「流量制御機器」と呼ぶコンポーネントは、半導体の製造に使用されるプロセス材料送出システムを通過して又はこれから流れるプロセス材料の容積又は圧力を変動させる任意の手段を包括できる。この種のコンポーネントは、質量流量コントローラ、比例制御弁、圧力制御弁（調整弁）、制限流れ口及び空圧作動弁を含むことができる。制御される流量は、０リットル／分から２０００リットル／分超までの範囲とすることができる。圧力は、０Ｔｏｒｒから＞３０００ｐｓｉｇまでとすることができる。
図１は、本開示の１つの実施形態に従ったタンク用の供給制御システムの構成全体を概略的に図解するブロック図であり、図２は、図１の実施形態に従ったタンクに貯蔵されたプロセス材料が半導体製造機器へ供給される際の一連のプロセスを図解するフローチャートであり、図３は、複数のタンクが順次空になるように図１に示す複数のタンクに貯蔵されたプロセス材料が複数のタンクの各々から別個の流量率で排出される際の作動状態を図解する図であり、図４は、図３の実施形態に従って半導体製造機器へプロセス材料を供給するときに異常が生じた場合のバックアップ部分の作動状態を図解する図であり、図５は、図３の実施形態に従ったプロセス材料の供給のためにタンクを交換した後に変更された流量率でプロセス材料が送られる際の作動状態を図解する図である。
「上方の」、「下方の」、「左及び右」、「前」及び「後」など、本開示の説明及び特許請求の範囲において方向を指定する用語は、本開示の保護の範囲を限定することを意図するものではなく、説明を容易にするために図面とコンポーネントとの間の相対位置に基づいて規定され、三軸は回転すれば相互に対応して交換でき、特に限定しない限りこれが当てはまる。
本開示の１つの実施形態に従ったタンク用の供給制御システム１００は、小型シリンダの各々に貯蔵されたプロセス材料Ｇ（化学製品）を供給キャビネットを介して半導体製造機器１０へ供給するための従来の少量-ポイント供給方法には応用されず、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄを利用する大量-集中供給方法に応用されるシステムなので、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々から排出されるプロセス材料流量ＧＦを、個別に制御でき、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々の交換サイクルを、効率よく管理でき、タンク１１０ａ～１１０ｄのいずれか１つが交換される場合又は異常がパイプに生じた場合でも、半導体製造機器１０に必要とされる固定量のプロセス材料を安定的に供給できる。
上述の機能及び特徴を具体的に実現するために、本開示の１つの実施形態に従ったタンク用の供給制御システムは、例えば、図１に示すように、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄと、主供給パイプ１２０ａと、副供給パイプ１２０ｂと、流量制御機器１３０ａ～１３０ｄと、センサ１４０と、流量計１４２と、バックアップ部分１５０と、コントローラ１６０と、を含み、プロセス材料（化学製品）が半導体製造機器１０へ安定的に供給されるように図２に示される一連のプロセスを実施する。
この場合、半導体製造機器１０は、例えば、プロセス材料を受け入れて基材の表面にコーティング材料を化学的に堆積させるための化学気相堆積（ＣＶＤ）機器、堆積部分をエッチングするためのエッチング機器、又はエッチングされた部分を洗浄するための機器であることができる。
本開示において、同じ貯蔵容量を有する複数のタンクは、プロセス材料を長時間半導体製造機器１０へ安定的に供給するのを確実にするように設置できる。
タンク１１０ａ～１１０ｄは、それぞれ、例えば、下で説明するように副供給パイプ１２０ｂに結合されて貯蔵されたプロセス材料を外部へ排出するように構成された排出口と、エッジを支持するための円筒形構造フレーム（図示せず）と、貯蔵されたプロセス材料の残量を推定するためのロードセル１１２と、圧力センサ１１４と、を含むことができる。
このとき、ロードセル１１２は、貯蔵されたプロセス材料の排出に応じて変化するタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の重量を計測することによって貯蔵されたプロセス材料の残量を推定するためのコンポーネントとすることができ、例えばタンク１１０ａ～１１０ｄが上に置かれた設置面とタンク１１０ａ～１１０ｄとの間に位置付けられる圧電要素を含む多様な市販製品とすることができる。
