TW512071B - Method and apparatus for blending process materials - Google Patents

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512071 A7 -- _B7____ 五、發明說明（丨） 發明領 本發明係關於一種用於混合處理物質之方法及裝置， 而更特別言之，則本發明係關於一種混合超高淨度之化學 品'硏磨性泥漿與相似物質之方法與裝置。 相胤先前技術之說明： 在諸如配藥、化妝品以及半導體工業中都必須使用混 合後的處理物質。在半導體工業中，混合後的處理物質一 般皆使用批次生產系統加以準備，該系統系包括一配料子 系統以及一混合子系統。配料子系統將物質由一供料源轉 送至混合子系統。供料源一般係爲容器，設計用於安全儲 存處理物質，例如化學品或泥漿。其他供料源包括設備產 生廠，例如去離子水產生設備或用於供應其他大量消耗之 處理物質（例如過氧化氫或者氫氧化銨）的設備。設備產 生廠可直接連接至配料子系統。單一個配料子系統可連接 至各種供料源，將處理物質由各個供料源轉移至混合子系 統。 在混合子系統中，由配料子系統所轉移的處理物質可 被加入至一個混合槽或混合桶中。一般而言，如一項特定 處理程序所需，該物質以一種預定的順序被加入。例如， 該項處理程序可能需要一種預定比例之個別處理物質以產 生所需求@混合物。該處理順序可能基於活性或安全性的 考量，例如一種酸性或基礎溶液一般都在水以後才加入。 或者，該處理順序也可能基於降低或修正處理程序變動（ 3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂---------線. 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512071 A7 _________B7_ 五、發明說明（/ ) 例如’含有去離子水的過度濃縮晶圓拋光泥漿的稀釋）的 需要而定。在某些情況下，可能必需中斷第一處理物質的 加入以便加入第二處理物質，之後再行加入第一處理物質 Ο 將處理物質加入混合槽一般都由測量質量或體積差異 而加以監測或調節。典型的質量差異調節加入可包括在保 持槽或保留槽中使用一個刻度。在這種形式的系統中，因 爲測量保持槽質量的自動控制系統則無法辨別同時加入的 兩項處理物質的相對量，因此每種處理物質係被個別加入 。典型的體積差異調節加入可包括流量計的使用。 在混合槽中，處理物質通常使用一個推進器將之混合 爲同質溶液，並形成一批混合處理物質。之後，該批混合 處理物質便可被用於其所預期的應用上。 許多傳統的處理程序需要精確加入各種處理物質以產 生一批可爲其所期望的應用所接受的混合處理物質。因此 ，監測混合槽之輸入的測量儀器一般都相當精確以確保批 次與批次之間的一致性。在許多應用上，即使是微小的處 理程序變動也可能導致混合後的處理物質各批次之間的巨 幅差異，並可能使之無法使用在其所預期的應用上。 發明槪要： 在一£頁實施例中，本發明係關於一種混合系統’包括 一第一物質供應線，一第二物質供應線，以及以液體方式 連接至該第一與第二物質供應線的靜態混合器之下游方向 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) * I --------t---------線. 512071 A7 B7 五、發明說明（歹） 。該混合系統尙包含一個程序控制系統，該系統包括一至 少裝設在該第一與第二物質供應線其中之一之第一流量控 制裝置，一個裝設在該靜態混合器下游方向之第一感測器 ’以及一個控制器，其包括用於根據該第一感測器所提供 的一感測信號而提供控制訊號給該第一流量控制裝置的一 邏輯碼。 在另一實施例中，本發明係關於一種混合系統，包括 複數條物質供應線以及一個靜態混合器，該靜態混合器係 安裝在該複數個物質供應線的下游方向並且以液體方式連 接至該複數條物質供應線。該混合系統也包括一個包含〜 個控制器之程序控制系統、一個與該控制器相通訊以便提 供表示處理物質的一種期望混合之輸入訊號的輸入裝置、 以及一個連接至該複數個物質供應線其中之一並連接至該 控制器之第一活門。該混合系統尙包括一個配料子系統， 其包含一個具有一個入口以及出口之保持槽；一條再循環 線，其以液體方式連接至該入口以及出口；以及一個第二 活門，其以液體方式連接至該再循環線以及該複數物質供 應線其中之一，以便使得由該再循環線所傳來的物質可被 選擇性地轉移至該物質供應線。 在另一實施例中，本發明係關於一種供應混合後處理 物質的方法。該方法包括透過一第一物質供應線供應一第 一處理物芦、透過一第二物質供應線供應一第二處理物質 ，以及在一個以液體方式連接於該第一與第二物質供應線 下游方向之靜態混合器中混合該第一與第二處理物質。該 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ^____B7____ 五、發明說明（个） 方法尙包括以一安裝在該第一與第二物質供應線其中之一 之第一活門調節該第一與第二處理物質其中之一，該調節 ，係根據一個安裝在靜態混合器之下游方向的感測器所提供 的感測信號而定。 在另一實施例中，本發明係關於一種供應混合後處理 物質的方法。該方法包括透過複數條物質供應線供應複數 種處理物質以及在一個安裝於複數條物質供應線下游方向 之靜態混合器中混合複數種處理物質。該方法也包括以一 程序控制系統調節複數種處理物質的供應，該程序控制系 統包括一個控制器、一個輸入裝置以及一個第一活門，該 第一活門係連接至該複數物質供應線以及控制器上。該輸 入裝置連接至該控制器以提供一個輸入訊號，用以表示期 望的處理物質混合。該方法尙包括將複數種處理物質中的 一或多個物質給支撐在一個具有一個入口以及一個出口之 保持槽上、在一連接至保持槽的入口及出口處的再循環線 上回收複數種處理物質之中的一或多種物質、以及以一第 二活門將複數種處理物質中的一或多種物質中的一部份轉 移至該複數物質供應線中的其中之一，該第二活門係連接 在該再循環線上，並連接在該複數物質供應線之中的一或 多條供應線。 圖式簡單lg明： 較佳地，本發明之非限定實施例將參考本說明書之圖 式加以說明，其中： 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂·-----— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 _________B7 ____ 五、發明說明（< ) 圖1係本發明裝置的一項實施例之方塊圖； 圖2係本發明裝置的另一項實施例之方塊圖； 圖3係本發明裝置的另一項實施例之方塊圖； 圖4係本發明裝置的另一項實施例之方塊圖； 圖5係本發明靜態混合器的一項實施例之橫截面圖； 圖6係本發明中如圖5所示之靜態混合器的實施例之 橫截面圖，其中並說明通過腔體的流動路徑； 圖7係本發明中如圖5所示之靜態混合器的實施例之 透視橫截面圖，其中並說明通過腔體的流動路徑； 圖8係本發明之第二靜態混合器的一項實施例之橫截 面圖’其中並說明腔體中的流動路徑； 圖9係本發明裝置的另一項實施例之方塊圖； 圖10係本發明之裝置的另一項實施例之方塊圖； 圖11係固體百分比對試驗數字之圖式；以及 圖12係爲密度對試驗數字之圖式。 元號說明 1〜混合子系統；2〜配料子系統；3〜保持槽；4〜幫 浦；5〜密度計；6〜pH値探針；7〜顆粒計數器；8〜氧化 還原電位感測器；9〜傳導率感測器；10〜粗濾器；11〜增 澤過濾器；12〜活門；13〜旁通管線；14〜再循環線；16 〜線網路」17〜輸出線；18〜物質供應線；19〜活門；20 〜活門；21〜活門；22〜靜態混合器；23〜第二靜態混合 器；30〜入口； 32〜混合區；33〜導流板；34〜流動分解 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------tr---------^··· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 _____B7__ 五、發明說明（^ ) 元件；35〜流動壓縮區；37〜流動線；38〜螺旋狀元件； 39〜出口； 6〇〜處理設備；70〜設備產生；9〇〜幫浦；91 〜控制器；92〜感測器；93〜感測器；94〜體積流動計； 95〜排水孔；96〜感測器；100〜背壓式活門 發明詳細說明： 本發明係關於一種用於混合處理物質的系統。