JP4351149B2 - 化学混合物および搬送システムならびにその方法 - Google Patents

Description

背景
本願は、２００１年９月２９日に出願された米国出願番号第０９／９６８，５６６号の一部継続出願であり、これは、２００１年５月３０日に出願され現在は米国特許番号第６，３４０，０９８号である米国出願番号第０９／８７０，２２７号の継続出願であり、これは、２００１年２月１３日に出願され現在は米国特許番号第６，２６９，９７５号である米国出願番号第０９／５６８，９２６号の継続出願であり、これは、２０００年５月１０日に出願され現在は放棄されている米国出願番号第０９／５６８，９２６号の継続審査出願であり、これは、１９９８年１２月３１日に出願され現在は米国特許番号第６，０９８，８４３号である米国出願番号第０９／２２４，６０７号の分割出願であり、これは、１９９８年１２月３０日に出願され現在は放棄されている米国出願番号第０９／２２２，００３号の継続出願である。本願は、上述の各出願および各特許を引用により援用する。

この発明は、概して、液状化学物質を混合し、および／または搬送するためのシステムおよび方法に関し、より特定的には、論理素子および多貯蔵室ロードセルアセンブリを用いて正確な量の液状化学物質を混合しかつ搬送するためのシステムおよび方法に関する。

この発明は多くの用途を有するが、フォトリソグラフィの工程において、フォトレジストを露光するためにフォトレジストをどのようにシリコンウェハに搬送するかについての問題を考察することにより説明され得る。要求される正確な像を形成するためには、フォトレジストは、要求に応じて正確な量で搬送されなければならず、気泡がなく、ウェハの使用可能部分の上の厚みが正確に均一なものでなくてはならない。従来のシステムは以下に述べる問題を有する。

図１に示すように、従来の代表的なフォトレジスト搬送システムは、典型的にはボトルである供給容器１００、１０２を含み、当該供給容器１００、１０２はライン１１７によって単貯蔵室１０４にフォトレジストを供給し、当該ライン１１７は、気泡センサ１１０、１１２によって監視されバルブＶ１およびＶ２によって制御される供給ライン１０６、１０８に接続される。貯蔵室の底部は、フォトレジストをウェハ上に分配するトラックツール（図示せず）につながるフォトレジスト排出ライン１１４に接続される。貯蔵室１０４内のフォトレジストの上方の空間はガスライン１１８に接続されるが、これは、三方バルブＶ３の位置に基づいて、ニードルバルブ１によって調節される窒素マニホールド１２６から貯蔵室１０４に窒素ガスを供給するか、または貯蔵室１０４内に真空を生成する。貯蔵室１０４内のフォトレジストのレベルを検知するために、システムは、貯蔵室１０４の壁に垂直に配置される容量センサ１２２の配列を用いる。二方バルブＶ４は、窒素ガスマニホールドと真空エジェクタ１２４の入力との間に位置し、真空エジェクタ１２４への窒素の流れを供給するかまたは遮断する。

フォトレジスト搬送システムは、トラックツールが要求に応じてフォトレジストを分配できるように、常に「稼動状態（on-line）」でなければならない。多くのフォトレジスト搬送システムは、貯蔵室を用いて、稼動中にフォトレジストをトラックツールに供給しようと試みたが、フォトレジスト搬送システムはそれでも定期的に貯蔵室に補充を行なわなければならず、これは、空の供給容器を適時に交換することに依存する。さもなければ、トラックツールはやはり、フォトレジストを要求されたときに搬送し得ないだろう。

分配モードの間にトラックツールがフォトレジストを貯蔵室１０４から引出すと、バルブＶ３が、窒素を窒素マニホールドから貯蔵室１０４に流れさせてフォトレジストの上に窒素の層を生成して、汚染を減じ、かつフォトレジストのレベルが貯蔵室内で下がるにつれて真空が生じるのを防ぐ。貯蔵室１０４内のフォトレジストが十分に低いレベルに達すると、システムコントローラ（図示せず）は補充モードを開始するが、ここで１連の問題が生じる。

