專利名稱：帶有溶劑吹掃的化學(xué)品運(yùn)送箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對的領(lǐng)域是在電子工業(yè)中工藝化學(xué)品的運(yùn)送，以及需要高純度化學(xué)品運(yùn)送的其它應(yīng)用。更具體地說，本發(fā)明針對的是工藝化學(xué)品運(yùn)送管線、容器和相關(guān)裝置的清洗裝置和方法，特別是在在這類工藝化學(xué)品運(yùn)送管線中工藝化學(xué)品或工藝化學(xué)品容器轉(zhuǎn)換過程中。
背景技術(shù)：
一直以來是使用對工藝化學(xué)品管線抽真空和進(jìn)行氣體吹掃來從運(yùn)送管線中除去殘余的化學(xué)品。抽真空和惰性氣體吹掃這二者均能成功地快速除去高揮發(fā)性的化學(xué)品，但對低揮發(fā)性化學(xué)品卻不是有效的。當(dāng)吸取高毒性物質(zhì)時(shí)安全性成為問題。
使用溶劑來除去殘余化學(xué)品已不是新的了。各種專利已探尋過使用溶劑的清洗系統(tǒng)，這里特別將它們?nèi)囊氡疚囊怨﹨⒖糢S5,045,117敘述了一種用溶劑和真空作用來清洗印刷電路裝配體的方法和裝置。
US5,115,576公開了使用異丙醇溶劑來清洗半導(dǎo)體晶片的裝置和方法。
其它有關(guān)溶劑清洗的專利包括US4357175、US4832753、US4865061、US4871416、US5051135、US5106404、US5108582、US5240507、US5304253、US5339844、US5425183、US5469876、US5509431、US5538025、US5562883和日本專利8-115886。
還有各種其它現(xiàn)有技術(shù)的US專利與本發(fā)明為同一技術(shù)領(lǐng)域，這里將它們?nèi)囊氡疚囊怨﹨⒖糢SP5472119-12/5/95-由多個(gè)容器分配流體的組件；
USP5398846-3/21/95-同時(shí)分配多種流體的組件；USP5297767-3/29/94-多個(gè)容器支架；USP4570799-2/18/86-多個(gè)容器包裝物；USP3958720-5/25/76-可調(diào)節(jié)的多種容器分配裝置；USP557381-8/17/96-具有多個(gè)容器的輸出電源；USP5573132-11/12/96-分配容器；USP5409141-4/25/95-雙組分混合和輸送系統(tǒng)；USP5565070-10/15/96-溶劑蒸氣抽吸方法和溶劑回收裝置；USP4537660-8/27/85-產(chǎn)生蒸氣及回收蒸氣的裝置；和USP5051135-9/24/91-在防止溶劑蒸氣排出到環(huán)境中的條件下使用溶劑的清洗方法。
USP5964230和6138691兩者均敘述了溶劑吹掃技術(shù)，其使用特殊的同軸裝置來向工藝化學(xué)品容器以上的死角施加溶劑。
WO99/64780敘述了溶劑吹掃的化學(xué)品運(yùn)送系統(tǒng)，其使用三種獨(dú)立的吹掃源，包括溶劑、氣體和高度真空及文丘里管(Venturi)真空。
目前將包括內(nèi)管道溶劑吹掃的系統(tǒng)設(shè)計(jì)為對流動(dòng)管線的大部分進(jìn)行溶劑吹掃，需要顯著數(shù)量的溶劑。另外，在這種系統(tǒng)中閥門的設(shè)計(jì)不是構(gòu)型為使要清洗的幾何形狀最小化。這些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)需要大量的溶劑，過長的清洗時(shí)間和復(fù)雜的操作。如下所述的本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的這些難題和缺陷，其采用的方法是使需溶劑吹掃的流動(dòng)管線最小化，提供使死角和盤旋的流動(dòng)路徑最小的閥幾何形狀，同時(shí)提供具有自含的溶劑提供和回收的自動(dòng)操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是貯存并向半導(dǎo)體制造的加工器具提供低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的裝置，其包括a)用于貯存低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的散物容器；b)用于向加工器具輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的操作容器；c)用于經(jīng)一或多個(gè)隔膜閥由散物容器向操作容器提供低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的第一多支管，所述隔膜閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述散物容器脫離的部分；d)含有一定數(shù)量的用于低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的溶劑并與所述第一多支管有流體流通連接的溶劑容器；e)用于經(jīng)一或多個(gè)隔膜閥由操作容器向加工器具提供低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的第二多支管，所述隔膜閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述第一多支管脫離的部分；f)真空源；g)加壓惰性氣體源；h)一個(gè)控制器，用于控制來自散物容器和來自操作容器的工藝化學(xué)品的流動(dòng)以及來自溶劑容器的溶劑的流動(dòng)和用于經(jīng)一系列應(yīng)用真空、加壓氣體和溶劑來清洗多支管的清洗循環(huán)使第一和第二多支管循環(huán)。
本發(fā)明還有一種貯存和向用于半導(dǎo)體制造的加工器具輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的方法，其包括a)在散物容器中提供一定數(shù)量的低蒸氣壓的工藝化學(xué)品；b)周期性地由散物容器經(jīng)第一多支管向操作容器提供低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，所述多支管具有一或多個(gè)隔膜閥，所述閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述散物容器脫離的部分；c)周期性地由操作容器經(jīng)第二多支管向加工器具輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，所述第二多支管具有一或多個(gè)隔膜閥，所述閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述操作容器脫離的部分；d)在溶劑容器中提供一定數(shù)量的用于低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的溶劑；e)當(dāng)不向第一或第二多支管輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品時(shí)，周期性地向第一或第二多支管輸送溶劑來從所述多支管中除去低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，并將其貯存在溶劑回收容器中。
本發(fā)明還可用來向加工器具和向廠房(house)工藝化學(xué)品管線輸送溶劑。


圖1為按本發(fā)明布置的箱的平面圖。
圖2為本發(fā)明裝置的容器、閥和操作管線的簡圖。
圖3是本發(fā)明隔膜閥的斷面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明設(shè)計(jì)用來向用于制造半導(dǎo)體的加工器具提供一或多種液體化學(xué)品前體，并使所述前體從管線的關(guān)鍵區(qū)域中輕易和有效地清洗掉，以對運(yùn)送系統(tǒng)中的操作儲(chǔ)器、細(xì)頸瓶、脫氣器和其它相關(guān)部件進(jìn)行快速置換。由于常規(guī)預(yù)防維護(hù)程序而可能需要這些置換，或者具體部件的故障或其它使系統(tǒng)改變或升級的要求而可能導(dǎo)致需要這些置換。所述裝置由用于貯存化學(xué)品散物容器的箱所組成，根據(jù)用途所述箱范圍可為1升至高于200升。這種箱可含有一或多個(gè)經(jīng)若干種方法連接在一起的儲(chǔ)器。