該混合 系統適用於根據使用點之需求而混合並供應處理物質或者 用於提供一種處理物質之混合物以備後用。本文件所稱之 處理物質係指任何可以透過導管傳輸的液態物質。例如， 處理物質可包括水、各式化學物品、溶液、固體懸浮液、 泥漿或者任何此種其他物質。本發明所述之混合系統除可 用於任何需要混合後處理物質的程序，特別可應用於混合 極高純度的化學物品以及硏磨性泥漿以及其他需要準確性 與精確性的混合應用中。例如，本發明特別適用於半導體 、化妝品以及製藥工業上。 本發明所述;2：混合系統的一項實施例包括複數物質供 應線’一個安裝於複數物質供應線之下游方向的靜態混合 器以及一個程序控制系統。本文所稱之“靜態混合器”一 詞係指任何用於促進處理物質之混合的裝置。該複數物質 供應線可爲任何用於攜帶處理物質的導管。例如，物質供 應線可爲f道、通道或者其他用於導向液體流動的裝置。 該複數物質供應線可供應由不同來源所供應的許多種不同 處理物質。例如’物質供應線可供應由儲存容器或者設備 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ____ B7 __— __ 五、發明說明（？） 產生廠所供應的處理物質。在某些情況下，物質供應線可 供應由一配料子系統所傳來的處理物質。 在一些包含一·配料子系統的實施例中’該配料子系統 可包括一個保持槽、一條循環線以及一個活門。該再循環 線可以液體方式連接至保持槽的入口以及出口以便透過再 循環線提供處理物質的連續循環。這種流動方式可由一種 導使液體流動的裝置所提供，例如一個幫浦。在該配料子 系統中的活門可被連接至再循環線以及一物質供應線，以 使處理物質可由再循環線轉移至物質供應線。 本發明之混合系統的靜態混合器與複數物質供應線之 間可以液體方式相連通。例如，該靜態混合器可包括複數 個入口，每個入口皆連接到該複數物質供應線的其中之一 。該靜態混合器也可包括一個混合區以及一個出口。處理 物質可由該靜態混合器於物質供應線的入口處被接收並傳 送至混合區。該混合區的形狀可做成使流過其中的處理物 質產生攪拌以及混合的動作。在混合之後，該處理物質可 通過出口，再由出口連接至一個使闱點或儲存槽中。該使 用點可爲需要供應混合後處理物質的任意位置。例如，使 用點可包括處理機器或者工作站。 在一些實施例中，本發明之混合系統的程序控制系統 可包括一個控制器、一個輸入裝置以及一個活門。在其他 實施例中二該程序控制系統可包括一個控制器、一個感測 器以及一個活門。應瞭解的是，本文所討論的活門僅係用 以說明控制液體流動的範例；而本發明的流動控制裝置則 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 一 512071 A7 r______B7_ 五、發明說明（多） 可爲任何活門所取代。流動控制裝置意指任何足以提供需 求的流動控制水平之裝置，例如不同形式的活門、幫浦以 及其他壓力調節裝置。 該控制器可爲任何可以接收資訊並根據一系列協定（ 例如邏輯碼）而處理資訊的裝置。例如，控制器可以是一 個以微處理器爲基礎的裝置，例如一部電腦。在程序控制 系統包括一個輸入裝置之處，該輸入裝置可連接至該控制 器以提供一個用以代表所需要的處理物質之混合的輸入信 號。該輸入裝置可爲任何可接收資訊並將之轉送至該控制 器的裝置。例如，該輸入裝置可爲一個電壓計、鍵盤或者 監督控制與資料擷取（SCADA)節點。 該程序控制系統的活門可被連接至一或多物質生產線 並連接至控制器。例如，一個活門可沿一物質生產線而設 置，以便控制流過或流進物質供應線的液體流動，並可由 控制器所控制。因此，該控制器可利用活門根據供應於輸 入裝置的需求處理物質混合而控制流過或流進物質供應線 的流動。或者，或額外地，該控制器可根據感測器所提1兵 的信號而控制流過或流進物質供應線的液體流量。 整體觀察本發明的混合系統，則可明白看出該混合系 統的實施例可根據使用者所指定的輸入而提供一種所需求 的處理物質混合。此種處理物質混合可以用一種連續、無 中斷的方甚加以供應。另外，混合後的處理物質可以根據 需求加以供應，並因而不需儲存混合後的處理物質。也應 瞭解的是，該控制器可接收額外的輸入以便促進混合程序 --------訂—,------線··· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512071 A7 ------Β7__— 五、發明說明（f )

I 的進行。例如，該控制器可接收由程序適當感測器所傳送 過來有關於處理物質或者處理條件的資訊。此種感測器可 置於混合系統中的任意地點，例如在一個配料子系統中’ 在一物質供應線上，或者在靜態混合器的下游地點。也應 瞭解的是，該控制器也可控制混合過程的其他部份。例如 ，該控制器可被連接至調整處理物質之特性的裝置或系統 中，並可選擇性地操作這些裝置或系統，根據由感測器所 接收到有關於處理物質之狀況的輸入，或者根據其他由一 個作業員或者其他外部來源所送出的輸入。 本發明可適用於多種應用中。本發明之實施例可因不 同的應用而有所不同。例如，在需要監測處理物質之處可 使用感測器，而這些感測器則可因處理物質而有所不同。 相似地，混合系統的架構，諸如配管、管料、以及儀器與 幫浦的浸濕面可適用於特別的處理物質上。例如，在此種 物質可爲硏磨劑或腐蝕劑，例如經常用於半導體工業上的 拋光泥漿（polishing slurry)以及化學物品之處，這些結 構可由諸如氟聚合物之類的塑膠材質製既。 現請參考圖式，特別是圖1，其中顯示本發明的一項 說明用的實施例。在圖1中，一個配料子系統2被耦合至 一混合子系統1。該配料子系統2包括用於連續將由一保 持槽3而來之處理物質配送至該混合子系統1的設備，例 如一幫浦i以及一再循環線14。可利用該幫浦4經由該再 循環線14將該處理物質由該保持槽3抽送至該混合子系統 1。如爲混合子系統1的方塊圖之圖4所示，再循環線14 11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) ---- --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 _______B7___ 五、發明說明（、〇 ) 通過混合子系統1。在混合子系統1中，安裝在再循環線 14的活門20可將再循環線14連接至一物質供應線18。活 門20可被激勵而將處理物質由再循環線14轉送至物質供 應線18，接著並將處理物質遞送至一個靜態混合器22。並 未由活門20所轉送的處理物質可維持在再循環線14之內 並可被回送至保持槽3。 保持槽3可爲任何可以支撐足夠饋入一個混合程序之 處理物質的儲存容器。爲求方便起見，保持槽3最好是遞 送處理物質及/或儲存於其中的容器。例如，保持槽3可爲 一個槽，例如一個55加崙的圓桶或者其他種類的普通儲存 槽。在某些實施例中，保持槽3可包括一個攪動器，例如 一個噴灑頭或者一個推進器。一個攪動器特別適用於處理 物質會沉澱或分離之處。 幫浦4可爲任意架構的任意裝置，其可提供該處理物 質在再循環線14上的適當流動。例如，幫浦4可爲氣動式 幫浦或電動式幫浦，並可爲使用一種風箱或者隔膜架構的 正排童幫浦。幫浦4可由與被抽送的處理物質彼此相容的 材料所構成。適當的幫浦例包括可由園林市的聖高貝效能 塑膠公司取彳f的ASTI幫浦以及可由紐澤西州木懸崖的殷 格索蘭得公司取得的CA與AR0幫浦。 