補充モードの間に、バルブＶ４が起動されることにより、窒素がマニホールドライン１２６から真空エジェクタ１２４に流れ、低圧ライン１７０が作り出されることにより貯蔵室１０４内のフォトレジストの上方に低圧空間が生じる。気泡センサ１１０、１１２は、供給容器１００、１０２が空になったときに生じると推定される、供給ライン１０６、１０８内の気泡を監視する。たとえば、気泡センサ１１０が気泡を検出すると、コントローラが供給容器１００へのバルブＶ１を閉め、供給容器１０２へのバルブＶ２を開いて、貯蔵室１０４への補充を続ける。しかしながら、供給ライン１０６内の気泡は、供給容器１００が空であることを意味しない可能性がある。こうして、供給容器１００内のフォトレジストがすべて使用されないうちに、システムがフォトレジストのために供給容器１０２に切換えるおそれがある。こうして、従来のシステムは、多数の供給容器が必要に応じて貯蔵室に補充を行なえることを意図しているにもかかわらず、必要になる前に、供給容器が空であり交換される必要があると表示するおそれがある。

供給容器１００が空になり、オペレータがこれを交換できず、システムが供給容器１０２も空になるまで動作し続けると、貯蔵室１０４は限界の低レベル状態に達するだろう。これが続いた場合、気泡に極めて影響を受けやすいフォトレジストの性質のために、気泡が発生する可能性がある。気泡が、いかに微小であっても、ウェハに搬送されるフォトレジストに入ると、フォトリソグラフィ工程において不完全な像が形成されるおそれがある。

さらに、化学物質排出ライン１１４の下流に接続されるトラックツールのポンプが、貯蔵室の補充中にオンにされると、ポンプは、ポンプに抗して吸引する単貯蔵室内の真空からの負圧を受けるだろう。これが続いた場合、いくつかのことが起こり得る。すなわち、トラックツールに搬送されるフォトレジストの不足により、供給容器が空であるという誤った信号が送られたり、ポンプが適切にフォトレジストを分配する原動力と能力とを失ってそれ自体の内部のチャンバにフォトレジストを搬送できなかったり、ポンプが過熱して焼損するおそれさえもある。各々のシナリオの結果、トラックツールは「ミスショット」として知られる、不十分なフォトレジストを受取るか、またはフォトレジストを全く受取らないこととなり、これはトラックツールの歩留まりに影響を及ぼす。

この発明はまた、化学機械研磨（ＣＭＰ）のためのスラリの混合および搬送に伴う問題を考察することによって説明することができる。半導体の製造の際に、スラリ配給システム（ＳＤＳ）がＣＭＰスラリをポリッシャに搬送する。たとえば、引用により援用されている半導体製造技術ハンドブック（Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology）（２０００年）の４３１頁に、ポリッシャへのＣＭＰスラリの搬送が説明され、ＳＤＳに対する配置が図示される。いくつかの応用例においては、ＳＤＳは、混合タンク内でスラリの成分を混合することを必要とする。スラリの混合および処理中に、ＳＤＳは、凝集を引起こすおそれのある過剰な剪断力や、沈降をもたらすおそれのある過少な剪断力にスラリをさらすことによってスラリにダメージを与えてはならない。ポンプは、プロセスツールがスラリを必要とするときに配給タンクにスラリを移送し得る。ＣＭＰスラリの配合物はしばしば各工程に合わせて調整されているので、ＳＤＳはさまざまな化学的性質に対処するはずである。ＳＤＳが正確な量のスラリ成分を混合タンクに導入するはずである
ので、スラリの混合物は既知となる。時には、プロセスツールへの正確な流量および／または低流量での搬送も必要とされる。低流量では、しばしば、微小な泡が分配ラインに生じてスラリの搬送を妨げる。ＳＤＳを停止させることなくラインを清浄にすることが望ましいだろう。当然、毎日スラリを完璧に製造および搬送することに対する信頼性も所望され、さらに、工程の結果に影響を及ぼすおそれのあるスラリ組成の変化を避けるために定期的にメンテナンスし易いことも所望される。

流量計は、一般に、化学物質の流量を制御するのに用いられる。流量計は、通常、所望の流量の２〜３％以内の精度しかなく、入力圧力による変化にも影響を受けやすい。第二に、化学物質の中には、流量計を塞いで、流れ、すなわちスラリ、を妨げるものもあるだろう。流れを制御するための別の方法は、「プッシュ（push）」ガスを用いて貯蔵室を加圧し、次にプッシュガスの圧力を調節して流量を調整することである。この発明ではまた、プッシュガスの圧力が変化する可能性があるために流量を正確なものにすることができず、貯蔵室内のレベルの変化に合わせて流量が変わることとなる。

