TWI764955B - 產生包含具有氨氣溶於其中的去離子水之導電液體之系統及方法 - Google Patents

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瓊安尼斯 希渥特
提亞克 克莉絲提安 拉
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Abstract

本發明描述用於將氨氣溶解在去離子水中之系統及方法。該系統包括一去離子水源及一氣體混合裝置，該氣體混合裝置包括用於接收氨氣之一第一入口、用於接收一轉移氣體之一第二入口，及用於輸出包含該氨氣與該轉移氣體之一氣體混合物之一混合氣體出口。該系統包括一接觸器，該接觸器接收該去離子水及該氣體混合物，並產生其中溶解有氨氣之去離子水。該系統包括與該接觸器之至少一入口流體連通以用於量測該去離子水之一流率之一感測器，及與該感測器連通之一控制器。該控制器基於由該感測器量測之該去離子水之該流率及一預定電導率設定點來設定該氨氣之一流率。

Description

產生包含具有氨氣溶於其中的去離子水之導電液體之系統及方法
本申請案通常係關於在製造半導體裝置期間用在濕式清洗操作中之系統及方法。特定言之，本申請案係關於用於產生及輸送具有一所需濃度的NH3 之去離子水用於半導體製程之系統及方法。
去離子水(「DI-水」)及超純水(本文中可互換使用)通常用於半導體裝置製程中用於沖洗或濕式清洗操作。然而，在半導體製程中使用一基本上不導電液體(諸如DI-水)可有助於晶圓表面上之一電荷累積。此在利用自旋晶圓工具之製程中尤其係一問題，因為晶圓與用於清洗操作之DI-水之間之接觸所產生之電滲效應可導致電荷累積且最終導致靜電放電事件。此等放電事件可能損壞或甚至破壞晶圓上之結構，或導致污染物或非所需顆粒附著至晶圓。 現有系統已經試圖透過使用一導電清洗液體來減少濕式清洗操作期間晶圓上之電荷累積。例如，一氣體(諸如二氧化碳(CO2 ))可溶解在DI-水中以產生碳酸去離子(「DI-CO2 」)水。 用導電DI-CO2 水進行沖洗可避免晶圓表面上之電荷累積，並在維持裝置完整性的同時允許基本無損的清洗。CO2 具有以下進一步優點：由於蒸發而基本不留下固體殘餘物，此在半導體處理中係重要的。然而，DI-CO2 水的酸性足以使得其非所需地蝕除在晶圓製造之後段製程(「BEOL」)階段中通常使用之酸敏感材料，諸如銅及鈷。 另一種方法使用氨(「NH3 」)而非CO2 。藉由將NH3 溶解在DI-水中，可產生具有比DI-CO2 低得多之蝕刻速率之一鹼性溶液用於濕式清洗操作。 NH3 可作為一濃縮溶液或作為一氣體供應。歸因於NH3 在DI-水中之高溶解度，在其氣相中使用NH3 導致NH3 完全吸收至去DI-水中。然而，NH3 氣體與DI-水容易反應使得當NH3 之流率足夠低時，DI-水將回流至NH3 氣體供應管線及NH3 閥中之風險很高。此可導致嚴重的控制問題，因為在一充氣閥與填充水之相同閥之間，一閥之流動特性大不相同。因此，在此等條件下，尤其在製程之正常過程中必須不時地中斷氣流時，難以維持NH3 氣體穩定地流入DI-水中。 一些系統試圖藉由替代地使用一中空纖維膜系統來將以基本上恆定流率供應之氣體溶解至具有不同流率(例如，1 L/min與10 L/min之間)之DI-水中來避免與精確控制NH3 氣體之流率相關聯之挑戰。雖然此等系統可在某些條件下輸送具有穩定電導率之一液體，但是該等系統藉由維持液體的90%或更高飽和度來這樣做，這要求將過量NH3 及其他氣體供應給膜系統。此不僅係一經濟缺點，而且亦需要額外努力來處置離開系統之未溶解廢氣並增加了NH3 污染環境空氣之風險。 例如，NH3 係一種有毒氣體，且因此需要特別注意避免污染環境空氣。由於甚至遠低於典型的環境及健康臨限值之NH3 濃度可干擾某些半導體製造及處理步驟，關於將NH3 釋放至環境空氣中之要求對於半導體製造而言通常更為嚴格。 另一種方法係完全避免使用NH3 氣體，且替代地係將一濃縮NH3 溶液稀釋至DI-水中。然而，此方法需要一非常高的稀釋率，其可能係1000倍或更多。進一步言之，歸因於所提供之有限混合時間，準確地將此少量液體混合至另一種液體中具有挑戰性。通常，有限混合時間導致系統出口處之液體中的NH3 濃度有波動。此可藉由維持NH3 溶液與DI-水之間之一恆定流率來克服。然而，因為在一特定操作需要較少液體時排出之大量液體，維持一恆定流率並非係較佳的。利用一恆定流率導致大量廢液排放，且因此大幅增加了操作成本。 另外，一濃縮含水NH3 溶液在接觸時自環境空氣中吸收CO2 。CO2 亦可透過用於儲存含水NH3 溶液之容器或貯槽之壁滲透。此可導致液體中碳酸鹽含量隨時間增加，尤其係在回收所供應NH3 溶液之一部分之系統中。碳酸鹽含量可干擾程序控制，因為pH值與一NH3 溶液之電導率之間之關係基於碳酸鹽含量而變化。因此，基於含水NH3 之溶解之系統需要額外的處理步驟及組件(諸如離子交換器)以自所供給液體中除去碳酸鹽及其他雜質。 在單晶圓應用中通常所需之動態地改變之DI-水流率下，控制DI-水中之NH3 濃度或相關地控制電導率係困難的。通常，亦需要不同的電導率設定點，且該等電導率設定點可能需要很長時間才能穩定，從而導致產量下降且因此具有一較高擁有成本。此外，歸因於NH3 濃度與電導率之間之二次分量，NH3 流率需要比DI-水流率更寬之一範圍。 在理論上可使用一回饋控制消除隨時間變化之所有差異來達成一恆定流量之精確穩態濃度。然而，濃度之精確控制對於清洗液體之動態變化流率而言要復雜得多，因為真實系統不能以一理想方式構建為零體積。一真實系統具有某個體積，其在流量變化期間充當一緩衝體積。因此，濃度變化常常被延遲，此導致流率變化時之劑量或濃度過衝，此會影響電導率。此一行為係非所需的，且需要被限制為電導率之細微變化，以在所有條件下維持程序穩定性，且使每一處理室在相同條件下操作。
因此，需要用於產生及輸送包含其中溶解有一所需濃度的NH3 之DI-水之一導電清洗液體以防止在用於半導體製程(諸如濕式清洗操作)時在一晶圓表面上積累電荷之系統及方法。本文中描述之技術允許即使在濕式清洗及其他半導體製造操作期間動態地改變流率及所需電導率需求之情況下亦精確控制所得液體之NH3 濃度。進一步言之，本文中描述之概念提供了具有一NH3 濃度之一導電溶液，該NH3 濃度導致一鹼性溶液具有與用於處置先進電晶體結構之新出現的半導體製程相容之蝕刻速率。 該技術在一態樣中以一種用於將氨氣溶解在去離子水中之系統為特徵。該系統包括一去離子水源。該系統進一步包括一氣體混合裝置，該氣體混合裝置包含：一第一入口，其與用於供應氨氣之一第一氣體源流體連通；一第二入口，其與用於供應轉移氣體之一第二氣體源流體連通；及一混合氣體出口，其用於輸出包括氨氣及轉移氣體之一氣體混合物。該系統進一步包括一接觸器，該接觸器經由該接觸器之至少一入口與該去離子水源及該混合氣體出口流體連通。該接觸器產生其中溶解有氨氣之去離子水。該系統進一步包括一感測器，該感測器與該接觸器之至少一入口流體連通以用於量測該去離子水之一流率。該系統進一步包括與該感測器連通之一控制器。該控制器經組態以基於由該感測器量測之去離子水之流率及一預定電導率設定點來設定自該第一氣體源供應之氨氣之一流率。 該技術可進一步包括以下特徵之任一者。在一些實施例中，該混合氣體出口在該接觸器之該至少一入口上游與該去離子水源流體連通。 在一些實施例中，一靜態混合裝置位於該接觸器之至少一入口上游。