KR101170581B1 - 유체 저장 및 분배 용기의 동적 유체 모니터링을 포함하는유체 저장 및 분배 시스템 - Google Patents

유체 저장 및 분배 용기의 동적 유체 모니터링을 포함하는유체 저장 및 분배 시스템 Download PDF

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제임스 디에츠
스티븐 이. 비숍
제임스 브이 맥매너스
스티븐 엠. 루코트
미카엘 제이 우젠스키
로버트 카임
프랭크 쥬니어 디메오
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어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 다음을 포함하는, 유체 공급 용기로부터의 유체의 분배를 포함하는 작업 동안 유체 공급 용기의 유체를 모니터링하기 위한 모니터링 시스템에 관한 것이다:
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서;
(ⅱ) 하나 이상의 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 하나 이상의 센서에 의하여 모니터링된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하는 상기 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 모듈(data acquisition module); 및
(ⅲ) 상기 데이터 획득 모듈과 작동 가능하게 연결되고, 상기 데이터 획득 모듈로부터 출력을 처리하고, 상기 유체 공급 용기 내의 유체의 도표적 표시(graphical representation)를 응답으로 출력하도록 정렬된 프로세서 및 디스플레이.
Figure R1020077011759
유체, 모니터링, 데이터 획득 모듈, 프로세서, 디스플레이

Description

유체 저장 및 분배 용기의 동적 유체 모니터링을 포함하는 유체 저장 및 분배 시스템{FLUID STORAGE AND DISPENSING SYSTEM INCLUDING DYNAMIC FLUID MONITORING OF FLUID STORAGE AND DISPENSING VESSEL}
본 발명은 유체 저장 및 분배 용기의 재고량(inventory)의 동적 모니터링(dynamic monitoring)을 포함하는 유체 저장 및 분배 시스템에 관한 것이다.
관련된 출원에 대한 교차-참고( cross - reference )
본원은 James V. McManus, James Diets 및 Steven M.Lurcott가 2005년 10월 25일자로 출원한 미국특허출원 제10/972,542호 "유체 저장 및 분배 용기의 동적 유체 모니터링을 포함하는 유체 저장 및 분배 시스템"의 CIP(continuation-in-part)이다. 상기 미국특허출원 제10/972,542호의 우선권은 미국특허법의 35조 조항, 파리협약 및 특허 협력 조약하에서 주장되었고, 상기 출원의 명세서는 모든 목적을 위하여 여기에 그 전체가 참고로써 통합되었다.
이온 주입(ion implantation), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 스핀-온 코팅(spin-on coating), 공정챔버의 세정(cleaning of process chambers), 유출물의 처리(treatment of effluents) 등과 같은 단위 조작(unit operations)을 포함하는 반도체 제조분야에서, 광범위하게 변화하는 특성의 특정 유체시약을 사용하는 것은 일반적이다.
이러한 유체시약의 고비용, 현저한 독성 및 초-고순도 필요조건 때문에, 다양한 전용 소스(source) 용기 및 밀폐장치(containment apparatus)가 반도체 제조 시설에서 광범위한 용도를 가진다. 많은 경우에서, 이런 설비에서 종래의 가스 실린더를 대체하는 이러한 특정 유체 공급장치는, 다양한 유체 모니터링 및 조절장비를 부속품으로 단다. 이러한 장비들은 예를들어, 누출 탐지 모니터(leak detection monitor), 분배라인에서 압력 변환기(pressure transducers), 함유되고 분배된 유체가 관련된 공정 작동을 위하여 적절한 온도 상태에 있는지 확실하게 하기 위한 온도센서(temperature sensors), 물질 흐름 조절기(mass flow controllers), 제한된 유량 오리피스 요소(restricted flow orifice elements) 등을 포함하기도 한다.
유체 저장 및 분배 시스템의 현세대의 가장 혁신적이고 상업적으로 성공한 반도체 제조시약 중, 상표 SDS? 및 VAC? 의 ATMI사(Danbury,CT)에 의하여 상품화된 것들이 있다.
SDS? 유체 저장 및 분배 시스템은 반도체 제조 유체시약에 대하여 수착 친화력을 갖는 고체-상(solid phase)의 흡착 물질을 함유하는 용기를 포함하며, 그에 따라 이러한 흡책 물질상에서 용기에 저장된 유체는 그것으로부터 선택적으로 제거되고, 분배 조건하에서 용기로부터 분배될 수 있다. 반도체 시약유체는 용기에서 그것의 수착 보유(sorptive retention)의 결과로서 낮은 압력, 예를들어, 대기보다 낮은 압력에서 저장될 수 있다. 이러한 낮은 압력 저장의 결과로서, 밸브헤드(valve head) 고장이 실린더의 유체함량의 광범위한 산재를 유발하는 고압 가스실린더와 비교하여, 높은 단계의 안전이 제공된다. SDS? 유체 저장 및 분배 시스템은 미국특허 제5,518,528호; 제5,704,965호; 제5,704,967호;및 제5,707,424호에 다양하게 기재되어 있다.
VAC? 유체 저장 및 분배 시스템은 용기에 내부적으로 배치된 압력 조절기가 장착되어서 그 압력조절기의 설정값(set point)에 의해 결정된 압력에서 유체를 분배하기 위한 분배조립품과 상호유동관계에 있는 반도체 제조 유체시약을 함유하는 용기를 포함한다. 압력조절기 설정값은 낮은 분배 압력수준으로 정해질 수 있다. VAC? 유체 저장 및 분배 시스템은 미국특허 제6,101,816호; 제6,089,027호; 제6,360,546호; 제6,474,076호 및 제6,343,476호에 다양하게 기재되어 있다.
내부의 압력 조절기 배치에 의하여, VAC? 유체 저장 및 분배 시스템은, 조절기가 조절기 설정값 이상의 압력에서 유체의 배출을 방지하고, 조절기가 용기 내에 있어서 그에 따라 주변 오염 및 직접적인 충격으로부터 보호되기 때문에, 고압유체의 수용에 있어서 안전성의 향상을 달성한다.
이온주입적용에서, SDS? 유체 저장 및 분배 시스템은 반도체 제조산업에서 표준 가스소스(standard gas source)가 되었다. 현재, 전세계적으로 4000 이온 주 입 장치의 설치된 기반(base)의 대략 80%는 SDS? 유체 저장 및 분배 시스템을 사용하는 것으로 추정된다.
SDS? 유체 저장 및 분배 시스템의 적절한 사용을 확실하게 하기 위해서, 낮은 압력 강하 구성요소(low pressure drop components)를 포함하는 가스 운반시스템 디자인 및 대기보다 낮은 압력(torr-level)의 정확한 측정에 대한 특별한 고려가 요구된다. 이는 여섯 정도의 주요 이온 주입장비 제조업자들이 있어, 특별히 문제가 된다. 각 제조업자들은 여러가지의 모델 형태를 만들고, 새로운 제품을 2-3년마다 출시한다. 이러한 상황은 이온 임플란트 시스템의 광범위한 다양성을 초래하고, 그 결과로 부적절하거나, 그렇지 않으면 비능률적이고 표준에 맞추지 않고 사용되는 무수한 가스 모니터링 기술을 야기시킨다.
가장 일반적인 현재의 이온 임플란트 시스템 디자인 중 하나에서, SDS? 유체 저장 및 분배 시스템에서 유체의 재고량의 가스 모니터링은 SDS? 유체 저장 및 분배 용기에서 유체의 압력을 결정하기 위하여 복잡한 일련의 소프트웨어 파일을 통하여 조종하는 것이 요구된다. 사용자는 그 후 수동으로 압력을 유체이용 장치로 변환하여야만 한다. 이러한 접근에서의 문제점은 이러한 실행에 있어서 소프트웨어 화면을 조종하는데 요구되는 시간이 엄청나고, 대부분의 이온 임플란트 조작자 및 기술자들은 중요한 이용식(utilization expression)을 판독하며 압력을 변환하기 위하여 요구되는 전환 수학적 처리(conversion mathematics)를 이해할 수가 없다는 것이다.
유체 공급 용기에서 분배를 위한 저장된 유체의 모니터링 이용에서 앞서 말한 결함은 수많은 5-20과 같은 주입기(implanter) 장치가 전형적인 크기의 반도체 제조시설 또는 "팹(fab)"에 제공된다는 사실에 의해 악화된다. 다양한 이런 장치는 이온 주입기 또는 반도체 팹에서 분배된 다른 유체-사용 장비에 의하여 유체소비의 비율 및 한도를 결정하기 위한 모든 주입기 장치에 대하여 조작자 또는 기술자들이 모니터링 작동에 수시간을 소비하는 것이 종종 요구된다.
유체 공급 용기에서 유체의 소비를 결정하기 위하여 유체이용을 모니터링하는 종래의 접근에 대한 또 다른 문제는, 용기가 유체 내용물이 거의 소모되어 고갈에 이를 때, 분배조작의 종말점(end-point) 도달에 대하여 예측하고, 팹 직원에게 경고하는 것은 어렵다는 것이다.
이용의 결정에 대한 기존의 접근이 부족하기 때문에, 팹 직원이 활성 임플란트 작동중 경고없이 유체를 다 써버리는 사건은 드물지 않다. 임플란트 장치는 고갈된 유체 공급 및 분배용기의 교체 및 작동을 재개하기 위하여 유체를 함유한 새로운 용기의 장착을 도모하기 위하여 차단되어야만 하기 때문에, 이러한 사건은 전형적으로 팹 생산성에 심각한 타격을 준다. 이런 사건은 계획된 것이 아니기 때문에, 유체 저장 및 분배 시스템이 대체될 수 있는 효율성은 그 일이 계획되었거나 예측될 수 있는 경우보다 낮다.
반도체 제조에서 물질의 사용과 관련된 또 다른 문제는 그것의 비용과 관계된다. 반도체 제조를 위한 많은 특수화된 물질의 가격은 그램(gram)당 미국달러 $10~$200의 범위이고, 300mm 웨이퍼 및 더 큰 직경의 웨이퍼와 같은 더 큰 웨이퍼 반도체 공정 툴(wafer semiconductor process tools)을 위한 높은 소비율로 인하여 많은 특수 화학제품의 포장 부피는 계속적으로 증가한다.
그 결과로서, 특수물질의 소비자들은 원래 구입하기 위해 마음으로 정한 한계값을 종종 초과한 단위가격에 이러한 물질의 필요한 부피를 구매하도록 종종 강요받는다. 미국에서 일반적으로 인정된 회계원칙(Generally Accepted Accounting Principles)(US GAAP) 하에서, 물질구매는 구매 시점에서 지출되어서, 구매자는 그들의 물질 이용 공정에서 그것을 이용하기 전에 전체 구입된 특수 화학제품을 비용 계정에 올린다. 이는 반도체 제조 시설에서 유의할 만한 운영상의 비용부담이다.
따라서, 이 분야에서, 이용을 모니터링하고 상기 언급된 형태의 유체 저장 및 분배 시스템의 사용에서 종말점(end-point) 분배 조건을 탐지하기 위한, 빠르고, 정확하며 신뢰할 만한 접근이 상당히 요구된다.
동시에, 반도체 제조 공정에서 사용하기 위해 구입되는 전체 특수 화학제품에 대한 지출에 대한 상기 언급된 US GAAP의 회계요구조건으로 인한 반도체 제조시설에 대한 운영상의 비용부담을 완화할 필요가 있다.
발명의 요약
본 발명은, 일반적으로 SDS?-타입 및 VAC?-타입의 유체 저장 및 분배 시스템과 같은 유체 저장 및 분배 시스템에서, 유체의 동적 모니터링을 해서 이러한 시스템에서 유체의 이용을 결정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
한 측면에서, 본 발명은 유체 공급 용기로부터의 유체의 분배를 포함하는 작업 동안 유체 공급 용기의 유체를 모니터링 하기 위한 다음을 포함하는 모니터링 시스템에 관한 것이다:
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서,
(ⅱ) 하나 이상의 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 하나 이상의 센서에 의하여 모니터링된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하는 상기 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 모듈(data acquisition module), 및
(ⅲ) 상기 데이터 획득 모듈과 작동 가능하게 연결되고, 상기 데이터 획득 모듈로부터의 출력을 처리하고, 그래프 또는 유체 공급 용기에서 유체를 나타내기 위한 알람과 같은 음향신호와 같은 시각적 표시(visual representation)를 응답으로 출력하도록 정렬된 프로세서 및 디스플레이.
다른 측면에서, 본 발명은 유체 공급 용기로부터 유체의 분배를 포함하는 조작 동안 유체 공급 용기에서 유체를 모니터링 하기 위한 다음 단계를 포함하는 모니터링 방법에 관한 것이다:
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하는 단계;
(ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터를 획득하고, 모니터링 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하는 단계;
(ⅲ) 데이터 획득으로부터 출력을 처리하고, 유체 공급 용기에 있는 유체의 도표적 표시를 응답으로 출력하는 단계.