若是處理物質由再循環線Η被轉送至物質供應線18 ，則在再®環線14上便可能有壓力的漏失，即使幫浦4係 採用連續動作亦然。因此’便可使用第二種調整壓力的方 式。例如，一背壓式活門100可被安裝於再循環線14上並 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------t·!丨訂---------線·: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ______B7_ 五、發明說明（（丨） 被調節以便在再循環線14上維持一需求的壓力，儘管處理 物質已傳輸至物質供應線18。 爲求供應可用的處理物質給混合子系統1，配料子系 統2可包括用於監視及/或調整混合子系統1中的處理物質 之特性的系統或裝置，例如：驗證處理物質是否可被接受 用於混合的特性可被監視及/或調整。監視或調整系統可包 括各種儀器。現在也請參考圖2，配料子系統2可包括用 於監視再循環線14之處理物質的儀器，例如，儀器5、6 、7、8、9。該等儀器可因供應至混合子系統1的處理物質 以及混合後的處理物質所期待的應用限度不同而有所不同 。例如，用於監視密度' PH値、微粒物質、氧化還原電位 、導電性、折射率以及其他處理條件可適用於一種特定的 應用。可使用任何可以提供所需的回饋的儀器。例如，可 使用一密度計5加以監視密度，或者可用一 pH値探針6 加以監視pH値。 舉例言之，以下將說明半導體製程中所使用的泥漿。 ~ 在半導體製程中，泥漿在半導體晶圓的製作過程中係用作 爲一種拋光媒體。泥漿也可用於拋光光學透鏡以及其他種 與碟片相關聯的項目。泥漿的拋光效應（polishing effect) 導因於液體中含有精細的、鈍性的、具有硏磨作用的懸浮 微粒。典型的使用在半導體工業上的泥漿中的硏磨劑有矽 、鋁、以及鈽。泥漿硏磨劑被製造並分類爲顆粒大小的範 圍。典型的泥漿包括直徑範圍在〇·〇5微米到0.30微米的 顆粒並且在每立方公分中包括至少1〇12顆微粒。 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ____B7____ 五、發明說明（\/) 爲了監控半導體製程中的泥漿，最好使用一個用於連 續測量質量密度（此後，除非特別說明，否則密度一詞係 代表質量密度）的儀器，例如，密度計5。測量密度是一 種追蹤濃度的方法。例如，在泥漿中，密度係關於每單位 體積中鈍性的、非揮發性固體的量。因此，借由例如使用 一個流量計來測量每單位時間中的體積流動率及測量密度 ，，便可監視遞送至處理物質混合物的鈍性固體量。監視 密度對於半導體製程中的泥漿而言也可算是一種較佳的選 擇，因爲密度測量儀器較諸其他提供類似回饋的儀器而言 可產生較少的凝塊，因其不至於在泥漿中產生相同之剪力 。一個足夠精密且不至於產生不可接受的凝塊的質量流動 計或者一個固體百分比感測器也可用於相同的用途上。 在泥漿處理程序中，也可使用一個用於測量pH値的 儀器，例如一個pH値感測器。若泥漿的pH値高於可接受 的程度，則該泥漿可能太過活潑且可由晶圓移除不想要的 物質。反之，若pH値太低，則可保留需要的物質。 以下將以另一例說明半導體製程中所使届的化學物品 。在半導體製程中，不同的化學物品可用於晶圓拋光中的 反應物以及氧化劑，而在淸洗溶劑，淸潔後溶劑以及發展 者溶劑中也將使用不同的化學物品。這些化學物品一般都 以未加工、濃縮的形式運送。傳統用於拋光的化學物品包 括過氧化g、苛性鉀以及氫氧化銨。過氧化氫係用於晶圓 金屬層的氧化劑。控制處理物質混合體中過氧化氫的量則 可控制物質由晶圓表面被移除的比率。一般而言，過氧化 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------------IT---------^# (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ___B7___ 五、發明說明（\7)) 氫由百分之30的重量百分比（wt.%)被稀釋至較低百分比 的溶液，例如百分之2到4的重量百分比。苛性鉀用於層 際介電拋光步驟以控制處理物質混合體的pH値，以便在 二氧化矽層提供所需求的拋光率。過氧化氫以及氫氧化銨 的混合體一般皆使用於淸潔與刷洗溶劑中。若這些混合體 一直不被使用，則過氧化氫與氫氧化銨將分解爲水與氨。 因此，當這些混合體被使用時，最好根據本發明來生產該 混合體。 爲了散佈半導體工業中所須要使用到的大量化學物品 ，儀器5、6、7、8最好監視再循環線14的流量以確保可 接受的化學物品正在傳輸。用於監視化學處理物質之可接 受度的其中一項較佳儀器是一種以連續方式測量處理物質 之密度的儀器，例如密度計5。監視化學處理物質的密度 就如同監視泥漿密度一般便可在將處理物質配送至混合子 系統1之前評估處理物質的濃度。或者，當密度與溫度之 間有所關聯之時，一個熱電偶或其他的溫度探針便可取代 密度計。 其他可用於測量並監視化學處理物質並且較適用於半 導體工業中的此種製程的儀器分別爲決定濃度與活性的儀 器’例如傳導率感測器9以及氧化還原電位（ORP)感測 器8。傳導率可藉由將兩者相關聯而用於測量化學濃度。 對於許多营通的處理物質而言，傳導率與濃度之間的關聯 性有許多圖表存在。因此，藉由監視處理物質的傳導率便 可監視其濃度。監視處理物質的ORP可偵測出化學活性的 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 _____B7____ 五、發明說明（A) 突然改變。ORP感測器8的作業方式與pH値探針6相似 ，然而，ORP感測器8可測量某些可能損毀傳統pH値探 針的液體特性，例如氫氟酸。折射率感測器也可用於決定 濃度，而物質的折射率也可與濃度也所關聯。 在例如半導體工業之高純度應用中，另一種特別重要 的處理物質特性爲顆粒水平。例如，晶圓的製造需要極高 純度的處理物質。由保持槽3所產生的顆粒，或者在製造 處理物質過程中所產生的顆粒可能污染處理物質及其產品 。在適用於經濟用途的半導體製程中必需嚴格控管顆粒的 尺寸以及特定尺寸的顆粒數。因此，對於顆粒敏感的製程 而言便可使用一種測量處理物質中顆粒水平的儀器，例如 線上或線內顆粒計數器7。顆粒計數器7可用於在配料子 系統2之內以及配料子系統2與混合子系統之間，計數器 可在該處驗證配料子系統1的處理物質是否具有可接受的 低顆粒水平。顆粒計數器7也可用於驗證由靜態混合器而 來的處理物質混合體是否具有可被接受的低顆粒水平。 一個線內顆粒計數器7通常包括一個直接安裝在例如 一再循環線之處理線上的流量胞。線內顆粒計數器7監視 通過該流量胞的顆粒。線內顆粒計數器7通常測量每單位 體積內的顆粒數，且若容積測定流動率有所變動，則其所 報告的顆粒數便將跟著變動。因此，物質流過顆粒計數器 7的速率f可被調節以遞送一種精確的顆粒數。例如，爲 了達到精確的線內顆粒計數値，可將一個測量胞連接在處 理線的一接點（junction)上。該接點可將液體流轉送經過 、 16 中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐_) ' --------------------訂------—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 五、發明說明（4) 測量胞並允許通過計數器7的流動率被調整至期望水平。 一般言之，通過計數器7的流動率可被調整至大約每分鐘 100毫升（ml/min)的水平。 由於線內計數器7通常被直接安裝在一處理線上’因 此它一般僅可監視該處理線上的顆粒水平°或者’該線內 顆粒計數器7可透過一種切換機構而將之連接到多處理線 上，且由這些處理線之任何線所傳來的物質則可被重新導 向至顆粒計數器7以備監視之用。然而’若該多處理線的 流動率並不相同之時，則顆粒計數器7所讀出的每處理線 之數値便將採用不同的體積刻度。 在一個線上顆粒計數器7中，顆粒計數器7並不需位 於同一條處理線上。