KR100963187B1 - 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질의 자동 리필 시스템 - Google Patents

초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질의 자동 리필 시스템 Download PDF

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크리스토퍼 에스. 블랫
리차드 에이취. 피어스
윌리암스 그레이엄
에드워드에이치.Iii 윈트워스
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아치 스페셜티 케미칼즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 오염이 없는 동작을 가능하게 하는 매니폴드와, 중단-안전 중복성을 가진 액체 레벨 검출 시스템(31)과, 리필 도중에 시스템의 매니폴드와 전달 라인을 화학 물질의 화재 위험성을 상대적으로 없게 하며, 산소 오염이 없게 하며, 시스템의 운반 기체의 혼합에 영향을 주지 않게 하는 배출 시스템(V51)을 사용하는, 초고순도 자연 발화성 유기 금속 화학 물질용의 고신뢰성 및 안전성의 모듈식 자동 리필(벌크 전달) 시스템에 관한 것이다.

Description

초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질의 자동 리필 시스템{AUTOMATIC REFILL SYSTEM FOR ULTRA PURE OR CONTAMINATION SENSITIVE CHEMICALS}
본 발명은 반도체, 광학 섬유 또는 유사 구성 요소를 형성하는 생산 라인에 초고순도 및 오염 민감성 화학 물질을 공급하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 생산 라인을 중단없이 연속적으로 가동시키는 자연 발화성 화학 물질 운반 시스템에 관한 것이다.
반도체, 광학 섬유, 및 유사 구성 요소의 제조에서는, 고순도 프로세스 화학 물질을 확산 퍼네이스(furnace)에 직접 또는 운반 기체로 공급하는 시스템을 구비한 생산 라인을 전형적으로 필요로 한다.
프로세스 화학 물질은 프로세스 스테이션에 직접 주입될 수 있는 액체, 또는 운반 기체로 프로세스 스테이션에 운반될 수 있는 액체이다. 직접적인 화학 물질 주입은 벌크 공급 탱크로부터, 또는 벌크 공급 탱크에 의해 주기적으로 리필(refill)될 수 있는 보다 소형의 공급 컨테이너로부터 이루어질 수 있다. 화학 물질이 운반 기체에 의해 가해질 때, 액체 화학 물질은 소위 "버블러(bubbler)" 로 불리우는, 온도 조절식 앰플(ampules) 또는 작업 실린더내에 포함될 수 있다. 질소, 헬륨 등의 비활성 운반 기체 스트림이 버블러 앰플내에 주입된다. 비활성 운반 기체는 버블러 앰플내의 액체 화학 물질을 통해 거품을 발생시키고, 내부에 포함된 액체 화학 물질의 공급부 위의 공간의 앰플에 화학적으로 포화된 운반 기체 분위기를 생성한다. 상술한 바와 같이, 화학적으로 포화된 운반 기체는 버블러로부터 계속해서 배출되어, 확산 퍼네이스와 같은 구성 요소 프로세스 스테이션으로 전달된다. 대안으로, 화학 물질은 벌크 공급 탱크로부터 소형의 작업 컨테이너로 분배되고, 그 다음, 화학 물질은 액체 상태로 작업 컨테이너로부터 구성 요소 프로세스 스테이션에 내장된 증발기 유닛으로 분배된다. 버블러를 이용할 경우에 증발 또는 운반되지 않는 화학 물질에 대해서는 이러한 구성이 바람직하다.
프로세스 라인은, 적절히 그리고 효율적으로 작동하기 위해서, 화학적인 소스로부터 전달되는 화학 물질의 연속적인 공급에 따라 다르다. 프로세스 화학 물질의 공급이 중단되면, 생산 라인은 중지되고, 확산 퍼네이스는 "유휴 모드"로 설정되어야 한다. 화학 물질 앰플의 프로세스 화학 물질이 고갈되면, 화학 물질 앰플은 생산 라인에서 제거되고 새롭게 채워진 앰플로 교체되어야 한다.
생산 라인에서 버블러 앰플을 제거할 필요성을 없애기 위해서, 추가적인 벌크 화학 물질 공급 컨테이너가 생산 라인에 포함될 수 있다. 생산 라인에 단일의 벌크 공급 컨테이너가 사용될 때, 그 공급 컨테이너는 프로세스 화학 물질로 주기적으로 리필되어야 한다. 벌크 공급 컨테이너가 리필되는 동안에는 생산 라인은 중지되어야 한다. 벌크 공급 컨테이너를 사용함으로 인해서 생산 라인은 장시간 가동될 수 있지만, 벌크 공급 컨테이너가 고갈될 때에는, 생산 라인이 주기적으로 중지되어야 한다. 2개의 벌크 공급 컨테이너가 사용되는 경우에, 하나는 고정된 컨테이너이고, 다른 하나는 교체가능한 이동 컨테이너이다. 앰플은 고정된 벌크 컨테이너로부터 나오는 화학 물질로 보충되고, 고정된 벌크 컨테이너는 교체가능한, 또는 셔틀 벌크 컨테이너로부터 나오는 화학 물질로 리필된다. 전형적으로, 고정된 벌크 컨테이너내의 화학 물질의 양을 계속적으로 모니터링할 수 있도록, 고정된 벌크 컨테이너는 눈금 단위로 배치되거나 하중 셀(load cell)에 접속된다. 고정된 벌크 컨테이너에 잔존하는 화학 물질의 양을 표시하는 신호는 시스템의 마이크로프로세서 제어기 또는 "접속함(junction box)"로 송신된다. 마이크로프로세서 제어기는 대략 2개의 사용 지점을 관리한다. 각각의 사용 지점에 있어서, 4개의 레벨 센서, 즉, 빈(empty), 저(low), 고(high), 또는 과다(overflow)의 레벨 센서가 있다. 저 또는 고 레벨은, 신호 개시를 트리거하여 앰플을 채우거나 요청 신호를 제거하는 "스타트" 및 "스톱" 센서에 대응한다. 빈 또는 과다("과잉") 센서는, 스타트 및 스톱 센서가 고장인 경우에, 비상 센서이다. 센서 회로에 있어서의 공급 전압은 대략 +24 볼트이다. 모든 레벨 센서는 드라이 상태일 때 +24 볼트에 연결되어 있다. 압력 스위치는, 오염되지 않은 건성 공기(CDA) 압력이 충분하지 않을 때 접속함에 알람을 발생시킨다. 전기 접속부는 메인 전원과 인터페이스 접속부를 포함한다. 전원은 110VAC 또는 230VAC 용으로 구성된다. 메인 전원이 접속되는 곳에 위치한 회로 차단기는 유닛으로의 모든 전원을 차단하는데 사용될 수 있다. 트윈 팬은 유닛의 전자 영역을 식히는 기능을 한다. 분배 요청 커넥터는 상태 및 알람 신호를 공급하는 것에 추가로, 프로세스 장비와 인터페이스하는데 사용된다.
전형적으로, 고정된 벌크 컨테이너가 75% 채워져 있을 때, 제어기는 셔틀 벌크 컨테이너로부터 고정된 벌크 컨테이너로 화학 물질을 전달하는 화학 물질 전달 밸브 시스템을 동작시키고, 고정된 벌크 컨테이너가 리필되었을 때, 제어기는 화학 물질 전달 밸브 시스템을 동작 해제시킨다. 따라서, 셔틀 공급 컨테이너가 리필되기 전에는, 고정된 벌크 공급 컨테이너는 몇회 리필될 수 있다. 셔틀 벌크 공급 컨테이너가 실질적으로 비어 있을 때, 셔틀 컨테이너는 생산 라인으로부터 제거되고, 프로세스 플랜트로부터 멀리 떨어진 오프 사이트의 화학 물질 공급 저장소에서 리필된다.
고정 및 셔틀 벌크 화학 물질 공급 컨테이너의 사용은 기능적으로 동작되는 것으로 되지만, 화학 물질 앰플에 대체 재공급 시스템(alternative replenishment system)을 제공할 수 있고, 대체적인 화학 물질 재공급 모드에서 이 시스템을 작동시킬 수 있는 제어기 마이크로프로세서를 화학 물질 재공급 시스템에 제공할 수 있는 것이 바람직하고, 하나는 고정 및 교체가능한 벌크 화학 물질 공급 컨테이너를 구비하고, 다른 하나는 2개의 교체가능한 벌크 화학 물질 공급 컨테이너를 구비한다.
생산 라인내에서 초고순도 또는 초 민감성 화학 물질을 운반하기 위해서는 추가적인 안전 장치가 필요하다. 이러한 이유로, 공기에 노출될 때 자체 점화할 수 있는 자연 발화성 화학 물질이 생산 라인에는 거의 존재하지 않는다. 액체에 대한 자동 액체 교체 또는 리필 시스템은, 액체의 순도 조건이 훨씬 덜 엄격한 다른 산업과, 자연 발화 반응과 극도의 공기(산소 및 수분) 민감도가 일반적으로 충돌하지 않는 곳에 이용되어 왔다. 더욱이, 이들 교체 시스템은 상대적인 시간 포인트에서 작업 컨테이너내의 액체의 중량을 측정하는 것을 기초로 하거나, 적절한 부피의 양이 전달될 수 있게 하는 시간 채움 시퀀스(time filling sequence)를 이용함으로써 이루어진다. 합성 반도체 산업에서 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질에 있어서 필요한 엄격한 조건에 따라서 동작하도록 설계된 시스템은 없으며, 이 시스템은 화재를 최소화하고, 공기 오염 위험성을 제거하기 위해 자연 발화성 유기 금속 화학 물질을 수용하여야 한다.