該靜態混合裝置用於將自該氣體混合裝置輸出之氣體混合物與自該去離子水源輸出之去離子水混合。 在一些實施例中，該接觸器係一填充管柱或填充塔式接觸器。在一些實施例中，該接觸器之至少一出口包括用於將一廢氣自該接觸器排出之一氣體出口及用於輸出其中溶解有氨氣之去離子水之一液體出口。 在一些實施例中，該系統進一步包括與該接觸器之頂部及底部流體連通之一流體位準感測器。在一些實施例中，該系統進一步包括與該接觸器流體連通之一壓力感測器。 在一些實施例中，該系統進一步包括一溫度感測器，該溫度感測器與該接觸器之至少一入口及該接觸器之至少一出口之一者流體連通，該溫度感測器與該至少一入口流體連通以量測去離子水之一溫度，該溫度感測器與該至少一出口流體連通以量測其中溶解有氨氣之去離子水之一溫度。在一些實施例中，該控制器與該溫度感測器連通，且該控制器進一步經組態以基於由該溫度感測器量測之一溫度來設定自該第一氣體源供應之該氨氣之流率。 在一些實施例中，該控制器進一步經組態以基於由該感測器量測之該去離子水之流率來調整自該第二氣體源輸出之轉移氣體之一壓力。在一些實施例中，該氣體混合裝置進一步包括與該氣體混合裝置之第一入口流體連通之至少一流量控制裝置。在一些實施例中，該氣體混合裝置進一步包括與該第二入口連通之一氣體噴射器，且該氣體噴射器位於該氣體混合裝置內以將該轉移氣體之一流量引導至該氣體混合裝置之該至少一流量控制裝置之一出口之一開口。 在一些實施例中，該系統進一步包括與該接觸器之該至少一液體出口流體連通之一幫浦。 在一些實施例中，該混合氣體出口與該去離子水源流體連通。在一些實施例中，該接觸器之至少一入口包括與該去離子水源流體連通之一液體入口及與該混合氣體出口流體連通之一氣體入口。在一些實施例中，該氣體入口包括該接觸器內之一出口孔，該出口孔基本上定位在該接觸器中之一液體之一平均位準處。 該技術在另一態樣中以一種用於將氨氣溶解在去離子水中之方法為特徵。該方法包括將氨氣供應至一氣體混合裝置之一第一入口，將一轉移氣體供應至該氣體混合裝置之一第二入口，及將包含來自該氣體混合裝置之氨氣及轉移氣體之一氣體混合物及去離子水供應至一接觸器。該方法進一步包括量測去離子水之一流率且基於去離子水之流率及一預定電導率設定點來設定氨氣之一流率。該方法進一步包括使其中溶解有氨氣之該去離子水自該接觸器流出。 該技術可進一步包括以下特徵之任一者。在一些實施例中，該方法進一步包括將自該氣體混合裝置輸出之該氣體混合物與該接觸器上游之該去離子水混合。 在一些實施例中，該接觸器係一填充管柱或填充塔式接觸器。在一些實施例中，該方法進一步包括將一廢氣自該接觸器之一氣體出口排出，且使其中溶解有氨氣之該去離子水自該接觸器之一液體出口流出。在一些實施例中，該方法進一步包括感測該接觸器中之流體之一流體位準。 在一些實施例中，該方法進一步包括感測該接觸器中之流體之一流體壓力。在一些實施例中，該方法進一步包括感測去離子水及其中溶解有氨氣之去離子水之至少一者之一溫度。 在一些實施例中，該方法進一步包括基於該溫度設定待進一步供應之氨氣之流率。在一些實施例中，該方法進一步包括基於去離子水之流率來調整該轉移氣體之一壓力。 在一些實施例中，該方法進一步包括利用至少一流量控制裝置來控制供應至該氣體混合裝置之該氨氣之一流率。在一些實施例中，該方法進一步包括供應該轉移氣體進一步包含將該氣體混合裝置內之該轉移氣體之一流量引導至該氣體混合裝置之該至少一流量控制裝置之一出口之一開口。 在該方法之一些實施例中，流動進一步包含經由該接觸器之一液體出口自該接觸器泵送其中溶解有氨氣之該去離子水。在一些實施例中，該方法進一步包括將該氣體混合物供應至該接觸器進一步包含將該氣體混合物供應至該接觸器之一氣體入口，其中該氣體入口包含該接觸器內之一出口孔，該出口孔基本上定位於該接觸器中之一液體之一平均位準處。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張2016年11月11日申請之美國臨時申請案第62/420,953號的權利，該案之全文係以引用的方式併入本文中。 包含溶解在DI-水中之NH3 氣體之一導電液體在半導體裝置製程中可用於沖洗或濕式清洗操作。例如，此一導電液體通常用於採用諸如單晶圓自旋工具之工具之製程中。自旋工具通常在一腔室中相繼地處理一單個晶圓。一些更高產量自旋工具可包括一個以上腔室(例如，20個腔室)以增加產量。然而，在個別腔室中實行之操作通常係不同步的，導致對導電沖洗劑之一隨機變化需求。因此，其中溶解NH3 氣體之DI-水源必須能夠在動態變化的流率下維持一穩定NH3 濃度，以維持沖洗劑之所需電導率。 圖1係用於產生及輸送包含其中溶解有一所需濃度的NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一系統100之一方塊圖。系統100包括氣體混合裝置110、接觸器115、感測器120a及感測器120b (統稱為感測器120)。系統100亦包括一電源(未展示)，且可包括一控制模組125。 氣體混合裝置110可包括一或多個氣體入口，且可連接至一或多個氣體源。在圖1中所示之實例中，氣體混合裝置110之一第一入口與一NH3 氣體源流體連通，且氣體混合裝置110之一第二入口與用於供應一轉移氣體之一源流體連通。在一些實施例中，轉移氣體源提供氮(N2 )氣。在一些實施例中，轉移氣體源提供一惰性氣體(例如，氬氣、氦氣)。 氣體混合裝置110可包括複數個可變閥、開/關閥、過濾器及質量流量控制器，以監測及/或控制進入及離開氣體混合裝置110之每種氣體之流率及量。氣體可在經由一出口離開之前在氣體混合裝置110內混合。離開氣體混合裝置110之氣體混合物可被輸送至接觸器115。 在在接觸器115中將NH3 氣體與DI-水混合之前，使用氣體混合裝置110將NH3 氣體與一轉移氣體混合提供了某些優點。例如，將NH3 氣體與在水中具有一低溶解度之一轉移氣體(諸如N2 )混合可防止DI-水吸回至NH3 供應中，因為轉移氣體用於將DI-水與NH3 供應管線及控制閥分離。進一步言之，N2 與NH3 氣體混合時不會產生一易燃混合物，因此避免了安全問題。氣體混合裝置110之操作及其為該技術提供之額外優點在下文參考圖5及6更詳細地論述。 接觸器115通常包括用於自氣體混合裝置110接收氣體混合物之至少一入口、用於自一DI-水源接收DI-水之至少一入口、用於釋放或排出過量氣體(例如，廢氣)之至少一出口，及用於輸送沖洗劑或導電液體輸出(例如，其中溶解有NH3 氣體之DI-水)之至少一出口。氣體混合物可被注入或排入至接觸器115中。若需要，接觸器115可被加壓或抽空。接觸器115通常允許產生無泡沖洗液體。 系統100可包括感測器120，用於監測至系統100之各種輸入以及自接觸器115輸出之導電液體的複數個參數。在一些實施例中，感測器120a包括用於量測來自DI-水源之DI-水之一流率之一流量計，且感測器120b包括用於量測自接觸器115輸出之液體之溫度之一溫度感測器。在一些實例中，感測器120b進一步包括用於量測自接觸器115輸出之液體之電導率之一電導率感測器。在一些實施例中，系統100可包括一或多個其他感測器，用於在系統100內之各個階段處量測氣體及液體的複數個參數。此等參數可包括流率、電導率、溫度及壓力。 控制模組125可與感測器120及氣體混合裝置110流體連通及/或電連通。控制模組125可包括一處理器、記憶體資源、一小鍵盤，及一顯示器。處理器可為(例如)一電腦之一微處理器。控制模組125可允許自動控制及/或監測系統100中之每一閥、質量流量控制器，及感測器。