在一種實(shí)施方案中，可使用容器來以串級鏈方式由一個(gè)容器向下一個(gè)容器供料。在另一種實(shí)施方案中，所述容器可平行安裝使得一個(gè)容器為另一個(gè)提供備用物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在所述箱中可僅有一個(gè)儲(chǔ)器，而在重注系統(tǒng)與使用所述化學(xué)品的加工器具之間散布其它的細(xì)頸瓶或其它的中間貯箱和系統(tǒng)。連接重注系統(tǒng)與加工器具或儲(chǔ)器的管線由多支管連接，所述多支管設(shè)計(jì)為用溶劑進(jìn)行吹掃。
所述重注系統(tǒng)含有與所述箱組合為一體的、或在獨(dú)立的箱之外的一系列管道分叉管組和儲(chǔ)器來提供適宜于所使用的化學(xué)品前體的溶劑，并含有收集儲(chǔ)器來收集廢棄的溶劑來用于后續(xù)的處理。所述溶劑儲(chǔ)器可為任何尺寸，由數(shù)百毫升體積至高于200升，同時(shí)所述收集容器的尺寸應(yīng)允許收集在任何操作中使用的溶劑。一種操作可為對前體罐的置換，相應(yīng)只需要少量的化學(xué)品來清洗接頭，清洗全部分配多支管，相應(yīng)的體積范圍可為數(shù)升或更多，這取決于管線的長度和分配點(diǎn)的數(shù)量。
所述系統(tǒng)的總的意圖是使出口壓力恒定并穩(wěn)定，并得到恒定的前體化學(xué)品的流速，不產(chǎn)生與儲(chǔ)器置換有關(guān)的供給停機(jī)或中止。使用溶劑吹掃將化學(xué)品更換的時(shí)間分別由數(shù)天/小時(shí)減少至數(shù)小時(shí)/分鐘，極大地改進(jìn)了正常工作時(shí)間的能力，并減少了實(shí)現(xiàn)更換所需的勞動(dòng)時(shí)間。
使用溶劑吹掃的最大優(yōu)點(diǎn)來自于吸取極低揮發(fā)性物質(zhì)殘余物的能力，所述物質(zhì)如四二甲基氨基鈦(tetradimethylaminotitanium)(TDMAT)、四二乙基氨基鈦(tetradiethylamonotitanium)(TDEAT)、五乙氧基鉭(TAETO)、TiCl4、全氟乙酰丙酮酸銅(copperperfluoroacetylacetonate)-三甲基乙烯基硅烷和相關(guān)的有機(jī)金屬銅、鈦、或鉭化合物。其它材料如鋇、鍶、鈦酸鹽混合物(BST)和PZLT前體以及低k介電前體也被更舉出并且與這種類型的方法相適應(yīng)。然而，快速有效地除去更高揮發(fā)性物質(zhì)如四乙基正硅酸酯(TEOS)、三甲基亞磷酸酯(TMPI)、三甲基磷酸酯(TMPO)、三甲基硼酸酯(TMB)、三乙基硼酸酯(TEB)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TOMCATS)、和其它硅和二氧化硅前體以及它們的摻雜物也是可行的。
使得選擇溶劑吹掃而不是其它技術(shù)的一些關(guān)鍵因素可包括對氧或水分是敏感的前體前體是毒性極大的，必須被除去以肯定確實(shí)低于規(guī)定的暴露極限；通過室溫真空吹掃不能除去的低揮發(fā)性前體；冰點(diǎn)足夠高以致于由于真空吹掃的蒸氣性冷卻使得它們凍結(jié)的前體；高粘度的前體，其粘附于管道上或形成使用其它技術(shù)不可移動(dòng)的液池；在使管道暴露在空氣下之前，必須完全除去的高度易燃或自燃的前體。
在這種系統(tǒng)中可使用的溶劑選自與前體材料相適應(yīng)的材料組。這些材料包括烴類溶劑，如戊烷、己烷、庚烷、辛烷和壬烷；醇類如乙醇、甲醇、異丙醇；全氟化碳，如全氟己烷和全氟庚烷等；石油溶劑油和其它在化學(xué)上認(rèn)為適用的極性和非極性溶劑。使用液態(tài)CO2作為超臨界清洗劑可容易地引入到本系統(tǒng)中，使用CO2干冰也同樣。溶劑的選擇通常需要高純度的溶劑(＞98％，但優(yōu)選＞99.9％)，通常是無水和不含氧的。如鍵強(qiáng)度足夠高，不會(huì)有前體氧化的可能，則溶劑的分子可包括氧，便通常優(yōu)選不含氧的分子。如需要，溶劑混合物和/或溶劑異構(gòu)體是可接受的，且在某些情況下對于一些前體和前體族是需要的。
最可行的溶劑可包含如下特征1-在溶劑中前體有高溶解度，沒有固有的分層2-在溶劑中前體快速溶解3-按照EPA規(guī)則是無毒的，意義是非易燃性的非毒性的非反應(yīng)性的非腐蝕性的不在不允許的溶劑清單中4-沒有環(huán)境副作用如高的全球變暖潛能，或高的臭氧消耗能力。
5-在真空中快速蒸發(fā)6-在管道表面上有低的表面吸附性7-低成本8-高純度9-與前體是非反應(yīng)活性的這種重注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料很大程度上取決于所涉及的前體。所述材料必須在化學(xué)上相容以防止腐蝕或與前體或溶劑發(fā)生反應(yīng)，其必須有足夠強(qiáng)度來支撐所使用的壓力和真空力，通常根據(jù)使用的化合物要對1毫乇至500毫乇真空保持不泄漏。
結(jié)構(gòu)材料可包括但非僅限于A-金屬如電拋光的或非電拋光不銹鋼、銅、Hasteloy、Elgiloy、鎳、polysilion、鈦和與半導(dǎo)體前體和溶劑相容的其它金屬或合金；
B-塑料，如聚四氟乙烯(PTFE)或PFA或其它Teflon、聚乙烯、聚丙烯、HDPE制品以及與半導(dǎo)體前體或溶劑相適應(yīng)的其它材料；密封材料，如Ves Pel牌、KyNar牌、Kalrez牌、Chemrez牌、和Vitar牌密封劑、聚合物和彈性體；C-陶瓷材料或玻璃，如熔融石英、硼硅酸鹽玻璃、純玻璃、氮化硼、碳化硼、和相關(guān)的陶瓷或玻璃材料D-有襯里或復(fù)合材料，如碳纖維或Teflon襯里部件，碳纖維/樹脂材料；和與高純度前體和溶劑相適應(yīng)的其它相似材料。
在這些重注系統(tǒng)中的所述重注系統(tǒng)中使用閥，以下將對其進(jìn)行詳細(xì)討論。注意，各閥的操作存在技術(shù)差別，通常在這些應(yīng)用中使用兩種主要類型的閥；手動(dòng)的和自動(dòng)的。
手動(dòng)閥具有一個(gè)手柄，操作者通過旋轉(zhuǎn)或提升可將其打開。手動(dòng)閥的程序可完全由操作者閱讀程序來控制，或由控制系統(tǒng)來提示。有時(shí)在可裝運(yùn)的容器上使用手動(dòng)閥以保證在裝運(yùn)過程中最大的安全性。
自動(dòng)閥通常由與手動(dòng)閥相同的潤濕的部件組成，但具有可由計(jì)算機(jī)或其它電子控制器或程序裝置控制的致動(dòng)器。啟動(dòng)裝置可包括電動(dòng)；需要?dú)鈩?dòng)的或液壓的電子操作的導(dǎo)閥來引導(dǎo)流體-空氣或液體到致動(dòng)器中；伺服驅(qū)動(dòng)、或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。還有其它技術(shù)可以利用，且它們是等價(jià)的，在文獻(xiàn)中對其都有記載。MEM(微電子機(jī)械)閥裝置也可用于執(zhí)行這些相同的功能。
以下的關(guān)鍵討論將集中于與閥座相對比時(shí)閥的取向，以及在所述閥中組裝的致動(dòng)器的數(shù)目。
重注系統(tǒng)通常由其中設(shè)置有一或多個(gè)前體貯器的箱體所組成。這些貯器可經(jīng)一系列管道多支管一起連接到加工器具上，所述貯器由管道和配件、閥、止回閥、壓力檢測和控制裝置、局部分配多支管、脫氣器、安瓿和其它中間存貯罐組成。這些貯器通常由電子控制器來控制，所述控制器對閥進(jìn)行監(jiān)測和定序，尤其是針對其需要的功能所確定的序列程序。這總體上在用于半導(dǎo)體制造用途的重注系統(tǒng)的有關(guān)文獻(xiàn)中有敘述。
所述箱體由外殼組成，在這種實(shí)施方案中其由鋼制成，所述外殼含有其它部件。所述箱體可由鋁或其它任何適用于工業(yè)環(huán)境的材料制備。其在機(jī)械上足夠豎固以支撐化學(xué)品容器、多支管和其它裝配的設(shè)備的重量。在我們的實(shí)施方案中，可更換的主貯器位于所述箱體的底部以利于化學(xué)品前體“集液”罐的排出。二級“操作”罐位于一級罐上面的平臺上。注意，更水平的構(gòu)型是可利用的，且己由現(xiàn)有技術(shù)提出。選擇一個(gè)罐位于另一罐之上的排布是要使所述系統(tǒng)的占地面積最小化。