추가로, 하나의 중앙 리필 제어 시스템으로부터 다수의 온도 제어기와 버블러에 서비스하는 자동 화학 물질 리필 시스템은, 하나의 온도 제어기가 시스템에서 문제 또는 오동작을 일으키는 경우, 모든 리필 라인은 문제가 해결될 때까지 중단되어야 하는 문제점을 가지고 있다. 실제로, 대부분의 화학 물질 리필 시스템은 최대 4개의 온도 제어기를 동시에 동작시켜 대응하는 수의 증착 툴에 증기를 공급할 수 있다. 따라서, 리필 시스템에서 단 하나의 온도 제어기를 수리할 필요가 있으면, 시스템의 모든 온도 제어기가 중단된다.
버블러는 액체의 온도 제어식 배스내에 수용되고, 초고순도의 자연 발화성 유기 금속(PMO) 소스 화학 물질의 이용을 기초로 하여 주기적으로 교체되어야 한다. 사용되는 화학 물질의 양은 PMO 화학 물질을 유기 금속 화학 물질 증착(MOCVD) 반응로에 운반하는 수소 운반 기체의 포화 정도와 사용되는 운반 기체 의 양의 함수이다. 전형적인 운반 기체는 질소, 아르콘 또는 헬륨이지만, PMO CVD용의 바람직한 기체는 초고순도 수소이다. 버블러에서 사용되는 몇몇 전형적인 화학 물질은 트라이메틸갈륨(TMG), 트라이에틸갈륨(TEG), 트라이메틸알루미늄(TMA) 및 디메틸아연(DMZ)과 디에틸아연(DEZ) 등의 도우펀트 화학 물질이다. 버블러내의 화학 물질이 고갈되면, 버블러는 온도 배스로부터 제거되어 원격지에서 리필되어야 한다.
새로운 액체의 자연 발화성 유기 금속(PMO) 화학 물질을 사용할 필요가 있는 전형적인 합성 반도체의 종래 기술의 프로세스에서, 교체 버블러는 액체 온도 배스내에 삽입된다. 그러나, 화학 물질의 이러한 교체는 액체 온도 배스로부터 그 고갈된 버블러를 물리적으로 제거할 필요가 있으며, 변경이 이루어지고 있는 임의의 시간 주기 동안에 MOCVD 장치가 중지되어야 할 필요가 있다. 정상적인 경우에, 이들의 비동작 주기 동안에는 MOCVD 장치의 반응로 구역의 온도가 하강된다. 보충된 화학 물질의 사용을 재개하기 전에, 버블러와 그 장치의 반응로 구역 모두는 그들의 표준 동작 온도까지 재가열되어야 한다. 상투적으로, 테스트 샘플은, 생산 작업을 재개하기 전에, 보충된 화학 물질이 오염되지 않도록, 또한 그렇지 않다면, 프로세스에 사용하기에 적합하도록 하기 위해 프로세스를 통과하게 된다. 전체적인 액체 화학 물질 교체 프로세스는, 관련된 화학 물질과, MOCVD 장치에 의해 이루어지는 최종 생산품에 따라서, 2 내지 8 시간이 걸릴 수 있다.
이들 문제점은, 본 리필 시스템의 설계시, 액체 레벨 센서가 서로 완전히 개별적으로 동작하여, 버블러를 배스로부터 제거하지 않고 액체 온도 배스내의 버블 러를 자동적으로 리필하는 모듈식 자동 리필 시스템을 제공함으로써 해결된다.
일반적으로, 본 발명은 오염없이 벌크 컨테이너에서 소형의 수용 컨테이너로 액체를 자동적으로 리필하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 자동 리필을 통해서 새로운 액체 자연 발화성 유기 금속(PMO) 화학 물질을, 대응하는 수의 유기 금속 화학 증착(MOCVD) 장치에 증기를 공급하는 복수의 작업 실린더(그들의 대응하는 온도 제어식 배스내에 존재)에 제공하는 모듈식 시스템에 관한 것이다. 소스 액체 화학 물질 실린더는 합성 반도체 산업에 이용되어, 액체 화학 물질의 실린더의 온도와 압력의 함수 및 실린더에 흐르는 운반 기체의 속도에 따라서 특정 PMO 화학 물질로 부분적으로 또는 완전히 포화되는 운반 기체를 통해 화학 물질을 직접 또는 간접적으로 공급하였다. 소위 도우펀트를 포함하는 여러 초고순도 액체 PMO 화학 물질이 이러한 산업에 필요하다.
추가로, 종래의 MOCVD 반응로에서, 실린더 또는 버블러를 제거하기 전에 잔류 PMO 증기를 전달 라인으로부터 제거하기 위해, 교체하기 위해, 또는 검사하기 위해 진공 펌프를 사용하는 것이 일반적이다. 진공 펌프를 사용하면 몇가지 단점이 있다.
· 진공 펌프는, 펌프의 작업 표면 및 이동 부분 상의 증착물의 형성으로 화학 물질의 부식 및 분해를 피하기 위해서, 트랩을 사용하여, 휘발성 화학 물질을 응축하고, 휘발성 화학 물질이 펌프에 도달하기 전에 제거할 필요가 있다.
· 진공 펌프는, 시스템의 온도 제어를 방해할 수 있는 열을 생성한다.
· 진공 펌프, 및 부속부, 지지부와 트랩은 작업 영역에 공간을 필요로 한 다.
· 진공 펌프는 규칙적인 보수를 필요로 하는 고가의 장비이다. 그 트랩은 규칙적인 검사, 저온 냉각제의 교체 및 응축된 위험한 PMO 화학 물질의 규칙적인 제거 및 배치를 필요로 한다. 추가로, 상술한 트랩에도 불구하고, 오일내에 PMO가 형성됨으로 인해, 진공 펌프는 기름통 오일의 규칙적인 변경을 필요로 하여, 결코 100% 효율적이지 않다.
본 발명에 있어서의 벤투리(venturi)의 이용이 단지 유일한 것은 아니지만 종종 빠질 수 있다. 이것은, 누구나 컨테이너 교체를 위해서 시스템을 안전하게 개방할 수 있을 정도로, 정상적인 조건하에서, 벤투리에 의해 생성될 수 있는 진공이 충분하지 않다는 사실로 인한 것이다. 따라서, 이론적인 계산에 기초하여, 이러한 유형의 시스템은 동작하지 않을 것이다. 그러나, 본 발명은 모든 화학 물질이 시스템으로부터 불시에 제거될 수 있는 희석/정화 루틴에서 벤투리를 이용하는 것을 포함시켰다. 따라서, 안전한 컨테이너 교체가 가능하다. 이로써, 원하는 진공을 이루기 위해서 종래의 진공 펌프 또는 다른 고가의 장비를 이용하는 것을 피할 수 있다.
진공 펌프를 이용하는 단점은 본 발명에서 상술한 벤투리를 이용하여 잔류 PMO 화학 증기를 제거함으로써 극복된다. 잔류 PMO 증기의 제거를 위한 벤투리의 이용은 몇몇 장점을 가지고 있다.
· 벤투리는 동작을 위한 이동 부분을 필요로 하지 않아서, 휘발성 화학 물질이 벤투리에 도달하기 전에 제거하기 위해 설치되는 트랩을 필요로 하지 않는다. 본 발명에서 벤투리에 의해 취급되는 휘발성 화학 물질은 벤투리를 통해 직접 배출되고, 처분을 위해 MOCVD 툴로부터의 정상적인 배출과 결합된다.
· 벤투리를 동작시키기 위한 질소 등의 비활성 기체의 이용으로, 고 반응성의 화학 증기가 화학 물질 또는 배출 라인에서 분해하지 않을 것이며, 이들 반응성 증기는 기계적인 펌프를 1차적으로 통과하지 않고 완화 시스템에 직접 안전하게 배출될 수 있다.
· 벤투리는 열을 약간 발생하거나 거의 발생하지 않아서, 본 발명의 온도 제어 시스템에 영향을 주지 않는다.
· 벤투리는 시스템의 캐비넷내에 매우 작은 공간을 필요로 한다. 벤투리의 소형화는 보다 짧은 길이의 연결 라인에 포함된 기체의 양을 감소시킴으로써 보다 효율적으로 된다.
· 벤투리는 매우 단순한 장치이며, 설치 비용이 싸고, 보수가 적거나 필요하지 않다.
발명의 개요
본 발명은 (a) 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와, (b) 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소와, (c) 기체를 화학 물질 리필 시스템에 공급하는 분배 수단과, (d) 기체 공급 수단과, 제 1 화학 물질 저장소와, 제 2 화학 물질 저장소를 연결시키는 콘딧과, (e) 기체 투입구와, 기체 배출구 및 배출 기체 배출구를 포함하며, 기체를 공급하는 분배 수단과 제 1 및 제 2 저장소 사이에 배치된 적어도 하 나의 벤투리와, (f) 배출구 주위에 배치되어, 시스템 내부로 산소 또는 임의의 오염 물질이 확산되는 것을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 포함하는 화학 물질 리필 시스템에 관한 것이다. 바람직하게, 제 1 화학 물질 저장소는 벌크 화학 물질 공급 탱크이고, 제 2 화학 물질 저장소는 앰플로서 제 1 화학 물질 저장소로부터 화학 물질을 받아서 화학 물질을 사용하는 수단으로 전달한다. 콘딧은 화학 물질 리필 시스템을 화학 물질을 사용하는 수단에 연결시키며, 복수의 전달 라인과 복수의 밸브를 포함하고 있다.