在一些實施例中，系統100中之每一閥、質量流量控制器，及感測器可被手動控制。 在一實施例中，控制模組125可基於由一使用者選擇之一電導率(Kappa)設定點來判定提供給氣體混合裝置110且隨後提供給接觸器115之NH3 氣體的所需劑量。例如，當NH3 溶解在水(H2 O)中時，其根據以下反應解離，導致形成一銨顆粒及氫氧化物顆粒： NH3 + H2 O ＜-＞ NH4 + + OH- 反應式1 解離係由作為一水溫函數之基本解離常數Kb 所決定。Kb 之溫度相依性已被特徵化，且係可儲存在控制模組125中之一預定量。為由控制模組125執行之計算目的，可將NH4 + 及OH- 之濃度近似為相同。以下公式基於在經量測水溫(例如，由感測器120b量測之溫度)下之解離常數Kb 提供所需NH3 濃度「cNH3 」。 cNH3 =(cNH4 + ^2+Kb (T)*cNH4 + )/Kb (T) 反應式2 可根據濃度cNH3 及由感測器120a量測之DI-水流率計算所需NH3 氣體流量： FNH3 = FH2 O * cNH3 反應式3 基於溫度相依的特定等效電導率LambdaNH4 (T) + LambdaOH- (T)，NH4 + 濃度及OH- 濃度導致電導率等於Kappa。特定等效電導率之溫度相依性已被特徵化，且係可儲存在控制模組125中之預定量。因此控制器能夠根據自接觸器115輸出之液體之經量測溫度T來計算LambdaNH4 (T)+ LambdaOH- (T)。控制器根據以下公式自給定電導率設定點Kappa計算cNH4 + ： Kappa = (LambdaNH4 (T) + LambdaOH- (T)) * cNH4 + 反應式4 因此，控制模組125計算一前饋控制迴路中之所需NH3 氣體流量，從而允許系統100快速地對DI-水流率變化作出反應，並提供具有所需電導率之一沖洗液體。例如，控制模組125可控制系統100之一或多個閥以調整氣體及/或DI-水之流率。在一些實施例中，計算包括基於由感測器120b量測之液體之所得電導率非常緩慢地改變之一校正因數。 在一些實施例中，控制模組125基於來自DI-水供應器之DI-水之經量測溫度來計算待供應之NH3 氣體之所需流率或劑量。在一些實施例中，控制模組125基於自接觸器115輸出之導電流體之經量測流率來計算待供應之NH3 氣體之所需流率或劑量。在一些實施例中，待供應之NH3 氣體之所需流率或劑量之計算可基於關於系統中之液體之溫度範圍之預定假設，而不需要獲得一實際溫度量測值。例如，溫度值可基於在半導體製造設施處觀察到的典型環境條件。 圖2展示了用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統200之一詳圖。 系統200包括用於將一轉移氣體與NH3 氣體混合之一氣體箱或氣體混合裝置C1。氣體混合裝置C1與用於將NH3 氣體溶解在DI-水中之一接觸器B1流體連通。氣體混合裝置C1包括用於接收NH3 氣體之第一入口及用於接收一轉移氣體之一第二入口。 來自一第一氣體源之NH3 氣體藉由止回閥V21、限流器V27及氣動雙向閥V25供應至氣體混合裝置C1之第一入口，該止回閥V21可幫助避免轉移氣體流入NH3 供應管線中所引起的污染，該限流器V27可在供應中出現一氣體洩漏之情況下限制NH3 流動，該氣動雙向閥V25可在系統200停機時用於隔離NH3 入口。 來自一第二氣體源之轉移氣體藉由止回閥V29及調壓器PRC5 (包括閥V5)供應至氣體混合裝置C1之第二入口，該止回閥V29可幫助避免NH3 氣體進入轉移氣體供應器之交叉污染，該調壓器PRC5用於控制轉移氣體壓力。安全閥V10位於調壓器PRC5與氣體混合裝置C1之第二入口之間，且可用作一安全裝置以在災難性系統故障之前減輕供應管線中之壓力累積。 包含NH3 氣體及轉移氣體之一氣體混合物藉由氣動雙向閥V2及限流器V24自氣體混合裝置C1之一出口供應至接觸器B1之一入口，該氣動雙向閥V2在停機時及警報狀況期間將氣體混合裝置C1與接觸器B1隔離，該限流器V24可在一意外壓力增加之情況下限制液體回流至氣體混合裝置C1中。電容式液體感測器M5位於氣體混合裝置C1之出口附近，並用作偵測液體回流之一安全感測器。在一些實施例中，電容式液體感測器M5與限流器V24結合使用作為系統200的安全措施之部分。手動雙向閥V91允許在系統維護期間淨化混合氣體供應管線。 在圖2的圖中，用於經由限流器V24接收氣體混合物之接觸器B1之入口展示為位於接觸器B1之底部處。該圖反映了一氣體-液體接觸裝置(如接觸器B1)之典型操作模式，其中使氣體在儘可能低的位置處進入接觸裝置以達成氣體與液體之間之最高可能質量轉移速率。稍微違反直覺的是，自接觸器B1之此點供應氣體混合物可導致出口液體之電導率之大幅波動，此係非所需的。 在一些實施例中，藉由將接觸器入口之開口定位在接觸器B1內使得其基本上處於接觸器中之液體之平均位準或高度處，可達成輸出液體電導率之更好穩定性。此概念在圖2中由自接觸器入口朝接觸器B1之中心延伸之虛線標示。因此，即使接觸器B1之氣體入口經實體地定位以在接觸器B1之底部或附近供應氣體混合物，接觸器B1內部之入口管之出口孔仍然可定位在導致輸出液體之電導率之更好穩定性之一高度處。 接觸器B1可進一步包括用於排出或排空由在其內發生之反應產生的氣體之一出口。例如，當來自氣體混合物之NH3 溶解在接觸器B1內之DI-水中時，轉移氣體可自接觸器B1之一出口排出。在一些實施例中，未溶解的NH3 氣體之一小部分自接觸器B1排出。在一些實施例中，接觸器B1之氣體出口藉由限流器V28、氣動雙向閥V4及氣體過濾器Filter 5與一排氣埠(圖2，「廢氣出口」)流體連通，該限流器V28可用於有效地「抑制」氣體自接觸器B1流出，該氣動雙向閥V4可在停機時隔離氣體出口，該氣體過濾器Filter 5用於防止排氣污染物透過其氣體出口進入接觸器B1。進一步言之，手動雙向閥V92可用作用於系統200之維護之一淨化閥。 如圖2中所示，DI-水可自一DI-水源藉由氣動雙向閥V3及氣動雙向閥V6供應至接觸器B1，該雙向閥V3可在停機時隔離DI-水入口管線，該氣動雙向閥V6可用於控制DI-水至接觸器B1液體入口之流率。進一步言之，定位器POSV6係可用於控制閥V6之位置之一氣動定位裝置。P2係可選增壓幫浦，其用於提供足夠水壓以使得系統200能夠在具有壓力受限之一DI-水供應器之位置處進行操作。在一些實施例中，電容式氣體感測器L4與DI-水供應管線流體連通且可用於判定供應管線內部是否有液體。 系統200進一步包括用於自DI-水源供應之DI-水之一旁路流動路徑。旁路路徑可用於稀釋自接觸器B1輸出之液體。如圖2中所示，定位器POSV31係一氣動定位裝置，且可用於使用氣動雙向閥V31之連續閥位置調整來控制旁路流率。流量計FR31可量測DI-水之旁路流量，且因此可用於判定旁路路徑中的閥之所需位置，以控制來自接觸器B1之其中溶解有NH3 之DI-水與沒有溶解氨之未混合去離子DI-水之混合比。量測來自壓力感測器PR3之入口DI-水壓亦可用於計算閥V6及V31之所需閥位置。在一些實施例中，分離器S3位於DI-水供應管線與壓力感測器PR3之間。分離器(諸如分離器S3)可用於防止系統200中之液體由於與壓力感測器之不銹鋼殼體或主體接觸而被污染。在一些實施例中，系統200包括一或多個壓力感測器，其等係由可與系統200中之液體直接接觸之材料構成。 為在接觸器B1之液體出口處維持足夠壓力並有利於輸出液體中之一恆定、穩定濃度的NH3 ，量測及控制接觸器B1內部之壓力。