對于供給100-200升化學(xué)品的較大的重注系統(tǒng)，需要使用大的多的箱體。在這些情況下，二級貯器或者不提升到高于第一容順的高度，因而其設(shè)置在箱體內(nèi)相似的高度，或者使用二級箱體以便于批量傳送。
所述箱體需要排氣到洗滌系統(tǒng)中-通常建成輔助工廠-以防止在工藝化學(xué)品或溶劑溢出或泄漏的情況下煙霧發(fā)生不希望的逸出，并且所述箱體含有在較大溢出的情況下能夠收集化學(xué)品容器內(nèi)容物的二級容器。監(jiān)測排出氣流和/或排氣壓力以保證其在所有時(shí)間均保持有效。
箱體壁設(shè)計(jì)為限制箱體內(nèi)部或外部的火焰的影響。在所述箱體中可安裝檢測火焰和滅火的介質(zhì)。所述箱體還應(yīng)足夠堅(jiān)固以當(dāng)用螺栓固定于適當(dāng)結(jié)構(gòu)時(shí)能夠耐受強(qiáng)烈地震。我們的箱體含有連接裝置使得可安裝地震固定點(diǎn)、滅火器和輔助排氣系統(tǒng)。
驅(qū)動(dòng)所述系統(tǒng)的電子設(shè)備可安裝在主箱體內(nèi)，或按具體裝備的需要可設(shè)置在獨(dú)立的外殼中并與所述主系統(tǒng)部件經(jīng)電纜和管道連接。在我們的實(shí)施方案中，所述電子設(shè)備外殼設(shè)置在主箱體的頂部并經(jīng)引線連接到主箱體內(nèi)。在先前的系統(tǒng)中，我們也將電子設(shè)備設(shè)置在主箱體的化學(xué)隔離的區(qū)域中。
電子控制系統(tǒng)通常由微控制器、微處理器、PLC(可編程邏輯控制器)或執(zhí)行對所述系統(tǒng)進(jìn)行定序、監(jiān)測報(bào)警、與其它重注組件及主加工器具進(jìn)行聯(lián)系的功能的另一種類型的計(jì)算機(jī)組成。這種聯(lián)系可使用“直接數(shù)字控制”來控制，其一般呈一系列輸入和輸出繼電器形態(tài)，其被光學(xué)隔離以防止雜散干擾引起問題。這種聯(lián)系還可使用一系列如RS-232連接器(link)、IEEE485、Modubus、DeviceNet的界面來進(jìn)行，或使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)界面如Ethernet、或無線協(xié)議(protocols)來進(jìn)行。
操作者界面根據(jù)終端用戶的需要可由顯示屏組成，所述顯示屏具有附屬的鍵盤，所述鍵盤用來操作功能、起動(dòng)操作、監(jiān)測狀態(tài)及在如發(fā)生警報(bào)的情況下提供歷史數(shù)據(jù)。另一種選擇方案是觸摸屏界面，其可是全色的或是單色的，提供相似的功能但更直觀，但也更昂貴。觸摸屏顯示還具有向操作者顯示系統(tǒng)“圖像”的能力，所述“圖像”包括在本地或遠(yuǎn)程模塊上的系統(tǒng)操作、在網(wǎng)絡(luò)各處的警報(bào)狀態(tài)、及軟件所要求的其它相關(guān)任務(wù)。本地操作者界面可使用聲音和可聽的狀態(tài)指示器，并接收聲音指令來起動(dòng)操作。也可安裝遠(yuǎn)程操作者界面或人-機(jī)-界面。
電子設(shè)備區(qū)域可由惰性氣體來吹掃，由國家防火協(xié)會(huì)(NFPA)標(biāo)準(zhǔn)所要求的“Z吹掃”。這需要向壓力超過0.1英寸水柱的電子設(shè)備箱或區(qū)域(如NFPA編碼所指明)中輸送氮或其它惰性氣體的引入管線。當(dāng)Z吹掃時(shí)，電子設(shè)備外殼本身必須密封良好使其足以保持這種內(nèi)壓，以防止任何易燃性前體煙霧進(jìn)入所述外殼。最后，所述外殼可使用壓力開關(guān)或其它測量儀器來監(jiān)測以確保電子設(shè)備內(nèi)的壓力不偏離最小壓力。這種壓力監(jiān)測裝置與整個(gè)系統(tǒng)電源相聯(lián)鎖以在惰性氣體壓力不足的情況下提供警報(bào)和/或關(guān)閉所述系統(tǒng)。
我們還規(guī)定在箱體頂部預(yù)先確定的的膨脹空間中設(shè)置小的真空泵、箱體溫度系統(tǒng)和其它設(shè)備，以再次減小底座面。
所述箱體具有可進(jìn)入的門，其優(yōu)選連接到插銷和聯(lián)鎖物上以防止未經(jīng)授權(quán)的進(jìn)入。在所述系統(tǒng)中可有一或多個(gè)門。在我們的發(fā)明的一種實(shí)施方案中，所述門設(shè)置為一個(gè)在另一個(gè)之上，其連接方式使得只有主底部門可不用器具打開，而需要鑰匙或器具來打開頂部門。頂部門應(yīng)僅在重大維護(hù)情況下才需要打開。頂部門還用來控制箱體內(nèi)排氣的數(shù)量和位置，并且用于在貯器更換過程中發(fā)生失誤的情況下實(shí)現(xiàn)最大的安全性。門聯(lián)鎖物提供了一種機(jī)構(gòu)，操作者或中央控制網(wǎng)絡(luò)可由其辨別出所述門已經(jīng)被打開過。如本地權(quán)限需要，或終端用戶操作者需求，這些聯(lián)鎖物可進(jìn)行選擇來提供如警報(bào)、EMO終止、和對系統(tǒng)的壽命安全性的警報(bào)的功能。
在我們的發(fā)明中，箱體作為整體可進(jìn)行加熱以防止冰點(diǎn)接近室溫的材料變?yōu)楣腆w或變?yōu)槟酀{狀。這一加熱器設(shè)置在箱體的門上，具有適當(dāng)?shù)腘FPA/OSHA通過的電纜布置以保證不存在火花源。加熱器在門上的位置提供了下述優(yōu)點(diǎn)使得加熱器的組裝是作為一種可供選擇的方案，不影響系統(tǒng)靠壁安置或互相貼靠安置的能力；使得可使用排氣流來吸入空氣進(jìn)行加熱，不會(huì)不利地影響在箱體內(nèi)的空氣流動(dòng)力學(xué)；使得如需要可容易地在現(xiàn)場中現(xiàn)場安裝加熱裝置，簡單地更換門裝配體；可加熱和熱控制，不需要添加如風(fēng)扇的移動(dòng)部件。為確保完全和相對均一的加熱，箱體壁襯有絕緣物，所述絕緣部可為具有防火和適當(dāng)?shù)腞因素性能的自粘合性泡沫材料。在箱體中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行熱傳感，其最重要的一個(gè)是最終的分配多支管，因?yàn)樗亲钸h(yuǎn)離加熱源和最接近排氣口的位置。因而其會(huì)是最冷的。加熱源也可由傳導(dǎo)產(chǎn)生，如傳導(dǎo)加熱器板或加熱夾套和電加熱帶。
這一主題的一種變化形式是使用圍繞加熱器和絕緣物的覆蓋物來直接加熱管道件。雖然這在改進(jìn)溫度控制上具有一些優(yōu)點(diǎn)，但增加的成本會(huì)使得其對其它方案來說沒有吸引力。加熱和溫度控制方法的選擇大多取決于具體的用途和操作本身的熱平穩(wěn)。這種類型的加熱有時(shí)需要對出口多支管提供輔助加熱。
所設(shè)計(jì)的箱體包括管道和從箱體頂部排出的排氣口，使得箱體可直接地并排設(shè)置并可靠壁平接(butted up)，再次減小了底座面。
在散物貯器中提供有液體化學(xué)品前體。這些前體的數(shù)量范圍從數(shù)升至高達(dá)超過200升。容器的制造材料通常是不銹鋼，但根據(jù)前體與所討論的材料的反應(yīng)活性可由其它材料來制造。貯器設(shè)計(jì)為最大限度地滿足純度標(biāo)準(zhǔn)，使得前體如TEOS、TDMAT、TDEART、TAETO和其它物質(zhì)可以99.999％或更佳的純度來進(jìn)行輸送，金屬雜質(zhì)范圍低于1至10ppb。以上列出的所有材料均可作為貯器材料。所述貯器如下所述還含有一或多個(gè)閥和通道及傳感器，以使得可進(jìn)入高純度的化學(xué)品。
各貯器含有液面?zhèn)鞲邢到y(tǒng)，其可設(shè)置在貯器內(nèi)，對我們的超聲液面?zhèn)鞲衼碚f是這樣，其還可以是更原始的漂浮探針。其它液面?zhèn)鞲屑夹g(shù)包括基于熱量的液面?zhèn)鞲?，壓差、離散和連續(xù)的超聲液面?zhèn)鞲小㈦娙?、光學(xué)和微波脈沖雷達(dá)液面?zhèn)鞲?。多?shù)內(nèi)部液面?zhèn)鞲邢到y(tǒng)所具有的缺點(diǎn)是需要外部容器穿透，且在漂浮探針的情況下，包括移動(dòng)部件，其已表明向高純度的前體化學(xué)品中添加了顆粒物。