この発明は、これらの問題に対処し、さらに化学物質の無駄をなくして、供給容器内に残留する化学物質の量を示すユーザフレンドリなインターフェイスを提供し、システムの設備資本と運転経費とを減じる。たとえば、供給容器内の化学物質の量が視認できなければ、この発明は、従来のコンピュータネットワーク機能と、もしあれば電子機器とにより、距離を隔ててインターフェイスを備えることを可能にする。

発明の概要
この発明は、コントローラまたは論理素子および多貯蔵室ロードセルアセンブリを用いて液状化学物質を正確に混合しかつ／または搬送するためのシステムに関する。これはまた、この発明が工程の要件を満たすために液状化学物質の動的な供給と使用とを正確に参酌し調整するように、液状化学物質を供給源から工程に搬送する方法に関する。最後に、この発明は工程に対して利用可能である液体の供給を監視し、調節し、分析するための多貯蔵室ロードセルアセンブリを提供する。

好ましい実施例の詳細な説明

第１の実施例においては、この発明は、図２Ａおよび図２Ｂに示される多貯蔵室ロードセルアセンブリ２００を含む。アセンブリ２００は図３に示されるシステムの一部であっもてよく、図１における問題のある単貯蔵室１０４および気泡センサ１１０、１１２と置き換えられてもよい。

この実施例においては、テフロン（登録商標）、ＳＳＴ、ポリプロピレンまたは他のいずれかの化学的適合材料で構成されたアセンブリ２００は、上方区画室２０２と、主貯蔵室２０６と、緩衝貯蔵室２０８とのすべてを外側ハウジング２１２に含む。緩衝貯蔵室２０８はセパレータ２０９によって主貯蔵室から封止され、Ｏリングシール２１１は、セパレータ２０９の周辺部を外側ハウジング２１２に封止する。セパレータ２０９は、内部封止シャフト２０４がセパレータ２０９に対して液密封止および気密封止を形成することを可能にする中央円錐孔２５０を用いる。セパレータ２０９は、Ｏリングシール２１０でもって気送管２１５に対して液密封止および気密封止を形成する。主貯蔵室２０６は、セ
パレータ２０９と貯蔵室キャップ２０５との間に剛性のある仕切りを形成する中間スリーブ２１４を含む。貯蔵室キャップ２０５の周辺部のＯリングシール２０３は、外側ハウジング２１２の内面に対して封止をする。貯蔵室キャップ２０５は、（隠れているが、図２
Ｂに位置が示される）１組のＯリングシール２０７、２２０、２２２および２２４でもってそれぞれ、内部封止シャフト２０４、化学物質注入管２１７、ならびに気送管２１５および２１８に対して封止をする。貯蔵室キャップ２０５に装着されるスペーサ２４４は、空気圧シリンダ２２６にも装着される。貯蔵室キャップ２０５は、上方スリーブ２３３と中間スリーブ２１４とによって適所に保持される。外側のテフロン（登録商標）の貯蔵室頂部２０１は、外側ハウジング２１２にボルト締めされ、上方スリーブ２３３と空気圧シリンダ２２６とのために機械的にしっかりとした止めを形成する。空気圧シリンダ２２６のための空気圧空気ラインは、クリアランス孔２６０を通って外側のテフロン（登録商標）の貯蔵室頂部２０１を貫通する。

この発明がシリコンウェハへのＣＭＰスラリまたはフォトレジストの搬送に限定されないことは明らかであるはずである。たとえば、この発明はこの実施例において従来のシステムに勝る利点を示すが、この発明のシステムは他の種類の処理のための他の液状化学物質を搬送することができる。この発明の新規性は、搬送される化学物質の性質を超えているので、この発明の範囲に関する誤解を避けるために、以下の説明は化学物質の搬送を指すものとする。