화학 물질 리필 시스템의 일 실시예는 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 잔존하는 화학 물질의 양을 모니터링할 수 있는 볼륨 센서를 더 포함한다. 볼륨 센서(volume sensor)는, 광 센서(optical sensor), 열 도전 센서(thermal conductance sensor), 캐패시턴스 센서(capacitance sensor), 중량 저울(weight scale), 음파 센서(sonic sensor), 질소 역 압력 센서(nitrogen back pressure sensor), 정전기 전하 센서(electrostatic charge sensor), 부동 어셈블리 레벨 센서(float assembly level sensor), 또는 그들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 센서를 이용하여 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소내의 화학 물질의 양을 모니터링할 수 있다. 바람직하게, 볼륨 센서는 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소내에 포함된 유리봉을 이용하는 광 센서이거나, 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소내에 포함된 서미스터를 이용한 열 전도 센서이다.
화학 물질 리필 시스템의 다른 실시예는 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 각각에 액체 온도 센서(liquid temperature sensor)를 더 포함한다. 화학 물질 리필 시스템의 다른 실시예는 화학 물질 리필 시스템을 선택적으로 작동시키는 마이크로프로세서 제어 수단을 포함한다. 바람직하게, 마이크로프로세서 제어 수단은 프로그램가능 로직 콘트롤러(programmable logic controller)이다. 또한, 바람직하게, 마이크로프로세서 제어 수단은 솔레노이드 밸브 세트를 더 포함한다.
화학 물질 리필 시스템의 일 실시예는 2개의 제 1 화학 물질 저장소와 2개의 제 2 화학 물질 저장소를 포함한다. 이러한 실시예의 화학 물질 리필 시스템은 고정된 제 1 화학 물질 저장소의 사용 및 셔틀의 제 1 화학 물질 저장소의 사용과 관련된 고정/셔틀 모드(fixed/shuttle mode), 또는 복수의 셔틀 제 1 화학 물질 저장소의 사용과 관련된 셔틀/셔틀 모드(shuttle/shuttle mode)로 시스템을 선택적으로 작동시키는 마이크로프로세서 제어 수단을 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 화학 물질 리필 시스템의 제 2 화학 물질 저장소는 앰플(ampule)이 아니며, 구성 요소 프로세스 스테이션 내부에 위치되어 있다. 이로써, 프로세스 툴에 화학 물질을 직접 전달할 수 있으며, 버블러 또는 앰플 시스템을 이용하여 증기화 또는 전달하지 않은 화학 물질을 이용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 (a) 상술한 본 발명에 따르며, 각각이 각각의 제 1 화학 물질 저장소에 전기적으로 연결되어 각각의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소의 리필 동작을 제어하도록 프로그램되는 복수의 개별 동작식 마이크로프로세서 제어 모듈을 포함하는 마이크로프로세서 제어 수단을 더 포함하는 화학 물질 리필 시스템을 이용하는 단계와, (b) 각각의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소내의 화학 물질의 양 을 모니터링하는 단계로서, 각각의 개별 동작식 마이크로프로세서 제어 모듈은 남은 마이크로프로세서 제어 모듈과 그들의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소의 동작을 중단시키지 않고 마이크로프로세서 제어기로부터 제거될 수 있는 모니터링 단계와, (c) 볼륨 센서로부터 알람 상태를 감지하는 단계와, (d) 각각의 대응하는 제 1 저장소를 리필하거나 각각의 대응하는 자동 리필 라인을 중단시키는 단계를 포함하는 화학 물질 전달 프로세스에 관한 것이다. 각각의 마이크로프로세서 제어 모듈은, 각각의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소내의 상기 센서로부터 저 레벨 또는 저압 알람 상태를 감지하는 즉시, 각각의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소로부터의 동작을 중지시키는 기능을 동시에 할 것이다.
본 발명의 다른 실시예는 적어도 2개의 체크 밸브를 더 포함하고, 체크 밸브는 각각의 제 1 화학 물질 저장소 사이의 콘딧을 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 화학 물질 리필 시스템은 자연 발화성 화학 물질을 전달한다. 바람직하게, 화학 물질 리필 시스템은 액체의 자연 발화성 유기 금속 화학 물질을 전달한다.
도 1은 버블러 섹션에서 8개의 이용 지점을 가진 생산 라인에서 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질을 프로세스 스테이션에 분배하는, 본 발명에 따른 시스템의 개략도,
도 2는 버블러 섹션에서 4개의 이용 지점을 가진 생산 라인에서 초고순도 또 는 오염 민감성 화학 물질을 프로세스 스테이션에 분배하는, 본 발명에 따른 시스템의 개략도,
도 3은 8개의 사용 지점을 가진 생산 라인에서 초고순도 및 오염 민감성 화학 물질을 프로세스 스테이션에 직접 분배하는, 본 발명에 따른 시스템의 개략도,
도 4는 4개의 사용 지점을 가진 생산 라인에서 초고순도 및 오염 민감성 화학 물질을 프로세스 스테이션에 직접 분배하는, 본 발명에 따른 시스템의 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 시스템을 동작시키는데 사용되는 캐비넷 내의 전기 및 화학 장치부의 블록도.
도 1은 반도체 프로세스등의 생산 라인의 일부를 형성하는 초고순도 및 오염 민감성 화학 물질 분배 시스템의 개략도이다. 도 1의 좌측은 벌크 화학 물질 공급 탱크와, 정화 기체 및 화학 물질 리필 매니폴드에 대한 밸브 동작 및 콘딧 방법을 도시한다. 벌크 화학 물질 공급 탱크는 참조 번호(50, 52)로 표시된다. 하나의 탱크나 둘다는 셔틀 탱크일 수 있다. 단 하나의 탱크가 셔틀 탱크인 경우에, 다른 하나의 탱크는 캐비넷(48)으로부터 제거되도록 설계되지 않은 고정된 탱크일 수 있다. 어떠한 경우든, 캐비넷(48)은 각각의 탱크(50, 52)에 대해서 저울(54, 56)을 구비할 것이다. 따라서, 캐비넷 어셈블리는 셔틀/셔틀 모드에서 사용될 수 있고, 또한, 고정/셔틀 모드에서 사용될 수 있다. 저울(54, 56)은 각각의 탱크(50, 52)에 남아 있는 화학 물질의 양을 항상 모니터링하며, 정해지지 않은 시간 주기 동안 에 생산 라인이 계속해서 동작하도록 하는 방식으로, 셔틀 탱크가 제거되어 새로운 셔틀 탱크로 교체될 수 있도록 제어기로 적절한 신호를 전송하도록 동작가능하다.
매니폴드는, 개별적인 버블러 또는 앰플에 연결된 복수의 배출구 통로(60, 62, 64, 66)를 포함한다. 배출구 통로 각각은 탱크(50, 52)로부터 나오는 화학 물질이 화학 물질 재보충을 필요로 하는 버블러에 선택적으로 전달될 수 있도록 시스템 제어기에 의해 동작되는 개별적인 제어 밸브(V1, V2, V3, V4)를 각각 구비한다. 전달 통로(68, 70)는 탱크(50, 52)로부터 배출구 통로(60, 62, 64, 66)로 각각 화학 물질을 전달하도록 동작가능하다. 전달 통로(68, 70) 각각은 탱크(50, 52)로부터 나오는 화학 물질 흐름을 제어하도록 동작가능한 각각의 밸브(V5, V6)를 구비한다. 밸브(V5, V6)는 시스템 제어기에 의해 또한 동작된다. 화학 물질은 탱크 가압 기체원(55)에 의해 탱크(50, 52) 외부로 강제 배출된다. 압력 게이지(P1, P2)는 탱크(50, 52)내의 기체 압력을 각각 모니터링하는데 사용된다. 기체원은 헬륨 또는 질소 등의 비활성 건조 기체의 가압 스트림을 통로(72, 74)를 통해 탱크(50, 52)로 선택적으로 제공하도록 동작가능하다. 통로(72, 74)를 통한 탱크(50, 52)로의 가압 기체의 흐름은 밸브(DV3, DV6)에 의해 부분적으로 제어되고, 탱크(50, 52)로부터 통로(68, 70)로의 화학 물질의 전달은 밸브(DV2, DV7)에 의해 각각 부분적으로 제어된다. 밸브(DV2, DV3, DV6, DV7)는 수동적으로 동작되고, 정상적인 시스템 동작 동안에는 개방 상태를 유지한다. 밸브(DV1, DV4, DV5, DV8)는 누출 테스트 포트이다.
제 2 가압 기체원은 매니폴드 어셈블리에 진공을 가할 때 사용하기 위해 시 스템에 포함된다. 가압 기체원은 밸브(V15)에 의해 제어되는 라인 내부로 통하고, 밸브(V15)가 개방될 때, 기체 스트림은 벤투리 노즐(78) 내부로 통하는 라인(80)에 진공을 가하도록, 벤투리 노즐(78)을 통과한다. 벤투리는, 시스템을 외부 진공 공급부에 연결할 필요가 없도록, 매니폴드 상에 진공을 만든다. 추가적인 밸브(V16)가 벤투리의 출구에 배치된다. 밸브(V16)는 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질에 해로운 산소 또는 수분 또는 공기의 역 확산을 방지한다.