液面?zhèn)鞲羞€可設(shè)置在貯器的外部。這些液面?zhèn)鞲蓄愋桶ǔ?、刻?scales)/負(fù)載傳感器(load cell)、熱、X射線/輻射、和相似的技術(shù)。這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不向貯器內(nèi)部穿透，但測量的準(zhǔn)確性不能進(jìn)行相當(dāng)程度的控制。
可使用連接于液體輸送管線的夾緊超聲傳感器來進(jìn)行超聲排空傳感器，當(dāng)在可更換的散物罐中不再有化學(xué)品時(shí)其使得重注系統(tǒng)可精確地計(jì)量，以使得終端用戶消費(fèi)者可消耗掉所有很昂貴的前體。
各貯器還含有使化學(xué)品從其內(nèi)部移動(dòng)出來的裝置。這可包括一吸管，通常由惰性材料來制備，如不銹鋼，但也可由其它金屬如對銅前體來說的銅、鈦、鎳、Elgiloy、Hasteloy、和其它相似材料、非金屬材料如碳化硅、氮化硼、玻璃、熔融石英等來制備；或者甚至由塑料如PTFE或PFA Teflon、HDPE聚丙烯和其它相關(guān)材料來制備。自1980年代后期使用的最通常的類型包括焊接在貯器內(nèi)表面上的固定吸管，或焊接于穿透貯器壁的延伸件的固定吸管，且在這兩種情況下，延伸到連接到出口閥上的管道。這種出口閥則控制前體化學(xué)品向該系統(tǒng)的其它地方流動(dòng)，可手動(dòng)或自動(dòng)操作，如先前所述。
這一原理的變化形式是可移動(dòng)吸管，其經(jīng)連接物如VCR或UPG配件設(shè)置在貯器上，以使之密封不泄漏，并使得其易于移出來進(jìn)行清洗和維修。通常，可移動(dòng)的吸管經(jīng)焊接在容器外部的套管插入，配件也設(shè)置在所述套管上。所述吸管含有適當(dāng)?shù)呐浼耘c所述套管相匹配。
在這兩種情況下，吸管端部必須處于最低液面?zhèn)鞲悬c(diǎn)之下以防止浪費(fèi)有價(jià)值的工藝前體。這一長度在1980年代中期建立，并持續(xù)保持為最通用的吸管長度。在多數(shù)貯器設(shè)計(jì)中，貯器底部的形狀設(shè)計(jì)為利于化學(xué)品流向貯器中的最低點(diǎn)，或者經(jīng)安裝在井道(well)、使用半球形底，或者經(jīng)不對稱底部排布，大多取決于吸管的設(shè)計(jì)位置。
不是在所有情況下都需要吸管，因?yàn)樵谝恍┤萜髦锌梢氲撞抗┝峡趤硎沟糜稍谫A器底部上的井道完全除去所有化學(xué)品。這種底部供料口由貯器內(nèi)部的通孔、原地焊接或固定的具有適當(dāng)配件的小管道和用來控制出自罐的液體流動(dòng)的閥(手動(dòng)或自動(dòng))組成。通過移出通常由前體潤濕的吸管表面，這種構(gòu)型還使得更容易地清洗貯器內(nèi)部。由于粘附在吸管上的水分可導(dǎo)致產(chǎn)生顆粒物和化學(xué)污染，所以當(dāng)考慮到水反應(yīng)性前體時(shí)，這是特別重要的。
所述貯器還含有使惰性氣體流入貯器的獨(dú)立的通孔。在這種類型的多數(shù)重注系統(tǒng)中，化學(xué)品流動(dòng)，至少初始是由貯器進(jìn)口側(cè)與貯器出口側(cè)壓力差所導(dǎo)致。在其后，偶而可使用泵或其它裝置來將化學(xué)品輸送到需要它的位置。這種通孔通常呈焊接于容器頂部的小管道的形態(tài)，其然后連接到控制惰性氣體進(jìn)入貯器的流入量的閥上(手動(dòng)或自動(dòng))。惰性氣體管線通孔的流動(dòng)方向不受限制，并可用于多種功能，例如由容器內(nèi)部排出過量的壓力，或由獨(dú)立的容器進(jìn)行重注，但時(shí)常對該功能添加第三個(gè)通道。惰性氣體管線可連接到貯器內(nèi)部的擋板上，所述擋板用來在排氣操作過程中防止工藝化學(xué)品濺潑到惰性氣體輸送系統(tǒng)或排氣系統(tǒng)中。這種擋板可由直角的管道、“三通”配件、篩/網(wǎng)裝配體、或過濾器組成，所述過濾器包括在市場公開出售的金屬、陶瓷或塑料過濾器。通常，在液面以上的空間稱為頂部空間，所以這一通道通常稱為頂部空間通道。
許多貯器還含有第三個(gè)通道，通常設(shè)計(jì)為無吸管，這使得可由外部源在不中斷其它兩個(gè)通道的條件下對貯器進(jìn)行注入。換言之，使用這一第三通道，由適當(dāng)?shù)墓艿揽墒沟脤λ鲑A器進(jìn)行注入，同時(shí)將化學(xué)品移出來用于下游用途，節(jié)省停機(jī)時(shí)間。其在由貯器頂部延伸的管道上還含有閥。在多數(shù)情況下，不安裝吸管以利于用惰性氣體來對所述管線進(jìn)行吹掃，但在追溯到1980年代后期的一些設(shè)計(jì)中，在這些通道上也存在吸管來使得從貯器中將液體前體排出以返回到原始來源的貯器中或一些其它位置。注意，具有這種第三通孔的貯器還可使用這一通道用于釋放過壓，且這是一種共有的特征。在某些情況下，所述通道在其上具有“單向閥”類的壓力釋放閥。這些被認(rèn)為是可再利用的裝置，因?yàn)樗鼈冡尫艍毫Σ⒀杆匍]合再關(guān)斷。在某些情況下，可使用一次性使用的爆炸隔膜裝置，但其缺點(diǎn)是在壓力釋放后環(huán)境氣體返回到容器中，對任何種類的對空氣有反應(yīng)活性的前體來說當(dāng)然這不是可選擇的裝置。注意某些貯器具有與其它三個(gè)通道隔開的它們的壓力釋放通道，使得在容器上有第四個(gè)通孔。
注意對于不同用途來說，吸管與頂部空間通道的相對位置是可變的。在直接液體注入(DLI)方法的情況下，或?qū)τ梢粋€(gè)貯器向另一個(gè)貯器轉(zhuǎn)移注入(transfilling)液體化學(xué)品來說，將惰性氣體加入到容器的頂部空間中，并經(jīng)吸管除去液體。然而，對使用稀釋化學(xué)品蒸氣和不純液體化學(xué)品的應(yīng)用來說，吸管可連接到惰性氣體源，使得惰性氣體可鼓泡經(jīng)過淮體，使所述液體為該化學(xué)品蒸氣所飽和，然后將其導(dǎo)出所述貯器并進(jìn)入操作室。時(shí)常，這些類型的方法需要加熱貯器來控制蒸氣壓力和化學(xué)品前體的相應(yīng)吸收量(pickup)。還可能需要對貯器管道下游進(jìn)行溫度控制來維持蒸氣或液體處于適當(dāng)狀態(tài)并分別防止冷凝或固化。
所有貯器必須具有對貯器進(jìn)行初始注入和清洗的裝置。在多數(shù)情況下，所述貯器具有螺旋固定在貯器頂部的大的蓋帽(或“塞子”)并用彈性體或金屬O形環(huán)和/墊圈密封。這種塞帽時(shí)常具有用于安裝液面?zhèn)鞲刑结樀钠矫?，所述液面?zhèn)鞲刑结槹ǜ∑?、超聲、壓差、熱和其它種類的浸入式傳感器。這種塞帽用于這種用途已有十多年了。
現(xiàn)有特殊種類的貯器，它們分別稱為“安瓿”、“源容器”、“寄主(Host)”和其它專用名稱。這些通常是小容器，尺寸從100毫升至2或3升。這些貯器基本具有所有較大貯器所見的特征，最大區(qū)別在于尺寸而不是其它特征。它們通常設(shè)置在加工器具中用于在比重注系統(tǒng)傳輸裝置中所見更受控制的條件下向加工器具輸送小量的化學(xué)品。例如，鼓泡應(yīng)用通常在緊接著加工室后進(jìn)行以使形成冷凝及引起加工變化性的可能性最小化。在DLI方法中，準(zhǔn)確的流速可由壓力進(jìn)行限制，因而需要對進(jìn)口壓力嚴(yán)密控制。經(jīng)常將這些安瓿保持在小溫度控制裝置中來保持如蒸氣壓力、粘度和前體反應(yīng)活性的變量。但從裝置角度來看，用于“安瓿”用途的貯器除尺寸處基本上是相同的。加工安瓿自IC工業(yè)的早期就已使用了，自1980年代中期開始使用可重注的安瓿。適當(dāng)裝備的貯器可用于對貯器所規(guī)定的各種任何用途中，包括“散裝”(或可更換的)貯器、“操作”(或固定、可重注貯器)、和“安瓿”(小型固定、可重注貯器)。
注意，最簡單的貯器是僅由液面?zhèn)鞲衅骱晚敳靠臻g閥組成的附屬設(shè)備(subset)。在這種用途中，貯器頂部空間受真空作用，且工藝前體蒸發(fā)到頂部空間，然后導(dǎo)向加工室來使用。
獨(dú)立于以上所列定義以外的特殊類別的容器是“回收”或“循環(huán)”貯器。這種貯器的設(shè)計(jì)目的是收集廢棄的加工清洗溶劑和余下的工藝前體，使得其可由工具中安全地除去而不會(huì)干擾系統(tǒng)的其余部分。其專門用于溶劑吹掃系統(tǒng)中，因?yàn)槠湓试S終端用戶可將廢棄化學(xué)品和溶劑返回到原始工廠；將其導(dǎo)向經(jīng)清洗的廢氣或外部傳輸容器來進(jìn)行處置。