図３に図示のとおり、図２Ａおよび図２Ｂに示される多貯蔵室ロードセルアセンブリ２００は、好ましくは、Scaimeロードセルモデル番号Ｆ６０Ｘ１０Ｃ６１０Ｅなどのロードセル４１２に懸架され、このロードセル４１２によって計量され、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）３３０、たとえば、好ましくはMitsubishi ＦＸ２Ｎ、コンピュータ、または別の従来の論理素子が、ロードセルの重量と化学物質の比重とから、アセンブリ２００内の化学物質の体積を判断する。その論理素子を略してＰＬＣと称する。化学物質がライン２１７から主貯蔵室２０６に引込まれると、ロードセル４１２はロードセル４１２上の重量に比例する小さなｍＶアナログ信号３２４を出力する。一実施例においては、ＡＴＸ−１０００信号増幅器３２６は、小さな信号３２４を４〜２０ミリボルトの範囲に昇圧させ、これをMitsubishi ＦＸ２Ｎ４−ＡＤなどのアナログ・デジタル変換器３２８に送り、出力されたデジタル信号３３２はＰＬＣ３３０に送られる。ＰＬＣ３３０は、従来のラダーロジックによって速やかにプログラム可能である。化学物質を引込む間に、アセンブリ２００の重量は、ＰＬＣ３３０のソフトウェア設定ポイントに達するまで減少する。

さらに図３に図示のとおり、ＰＬＣ３３０は、２４ＤＣボルトの電磁バルブを用いてバルブＶ１〜Ｖ５を制御し、Mitsubishi ＦＸ２Ｎなどの出力カードによってこれらを起動させることができる。電磁バルブの各々は、開放されると、加圧されたガスをベリフロー（VeriFlow）のセルフリリーフレギュレータなどのレギュレータ２から、空気圧で操作されるバルブＶ１〜Ｖ５に送ってバルブを開閉させ得る。第１の実施例の動作のシーケンスは、図２Ａ、図２Ｂおよび図３に示す構成要素が以下に記載されるように作動するように、ＰＬＣ３３０においてプログラムされる。

化学物質が或るレベルにまで下がると、ＰＬＣ３３０は、以下のように、図２Ａおよび図２Ｂの多貯蔵室ロードセルアセンブリ２００を用いて、図３に示されるシステムを作動させて自動補充シーケンスを開始させる。

（ａ） 好ましくは低圧、たとえば１ｐｓｉの不活性ガスである層が、ベリフローのセルフリリーフレギュレータなどのレギュレータ１により、気送管２１８によって連続的に主貯蔵室２０６に供給される。

（ｂ） 空気圧シリンダ２２６が内部封止シャフト２０４を持ち上げ、これにより主貯蔵室２０６から緩衝貯蔵室２０８を封止する。

（ｃ） 緩衝貯蔵室２０８が封止されると、主貯蔵室２０６は約２８インチＨｇの真空にまで排気される。図２Ａおよび図２Ｂに図示のとおり、主貯蔵室２０６からの気送管２１８は、三方バルブＶ４の排出側に接続される。バルブＶ４が作動されることにより、管２１８は図３に示される真空エジェクタ３２４に接続されたライン３１６と連通する。真空エジェクタ３２４は、二方バルブＶ５によって真空エジェクタ３２４に向けられる圧縮ガスで付勢される。バルブＶ５は、オンになると圧縮ガスを通過させ、真空エジェクタ３２４が、主貯蔵室２０６と連通するライン３１６を介して約２８インチＨｇ（真空）を発生させる。

（ｄ） 真空は緩衝貯蔵室２０８から隔離され、当該緩衝貯蔵室２０８は、上方に不活性ガスの薄い層を有し、ツールに搬送されている化学物質を負圧や圧力差に晒すことなく、化学物質を工程またはツールに供給し続ける。

（ｅ） 主貯蔵室２０６内で生成された真空は、バルブＶ１およびＶ２に接続される低圧の化学物質ラインを生じさせる。バルブＶ２が開いていると想定すると、低圧ライン２１７は、供給容器１０２からの化学物質を主貯蔵室２０６に流れ込ませる。この期間中に、主貯蔵室２０６には、定められた最高レベルに達するまで化学物質が補充される。