본 발명의 다른 측면은 유체 공급 용기로부터 유체의 분배를 포함하는 조작 동안 유체 공급 용기에서 유체를 모니터링하기 위한 다음을 포함하는 모니터링 시스템에 관한 것이다:
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서;
(ⅱ) 그로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 하나 이상의 센서에 의하여 모니터 된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하는 상기 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 장치(data acquisition apparatus); 및
(ⅲ) 상기 데이터 획득 장치와 작동 가능하게 연결되고, 상기 데이터 획득 장치로부터 출력을 처리하도록 정렬되어서, 상기 유체 공급 용기에서 유체의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 출력하는 프로세서.
본 발명의 더 나아간 측면은 물질의 분배를 포함하는 조작 동안 물질 사용을 모니터링하기 위한 다음을 포함하는 모니터링 시스템에 관한 것이다:
(ⅰ) 분배의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서,
(ⅱ) 하나 이상의 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 하나 이상의 센서에 의하여 모니터링된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하는, 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 장치, 및
(ⅲ) 상기 데이터 획득 장치와 작동 가능하게 연결되고, 상기 데이터 획득 장치로부터 출력을 처리하도록 정렬되어서, 분배용 물질의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하는 프로세서.
다른 관점에서, 본 발명은 다음을 포함하는 반도체 제조시설에 관한 것이다:
도판트 소스 유체 공급부(dopant source fluid supply)를 갖는 가스 박스를 포함하는 이온 주입기(implanter);
분배 조건 하에서, 상기 도판트 소스 유체 공급부로부터 분배된, 도판트 소스 유체의 온도, 압력 및 유량의 적어도 하나를 모니터링하도록 적용시킨 적어도 하나의 센서;
상기 가스 박스에 장착되고, 상기 센서로부터 모니터링 신호를 받도록 적용시킨 데이터 획득 모듈;
상기 도판트 소스 유체 공급부 내의 도판트 소스 유체의 재고량과 상호 관련된 출력을 산출하도록 구성된 출력 유닛(output unit); 및
상기 데이터 획득 모듈과 상기 출력 유닛 사이의 통신 커넥션(communication connection).
본 발명의 또 다른 관점은 이온 주입기의 가스 박스의 도판트 소스 유체 공급부로부터 도판트 소스 유체가 공급된 이온 주입기에서 도판트 소스 유체의 소비를 측정하기 위한 시스템에 있어서, 상기 도판트 소스 유체 공급부는 도판트 소스 유체에 대하여 수착 친화력을 갖는 흡착 매체를 함유하고, 흡착된 도판트 소스 유체는 분배 조건하에서 탈착되는 것을 특징으로 하고, 다음을 포함하는 시스템:
가스 박스 온도 T를 감지하기에 적합한 온도 센서;
유체 저장 및 분배 용기 압력 P를 측정하기에 적합한 압력 모니터;
상기 흡착 매체의 미리 결정된 무게를 포함하는 미리 결정된 크기의 도판트 소스 유체 저장 및 분배 용기를 포함하는 상기 도판트 소스 유체 공급부; 및
상기 온도 센서와 상기 압력 모니터에 작동 가능하게 연결되고, 다음 단계를 수행하기에 적합한 모니터링 및 컨트롤 시스템:
상기 도판트 소스 유체 저장 및 분배 용기로부터 도판트 소스 유체의 분배를 위한 종말점(end-point) 압력을 설정하는 단계;
다양한 압력에서 온도계수 dP/dT를 결정하는 단계;
상기 종말점 압력에 대한 온도계수를 결정하는 단계;
상기 압력 모니터로부터 측정된 압력을 미리 결정된 온도로 표준화하는 단계;
상기 미리 결정된 온도로 상기 종말점 압력을 표준화하는 단계;
상기 흡착 매체와 도판트 소스 유체에 대하여 상기 미리 결정된 온도에서 등온선 방정식(isotherm equations)을 결정하는 단계; 및
상기 등온선 방정식을 사용하여, 상기 유체 저장 및 분배 용기에 남아있는 도판트 소스 유체의 양을 결정하는 단계.
본 발명의 여전히 추가적인 관점은 다음을 포함하는 다양한 구현에 관한 것이다;
물질을 분배하기에 적합하고, 상기 언급된 형태의 모니터링 시스템과 작동 가능하게 연결되는 디스펜서(dispenser);
디스펜서로부터 물질을 받기에 적합하고, 상기 언급된 형태의 모니터링 시스템과 작동 가능하게 연결되는 물질 이용 장치(material utilizing apparatus); 및
상기 언급된 형태의 모니터링 시스템에 의하여 분배되는 동안 모니터링되는 분배된 물질을 사용하여 제조된 물품(article).
다른 측면에서, 본 발명은 다음을 포함하는, 유체-이용 프로세스에 이용하기 위한 분배 조건하에서 유체가 분배되는 것을 특징으로 하는, 유체에 대하여 흡착 친화성을 갖는 저장매체(storage medium)를 함유하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하기 위한 시스템에 관한 것이다:
(a) 상기 저장매체상의 유체에 대한 흡착 등온선 데이터의 데이터베이스;
(b) 유체 저장 및 분배 용기의 특성, 분배 조건, 분배된 유체의 특성, 및 유체-이용 프로세스의 특성으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수(fluid inventory-sensitive variable)를 모니터링하고, 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상호 관련된 모니터링 신호를 응답으로 발생시키기에 적합한 모니터; 및
(c) 상기 모니터링 신호를 받고, 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상기 흡착 등온선 데이터의 데이터베이스의 정보가 서로 상호 관련하여 신호처리조작(signal processing operation)을 응답으로 수행하기 적합한 프로세서.
본 발명의 다른 관점은 다음을 포함하는, 유체-이용 프로세스에 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배되는 유체를 함유하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하기 위한 시스템에 관한 것이다:
(a) 상기 유체의 분배동안 적어도 하나의 유체 특성을 모니터링하고, 상기 적어도 하나의 유체 특성에 상관관계 있는 모니터링 신호를 응답으로 발생하기에 적합한 모니터;
(b) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체의 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스; 및
(c) 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 관련하여 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하기에 적합한 프로세서.
추가적인 관점에서, 본 발명은 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배되는 유체를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하기 위한 다음을 포함하는 시스템에 관한 것이다:
(a) 상기 유체의 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기의 변형을 모니터링하고, 상기 변형과 상호 관련된 모니터링 신호를 응답으로 발생하기에 적합한 스트레인 모니터(strain monitor);
(b) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체의 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스; 및
(c) 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 관련하여 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하기에 적합한 프로세서.
본 발명의 여전히 다른 관점은 유체 공급 용기로부터 유체의 분배를 포함하는 조작 동안 유체 공급 용기에서 다음 단계를 포함하는 유체를 모니터링하는 방법에 관한 것이다:
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하는 단계,
(ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터 획득하고, 상기 특성과 상호 관련된 데이터 획득 신호(들)를 발생하는 단계, 및
(ⅲ) 데이터 획득 신호(들)를 처리(processing)하고, 유체 공급 용기에서 유체의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하는 단계.
본 발명의 다른 관점은 물질의 분배를 포함하는 조작동안 물질사용(material usage)을 모니터링하는 다음의 방법에 관한 것이다;
(ⅰ) 분배의 특성을 모니터링하는 단계,
(ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터 획득하고, 상기 특성과 상관관계 있는 데이터 획득 신호(들)를 발생하는 단계, 및
(ⅲ) 데이터 획득신호(들)를 처리하고, 분배에 이용할 수 있는 물질의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하는 단계.
본 발명의 더 나아간 관점은 도판트 소스 유체 공급부(dopant source fluid supply)를 갖는 가스 박스를 가지는, 이온 주입기를 포함하는 반도체 제조 시설에서 다음을 포함하는 반도체 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다:
분배 조건 하에서 상기 도판트 소스 유체 공급부로부터 분배된 도판트 소스 유체의 온도, 압력 및 유량 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계;
상기 모니터링으로부터 가스 박스에서 데이터를 획득하는 단계;
상기 도판트 소스 유체 공급부 내의 도판트 소스 유체의 재고량과 상호 관련된 출력을 산출하도록 구성된 출력 유닛으로 상기 획득된 데이터를 전송하는 단계; 및
상기 출력을 산출하는 단계.
본 발명의 여전히 더 나아간 관점은, 이온 주입기의 가스 박스의 도판트 소스 유체 공급부로부터 도판트 소스 유체가 공급된 이온 주입기에서 도판트 소스 유체의 소비를 측정하는 방법에 있어서, 상기 도판트 소스 유체 공급부는 도판트 소스 유체에 대하여 수착 친화력을 갖는 흡착 매체를 포함하고, 흡착된 도판트 소스 유체는 분배 조건하에서 탈착되며, 상기 도판트 소스 유체 공급부는 상기 흡착 매체의 미리 결정된 무게를 포함하는 미리 결정된 크기의 도판트 소스 유체 저장 및 분배 용기를 포함하고, 다음 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다:
가스 박스 온도 T를 감지하는 단계;
유체 저장 및 분배 용기 압력 P를 측정하는 단계;
상기 도판트 소스 유체 저장 및 분배 용기로부터 도판트 소스 유체를 분배하기 위한 종말점(end-point) 압력을 설정하는 단계;
다양한 압력에서 온도계수 dP/dT를 결정하는 단계;
상기 종말점 압력에 대한 온도계수를 결정하는 단계;
상기 압력모니터로부터 결정된 압력을 미리 결정된 온도로 표준화하는 단계;
상기 미리 결정된 온도로 상기 종말점 압력을 표준화하는 단계;
상기 흡착 매체와 도판트 소스 유체에 대하여 상기 미리 결정된 온도에서 등온선 방정식(isotherm equations)을 결정하는 단계; 및
상기 등온선 방정식을 사용하여, 유체 저장 및 분배 용기에 남아있는 도판트 소스 유체의 양을 결정하는 단계.
다른 관점에서, 본 발명은 분배된 물질을 이용하여 제조 처리를 실행하는 것을 포함한 제품 제조방법에 관한 것이며, 상기 방법은 위에서 기술된 모니터링 방법에 의하여 분배된 물질의 물질이용 모니터링을 포함한다.
본 발명의 다른 관점은 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 유체가 분배되는 것을 특징으로 하는 유체에 대한 흡착 친화성을 갖는 저장매체(storage medium)를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하는 다음 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다:
(a) 상기 저장매체상에 유체에 대한 흡착 등온선 데이터의 데이터베이스를 제공하는 단계;
(b) 유체 저장 및 분배 용기의 특성, 분배 조건, 분배된 유체의 특성, 및 유체-이용 프로세스의 특성으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수(fluid inventory-sensitive variable)를 모니터링하는 단계;
(c) 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상호 관련된 모니터링 신호를 발생하는 단계; 및
(d) 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하기 위하여 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상기 흡착등온선 데이터의 데이터베이스의 정보가 서로 연계되어 신호처리조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하는 단계.
다른 관점에서, 본 발명은 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배된 유체를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하는 다음의 방법에 관한 것이다:
(a) 상기 유체의 분배 동안 적어도 하나의 유체 특성을 모니터링하는 단계;
(b) 상기 적어도 하나의 유체 특성과 상호 관련된 모니터링 신호를 발생시키는 단계;
(c) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스를 제공하는 단계; 및
(d) 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하기 위하여 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 연계되어 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하는 단계.
다른 관점에서, 본 발명은 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배된 유체를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하는 다음의 방법에 관한 것이다:
(a) 상기 유체의 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기의 변형을 모니터링하는 단계;
(b) 상기 변형과 상호 관련된 모니터링 신호를 발생시키는 단계;
(c) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체의 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스를 제공하는 단계; 및
(d) 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 연계하여 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하는 단계.
본 발명의 더 나아간 관점은 사용위치에서 사용자에 의한 물질 분배와 관계된, 상기 물질의 떨어진 공급위치(remote supply location)로부터 사용위치의 사용자에게 물질을 공급하는 다음의 방법에 관한 것이다:
(ⅰ) 분배의 특성을 모니터링하는 단계,
(ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터를 획득하고, 상기 특성과 상호 관련된 데이터 획득 신호(들)를 발생시키는 단계,
(ⅲ) 상기 데이터 획득 신호(들)를 처리하고, 분배할 수 있는 물질의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하는 단계, 여기서 처리는 상기 물질의 사용 위치로부터 떨어진 빌링 위치에서 수행되고, 상기 출력은 상기 물질의 사용위치에서 분배된 물질에 대한 빌을 포함함, 및
(ⅳ) 상기 사용 위치에서 분배할 수 있는 물질의 재고량을 나타내는 상기 출력에 대응하여, 물질을 떨어진 공급위치에서 사용 위치로 급송하는 단계.