壓力控制作用於自DI-水源至接觸器B1或旁路路徑中之DI-水流。由DI-水源供應之DI-水之壓力由壓力感測器PR3量測，且接觸器B1內部之壓力由壓力感測器PR4量測。在一些實施例中，分離器S4位於混合氣體供應管線與壓力感測器PR4之間。此等壓力量測值可用於計算閥V6之打開位置。一控制器(例如，圖1，控制模組125)可用於經由定位裝置POSV6來控制閥V6之打開位置。 本文中描述之壓力控制原理將入口DI-水壓力與出口液體壓力分離，並有利地維持接觸器B1內部之一穩定壓力。此係至關重要的，因為接觸器B1中之壓力波動可能導致氣體供應管線中之未立即溶解在DI-水中之NH3 氣體之一積聚，導致導電輸出液體之一濃度下降。因此，在接觸器B1內部維持一穩定壓力係非常重要的。 在一些實施例中，接觸器B1係一填充管柱或填充塔式接觸器，其填充有填塔料以當液體自接觸器之頂部流至底部時提供一實質氣體液體接觸表面。 接觸器B1內部可維持某個液位。例如，接觸器B1之一平行線作為液位計，其中液位計用電容計L1量測。在一些實施例中，液位基本維持在接觸器B1之下部，且接觸器B1主要用氣體填充。 電容式液體感測器LAH量測接觸器B1內部之液位，且若該液位上升得過高，則提供一警報作為一安全特徵以避免液體流入接觸器B1之氣體出口。電容式氣體感測器LAL亦量測接觸器B1內部之液位，且若該液位變得過低，則提供一警報作為一安全特徵以避免使氣體流入接觸器B1之液體出口。 具有根據由使用者選擇之電導率設定點之一電導率之導電輸出液體(例如，其中溶解有NH3 之DI-水)可自接觸器B1之至少一液體出口輸出以用於半導體製造操作(例如，沖洗操作、濕式清洗操作)。接觸器B1之至少一液體出口可藉由過濾器Filter 81及氣動雙向閥V8與系統200之一或多個液體出口流體連通，該過濾器81可過濾導電輸出液體，該氣動雙向閥V8可在系統200停機時隔離接觸器B1之液體出口。氣動雙向閥V12可用作用於維護系統200之一過濾器排放閥，且限流器V41可用於限制自過濾器Filter 81排出之液體之流量。進一步言之，可使用氣動雙向閥V13來對過濾器Filter 81進行除氣。 在一些實施例中，氣動雙向閥V11可用作一中央排放閥，且氣動雙向閥V15可用作用於各種維護目的之一額外排放器。 自接觸器B1輸出之導電液體之流率可用流量計FR21量測。在一些實施例中，FR21係一超聲波流量量測裝置。在一些實施例中，系統200包括用於量測來自DI-水源之DI-水之流率之一流率感測器。自接觸器B1輸出之導電液體之溫度可使用感測器Q1在混合裝置之出口處量測。在一些實施例中，感測器Q1係一組合電導率及溫度感測器，且亦量測液體之電導率。在一些實施例中，使用一單獨感測器來量測自接觸器B1輸出之液體之電導率。如上文所論述，可使用DI-水流率及導電液體溫度量測值來計算所需NH3 氣體流率、為在液體流率變化時達成非常快速之電導率變化而施加之前饋控制。 限流器V43可用於透過或藉由感測器Q1限制液體流動，且氣動雙向閥V14可用於針對停機而隔離感測器Q1。在一些實施例中，系統200包括容量液體感測器M12，其係位於一滴盤中或該滴盤上以偵測漏水之一液體感測器。在一些實施例中，系統200包括用於除去洩漏至滴盤中之液體之一排水管。在一些實施例中，系統200包括壓力感測器PR18用於量測容置系統200之組件之一機櫃之壓力差，且PR18產生一警報以指示故障模式，諸如不存在來自系統200之排氣流。在一些實施例中，乾淨的乾燥空氣CDA被供應至系統200以操作氣動控制閥。在一些實施例中，系統200包括可用於偵測系統200之組件中之洩漏之一探測器(sniffer)埠。 在上述例示性系統200中，氣體混合物被供應至位於接觸器底部或接近底部之一入口。進一步言之，氣體混合物經由入口管之一出口孔進入接觸器中之液體，該入口管之出口孔亦可位於接觸器之底部或接近接觸器之底部，或替代地可基本上定位在接觸器中之液體之平均位準或高度處用於更好地穩定輸出液體之電導率。 判定了氣體混合物對DI-水之劑量點回應於DI-水流量變化而影響液體之NH3 濃度之穩定性以及相關地影響電導率。接觸器中存在不流動的「死」體積的氣體及液體作為一緩沖劑，其可延緩系統對NH3 流率變化之反應。因此，在一些實施例中，將氣體混合物提供至接觸器之上部或直接提供至接觸器之液體入口上游之DI-水供應管線中係有利的。 圖3係用於產生及輸送其中溶解一所需濃度的NH3 氣體之DI-水之一系統300之一方塊圖。系統300基本上類似於系統100且包括氣體混合裝置110、接觸器115、感測器120a及感測器120b (統稱為感測器120)。系統300亦包括一電源(未展示)，且可包括一控制模組125。 然而，如圖3中所示，來自氣體混合裝置110之氣體混合物被供應至接觸器115之液體入口上游之DI-水供應管線，而非直接供應至接觸器115之一單獨入口。進一步言之，在連接氣體混合物之位置的下游之DI-水供應管線之一較高直徑部分中可安裝有混合元件。因此，藉由將氣體混合物直接配給至DI-水供應管線中，大部分NH3 氣體可在進入接觸器115之前溶解在DI-水中。 隨後，將包含DI-水及已溶解NH3 之導電液體連同殘留的未溶解氣體一起饋入接觸器115之頂部中。接觸器115可為一填充管柱或填充塔式接觸器，其填充有填塔料以提供一實質上氣體-液體接觸表面。在接觸器115內，剩餘的未溶解NH3 氣體溶解在該液體中。同時，液體與其自身混合，導致NH3 在液體中更均勻分佈。進一步言之，液體及轉移氣體分離，且僅導電液體自接觸器115底部處之液體出口流出，而轉移氣體自接觸器115頂部處之廢氣出口排出。 圖4展示了用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統400之一詳圖。 系統400包括用於將一轉移氣體與NH3 氣體混合之一氣體箱或氣體混合裝置C1。氣體混合裝置C1與用於將NH3 氣體溶解在DI-水中之一接觸器B1流體連通。氣體混合裝置C1包括用於接收NH3 氣體之第一入口及用於接收一轉移氣體之一第二入口。 來自一第一氣體源之NH3 氣體藉由手動雙向閥V95、限流器V27、止回閥V21及氣動雙向閥V25供應至氣體混合裝置C1之第一入口，該手動雙向閥V95用於允許根據需要手動控制氣體流量，該限流器V27可在供應漏氣之情況下限制NH3 流動，該止回閥V21可有助於避免由轉移氣體流入NH3 供應管線引起之污染，該氣動雙向閥V25在系統400停機時可用於隔離NH3 入口。壓力感測器PR9可用於量測NH3 氣體之壓力用於控制及診斷目的。手動雙向閥V93允許在安裝之後檢查NH3 氣體供應管線之密封性。 來自一第二氣體源之轉移氣體藉由氣動雙向閥V26、止回閥V29、調壓器PRC5 (包括閥V5)及限流器V36供應至氣體混合裝置C1之第二入口，該氣動雙向閥V26可在停機時隔離轉移氣體供應管線，該止回閥V29可幫助避免NH3 氣體進入轉移氣體供應器之交叉污染，該調壓器PRC5用於控制轉移氣體壓力，該限流器V36限制轉移氣體流量。例如，可藉由維持跨限流器V36之一經計算壓力差來控制轉移氣體之流量。此具有如下優點：可控制氣體流量，同時獲得關於氣體入口壓力之診斷信息。在一些實施例中，壓力感測器PRC5亦可在系統400啟動期間用作一參考壓力感測器。 出於安全原因，系統400進一步包括閥V32、V30及VN2C1 以及流量計FRN2C1 ，且為維護任務而允許系統被清除NH3 氣體。