相反地，由不同處理線所取得的樣本 可繞經一個用於處理多條物質流的系統（例如匯流閥）並 繞至計數器7。其樣本可被拉進一個樣本收集器，例如一 個小型的封閉迴路，以便確保每一樣本的體積皆相等。由 於每一樣本的體積皆相等，因此在每一處理線上所讀取的 顆粒値便可使用相同的體積刻度並可互相比較。因此，一 個線上顆粒計數器7便可輕易地監視及比較更多的處理線 ，或可輕易地監視及比較同一條處理線上更多的點。 —個用於控制配料子系統2及/或混合子系統1的程序 控制系統可根據程序特性以及處理物質的特性而加以操作 。例如，_儀器所收集得來的資訊可被饋入一個與連接至 活門20之程序控制系統相關聯的控制器，及/或可呈現給 一個作業員以使其得以辨別問題的所在並加以修正。呈現 17 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂· -線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512071 A7 ----- - B7____ 五、發明說明 給一個作業員的資料可以是任何足以引起作業員注意的任 何形式’例如一部輸出監測器或者一個警報。在該控制器 被連接到活門20之處，由再循鐶線14運送至物置供應線 18的處理物質數量可由控制器根據一個特定的處理物質混 合體的程序而加以選定。因此，控制器可藉由改變經過活 門20的流動率而調整處理物質混合體，或者也可修正由再 循環線14所運送出來的處理物質的偏差。例如，若pH値 感測器6偵測到正用於酸化一個處理物質混合體的pH値 已經上升（一項偏差），則該控制器將收到一個警示此種 情況的訊號並由再循環線14運送額外的處理物質至物質供 應線18，以使混合後的處理物質的pH値維持爲定値。或 者’若流動率的改變仍無法修正其所偵測到的偏差，則該 程序將被中止且物質將被留存在散佈子系統2中，直到系 統完成適當修正爲止。 在調整處理物質由再循環線14到物質供應線18的流 動率卻仍然無法修正一項偏差之時，再循環線14最好具有 一或多個兩於修正偏差的系統或裝置。這些系統或裝置可 包括處理裝置。例如，當不可接受的顆粒水平可由再循環 線14偵測得出之時，一或多個顆粒分離器10、11最好沿 著再循環線14放置。顆粒分離器10、11可爲，例如，粗 濾器或增澤過濾器。 在圖j所示的實施例中，取自線上或線內顆粒計數器 7的連續回饋可提供資訊給一個監測再循環線14之顆粒水 平的控制器。在啓動之時，或者當偵測出的顆粒水平超過 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) --------------------訂---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 __B7____ 五、發明說明（4 ) 預設門濫値之時，活門12可由控制器或一個作業員所致動 以便旁通再循環線I4並將處理物質重新導向通過一旁通線 13。當處理物質在旁通線13之內循環之時，一個過濾器， 例如一個粗濾器10，可降低處理物質中的顆粒水平。當顆 粒水平降低到預設的門檻値之內時，該控制器可致動活門 12或者警告一個可以致動活門的作業員結束通過旁通的動 作並允許處理物質通過再循環線14，在再循環線中，處理 物質可被運送至物質供應線18。在需要極低顆粒水平的應 用中，一增澤過濾器11最好也沿著再循環線14放置。再 循環線14上之粗濾器10以及增澤過濾器11使用旁通線 13最適用於上述之半導體工業中的大量化學物品的散佈。 如圖1所示，使用過濾器10、11之時也可不使用旁通線 13以使再循環線Η移除顆粒的速率得以維持爲定値。再 者，一旁通線可被用在設計用於調整除顆粒水平之外特性 的系統中。 現請參考圖3，在一個使用許多處理物質的大型生產 設備中，例如半導體處理設備的多重泥漿與化學物品，許 多配料子系統2可被連接至一線網路16中。在線網路16 中，每種處理物質可被包含在一再循環線14中。在一些實 施例中，每一再循環線可被包含在一個二次線結構中，以 避免漏失並提昇處理物質可能有所危險之處的安全性。 在需琴高純度的工業中，例如半導體工業，配料子系 統2最好被包覆在一個半潔淨室、sub-fab、或者一個特級 潔淨室中。再循環線I4運行路徑最好由配料子系統2至 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------------丨丨訂---------線·: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ---〜__ _B7__ 五、發明說明（\各） 一潔淨室環境，其係混合子系統1與處理設備60所在之處 。處理設備6〇可由一輸出線Π連接到混合子系統1。 現請參考圖4，如前所述者，每一再循環線14可被繞 經混合子系統1。每一再循環線14可透過一活門20而連 接至物質供應線18。復如前之所述，活門2〇可允許液體 由再循環線14流入物質供應線18，之後再流入靜態混合 器22 ’而不需在物質供應線18中轉送所有的處理物質。 多重活門20可被用於允許多處理線連接至單條物質供應線 18 ’並導致物質供應線18中處理物質的有限混合。活門 20最好是一種沖流活門，並可以任何形式操作，例如由氣 流源以氣壓方式操作或者透過電子致動裝置以電磁線圏方 式操作。在處理物質是可燃性物質的製程中，例如半導體 製程’爲求安全與防火之故，活門20最好由空氣源供給能 量。 在混合子系統1中，物質供應線18可直接由設備產生 廠7〇攜帶處理物質。處理物質由設備產生廠70到混合子 系統1的流動可由一活門19所控制。其他活門20可沿著 物質供應線18放置，並連接至一再循環線14以允許一第 二處理物質由設備產生廠70加入處理物質中。之後，混合 後的處理物質可被饋入靜態混合器22中。例如，水份可由 設備產生廠70送出，並在物質供應線18中運送。之後， 由再循環g 14所送出的一處理物質可在活門20之處被加 入物質供應線18中，並導致處理物質在物質供應線18中 被稀釋。稀釋過的處理物質可通至靜態處理器22中。在一 20 --------------------訂---------線 41^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512071 A7 _________B7 __ 五、發明說明（丨/ ) 些實施例中’物質供應線18最好被保持在固定的流動狀態 下以避免例如固體或細菌之污染物的產生。與其在此一實 施例中的物質供應線18上連續流過更昂貴或危險的處理物 質’寧可使DI水或其他較爲鈍性的物質流過一些目前並未 供應處理物質的線上。將物質供應線18連接至一個DI 7jc 源也可幫助物質供應線18的淸潔與維護。 處理物質由物質供應線18至靜態混合器22的流動可 由一活門21所調節。在處理物質正被加入包含其他物質的 物質供應線18之時，不同線上的流動率以及相關壓力最好 受到控制以確保處理物質以所需求的速率在所需求之方向 上流動。 配料子系統2以及混合子系統1可由手動控制或電動 控制。配料子系統2以及混合子系統1最好連接至一個程 序控制系統’該系統係包含一個控制器（最典型的情況是 ’ 一個包含有記憶體的中央處理單元（CPU )，例如一個 可程式邏輯控制器）。一個輸入裝置可允許一使用者指定 --種需求的處理物質混合。例如，一個鍵盤或電腦終端機 可被用於對控制器指定一種指定的處理物質混合。該控制 器可接收由處理設備而來的訊號以便連續監視，例如，正 在輸入的處理物質，處理條件以及人員的安全。控制器可 解譯由輸入裝置所傳來的輸入以及由處理設備所傳來的訊 遗以便控巧配料子系統2以及混合子系統1，以產生所指 定的處理物質混合。例如，一個監督控制與資料擷取（ SCADA)系統可被用於控制配料子系統2以及混合子系統 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ____B7__ 五、發明說明（ 1。