본 발명의 다른 관점들, 특징들 및 장점들은 뒤이은 명세서 및 추가된 청구항에서 좀 더 명확하게 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명과 그것의 바람직한 특징
본 발명은 이 문서의 발명의 배경부분에서 기재된 형태의 유체 저장 및 분배 시스템과 같은, 유체 공급시스템에서 유체 이용 모니터링에 유용하게 사용되는 동적 모니터링 시스템 및 방법을 제공한다.
비록 본 발명의 동적 모니터링 시스템 및 방법이 반도체 장비 및 장비 선구물질(precursor) 구조의 제조에서 이온 주입 조작에서의 사용을 위한 불순물 소스 가스와 같은 반도체 제조 조작에서 이용을 위한 유체와 관련하여 이하에 주로 기재되지만, 발명의 유용이 제한되지 않고, 오히려 확장되고, 다양한 적용에서 유용한 다양한 특성의 물질의 모니터링을 포함한다는 것은 명백하다.
모니터링 시스템은 구체적인 구현에서 다음을 포함한다.
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 가스의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서;
(ⅱ) 상기 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 모듈(data acquisition module); 및
(ⅲ) 상기 유체 공급 용기에서 유체의 이용을 결정하고 상기 유체 공급 용기 내의 유체의 도표적 표시(graphical representation)를 응답으로 출력하기 위한 상기 데이터 획득 모듈과 작동 가능하게 연결된 처리 및 디스플레이 유닛.
본 발명의 동적 유체 모니터링 시스템에서 유체 공급 용기의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서는, 재고량 및 가스의 이용율을 결정하기에 유용한 유체의 선택된 특성을 감지하기 위한 유체 센서와 같은, 어떠한 적절한 타입이기도 하다.
유체의 선택된 특성은 예를들어, 용기 내 또는 유체가 용기를 떠날 때 유체의 압력, 용기 내 또는 용기와 하류부 처리 유닛과의 연결라인에서의 유체의 특정한 성분의 농도, 용기내 또는 용기와 하류부 처리 유닛과의 연결라인에서의 유체의 온도, 유체가 용기를 떠날 때 또는 하류부 처리 유닛으로의 연결라인에서 유체의 유량, 용기 및 용기를 떠나는 연결라인 모두에서 가스의 다른 혼합물, 용기 및 하류부 처리 시스템 사이의 연결라인에서 퍼징가스(purging gases)의 유량, 등을 포함하고, 상응하는 센서는 압력 변환기(pressure transducers), 압력계로 잰 압력 센서(manometric pressure sensors), 열전쌍(thermocouples), 물질 흐름 조절기(mass flow controllers), 흐름 계산기(flow totalizer) 등을 다양하게 포함하기도 한다.
대안으로, 본 발명의 동적 모니터링 시스템에서 하나 이상의 모니터링 센서는, 예를들어, 유체가 용기로부터 유체의 분배를 위해 미리 결정된 설정값 압력으로 설정된 압력조정기에 대하여 제한되는 본 명세서의 앞부분에 기재된 VAC?유체 공급시스템(ATMI, Inc.,Danbury,CT,USA)의 용기와 같은 용기에서, 유체가 용기에 고압으로 함유된 유체 공급 용기의 용기벽의 변형과 같은 유체 공급 용기 그 자체의 특성을 결정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수도 있다.
또, 본 발명에 따라 모니터링을 위해 사용되는 유체 공급 용기의 특성은 유체 공급 용기의 온도, 용기의 치환 또는 플렉시얼(flexial)특성, 분배중이거나 분배될 유체를 포함하는 유체 공급 용기의 중량 등이 될 수 있다. 여전히 추가적으로, 모니터되기도 하는 다른 장비는 제한 흐름 오리피스(restrictive flow orifice)와 같이, 실린더의 내부압력을 감소시키는 순효과(net effect)를 가져서, 그로 인해 하류부 압력을 감소시키는 어떤 압력-감소 장비를 포함한다. 따라서, 장비의 이러한 형태를 모니터링 함으로서, 작업자는 공급압력(delivery pressures)이 정해진 대로 유지되고 가스 유동율(flow rate)이 하류부에서 실제 처리 요건과 더욱 근접하게 맞는 것을 확인하게 된다.
데이터 획득 모듈과 연결된 처리 및 디스플레이 유닛은 예를들어, 일반적인 목적의 프로그램 가능한 디지털 컴퓨터 또는 메모리 및 프로세서 구성부품을 포함하는 중앙처리장치(CPU)와 같은 어떤 적절한 처리 수단을 사용하기도 한다. 프로세서는 어드레스/데이터 버스(address/data bus)를 이용하여 메모리와 통신하도록 배치되기도 하고, 상업적으로 이용가능하거나 주문 생산된 마이크로프로세서(microprocessor)로 구성될 수도 있다. 메모리는 캐시(cache), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리(flash memory), SRAM 및 DRAM과 같이 다양한 형태의 장비를 제한 없이 포함할 수 있다.
메모리는 데이터 처리 시스템에서 사용된 다양한 카테고리의 소프트웨어 및 데이터를 포함하기도 한다; 운영체계; 응용프로그램; 입/출력(I/O)장비 드라이버 및 데이터. 데이터는 유체 저장 및 분배 용기 특성, 다양한 유체의 특성, 유체 저장 및 분배 시스템으로부터 가스가 공급되는 가스-이용 장비에 대한 히스토리컬 운영 데이터(historical operating data) 등의 알려진 프로파일의 데이터베이스를 포함하기도 한다.
처리 및 디스플레이 유닛에서 운영체계는 데이터 처리 시스템과 함께 사용하기 위한 어떠한 적합한 타입이라도 가능한 것은 명백할 것이다. 운영체계의 실례가 되는 보기는 제한없이, OS/2, AIX, OS/390 또는 System390(인터내셔널 비지니스 머신사, Armonk, NY), 윈도우 CE, 윈도우 NT, 윈도우 95, 윈도우 98, 윈도우 2000, 또는 윈도우 XP(마이크로소프트사, Redmond, WA), 유닉스 또는 리눅스 또는 프리BSD, 팜 OS(팜사), Mac OS(애플컴퓨터사), LabView 또는 사유의 운영체계가 유용하게 사용될 수 있다.
I/O 장비 드라이버는 I/O 데이터 포트, 데이터 저장 및 메모리의 어떠한 구성요소와 같은 장비와 통신하기 위한 응용 프로그램에 의해 운영체계를 통하여 액세스된 소프트웨어 루틴(software routines accessed)을 전형적으로 포함한다.
응용프로그램은 시스템의 다양한 특징을 실행하는 프로그램의 실례가 되고, 데이터의 분석을 지원하는 하나 이상의 응용을 적절하게 포함할 수 있다. 데이터는 응용프로그램, 운영체계, I/O 장비 드라이버 및 메모리에 존재하기도 하는 다른 소프트웨어 프로그램에 의해 사용된 정적 데이터 및 동적 데이터를 의미한다.
본 발명의 방법론에 대한 조작을 실행하는 것이 가능한 프로세서의 어느 구성이라도 유리하게 사용될 수 있다.
처리 및 디스플레이 유닛의 I/O 데이터 포트는, 처리 및 디스플레이 유닛과 다른 컴퓨터 시스템 또는 네트워크(예,인터넷) 사이에서 또는 프로세서에 의해 조절가능한 다른 장비로 정보를 전송하도록 이용될 수도 있다.
처리 및 디스플레이 유닛은 모니터링된 용기의 유체 이용을, 예를들어, 모니터링되는 중인 용기 및 그것의 유체 함량의 표시의 형식으로, 도표적으로 출력하기 위한 디스플레이를 포함한다. 이러한 표시는 도표 묘사의 "가스 게이지(gas gause)" 타입일 수도 있는데, 여기서 유체함량은 용기에 있는 유체의 부피측정량을 나타내는 상부 경계선을 갖는 2차원 기둥과 같이 도표적인 출력에서 개략적으로 묘사된 용기에 대한 눈금으로 보여지고, 유체가 용기로부터 분배되고 용기로부터 유체가 공급된 외부의 유체-소비 시설에서 소비됨에 따라, 상부 경계선은 디스플레이에서 수직으로 아래쪽으로 읽어진다. 용기의 "채워진 상태(fill state)"의 묘사의 이러한 형태는 용기에 남아있는 유체의 재고량의 직관적으로 이해 가능하고 쉽게 시각적으로 인지할 수 있는 표시를 제공한다.
구체적인 구현에서, 본 발명의 동적 모니터링 시스템은 SDS? 용기로부터 분배중인 가스의 압력특성을 탐지하기 위하여 작동 가능하게 배열된 압력 변환기로부터 압력 신호를 모니터링하는 것에 의하여 SDS? 가스 공급 시스템을 모니터링하도록 사용되기도 한다. 다른 구체적인 구현에서, 동적 모니터링 시스템은 이온 주입기 안의 VAC? 용기상의 스트레인 게이지(strain gauge)를 모니터링하는 것에 의하여 VAC? 가스 공급 시스템을 모니터링하도록 사용되기도 한다. 센서-유래된 신호들은 데이터 획득 모듈로 보내지고, 거기서 전송신호들은 예를들어, 섬유 광학 통신 링크(fiber optic communication link)와 같은 신호전송라인을 거쳐서 비휘발성 버퍼(nonvolatile buffer)에서 데이터의 디스플레이 및 보관을 위하여 처리 및 디스플레이 유닛으로 보내질 수 있다.
다른 구현에서, 상기 처리 및 디스플레이 유닛은 또한, 예를들어, 유체 저장 및 분배 용기가 고갈 종말점에 도달하는 것을 나타내는 저압경보(low pressure alarms)와 같은 경보수단에 연결되거나 통합되기도 한다.
데이터 획득 모듈과 처리 및 디스플레이 유닛은 팹에 있는 이온 주입기의 가스 박스에서 이러한 용기들의 배열과 같은, 다수의 유체 공급 및 분배용기를 모니터 하도록 조립되어서 배열될 수도 있다.
상기 처리 및 디스플레이 유닛은 알려진 등온선 방정식, 용기크기 및 유체타입에 기초하여 유체 공급 용기에서 남아있는 사용가능한 유체의 부피를 계산하도록 본 발명의 하나의 구현에서 적절히 형성된다. 이는 고갈에 이름에 따라 유체 공급 용기에 남아있는 유체의 부피가 압력과 리니어(linear)하지 않기 때문에 커다란 장점이 있다. 실례가 되는 보기로서, 2.2L AsH3 SDS? 실린더에 남아있는 100torr의 유체 압력과 함께, 배달가능한 아르신(arsine)의 50%가 여전히 용기에 남아 있다.
본 발명의 모니터링 시스템은 관련된 구체적인 물질처리조작 및 설치에 따라 광범위한 여러방법으로 형성되기도 한다.
한 예로, 유체 공급 용기로부터 유체의 분배를 포함하는 조작동안 유체 공급 용기 안에 있는 또는 유체 공급 용기로부터의 유체를 모니터링하기 위하여 배열되는 다음을 포함하는 모니터링 시스템,
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서,
(ⅱ) 하나 이상의 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 하나 이상의 센서에 의하여 모니터링된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하도록, 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 장치, 및
(ⅲ) 상기 데이터 획득 장치로부터의 출력을 처리하고, 유체 공급 용기에서 유체의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하도록 상기 데이터 획득 장치와 작동 가능하게 연결되고, 정렬된 프로세서.
이러한 모니터링 시스템에서 센서는 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 압력을 모니터링하기에 적합한 압력변환기 및/또는 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 유량을 모니터링하기에 적합한 물질 흐름 센서(mass flow sensor) 및/또는 다른 적당한 감지 장비 및 조립품을 포함하기도 한다.
모니터링 시스템은 유체 공급 용기(들), 하나 이상의 센서, 데이터 획득 장치 및 프로세서를 포함하는 유체-이용시설에서의 이용을 위하여 적용되기도 한다. 하나의 구현예에서 프로세서는 유체 공급 용기(들), 센서(들) 및 데이터 획득장치로부터 떨어진 곳, 예를들어, 유체-이용시설로부터 떨어진 유체이용 빌링시설과 같은 곳에 위치된다.
이러한 배열을 구체화하는 구체적인 구현예에서, 제1데이터 획득모듈은 유체-이용시설에 제공될 수 있고, 제2데이터 획득모듈은 유체이용 빌링시설에 배치될 수 있다. 이러한 배열에서, 제2데이터 획득모듈은 프로세서 및 제1데이터 획득모듈에, 예를들어, 디지털 통신 네트워크, 신호전송라인 및/또는 무선통신양식을 포함하는 통신양식에 의하여, 작동 가능하게 연결된다. 프로세서는 분배된 유체에 대한 보고(reports)뿐만 아니라, 분배된 유체를 위한 유체-이용시설에 대한 빌(bills)도 발생시키도록 적용되기도 한다.