在一些實施例中，在一NH3 洩漏之情況下，使用流量計FRN2C1 及閥VN2C1 來防止NH3 及空氣之一可燃混合物在氣體混合裝置內部形成。例如，其等可用於在氣體交換不充分之區域中提供諸如N2 之轉移氣體，其中一NH3 氣體洩漏可引起具有空氣之一可燃混合物。 包含NH3 氣體及轉移氣體之一氣體混合物藉由氣動雙向閥V2及限流器V24自氣體混合裝置C1之一出口供應至接觸器B1上游之DI-水供應管線，該氣動雙向閥V2在停機時及警報狀況期間將氣體混合裝置C1與DI-水供應管線隔離，該限流器V24可在一意外壓力增加之情況下限制液體回流至氣體混合裝置C1中。電容式液體感測器M5位於氣體混合裝置C1之出口附近，並用作偵測液體回流之一安全感測器。在一些實施例中，電容式液體感測器M5與限流器V24結合使用作為系統200的安全措施之部分。手動雙向閥V91允許在系統維護期間淨化混合氣體供應管線。 如圖4中所示，DI-水可係藉由氣動雙向閥V3及氣動雙向閥V6自一DI-水源供應至接觸器B1，該雙向閥V3可在停機時隔離DI-水入口管線，該氣動雙向閥V6可用於控制DI-水至接觸器B1液體入口之流率。進一步言之，定位器POSV6係可用於控制閥V6之位置之一氣動定位裝置。P2係一可選增壓幫浦，用於提供足夠壓力以使得系統400能夠在具有壓力受限之一DI-水供應器的位置處進行操作。 過濾器Filter 83及Filter 82可在DI-水被供應至接觸器之前將DI-水過濾，以除去可能已經自幫浦P1的泵送動作或自供應管線中之閥之任一者的動作而引入的任何顆粒。氣動雙向閥V17可被用作用於維護系統400之一過濾器排放閥，且限流器V44可被用於限制自過濾器Filter 82排出之液體的流量。進一步言之，可使用氣動雙向閥V18來對過濾器Filter 82進行除氣。類似地，氣動雙向閥V16可被用作用於維護系統400之一過濾器排放閥，且限流器V45可被用於限制自過濾器Filter 83排出之液體的流量。可使用氣動雙向閥V19來對過濾器Filter 83進行除氣。 來自壓力感測器PR3之對入口DI-水壓的量測值亦可被用於計算閥V6的所需閥位置。在一些實施例中，分離器S3係位於DI-水供應管線與壓力感測器PR3之間。 在一些實施例中，電容式氣體感測器L4經附接至DI-水供應管線之外表面，且可被用於判定供應管線內部是否有液體。DI-水供應器的流率可被用流量計FR21量測。在一些實施例中，FR21係一超聲波流量量測裝置。在一些實施例中，系統400包括用於量測來自接觸器之一液體出口之導電液體之流率之一流率感測器。 接觸器B1可進一步包括用於排出由在其內發生之反應產生之氣體之一出口。例如，當來自氣體混合物之NH3 溶解在接觸器B1內之DI-水中時，轉移氣體可自接觸器B1之一出口排出。在一些實施例中，未溶解的NH3 氣體的一小部分係自接觸器B1排出。在一些實施例中，接觸器B1之氣體出口係藉由限流器V28、氣動雙向閥V4及氣體過濾器Filter 5來與一排氣埠(圖4，「廢氣出口」)流體連通，該限流器V28可被用於有效地「抑制」自接觸器B1流出之氣體，該氣動雙向閥V4可在停機時隔離氣體出口，該氣體過濾器5用於防止排氣污染物透過其氣體出口進入接觸器B1。進一步言之，手動雙向閥V92可被用作用於系統400之維護之一淨化閥。 在一些實施例中，接觸器B1係一填充管柱或填充塔式接觸器，其填充有填塔料以當液體自接觸器之頂部流至底部時提供一實質氣體液體接觸表面。 接觸器B1內部可維持某個液位。例如，接觸器B1之一平行線作為液位計，其中液位計用電容計L1量測。在一些實施例中，接觸器B1主要填充有氣體且液位基本上維持在接觸器B1之下部。 電容式液體感測器LAH量測接觸器B1內部之液位，且若該液位上升得過高，則提供一警報作為一安全特徵以避免液體流入接觸器B1之氣體出口。電容式氣體感測器LAL亦量測接觸器B1內部之液位，且若該液位變得過低，則提供一警報作為一安全特徵以避免使氣體流入接觸器B1之液體出口。 控制模組藉由調整經由閥V6之水流量及PRC5處之轉移氣體壓力來控制在壓力感測器PR4及PR10處量測之接觸器內之液位及壓力。特定言之，出於安全目的，壓力感測器PR10用於偵測接觸器內之過壓。在一些實施例中，分離器S4位於混合氣體供應管線與壓力感測器PR4之間，且分離器S10位於混合氣體供應管線與壓力感測器PR10之間。 具有根據由使用者選擇之電導率設定點之一電導率之導電輸出液體(例如，其中溶解有NH3 之DI-水)可自接觸器B1之至少一液體出口輸出以用於半導體製造操作(例如，沖洗操作、濕式清洗操作)。接觸器B1之至少一液體出口可藉由過濾器Filter 81及定位器POSV8 (一氣動定位裝置)與系統400之一或多個液體出口流體連通，該過濾器Filter 81可將導電輸出液體過濾，該定位器POSV8可用於使用氣動雙向閥V8之連續閥位置調整來控制來自系統之液體流量。在一些實施例中，系統400包括一幫浦P1以增強自系統輸出之導電液體之壓力。 氣動雙向閥V12可用作用於維護系統400之一過濾器排放閥，且限流器V41及V42可用於限制自過濾器Filter 81排出之液體之流量。進一步言之，可使用氣動雙向閥V13及V20來對過濾器Filter 81進行除氣。出於各種維護目的，氣動雙向閥V15可作為一額外排水管。壓力感測器PR8可用於量測導電液體之壓力。控制器可使用在壓力感測器PR8處量測之壓力來判定幫浦P1之泵送功率之調整程度，以在動態改變液體流率下在系統400之出口處提供一恆定壓力。在一些實施例中，分離器S8位於導電液體供應管線與壓力感測器PR8之間。 在一些實施例中，氣動雙向閥V11可用作一中央排放閥，且氣動雙向閥V15可用作用於各種維護目的之一額外排放器。 自接觸器B1輸出之導電液體之溫度可使用感測器Q1在混合裝置之出口處量測，且可使用感測器TR1來量測導電液體之電導率。在一些實施例中，感測器Q1係一組合電導率及溫度感測器。限流器V43可用於透過或藉由感測器Q1及感測器TR1限制液體流量，且氣動雙向閥V14可用於針對停機而隔離感測器Q1及感測器TR1。 如上文所論述，結合電導率設定點使用DI-水流率及導電液體溫度量測值來計算所需NH3 氣體流率、為在液體流率變化時達成非常快速電導率變化而施加之前饋控制。在一些實施例中，NH3 氣體流率計算係基於自接觸器B1輸出之導電液體之流率之量測值。在一些實施例中，NH3 氣體流量計算係基於自DI-水源供應之DI-水之溫度量測值。在一些實施例中，將一靜態溫度值用於NH3 氣體流率計算。 在一些實施例中，系統400包括容量液體感測器M12，其係位於一滴盤中或該滴盤上以偵測漏水之一液體感測器。在一些實施例中，系統400包括用於除去洩漏至滴盤中之液體之一排水管。在一些實施例中，系統400包括壓力感測器PR18用於量測容置系統400之組件之一機櫃之壓力差，且PR18產生一警報以指示故障模式，諸如不存在來自系統400之排氣流。在一些實施例中，系統400使用感測器Q2作為一安全監測器來監測機櫃之NH3 位準以偵測NH3 氣體洩漏。在一些實施例中，乾淨的乾燥空氣CDA被供應至系統400以操作氣動控制閥。在一些實施例中，系統400包括可用於偵測系統400之組件中之洩漏之一探測器埠。 圖5係根據本文中描述之技術之實施例之一例示性氣體混合裝置500之一方塊圖。氣體混合裝置500用於將在第一入口520處供應之NH3 氣體與在入口525處供應之一轉移氣體(例如，N2 氣體)混合，且經由混合氣體出口535輸出所得氣體混合物。 轉移氣體之流率可使用一質量流量控制器或後面定位有一限流器之一壓力控制器來控制。