다음은 탱크(50)로부터 하나 이상의 배출구 통로(60, 62, 64, 66)로 화학 물질을 전달하는 밸브 동작 시퀀스에 대한 설명이다. 대응하는 밸브를 조절함으로써, 시스템이 셔틀/셔틀 모드에서 사용되는 경우에, 탱크(52)로부터 배출구 통로(60, 62, 64, 66)로 화학 물질을 유사하게 전달할 수 있다는 것을 알 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 밸브(DV2, DV3)는 시스템의 정상적인 동작 동안에는 개방 상태를 유지한다. 하나 이상의 밸브(V1, V2, V3 또는 V4)는 밸브(V5, V9)와 함께 개방될 것이다. 밸브(CV1, CV2)는 기체원으로의 기체의 역 흐름을 차단하는 체크 밸브이다. DV6과 DV7를 제외한 나머지 밸브 모두는 닫힌 상태로 있을 것이다. 밸브(V9)를 개방하면, 기체원으로부터의 가압 기체를 탱크(50)에 주입할 수 있고, 탱크를 충분히 가압하여 튜브(51)를 통해 라인(68)의 상방으로 화학 물질에 힘을 가하고, 개방된 배출구 통로를 통해 외부로 배출한다. 화학 물질은, 시스템의 정상적인 동작 동안에 항상 개방되어 있는 밸브(45)를 통해 확장 밸브(41)와 연결된 라인(46)을 지나 버블러 앰플(4)에 전달된다. 전달된 화학 물질은 튜브(41)의 개방된 단부를 지나 앰플(4)에 주입된다. 앰플에서 적절한 채움 레벨이 검출되면, 제 어기는 개방된 배출구 밸브와 함께 밸브(V5, V9)를 자동적으로 개방한다. 상술한 바와 같이, 저울(54)은 탱크(50)에 남아 있는 화학 물질의 양을 모니터링하고, 화학 물질의 양이 사전 결정된 최소 양에 도달하면, 제어기는, 시스템이 셔틀/셔틀 시스템일 때 탱크가 캐비넷으로부터 제거되어야 한다는 신호를 시스템 조작자에게 제공할 것이다.
탱크(50)가 고정된 탱크이며 탱크(52)가 셔틀 탱크인 고정/셔틀 모드에서 시스템이 동작하고 있을 때, 저울(54)은, 탱크(50)의 화학 물질 레벨이 리필 레벨, 바람직하게 대략 용량의 75%에 도달할 때 제어기에 신호를 보낼 것이며, 제어기는, 탱크(52)로부터 탱크(50)로의 화학 물질의 전달을 실행하기 위해서, 시스템의 올바른 밸브를 개방할 것이다. 이때, DV2, DV3, DV6, DV7을 제외한 밸브 모두가 폐쇄될것으로 가정하고, 제어기는 밸브(V10, V5, V6)를 개방할 것이다. 이로써, 기체원으로부터의 가압 기체는, 튜브(71)를 통해 통로(70)의 상방으로 화학 물질을 가압하고 밸브(V5, V6)를 통해 탱크(50)로 가압하는데 필요한 범위까지 탱크(52)를 가압할 수 있다. 그 다음, 화학 물질은 라인(68)을 지나 하방으로 튜브(51)와 탱크(50)로 흐른다. 충분한 화학 물질이 탱크(52)로 전달되었다고 저울(54)이 신호를 보낼 때, 제어기는 밸브(V10, V5, V6)를 폐쇄하여 탱크(52)에서 탱크(50)로 화학 물질이 이동하는 것을 중지시킨다. 명백하게, 탱크(52)가 고정 탱크이며, 탱크(50)가 고정된 셔틀 시스템의 셔틀 탱크였다면, 전달은 밸브(V10)보다는 밸브(V9)의 조작과 관련되어 있을 것이다. 다른 작동 밸브는 동일하게 유지할 것이다.
셔트/셔틀 모드로 시스템을 동작시킬 때의 마이크로프로세서 제어기는 밸브를 주기적으로 작동시키고, 레벨 검출기로부터의 화학 물질의 부가-필요(need-to-add) 레벨 신호를 수신하는 즉시, 제 2 및 제 3 화학 물질 전달 라인 중 하나를 개방하고, 볼륨 센서 중 하나로부터 탱크 비어 있음 신호를 수신한 후에, 밸브를 주기적으로 연속 동작시키고, 레벨 검출기로부터 화학 물질의 다음 부가-필요 레벨 신호를 수신하는 즉시 제 2 및 제 3 화학 물질 전달 라인 중 다른 하나를 개방하고, 제 1 화학 물질 전달 라인을 폐쇄 상태로 유지하는 조건으로 밸브를 유지한다.
고정/셔틀 및 셔틀/셔틀 동작 모드 둘다에서, 빈 탱크를 풀 탱크로 교환하기 위한 동작 프로토콜이 있을 것이다. 다음은 프로토콜에 대한 설명이다. 교체해야 하는 빈 탱크는 고정/셔틀 모드의 셔틀 탱크일 수 있고, 셔틀/셔틀 모드의 탱크 중 교체 탱크일 것이다. 탱크(52)는 풀 탱크로 교체되어야 하는 탱크이다고 가정하면, 제어기는 탱크(52)가 비어 있음, 즉, 화학 물질 레벨이 튜브(71)의 하부 끝단 아래에 있음을 저울(56)에 의해 신호를 받을 것이다.
빈 벌크 컨테이너를 교환하는 범용 프로토콜은 다음과 같다.
1) 교체될 벌크 컨테이너와 결합된 매니폴드의 라인을 중단하는 프로토콜,
2) 교체될 벌크 컨테이너와 결합된 매니폴드의 라인을 정화하는 프로토콜,
3) 접속 라인을 빈 벌크 컨테이너로부터 분리시킨 다음, 새로운 벌크 컨테이너에 재접속시키는 동안에 접속 라인을 통해 비휘발성 기체를 배출하는 프로토콜,
4) 라인을 다시 정화하는 프로토콜, 및
5) 접속부의 누출을 체크하는 프로토콜.
"중단(Blowing out)"은 매니폴트의 라인이 화학 물질로 채워질 때 매니폴드의 라인에서 액체를 제거하는 것을 지칭한다. "정화"는 "중단" 동작 후에 라인내에 남아 있는 잔류 액체를 제거하는 것을 지칭한다. "배출(Flushing)"은 접속부에서 만들어질 수 있는 라인 오염을 제거하기 위해 라인을 통과하는 일정한 기체 흐름을 지칭한다.
교체 시퀀스를 개시하기 위해서, 제어기는 압축 기체 스트림을 벤투리(78)를 지나 전달하고 밸브(V16)를 통해 외부로 배출하도록 밸브(V15)를 개방할 것이다. 이로써, 라인(80)과 라인(84) 내부에 진공이 생길 것이다. 진공을 탱크(52)로 확대하기 위해서 밸브(V13)가 개방된다. 가압 기체 스트림을 기체원(55)으로부터 라인(86, 88, 70) 내부로 전달하기 위해서 밸브(V8)가 개방된다. 기체원(55)으로부터의 기체 스트림은 튜브(71)와 탱크(52) 뿐만 아니라 라인(88, 70)을 통해 일소(sweep)하고, 그 후, 라인(84, 80)을 지나 벤투리(78)로, 또한 밸브(V16)를 지난다. 밸브(V16)는 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질에 해로운 산소 또는 수분 또는 공기의 역 확산을 차단한다. 기체원으로부터의 건조 기체는 라인(88, 70) 내부의 잔류 화학 물질이 탱크(52) 내부로 전달될 수 있게 한다. 상술한 밸브 동작 상태는 잔류 화학 물질의 라인을 정화하는데 필요한 사전 결정된 시간 동안에 유지될 것이다. 라인의 잔류 화학 물질을 정화한 후에, 모든 자동 밸브는 폐쇄되고 시스템 작동자는 탱크(52)의 상부에 있는 수동 밸브(DV6, DV7)를 폐쇄하는 지시를 내린다.