所述回收容器具有若干種特征，這些特征使得當(dāng)其與其它所讀者討論的貯器相對比時(shí)表現(xiàn)出獨(dú)特性。首先，其不需要高純度容器，內(nèi)部的物質(zhì)可為廢棄溶劑和小百分比的剩余前體。這種物質(zhì)將要送至在某一地點(diǎn)的廢物處理設(shè)施，但內(nèi)部物質(zhì)不再用作晶片加工。其次，所述容器設(shè)計(jì)為最大容量，與最大強(qiáng)度相反。它不預(yù)期于受高內(nèi)壓作用的環(huán)境中。結(jié)果，其可以直角形狀來制備，而不是用于多數(shù)其它貯器的更通用的圓柱形。普通的制造材料是不銹鋼，以使貯器的能力最大化，但其它材料如上所列也可滿足需要。
我們設(shè)計(jì)的貯器使用了兩個(gè)頂部空間通道，且其任選地可包括吸管。在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，一個(gè)頂部空間通道懸掛在其中流動(dòng)溶劑和廢棄化學(xué)品的管道多支管上。這一通道是進(jìn)口，并用作廢棄溶劑和前體的收集點(diǎn)。第二個(gè)通道用作在溶劑清洗過程中積累的過壓的排氣口。這些通道均使用閥連接于所述系統(tǒng)，所述閥可是手動(dòng)或自動(dòng)性的。我們的實(shí)施方案使用雙端切斷快速切斷閥。這些閥設(shè)計(jì)為容易地迅速關(guān)合到位(snap Into place)，且當(dāng)在原位時(shí)所述閥是打開的。當(dāng)管線斷開用于更換貯器時(shí)，在配合面兩端的彈簧閥關(guān)閉，防止顯著的化學(xué)品泄漏。注意，標(biāo)準(zhǔn)手動(dòng)或自動(dòng)閥可在操作中使用，但這由于需要附加的步驟和更昂貴的閥而增添了復(fù)雜性和成本。注意在這種普通構(gòu)型中，使用回收貯器來作為收集器。
在某些情況下，本發(fā)明可具有在第三個(gè)通道上含有吸管的回收貯器。第三個(gè)通道的目的是使得廢棄溶劑和前體可轉(zhuǎn)移到另一廢物容器中，使所述設(shè)施免于必須物理除去和更換回收貯器。所述吸管可與排氣通道結(jié)合使用以通過使惰性氣體鼓泡經(jīng)過貯器來蒸發(fā)更高揮發(fā)性的溶劑。頂部空間通道也可與真空源如泵或文丘里管(venturi)發(fā)生器結(jié)合使用，來將過量溶劑蒸發(fā)到腔室洗滌排氣系統(tǒng)(housescrubbed exhaust system)中。
在這兩種情況下，所述容器持續(xù)經(jīng)頂部空間通道進(jìn)行排氣，以防止過量壓力的積累?？赏ㄟ^在頂部空間安裝通道及安裝壓力釋放裝置來添加附加的通道，從而有利于作為頂部通道排氣的重復(fù)備用手段。這一通道及排氣通道均應(yīng)使用止回閥來進(jìn)行安裝以防止廢氣回流到所述系統(tǒng)中的可能性。
回收貯器可包括液面?zhèn)鞲衅鳌Ｒ延懻摰乃蓄愋偷囊好鎮(zhèn)鞲衅骶稍谶@里使用。但因?yàn)榛厥杖萜鞑恍枰獮楦呒兌鹊娜萜?，浮漂液面?zhèn)鞲衅饕淹耆m用于這種設(shè)計(jì)。其它類型的內(nèi)部液面?zhèn)鞲衅魇强山邮艿模@包括超聲、感溫、電容性、壓差性的，以及外部液面?zhèn)鞲衅魅缲?fù)載傳感器、外部超聲探針等。
可以數(shù)種方式來使用回收容器；a-其可僅用來收集溶劑和前體殘余物，留下認(rèn)為是“有害廢棄物”的物質(zhì)，即易燃、毒性、腐蝕性或反應(yīng)性的。
b-其可部分充入惰性或非有害性物質(zhì)，如水或十二烷或其它長鏈烴或醇，從而稀釋加工溶劑和前體至非危險(xiǎn)的范圍。
c-其可部分充入吸收劑材料如活性炭，以截留過量溶劑和前體，并使所述材料變得安全和非危險(xiǎn)性的。
這些選擇方案的各種均由終端用戶來確定，并取決于它們的毒性廢棄物策略和地方法規(guī)。
所述貯器經(jīng)一多支管互相連接并與加工器具連接，所述多支管包括一系列閥門、壓力傳感器、止回閥、壓力調(diào)節(jié)器、和其它所需部件。這些裝置安裝在命名為散物貯器(BULK Reservoir)的區(qū)域。在使用惰性推動(dòng)氣體如氦時(shí)，只要操作貯器降落到低于重新充入值以下的結(jié)構(gòu)(configured)百分比，所述系統(tǒng)將化學(xué)品推入固定操作貯器。充填持續(xù)直到操作貯器達(dá)到設(shè)定的再充填值。然后通過使用經(jīng)獨(dú)立調(diào)節(jié)器提供的推動(dòng)氣體壓力來將化學(xué)品持續(xù)輸送到加工器具。
系統(tǒng)的操作壓力可在遠(yuǎn)程或當(dāng)?shù)夭僮髡呓缑?RLOI，LOI)的安裝頁進(jìn)行編程。一旦設(shè)定，操作貯器的出口壓力不再改變，即使散物貯器處于充填狀態(tài)或被置換。
在本發(fā)明的箱體中可安裝脫氣器來從操作化學(xué)品中除去推動(dòng)氣體。
本發(fā)明由微計(jì)算機(jī)和可編程操作系統(tǒng)來進(jìn)行控制，所述可編程操作系統(tǒng)監(jiān)測所有關(guān)鍵參數(shù)并對大多數(shù)維護(hù)功能進(jìn)行自動(dòng)控制。例如，溶劑吹掃和泄漏檢測操作是設(shè)計(jì)到改變貯器操作中的自動(dòng)功能。這種自動(dòng)化改進(jìn)了一致性，減少了執(zhí)行共同系統(tǒng)任務(wù)所涉及的時(shí)間和工作。本發(fā)明還提供了正常操作的零停機(jī)時(shí)間，因?yàn)槠湓试S的操作貯器進(jìn)行操作時(shí)對散物貯器進(jìn)行更換。
授權(quán)的溶劑吹掃操作按順序來進(jìn)行，其中首先是，按照如下優(yōu)選次序，將在受影響的罐以上的管線(“盤管(pigtails”)中的工藝化學(xué)品推入容器、回收容器或緩解系統(tǒng)(abatement system)中a.將化學(xué)品吹出到回收器中(約20分鐘)；b.溶劑沖洗(flush)；c.吹出溶劑；d.溶劑沖洗(flush)；e.吹出溶劑；f.溶劑循環(huán)(溶劑、吹出、真空)；g.循環(huán)吹掃(吹出、真空)。
產(chǎn)生真空來促進(jìn)溶劑注入的清洗作用并保證工藝管線完全由溶劑充滿。然后將溶劑排出并導(dǎo)向回收容器，再次應(yīng)用真空來除去殘余的痕量溶劑。所使用的溶劑可根據(jù)工藝化學(xué)品而進(jìn)行改變。所使用的溶劑的要求是，其完全溶解工藝化學(xué)品而不與其進(jìn)行反應(yīng)，在短時(shí)間內(nèi)(通常1-5分鐘，取決于溶劑)可通過真空完全蒸發(fā)，不遺留殘余物，并滿足在引入到回收容器中后不產(chǎn)生有危險(xiǎn)的副產(chǎn)物的要求?；厥杖萜骺珊邢♂屛镆员ＷC溶劑滿足非危險(xiǎn)性副產(chǎn)物的要求。這種稀釋物反過來可與工藝化學(xué)品反應(yīng)而形成沉淀物從而進(jìn)一步加強(qiáng)副產(chǎn)物的安全性。如此處理后的副產(chǎn)物可返回到Schumacher進(jìn)行循環(huán)和/或加收廢棄的工藝化學(xué)品和/或溶劑。另外，這種回收的溶劑也可由最終用戶(end-user customer)處理掉。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)要保證在正常操作中使用的工藝化學(xué)品的最大純度。
主系統(tǒng)電源為90-250VAC，自動(dòng)開關(guān)，用于所有國家的。
所述系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，以在軟件升級和容量上有最大的靈活性。密碼保護(hù)防止未經(jīng)授權(quán)的人員償試鍵盤工作。顯示操作模式以簡化操作。
緊急手動(dòng)關(guān)機(jī)(emerency manual off)(EMO)回路提供了緊急停機(jī)，包括標(biāo)準(zhǔn)紅色緊急停機(jī)開關(guān)。這種EMO回路可與最終用戶設(shè)施中的其它工具連接以利于經(jīng)起動(dòng)單一的EMO動(dòng)作(event)對多種工具進(jìn)行自動(dòng)關(guān)機(jī)。EMO開關(guān)還用作主電源的開/關(guān)電閘。