ロードセル１１２を使用することによるタンク１１０ａ～１１０ｄの各々に貯蔵されたプロセス材料の残量の推定は、下で説明するコントローラ１６０によって行うことができ、コントローラは、ロードセル１１２と電気結合された状態でロードセル１１２によって計測されたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の重量に関する情報をリアルタイムに又は設定された時間間隔で受け取る。
一例として、コントローラ１６０は、プロセス材料で満たされたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の初期重量に基づいて、プロセス材料を排出する間にリアルタイムに計測されるタンク１１０ａ～１１０ｄとの間の重量比率を算定することによって、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々の中のプロセス材料の残量を推定できる。
圧力センサ１１４は、ロードセル１１２と協働してタンク１１０ａ～１１０ｄの中に貯蔵されたプロセス材料の残量を相補的に推定するために貯蔵されたプロセス材料のタンク１１０ａ～１１０ｄの各々からの排出に応じて変化し得るタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の内圧を計測するためのコンポーネントとすることができ、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々の内部空間と流通するように設置されることによって、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々の内圧に応じて予設定電気信号を発生するための多様な市販製品のいずれでもよい。
圧力センサ１１４を使用することによるタンク１１０ａ～１１０ｄの各々のプロセス材料の残量の推定も、下に説明するコントローラ１６０によって実施でき、コントローラは、圧力センサ１１４と電気結合された状態で圧力セル１１４によって計測されるタンク１１０ａ～１１０ｄ間の圧力に関する情報をリアルタイムに又は所定の時間間隔で受け取る。
一例として、コントローラ１６０は、プロセス材料で満たされたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の初期圧力に基づいて、プロセス材料を排出しながらリアルタイムに計測されたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の圧力比率を算定することによって、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々のプロセス材料の残量を推定できる。
主供給パイプ１２０ａは、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄから排出されたプロセス材料が製造機器１０へ供給されるのを確実にするように複数のタンク１１０ａ～１１０ｄを製造機器１０に結合するためのパイプに相当するコンポーネントとすることができる。具体的には、図１に示すように、主供給パイプ１２０ａは、各々が複数のタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の排出口に結合された複数の副供給パイプ１２０ｂと流通することによって半導体製造機器１０へプロセス材料を提供できる。
主供給パイプ１２０ａは、例えば、所定の設定長さに分割された複数のパイプと、複数のパイプを密閉接合するための複数のＶＣＲ（締結具）と、複数のパイプの間に配置されたレギュレータ及び手動／自動弁と、を含むことができる。
流量制御機器１３０ａ～１３０ｄは、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄの各々から排出されるプロセス材料流量ＧＦを制御するために副供給パイプ１２０ｂの各々に設置されるコンポーネントとすることができ、コントローラ１６０と電気結合された状態でコントローラ１６０からの制御コマンドに応じて複数のタンク１１０ａ～１１０ｄのうち対応する１つから排出されるプロセス材料流量ＧＦを制御するために又はプロセス材料の排出を防止するために作動できる。