此種控制器可儲存品質控制資料、系統的資訊使用情況 、警示資訊或者其他程序資訊。再者，該控制器可藉由維 護與處理輸出相關聯的歷史資料而促進統計處理控制，以 決定趨勢以及污點的問題。一個程序控制系統可被設計爲 使得一個作業員可實質由處理設被備中移除，特別是在程 序或處理物質可能具有危險性之時。 一個典型的程序控制系統包括複數個幫浦、活門、儀 器、與監視開關。這些部件在系統操作中可扮演多重角色 。例如，可監測通過一個過濾器的液體壓力降以決定是否 應淸潔或代換一個過濾器。與監測過濾器之壓力降相同的 壓力測量儀器也可提供處理線上絕對壓力的資料。 程序控制系統可以在一監視器上以圖形方式顯示處理 過程，以便看出處理過程中的主要特性。這種圖形顯示可 允許一個作業員在一個槪觀螢幕上檢視所有的子系統以及 處理圖。一般言之，每片處理設備可以在一個顯示所有連 接、終點以及子系統的整體示意圖上以圖形方式說明。由 槪觀螢幕上，可選擇各個子系統並可開啓顯示該項子系統 特性的個別螢幕。 該程序控制系統亦可提供例如一項警報訊號之回饋予 一作業員，以便維修或控制安全。在上述監視過濾器之壓 力差異的範例中，若是壓力差異超過某設定點，則可在例 如圖形顯^器上顯示一項警示訊息以通知作業員淸潔或改 變過濾器。若造成警報的狀況在一定時間內並未減緩，則 將產生一項重大警訊，其可能造成警報狀況的額外通知或 22 -------------------^訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512071 A7 ____B7____ 五、發明說明（) 者造成部份程序控制系統的自動動作，例如程序的關閉。 由於再循環線14上之處理物質的流動率、壓力以及其 他特性，例如濃度或密度可影響處理物質流經活門20而至 物質供應線18的流動以及所需的處理物質的數量，此項資 料可被供應至該控制器。該控制器可調節幫浦4以及配料 子系統2中其他裝置的速度，以確保可有適當的處理物質 量可通至物質供應線18。或者，活門20可根據此資料而 受調節以控制處理物質流進物質供應線18的流動。 處理物質流進物質供應線18的流動率也可依賴任何已 經出現在物質供應線18上例如水的處理物質的流動率與壓 力而定。因此，該項資料最好也可被供應至控制器。該控 制器可使用幫浦4來調整活門19、20、及/或21，以及再 循環線14上的流動率，以期在物質供應線18上獲得所需 的流動率以及組合。由於可被供應至控制器上的資料量以 及可根據本資料而受控制的變數數量，控制器最好包括一 或多個可解譯該資料的微處理器，並根據設定協定而作用 於該資料以產生一種需求的處理物質混合。無論如何，此 種功能也可由作業員或者相似的控制所實現。 混合子系統1的控制可根據爲質量或體積流動率或其 中一項組合，依其所包含的物質而定。由於一般而言質量 流動率較爲精確，因此較爲偏好質量流動率。程序活門I2 、19、20 ^21的流動控制可包含一個流動控制活門或者可 變面積節流閥，該節流閥係連接至一個由比例-積分-微分 (PID)系統或者相似的控制回饋迴路所操作的流量計。 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------1------—tr---------1·:. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 _ _B7__ 艽、潑^明說明（#) 在半導體工業中’數種由配料子系統2所得的組合， 包括例如泥漿、化學物品、及/或由設備產生產廠70所得 的DI水，可進入一種特定的處理物質混合。混合物的部件 可透過一個使用者界面而指定之’該使用者界面可能是一 SCADA節點。典型程序在內層介電拋光步驟中取用一硏磨 性泥漿使之以DI水稀釋。其他典型的程序則在金屬層拋光 步驟中取用硏磨性泥漿氧化物以及DI水。這些程序可根據 程序的不同而取用數種硏磨劑，氧化化學品，稀釋劑，以 及不同的量，並可經常改變。 在此種半導體處理系統中，材料供應線18可由設備產 生廠攜帶用於稀釋處理物質的DI水，並可在必要時沖 洗物質供應線18以及靜態混合器22。每一物質供應線18 可透過活門19、21傳送DI水至靜態混合器22。如前所述 ，該DI水輸入最好將每條物質供應線保持在固定流量之下 ，以避免顆粒以及細菌的形成。當一項程序包括泥漿處理 物質之時，活門20可被致動以便將物質供應線18中的水 份曝露於由一再循環線I4所得的泥漿處理物質中。活門 19最好調節DI水的流動以確保由再循環線14在活門2〇 所流出的物質可流動至活門21。活門21調節流至靜態混 合器22的泥漿流動率。流動率可依據所需的泥漿量以及泥 漿密度而定。相似地，當一項程序需要來自一再循環線14 之一項化學處理物質之時，活門2〇可被開動以便將物質供 應線18中立]水份曝露至化學處理物質中。其流動率可根據 所需的化學處理物質的量以及密度、濃度或者其他化學處 24

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公D (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---I----訂·---：------ M2071 A7 ^------§Z_ 五、發明說明（H ) 理物質的特性而定。 由物質供應線18所輸出的處理物質可連續通至靜態混 合器22，以做爲混合之用。該處理物質可通過任何允許一 項程序所需的所有處理物質可被同時饋入的裝置而進入靜 態混合器22。請參考圖5、6‘、及7，靜態混合器22可包 括多個連接到物質供應線18的入口 30。入口 30可被連接 到直接由設備產生廠70所接出的物質供應線18、由再循 環線14所接出的物質供應線18或者由二個來源接收輸入 的物質供應線18。在半導體工業中，物質供應線18通常 將泥漿處理物質，化學處理物質以及DI水攜帶至靜態混合 器22。 靜態混合器22的架構可爲任何造成處理物質之充分混 合的形式。此種混合最好由建構靜態混合器22以使處理物 質容易經歷狂烈的流動狀況而達成。例如，靜態混合器22 可包括一或多個隔板或者其他流動分解元件。對於使用泥 漿或者其他對於剪力較爲敏感的程序而言，靜態混合器22 可被架構爲使混合動作足夠溫合而不至於傷害混合中的物 質，但卻強而有力得足以充分混合。例如，在半導體工業 用於拋光的泥漿中，高剪力率的引入可能使顆粒成長並可 導致重大的微形刮痕。因此，對於這些泥漿而言，靜態混 合器22最好的建構方式係使其得以產生較爲溫合的混合。 一種典型@靜態混合器，例如一種包括螺旋流分解元件的 靜態混合器，在許多實施例中可被接受。 在如圖5、6、與7所示的實施例中，靜態混合器22 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ------------ -B7____ 五、發明說明（外） 具有單一個出口 39 ,並且在入口 30之後，於該靜態混合 器的長度方向係爲軸向對稱。在本實施例中，處理物質通 過入口 30而至一混合區32中。當液體在受壓狀況下混合 並移動之時，其將通過一個導流板33，其係爲超環面狀物 。導流板33產生一個壓力差並將因亂流而形成漩渦。這些 漩渦與極高的雷諾數目相關聯，這些雷諾數可能需要用於 將處理物質混合成爲一種同質溶液。在通過導流板33之後 ，該處理物質最好通過一個流動分解元件34。流動分解元 件可爲圓柱狀並可沿著靜態混合器22的中心線放置。流動 分解元件34提供第二階段的攪拌。流動分解元件34可產 生喀爾曼漩渦，其將因漩渦的產生而加入亂流中。在流動 分解元件34之後則最好爲一個流動壓縮區35。流動壓縮 區35在處理物質通至出口 39之時壓縮處理物質。流動壓 縮區35最好是一種漸細的圓錐表面，因爲此種作法將降低 背壓，若該區域的直徑係以階梯狀降低，則會產生該背壓 〇 請参考圖8，通過靜態混合器22之出ΰ 39的處理物 質可進入一個第二靜態混合器23。