（ｆ） 最高レベルは、ロードセル４１２と、ＰＬＣ３３０によって行なわれる重量計算とを用いることによって決定される。たとえば、好ましい一実施例は、４３９立方センチメートル（ｃｃ）の体積容量を備えた緩衝貯蔵室２０８と、６９５ｃｃの容量を備えた主貯蔵室２０６とを用いる。ＰＬＣ３３０は、化学物質の比重を用いて、化学物質が占める体積を計算する。次いで、ＰＬＣ３３０は化学物質の体積が４３９ｃｃに達するか、またはそれより下がると、補充シーケンスを開始する。補充は、化学物質の体積が６９５ｃｃに到達すると停止する。このシーケンスによって、緩衝貯蔵室２０８内の４３９ｃｃのほぼすべての化学物質を消費しつつ、主貯蔵室２０６に６９５ｃｃの化学物質を補充することを可能にし、主貯蔵室２０６が溢れたり、化学物質が緩衝貯蔵室２０８から完全に排出されたりするのを防ぐ。

（ｇ） 主貯蔵室２０６が補充されると、バルブＶ５が閉じられ、これにより真空エジェクタ３２４へのガスの流れを止め、真空エジェクタ３２４による真空の生成を止める。次いで、三方バルブＶ４が切換えられ、このため不活性ガスライン２１８が主貯蔵室２０６と連通し、不活性ガスの層が主貯蔵室２０６内の化学物質の上に緩衝貯蔵室２０８と同じ圧力で再び生成される。というのも、ライン２１８、２１５の両方が同じ不活性ガスマニホールド３１８（図３を参照）からガスを受取るからである。また、バルブＶ２が閉じられて、供給容器１０２が主貯蔵室２０６から隔離される。

主貯蔵室２０６が、上方に不活性ガスの層を有する化学物質で満たされると、内部封止シャフト２０４が下げられ、主貯蔵室２０６からの化学物質を緩衝貯蔵室２０８に流れ込ませる。最終的には、緩衝貯蔵室２０８は、主貯蔵室２０６の大部分と同様に完全に満たされる。緩衝貯蔵室２０８に接続される気送管２１５は、管２１５内の化学物質が主貯蔵室２０６と同じレベルに達するまで化学物質を補充するが、これは、両方の貯蔵室内の圧力が同一であるからである。内部封止シャフト２０４は、再び主貯蔵室２０６を補充すると決定されるまで、開いたままである。

第１の実施例は、供給容器内の化学物質の量を判断するために、気泡センサの代わりにロードセルを用いるので、この発明はいくつかの非常に有用な特徴を提供する。供給容器内に残留する化学物質を実時間で正確に判断することができる。システムに接続されたときに供給容器が一杯であれば、ＰＬＣは、取除かれた（および多貯蔵室ロードセルアセン
ブリに加えられた）化学物質と、供給容器内にどれだけの化学物質が残留するかとについて容易に計算し得る。この情報を用いて、容器内に残留する化学物質の量を図式的に示すことができる。第２の特徴は、ＰＬＣが、システム内の重量増加を監視することにより、いつ供給容器が完全に空になるのかを正確に判断できることである。補充シーケンス中に貯蔵室の重量が増加しなければ、供給容器は空であると推測される。これにより、供給容器のためのバルブが閉じられ、次の供給容器が稼動状態にされる。関連する第３の特徴は、ロードセル技術が、化学物質の使用における傾向を正確に予測しかつ識別する能力を提供することである。貯蔵室に入ってくる化学物質の正確な量が測定されるので、情報は容易に電子的に記憶され、処理され、かつ伝送され得る。

図４Ａおよび図４Ｂに示される第２の実施例である多貯蔵室ロードセルアセンブリ４００は、Ｏリング４１１によって底部キャップ４１０に締められかつ封止される緩衝貯蔵室４０８を含む。排出される化学物質は管接続部４０１を通って流れる。緩衝貯蔵室４０８には、気送管４１５、化学物質バルブ４０７、ロードセルセパレータ４１３、およびロードセル４１２が接続される。ロードセル４１２は緩衝貯蔵室４０８に固くボルト締めされ、その他方側は多貯蔵室ロードセルアセンブリ４００の一部ではない剛性部材（図示せず）に固くボルト締めされる。外側スリーブ４０４は、緩衝貯蔵室４０８の周りを滑動し、底部キャップ４１０に当たって停止する。外側スリーブ４０４は、ロードセル４１２が妨げられることなくこの外側スリーブ４０４を通過できるよう機械加工される。バルブ４０７の端部４０５は主貯蔵室４０６に接続され、他方の端部４０９は緩衝貯蔵室４０８に接続される。主貯蔵室４０６は、上方キャップ４０３内のＯリングによって封入されかつ封止される。上方キャップ４０３は、その周辺部に沿って段付き端縁を組込んでおり、これに外側スリーブ４０４を固定する。気送ライン４１８および化学物質投入ライン４１７は、上方キャップ４０３に固定される。外側スリーブ４０４は、別個の貯蔵室４０６および４０８に機械的強度を与える。