複数の流量制御機器１３０ａ～１３０ｄは、例えば、プロセス材料などの流体が流れるパイプの断面サイズ、即ち開口率を変化させることによって、又はバイパスパイプを可変的に形成することによって、種々の手法で実現できる市販の電子制御弁とすることができる。
一方、上述の流量制御機器１３０ａ～１３０ｄは、副供給パイプ１２０ｂを通過して流れるプロセス材料流量ＧＦを計測するための流量計１４２と統合された市販製品であり、対応するプロセス材料流量ＧＦに関する情報をコントローラ１６０へ送信するように構成されることが好ましい。これは、図３に示すようにタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の中のプロセス材料が別個の流量に設定されこの流量で排出されるとき特定の流量に対応するプロセス材料が排出されているか否かをチェックするためである。
センサ１４０は、半導体製造機器１０に必要とされるプロセス材料流量ＧＦがタンク１１０ａ～１１０ｄの各々から正確に供給されるか否かをチェックするために主供給パイプ１２０ａに設置されるコンポーネントとすることができ、上述のように流量制御機器１３０ａ～１３０ｄを制御することによって主供給パイプ１２０ａを通過して半導体製造機器１０へ実際に供給されたプロセス材料流量ＧＦ及びプロセス材料供給圧力をリアルタイムに計測するために作動できる。
図１に示すように、センサ１４０は、例えば、主供給パイプ１２０を通過して半導体製造機器１０へ流れるプロセス材料の量を計測するための流量計１４２と、流量計１４２と協働してプロセス材料流量ＧＦに異常があるか否かを相補的に推定するために主供給パイプ１２０ａの内圧を計測するための圧力センサ１４４と、を含むことができる。
このとき、流量計１４２は、例えば、差圧、面積、電子的方法又は超音波を使用する多様な市販製品のいずれでも良く、圧力センサ１４４は、上述のように主供給パイプ１２０ａの内圧に応じて予め設定された電気信号を発する多様な市販製品のいずれでも良い。
上述のように流量計１４２によって計測されたプロセス材料流量ＧＦに関する情報及び圧力センサ１４４によって計測されたプロセス材料供給圧力に関する情報の両方は、コントローラ１６０へ送信でき、流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの機能障害若しくは故障又は例えばパイプ接続部からのプロセス材料漏出を測定するために利用できる。
バックアップ部分１５０は、プロセス材料を半導体製造機器１０へ安定的に供給するために設置されるコンポーネントとすることができ、例えば、図１に示すように、バックアップタンク１５０ａと、流量制御機器１５０ｂと、ロードセル１５２及び圧力センサ１５４とを含むことができる。
この場合、バックアップタンク１５０ａは、半導体製造機器１０へのプロセス材料の供給に異常があるときに貯蔵されたプロセス材料を排出するためのコンポーネントとすることができ、タンク１１０ａ～１１０ｄと同様にその中にプロセス材料を貯蔵しながら主供給パイプ１２０ａと流通するように設置できる。
このとき、バックアップタンク１５０ａの貯蔵容量は、タンク１１０ａ～１１０ｄと同じとすることができ、必要な場合例えばタンク１１０ａ～１１０ｄの数及び半導体製造機器１０へ供給されるプロセス材料流量ＧＦを考慮に入れて適切に変更できる。
流量制御機器１５０ｂは、バックアップタンク１５０ａから排出されるプロセス材料流量ＧＦを制御するためのコンポーネントであり、ロードセル１５２は、バックアップタンク１５０ａの重量を計測するためのコンポーネントであり、圧力センサ１５４は、バックアップタンク１５０ａの内圧を感知するためのコンポーネントである。上記のコンポーネントは、何に設置されるかを除いて、上述の流量制御機器１３０ａ～１３０ｄ、ロードセル１１２及び圧力センサ１１４と同様の構成を持つことができる。
バックアップ部分１５０は、コントローラ１６０に電気的に結合でき、コントローラ１６０による測定及び作動制御に応じて流量制御機器１５０ｂを通過して主供給パイプ１２０ａへ貯蔵されたプロセス材料を選択的にかつ補足的に排出できる。その結果、バックアップ部分１５０は、設定固定量のプロセス材料流量ＧＦを半導体製造機器１０へ安定的に供給できる。
一方、バックアップ部分１５０に含まれるロードセル１５２及び圧力センサ１５４は、タンク１１０ａ～１１０ｄと同様、それぞれ、バックアップタンク１５０ａに貯蔵されるプロセス材料の残量を推定するように設置できる。