바람직한 하나의 구현에서, 상기 언급된 통신양식은 인터넷 통신양식을 포함한다.
상기 언급된 모니터링 시스템의 하나의 실행에서 유체-이용 시설은 이온 주입을 위해 도판트 소스 물질을 함유하는 유체와 함께 유체 공급 용기에 유체 공급관계로 정렬된 이온 주입기를 포함하는 반도체 제조시설을 포함한다. 이러한 시스템에서 프로세서의 출력은 유체-이용 시설에서 유체 공급 용기의 교체에 대한 프롬프트(prompt) 또는 경보(alert)를 포함하기도 하며, 상기 시스템은 모니터링된 특성의 데이터 로깅(logging)을 위해 정렬되고 적용되기도 한다.
구체적인 구현에서, 모니터링 센서(들)는 빛신호(들)로 변환되는 아날로그 전기출력(들)을 생산하는 압력 변환기(들)을 포함하기도 한다.
본 발명은 하나의 구현에서, 물질의 분배를 포함하는 조작동안 물질사용을 모니터링하기 위한 다음의 모니터링 시스템을 계획했다.
(ⅰ) 분배의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서,
(ⅱ) 하나 이상의 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 하나 이상의 센서에 의하여 모니터링된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하도록, 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 장치, 및
(ⅲ) 상기 데이터 획득 장치로부터의 출력을 처리하고, 분배용 물질의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하도록 상기 데이터 획득 장치와 작동 가능하게 연결되고, 정렬된 프로세서.
이러한 구현에서 상기 프로세서는 물질사용 위치로부터 떨어진 빌링 위치에 위치될 수 있고, 상기 출력은 물질사용 위치에 분배된 물질에 대한 빌을 함유할 수 있다.
상기 언급된 데이터 획득 장치는 디지털 정보 네트워크, 유선 통신, 광섬유 통신, 원격측정링크 및 이동통신 중 선택되는 통신 양식을 포함하는 원거리 빌링 위치와 통신 관계로 연결되는 상기 물질 사용위치에 데이터 획득 모듈을 포함할 수 있다. 예를들어, 상기 통신 양식은, 예를들어, 월드 와이드 웹을 통해 통신을 가능하게 하는 인포메이션 프로토콜(예, XML)을 지원하는 서버를 포함하는, 인터넷을 포함할 수 있다.
다른 실행에서, 모니터링 시스템에서 프로세서는 물질사용 위치로부터 멀리 떨어진 휴대용 디지털 장비를 포함할 수 있다. 모니터링 시스템은 광범위한 종류의 감지, 통신 및 처리/출력 장비를 사용하여 하나 이상의 센서로부터 추적할 수 있는 디지털 형식으로 모니터링 데이터를 변환하도록 다양한 방법으로 적용될 수 있다.
하나의 바람직한 구현예에서 모니터링 시스템은, 이온 주입기로부터 떨어진 빌링 위치에 있는 프로세서 및 유체 사용에 대한 빌링을 포함하는 프로세서의 출력과 함께 이온 주입기의 물질사용을 모니터링하도록 적용된다.
본 발명의 모니터링 시스템에서 데이터 획득 장치의 상기 출력은 분배용 물질의 물질 재고량 데이터를 포함하기도 하며, 상기 프로세서는 물질 재고량 데이터를 사용정보로 변환하는 알고리즘 및 사용 데이터를 고객청구서 및 물질에 대한 사용 리포트로 변환하는 알고리즘을 이용하도록 적용될 수 있다.
따라서, 하나의 구체적인 관점에서 본 발명은 다음을 함유하는 반도체 제조시설에 관한 것이다:
도판트 소스 유체 공급부(dopant source fluid supply)를 갖는 가스 박스를 포함하는 이온 주입기;
분배 조건 하에서, 상기 도판트 소스 유체 공급부로부터 분배된, 도판트 소스 유체의 온도, 압력 및 유량의 적어도 하나를 모니터링하도록 적용시킨 적어도 하나의 센서;
상기 가스 박스에 장착에서, 상기 센서로부터 모니터링 신호를 받도록 적용시킨 데이터 획득 모듈;
상기 도판트 소스 유체 공급부 내의 도판트 소스 유체의 재고량과 상호 관련된 출력을 산출하도록 적용시킨 출력 유닛(output unit); 및
상기 데이터 획득 모듈과 상기 출력 유닛 사이의, 예를들어, 광섬유 통신라인과 같은 통신 커넥션(communication connection).
상기 도판트 소스 유체 공급부는 그와 연관된 각각의 전용 압력 센서를 갖는 다수의 유체 공급 용기를 포함할 수 있다. 또 다른 변형으로써, 데이터 획득 모듈은 모듈의 데이터 통신 인터페이스(interface)를 거처 데이터 로깅을 수용하도록 형성될 수 있고, 데이터 획득 모듈은 계전기 접점을 통해 외부 경고기능을 제공하도록 형성될 수 있다.
특별한 구현예에서, 이온 주입기의 가스 박스의 도판트 소스 유체 공급부로부터 도판트 소스 유체가 공급된 이온 주입기에서 도판트 소스 유체의 소비를 결정하기 위한 시스템에 있어서, 상기 도판트 소스 유체 공급부는 도판트 소스 유체에 대하여 수착 친화력을 갖는 흡착 매체를 함유하고, 흡착된 도판트 소스 유체는 분배 조건하에서 탈착되는 것을 특징으로 한다. 도판트 소스 유체 공급은 상기 흡착 매체의 미리 결정된 무게를 포함하는 미리 결정된 크기의 도판트 소스 유체저장 및 분배용기를 포함한다. 상기 시스템은 다음을 포함한다:
가스 박스 온도 T를 감지하기에 적합한 온도 센서;
유체 저장 및 분배 용기 압력 P를 측정하기에 적합한 압력 모니터;및
상기 온도 센서와 상기 압력 모니터에 작동 가능하게 연결되고, 다음 단계를 수행하도록 적용된 모니터링 및 컨트롤 시스템:
상기 도판트 소스 유체 저장 및 분배 용기로부터 도판트 소스 유체의 분배를 위한 종말점(end-point) 압력을 설정하는 단계;
다양한 압력에서 온도계수 dP/dT를 결정하는 단계;
상기 종말점 압력에 대한 온도계수를 결정하는 단계;
상기 압력 모니터로부터 측정된 압력을 미리 결정된 온도로 표준화하는 단계;
상기 미리 결정된 온도로 상기 종말점 압력을 표준화하는 단계;
상기 흡착 매체와 도판트 소스 유체에 대하여 상기 미리 결정된 온도에서 등온선 방정식(isotherm equations)을 결정하는 단계; 및
상기 등온선 방정식을 사용하여, 상기 유체 저장 및 분배 용기에 남아있는 도판트 소스 유체의 양을 결정하는 단계.
본 발명의 상기 모니터링 시스템은 분배조작을 위하여 물질을 공급하도록 적용된 물질공급 시스템과 연결되어 사용될 수 있는데, 여기서 물질공급 시스템은 공급위치에서 상기 물질로 채워진 용기 및 분배조작을 위하여 공급위치로부터 사용위치로 상기 물질로 채워진 용기의 이송을 위한 수송수단을 포함한다.
본 발명은 본 발명의 모니터링 시스템과 작동 가능하게 연결된 물질을 분배하기에 적합한 디스펜서를 상응하여 계획하였다. 본 발명은 본 발명의 모니터링 시스템과 작동 가능하게 연결되어 디스펜서로부터 물질을 받도록 적용된 물질-이용 장치 뿐만 아니라 본 발명의 모니터링 시스템에 의하여 분배되는 동안 모니터링된 분배된 물질을 사용하여 제조된 물품도 계획하였다.
하나의 실례적인 예로서, 본 발명의 시스템은 유체에 대하여 흡착 친화성을 갖는 저장매체(storage medium)를 함유하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하기 위하여 배열될 수 있는데, 여기서 유체는 유체-이용 프로세스에 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배되는 것을 특징으로 하고, 그 시스템은 다음을 포함한다.
(a) 상기 저장매체상의 유체에 대한 흡착 등온선 데이터의 데이터베이스;
(b) 유체 저장 및 분배 용기의 특성, 분배 조건, 분배된 유체의 특성, 및 유체-이용 프로세스의 특성으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수(fluid inventory-sensitive variable)를 모니터링하고, 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상호 관련된 모니터링 신호를 응답으로 발생시키기에 적합한 모니터; 및
(c) 상기 모니터링 신호를 받고, 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상기 흡착 등온선 데이터의 데이터베이스의 정보가 서로 관련하여 신호처리조작(signal processing operation)을 응답으로 수행하기 적합한 프로세서.
예를들어, 유체 재고량-민감 변수는 분배된 유체 압력 및/또는 분배된 유체 유량일 수 있다.
다른 실례적인 예로서, 유체-이용 프로세스에 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배되는 유체를 함유하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하기 위한 다음을 포함하는 시스템이 본 발명에 따라 조립되고 정렬될 수 있다:
(a) 상기 유체의 분배동안 적어도 하나의 유체 특성을 모니터링하고 - 예를들어, 분배된 유체 압력 및/또는 분배된 유체 유량 - 상기 적어도 하나의 유체 특성에 상관관계 있는 모니터링 신호를 응답으로 발생하기에 적합한 모니터;
(b) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체의 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스; 및
(c) 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 관련하여 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하기에 적합한 프로세서.
본 발명의 더 나아간 구현예는 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배되는 유체를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하기 위한 다음을 포함하는 시스템을 포함한다:
(a) 상기 유체의 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기의 변형을 모니터링하고, 상기 변형과 상호 관련된 모니터링 신호를 응답으로 발생하기에 적합한 스트레인 모니터(strain monitor) - 예를 들어, 유체 저장 및 분배 용기의 외부 표면 부분에 장착된 하나 또는 하나 이상의 스트레인 게이지- ;
(b) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체의 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스; 및
(c) 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 관련하여 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하기에 적합한 프로세서.
이러한 시스템의 데이터베이스에서 정보는 예를들어, 변화된 분배 조건하에서 유체의 압축률(compressibilities), 유체 저장 및 분배 용기 특성, 유체 분자량 정보, 및 유체에 적용가능한 PVT 관계(PVT relationship) 등의 정보를 포함하는 어떠한 적절한 타입일 수 있다.
본 발명은 따라서 유체 공급 용기로부터 유체의 분배를 포함하는 조작 동안 유체 공급 용기의 유체를 모니터링하는 방법을 제공한다. 실례적인 기술에서, 그런 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다:
(ⅰ) 유체 공급 용기 또는 그로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하는 단계,
(ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터를 획득하고, 상기 특성과 상호 관련된 데이터 획득 신호(들)를 발생시키는 단계, 및
(ⅲ) 데이터 획득 신호(들)를 처리(processing)하고, 유체 공급 용기에서 유체의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하는 단계.
이러한 방법에서 모니터링은 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 압력 모니터링 및/또는 분배된 유체의 유량의 모니터링 일 수 있다.
분배 후의 유체는 유체-이용 시설에서 사용될 수 있고, 그 처리는 분배조작에서 분배된 유체의 사용의 위치와 관련하여 원격적으로 수행될 수 있다. 예를들어, 유체-이용 시설로부터 떨어진 유체 이용 빌링 시설.
본 발명의 또 다른 방법의 관점은 물질의 분배를 포함하는 조작동안 물질사용(material usage)을 모니터링하는 다음 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다;
(ⅰ) 분배의 특성을 모니터링하는 단계,
(ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터를 획득하고, 상기 특성과 상관관계 있는 데이터 획득 신호(들)를 발생시키는 단계, 및
(ⅲ) 예를들어, 물질의 사용위치로부터 떨어진 빌링위치에서, 데이터 획득신호(들)를 처리하고, 예를들어, 상기 물질의 사용의 상기 위치에서 분배된 물질에 대한 빌을 포함하는 출력과 같이 분배에 이용할 수 있는 물질의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하는 단계.
예를들어, 인터넷이 월드 와이드 웹을 거쳐 통신을 가능하게 하는 인포메이션 프로토콜(IP)을 지원하는 서버를 포함하는 인터넷 커넥션(internet connection)에 의하여, 데이터 획득 단계는 이전에 기재된 것과 같이 빌링위치와 연결되는 사용위치에서 데이터 획득 모듈의 사용을 포함하기도 한다. 방법론은 웹서비스 또는 정적 및/또는 동적 처리 자원(mobile processing resources)을 이용한 다른 방법으로 수행되기도 한다.