可使用一或多個質量流量控制器來控制NH3 氣體之流率。圖5之實例展示了用於控制NH3 氣體流量之一單個質量流量控制器之組件。質量流量控制器包括與入口520流體連通之質量流量計MFM 505及進一步與混合氣體出口535流體連通之比例閥510。質量流量控制器進一步包括與MFM 505及比例閥510電連通之控制器515。控制器515自另一控制器或處理器(例如，圖2及3之控制模組125)接收一設定點540，將其與來自MFM 505之經量測流率進行比較，並相應地調整比例閥510以達成由設定點540指定之流率。 湍流氣體流量及壓力波動可導致氣體混合裝置中之NH3 氣體與轉移氣體之一不均勻混合物。隨著NH3 氣體供應管線之長度增加，此等不規則性之影響可能變得更加明顯。甚至NH3 質量流量控制器之出口殘端亦促成氣體混合物中之一NH3 劑量不均勻，因為需要少量NH3 氣體來影響輸出液體之電導率。例如，在一典型的質量流量控制器中，比例閥位於一金屬主體內部，該主體金屬之一出口埠連接至一氣體管道或管。自比例閥至出口處之連接接頭之典型的短內部流動通道仍然可含有足夠未混合的NH3 ，以引起氣體混合物中之劑量波動，即使系統中之壓力變化很小。此等劑量波動在半導體製造中係非所需的，因為其等導致系統出口中之液體之電導率波動。因此，不可能使用已知組態來達成系統出口中之液體之所需電導率穩定性。 然而，歸因於比一客製化設計更具成本優點，使用一標準質量流量控制器係較佳的。本技術經組態以克服上述問題。在一些實施例中，透過一中央注入管或管道(例如，注入管道530)將轉移氣體直接饋送至用於控制NH3 氣體流量之質量流量控制器之比例閥出口之開口。注入管可安裝在具有一開口之t形接頭中，該開口經定位使得轉移氣體與NH3 之混合點自連接接頭之遠端移動至基本上位於質量流量控制器比例閥之內部出口處或附近。在一些實施例中，轉移氣體注入管之開口距離質量流量控制器比例閥之內部出口約5 mm至10 mm。此措施可減少系統中純(例如，未混合的)NH3 氣體體積，並因此減少或消除接觸器之內部壓力之波動對系統出口中之液體電導率之穩定性之影響。同時，標準質量流量控制器仍然可在系統中使用，提供一經濟優點。 NH3 氣體在系統中之所需流率相當小。例如，在一給定溫度下具有自0.5 L/min至32 L/min之液體流量範圍及介於5 μS/cm與40 μS/cm之間之一電導率設定點之一典型系統中，NH3 氣體流率可介於0.48 sccm與1197 sccm之間。在某些情況下，使用更高流量及電導率範圍以及一流率，例如48 L/min之一液體流率及高達200 μS/cm之一電導率設定點，此需要約41.1 slm之一NH3 氣體流量。然而，對於一些例示性應用，所需氣體流量範圍可跨越至少三個量級，其不能由一單個質量流量控制器覆蓋，該單個質量流量控制器通常可覆蓋一至一個半量級之一流量範圍。 在一些實施例中，氣體混合裝置包括複數個質量流量控制器以覆蓋大範圍的所需NH3 氣體流量。圖6係根據本文中描述之技術之實施例之一例示性氣體混合裝置600之一方塊圖。氣體混合裝置600用於將在第一入口620處供應之NH3 氣體與在入口625處供應之一轉移氣體(例如，N2 氣體)混合，且經由混合氣體出口635輸出所得氣體混合物。氣體混合裝置600包括三個質量流量控制器(MFC1至MFC3)及分別向MFC1至MFC3供應NH3 氣體之入口閥V601至V603。過濾器640可用於在混合氣體被提供給接觸器之前將混合氣體過濾。安全閥V604可用作一安全裝置以在災難性系統故障之前緩解供應管線中之壓力累積。 雖然圖6展示了三個質量流量控制器，但是一般技術者將明白，可使用更少或更多質量流量控制器而不偏離本技術之精神及範疇。 質量流量控制器MFC1至MFC3之各者配備有與圖5之注入管道530類似之一中央注入管，用於基本上在每一質量流量控制器的比例閥(未展示)之內部出口處或附近注入轉移氣體流。因此，可將全部轉移氣體流施加至用於將NH3 饋入至轉移氣體中之所有質量流量控制器中。在操作期間，轉移氣體之流量回應於經量測液體流率而變化，以考慮轉移氣體在水中之溶解度。在一些實施例中，轉移氣體回應於NH3 氣體之流率而被控制，以充當NH3 與DI-水之間之一緩衝劑。轉移氣體之流率亦用於維持接觸器內部之液位。 在一些實施例中，氣體混合裝置包括一或多個快速開關閥而非一或多個質量流量控制器來控制NH3 氣體流量。因為快速開關閥可具有毫秒或更低範圍內之開關時間，所以可向系統供應一幾乎連續NH3 氣體流率。開關閥以如下方式佈置：在開關閥下游沒有大量NH3 氣體體積。在一些實施例中，此用用於將轉移氣體直接供應至閥關閉物之一注入管來達成。 圖7係根據本文中描述之技術之實施例之用於將NH3 氣體溶解在DI-水中之一方法700之一流程圖。可將NH3 氣體供應(705)至一氣體混合裝置之一第一入口。如上所述，氣體混合裝置可具有與一第一氣體源流體連通之一第一入口以用於將NH3 氣體供應至氣體混合裝置。可將轉移氣體可供應(710)至氣體混合裝置之一第二入口。例如，氣體混合裝置可具有與一第二氣體源流體連通之一第二入口以用於將轉移氣體供應至氣體混合裝置。 NH3 氣體及轉移氣體可在氣體混合裝置內混合以產生一氣體混合物。將包含來自氣體混合裝置之NH3 氣體及轉移氣體之氣體混合物及DI-水供應(715)至一接觸器。在一些實施例中，氣體混合裝置包括與接觸器之一氣體入口流體連通之一混合氣體出口，且DI-水與接觸器之一液體入口流體連通。 在一些實施例中，將氣體混合物提供給接觸器上游之DI-水供應管線。例如，氣體混合裝置之混合氣體出口可在基本上在接觸器之頂部處或附近之入口上游之一位置處與DI-水供應管線流體連通。此組態係有利的，因為大部分NH3 氣體可在進入可溶解剩餘NH3 氣體之接觸器之前溶解在DI-水中。為進一步增強此效果，一靜態混合器可在氣體混合物被提供至DI-水供應管線之位置下游但在接觸器入口上游之某個位置與DI-水供應器同軸定位。 可量測(720) DI-水之流率，且可基於DI-水之經量測流率及一預定電導率設定點來設定(725)NH3 氣體之一流率。例如，如上所述，系統中之一控制模組可基於使用DI-水流率之一量測值及一電導率設定點(例如，Kappa)之計算來設定提供給氣體混合裝置之所需NH3 氣體劑量，該電導率設定點由使用者提供以指示自系統輸出之所得導電液體之所需電導率。所需NH3 氣體流率可與所需DI-水流率及/或所得導電液體之電導率成比例。在一些實施例中，NH3 流率計算係基於導電液體輸出之一流率量測值而非DI-水流率。 如上文詳細地描述，待供應之NH3 氣體之所需流率或劑量之計算可基於關於系統中之液體之溫度範圍之預定假設，而不需要獲得一實際溫度量測值。此可提供某些優點，諸如降低前端設備複雜性及成本以及由於不必維護原本用於進行溫度量測所需之額外組件而降低擁有成本。進一步言之，可由於較少主動組件需要整合而減少系統軟體之開發時間，且可減少處理時間，因為不需要處理週期來獲得溫度量測，且用於計算之溫度值可為靜態的。 在一些實施例中，一溫度感測器定位在接觸器之一入口處或附近，以用於感測或量測進入接觸器之DI-水(或DI-水及氣體混合物)之溫度。在一些實施例中，一溫度感測器定位在接觸器之一出口處或附近，以用於感測或量測自接觸器輸出之導電液體(例如，其中溶解有NH3 氣體之DI-水)之溫度。控制模組可與一或多個溫度感測器連通，且可周期性地或持續地接收指示液體溫度之感測器輸出信號。 溫度量測可用於需要更高精確度之所得導電液體之電導率之應用。