コントローラ１６０は、例えばタンク１１０ａ～１１０ｄのロードセル１１２、１５２及び圧力センサ１１４、１４４、１５４、流量制御機器１３０ａ～１３０ｄ、センサ１４０及びバックアップ部分１５０にそれぞれ電気的に接続され、その作動を制御するために制御動力及び信号をこれらのコンポーネントに与え、計測情報又はデータを受け取ってこれを処理するコンポーネントとすることができる。コントローラ１６０は、例えば、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、マイクロコンピュータ、アルドゥイーノ（Ａｒｄｕｉｎｏ）、又はプログラマブルロジックコントロール（ＰＬＣ）などのモジュール式情報処理ユニット、例えば処理された情報を通信するためのディスプレイ（図示せず）及び使用者による設定のための入力機器（図示せず）を含むことができる。
コントローラ１６０がこれに結合されるコンポーネントの各々を制御できるようにし送受されたデータなどを処理できる一連のプロセス及びアルゴリズムは、情報処理ユニットによって可読であるＣ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ（登録商標）などのプログラミング言語及び機械語でコード化できる。
このとき、コントローラ１６０によって実施される一連の操作及びデータ処理のためのコード化されたアルゴリズムは、当業者によって種々の手法及び形態で作成することができるので、その詳細な説明は省略する。
但し、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄから半導体製造機器１０へ設定プロセス材料流量ＧＦを安定的に供給し管理するために本開示の１つの実施形態に従ってどのような一連の制御操作がコントローラ１６０を介して用いられるかを説明するために、下で図２～５を参照する。
まず、図２に示すように、コントローラ１６０は、入力機器を介して半導体製造機器１０へ連続的に供給されるべきプロセス材料流量ＧＦに関する情報を受け取って、受け取った情報を保存する。このとき、半導体製造機器１０へ連続的に供給されるべきプロセス材料流量ＧＦは、例えば半導体製造機器１０の全体規模又は作動状況を考慮してオペレータが設定又は決定できる。
一例として、１週間で日毎に供給されるプロセス材料流量ＧＦが、それぞれ５０、５５、５０、６０、５５、５５、５５（単位ＧＰＭ又はＬＰＭ）である場合、供給される最終プロセス材料流量ＧＦは、６５.１４＝５４.２８（平均値）ｘ１.２（安全係数）（図３の１００％ＧＦ）として設定できる。
上述のように、半導体製造機器１０へ供給されるように設定されたプロセス材料流量ＧＦは、対応するプロセス材料供給圧力へ変換でき状況に応じて任意に変更できる設定値であり、コントローラ１６０による制御操作の基準として使用できる（Ｓ１００）。
次に、半導体製造機器１０へ連続的に供給されるべきプロセス材料流量ＧＦが設定されたとき、コントローラ１６０は、図２に示すように、プロセス材料が半導体製造機器１０へ供給されるように、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々の流量率に応じて流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々を制御する。
このとき、図３に示すように４つのタンク即ち第１、第２、第３及び第４タンク１１０ａ～１１０ｄが設置される場合、半導体製造機器１０へ供給されるように先に設定されたプロセス材料流量ＧＦを１００％と仮定すると、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々は、それぞれ４０％、３０％、２０％及び１０％の比率でプロセス材料を供給するように設定できる。
上述のように、４つのタンク１１０ａ～１１０ｄの各々に貯蔵されたプロセス材料を別個の流量で排出すると、タンク１１０ａ～１１０ｄが、同時ではなく順次にプロセス材料が空になって交換されるようにできる。
タンク１１０ａ～１１０ｄは順次交換されるので、プロセス材料は、中断なく効率良く安定的に半導体製造機器１０へ供給され、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄは効率的に保守できる。
コントローラ１６０は、上述のように設定されたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の流量率を反映できるように、別個の開口率で作動するように複数の流量制御機器１３０ａ～１３０ｄを制御する（Ｓ２００）。