第二靜態混合器23最 好是一種線內靜態混合器。第二靜態混合器23可包含一個 螺旋狀元件38。該螺旋狀元件38可由，例如，彎曲塑膠 片之類的物質所製成。第二靜態混合器23最好可固定地攪 拌處理物答。對於半導體工業中的泥漿處理物質而言’第 二靜態混合器23最好在足夠低的流動率下操作’以使第二 混合器23的螺旋路徑不至於產生有害的剪力比率，有害的 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂------I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 五、發明說明（Ο 剪力將造成顆粒的成長並導致重大的微形刮痕。雖然流動 率高度依賴處理物質以及第二混合器23的面積與幾何而定 ，但在某些情況下，大約100-250毫升/分鐘的流動率最爲 適當。應瞭解的是，如第二靜態混合器23所述的此類型之 混合器可作爲靜態混合器22且不需有任何的第二靜態混合 器23。 圖6、7與8所示的液體流動圖係由基礎液體流動原理 所繪出，其以流動線37顯示經靜態混合器22以及第二靜 態混合器23充分的攪拌以確保處理物質得以完全混合。 在一項實施例中，混合後的處理物質可由靜態混合器 22或第二靜態混合器23通過出口線17而至一個使用點， 例如處理設備60。使用點可爲任何機器、設備、站或者其 他混合後的處理物質流所需求的位置。該出口線17可直接 饋入處理設備60或者一出口，以供一個作業員使用。對於 具有有限生命週期或者在傳輸通過出口線17時可能失去價 値的處理物質而言，靜態混合器22或第二靜態混合器23 口J被置於靠近使用點Ζ處以降低此種漏失。 在另一實施例中，例如圖9與10所示的實施例，出口 線Π可饋入一個保持槽3，而混合後的處理物質則可在必 需時由保持槽3被饋入使用點。將混合後的處理物質儲存 於保持槽3可允許混合後的處理物質在被送入一個使用點 之前先接g可接受度的測試。相似於以上所述用於分析化 學物品以及泥漿處理物質的儀器也可被用於驗證混合後的 處理物質是否可被接受。在一混合物中的個別處理物質的 27 才:紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' ' --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ___Β7 __ 五、發明說明（乂Ο 濃度亦可使用一個適當裝置個別加以測試。例如，不同組 成物的濃度可使用色層分析法，例如氣體色層分析法，力D 以測量。將混合後的處理物質儲存於保持槽3中也可簡化 混合系統，如下所述。 圖9說明本發明之混合系統一個較爲簡單的實施例， 其中兩項物質，例如泥漿以及DI水，可加以混合。在本實 施例中，需被混合的處理物質在起始時係被儲存於保持槽 3中。若必要時，則保持槽3可由分佈子系統所取代，並 可用以說明一個包括一條再循環線的分佈子系統在特定的 實施例中可能並不需要。該處理物質可由一幫浦90將之由 保持槽3抽送通過物質供應線18而至靜態混合器22。活 門21可被用於調節每項處理物質的流動。爲求簡化混合物 質’處理物質其中之一可以固定的體積流動率加以供應。 例如’可將一活門21留置於單一位置或者利用一個固定幾 何形狀的節流孔洞而使處理物質其中之一維持在固定的體 積流動率。之後則可調整其他處理物質的流動率而得到需 求的處理物質混合。 當該處理物質其中之一維持在一個固定的體積流動率 之時’提供允許體積流動率被轉換爲質量流動流動率之資 料的一感測器92可被包含在物質供應線18之中。感測器 92可用於測量密度或與密度有關的特性，例如溫度。舉例 言之，一控制器91可接收一個來自感測器92表示處理物 質之密度函訊號並可根據此訊號以及已知的體積流動而計 算出處理物質的質量流動率。 28 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公楚1~ — I— -------I ^ · I I I I I I I I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 _ _____ _B7_ 五、發明說明) 控制器91也可接收一個來自感測器93與物質供應線 18相關聯的訊號，體積流動率可透過物質供應線而改變。 就如同感測器92 —般，感測器93可提供一個表示一項特 性的訊號，該項特性係可使物質供應線中之質量流動根據 體積流動而被計算出。由於處理物質的體積流動率可能改 變，因此控制器91也可接收來自體積流動計94之一訊號 ’並因而可計算出質量流動率。根據該物質供應線上的質 量流動率，控制器91可用以控制一活門21以提供一提供 所需處理物質混合之質量流動率，而其他物質供應線上的 處理物質的質量流動率亦爲該質量流動率。 在另一項實施例中，例如圖10所示的實施例，感測器 93與體積流量計94可藉由在靜態混合器22的下游方向提 供一個感測器96而被除去不用，該感測器係可用於驗證混 合後的處理物質是否可被接受。例如，在泥漿與DI水被混 合之處，一個密度計，固體百分比感測器，或者類似物可 被用於驗證混合後的處理物質是否可被接受。感測器96可 提供一個訊號至控制器91，用於表示混合後處理物質之狀 況。若是必要，則控制器91可利用活門21調整處理物質 其中之一的流動率，直到由感測器96接收到一個表示設定 點的訊號爲止。例如，在處理物質爲泥漿或DI水之處，所 需的泥漿/DI水混合密度可以是該設定點。若所偵測到的 該密度値瘦低，則可加入更多的泥漿，而若所偵測到的該 密度値過高之時，則可減少所加入的泥漿量。在某些實施 例中，數個不同或相似種類的感測器96可提供訊號至該控 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線' 五、發明說明（>g) 制器’表示混合後的處理物質之狀況。 該處理物質其中之一以固定留動率被饋入且其他處理 物質流動率被調整以產生需求之混合的任何實施例中，總 率並不可選擇。因此，此種實施例可提供混合後的處 理物質至一個保持槽3。保持槽3可包括一個避免混合後 的處理物質沉澱或分離的裝置或系統，例如一攪動器。在 另一實施例中，可能產生過量的混合後處理物質，而所需 要的物質可依需要量加以供應，而其餘物質則可被忽略。 或者’其他處理物質的流動率也可被調整，以使混合後處 理物質的總流動率可符合需求量，如前之所述。 在啓動期間，或在任何其他處理物質的混合物不可被 接受或不需要之時，該混合物可由一使用點或保持槽轉移 而出。例如，不可接受或不需要的處理物質混合物可被傳 送到一個排水孔％或者被處分掉。一個排水孔或其他處置 系統可被用於本發明的任何實施例中，其中處理物質的混 合物在某些情況下可能爲不可被接受或者不必要。 本發明將以下述範例加以說明，其係用以說明其本質 且不應將其視爲對本發明範圍之限制。 範例 範例1 —種卷型的混合程序包括一高固體的稀釋，具有DI 水的濃縮砂質泥紫。一種此種市面上可取得的泥黎爲 CABOT® SEMI-SPERSE™ 25泥漿，其係爲膠質懸浮液， 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------_ 512071 A7 B7 五、發明說明（>/) 其具有25重量百分比的固體，而其密度範圍則爲1.162-1.170公克/毫升（1·166±0·004公克/毫升）。此種泥漿係 爲在晶圓生產過程中一種典型的拋光泥漿，使用在矽氧膚 ，或氧步驟，拋光期間。爲了使用於本範例，假設其餐求 爲200毫升/分鐘（ml/min)之混合後處理物質。 典型的拋光程序所需要的混合物所具有的泥漿與 水的質量比爲1 : 1，或其體積比則大約爲1 : 1.17 ,竑因 而使其最後密度大約爲1.074公克/毫升（g/ml)。泥漿的 變動可因基層物質在製造過程中的變動而發生。再者，雖 然是一種不可壓縮液體，使用在生泥漿的製造過程中的水 的密度也可有所變動，就如同混合在泥漿中的DI水的密度 一般。