例如，代替使用一假定或靜態液體溫度值來計算所需NH3 氣體流率的是，控制模組除了量測DI-水流率及由使用者提供之電導率設定點之外亦可使用液體之實際溫度之一量測值來執行該控制模組的計算。 其中溶解有NH3 氣體之DI-水可自接觸器流出(730)。在一些實施例中，其中溶解有NH3 氣體之DI-水自接觸器之一液體出口流出並離開系統用於一濕式清洗操作。在一些實施例中，該系統包括位於接觸器出口下游之一幫浦，用於增強由系統供應之導電液體之壓力。 圖8係用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統之效能之一曲線圖。該例示性系統經設計而在一填塔料管柱底部具有一氣體入口，此係此一系統之典型組態。圖8包括對應於自接觸器輸出之液體之電導率(以μS/cm為單位)之一曲線820，一曲線810與該曲線820重疊，該曲線810指示在10 μS/cm之一電導率設定點下在50分鐘之系統操作過程中量測之系統中之液體流率(以L/min為單位)。 在系統操作期間，在量測輸出液體之電導率的同時，週期性地增加或減少液體流率。如圖8中所示，輸出液體之電導率自設定點之波動通常小於5 μS/cm，其中較大瞬時偏差遵循液體流率變化，且偏差830係與自設定點之近似10μS /cm的最大觀察偏差。 圖9係用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統之效能之一曲線圖。對應於圖9之曲線圖之系統包括本文中(圖4及圖5)描述之最佳化，諸如將混合氣體出口供應至接觸器入口上游之DI-水供應管線。 圖9包括對應於自接觸器輸出之液體之電導率(以μS/cm為單位)之一曲線920，一曲線910與該曲線820重疊，該曲線810指示在10 μS/cm之一電導率設定點下在120分鐘之系統操作過程中量測之系統中之液體流率(以L/min為單位)。 在系統操作期間，在量測輸出液體之電導率的同時，週期性地增加或減少液體流率。如圖9中所示，輸出液體之電導率自設定點之波動通常小於1 μS/cm，其中僅1 μS/cm或更小之細微短暫瞬時偏差遵循液體流率變化。 因此，如所證實，本技術可在比現有系統顯著更高的流率範圍內維持對輸出液體電導率對之一精確控制。所應用的控制系統僅將所需NH3 氣體饋入系統中，沒有任何過量，從而相對於現有系統提供一經濟優點。進一步言之，歸因於氣體與DI-水之間的直接接觸，水中之NH3 吸收率幾乎為100%。對於例如40 μS/cm之供應液體之一典型電導率設定點，在廢氣中未偵測到銨，導致NH3 環境污染之一風險遠低於現有系統。 進一步言之，NH3 之溶液可表現出對矽之一蝕刻行為。對於某些半導體程序，諸如先進電晶體結構(例如，finFET)之處置，需要一經界定但僅非常小的蝕刻能力。經界定稀釋NH3 溶液可在某些NH3 濃度下具有所需蝕刻能力，但是至關重要的是嚴格控制所施加的NH3 濃度以免超過所需蝕除量。因此，本文中描述之技術提供了一種用於處置先進電晶體結構之半導體程序之解決方案。 NH3 溶液之蝕刻能力此外由溶液之氧含量修改。某些半導體應用需要NH3 溶液中之一低氧含量。此難以藉由稀釋濃縮的NH3 來達成，濃縮的NH3 通常歸因於長時間儲存而氧飽和。此一溶液難以脫氣，因為在此等條件下，NH3 通常亦自溶液中脫除。因此，根據本文中描述之技術，由NH3 氣體及DI-水產生一稀釋NH3 溶液克服了此問題，因為DI-水可用習知技術脫氣且純NH3 氣體僅含有微量氧氣。 鈷在諸如finFET之新的半導體裝置之製造中正在替代諸如鎢等材料。根據一水溶液中鈷之一波貝克斯圖(Pourbaix Diagram)，在pH值低於9的情況下，鈷具有形成一腐蝕性離子(Co2+ )之可能性。由於一典型的pH值小於6，DI-水可熱力學地腐蝕鈷。因此，如同通常在製造之最後步驟中進行一樣，用DI-水沖洗將自表面裂紋開始侵蝕金屬直至大量材料損失。已經發現順勢添加NH4 OH作為抑製劑且藉由僅僅改變DI-水之pH值來阻止此腐蝕。相反，已經發現較高濃度的NH4 OH用[Co(NH3 )4 ]2+ 錯合物溶解Co(OH)2 ，此再次增加了電流腐蝕之風險。 因此，將液體溶液之pH值控制在一嚴格區域中係至關重要的。由於一液體之pH值與其電導率之間存在一相關性，所以一可靠控制方法係控制NH3 溶液之電導率。因此，本文中描述之技術同樣提供了一種用於控制用於處置先進電晶體結構之半導體程序之溶液中的pH值之一解決方案。 一般技術者將想到本文中所述之變動、修改及其他實施方案而不脫離本發明之精神及範疇。因此，本發明不僅僅限於前述闡釋性描述。
400‧‧‧系統B1‧‧‧接觸器C1‧‧‧氣體混合裝置Filter5‧‧‧過濾器Filter81‧‧‧過濾器Filter82‧‧‧過濾器Filter83‧‧‧過濾器FR21‧‧‧流量計FRN2C1‧‧‧流量計L1‧‧‧電容計L4‧‧‧電容式氣體感測器LAH‧‧‧電容式液體感測器LAL‧‧‧電容式氣體感測器M5‧‧‧電容式液體感測器M12‧‧‧容量液體感測器P1‧‧‧幫浦P2‧‧‧可選增壓幫浦POSV6‧‧‧定位器/定位裝置POSV8‧‧‧定位器PR3‧‧‧壓力感測器PR4‧‧‧壓力感測器PR9‧‧‧壓力感測器PR10‧‧‧壓力感測器PR18‧‧‧壓力感測器PRC5‧‧‧調壓器/壓力感測器Q1‧‧‧感測器Q2‧‧‧感測器S3‧‧‧分離器S4‧‧‧分離器S8‧‧‧分離器S10‧‧‧分離器TR1‧‧‧感測器V2‧‧‧氣動雙向閥V3‧‧‧氣動雙向閥V4‧‧‧氣動雙向閥V5‧‧‧氣體過濾器V6‧‧‧氣動雙向閥V8‧‧‧氣動雙向閥V12‧‧‧氣動雙向閥V13‧‧‧氣動雙向閥V14‧‧‧氣動雙向閥V15‧‧‧氣動雙向閥V16‧‧‧氣動雙向閥V17‧‧‧氣動雙向閥V18‧‧‧氣動雙向閥V19‧‧‧氣動雙向閥V20‧‧‧氣動雙向閥V21‧‧‧止回閥V24‧‧‧限流器V25‧‧‧氣動雙向閥V26‧‧‧氣動雙向閥V27‧‧‧限流器V28‧‧‧限流器V29‧‧‧止回閥V30‧‧‧閥V32‧‧‧閥V36‧‧‧限流器V41‧‧‧限流器V42‧‧‧限流器V43‧‧‧限流器V44‧‧‧限流器V45‧‧‧限流器V91‧‧‧手動雙向閥V92‧‧‧手動雙向閥V93‧‧‧手動雙向閥V95‧‧‧手動雙向閥VN2C1‧‧‧閥
藉由結合所附圖式參考以下描述可更好瞭解上文所述之系統及方法之優點及進一步優點。該等圖式無需按比例繪製，而重點大體上在於僅藉由實例方式圖解說明所描述實施例之原理。 圖1係根據本文中描述之技術之實施例之用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一系統之一第一實施例之一方塊圖。 圖2係根據本文中描述之技術之實施例之用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統之一詳細方塊圖。 圖3係根據本文中描述之技術之實施例之用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一系統之一第二實施例之一方塊圖。 圖4係根據本文中描述之技術之實施例之用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統之一詳細方塊圖。 圖5係根據本文中描述之技術之實施例之一例示性氣體混合裝置之一方塊圖。 圖6係根據本文中描述之技術之實施例之一例示性氣體混合裝置之一方塊圖。 圖7係根據本文中描述之技術之實施例之用於將NH3 氣體溶解在DI-水中之一方法700之一流程圖。 圖8係根據本文中描述之技術之實施例之用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統之效能之一曲線圖。 圖9係根據本文中描述之技術之實施例之用於產生及輸送包含其中溶解有NH3 氣體之DI-水之一導電液體之一例示性系統之效能之一曲線圖。