次に、図２に示すように、コントローラ１６０は、センサ１４０を介して主供給パイプ１２０ａを通過して半導体製造機器１０へ供給されるプロセス材料流量ＧＦ及びプロセス材料供給圧力を計測し監視する。このとき、センサ１４０による計測は、コントローラ１６０の制御を受けてリアルタイムに又は定期的間隔で実施できる（Ｓ３００）。
次に、図２に示すように、主供給パイプ１２０ａを通過して半導体製造機器１０へ供給される際に計測されたプロセス材料流量ＧＦ及びプロセス材料供給圧力を監視するプロセスにおいて、コントローラ１６０は、異常が存在するか否か、即ち計測されたプロセス材料流量ＧＦ（又は計測されたプロセス材料供給圧力）が所定の範囲内で設定プロセス材料流量（又は設定プロセス材料供給圧力）と同じであるか否かを決定する。
ここで、所定の範囲は、製造工程の状況又は現場での作動に応じて変更でき、概ね半導体製造機器１０へ供給されるように設定されたプロセス材料流量ＧＦ（又はプロセス材料供給圧力）に基づき５％～１０％の範囲内で決定できる。
まず、この段階において、コントローラ１６０が、計測されたプロセス材料流量ＧＦ（又は、計測されたプロセス材料供給圧力）が所定の範囲以上設定プロセス材料流量ＧＦ（又は設定プロセス材料供給圧力）を下回ると決定する場合、コントローラ１６０は、図４に示すようにバックアップ部分１５０の作動を制御する。即ち、コントローラ１６０は、不足（図４において１５％ＧＦ）に対応するプロセス材料流量ＧＦがバックアップタンク１５０ａによって主供給パイプ１２０ａへ補充されるように流量制御機器１５０ｂを開放するようにバックアップ部分１５０を制御する。
設定プロセス材料流量ＧＦ（又は設定プロセス材料供給圧力）に基づいて計測されたプロセス材料流量ＧＦ（計測されたプロセス材料供給圧力）の不足（図４において１５％ＧＦ）があるとき、バックアップ部分１５０のためのこの制御は直ちに実施される。
但し、その後、プロセス材料流量ＧＦの不足が一時的ではなく、所定の期間（例えば１分）又はそれ以上の間持続する場合、コントローラ１６０は、バックアップ部分１５０のための上述の制御をキャンセルして、不足に対応するプロセス材料流量ＧＦ（図４において１５％ＧＦ）が主供給パイプ１２０ａへ補充されるように、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々に設置された流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々の開口率を増大するための制御に切り替える。
この場合、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々に設置された流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々の開口率の増大は、タンク１１０ａ～１１０ｄの流量率４０％、３０％、２０％、１０％に対応する比率４：３：２：１で全ての流量制御機器１３０ａ～１３０ｄについて同時に行える。タンク１１０ａ～１１０ｄのうち特定の１つのプロセス材料の枯渇が優先的に要求される場合、制御は、タンク１１０ａ～１１０ｄのうち特定の１つに対応する流量制御機器１３０ａ～１３０ｄのうち１つのみの開口率を増大するために実施できる。
上述のようなプロセス材料流量ＧＦの不足は、半導体製造機器１０に生じる一時的な遅れ、主供給パイプ１２０ａ又は副供給パイプ１２０ｂの接続の不正確な締結、タンク１１０ａ～１１０ｄ内部の問題及び周囲環境の温度変化などの様々な要因によって生じる可能性がある（Ｓ４１０）。
逆に、この段階において、コントローラ１６０が、計測されたプロセス材料流量ＧＦ（又は計測されたプロセス材料供給圧力）が所定の範囲又はそれ以上設定プロセス材料流量ＧＦ（又は設定プロセス材料供給圧力）より多いと決定する場合、コントローラ１６０は、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々に設置された流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々を制御する。
即ち、コントローラ１６０は、タンク１１０ａ～１１０ｄからのプロセス材料流量ＧＦを主供給パイプ１２０ａへ過剰に排出するのを基本的に防止するように、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々に設置された流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々の開口率を減少する。