하나의 구현에서, 본 발명은 도판트 소스 유체 공급부(dopant source fluid supply)를 갖는 가스 박스를 포함하는 이온 주입기를 포함하는, 반도체 제조 시설에서 반도체 제품을 제조하는 다음 단계들로 구성된 방법을 계획한다:
분배 조건 하에서 상기 도판트 소스 유체 공급부로부터 분배된 도판트 소스 유체의 온도, 압력 및 유량 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계;
이러한 모니터링으로부터 가스 박스에서 데이터를 획득하는 단계;
상기 도판트 소스 유체 공급부의 도판트 소스 유체의 재고량과 상호 관련된 출력을 산출하도록 구성된 출력 유닛으로 상기 획득된 데이터를 전송하는 단계; 및
이러한 출력을 산출하는 단계.
다른 구현에서, 본 발명은 이온 주입기의 가스 박스에서 도판트 소스 유체 공급부로부터 도판트 소스 유체가 공급된 이온 주입기에서 도판트 소스 유체의 소비를 결정하는 방법에 있어서, 상기 도판트 소스 유체 공급부는 도판트 소스 유체에 대하여 수착 친화력을 갖는 흡착 매체를 포함하고, 흡착된 도판트 소스 유체는 분배 조건하에서 탈착되며, 상기 도판트 소스 유체 공급부는 상기 흡착 매체의 미리 결정된 무게를 포함하는 미리 결정된 크기의 도판트 소스 유체 저장 및 분배 용기를 포함하는 방법을 계획한다. 상기 방법은 다음 단계를 포함한다.
가스 박스 온도 T를 감지하는 단계;
유체 저장 및 분배 용기 압력 P를 측정하는 단계;
상기 도판트 소스 유체 저장 및 분배 용기로부터 도판트 소스 유체를 분배하기 위한 종말점(end-point) 압력을 설정하는 단계;
다양한 압력에서 온도계수 dP/dT를 결정하는 단계;
상기 종말점 압력에 대한 온도계수를 결정하는 단계;
상기 압력모니터로부터 결정된 압력을 미리 결정된 온도로 표준화하는 단계;
상기 미리 결정된 온도로 상기 종말점 압력을 표준화하는 단계;
상기 흡착 매체와 도판트 소스 유체에 대하여 상기 미리 결정된 온도에서 등온선 방정식(isotherm equations)을 결정하는 단계; 및
상기 등온선 방정식을 사용하여, 유체 저장 및 분배 용기에 남아있는 도판트 소스 유체의 양을 결정하는 단계.
본 발명의 방법은 분배 조작을 위한 물질 공급을 포함하는 물질공급 조작과 함께 수행될 수도 있는데, 여기서 상기 물질공급조작은 공급위치에서 상기 물질이 채워진 용기의 준비 및 이러한 분배를 위하여 상기 공급위치에서 사용위치로 상기 물질이 채워진 용기의 이송을 포함할 수 있다.
제품은 본 발명의 모니터링 방법에 의해 상기 분배된 물질의 물질이용의 모니터링과 함께 그것의 제조에 적합한 분배된 물질을 이용하는 제조 공정을 실시함으로써 상응하게 제조될 수 있다.
본 발명의 추가적인 관점은 유체가 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배되는 것을 특징으로 하는 유체에 대한 흡착 친화성을 갖는 저장매체(storage medium)를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하는 방법을 포함한다. 그 방법은 아래의 단계를 포함한다.
(a) 상기 저장매체상의 유체에 대한 흡착 등온선 데이터의 데이터베이스를 제공하는 단계;
(b) 유체 저장 및 분배 용기의 특성, 분배 조건, 분배된 유체의 특성, 및 유체-이용 프로세스의 특성으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수(fluid inventory-sensitive variable)를 모니터링하는 단계;
(c) 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상호 관련된 모니터링 신호를 발생하는 단계; 및
(d) 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하기 위하여 상기 적어도 하나의 유체 재고량-민감 변수와 상기 흡착등온선 데이터의 데이터베이스의 정보가 서로 연계하여 신호처리조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하는 단계.
본 발명의 다른 방법은, 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배된 유체를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하는 다음의 방법을 포함한다:
(a) 상기 유체의 분배 동안 적어도 하나의 유체 특성을 모니터링하는 단계;
(b) 상기 적어도 하나의 유체 특성과 상호 관련된 모니터링 신호를 발생하는 단계;
(c) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스를 제공하는 단계; 및
(d) 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하기 위하여 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 연계하여 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하는 단계.
본 발명의 추가의 방법론은 유체-이용 프로세스에서 이용하기 위한 분배 조건하에서 분배된 유체를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기에서 유체 재고량(inventory)을 모니터링하는 다음 단계를 포함한다.:
(a) 상기 유체의 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기의 변형을 모니터링하는 단계;
(b) 상기 변형과 상호 관련된 모니터링 신호를 발생하는 단계;
(c) 상기 분배동안 상기 유체 저장 및 분배 용기에서 유체의 재고량 결정과 관련된 정보의 데이터베이스를 제공하는 단계; 및
(d) 상기 유체 저장 및 분배용기에서 유체 재고량을 나타내는 출력을 산출하도록 상기 모니터링 신호와 상기 데이터베이스의 정보가 서로 연계하여 신호 처리 조작에서 상기 모니터링 신호를 처리하는 단계.
이러한 방법에서 데이터베이스 정보는 변화된 분배 조건하에서의 유체의 압축률(compressibilities), 유체 저장 및 분배 용기 특성, 유체 분자량 정보 및 유체에 적용가능한 PVT 관계(PVT relationship)와 같은 정보를 함유할 수 있다.
다른 실행에서 본 발명은 사용위치에서 사용자에 의한 물질 분배를 포함하는, 상기 물질의 떨어진 공급위치(remote supply location)로부터 사용위치의 사용자에게 물질을 공급하는 방법을 계획한다:
(ⅰ) 분배의 특성을 모니터링하는 단계,
(ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터를 획득하고, 상기 특성과 상호 관련된 데이터 획득 신호(들)를 발생시키는 단계,
(ⅲ) 상기 데이터 획득 신호(들)를 처리하고, 분배할 수 있는 물질의 재고량을 나타내는 출력을 응답으로 산출하는 단계, 여기서 처리는 상기 물질의 사용 위치로부터 떨어진 빌링 위치에서 수행되고, 상기 출력은 상기 물질의 사용위치에서 분배된 물질에 대한 빌을 포함함, 및
(ⅳ) 상기 사용 위치에서 분배할 수 있는 물질의 재고량을 나타내는 상기 출력에 대응하여 물질을 멀리 떨어진 공급위치에서 사용 위치로 급송하는 단계.
도면을 참고하면, 도 1은 주입기의 가스 박스 14의 유체 저장 및 분배 용기 22, 24, 26 및 28의 정렬을 이용하는 이온 주입기 12를 포함하는 팹 장착 10의 개략적인 표시이며, 본 발명의 구현예에 따라, 유체 이용은 유체 모니터링 시스템에 의하여 동적으로 모니터링된다.
개략적으로 도시된 바와 같이, 이온 주입기 12는 가스 박스 14를 포함하는 내부체적(interior volume) 16을 한정짓는 밀폐구조(containment structure)를 포함한다. 상기 가스 박스는 예를들어, 용기 조립품의 밸브 헤드(valve head)에 배치되고, 연관된 용기로부터 분배된 유체의 유체 압력을 감지하도록 정렬된, 각각의 연관된 압력 변환기("PT")를 갖는 유체 저장 및 분배 용기 22, 24, 26 및 28의 정렬로 배치된 내부체적 18을 한정 짓는다.
용기 22, 24, 26 및 28과 연관된 압력 변환기는 각각의 분배 조작에서 감지된 압력과 상호 관련된 신호를 발생하고, (설명의 용이를 위하여, 유체 공급 및 분배용기와 연관된 흐름회로(flow circuitry) 및 이온 주입기 밀폐구조에서 이온 주입장치의 상세묘사는 나타나지 않음) 이러한 신호들은 신호전송라인 30, 32, 34 및 36에 의하여 데이터 획득 모듈 40으로 전송된다.
데이터 획득 모듈은 단일구성에서, 연관된 전자 및 획득 하드웨어(electronics and acquisition hardware)를 포함하는 하우징(housing) 42로 구성된다. 데이터 획득 모듈 40은 도 1의 화살표 44에 의하여 개략적으로 표시된 적절한 파워 공급부(power supply)(예, 12 volt DC supply)로부터 전력을 받는다.
상기 데이터 획득 모듈 40은 용기와 연관된 센서로부터 감지신호를 획득하고, 가스 박스 14의 벽과 이온 주입기 12의 인클로징 벽(enclosing wall)을 통하여 데이터 획득 모듈 40으로부터 프로세서 및 디스플레이 유닛 50으로 확장된, 광섬유 케이블과 같은 신호전송라인 48을 이용하여 신호를 프로세서 및 디스플레이 유닛 50으로 전송하기 위하여 적절한 형태로 처리한다. 특히, 대안으로, 획득 모듈은 라디오 주파수(radio frequency)를 거쳐 전송하는 장비와 같은 무선 통신 수단을 거쳐 감지신호를 받을 수 있다.
상기 프로세서 및 디스플레이 유닛 50은, 전술했듯이, 유닛 50의 디스플레이 52 상에 표시된 도표적 출력을 생산하기 위하여 신호전송라인 48에 의해 전송된 신호를 처리하는 신호처리수단을 포함한다. 상기 프로세서 및 디스플레이 유닛 50은 적절한 파워 공급부에 의해 동력이 공급되며 (예를들어, 12 볼트 월 변압기(12 volt wall transformer)와 같은, 변압기 56과 작동 가능하게 연결된 파워코드(power cord) 54에 의하여), 전자 공급부 네트워크(electrical supply network)(예를들어, 110-볼트 또는 220-볼트 서비스)의 월 소켓(wall socket)으로의 플러그인(plug-in)을 위해 적용된다.
도 2는 도 1에 나타난 팹 시설 10에서 유체 모니터링 시스템의 비주얼 디스플레이 유닛(visiual display unit) 50의 시각적 디스플레이 인터페이스(visual display interface)의 개략적인 표시이다.
도시된 바와 같이, 비주얼 디스플레이 인터페이스는 각 직사각형에서 유체 재고량의 경계를 묘사하는 수평라인을 갖는 수직으로 연장된 2차원 직사각형의 형태로, 시설 10의 가스 박스 14에서 네 개의 용기 22, 24, 26 및 28의 각각의 도표적인 묘사를 나타낸다.
구체적인 보기에서, 유체 재고량은, 연관된 직사각형의 전체 영역은 어떤 주어진 시간에서 용기에 남아있는 유체의 양을 표시하는 것과 관련하여, 하얀색의 "채워진 부피(fill volume)"에 의하여 보여진다. 이러한 출력으로, 모니터링된 용기의 각가의 상태는 그것의 유체 재고량에 관하여 흘끗봐도 명백하다. 상기 디스플레이는 또한, 도 2에서 나타난 실례가 되는 디스플레이에서 처럼 각각의 용기들의 관련된 채워진 유체 상태의 수치적 표시를 제공하기도 한다.(예를들어, 도 2에 묘사된 디스플레이에서 수치적 표시 "93","123" 및 "91에 의하여 보이는 것과 같이)
상기 모니터링 처리는, 본 발명의 주어진 응용에서 원하는 것처럼 실시간으로 계속적인 방식으로 모니터링하는 동안, 데이터 획득 모듈 40으로 감지된 데이터의 전송에 관하여, 어떤 적절한 방법으로 실행될 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타난 동적 모니터링 시스템의 구체적인 구현에 대하여, 프로세서 및 디스플레이 유닛은, 예를들어, 팹에서 작업자 위치(operator station)에서, 컴퓨터와의 인터페이싱(interfacing)을 위하여 장착되기도 한다. 프로세서 및 디스플레이 유닛은 예를들어, 프로세서와 디스플레이 모듈 상의 RS-232포트(port)와 작업자 컴퓨터상의 시리얼 포트(serial port)사이에 케이블링(cabling)이 가능하도록, 이러한 목적을 위해 RS-232 포트를 구비하기도 한다. 데이터 획득 모듈은 센서 자극(sensor excitation) 및 용기와 연관된 센서들의 각각에 대하여 아날로그 입력(analog input)을 제공하기 위하여 적절히 배열되기도 한다. 센서들이 유체 저장 및 분배 용기의 벽에 설치된 스트레인 게이지(strain gauges)이면, 이러한 센서들은 데이터 획득 모듈로 쉽게 연결되기도 한다.