DI水的密度値爲已知，且已可由科技參考刊物中取 得。此種刊物其中之一，CRC印刷公司所出版的化學與物 理手冊，說明水在50° F到86° F(10° C到30。C)的溫度 範圍中的密度範圍爲0.99970到0.99565公克/毫升。由設 備產生廠所供應的DI水的溫度範圍大約爲65° F到75° F (18° C到24Λ C)。因此，爲了符合本範例的要求，DI 水的密度將被假設爲0.99821公克/毫升（其列示密度爲68 ° F(20° C))，然而，在實務上，此溫度可被監測以提供 一項精確的密度。 由於該兩種成份的密度可能改變，體積混合較質量混 合而言具查較高的錯誤風險。因此，對於i : 1的重量調配 而言，加入相等質量的各種組成將產生大約1.00毫升的泥 漿濃縮液以及大約1.168毫升的DI水。 31 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297舍釐）. 「―V .、 " --------^---------線 (請先閲讀背面之注意事項存填寫本貢〕 512071 A7 ___B7___ 五、發明說明U。） 在調配混合的動態狀態中’物質被置換的速率必須使 其總合爲200毫升/分鐘或3.33毫升/秒。使用上述方法’ 則1.074公克/毫升的公稱密度以及2〇〇毫升/分鐘或3·3毫 升/秒的需求混合流動率，大約丨·789公克/秒的質量率則爲 所需求的最後結果。 由於此項簡單的應用包括兩種相等質量的組成物’因一 此個別調整泥漿以及水份的供應流的流動率可控制最後所 計劃的液體流。理想上，濃縮泥漿以及去離子水的質量率 彼此相等，各個物質的各個質量率對個別密度的比率將產 生所需求的體積流動率。此將使濃縮後的25%固體泥漿的 體積流動率大約爲92.064毫升/分鐘（1.534毫升/秒），而 去離子水的體積流動率則大約爲107.928毫升/分鐘（1.799 毫升/秒）。請注意此項應用僅適用於固定密度爲1.166公 克/毫升的泥漿，如上所述。由於物質的真實密度可能有所 波動，此密度値由配料子系統該控制器之傳送可調整流動 控制器。例如，若密度値增加至1·180公克/毫升，則控制 器可藉由將活門關閉至適當程度而調節流動率。此將接著 降低絕對輸出流動率，接著並將因增加去離子水流動率而 得以被調整。所指定的末端流動率以及密度在調整期間大 體上可爲固定値。 範例j 爲了說明本發明的混合系統可產生可接受的處理物質 混合’範例1中所述的假想泥漿混合以及去離子水係使用 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------------^ Aw! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512071 A7 ___B7___ 五、發明說明（Μ ) 圖9所示的混合系統加以實現。去離子水由一保持槽以一 種固定已知的體積流動率供應，且其溫度被監視並供應至 一個計算去離子水的質量流動率的控制器。範例1中所述 的泥漿由一第二保持槽所供應。該泥漿被測試’且被發現 其固體百分比爲25.8的重量百分比且其密度爲1.151公克/ 毫升。該泥漿的密度及其體積流動率被監視並提供至一個 控制器以計算泥漿的質量流動率。泥漿質量流動率係由該 控制器以一個活門加以調整，以使去離子水與泥漿的質量 比大約爲1 : 1。 基於半導體產業的典型錯誤容忍度，可接受的固體百 分比以及密度範圍係界定如圖11及12的上水平與下水平 之所示。這些圖也分別報告了每五個試驗的固體百分比以 及密度。在所有試驗中，固體百分比可被接受，且在所有 試驗中，除了其中一個試驗之外，所有的密度都可被接受 。此可顯示本發明的混合系統可重複產生可接受的處理物 質混合。 可瞭解的是，此處所述的每個元件，或者二個或更多 個一起，可被修改或者可應用在其他有異於以上所述的應 用中。本發明範圍並不爲以上所舉例說明之本發明的特別 實施例所限制因爲在不悖離本發明之申請專利範圍的精神 下，可有各種不同的修改及替代物。 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------------訂-------—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 512071 0588 99 ABCD

   I] 申請專利範圍

   Μ 請 委 員 m 示 7 .袁 質 内 容 1.一種混合系統，包括： 一第一物質供線； 一第二物質供應線； 一*個靜態混合器’以液體方式連 質供應線的下游方向；以及 一個程序控制系統，包含··一個第一流動控制裝置， 其係位於至少該第一與第二物質供應線其中之一上；一個 第一感測器，位於該混合器的下游方向；以及一個控制器 ，包含根據該第一感測器所提供的一感測器訊號而提供一 控制訊號至該第一流動控制裝置的邏輯碼； 其中該混合系統係被建構及配置成連接至一半導體製 造工具。 2·如申請專利範圍第1項所述之混合系統，其中，該 第一感測器係下列群組中所選出，該群組包括：一個密度 感測器、一個固體百分比感測器、一個顆粒計數器、一個 pH値感測器、一個傳導率感測器、一個氧化還原電位感測 器、一個折射率感測器、以及其組合。 3·如申請專利範圍第2項所述之混合系統，其中，該 第一感測器係爲一個密度感測器。 4·如申請專利範圍第2項所述之混合系統，其中，該 第一感測器係爲一個固體百分比感測器。 5·如申請專利範..圍第2項所述之混合系統，其中，該 第一感測器係爲一個顆粒計數器。 6·如申請專利範圍第2項所述之混合系統，其中，該 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇x 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、II: 線 512071 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第一感測器係爲一個pH値感測器。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 7. 如申請專利範圍第2項所述之混合系統，其中，該 第一感測器係爲一個氧化還原電位感測器。 8. 如申請專利範圍第2項所述之混合系統，其中，該 第一感測器係爲一個折射率感測器。 9. 如申請專利範圍第1項所述之混合系統，其中，該 程序控制系統進一步包含一連該控制器之輸入裝置，以提 供一表示一所需處理物質混合之輸入訊號。 10. 如申請專利範圍第1項所述之混合系統，其中，該 控制器包含根據該感測器訊號以及該輸入訊號而提供一控 制訊號至該第一流動控制裝置之邏輯碼。 Π.如申請專利範圍第1項所述之混合系統，進一步包 含： 一個保持槽，其包含一個入口以及一個出口； 一再循環線，以液體方式連接該至入口以及該出口； 以及 一個第二流動控制裝置，以液體方式連接至該再循環 線以及該第一與第二物質供應線二者其中之一。 12. 如申請專利範圍第11項所述之混合系統，其中， 該第二流動控制裝置與該第一流動控制裝置係爲相同的流 動控制裝置。 13. 如申請專利範圍第11項所述之混合系統，進一步 包含一個連接至該再循環線的流動控制裝置。 14. 如申請專利範圍第11項所述之混合系統，進一步 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512071 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 包含： 一個連接至該再循環線的第二感測器，其係由下列群 組中所選出，該群組包括：一個密度感測器、一個固體百 分比感測器、一個顆粒計數器、一個pH値感測器、一個 傳導率感測器、一個氧化還原電位感測器、一個折射率感 測益、以及其組合。 