この場合、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々に設置された流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々の開口率の減少は、タンク１１０ａ～１１０ｄの流量率４０％、３０％、２０％、１０％に対応する比率４：３：２：１で、全ての流量制御機器１３０ａ～１３０ｄについて同時に実施できる。タンク１１０ａ～１１０ｄのうち特定の１つのプロセス材料枯渇を抑制する必要がある場合、制御は、タンク１１０ａ～１１０ｄのうち特定の１つに対応する流量制御機器１３０ａ～１３０ｄのうち１つのみの開口率を減少するために実施できる。
上述のプロセス材料流量ＧＦの過剰供給も、半導体製造機器１０において生じる作業状況、主供給パイプ１２０ａ又は副供給パイプ１２０ｂの接続における不正確な締結、タンク１１０ａ～１１０ｄ内部の問題及び周囲環境の温度変化などの様々な要因によって生じる可能性がある（Ｓ４２０）。
上述のようにプロセス材料流量ＧＦの補充及び制御が実施される場合、コントローラ１６０は、センサ１４０を介して、主供給パイプ１２０ａを通過して半導体製造機器１０へ供給されるプロセス材料流量ＧＦ及びプロセス材料供給圧力を計測し、それによって、プロセス材料流量ＧＦの補充及び制御が正常に実施されているか否かを監視する（Ｓ４００）。
次に、図２に示すように、コントローラ１６０は、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄの各々に設置されたロードセル１１２及び圧力センサ１１４によってそれぞれ計測される複数のタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の重量に関する情報及び内圧に関する情報をリアルタイムに又は所定の時間間隔で受け取ることによって、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄの各々のプロセス材料の残量を推定又は算定して、その後複数のタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の中のプロセス材料の残量を引き続き監視する（Ｓ５００）。
このとき、ロードセル１１２を使用して推定されるプロセス材料の残量は、プロセス材料が完全に充填されているときに計測されたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の初期重量とプロセス材料を排出しながらリアルタイムに計測されたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の重量とを比較することによって、及び比較結果に所定のパラメータを適用して得られる比率として算定することによって、推定できる。
更に、圧力センサ１１４、１５４を使用して推定されるプロセス材料の残量は、プロセス材料が完全に充填されているときに計測されたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の初期圧力とプロセス材料を排出しながらリアルタイムに計測されたタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の圧力とを比較することによって、及び比較結果に所定のパラメータを適用して得られる比率として算定することによって、推定できる。
次に、図２及び５に示すように、コントローラ１６０は、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々のプロセス材料の残量を監視しながら特定のタンク１１０ａの中のプロセス材料が枯渇しているか否かを決定する（Ｓ６００）。
このとき、特定のタンク１１０ａの中のプロセス材料が枯渇したと決定される場合、コントローラ１６０は、特定のタンク１１０ａを交換できるようにするために必要な操作を実施できる。一例として、コントローラ１６０は、特定のタンク１１０ａを交換する必要があることを中央システム（図示せず）又は半導体製造機器１０を操作する担当作業員に知らせるために信号又は通知を送ることができる（Ｓ６１０）。