구체적인 구현에서 프로세서 및 디스플레이 유닛은 포인트당 5초에서 포인트당 2시간까지 범위에서 셋업 메뉴(setup menu)로부터 적절한 값으로 설정된 로깅율과 함께 3000 데이터 포인트(data points)까지의 수록(archiving)을 가진 데이터 로깅을 위해 정렬된다. 실례가 되는 장착에서 네 개의 용기에 대한 네 개의 모든 채널이 로그되며, 로깅데이터는 프로세서 및 디스플레이 유닛의 RS-232포트를 통해 다운로드 가능하게 된다. 막대 그래프 100%(용기에서 완전한 유체 재고량을 나타내는)에 맞도록 및 전체 데이터 로그 버퍼(entire data log buffer)를 보여주도록 눈금이 매겨져서 트렌드 그래프(trend graph)가 네 개의 모니터링된 채널의 각각에 대하여 제공될 수 있다. 디스플레이는 100포인트 넓이이고, 데이터 로그는 3000포인트 넓이이므로, 디스플레이는 디스플레이 상에서 픽셀당 평균 300리딩(readings)을 보여준다. 더 나은 보기를 위해서, 데이터는 RS-232포트를 거쳐 프로세서 및 디스플레이 유닛으로부터 다운로드되기도 한다. 구체적인 구현에서 프로세서 및 디스플레이 유닛은, 각 데이터 요소가 프로세서에 의해 타임스탬프(time stamped)되도록 구성된다.
도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 일반적인 형태의 동적 모니터링 시스템을 이용하여, 유체 저장 및 분배 용기는 구체적인 용기와 연결된 압력변환기의 간단한 정렬에 의해 쉽게 모니터 될 수 있다. 본 발명의 시스템에 의하여 모니터될 수 있는 용기는, ATMI사(Danbury, Connecticut, USA)로부터 상업적으로 이용할 수 있는 SDS? 유체 저장 및 분배 용기, 미국 특허 제5,518,528호, 제5,704,965호, 제5,704,967호 및 제5,707,424호에 다양하게 기재되어 있는 용기, 전통적인 형태의 고압용기, ATMI사(Danbury, Connecticut, USA)로부터 상업적으로 이용할 수 있는 VAC? 유체 저장 및 분배 용기, 미국특허 제6,101,816호, 제6,089,027호, 제6,360,546호, 제6,474,076호 및 제6,343,476호에 다양하게 기재되어 있는 용기, "고체 소스로부터 시약의 이송을 위한 시스템"에 대하여 Paul J. Marganski, James A. Dietz and Joseph D. Sweeney 가 2005년 3월 16일 출원한 미국특허가출원 제60/662,515호에 기재된 형태의 고체 소스 시약 저장 및 유체분배용기 등이다. 모든 목적을 위하여 상기 용기들 모두의 명세서는 그들 각각의 전체에서 참고에 의하여 여기에 구체화된다.
VAC? 유체 저장 및 분배 용기에서, 압력변환기 대신에, 유체 분배 조작동안 용기벽의 편차를 모니터링하기 위하여 용기의 외벽에 설치된 저항 스트레인 게이지(resistance strain gauge)와 같은 용기와 연결된 스트레인 모니터 장비가 사용되기도 한다. 그런 형태의 스트레인 모니터링 시스템은, 예를들어, 모든 목적을 위하여 그것의 전체에서 참고에 의하여 여기에 구체화된 명세서인 2002년 12월 17일 등록된 미국 특허 제6,494,343호에 기재되어 있다.
더 일반적으로, 그러나, 유체용기의 유체 재고량-관련된 특성, 분배된 유체, 흐름회로(flow circuitry) 또는 유체 저장 및 분배 시스템의 다른 양상을 모니터링하기에 유용한 어떠한 적절한 모니터링 장비, 조립품 또는 유닛이 사용되기도 한다.
본 발명의 시스템은 본 발명의 주어진 응용에서 바람직하게 또는 필요에 따라, 간헐적 또는 계속적인 방법으로 모니터링된 유체 재고량을 허용하고, 사용자가 출력된 프롬프트 또는 경고와 함께 시스템을 실행하여(예를들어, 용기 교체에 대한 알람, 음성 및/또는 이메일 리마인더), 유체-이용시설에서 중단시간이 최소화되는 것을 부가적으로 허용한다.
본 발명의 시스템은 또한 예를들어, 프로세서 및 디스플레이 유닛의 구동을 위한 시스템 이용 계전기 접점에서와 같이 어떠한 편리한 방법에서 실행되기도 하는 데이터 로깅에 대하여 간단하고 효율적인 유저 인터페이스(user interface)를 제공한다.
도 1 및 도 2와 관련하여 실례적으로 보여지고 기재된 것에 따라 배치된 유체 재고량 모니터링 및 디스플레이 시스템은 12V DC 전력소스에 의하여 동력이 공급된 데이터 획득 모듈과 함께 반도체 제조 시설에 쉽게 장착되고, 가스 박스의 데이터 획득 모듈로부터 외부의 디스플레이 유닛으로 루트가 정해진 광섬유 통신과 함께 반도체 시설의 가스 박스에서 안전한 설치 위치에 장착된다. 이러한 형태의 시스템의 장착은 예를들어 2-8시간 소요되고, 따라서 기존 반도체 제조 시스템의 개장(retrofitting)에 쉽게 수용된다.
압력 변환기가 본 발명의 실행에서 분배된 유체 압력의 모니터링을 위하여 사용될 때, 유체 재고량 모니터링 및 디스플레이 시스템의 구체적인 실행에 적합한 어떠한 적절한 압력 변환기 장비들이 사용될 수 있다. 바람직한 압력변환기는 유나이티드 일렉트릭 컨트롤(United Electric Controls)의 정밀 센서 부서(Precision Sensors Division)로부터 상업적으로 이용가능한 스타셋? 고체-상태 압력 변환기(staset? solid-state pressure transducer)이다. 상기 변환기는 연관된 흐름 회로와 유체 저장 및 분배 용기의 커넥션에 또는 근처에 -예를들어, 유체 저장 및 분배 용기가 흐름전달관계(flow communication relationship)로 결합된 다기관(manifold)의 "피그테일(pigtail)" 결합에 또는 근처에- 유리하게 장착된다.
본 발명의 유체 재고량 모니터링 시스템의 바람직한 실행에서, 상기 시스템은 ± 5 토르의 정확성 내에서, 탑재된 데이터 획득 디스플레이 유닛에 의해 양(positive)의 압력 또는 대기보다 낮은 압력에서 네 개의 이온 임플란트 또는 도판트 용기까지 모니터링하도록 적용된다. 이러한 실행에서, 각 압력 변환기로부터의 아날로그 전압은 광펄스(light pulse)로 전환된 후, 대지전위(ground potential)에서 이온 주입기 고압 그래디언트(high voltage gradient)를 가로질러 프로그램 가능한 디스플레이 유닛으로 전송된다. 이러한 실행에서 모니터링 시스템은 독립형(stand-alone)의 시스템으로 주입기 작동 시스템과 함께 인터페이스가 필요 없고, 웨이퍼 처리 동안 주입기 도판트 공급부 용기의 계속적인 모니터링을 제공한다. 프로그램 가능한 디스플레이 유닛은 각 도판트 용기 압력 및 채워진 레벨을 디스플레이하고, 사용자에게 디스플레이에 대한 압력 유닛 뿐만 아니라, 우선적인 용기 비움 경고의 유연한 선택을 제공하도록 프로그램 가능하게 한다. 상기 시스템은 데이터 획득 모듈의 적절한 인터페이스를 통하여 - 예를들어, RS-232 인터페이스 또는 다른 적절한 데이터 통신 인터페이스 - 계전기 접점을 통한 외부 경고 능력과 함께 데이터 로깅을 수용한다.
이러한 실례가 되는 실행에서, 데이터 획득 모듈은 아날로그 압력 신호를 광펄스로 변환하고, 이들을 상기 시스템의 디스플레이 유닛상에 도표적인 디스플레이를 위한 광섬유 파이프를 통하여 전송한다. 상기 광섬유의 광도파관(light pipes)은 데이터 획득 모듈로부터 디스플레이 유닛으로 광펄스에 대한 전송 경로를 제공한다. 상기 디스플레이 모듈은 주입기 가스 라인 도표적 압력 및 도판트 용기 채움 레벨을 화면에 표시한다. 본 발명의 다른 관점에서, 반도체 제조 조작에서 이용을 위하여 구입된 특수 화학제품의 전체 부피의 비용에 대한 US GAAP의 상기 언급한 필요조건으로부터 유도된 반도체 제조 시설의 운영 비용 부담은 유체 사용자가 그 제품이 소비될 때 고가의 특수 물질에 대한 대금을 지불하도록 허용하는 유체 재고량 모니터링 및 빌링 시스템(billing system)에 의하여 경감된다.
이러한 점에서 본 발명은 시간에 따라 구매자에 의하여 소비된 특수물질의 양을 모니터링하고 이러한 특수물질에 대한 적절한 요금을 정확하게 징수하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 이러한 관점은 유체-이용시설에서 그로부터 떨어진 빌링 시설로 디지털 정보의 전송을 위한 전송기(transmitter)를 포함하는 실행에서 본 발명의 유체 재고량 모니터링 시스템을 이용한다.
유체 재고량 모니터링 정보의 전송은, 디지털 정보 네트워크(예를들어, 인트라넷(intranet), 엑스트라넷(extranet) 및/또는 인터넷), 전용선 또는 광섬유 케이블 통신 링크, 원격 측정 시스템(telemetry system), 셀방식의 통신 네트워크, 등의 사용에 의해서와 같이, 어떠한 적절한 방법으로 수행될 수 있다.
하나의 구현에서, 유체 재고량 모니터링 정보는 인터넷 통신 네트워크에 의하여 빌링 시설로 전송된다. 예를들어, 상기 네트워크는 월드 와이드 웹을 거쳐 통신을 가능하게 하는 HTTP와 같은 인포메이션 프로토콜을 지원하는 서버를 포함한다.
다른 실례적인 구현예에서, 상기 유체 재고량 모니터링 및 빌링 시스템은, 소프트웨어 기능성이 인터넷을 거쳐 제공되고 신장성 있는 마크업 언어(markup language)(예,XML)메세지들은 유체-이용시설에서 데이터 획득 모듈로부터 유체 제공자의 빌링 시설로 통신하도록 사용되는, 웹 서비스 시스템과 같이 적용되고 실행되기도 한다.
유체 공급자의 빌링 시설은, 다른 컴퓨터 또는 프로세서와 작동 가능하게 결합되는(- 일반적인-목적의 프로그램 가능한 컴퓨터, 마이크로프로세서, 프로그램가능한 로직 유닛(logic unit) 또는 반도체 제조 시설로부터 전송된 유체 재고량 데이터의 저장 뿐만 아니라 ,유체 재고량 데이터를 사용정보로 변환하는 알고리즘 및 사용 데이터를 고객 청구서 및 사용보고서로 변환하는 알고리즘을 저장하기에 적합한 다른 컴퓨터 조작의 모듈-) 예를들어, DAQ 모듈, 또는 유체-이용 시설로부터 전송된 유체 이용 데이터의 수령을 위한 다른 데이터 수신 인터페이스와 같은 원거리 데이터 획득 유닛을 함유하기도 한다.
이러한 설비에 의하여, 오히려 많은 금액의 돈을 선불로 지불하는 것보다 고객은 고가의 특수 물질에 대해 그 물질이 소비될 때 지불할 수 있어서, 초기 현금 지불을 피할 수 있다. 추가적으로, 이러한 설비는 공급자가 사용자에 의한 물질사용을 모니터링하고, 재고량 레벨 및 물질의 발송/배급을 더 잘 관리하도록 해서 특수 물질 사용자의 이득을 공고히 한다. 공급자는 또한 이러한 설비에 의하여 모니터링 및 빌링 센터로부터 탑재 시스템을 포함하는 유지 문제를 처리하는 것이 가능하게 된다.
다른 실행에서, 재고량 데이터는 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 휴대용 컴퓨터, 인터넷-가능 전화기, 또는 다른 모바일 장비에 의하여 원격적으로 접속 가능하도록 전반적인 시스템이 배치되고 적용될 때와 같이, 재고량 모니터링 데이터는 사용 시설로부터 떨어진 이동하는 위치로 전송되어서 어떠한 고장처리, 사용 시설 방문의 스케쥴 등이 서비스 기술자, 물질 공급 대리인 또는 다른 사람 또는 휴대용 시설에 의하여 수용될 수 있다.