400‧‧‧系統
B1‧‧‧接觸器
C1‧‧‧氣體混合裝置
Filter 5‧‧‧過濾器
Filter 81‧‧‧過濾器
Filter 82‧‧‧過濾器
Filter 83‧‧‧過濾器
FR21‧‧‧流量計
FRN2C1‧‧‧流量計
L1‧‧‧電容計
L4‧‧‧電容式氣體感測器
LAH‧‧‧電容式液體感測器
LAL‧‧‧電容式氣體感測器
M5‧‧‧電容式液體感測器
M12‧‧‧容量液體感測器
P1‧‧‧幫浦
P2‧‧‧可選增壓幫浦
POSV6‧‧‧定位器/定位裝置
POSV8‧‧‧定位器
PR3‧‧‧壓力感測器
PR4‧‧‧壓力感測器
PR9‧‧‧壓力感測器
PR10‧‧‧壓力感測器
PR18‧‧‧壓力感測器
PRC5‧‧‧調壓器/壓力感測器
Q1‧‧‧感測器
Q2‧‧‧感測器
S3‧‧‧分離器
S4‧‧‧分離器
S8‧‧‧分離器
S10‧‧‧分離器
TR1‧‧‧感測器
V2‧‧‧氣動雙向閥
V3‧‧‧氣動雙向閥
V4‧‧‧氣動雙向閥
V5‧‧‧氣體過濾器
V6‧‧‧氣動雙向閥
V8‧‧‧氣動雙向閥
V12‧‧‧氣動雙向閥
V13‧‧‧氣動雙向閥
V14‧‧‧氣動雙向閥
V15‧‧‧氣動雙向閥
V16‧‧‧氣動雙向閥
V17‧‧‧氣動雙向閥
V18‧‧‧氣動雙向閥
V19‧‧‧氣動雙向閥
V20‧‧‧氣動雙向閥
V21‧‧‧止回閥
V24‧‧‧限流器
V25‧‧‧氣動雙向閥
V26‧‧‧氣動雙向閥
V27‧‧‧限流器
V28‧‧‧限流器
V29‧‧‧止回閥
V30‧‧‧閥
V32‧‧‧閥
V36‧‧‧限流器
V41‧‧‧限流器
V42‧‧‧限流器
V43‧‧‧限流器
V44‧‧‧限流器
V45‧‧‧限流器
V91‧‧‧手動雙向閥
V92‧‧‧手動雙向閥
V93‧‧‧手動雙向閥
V95‧‧‧手動雙向閥
VN2C1‧‧‧閥

Claims (25)

  1. 一種用於將氨氣溶解在DI-水中之系統，該系統包含：一去離子水源；一氣體混合裝置，其包含：一第一入口，其與用於供應氨氣之一第一氣體源流體連通(fluid communication)；一第二入口，其與用於供應一轉移氣體之一第二氣體源流體連通；及一混合氣體出口，用於輸出包含該氨氣及該轉移氣體之一氣體混合物；一接觸器(contactor)，其包含至少一入口及至少一出口，該接觸器經由該接觸器之該至少一入口與該去離子水源及該混合氣體出口流體連通，該接觸器產生其中溶解有氨氣之去離子水；一幫浦，其與該接觸器之該至少一出口流體連通，以用於自該接觸器泵送(pump)具有氨氣(ammonia gas)溶解於其中之該去離子水；一感測器，其與該接觸器之該至少一入口流體連通，以用於量測該去離子水之一流率(flow rate)；及一控制器，其與該感測器連通，該控制器經組態以：基於由該感測器量測之該去離子水之該流率來調整自該第二氣體源輸出之該轉移氣體之一壓力；及基於以下項來設定自該第一氣體源供應之該氨氣之一流率：i)由該感測器量測之該去離子水之該流率，及 ii)一預定電導率設定點。
  2. 如請求項1之系統，其中該混合氣體出口係在該接觸器之該至少一入口上游與該去離子水源流體連通。
  3. 如請求項2之系統，進一步包含位於該接觸器之該至少一入口上游之一靜態混合裝置，該靜態混合裝置用於將自該氣體混合裝置輸出之該氣體混合物與自該去離子水源輸出之去離子水混合。
  4. 如請求項1之系統，其中該接觸器係一填充管柱或填充塔式接觸器。
  5. 如請求項1之系統，其中該接觸器之該至少一出口包含：一氣體出口，用於將一廢氣自該接觸器排出；及一液體出口，用於輸出其中溶解有氨氣之該去離子水。
  6. 如請求項1之系統，進一步包含與該接觸器之頂部及底部流體連通之一流體位準感測器。
  7. 如請求項1之系統，進一步包含與該接觸器流體連通之一壓力感測器。
  8. 如請求項1之系統，進一步包含與以下一者流體連通之一溫度感測器： 該接觸器之該至少一入口，該溫度感測器用於量測該去離子水之一溫度；及該接觸器之該至少一出口，該溫度感測器用於量測其中溶解有氨氣之該去離子水之一溫度。
  9. 如請求項8之系統，其中該控制器係與該溫度感測器連通，該控制器進一步經組態以基於由該溫度感測器量測之一溫度來設定自該第一氣體源供應之該氨氣之該流率。
  10. 如請求項1之系統，其中該氣體混合裝置進一步包含與該氣體混合裝置之該第一入口流體連通之至少一流量控制裝置。
  11. 如請求項10之系統，其中該氣體混合裝置進一步包含與該第二入口連通之一氣體噴射器，該氣體噴射器係位於該氣體混合裝置內，以將該轉移氣體之一流量引導至該氣體混合裝置之該至少一流量控制裝置之一出口之一開口。
  12. 如請求項1之系統，其中該混合氣體出口係與該去離子水源流體連通。
  13. 如請求項1之系統，其中該接觸器之該至少一入口包含：一液體入口，其與該去離子水源流體連通；及一氣體入口，其與該混合氣體出口流體連通。
  14. 如請求項13之系統，其中該氣體入口包含該接觸器內之一出口孔，該出口孔係基本上定位於該接觸器中之一液體之一平均位準處。
  15. 一種用於將氨氣溶解在去離子水中之方法，該方法包含：將氨氣供應至一氣體混合裝置之一第一入口；將一轉移氣體供應至該氣體混合裝置之一第二入口；將包含來自該氣體混合裝置之該氨氣及該轉移氣體之一氣體混合物及該去離子水供應至一接觸器；量測該去離子水之一流率；基於以下項來設定該氨氣之一流率：i)該去離子水之該流率，及ii)一預定電導率設定點；經由該接觸器之一液體出口使其中溶解有氨氣之該去離子水自該接觸器泵送；及基於該去離子水之該流率來調整該轉移氣體之一壓力。
  16. 如請求項15之方法，進一步包含將自該氣體混合裝置輸出之該氣體混合物與該接觸器上游之該去離子水混合。
  17. 如請求項15之方法，其中該接觸器係一填充管柱接觸器或一填充塔式接觸器。
  18. 如請求項15之方法，進一步包含：將一廢氣自該接觸器之一氣體出口排出；及使其中溶解有氨氣之該去離子水自該接觸器之一液體出口流出。
  19. 如請求項15之方法，進一步包含感測該接觸器中之流體之一流體位準。
  20. 如請求項15之方法，進一步包含感測該接觸器中之流體之一流體壓力。
  21. 如請求項15之方法，進一步包含感測以下至少一項之一溫度：(i)該去離子水，及(ii)其中溶解有氨氣之該去離子水。
  22. 如請求項21之方法，進一步包含基於該溫度來設定待進一步供應該氨氣之該流率。
  23. 如請求項15之方法，進一步包含利用至少一流量控制裝置來控制供應至該氣體混合裝置之該氨氣之一流率。
  24. 如請求項23之方法，其中供應該轉移氣體進一步包含將該氣體混合裝置內之該轉移氣體之一流量引導至該氣體混合裝置之該至少一流量控制裝置之一出口之一開口。
  25. 如請求項15之方法，其中將該氣體混合物供應至該接觸器進一步包含將該氣體混合物供應至該接觸器之一氣體入口，其中該氣體入口包含該接觸器內之一出口孔，該出口孔係基本上定位於該接觸器中之一液體之一平均位準處。
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