安裝自動(dòng)改變貯器程序，給使用者提供改變化學(xué)品貯器而不污染化學(xué)品或?qū)κ褂谜呋颦h(huán)境產(chǎn)生危害的能力。
導(dǎo)向貯器的管線設(shè)計(jì)有機(jī)動(dòng)性從而有助于安裝貯器。內(nèi)裝壓力釋放裝置來以防止貯器的過壓。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)滿足或超過了工業(yè)環(huán)境/安全性規(guī)定和規(guī)范。所述箱是鋼的，并包括整體溢出容器。所有能夠產(chǎn)生電擊或火花的電源均隔離并完全容納在化學(xué)品箱的外部。
提供與加工器具的聯(lián)通。所需的準(zhǔn)確構(gòu)型很大程度上取決于使用的加工器具。
現(xiàn)在參照第一種實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行敘述。圖1所示為本發(fā)明箱體的總體平面圖。除去了其前門以顯示箱體的內(nèi)部。箱體10具有四個(gè)側(cè)壁、頂壁和底面。在箱體前側(cè)壁上的門未示出，在所述門上安裝的彩色觸摸工藝控制屏也未示出。箱體的電子控制器22安裝在箱體的頂部，并可遠(yuǎn)程訪問并控制。散物工藝化學(xué)品容器12安裝在箱體基底的支架上，優(yōu)選以一比例來安裝以確定流體含量。所述工藝化學(xué)品由散物容器12流到安裝在箱體中間支架上的操作容器14，優(yōu)選也是按比例的。操作容器保持恒定在最小的充填量，以使工藝化學(xué)品持續(xù)提供給遠(yuǎn)程半導(dǎo)體制造器具如化學(xué)氣相沉積CVD器具，而使散物容器流“干”，并更換出，同時(shí)操作容器14仍具有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)品按需求提供。工藝化學(xué)品由散物容器12到操作容器14以及隨后到使用點(diǎn)的流動(dòng)由詳細(xì)描述在圖2中的工藝管線20的多支管操縱。另外，清洗工藝管線的溶劑盛于溶劑容器16中，在清洗過程中流經(jīng)多支管20，例如當(dāng)散物容器12更換出或操作容器14需要服務(wù)或任何時(shí)間工藝管線需要打開到大氣中時(shí)。將保持在工藝管線中的含有殘余工藝化學(xué)品的使用過的溶劑收集在用過的溶劑的回收容器18中，其優(yōu)選通常為長方形容器以使容量最大化并使空間或基底面(footprint)最小化。這種系統(tǒng)使得可管理并分配低揮發(fā)性的化學(xué)品，而這些化學(xué)品僅在應(yīng)用真空和載體氣下不能容易地從工藝管線中被除去或清洗掉，甚至重復(fù)循環(huán)也是如此?；瘜W(xué)品的分配和工藝管線的清洗以下將參照圖2更詳細(xì)地進(jìn)行敘述。
參照圖2，通過經(jīng)閥門28、56、54、50、調(diào)節(jié)器66和64及加壓惰性載體氣體源68施加的加壓惰性載體氣體的作用，經(jīng)吸管24和容器閥門26除去含于散物容器12中的工藝化學(xué)品。工藝化學(xué)品經(jīng)超聲液體傳感器32、閥門30和34及管線36流至閥門40和38，其中工藝化學(xué)品補(bǔ)充操作容器14。這些部件包括第一多支管。
在補(bǔ)充后或補(bǔ)充過程中，操作容器14具有經(jīng)閥門40和62、調(diào)節(jié)器64和推動(dòng)氣體源68供給的加壓惰性推動(dòng)氣體。這種氣體，有時(shí)稱為載體氣體或加壓氣體，其根據(jù)工藝化學(xué)品是輸送到一個(gè)終點(diǎn)還是多個(gè)終點(diǎn)，而迫使在操作容器14中的工藝化學(xué)品經(jīng)吸管166、閥門88、90、92和閥門142和144分配，所述終點(diǎn)如為CVD半導(dǎo)體制造器具，或石英爐。這些部件包括第二多支管。
當(dāng)散物容器12需要更換時(shí)，例如用充滿的散物容器替換空的散物容器，所述系統(tǒng)必須將其工藝管線在散物容器閥門26和28處打開。在可這樣做之前，由于若干種原因，殘余工藝化學(xué)品必須從工藝管線中除去。許多工藝化學(xué)品是有毒性的，不應(yīng)該暴露于操作者。某些工藝化學(xué)品對空氣暴露敏感，可為自燃性的或與大氣中組分進(jìn)行不利的反應(yīng)而產(chǎn)生污染物、顆粒物或腐蝕物。這些物質(zhì)可污染或堵塞工藝管線或在再起動(dòng)后夾帶在工藝化學(xué)品中。因而，在中斷工藝管線進(jìn)行更換之前對所述管線進(jìn)行徹底清洗是重要的。通常，在工業(yè)上僅對所述工藝管線進(jìn)行真空和加壓氣體循環(huán)處理。但對上述的低揮發(fā)性化學(xué)品，如TDMAT，這種循環(huán)不是充分的。因而，對于低揮發(fā)性工藝化學(xué)品，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，在暴露于大氣之前，需要輔助使用工藝化學(xué)品的溶劑來清洗工藝管線。
在本發(fā)明中，工藝管線首先經(jīng)閥門30、34、158、管線160、閥門94、管線140、閥門138、136、134和32、止回閥130、管線128、溶劑回收容器18、止回閥164、管線162、管線74、管線72、閥門76、超聲傳感器84和排氣口源86進(jìn)行降壓。在除去工藝化學(xué)品之后，經(jīng)氮吹掃氣體源148、過壓(past presure)釋放閥150、壓力調(diào)節(jié)器146、管線152、閥門154和156、閥門48、46、44、42和閥門26供給吹掃氣體(將在工藝管線中的工藝化學(xué)品返回到散物容器12)，還經(jīng)過超聲傳感器32、閥門30、34、158、管線160、閥門94、管線140、閥門138、136、134、132、止回閥130、管線128，并進(jìn)入溶劑回收容器18、止回閥164、管線162、管線74、管線72、閥門76、超聲傳感器84和排氣口源86(這里容器18還用來容納來自部分工藝管線中的工藝化學(xué)品)。止回閥78提供了操作容器14經(jīng)閥門80降壓的另一路徑。操作容器14經(jīng)壓力計(jì)82提供了壓力指示。
相似的，在降壓和用加壓氣體吹掃之后，所述管線還進(jìn)行通過暴露于推動(dòng)氣體源68的循環(huán)處理，包括經(jīng)過閥門50、54、56、48、46、44和42。推動(dòng)氣體可通過壓力計(jì)52進(jìn)行監(jiān)測?？蛇M(jìn)行稱為循環(huán)的排氣、真空和推動(dòng)氣體的多項(xiàng)處理以從工藝管線中盡可能大程度地除去殘余工藝化學(xué)品。但為在可接受的時(shí)間內(nèi)使工藝化學(xué)品的除去達(dá)到可接受的程度，對低揮發(fā)性工藝化學(xué)品來說需要使用溶劑。
根據(jù)工藝管線需要打開或“中斷”，溶劑可導(dǎo)向多支管20的各區(qū)域，例如當(dāng)散物容器要更換時(shí)，操作容器要運(yùn)行或工藝管線的一些部分需要運(yùn)行。溶劑盛于溶劑容器16中。溶劑以與從操作容器或散物容器中除去工藝化學(xué)品相同方式進(jìn)行分配。經(jīng)調(diào)節(jié)器64和66、閥門50、54和56并然后經(jīng)連接到閥門108的管線110由推進(jìn)氣體源68引入包含加壓惰性氣體的推進(jìn)氣體。推進(jìn)氣體對溶劑容器16的頂部空間進(jìn)行加壓，迫使溶劑向上流出吸管112。
為對出自散物容器12的加工管線進(jìn)行清洗，將溶劑自溶劑器16、流出吸管112、閥門104，經(jīng)過關(guān)閉的轉(zhuǎn)換閥106的工作面(face)，經(jīng)管線102、閥門100和98、管線96、閥門60、管線58、閥門44、42、30、34、和158、管線160、閥門94、管線140、閥門138、136、134、132、止回閥130和管線128到達(dá)溶劑回收容器18。溶劑容器可經(jīng)由止回閥126排氣。在這一過程中，所述溶劑從其所流過的所述管線和閥門中除去低蒸氣壓的工藝化學(xué)品。在進(jìn)行了其它排氣、排進(jìn)氣體和真空循環(huán)后，散物容器可與所述系統(tǒng)在閥門26和28處分離，無需擔(dān)心任何工藝化學(xué)品會(huì)釋放到大氣中或大氣組分會(huì)與低蒸氣壓的工藝化學(xué)品進(jìn)行反應(yīng)，而否則所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品是會(huì)殘存在工藝管線中的。