밸브가 폐쇄되었다는 신호를 시스템 작동자가 시스템 제어기에 보낸 후에, 제어기는, 압축 기체 스트림이 벤투리(78)를 지나고 밸브(V16)를 지나 외부로 전달되도록, 밸브(V15)를 개방할 것이다. 이로써, 라인(80)과 라인(84) 내부에 진공이 생길 것이다. 라인(74, 90, 70, 88)으로, 또한 탱크 상의 밸브(DV6, DV7)로 진공을 확대하기 위해 밸브(V13, V14)가 개방된다. 상술한 밸브 동작 상태는, 사전 결정된 시간 동안에 진공을 상술한 라인과 탱크 상의 밸브에 가하기 위해 유지될 수 있다. 다음에, 기체원(55)으로부터 라인(86, 88, 70, 90, 74)으로 가압 기체 스트림을 전달하기 위해, 밸브(V15, V13)는 폐쇄되고 밸브(V8)는 개방된다. 따라서, 기체원(55)으로부터의 기체 스트림은 사전 결정된 시간 동안에 탱크 상의 밸브(DV6, DV7) 뿐만 아니라 라인(88, 70, 90, 74)에 압력을 가한다
라인과 탱크 밸브에 진공과 압력을 교대로 가하는 상술한 정화 사이클은 원하는 수의 사이클 동안, 전형적으로 대략 10회 반복된다. 필수적인 정화 사이클이 완료되면, 모든 자동 밸브는 폐쇄되고, 제어기는 밸브(V8, V10)를 개방하여, 탱크가 교체되고 있는 동안에 기체가 라인(70, 74)을 지나 흐르게 할 수 있다. 이로써, 탱크가 제거되고 새로운 탱크가 설치되는 동안에 플렉시블(flexible) 접속 라인에 공기가 들어가는 것을 방지한다. 시스템 작동자는 캐비넷으로부터 탱크(52)를 제거하고 완전 채워진 교체 탱크를 설치하라는 지시를 받을 것이다. 시스템 작동자가 새로운 탱크가 설치되었다고 나타낸 후에, 밸브(V8, V10)는 폐쇄된다. 그 다음, 압축 기체 스트림이 벤투리(78)를 지나 밸브(V16) 외부로 전달되도록, 제어기는 밸브(V15)를 개방한다. 이로써, 라인(80, 84) 내부에 진공이 생길 것이다. 진공이 라인(74, 90, 70, 88)으로 또한, 탱크 밸브(DV6, DV7)로 확대하도록, 밸브(V13, V14)가 개방된다. 충분한 진공 시간 이후에, 제어기는 밸브(V13, V15)를 폐쇄한다. 그 다음, 압력 게이지(P1)와 같이, 압력 트랜듀서(transducer)인 압력 게이지(P2)에 의해 제어기는 라인과 밸브(DV6, DV7) 상의 압력을 모니터링한다. 압력 상승은 새로운 탱크와의 접속부에 누출이 있음을 나타낼 것이다. 누출이 검출되지 않으면, 시스템은 상술한 정화 사이클을 반복하고 복귀한다. 개략적으로 상술한 바와 같이, 작동자는 시스템을 자동 동작 상태로 수동적으로 복귀시킬 것이다.
시스템이 고정/셔틀 또는 셔틀/셔틀 모드로 동작하는 것과는 무관하게, 빈 탱크가 완전 채워진 탱크로 교체될 때, 교체/정화 과정이 일어난다는 것을 알아야 한다. 프로그램된 동작 모드, 즉, 고정/셔틀 모드 또는 셔틀/셔틀 동작 모드로 시스템 제어기를 작동시키기 위해서, 시스템 작동자는 시스템의 자동 동작을 재개하기 위해서는 제어기를 단지 동작시킬 필요가 있고, 이것은 시스템 내부에 제공되는 키보드에 의해 이루어진다.
분배 시스템은, 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질이 콘딧을 통해 반도체 프로세스 스테이션으로 전달되는 화학 물질 공급 앰플(4)을 포함하는 화학 물질 온도 제어기를 포함한다. 본 시스템에서, 질소 등의 비활성 기체 스트림으로 화학 물질이 반도체 프로세스 스테이션에 운반된다. 질소 기체 스트림은, 앰플(4)내의 화학 물질의 표면 아래로 확장하는 튜브(41)로 통하는 라인으로부터 화학 물질 공급 앰플(4)로 전달된다. 질소 기체 스트림은, 앰프(4)내의 자유 공간에서 액체 화학 물질에 거품을 발생시키는 버블의 상승 흐름을 형성하고, 앰프(4)내의 자유 공 간을 가습하고 가압하도록 작용하며, 배출구(20)를 통해 앰프(4)의 외부로 그리고 프로세스 스테이션으로의 라인 내부로 흐르는, 가압되고 화학적으로 가습된 프로세스 기체 스트림을 생성한다. 분기 라인은 프로세스의 개시 동안에 시스템으로부터 프로세스 기체 스트림을 일시적으로 배출하는데 사용될 수 있다. 프로세스 기체 스트림의 흐름 방향을 제어하기 위해 밸브가 선택적으로 동작가능하다. 프로세스 스테이션 내부의 분위기 혼합 성분은 기체 대량 흐름 제어기(gass mass flow controller)에 의해 조절되는 라인을 통해 프로세스 스테이션에 투입된 기체에 의해 제어된다.
온도 제어기는 앰프(4)의 액체 화학 물질을 적절한 동작 온도로 유지시키는 히터를 포함한다. 전기선을 통해 온도 제어기에 접속된 화학 물질 온도 센서와, 화학 물질 레벨 센서 어레이가 앰프(4)에 배치된다.
앰플(4)의 화학 물질 레벨은 앰프(4)를 구성하는 물질에 의존하는 방식으로 감지된다. 예를 들어, 수정(quartz) 앰프가 사용될 때, 앰프(4)가 배치되는 버블러의 일부에 위치한 빔 이미터와 수직 이격 수신기에 의해 레벨 감지가 행해진다. 수신기 중 하나는 리필 개시(start-refill) 수신기이다. 이미터는 수정 앰플을 통해 신호 빔을 앰프의 반대측에 위치한 각각의 수신기에 전송한다. 이미터 신호가 액체를 통과하는 액체 레벨일 때, 액체의 굴절율로 인해, 이미터 빔은 충분히 구부러져, 리필 개시 수신기는 이미터 빔을 "관찰"할 수 없을 것이다. 이러한 조건이 지속되는 한, 앰플 리플 프로그램은 동작되지 않을 것이다. 액체 레벨이 이미터 신호 빔 경로 아래로 떨어질 때, 리필 개시 수신기는 신호 빔을 감지하여, 리필 개 시 프로그램 동작 신호를 시스템 제어기로 전송할 것이다.
적절한 양의 화학 물질이 리필 동작 동안에 앰프에 부가될 수 있도록 하기 위해서, 적어도 하나의 액체 레벨 센서가 시스템에 제공된다. 이 센서는 사전 결정된 거리로 수직 이격되어 있다. 최하위 센서는 "리필 개시" 센서이다. 중간 센서는 "리필 중지" 센서이고, 최상위 센서는 "과다" 센서이다. 리필 중지 센서는, 앰플이 적절히 리필되었음을 나타내는 신호를 시스템 제어기에 전송하도록 동작가능하고, 과다 센서는 리필 중지 센서의 백업으로서 작용하여, 과다 조건인 경우에 알람을 작동시킬 것이다. 수정 앰플을 이용하면, 리필 중지 센서와 과다 센서는, 이미터 빔이 액체 화학 물질을 관통함으로써 편향될 때, 시스템 제어기에 신호를 보내도록 동작가능하며, 리필 개시 센서는, 이미터 빔이 액체 화학 물질을 관통함으로써 편향되지 않을 때, 시스템 제어기에 신호를 보내도록 동작가능하다는 것을 알 것이다.
앰플(4)이 스테인리스강일 때, 화학 물질 레벨은, 앰플의 최상부에 삽입되어 있으며 앰플 내부에서 화학 물질이 감지되어야 하는 영역까지 확장하는 여러 일련의 프로브(전체적으로 참조 번호 31로 표시)에 의해 감지될 수 있다. 하나의 예에서, 각각의 프로브는 단부가 경사진 수정 봉을 가지고 있다. 신호 빔 이미터/수신기 구성 요소(47)는 각각의 봉의 최상부 상에 장착되어, 각각의 봉을 지나 하향으로 신호 빔을 전송한다. 신호 빔은, 화학 물질 액체 레벨이 봉의 단부 아래에 있을 때, 봉의 경사진 단부에 의해 내부적으로 반사된다. 봉의 경사진 단부가 액체 화학 물질에 담길 때, 신호 빔은 봉의 경사진 단부로부터 화학 물질 내부로 굴절될 것이고, 화학 물질 전체에 걸쳐 산란될 것이다. 따라서, 리필 개시 봉(49)의 경사진 단부가 화학 물질에 담길 때, 이미터/수신기(47)는 광 빔을 검출하지 않을 것이며, 리필 개시 프로그램을 동작시키지 않을 것이다. 3개의 개별적으로 동작하는 화학 물질 액체 레벨 센서 프로브, 즉, 리필 개시 레벨을 검출하기 위한 프로브(49), 풀 레벨을 검출하기 위한 프로브(51), 및 과다 레벨을 검출하기 위한 프로브(53)가 있다. 이미터/수신기(47)는 센서 회로와, 온도 제어기에 내장된 제어 전극에 접속된다. 제어 전극은 라인을 통해 시스템 제어기에 접속되며, 제어기는 정화 기체 및 화학 물질 공급 매니폴드와 밸브를 더 포함하는 캐비넷과, 벌크 화학 물질 공급 탱크에 내장되어 있다. 스테인리스강 컨테이너의 내부에 사용될 수 있는 다른 레벨 센서는, 예를 들어, 열 전도, 용량, 중량, 음파 또는 초음파, 질소 역 압력, 정전기 전하, 부동 어셈블리에 의한 부피, 또는 다른 조합을 포함한다.
제어기 마이크로프로세서는 시스템의 동작 파라미터를 내부에 입력시키는 사전 프로그램되는 마이크로프로세서이며, 이하에 설명되는 바와 같이, 추가로 스케쥴링되는 적절한 동작 파라미터 뿐만 아니라, 저장소 앰플(4)의 적절한 화학 물질 채움 레벨, 및 시스템의 여러 밸브의 적절한 동작을 유지하기 위해서 시스템의 여러 하드웨어 구성 요소를 조절 및 제어하도록 동작가능하다.