図４Ａおよび図４Ｂに示され、図３のシステム内で用いられる多貯蔵室ロードセルアセンブリは第１の実施例に類似しているが、以下の顕著な相違点を有する。

（ａ） バルブ４０７は、主貯蔵室４０６と緩衝貯蔵室４０８との間の流体経路を制御する。

（ｂ） 外側スリーブ４０４は、主貯蔵室４０６と緩衝貯蔵室４０８とを支持する剛性のアセンブリを形成するよう機械的な支持を提供する。

図５Ａおよび図５Ｂに示される第３の実施例である多貯蔵室ロードセルアセンブリは、互いから間隔を空けて配置されるが可撓性のある流体ライン５１６によって接続される２つの貯蔵室５０６、５０８を用いる。第３の実施例は、図４Ａおよび図４Ｂに示される先の構成要素の多くを用いるが、以下を除く。すなわち、（ｉ）外側スリーブ４０４を使用しない、（ii）緩衝貯蔵室５０８は主貯蔵室５０６から機械的に懸架されない、（iii）ロードセルスペーサ５１３とロードセル５１２とは主貯蔵室５０６の底部にしっかりと固定される。

第３の実施例は、図５Ａ、図５Ｂおよび図６に図示のとおり、ロードセル５１２が主貯蔵室タンク５０６内の化学物質の体積のみを測定する点を除いては、第２の実施例と同様に動作する。第３の実施例の利点は、主貯蔵室５０６に送られる化学物質の正確な量が常に分かり、ＰＬＣが、補充動作中に緩衝貯蔵室５０８から取除かれた化学物質の量を推測する必要がないことである。第３の実施例は、図３の制御システム（すなわちＰＬＣ、Ａ
／Ｄ、信号増幅器など）を備えた図６のシステムにおいて用いることができる。本願においては、部品番号の先頭の数字は概してどの図面がその部品の詳細を示すかを示し、末尾の数字はその部品が同じ末尾の数字を有する他の部品に類似することを示すことに留意されたい。こうして、緩衝貯蔵室２０６と緩衝貯蔵室３０６とはその機能が類似しており、それぞれ図２Ａおよび図３Ａにおいて見出される。

図７Ａおよび図７Ｂに示される第４の実施例である多貯蔵室ロードセルアセンブリ７００は、第３の実施例と同じ構成要素を用いるが、第２のロードセル７２２は緩衝貯蔵室７０８に取付けられる。アセンブリ７００は、好ましくは、第２のロードセルのための付加的な構成要素を備え、図３の制御システムを備えた図８のシステムで用いられる。

図７Ａおよび図７Ｂに示される第４の実施例である多貯蔵室ロードセルアセンブリ７００は、ロードセル７１２が主貯蔵室７０６内の化学物質のみを測定し、かつロードセル７２２が緩衝貯蔵室７０８内の化学物質のみを測定する点を除いては、第２の実施例と同様に動作する。この利点は、緩衝貯蔵室７０８が常に監視されるので、下流の工程またはツールが補充サイクル中に突然大量の化学物質を消費した場合、システムが補充サイクルをすぐに停止させて化学物質を主貯蔵室７０６から緩衝貯蔵室７０８に入れ、緩衝貯蔵室７０８から化学物質が完全に排出されるのを防ぐことである。

図９Ａおよび図９Ｂに示される第５の実施例である多貯蔵室ロードセルアセンブリ９００は、ロードセル９１２が主貯蔵室９０６ではなく緩衝貯蔵室９０８に取付けられる点を除いては、第３の実施例と同じ構成要素を用いる。第５の実施例は、好ましくは、図３に示される制御システム（すなわち、ＰＬＣ、Ａ／Ｄ、信号増幅器など）を備えた図１０に示されるシステムにおいて用いられる。