コントローラ１６０からのこの交換信号又は通告に応答して特定のタンク１１０ａ（第１タンク）が交換される間、コントローラ１６０は、付加的に、残りの半導体製造機器１０の各々が設定プロセス材料流量ＧＦを維持するように残りの半導体製造機器１０を制御する。
この場合、コントローラ１６０による付加的制御は、プロセス材料がバックアップ部分１５０によって補充されるように、バックアップ部分１５０を制御することによって実施できる。
このとき、コントローラ１６０は、交換中のタンク１１０ａ（第１タンク）によって先に供給されていたプロセス材料流量率（例えば、図３において４０％ＧＦ）に対応するプロセス材料流量ＧＦ（例えば、４０％ＧＦ）をバックアップタンク１５０ａが主供給パイプ１２０ａの中へ排出するように、バックアップタンク１５０ａの流量制御機器１５０ｂを制御する。
更に、これとは異なり、コントローラ１６０による付加的制御は、プロセス材料が交換中のタンク１１０ａ（第１タンク）を除く残りのタンク１１０ｂ～１１０ｄによって補充されるように残りのタンク１１０ｂ～１１０ｄを制御することによって実施できる。
このとき、コントローラ１６０は、残りのタンク１１０ｂ～１１０ｄのうち特定の１つが、交換中のタンク１１０ａ（第１タンク）によって先に供給されていたプロセス材料流量率（例えば、図３の４０％ＧＦ）を主供給パイプ２１０ａへ排出するように、流量制御機器１３０ｂ～１３０ｄのうち特定の１つの開口率を増大する。この排出は、残りのタンク１１０ｂ～１１０ｄの各々の割当て流量率（図３の３０％ＧＦ、２０％ＧＦ、１０％ＧＦ）に基づいて残りのタンク１１０ｂ～１１０ｄの各々に付加的流量率（図３を参照すると、順次，３０％ＧＦの場合には付加的に２０％ＧＦ、２０％ＧＦの場合には付加的に１３.３％、１０％の場合には付加的に６.７％ＧＦ）を割り当てることによって実施できる。
最後に、図２及び５に示すようにタンク１１０ａ（第１タンク）の交換が完了したとき、コントローラ１６０は、プロセス材料が半導体製造機器１０へ供給されるようにタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の所定の流量率に応じて流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々を制御する。
このとき、上述の図３と異なり、図５に示すように、４つのタンク１１０ａ～１１０ｄ即ち第１、第２、第３及び第４タンク１１０ａ～１１０ｄが設置される場合、タンク１１０ａ～１１０ｄの各々の決定流量率は、交換された第１タンク１１０ａを除く残りのタンク１１０ｂ～１１０ｄの中のプロセス材料が順次空になるように、コントローラ１６０によって変更できる。
即ち、コントローラ１６０は、主供給パイプ１２０ａを通過して半導体製造機器１０へ供給されるように設定又は決定されたプロセス材料流量ＧＦ（１００％ＧＦ）に基づいて、第１、第２、第３及び第４タンク１１０ａ～１１０ｄがそれぞれ１０％、４０％、３０％及び２０％のプロセス材料流量ＧＦを排出するように、流量制御機器１３０ａ～１３０ｄの各々を制御する。
上述のように、図３と異なり変更された流量で４つのタンク１１０ａ～１１０ｄの各々に貯蔵されたプロセス材料を排出することによって、４つのタンク１１０ａ～１１０ｄのうち２つ又はそれ以上が同時に交換されることを防止する。その結果、タンク１１０ａ～１１０ｄは同時ではなく順次にプロセス材料が空になり交換されるので、プロセス材料を、中断することなく半導体製造機器１０へ効率よく安定的に供給できる。
上述のようなタンク１１０ａ～１１０ｄの各々の変更された流量率の反映は、複数の流量制御機器１３０ａ～１３０ｄが別個の開口率で作動するように、コントローラ１６０が複数の流量制御機器１３０ａ～１３０ｄを制御することによって実現でき、その後のプロセスは、図２に示すような上述のプロセスを反復することによって連続的に実施できる。
本開示のタンク用の供給制御システム１００は、上述のようにコントローラ１６０の一連の制御操作に従って作動されるので、例えば、複数のタンク１１０ａ～１１０ｄの間の内圧の差によるプロセス材料排出の不均等の問題及び長期の不使用又は少ない使用によるタンク１１０ａ～１１０ｄのうちいくつかのプロセス材料品質の問題に、効果的に対応できる。
本開示について好ましい実施形態に関して説明しているが、そのさまざまな修正が明細書を読めば当業者には明らかになることが分かるはずである。したがって、本開示は、このような修正又は変更を請求項の範囲に含まれるものとして包括することを意図することが分かるはずである。