캐비넷은, 시스템의 전기 구성 요소를 내장시키는 캐비넷의 전기 부분에 포함되는 키보드와 모니터를 포함하는 마이크로프로세서 제어기 부분을 포함한다. 프로그램가능 로직 콘트롤러(PLC)는 또한 제어기를 동작시키는데 사용될 수 있다. PLC의 사용으로, 본 발명은 ADAC 보드를 필요로 하지 않으며, 터치 스크린 평판 디스플레이를 제어한다. 터치 스크린 평판 디스플레이를 사용하면, 키보드, 마우스, 디스크 드라이브, 및 내부 하드 드라이브의 필요성을 제거할 수 있다. 캐비넷의 하위 부분은 2개의 벌크 화학 물질 공급 탱크(50, 52)를 포함하며, 또한, 벌크 공급 탱크에 접근가능한 한 쌍의 평행 도어를 가진다. 캐비넷의 하위 부분은 상술한 화학 물질 및 작동 유체 흐름 제어 매니폴드 및 밸브 모두를 포함한다. 바람직하게, 밸브는, 캐비넷의 외부에 위치하여 전달 라인을 통해 매니폴드 시스템에 접속되는 가압 기체원에 의해 동작되는 공기식 밸브이다. 라인을 통한 압축 공기 흐름의 제어는 전기 부분에 내장된 전기 솔레노이드 밸브를 통해 이루어진다. 가압 기체원은 캐비넷의 외부에 위치된다.
캐비넷은 시스템을 작동시키는데 사용되는 전기 및 화학 장치부를 구비한다. 시스템의 상위 전기 부분은 모니터, 키보드, 마우스, 플로피 디스크 드라이브 및 하드 드라이브 등의 제어기 컴퓨터 CPU 구성 요소를 포함하거나, 택일적으로, 터치 스크린 평판 디스플레이를 포함할 수 있다. 제어기는 밸브 매니폴드내의 솔레노이드 밸브의 동작을 제어하는 인터페이스 보드로부터 아날로그 신호를 취출하여, 그 아날로그 신호를 제어기 컴퓨터용의 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 제어기 보드에 접속된다. 인터페이스 보드는 벌크 탱크 저울 또는 중량 센서 모두, 라인을 통한 앰플 채움 레벨 센서, 또한 압력 게이지(P1, P2)에 연결되어, 이들 모두로부터 신호를 수신한다. 솔레노이드 밸브 매니폴드는 라인으로부터 압축 공기를 수신하여, 그 압축된 공기를 개별적인 튜브식 접속부를 통해 매니폴드 어셈블리에 내장된 상술한 공기식 밸브에 선택적으로 전달한다. 따라서, 하나의 솔레노이드 밸브는 매니폴드 내의 각각의 공기식 밸브와 동작가능하게 쌍을 이룬다. 키보드 또는 마우스로부터의 조작자 입력뿐만 아니라, 개시/중지 신호, 중량 저울과 압력 게이지로부터 수신된 입력에 따라서, 제어기는 매니폴드의 솔레노이드 밸브, 및 그에 따라, 매니폴드의 공기식 밸브(V1 - V15)의 동작을 표시한다. 제어기는 수동적으로 수행되어야 하는 작업에 대해서는 모니터를 통해 시스템 작동자에게 신호를 보내거나 프롬프트할 것이다.
본 발명에 따라서 구성될 때, 동일한 전기 및 화학 구성 요소를 다양하게 포함하는 동일 시스템이 2개의 상이한 모드 중 하나로 동작할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 단 한가지 차이점은 제어기 컴퓨터내의 하드 드라이브에 포함된 동작 프로그램에 있을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서 구성된 시스템은 고정/셔틀 또는 셔틀/셔틀 동작 모드에서 사용하는 기존의 프로세스 플랜트에 이용가능할 것이다. 또한, CV1 및 CV2가 존재함으로써, 제 2 컨테이너가 필요하지 않게 되어, 단 하나의 벌크 공급 컨테이너만을 사용할 수 있다. 모듈식 자동 리필 시스템은 매우 플렉시블하며, 모듈식으로 확장가능한 자동 리필 시스템 내의 모듈의 개수를 조정함으로써, 원하는 개수의 버블러를 접속 및 제어할 수 있다. 본 발명의 시스템의 다용성(versatility) 증가로, 프로세스 플랜트의 동작 모드에 따라 다양해질 수 있는 화학 물질 전달 어셈블리에서 다양한 고객의 요구를 제거할 수 있다.
도 2는 단일의 가압식 벌크 화학 물질 공급 탱크와 단일의 화학 물질 공급 앰플을 구비한 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질 분배 시스템의 개략도이다. 이러한 분배 시스템은 도 1에 도시된 시스템과 관련하여 상술한 바와 유사한 방식으로 동작한다.
도 3 및 도 4는 화학 물질을 프로세스 스테이션에 직접 액체 주입하는 초고순도 또는 오염 민감성 화학 물질 분배 시스템의 개략도이다. 이들 시스템을 이용하여, 화학 물질은 벌크 공급 탱크로부터 소형의 작업 컨테이너로 분배되고, 그 다음, 화학 물질은 액체 상태로 작업 컨테이너로부터, 구성 요소 프로세스 스테이션에 내장된 증발기 장치로 분배된다. 이러한 구성은 버블러를 이용할 때 증발 또는 전송하지 않는 화학 물질에 바람직하다. 이들 시스템은, 버블러 구성 요소가 제거되고 화학 물질이 프로세스 스테이션에 직접 주입된다는 점을 제외하고, 도 1 및 도 2에서 상술한 것과 유사한 방식으로 동작한다.
도 5는 시스템을 동작시키는데 사용되는 캐비넷의 전자 장치부와 화학 장치부의 블록도이다. 시스템의 상위 전기 부분은 PLC를 포함한다. PLC 제어기는 CPU, 아날로그 입력, 디지털 입력 및 출력 및 전원 공급 장치를 포함한다. 제어기는 볼륨 또는 중량 저울 및 압력 트랜듀서(P1, P2)로부터 직접 신호를 취출하는 아날로그 입력부에 연결된다. 아날로그 신호는 밸브 매니폴드(114)의 솔레노이드 밸브의 동작을 제어하는 제어기 컴퓨터용의 디지털 신호로 변환된다. PLC 모듈은 인터페이스 보드에 연결된다. 인터페이스 보드는 필요한 전원 공급 장치와 인터페이스 전자 장치를 포함한다. 압력 트랜듀서와 저울은 PLC의 아날로그 카드에 접속된다. 진공 스위치, 스필(spill) 센서와 도어 센서 입력부는 인터페이스 보드에 접속되어 있다. 인터페이스 전자 장치는 접속된 프로세스 장비로부터 나오는 신호를 또한 해석한다. PLC로부터의 커맨드에 따라, 인터페이스 보드는 일련의 솔레노이드 밸브에 신호를 전송한다. 솔레노이드 밸브는 배관 매니폴드내의 공기식 밸브에 흐르는 압축된 공기 흐름을 제어한다. 솔레노이드 밸브 매니폴드(114)는 압축 공기를 수용하여, 개별적인 튜브식 접속부를 통해 매니폴드 어셈블리(58)에 포함된 상술한 공기식 밸브에 그 압축된 공기를 선택적으로 전달한다. 따라서, 하나의 솔레노이드 밸브는 매니폴드(58)의 각각의 공기식 밸브와 동작가능하게 쌍을 이룬다. 키보드 또는 마우스로부터의 조작자 입력뿐만 아니라, 개시/중지 신호, 중량 저울과 압력 게이지로부터 수신된 입력에 따라서, 제어기는 매니폴드의 솔레노이드 밸브(114), 및 그에 따라, 매니폴드(58)의 공기식 밸브(V1 - V15)의 동작을 표시한다. 제어기는 수동적으로 수행되어야 하는 작업에 대해서, 터치 스크린 모니터를 통해 시스템 작동자에게 신호를 보내거나 프롬프트할 것이다.
본 발명에 따라서 구성될 때, 동일한 전기 및 화학 구성 요소를 다양하게 포함하는 동일 시스템이 2개의 상이한 모드 중 하나로 동작할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 단 한가지 차이점은 제어기 컴퓨터내의 동작 프로그램에 있을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서 구성된 시스템은 고정/셔틀 또는 셔틀/셔틀 동작 모드에서 사용하는 기존의 프로세스 플랜트에 이용가능할 것이다. 본 발명의 시스템의 다용성 증가로, 프로세스 플랜트의 동작 모드에 따라 다양해질 수 있는 화학 물질 전달 어셈블리에서 다양한 고객의 요구를 제거할 수 있다.
본 발명은 진공 펌프를 필요로 하지 않지만 초고순도의 자연 발화성 유기 금속(PMO) 화학 물질에 있어서는 안전한 모듈식 자동 리필 시스템을 제공한다. 또 한, 본 시스템은 작업 장치로부터 작업 실린더(버블러)를 제거할 필요가 없으며, 복수의 화학 물질 수용 버블러를 서로 독립적으로 제어한다. 또한, 본 시스템은 제거된 모듈의 마이크로프로세서에 손상 또는 해를 입히지 않고 나머지 모듈의 동작 동안에 자동 리필 시스템으로부터 제거될 수 있는 각각의 버블러에 대해 개별적인 제어 모듈을 구비하고 있다. 본 발명의 다른 특징은 자동 리필 시스템이 단일의 벌크 컨테이너로부터의 초고순도 화학 물질로 하나 이상의 버블러를 채우는데 이용될 수 있다는 것이다.