실례적인 보기로서, 이온 주입기를 함유하는 반도체 제조시설은 본 발명의 모니터링 및 빌링 시스템의 배치로 수정될 수 있다. 주입기는 대기보다 낮은 압력에서 아르신 또는 포스핀과 같은 도판트 전구체 유체를 포함하는 SDS?용기(ATMI사, Danbury, Connecticut, USA)를 도판트 소스로서 사용하기도 한다. 주입기는 압력 및 흐름 모니터링 능력을 제공하고, 볼트 또는 암페어로의 출력과 함께 압력 및/또는 유량 측정을 받는 신호 보드(signal board)를 포함하는 본 발명의 모니터링시스템과 함께 정렬된다. 신호 보드는 전기 신호를 변환하여 주입기의 전압차이를 거쳐서 광섬유 케이블에 의하여 전송될 수 있다. 광신호는 그 후 디지털 전기 신호로 변환되고, 로컬(local) 데이터 획득 모듈로부터 떨어진 유체 공급자 데이터 획득 모듈로 전송된다. 떨어진 유체 공급자 데이터 획득 모듈로부터, 이용정보는 저장, 분석되어서 사용 리포트, 고객 청구서, 보충 요청(replenishment requests), 및/또는 공급자 데이터 획득 모듈과 연결된 공급자 시설 컴퓨터/프린터 조립품에 의한 유체 공급 용기의 임박한 고갈의 경고를 발생하도록 사용된다.
본 발명의 다른 구현에 따라, 도 3은 반도체 제조시설에서 유체 소스로부터 유체이용을 모니터링하는 공급자 사무실과 데이터 통신 관계로 설비된 반도체 제조 시설의 개략적 표시이다.
유체 소스 모니터링 및 빌링 시스템 100은 이온 인플란터 106에 배치된 구조적 공간 104를 포함하는 반도체 제조 시설 102를 포함한다. 이온 주입기 106은 유체 공급 라인 110과 연결된 유체 저장 및 분배 용기 108을 포함하는 유체 저장 및 분배 장치를 포함한다.
유체 분배 라인 110은 그것의 출구에서 이온 소스 유닛에 연결된다(도 3에 나타나지 않음). 이온 소스 유닛은 웨이퍼 또는 상응하는 불순물 첨가된 물품(doped article)을 생산하는 다른 기판 물품 상에서의 침해를 위한 이온화된 도판트 종을 발생시키도록 적용된다.
유체 분배 라인 110은 유체 저장 및 분배 용기와 연결된 흐름 조절 밸브 112와 흐름 전달 관계로 결합된다. 상기 흐름 조절 밸브 112는 유체 저장 및 분배 장치의 유체 저장 및 분배 용기와 연결된 밸브 헤드 구조의 부분이거나, 이러한 장치로부터 분리되거나 별개이기도 하고, 공기식 작동기(pneumatic actuator)를 가진 기계상의 밸브, 밸브의 작동을 위한 적절한 전력 공급부와 작동 가능하게 연결된 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 또는 분배 조작동안 저장 및 공급 용기로부터 유체의 흐름을 조절하도록 선택적으로 작동가능한 다른 장비 또는 조립품에 의해 구성되기도 한다.
도 3에서 나타난 정렬에서, 유체 분배 조작동안 분배 라인 110에서 분배된 유체의 압력은 이러한 분배라인에 배치된 압력 변환기 114에 의해 모니터링된다. 압력 변환기 114는 신호 전송 라인 116 및 118에 의해 신호 보드 128과 통신해서 감지된 압력 신호가 라인 116에서 신호 보드 128로 통신되고 컨트롤 및/또는 전력 신호는 신호 보드로부터 라인 118의 변환기로 보내질 수 있다.
같은 방법으로, 물질 흐름 조절기 126은 분배라인 110에 배치되고, 신호 전송 라인 122 및 124에 의하여 신호 보드 128과 신호 통신 관계로 연결된다. 이러한 신호 전송 라인에 의하여, 감지된 물질 유량은 신호 전송 라인 122에서 신호 보드 128로 통신될 수 있고, 컨트롤 신호 및/또는 전력 신호는 신호 보드에 의하여 신호 전송 라인 124에서 물질 흐름 조절기로 통신될 수 있다.
신호 보드 128은 데이터 획득 및 신호 전송 라인 130에 의하여 신호 보드와 신호통신관계로 결합된 수행 알고리즘 유닛(performance algorithms unit) 132 (DAQ 모듈로서 참조)와 신호 전송 관계로 연결된다. DAQ 모듈 132는 변환기 및 물질 흐름 조절기로 전력을 공급하고, 변환기 및 물질 흐름 조절기 출력을 해독하며, 아날로그에서 디지털로 변환(A/D)을 수행하며, 분배된 유체의 압력 및/또는 유량에 상응하는 디지털 출력을 생산한다.
하나의 구현에서 DAQ모듈 132 및 신호 보드와 연결된 신호전송라인 130은 신호 전송을 위하여 정렬된 광섬유 케이블을 포함한다.
도 3에 나타난 정렬에 의하여, 압력 전환기 114로부터 유체 압력의 아날로그 출력 및/또는 물질 흐름 조절기 126으로부터의 유체 유량은 신호 보드로 전달된다. 신호 보드는 이러한 아나로그 입력을 라인 130에서 DAQ 모듈 132로 출력된 분배되고 있는 유체의 압력 및/또는 유량을 나타내는 출력으로 변환한다.
DAQ 모듈 132는 차례로, 도 3에 개략적으로 표시된 통신 링크 134에 의해 공급자 사무실 140과 통신관계로 연결된다. 통신링크 134는, 글로벌 데이터 통신 네트워크를 통한 커넥션과 같은 (예를들어, 인터넷-1 또는 인터넷-2, 위성통신네트워크, DSL 네트워크, 전용 광섬유 라인, 케이블 모뎀 커넥션, 또는 유체 공급자의 시설 또는 설비로 통신될 반도체 제조 시설에서의 유체의 사용과 상호 관련된 신호를 허용하는 어떠한 다른 통신 링크에 의한 통신) 예를들어, 유선 또는 무선 커넥션을 포함하는 어떤 적절한 타입일 수 있다.
공급자 사무실 140은 데이터 습득, 데이터 처리 및 빌링 장치를 포함하는 구조적 공간 142를 포함한다.
공급자 사무실 140에서, 통신 링크 134는 이러한 제조 시설에서 DAQ 모듈 132 로부터 전송될 때, 반도체 제조 시설 102에서 분배되고 있는 유체의 압력 및/또는 유량을 나타내는 출력을 받는 공급자-측 DAQ 모듈로서, 떨어진 데이터 획득 모듈 146에 결합한다. 통신링크 134에 의하여 전송된 제조 시설 DAQ 모듈 132로부터의 출력에 기초하여, 사용-관련 신호는, 신호 전송라인 148에서 공급자측 DAQ 모듈에 의해 빌링 컴퓨터 150으로 전송된다.
라인 148에서 공급자측 DAQ모듈 146으로부터 받은 사용-관련 신호에 기초하여, 빌링 컴퓨터 150은 제조시설 102에 설비된 유체 저장 및 분배 용기 108로부터 유체의 사용에 기초해서 반도체 시설에 대해 요금을 계산한다. 계산된 요금은 그 후 빌링 컴퓨터 150으로부터 전달된 출력에서 반도체 제조시설 102로 빌 160을 프린트하기 위하여 케이블 프린터 152에 의해 프린터 156에 전달된다.
도 3과 관련하여 실례적으로 기재된 형태의 설비에 의해, 유체 공급부어는 유체-이용 시설에서 유체의 이용을 모니터할 수 있고, 현재 이용기준에서 스케쥴대로 공급되고 있는 구체적인 유체에 적합한 횟수대로 상응해서 시설에 청구할 수 있다. 예를들어, 유체-이용 시설은 예를들어, 매달 또는 격월과 같이 미리 결정된 시간 간격으로 또는 예를들어, 유체 공급 용기로부터 누적적으로 분배된 유체의 각 리터, 또는 다른 적절한 기준과 같이 구체적인 체적측정 이용-기반 빌링으로서 청구되기도 한다.
본 발명의 특징, 조작 및 장점은 다음의 제한없는 본 발명의 실례적인 구현예를 참고로 보다 충분히 기재된다.
도 1은 주입기의 가스 박스에 있는 유체 저장 및 분배 용기의 배치를 이용하는 이온 주입기의 개략적인 묘사이고, 유체이용은 본 발명의 하나의 구현에 따라, 유체 모니터링 시스템에 의하여 동적으로 모니터링된다.
도 2는 도 1에 나타난 유체 모니터링 시스템의 비주얼 디스플레이 유닛의 비주얼 디스플레이 인터페이스(visual display interface)의 개략적인 묘사이다.
도 3은 본 발명의 다른 구현에 따라, 반도체 제조 시설에서 유체소스로부터 유체이용을 모니터링하는 공급자 사무실과 데이터 통신관계로 정렬된 반도체 제조시설의 개략적인 묘사이다.
이 실시예는 ATMI사의 상표 SDS2하에서 상업적으로 이용가능한 형태의 가스 저장 및 분배 시스템에서 사용가능한 가스를 산정하기 위하여 사용된 절차를 예시하고, 미국 특허 제5,518,528호; 제5,704,965호; 제5,704,967호; 제5,707,424호에 더 충분히 기재되어 있다. 이러한 가스저장 및 분배 시스템은 용기의 내부 부피에 담겨있는 반도체 제조 가스에 대한 수착 친화력을 갖는 비드(bead) 활성화된 탄소 흡착제를 포함하는 가스 저장 및 분배용기를 포함한다. 가스는 예를들어, 아르신, 포스핀, 삼플루오르화 붕소, 사플루오르화 게르마늄 및 테트라플루오라이드 실리콘등의 어떠한 적절한 타입일 수 있고, 상기 가스는 적절한 압력에서, 예를들어, 200~700torr의 범위의 대기보다 낮은 압력에서, 용기로부터의 분배를 위하여 용기에서 보유되기도 한다.
실례적인 가스 저장 및 분배 시스템은, 이 문서의 도 1에 개략적으로 나타난 형태의 이온 주입기에 배치되고 본 발명의 동적 유체 이용 모니터링 시스템이 장착된다. 이 구현예에서 동적 유체 모니터링 시스템은 처리 및 디스플레이 유닛, 데이터 획득 모듈 및 가스의 재고량 및 이용률을 결정하기 위하여 사용되기도 하는 유체의 선택된 특성을 감지하기 위한 유체 센서를 포함한다. 이 구현예에서 유체 센서는 도 1에 개략적으로 나타난 바와 같이 다수의 가스 저장 및 분배 용기 중 하나와 작동 가능하게 연결되는 각각의 압력 변환기를 포함한다.
처리 및 디스플레이 유닛은 주어진 압력 및 온도에서 SDS2용기에 남아있는 사용가능한 가스의 양을 측정하기 위하여 프로그램 가능하도록 정렬된다. 본 발명의 동적 모니터링 시스템은 주입기에서 사용된 가스 저장 및 분배 용기의 사용수명을 측정하기 위해 사용될 수도 있다.
이용 결정에서, 다음의 기호 및 유닛이 사용된다.
T 가스 박스 온도, ℃
P 압력 변환기 판독, torr 또는 mmHg
P21 표준화된 압력 판독, torr 또는 mmHg
Pend -21 표준화된 종말점 압력, torr 또는 mmHg
Clo 온도가 21℃ 미만 일 때 ℃당 압력변화, torr/℃
Cmid 온도가 21-26℃ 사이 일 때 ℃당 압력변화, torr/℃
Chi 온도가 26-33℃ 미만 일 때 ℃당 압력변화, torr/℃
Cend - lo 종말점 압력(21℃미만)에 대한 ℃당 압력변화, torr/℃
Cend - mid 종말점 압력(21-26℃)에 대한 ℃당 압력변화, torr/℃
Cend - hi 종말점 압력(26-33℃)에 대한 ℃당 압력변화, torr/℃
CW 실린더의 탄소 중량, gram
MW 가스의 몰 분자량
sccm 이온 소스에 대한 가스 유량, ml/min
G 실린더에 남아있는 그램으로 나타낸 가스량, gram
V 실린더에 남아있는 세제곱 센티미터로 나타낸 가스량, ml
HR 실린더가 비워지기 전에 남아있는 시간의 수, hour
4x 2.2 리터 SDS? 실린더, 또한 JY 사이즈로 칭함
7x 0.4 리터 SDS? 실린더, 또한 WY 사이즈로 칭함
3x 6.6 리터 SDS? 실린더, 또한 UY 사이즈로 칭함
이용결정은 다음의 단계에 의하여 실행된다:
1 단계 : 주입기 가스 박스 온도 T(℃)를 측정 또는 결정
2 단계 : 가스 저장 및 분배 용기 크기 및 그 안의 흡착제 물질의 중량을 결정. 예를들어, 용기 크기는 4x,7x 또는 3x 일 수 있다. 흡착제는 용기 크기에 의존하는 탄소 중량(CW) 그램수를 갖는 용기에 배치된 탄소 흡착제 물질을 갖기도 한다. 만일, 용기크기가 4x면, CW는 1275이다. 만일, 용기크기가 7x이면, CW는 239이다. 만일, 용기크기가 3x면, CW는 3825이다.