溶劑的使用減少了清洗大量中斷的工藝管線所需的時(shí)間。根據(jù)工藝化學(xué)品，無溶劑幫助的清洗會(huì)需要數(shù)天/小時(shí)。在溶劑幫助下，清洗可分別減少至數(shù)小時(shí)/分鐘。這種快速清洗時(shí)間對使用者提供了相應(yīng)大的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)閷⑷魏伟雽?dǎo)體晶片制造工具處于非生產(chǎn)狀態(tài)的高支出增加了其投資成本以及所生產(chǎn)出的半導(dǎo)體晶片的價(jià)值。
溶劑不用來清洗散物容器12的多支管的左手側(cè)，這包括閥門28、56、54、和出自排氣源86的管線，包括止回閥70、和推進(jìn)氣體源68。因而，溶劑不流經(jīng)閥門30和56之間的跨越管線。溶劑不必需清洗散物容器附屬多支管的左手側(cè)，因?yàn)榈蛽]發(fā)性的工藝化學(xué)品不作用于多支管的該部分。因而，不將溶劑引入到閥門30與56之間的跨越管線中。
溶劑還可用來清洗出自操作容器14的管線。如上所述，可由溶劑容器16來將溶劑供給給閥門60。在作為廢棄或使用過的溶劑貯存于溶劑回收容器18之前，自閥門60開始，所述溶劑流經(jīng)門門62至閥門40、閥門38、閥門88、90、92、142、144、134、132和管線128(通過止回閥130)。
在清洗循環(huán)過程中，自真空源114、超聲液體傳感器116、閥門118、90、和88、或管線120(通過壓力計(jì)122)和管線124以及散物容器12的閥門30，將真空傳輸至操作容器14或散物容器12中的任一個(gè)或其兩者。
溶劑還可經(jīng)連接于閥門98和100的溶劑出口提供到下游半導(dǎo)體制造器具(未示出)。所述溶劑可經(jīng)由與閥門142和144連接的工藝化學(xué)品出口和溶劑返回管線128，或經(jīng)由與閥門132和止回閥130之間的管線連接的可任選的外部管線，返回到溶劑回收容器18。
本發(fā)明裝置的另一重要方面是被低揮發(fā)性的工藝化學(xué)品潤滑的閥門的幾何形狀。為避免稱為死角的化學(xué)品特別難除去的區(qū)域，工藝化學(xué)品潤濕的閥門設(shè)計(jì)為隔膜閥。所述隔膜是薄的柔性金屬膜，呈具有凹面?zhèn)群屯姑鎮(zhèn)鹊膹澮好鏀嗝嫘螤睢＿@種膜支靠于閥座進(jìn)行操作來提供閥門功能。
在圖3中詳細(xì)說明了該隔膜閥。圖3圖示了多通閥，其中一個(gè)隔膜閥以其氣動(dòng)起動(dòng)器來進(jìn)行圖示。閥門194具有隔膜192，其凹面?zhèn)冉雍祥y座190來控制自中央通道188和軸向通道186至出口174的流動(dòng)。隔膜192由聯(lián)接器198保持在閥座172中的位置上，所述連接器198夾持軸向件196。軸向控制桿299穿過件196，并可接合隔膜192對而根據(jù)來自氣動(dòng)室202的氣動(dòng)作用將其打開或關(guān)閉，所述氣動(dòng)室包括來自氣動(dòng)管線210和孔口204的氣動(dòng)壓力，所述壓力作用于平衡彈簧208的擋板206。所述彈簧208使隔膜192對支座190保持密封，直到氣動(dòng)壓力克服彈簧208并使隔膜192后退脫離閥座190，使得工藝化學(xué)品流經(jīng)所述閥門194。
隔膜閥194的容易清洗側(cè)是閥座190側(cè)，與由線174所表示的下游相對。這是因?yàn)殚y座或“清洗側(cè)”使表面積和死角最小。
與閥194相鄰的是串聯(lián)的隔膜閥176。閥176具有隔膜178，其與閥座180接合從而控制通道186/孔口188與工藝管線170之間的流動(dòng)。所述工藝管線170終止于隔膜閥176中的孔口182。易于發(fā)生死角困難的區(qū)域是在隔膜凹表面之下的184和閥座180下游。閥176的其它部分沒有圖示，但與閥194相似。
在整個(gè)裝置的被工藝化學(xué)品潤濕的閥中使用隔膜閥194結(jié)構(gòu)，通過使可能堵塞工藝化學(xué)品的死角最小化來便于快速和徹底的清洗。例如，閥92是隔膜閥，其清洗側(cè)朝向第二多支管。當(dāng)工藝管線在第二多支管處要斷開來進(jìn)行維護(hù)功能時(shí)，這有利于清洗。
本發(fā)明的附加特征是，應(yīng)用使用來自滴流(trickle)吹掃源148、釋放閥150、壓力調(diào)節(jié)器146、閥154和閥156的氮進(jìn)行的滴流吹掃，所述閥156將滴流吹掃分配到所述系統(tǒng)的各部分以避免化學(xué)品在系統(tǒng)的非希望處的任何具體部分中積累。該滴流吹掃也可經(jīng)管線74和孔152連接到排氣孔。
通過使溶劑由工藝化學(xué)品中蒸餾出而將所述溶劑與工藝化學(xué)品分離可在溶劑回收容器18中使溶劑自工藝化學(xué)品中除去或分離，所述蒸餾通過選自由如下步驟組成的組中的步驟來實(shí)現(xiàn)，所述組由如下步驟組成夾帶流經(jīng)溶劑的氣體，對所述溶劑加熱，對所述溶劑施用真空及其組合。
本發(fā)明提供了輸送方法和設(shè)備來有效地輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，該方法和裝置易于通過排氣、推進(jìn)氣體、真空、溶劑及使用隔膜閥的組合來進(jìn)行清洗，所述隔膜閥表面被工藝化學(xué)品潤濕。當(dāng)工藝管線對大氣開始時(shí)，如在散物容器更換或其它維護(hù)中，這顯著減少了停機(jī)時(shí)間。本發(fā)明可使停機(jī)時(shí)間分別由數(shù)天/小時(shí)減少到數(shù)小時(shí)/分鐘。
已針對一或多種優(yōu)選實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行了敘述，但本發(fā)明的全部范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.貯存并向半導(dǎo)體制造的加工器具提供低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的裝置，其包括a)用于貯存所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的散物容器；b)用于向所述加工器具輸送所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的操作容器；c)用于經(jīng)一或多個(gè)隔膜閥由所述散物容器向所述操作容器再提供所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的第一多支管，所述隔膜閥具有朝向該多支管可與所述散物容器脫離的部分的閥座側(cè)；d)含有一定數(shù)量的用于該低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的溶劑并與所述第一多支管有流體流通連接的溶劑容器；e)用于經(jīng)一或多個(gè)隔膜閥由所述操作容器向所述加工器具輸送所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的第二多支管，所述隔膜閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述第一多支管脫離的部分；f)真空源；g)加壓惰性氣體源；h)一個(gè)控制器，用于控制來自所述散物容器和來自所述操作容器的工藝化學(xué)品的流動(dòng)以及來自所述溶劑容器的溶劑動(dòng)和用于經(jīng)一系列應(yīng)用真空、加壓氣體和溶劑來清洗所述多支管的清洗循環(huán)使第一和第二多支管循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一和第二多支管連接并還與排氣源連接。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中溶劑管線連接到所述溶劑容器和加工器具以使溶劑流動(dòng)到加工器具。