본 자동 리필 시스템에 의해 보충된 액체 화학 물질에 의한 운반 기체의 포화도는 변경되지 않는다. 다른 비활성 운반 기체는 일반적으로 사용되는 수소 운반 기체를 희석시키지 않는다.
또한, 본 시스템에 있어서, 디지털 입력/출력 마다 마이크로프로세서로부터 동전기적으로(galvanically) 절연된다. 모든 모듈이 그들 자신의 마이크로프로세서 및 주변 전자 장치와는 개별적인 독립 장치이다. 하나의 버블러를 제어하는 하나의 모듈이 오동작할 때, 나머지 모듈과 버블러 제어기는 계속해서 정상적으로 동작한다. 오동작 모듈의 교체는 남은 모듈, 버블러, 및 그들의 결합된 유기 금속 화학 물질 증착(MOCVD) 머신의 동작에는 방해되지 않는다. 개별적인 모듈은 풀 아웃/플러그 인(pull out/plug in) 장치로서 설계되어 있기 때문에, 신속하게 용이하게 교체된다. 각각의 마이크로프로세서 제어 모듈에 의해, 벌크 화학 물질 전달 라인은 대응하는 작업 컨테이너로 PMO 화학 물질을 배출하게 되어, PMO 화재의 위험성을 감소시킬 수 있다. 화학 물질 전달 라인은 채움 모드(filling mode)사이에 서 초고순도 수소 기체로 역 채워진다. 작업 컨테이너 또는 벌크 화학 물질 공급 탱크는 중복 레벨 검출기가 설치되어, 신호 극단 레벨 조건으로 정렬된다. 예를 들어, 질소와 같은 압축된 비활성 기체를 이용하여 동작되는 기체 벤투리는 벌크 화학 물질 공급 컨테이너의 체인지 아웃에 앞서 전달 라인으로부터 PMO 증기를 제거하는데 사용된다.
이러한 모듈식 자동 리필 시스템은 수용 버블러내의 액체 화학 물질의 온도를 전도(轉倒)시키지 않으며, 따라서, 배출 기체의 포화 레벨은 크게 방해되지 않는다. 또한, 벌크 컨테이너는 헬륨 누출 검출기의 사용을 가능하게 하도록 공급된다. 이러한 방식으로, 본 시스템은 분위기 오염을 피할 수 있으며, 벌크 실린더의 체인지 아웃 후에 제품 순도를 유지한다. 화학 물질로 리필하기 위해서 MOCVD 머신의 액체 온도 배스로부터 초고순도 PMO 화학 물질 버블러를 제거할 필요가 없으며, 대응하는 MOCVD 머신의 동작이 자동 리필 동작 동안에 영향을 받지 않도록 또한, 뜻밖의 화재 가능성을 급격히 감소시키도록, 적절한 위치에 새로운 버블러를 설치할 필요성도 없다.
추가로, PMO 전달 라인은 리필 시스템의 리필 동작 모드 사이의 MOCVD 머신의 정상적인 동작 모드 동안에 PMO 액체 화학 물질을 제거하고, 수소 기체가 리필 모드 사이에서 전달 라인으로 역 채워지고, MOCVD 머신의 작동하는 운반 기체는 방해되지 않는다. 리필 시스템의 대기 모드 동안에 공기가 매니폴드에 역 확산하는 것을 제거하고, 매니폴드에 부수적인 금속 산화물의 형성을 피하게 된다. 밸브(V16)에 결합된 벤투리는 벌크 실린더의 체인지 아웃을 실행하기 전에 전달 라 인으로부터 위험한 PMO 화학 물질 증기를 제거하는데 사용된다.
이들 목적 및 다른 목적, 특징 및 잇점은 나머지 모듈의 동작에 영향을 주지 않으면서 자동 리필 시스템내의 손상되거나 고장난 모듈의 신속 및 용이한 교체를 가능하게 하는 모듈식 자동 화학 물질 리필 시스템에 의해 얻어지며, 그 결과, 본 시스템내의 다수의 버블러 중 하나는 중단없이 버블러로부터 대응하는 MOCVD 머신으로 화학 물질을 계속해서 공급하면서 동작할 수 있다. 모듈식 자동 리필 시스템은 각각의 버블러내의 액체 화학 물질의 레벨을 감지하여, 그들의 대응하는 액체 온도 배스로부터 버블러를 제거할 필요가 없이, 또는 온도, 기체 성분 및 운반 기체의 액체 PMO 화학 물질 포화 레벨에 큰 영향을 주지 않고, 또는 리필 시스템 또는 MOCVD 머신에 어떠한 산소도 유입시키지 않고, 버블러 내에 액체 화학 물질을 동작 레벨까지 자동으로 리필한다.
본 발명에 따라서 몇몇 실시예가 도시되고 설명되었지만, 당업자에 있어서는 다수의 변경이 가능하다는 것은 자명하다. 따라서, 상세한 설명으로 제한하고자 하는 것이 아니고, 첨부한 청구 범위내에서 모든 변경 및 수정을 나타내고자 한다.

Claims (44)

  1. 화학 물질 리필 시스템으로서,
    (a) 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와,
    (b) 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소와,
    (c) 운반 기체를 상기 화학 물질 리필 시스템에 공급하는 분배 수단과,
    (d) 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과, 상기 제 1 화학 물질 저장소와, 상기 제 2 화학 물질 저장소를 연결시키는 콘딧(conduit)과,
    (e) 기체 투입구, 기체 배출구, 및 배출 기체 배출구를 포함하며, 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 사이에 배치되는 적어도 하나의 벤투리(venturi)와,
    (f) 광 센서, 열 도전 센서, 용량 센서, 중량 저울, 음파 센서, 정전기 전하 센서, 플로트 센서(float sensor), 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되며, 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 남아 있는 화학 물질의 양을 모니터링할 수 있는 적어도 하나의 볼륨 센서(volume sensor)
    를 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배출 기체 배출구는 적어도 하나의 밸브를 구비하며, 상기 밸브는 상기 시스템으로 산소 또는 다른 오염물이 확산하는 것을 차단하 는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 화학 물질 저장소는 벌크 화학 물질 공급 탱크인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소는 앰플로서, 상기 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소로부터 화학 물질을 수용하여 상기 화학 물질을 사용하는 수단으로 전달하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 콘딧은 상기 화학 물질 리필 시스템을 상기 화학 물질을 사용하는 수단에 접속시키는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 콘딧은 복수의 전달 라인과 복수의 밸브를 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 볼륨 센서는 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 포함되는 유리봉을 이용하는 광 센서인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 볼륨 센서는 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 포함되는 서미스터를 이용하는 열 도전 센서인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 각각은 액체 온도 센서를 더 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 화학 물질 리필 시스템은 상기 화학 물질 리필 시스템을 선택적으로 동작시키는 마이크로프로세서 제어기 수단을 더 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 제어기 수단은 프로그램가능 로직 콘트롤러인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 화학 물질 리필 시스템은 2개의 상기 제 1 화학 물질 저장소와 2개의 상기 제 2 화학 물질 저장소를 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 적어도 2개의 체크 밸브를 더 포함하며, 상기 체크 밸브는 상기 2개의 제 1 화학 물질 저장소 각각의 사이에 있는 상기 콘딧을 제어하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 화학 물질 리필 시스템은, 고정된 제 1 화학 물질 저장소의 사용 및 셔틀의 제 1 화학 물질 저장소의 사용과 관련되어 있는 고정/셔틀 모드 또는 복수의 셔틀의 제 1 화학 물질 저장소의 사용과 관련되어 있는 셔틀/셔틀 모드로 상기 시스템을 선택적으로 동작시키는 마이크로프로세서 제어기 수단을 더 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 화학 물질은 자연 발화성 화학 물질(pyrophoric chemical)인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 화학 물질은 액체의 자연 발화성 유기 금속 화학 물질(liquid pyrophoric metalorganic chemical)인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 운반 기체는 비활성 기체(inert gas)인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 운반 기체는 질소(nitrogen)인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  19. 화학 물질 리필 시스템 내에 화학 물질을 전달하는 프로세스로서,
    (a) (ⅰ) 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와,
    (ⅱ) 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소와,
    (ⅲ) 운반 기체를 상기 화학 물질 리필 시스템에 공급하는 분배 수단과,
    (ⅳ) 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과, 상기 제 1 화학 물질 저장소와, 상기 제 2 화학 물질 저장소를 접속시키는 콘딧과,
    (ⅴ) 기체 투입구, 기체 배출구, 및 배출 기체 배출구를 포함하며, 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 사이에 배치되는 적어도 하나의 벤투리와,
    (ⅵ) 광 센서, 열 도전 센서, 용량 센서, 중량 저울, 음파 센서, 정전기 전하 센서, 플로트 센서(float sensor), 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되며, 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 남아 있는 화학 물질의 양을 모니터링할 수 있는 적어도 하나의 볼륨 센서와,
    (ⅶ) 각각의 모듈이 각각의 제 1 화학 물질 저장소에 전기적으로 매칭되고 각각의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소의 리필 동작을 제어하도록 프로그램되는 복수의 개별적으로 동작하는 마이크로프로세서 제어식 모듈을 포함하는 마이크로프로세서 제어기 수단
    을 포함하는 화학 물질 리필 시스템을 제공하는 단계와,
    (b) 각각의 제 1 화학 물질 저장소 내부의 화학 물질의 양을 모니터링하는 단계로서, 각각의 개별적으로 동작하는 마이크로프로세서 제어식 모듈은 남은 마이크로프로세서 제어식 모듈과 그들의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소의 동작을 중단시키지 않고 상기 마이크로프로세서 제어기로부터 탈착가능한 단계와,
    (c) 알람 조건에 있어서 상기 적어도 하나의 볼륨 센서를 모니터링하는 단계와,
    (d) 제 1 화학 물질 저장소를 리필하거나 자동 리필 라인을 폐쇄하는 단계
    를 포함하는 것인 화학 물질 전달 프로세스.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 제어식 모듈은, 상기 제 1 화학 물질 저장소 각각의 내부에 있는 상기 적어도 하나의 볼륨 센서로부터 저 레벨 또는 저압 알람 조건을 감지하는 즉시, 상기 제 1 화학 물질 저장소 각각으로부터의 동작을 중지시키는 동작을 동시에 행하는 하는 것을 특징으로 화학 물질 전달 프로세스.