3 단계 : 유체 저장 및 분배 용기의 종말점 압력 Pend를 설정, 예를들어, 5 torr의 종말점 압력 Pend
4 단계 : 용기 압력 판독을 측정, P
5 단계 : 다양한 압력에서 온도계수, dP/dT를 결정
예를들어 :
· 만일, T가 21℃ 미만:
Clo = 0.04079168 * (P∧0.9623277)
·만일, T가 21-26℃ 사이:
Cmid = 0.07282172 * (P∧0.8938195)
·만일, T가 26-33℃ 미만:
Chi = 0.08678193 * (P∧0.8914468)
6 단계 : 종말점 압력에 대한 온도계수를 결정
예를들어 :
· 만일, T가 21℃ 미만:
Cend - lo = 0.04079168 * (Pend ∧0.9623277)
·만일, T가 21-26℃ 사이:
Cend - mid = 0.07282172 * (Pend ∧0.8938195)
·만일, T가 26-33℃ 미만:
Cend - hi = 0.08678193 * (Pend ∧0.8914468)
7 단계 : 압력판독을 미리 결정된 온도로 표준화, 예를들어, 21℃.
예를들어:
· 만일, T가 21℃ 미만:
P21 = P-(T-21)* Clo
·만일, T가 21-26℃ 사이:
P21 = P-(T-21)* Cmid
·만일, T가 26-33℃ 미만:
P21 = P-(T-21)* Chi
8 단계 : 종말점 압력을 미리 결정된 온도로 표준화(21℃).
예를들어:
· 만일, T가 21℃ 미만:
Pend -21 = Pend-(T-21)* Cend - lo
·만일, T가 21-26℃ 사이:
Pend -21 = Pend-(T-21)* Cend - mid
·만일, T가 26-33℃ 미만:
Pend -21 = Pend-(T-21)* Cend - hi
9 단계 : 미리 결정된 온도에서 등온선 방정식을 결정(21℃).
예를들어, 다양한 실례가 되는 가스에 대하여,
21℃에서 등온선 방정식:
AsH3 용량(g/g): f(P)= -0.40857 + 0.14009*(In(P+24.5858))
PH3 용량(g/g): f(P)= -0.29123 + 0.06949*(In(P+73.89104))
BF3 용량(g/g): f(P)= 0.03949 + 0.00532*(P∧0.49046)
GeF4 용량(g/g): f(P)= 0.2394*(P∧0.2139)
SiF4 용량(g/g): f(P)= -0.60234 + 0.1223*(In(P+160.6716))
여기서, g/g는 탄소의 그램(g)당 가스의 그램이고, P는 torr 또는 mmHg에서 압력이다.
10 단계 : 유체 저장 및 분배 용기에 남아있는 가스의 양을 결정.
예를들어:
· 중량 : 실린더에 남아있는 가스의 그램(g):
G = CW * f(P21)-f(Pend -21)
· 부피 : 실린더에 남아있는 가스의 세제곱 센티미터(ml):
V = (G/MW) * 22400
여기서, AsH3 : MW = 78
PH3 : MW = 34
BF3 : MW = 68
GeF4 : MW = 149
SiF4 : MW = 104
· 실린더 수명 : 남아 있는 실린더의 작동 시간(hr):
HR = (V/sccm)/60
여기서, sccm은 이온소스로의 가스 유량이다. (예, 2ml/min)
앞의 방법론은, 유체 저장 및 분배 시스템의 가스 재고량의 동적 모니터링을 신속, 정확하고, 재생할 수 있는 도 2에 도시되어 있는 식으로 비주얼 디스플레이 모듈에 의해 출력된 방식으로 허용한다. 여기서, 비주얼 디스플레이 상에 유체 기둥의 수직 높이는 이러한 시스템의 저장 및 공급 용기에 남아있는 유체의 양을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 시스템 및 방법은 이온 주입기의 가스 박스에 있는 공급 용기에서 유체의 동적 모니터링을 간단하고 쉽게 적용할 수 있는 유체 저장 및 분배 시스템에서 용기의 유체 재고량을 간단하게 시각적으로 인지할 수 있는 표시를 허용한다. 본 발명은 활발한 공정을 위하여 용기에 남아있는 유체의 양과 유체 공급 용기에서 유체의 고갈로의 접근을 정확하게 결정할 수 없는 등의 선행기술의 문제점을 극복한다.
결과로서, 본 발명의 시스템 및 방법은 이온 주입기의 가동시간을 최대화되도록하고, 정확하게 예측되고 계획되는 유체 공급 용기의 교체를 허용한다.
비록 본 발명이 실례적인 특징, 관점 및 구현과 관련하여 여기에 기재되었지만, 여기에 기재된 명세서에 기초해서 본 발명이 변경, 변화 및 다른 구현에서 실행되는 것은 통상적인 기술을 가진자에게 자명할 것이다. 따라서 본 발명은 이후에 기재된 청구항의 진의 및 범위 내에서, 모든 변경, 변화 및 다른 구현을 포함하면서 설명되고 해석될 것이다.

Claims (120)

  1. 유체 공급 용기로부터의 유체의 분배를 포함하는 작업 동안 유체 공급 용기 내의 유체를 모니터링하기 위한 모니터링 시스템에 있어서,
    (ⅰ) 상기 유체 공급 용기 또는 상기 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서와,
    (ⅱ) 상기 하나 이상의 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 상기 하나 이상의 센서에 의해 모니터링된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하도록 상기 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 모듈(data acquisition module)과,
    (ⅲ) 상기 데이터 획득 모듈과 작동 가능하게 연결되고, 상기 데이터 획득 모듈로부터의 출력을 처리하며 상기 유체 공급 용기 내의 유체의 도표적 표시(graphical representation)를 응답으로 출력하도록 배치된 프로세서 및 디스플레이를 포함하며,
    상기 프로세서 및 디스플레이는 상기 데이터 획득 모듈로부터 상기 프로세서 및 디스플레이까지의 광섬유 케이블에 의해 상기 데이터 획득 모듈과 작동 가능하게 연결되며, 상기 광섬유 케이블은 상기 데이터 획득 모듈과 상기 프로세서 및 디스플레이 사이의 적어도 하나의 벽을 통해 연장되도록 구성된
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는 상기 유체 공급 용기의 벽에 있어서의 변형(strain)을 모니터링하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서는 유체 압력, 유체 온도, 유체의 하나 이상 성분의 농도, 유체의 유량, 유체 공급 용기와 연결된 유동 회로에서의 압력 강하, 및 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 누적 유량으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는, 상기 용기의 내부에 배치되며 상기 용기로부터의 유체의 분배를 위한 설정값(set point)으로 설정된 압력조정기를 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는 상기 유체에 대한 흡착 친화성(sorptive affinity)을 갖는 흡착 매체(sorbent medium)를 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는 반도체 제조용 유체를 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기 내의 유체의 도표적 표시는, 직사각형 필드(field) 내에 배치되며 상부 경계선을 갖는 2차원 영역을 포함하고, 상기 필드 내의 2차원 영역의 상부 경계선의 위치는 상기 용기 내의 유체 재고량(fluid inventory)을 표시하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이온 주입기 설비에서의 유체 분배를 모니터링하도록 배치된
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  9. 유체 공급 용기로부터의 유체의 분배를 포함하는 작업 동안 유체 공급 용기 내의 유체를 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
    (ⅰ) 상기 유체 공급 용기 또는 상기 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하는 단계와,
    (ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터를 획득하고, 상기 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하는 단계와,
    (ⅲ) 획득된 데이터로부터 출력을 처리하고, 상기 유체 공급 용기 내의 유체의 도표적 표시를 응답으로 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 모니터링은 모니터링 위치(monitoring locus)에서 실행되고, 상기 획득된 데이터로부터의 출력의 처리는 처리 위치(processing locus)에서 실행되며,
    상기 획득된 데이터로부터의 출력은 모니터링 위치와 처리 위치 사이의 적어도 하나의 벽을 통해 연장되는 광섬유 케이블에 의해 상기 모니터링 위치로부터 상기 처리 위치로 전송되는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 특성은 상기 유체 공급 용기의 벽에 있어서의 변형을 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 특성은, 유체 압력, 유체 온도, 유체의 하나 이상 성분의 농도, 유체의 유량, 유체 공급 용기와 연결된 유동 회로에서의 압력 강하, 및 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 누적 유량으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 특성을 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는, 상기 용기의 내부에 배치되며 상기 용기로부터의 유체의 분배를 위한 설정값으로 설정된 압력조정기를 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는 상기 유체에 대한 흡착 친화성을 갖는 흡착 매체를 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는 반도체 제조용 유체를 포함하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  15. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기 내의 유체의 도표적 표시는, 직사각형 필드 내에 배치되며 상부 경계선을 갖는 2차원 영역을 포함하고, 상기 필드 내의 2차원 영역의 상부 경계선의 위치는 상기 용기 내의 유체 재고량을 표시하는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  16. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는 이온 주입기로 유체를 분배하도록 배치되는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  17. 유체 공급 용기로부터의 유체의 분배를 포함하는 작업 동안 유체 공급 용기 내의 유체를 모니터링하기 위한 모니터링 시스템에 있어서,
    (ⅰ) 상기 유체 공급 용기 또는 상기 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서와,
    (ⅱ) 상기 하나 이상의 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하고, 상기 하나 이상의 센서에 의해 모니터링된 특성과 상호 관련된 출력을 응답으로 산출하도록 상기 하나 이상의 센서에 작동 가능하게 연결된 데이터 획득 장치(data acquisition apparatus)와,
    (ⅲ) 상기 데이터 획득 장치와 작동 가능하게 연결되고, 상기 데이터 획득 장치로부터의 출력을 처리하며 상기 유체 공급 용기 내의 유체의 재고량을 표시하는 출력을 응답으로 산출하도록 배치된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 데이터 획득 장치로부터 상기 프로세서까지의 광섬유 케이블에 의해 상기 데이터 획득 장치와 작동 가능하게 연결되며, 상기 광섬유 케이블은 상기 데이터 획득 장치와 상기 프로세서 사이의 적어도 하나의 벽을 통해 연장되도록 구성된
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 시스템.
  18. 유체 공급 용기로부터의 유체의 분배를 포함하는 작업 동안 유체 공급 용기 내의 유체를 모니터링하는 방법에 있어서,
    (ⅰ) 상기 유체 공급 용기 또는 상기 유체 공급 용기로부터 분배된 유체의 특성을 모니터링하는 단계와,
    (ⅱ) 상기 모니터링으로부터 데이터를 획득하고, 상기 특성과 상호 관련된 데이터 획득 신호(들)를 발생시키는 단계와,
    (ⅲ) 상기 데이터 획득 신호(들)를 처리하고, 상기 유체 공급 용기 내의 유체의 재고량을 표시하는 출력을 응답으로 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 특성과 상호 관련된 데이터 획득 신호(들)는 모니터링 위치와 처리 위치 사이의 적어도 하나의 벽을 통해 연장되는 광섬유 케이블에 의해 상기 모니터링 위치로부터 상기 처리 위치로 전송되는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 유체 공급 용기는 아르신, 포스핀 및 삼플루오르화 붕소로 구성된 그룹으로부터 선택되는 유체를 분배하도록 배치되는
    유체 공급 용기 내의 유체 모니터링 방법.
  20. 도판트 소스 유체 공급부(dopant source fluid supply)를 유지하는 가스 박스를 구비하는 이온 주입기를 포함하는 반도체 제조 설비에서 반도체 제품을 제조하는 방법에 있어서,
    분배 조건 하에서 상기 도판트 소스 유체 공급부로부터 분배된 도판트 소스 유체의 온도, 압력 및 유량 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계와,
    상기 모니터링으로부터 상기 가스 박스 내의 데이터를 획득하는 단계와,
    상기 도판트 소스 유체 공급부 내의 도판트 소스 유체의 재고량과 상호 관련된 출력을 산출하도록 구성된 출력 유닛으로 획득된 데이터를 전송하는 단계와,
    상기 출력을 산출하는 단계를 포함하며,
    획득된 데이터는 모니터링 위치로부터 상기 가스 박스의 벽 및 상기 이온 주입기의 주위 벽을 통해 상기 출력 유닛까지 연장되는 광섬유 케이블에 의해 상기 모니터링 위치로부터 상기 출력 유닛으로 전송되는
    반도체 제품 제조 방법.
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