4.如權(quán)利要求3的裝置，其中至所述加工器具的所述溶劑流返回到第二多支管中。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其中溶劑回收容器與所述第一和第二多支管連接，以經(jīng)所述支管由所述溶劑容器回收溶劑流。
6.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述溶劑回收容器與所述第二多支管以流體流動(dòng)聯(lián)通。
7.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一多支管具有超聲傳感器以檢測在所述多支管中的任何溶劑。
8.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一多支管具有超聲液體傳感器，以在散物容器排空時(shí)進(jìn)行檢測。
9.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一多支管具有惰性氣體滴流吹掃源，以避免所述工藝化學(xué)品和所述多支管受大氣作用。
10.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品選自由四二甲基氨基鈦(TDMAT)、四二乙基氨基鈦(TDEAT)、五乙氧基鉭(TAETO)、TiCl4、全氟乙酰丙酮酸銅-三甲基乙烯基硅烷和它們的混合物組成的組。
11.一種貯存和向用于半導(dǎo)體制造的加工器具輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的方法，其包括a)在散物容器中提供一定數(shù)量的所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品；b)周期性地由所述散物容器經(jīng)第一多支管向操作容器提供所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，所述多支管具有一或多個(gè)隔膜閥，所述閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述散物容器脫離的部分；c)周期性地由所述操作容器經(jīng)第二多支管向加工器具輸送所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，所述第二多支管具有一或多個(gè)隔膜閥，所述閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述操作容器脫離的部分；d)在溶劑容器中提供一定數(shù)量的用于所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的溶劑；e)當(dāng)不向第一或第二多支管輸送所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品時(shí)，周期性地向第一或第二多支管輸送溶劑，來從所述多支管中除去低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，并將其貯存在溶劑回收容器中。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中在向所述第一多支管輸送所述溶劑之前，向該第一多支管順序供應(yīng)真空和加壓氣體。
13.如權(quán)利要求11的方法，其中在向第二多支管輸送所述溶劑之前，向該第二多支管順序供應(yīng)真空和加壓氣體。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中在真空和加壓氣體順序供應(yīng)之前對所述第一多支管進(jìn)行排氣。
15.如權(quán)利要求13的方法，其中在真空和加壓氣體順序供應(yīng)之前對所述第二多支管進(jìn)行排氣。
16.如權(quán)利要求12的方法，其中通過使所述加壓氣體與所述散物容器的進(jìn)口閥進(jìn)行接觸，所述加壓氣體提供了將所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品經(jīng)所述第一多支管由所述散物容器輸送到所述操作容器的作用力，其中所述溶劑不與所述進(jìn)口閥接觸。
17.如權(quán)利要求11的方法，其中通過超聲液體傳感器在所述第一多支管中檢測工藝化學(xué)品。
18.如權(quán)利要求11的方法，其中所述第一多支管具有流經(jīng)其的惰性氣體滴流吹掃源，以避免所述工藝化學(xué)品和所述多支管受大氣作用。
19.如權(quán)利要求11的方法，其中所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品選自由四二甲基氨基鈦(TDMAT)、四二乙基氨基鈦(TDEAT)、五乙氧基鉭(TAETO)、TiCl4、全氟乙酰丙酮酸銅-三甲基乙烯基硅烷和它們的混合物組成的組。
20.一種貯存和向用于半導(dǎo)體制造的加工器具輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的方法，其包括a)在散物容器中提供一定數(shù)量的所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品；b)周期性地由散物容器經(jīng)第一多支管向操作容器提供所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，所述多支管具有一或多個(gè)隔膜閥，所述閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述散物容器脫離的部分；c)周期性地由操作容器經(jīng)第二多支管向加工器具輸送所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，所述第二多支管具有一或多個(gè)隔膜閥，所述閥的閥座側(cè)朝向該多支管可與所述操作容器脫離的部分；d)通過對所述第一多支管供應(yīng)至少一次加壓氣體來將殘余工藝化學(xué)品由所述第一多支管排出到溶劑回收容器中；e)對所述第一多支管順序提供真空和加壓氣體；f)在溶劑容器中提供一定數(shù)量的用于低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的溶劑；g)當(dāng)不向第一多支管輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品時(shí)，周期性地向第一多支管輸送溶劑，來從所述多支管中除去低蒸氣壓的工藝化學(xué)品，并將其貯存在溶劑回收容器中；h)使所述散物容器與所述第一多支管斷開，并用含有所述低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的另一散物容器將其更換。
21.一種貯存和經(jīng)多支管向制造半導(dǎo)體的加工器具輸送低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的方法中，其特征包括如下步驟接收并貯存來自所述多支管的殘余工藝化學(xué)品以及用于從所述多支管中除去工藝化學(xué)品的溶劑，并通過使溶劑由工藝化學(xué)品中蒸餾出而將所述溶劑與工藝化學(xué)品分離，所述蒸餾通過選自下面的步驟來實(shí)現(xiàn)流經(jīng)溶劑的夾帶氣體，對所述溶劑加熱，對所述溶劑施用真空及其組合。
全文摘要
本發(fā)明是貯存并向半導(dǎo)體制造的加工器具提供低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的裝置，其包括a)用于貯存低蒸氣壓的工藝化學(xué)品的散物容器；b)用于向加工器具輸送工藝化學(xué)品的操作容器；c)用于由散物容器向操作容器提供工藝化學(xué)品的第一多支管；d)含有一定數(shù)量的溶劑的溶劑容器；e)用于由操作容器向加工器具提供工藝化學(xué)品的第二多支管。還涉及使用所述裝置的方法。
文檔編號F17C13/04GK1432439SQ03102740
公開日2003年7月30日 申請日期2003年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月14日
發(fā)明者C·M·伯特徹爾, M·C·馬丁滋, T·A·斯坦德, G·維范科, D·J·斯瓦 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司