  21. 액체 화학 물질을 전달하는 방법으로서,
    (a) (ⅰ) 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와,
    (ⅱ) 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소와,
    (ⅲ) 운반 기체를 상기 화학 물질 리필 시스템에 공급하는 분배 수단과,
    (ⅳ) 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과, 상기 제 1 화학 물질 저장소와, 상기 제 2 화학 물질 저장소를 접속시키는 콘딧과,
    (ⅴ) 기체 투입구, 기체 배출구, 및 배출 기체 배출구를 포함하며, 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 사이에 배치되는 적어도 하나의 벤투리와,
    (ⅵ) 광 센서, 열 도전 센서, 용량 센서, 중량 저울, 음파 센서, 정전기 전하 센서, 플로트 센서(float sensor), 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되며, 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 남은 화학 물질의 양을 모니터링할 수 있는 적어도 하나의 볼륨 센서를 포함하는 화학 물질 리필 시스템을 제공하는 단계와,
    (b) 상기 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소를 상기 운반 기체로 가압하는 단계와,
    (c) 압력 하에서, 상기 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소에 포함된 액체 화학 물질을 강제로 상기 콘딧을 지나가게 함으로써, 상기 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소를 상기 액체 화학 물질로 채우는 단계
    를 포함하는 것인 액체 화학 물질 전달 방법.
  22. 화학 물질 리필 시스템으로서,
    (a) 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와,
    (b) 프로세스 스테이션 내부에 위치한 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소와,
    (c) 상기 화학 물질 리필 시스템에 운반 기체를 공급하는 분배 수단과,
    (d) 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과, 상기 제 1 화학 물질 저장소와, 상기 제 2 화학 물질 저장소를 접속시키는 콘딧과,
    (e) 기체 투입구, 기체 배출구, 및 배출 기체 배출구를 포함하며, 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과, 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 사이에 배치된 적어도 하나의 벤투리
    를 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 배출 기체 배출구는 적어도 하나의 밸브를 구비하며, 상기 밸브는 상기 시스템으로 산소 또는 임의의 오염 물질이 확산되는 것을 차단하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 화학 물질 저장소는 벌크 화학 물질 공급 탱크인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소는 상기 제 1 화학 물질 저장소로부터 화학 물질을 수용하여, 상기 프로세스 스테이션에서 상기 화학 물질을 사용하는 수단에 직접 화학 물질을 전달하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 콘딧은 상기 화학 물질 리필 시스템을 상기 화학 물질을 사용하는 수단에 접속시키는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  27. 제 22 항에 있어서, 상기 콘딧은 복수의 전달 라인과 복수의 밸브를 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 화학 물질 리필 시스템은 상기 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와 상기 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소에 남아 있는 화학 물질의 양을 모니터링할 수 있는 적어도 하나의 볼륨 센서를 더 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 볼륨 센서는 광 센서, 열 도전 센서, 용량 센서, 중량 저울, 음파 센서, 정전기 전하 센서, 플로트 센서(float sensor), 및 그들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 센서인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 볼륨 센서는 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 포함되는 유리봉을 이용하는 광 센서인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 볼륨 센서는 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소에 포함되는 서미스터를 이용하는 열 도전 센서인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  32. 제 22 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 각각은 액체 온도 센서를 더 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  33. 제 22 항에 있어서, 상기 화학 물질 리필 시스템은 상기 화학 물질 리필 시스템을 선택적으로 동작시키는 마이크로프로세서 제어기 수단을 더 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 제어기 수단은 프로그램가능 로직 콘트롤러인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  35. 제 22 항에 있어서, 상기 화학 물질 리필 시스템은 2개의 상기 제 1 화학 물질 저장소와 2개의 상기 제 2 화학 물질 저장소를 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서, 적어도 2개의 체크 밸브를 더 포함하며, 상기 체크 밸브는 상기 2개의 제 1 화학 물질 저장소 각각의 사이에 있는 상기 콘딧을 제어하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 화학 물질 리필 시스템은, 고정된 제 1 화학 물질 저장소의 사용 및 셔틀의 제 1 화학 물질 저장소의 사용과 관련되어 있는 고정/셔틀 모드 또는 복수의 셔틀의 제 1 화학 물질 저장소의 사용과 관련되어 있는 셔틀/ 셔틀 모드로 상기 시스템을 선택적으로 동작시키는 마이크로프로세서 제어기 수단을 더 포함하는 것인 화학 물질 리필 시스템.
  38. 제 22 항에 있어서, 상기 화학 물질은 자연 발화성 화학 물질인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 화학 물질은 액체의 자연 발화성 유기 금속 화학 물질인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  40. 제 22 항에 있어서, 상기 운반 기체는 비활성 기체인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  41. 제 22 항에 있어서, 상기 운반 기체는 질소인 것인 화학 물질 리필 시스템.
  42. 화학 물질을 전달하는 프로세스로서,
    (a) (ⅰ) 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와,
    (ⅱ) 프로세스 스테이션 내부에 위치한 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소와,
    (ⅲ) 운반 기체를 상기 화학 물질 리필 시스템에 공급하는 분배 수단과,
    (ⅳ) 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과, 상기 제 1 화학 물질 저장소와, 상기 제 2 화학 물질 저장소를 접속시키는 콘딧과,
    (ⅴ) 기체 투입구, 기체 배출구, 및 배출 기체 배출구를 포함하며, 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 사이에 배치되는 적어도 하나의 벤투리와,
    (ⅵ) 각각의 모듈이 각각의 제 1 화학 물질 저장소에 전기적으로 매칭되고 각각의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소의 리필 동작을 제어하도록 프로그램되는 복수의 개별적으로 동작하는 마이크로프로세서 제어식 모듈을 포함하는 마이크로프로세서 제어기 수단
    을 포함하는 화학 물질 리필 시스템을 제공하는 단계와,
    (b) 각각의 제 1 화학 물질 저장소 내부의 화학 물질의 양을 모니터링하는 단계로서, 각각의 개별적으로 동작하는 마이크로프로세서 제어식 모듈은 남은 마이크로프로세서 제어식 모듈과 그들의 대응하는 제 1 화학 물질 저장소의 동작을 중단시키지 않고 상기 마이크로프로세서 제어기로부터 탈착가능한 단계와,
    (c) 알람 조건에 있어서 상기 적어도 하나의 볼륨 센서를 모니터링하는 단계와,
    (d) 제 1 화학 물질 저장소를 리필하거나 자동 리필 라인을 폐쇄하는 단계
    를 포함하는 것인 화학 물질 전달 프로세스.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 제어식 모듈은, 상기 제 1 화학 물질 저장소 각각의 내부에 있는 상기 적어도 하나의 볼륨 센서로부터 저 레벨 또는 저압 알람 조건을 감지하는 즉시, 상기 제 1 화학 물질 저장소 각각으로부터의 동작을 중지시키는 동작을 동시에 행하는 것을 특징으로 화학 물질 전달 프로세스.
  44. 액체 화학 물질을 전달하는 방법으로서,
    (a) (ⅰ) 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소와,
    (ⅱ) 프로세스 스테이션 내부에 위치한 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소와,
    (ⅲ) 운반 기체를 상기 화학 물질 리필 시스템에 공급하는 분배 수단과,
    (ⅳ) 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과, 상기 제 1 화학 물질 저장소와, 상기 제 2 화학 물질 저장소를 접속시키는 콘딧과,
    (ⅴ) 기체 투입구, 기체 배출구, 및 배출 기체 배출구를 포함하며, 상기 운반 기체를 공급하는 상기 분배 수단과 상기 제 1 및 제 2 화학 물질 저장소 사이에 배치되는 적어도 하나의 벤투리
    를 포함하는 화학 물질 리필 시스템을 제공하는 단계와,
    (b) 상기 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소를 상기 운반 기체로 가압하는 단계와,
    (c) 압력 하에서, 상기 적어도 하나의 제 1 화학 물질 저장소에 포함된 액체 화학 물질을 강제로 상기 콘딧을 지나가게 함으로써, 상기 적어도 하나의 제 2 화학 물질 저장소를 상기 액체 화학 물질로 채우는 단계
    를 포함하는 것인 액체 화학 물질 전달 방법.
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