１０：半導体製造機器
Ｇ：プロセス材料
ＧＦ：プロセス材料流量
１００：タンク用の供給制御システム
１１０ａ～１１０ｄ：タンク、即ち第１、第２、第３及び第４タンク
１１２、１５２：ロードセル
１１４、１４４、１５４：圧力センサ
１２０ａ：主供給パイプ
１２０ｂ：副供給パイプ
１３０ａ～１３０ｄ：流量制御機器
１４０：センサ
１４２：流量計
１５０：バックアップ部分
１５０ａ：バックアップタンク
１５０ｂ：流量制御機器
１６０：コントローラ

Claims (7)

  1. タンク用の供給制御システムであって、
    半導体を製造するために使用される大量のプロセス材料を貯蔵するための複数のタンクと、
    前記複数のタンクにそれぞれ結合されていて、副供給パイプと流通してプロセス材料を半導体製造機器へ供給するように構成されている主供給パイプと、
    前記副供給パイプの中にそれぞれ含まれていて、前記複数のタンクの各々から排出されるプロセス材料流量を制御するように構成されている複数の流量制御機器と、
    前記主供給パイプの中に含まれていて、前記複数のタンクの各々から前記半導体製造機器へ供給されるプロセス材料流量及びプロセス材料供給圧力をリアルタイムに計測するように構成されているセンサと、
    前記主供給パイプに結合されていて、プロセス材料が前記半導体製造機器へ安定的に供給されるように前記貯蔵されたプロセス材料を補足的に排出するように構成されているバックアップ部分と、
    設定プロセス材料流量が前記主供給パイプを通過して前記半導体製造機器へ供給されるように、前記センサによって計測された前記プロセス材料流量に関する情報又は前記プロセス材料供給圧力に関する情報に基づいて前記複数の流量制御機器及び前記バックアップ部分を制御するように構成されているコントローラと、
    を備える、タンク用の供給制御システム。
  2. 前記コントローラが、前記複数のタンクに貯蔵されたプロセス材料が前記複数のタンクから別個の流量率で排出されて前記複数のタンクが順次空になるように、別個の開口率で作動するように前記複数の流量制御機器を制御するように構成されている、請求項１に記載のタンク用の供給制御システム。
  3. 前記複数のタンク及び前記バックアップ部分が、貯蔵されたプロセス材料の残量を推定するためにロードセル又は圧力センサのうち少なくとも一方を含み、前記ロードセルが、貯蔵されたプロセス材料の排出に応じて変化する前記複数のタンクの各々及び前記バックアップ部分の重量を計測するように構成されていて、前記圧力センサが、貯蔵されたプロセス材料の排出に応じて変化する前記複数のタンクの各々及び前記バックアップ部分の内圧を計測するように構成されている、請求項２に記載のタンク用の供給制御システム。
  4. 前記コントローラが、前記センサによって計測された前記プロセス材料流量に関する情報及び前記プロセス材料供給圧力に関する情報に異常がある場合に、プロセス材料を補足的に供給するように前記バックアップ部分を制御するように構成されている、請求項２に記載のタンク用の供給制御システム。
  5. 前記コントローラが、前記複数のタンクのプロセス材料が順次空になるのに応じて前記複数のタンクのうち特定の１つが交換される間、プロセス材料を補足的に供給するために前記バックアップ部分を制御するように構成されている、請求項２に記載のタンク用の供給制御システム。
  6. 前記複数のタンクが、第１タンクと第２タンクと第３タンクと第４タンクとを含む場合、前記コントローラが、前記主供給パイプを通過して前記半導体製造機器へ供給されるように設定された前記プロセス材料流量に基づいて、前記第１、第２、第３及び第４タンクがそれぞれプロセス材料流量の４０％、３０％、２０％及び１０％を排出するように、前記複数の流量制御機器の各々を制御するように構成されている、請求項２に記載のタンク用の供給制御システム。
  7. 前記コントローラが、前記主供給パイプを通過して前記半導体製造機器へ供給されるように設定されたプロセス材料流量に基づいて、前記第１タンクに貯蔵されたプロセス材料の枯渇に従って前記第１タンクの交換が完了したとき、前記第１、第２、第３及び第４タンクがそれぞれプロセス材料流量の１０％、４０％、３０％及び２０％を排出するように前記複数の流量制御機器の各々を制御するように構成されている、請求項６に記載のタンク用の供給制御システム。
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