15·如申請專利範圍第11項所述之混合系統，進一步 包含一個半導體製作工具，以液體方式連接至該靜態混合 器的下游方向。 16.如申請專利範圍第1項所述之混合系統，進一步包 a 個顆粒分離器，位於該第一物質供應線、該第二物質 供應線以及該再循環線三者其中之一上。 17·如申請專利範圍第1項所述之混合系統，進一步包 含一個保持槽’以液體方式連接在該靜態混合器的下游方 向。 18·—個混合系統，包含： 複數物質供應線； 一個靜態混合器，位於該複數物質供應線的下游並以 液體方式連接在該複數物質供應線的下游； '-個程序控制系統，其包含一個控制器、一個與該控 制器相連通的輸入裝置，以提供一個表示所需求處理物質 混合的輸入訊號、以及一個連接至該複數物質供應線其中 之一並連接至該控制器的第一活門；以及 一個配料子系統，包含一個具有一個入口以及一個出 - --—- —____ 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、*='口 512071 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 口的保持槽、一以液體方式連接至該入口以及該出口的再 循環線、以及一個第二活門，該第二活門係以液體方式連 接至該再循環線以及該複數物質供應線其中之一，以使由 該再循環線所流出的物質可被選擇性地轉移至該物質供應 線。 19. 如申請專利範圍第18項所述之混合系統，其中， 該第二活門係爲與該第一活門相同之活門。 20. 如申請專利範圍第18項所述之混合系統，進一步 包含一個連接至該再循環線的幫浦。 21如申請專利範圍第18項所述之混合系統，進一步 包含一個感測器，其係由下列群組中所選出，該群組包括 :一個密度感測器、一個pH値感測器、一個傳導率感測 器、一個氧化還原電位感測器、一個顆粒計數器、一個折 射率感測器、一個固體百分比感測器、以及其組合，並連 接至該再循環線。 22. 如申請專利範圍第18項所述之混合系統，進一步 包含一個顆粒分離器，其係位於該第一物質供應線、該第 二物質供應線以及該再循環線其中之一上。 23. 如申請專利範圍第18項所述之混合系統，其中， 該第一活門進一步包含複數個活門，各活門皆連接至該複 數物質供應線其中之一並連接至該控制器。 24. 如申請專利範圍第18項所述之混合系統，進一步 包含一個感測器，其係位於該靜態混合器的下游方向並與 該控制器相溝通。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 512071 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 25.如申請專利範圍第24項所述之混合系統，其中， 該感測器係由下列群組所選出，該群組包括：一個密度感 測器、一個pH値感測器、一個傳導率感測器、一個氧化 還原電位感測器、一個顆粒計數器、一個折射率感測器、 一個固體百分比感測器、以友其組合，並連接至該再循環 線。 26·如申請專利範圍第24項所述之混合系統，其中， 該控制器包含根據一個由該感測器所提供的訊號而提供一 個訊號至該第一活門的邏輯碼。 27· —種用於供應混合後處理物質之方法，其包含： 透過一第一物質供應線而供應一第一處理物質； 透過一第二物質供應線而供應一第二處理物質； 線一 在一靜態混合器中混合該第一與第二處理物質，該靜 態混合器係以液體方式連接於該第一與第二物質供應線的 下游方向，以產生一處理物質之混合； 根據位於該靜態混合器下游方向的感測器所提供的一 感測器訊號而定，以一個第一活門調節該第一與第二處理 物質其中之一的供應，該第一活門係位於該第一與第二物 質供應線其中之一；以及 供應該處理物質之混合至一半導體製造工具。 28.如申請專利範圍第27項所述之供應混合後處理物 質的方法，其中，該感測器係提供一個感測器訊號’該訊 號係對應於由下列群組所選出之一特性’該群組包含密度 、固體百分比、顆粒數、PH値、傳導率、氧化還原電位、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) 512071 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 混合後處理物質的折射率、以及其組合。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 29·如申請專利範圍第27項所述之供應混合後處理物 質的方法，進一步包含接收由一個輸入裝置用於表示一 所需求之處理物質混合的一輸入訊號，該輸入裝置連接至 該控制器。 30·如申請專利範圍第27項所述之供應混合後處理物 質的方法，進一步包含： 將該第一與第二處理物質支撐在一保持槽中，該保持 槽具有一個入口以及一個出口； 將該第一與第二處理物質在一再循環線中回收，該條 再循環線係連接至該保持槽的入口以及出口；以及 線 將至少該第一與第二處理物質其中之一的一部份以一 個第二活門將其轉移至該第一與第二物質供應線其中之一 ，該第二活門係連接至該再循鐶線並連接至該第一與第二 物質供應線其中之一。 31.—種供應混合後處理物質的方法，包含： 透過複數物質供應線供應複數種處理物質； 在一靜態混合器中混合該複數種處理物質，該靜態混 合器係位於該複數物質供應線的下游方向； 以一個程序控制系統調節該複數種處理物質的供應量 ，其包含： 一*個控制益’ 一個輸入裝置，其中該輸入裝置係連接至該控制器， 以提供一個表示所需求處理物質混合的一輸入訊號，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 x 297公釐) 512071 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 一個第一活門，連接至該複數物質供應線其中之一， 並連接至該控制器； 將該複數種處理物質之中的一或多種物質支撐在具有 一個入口以及一個出口的一保持槽中； 將該複數種處理物質之中的一或多種物質在一連接至 該保持槽入口以及出口的再循環線中回收；以及 一個第二活門，將該複數種處理物質之中的一或多種 物質之一部份轉送至開複數物質供應線其中之一，該第二 活門係連接至該再循環線，並連接至該複數物質供應線其 中之一或更多。 32. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中，該第 一活門與該第二活門係爲相同。 33. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中，回收 包括抽送該處理物質。 34. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中，回收 複數種處理物質之一或多種物質的方法進一步包括測量一 種特性，該特性係由下列群組中選出，該群組包括：複數 種處理物質其中之一或多種物質的密度、pH値、傳導率、 氧化還原電位、固體百分比、顆粒數、折射率、以及其組 合。 35. 如申請專利範圍第31項所述之方法，進一步包含 由再該循環線中分離顆粒。 36. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中，以一 程序控制系統調節該複數種處理物質之饋入進一步包含控 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 512071 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 制該第一活門，該控制係根據由位於該靜態混合器之下游 方向的一感測器所提供的感測器訊號。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 訂 線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）