機能的には、第５の実施例である多貯蔵室ロードセルアセンブリ９００は、第２の実施例と同様に動作するが、唯一の違いは、ロードセル９１２が緩衝貯蔵室９０８内の化学物質の重量のみを測定することである。

工程またはツールが化学物質を消費すると、主貯蔵室９０６も空になるまで緩衝貯蔵室９０８の重量は一定のままである。次いで、緩衝貯蔵室９０８の重量が減少し始め、主貯蔵室９０６が補充される必要があることを示す。この時点で、主貯蔵室９０６は計算された期間の間、補充される。このシーケンス中に、緩衝貯蔵室９０８は、主貯蔵室９０６が補充され、２つの貯蔵室９０６と９０８との間のバルブ９０７が再び開かれるまで減少する。

第６の実施例は、図５Ａおよび図５Ｂに示される第３の実施例と同じ構成要素を用いる。唯一の顕著な相違は、約１ｐｓｉの不活性ガスの層（図６を参照）が（化学物質の種類に応じて大体）約８０ｐｓｉにまで増加されることである。不活性ガス圧力を高めることにより、第６の実施例は、補充サイクル中でさえも影響されないままの一定の排出圧力で化学物質を分配するように圧力を用いることができる。この方法により、非常に正確で脈動せずに排出される化学物質の流れが可能になるだろう。これは、化学物質をフィルタバンクを介してポンプで送る超高純度の用途においては非常に重要な特徴であり得る。化学物質のいかなる脈動によっても、微粒子がフィルタバンクから取除かれて超高純度の化学物質の排出流れに入れるおそれがある。

第７の実施例は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示される付加的な構成要素とともに、第３の実施例と同じ構成要素を用いるが、当該付加的な構成要素は、主貯蔵室１１０６、緩衝貯蔵室１１０８、バルブ１１２２を介して主貯蔵室１１０６に付与される第２の化学物質投入ライン１１１９、化学物質投入ライン１１１７に付与されるバルブ１１２３、攪拌モータ１１２０およびインペラアセンブリ１１２１を含む。

機能的には、第７の実施例は第３の実施例と同様に動作するが、２つの化学物質を正確な割合で混合してから、混合物を緩衝貯蔵室１１０８に送るという付加的な機能を備える。化学物質は、開放されたバルブ１１２３および化学物質投入ライン１１１７を介して主貯蔵室１１０６に引込まれ得、ロードセル１１１２によって重量が測定され得る。主貯蔵室１１０６に適切な量が引込まれると、バルブ１１２３が閉じられ、バルブ１１２２が開かれて、第２の化学物質が主貯蔵室１１０６に入ることを可能にする。適切な量が主貯蔵室１１０６に引込まれると、バルブ１１２２が閉じられ、化学物質が攪拌モータ１１２０およびインペラアセンブリ１１２１によって混合される。化学物質の攪拌は、上述のシーケンス中にいつでも始めることができる。混合が完了すると、バルブ１１０７が開いて化学物質を緩衝貯蔵室１１０８に移送させるが、当該緩衝貯蔵室１１０８はまたガスライン１１１５に接続されている。これは時間依存性の化学物質（time sensitive chemistries）を混合し、混合された化学物質の、一定であって脈動のない排出を維持するのに理想的な方法である。

図１２は、化学物質混合および搬送システムの実施例を示す配管および機器の図である。分かりやすくするために、いかにシステムを用いてＣＭＰスラリに成分を混合することができるかを説明するが、このシステムを用いて他の化学物質を混合することもできる。１３ページで述べられる先頭および末尾の数字についての規則により必要とされるように、図１２には、混乱を防ぐために４桁ではなく２桁の部品番号を用いる多くの部分が含まれる。

システムは、グロス充填バルブ４１と流量制御バルブ４３とファイン充填バルブ４２とを介してＤＩ水を供給するＤＩ水ラインを備えた主貯蔵室６９を含む。一実施例においては、グロス充填バルブは３／８インチのバルブであり、ファイン充填バルブは１／４インチのバルブである。図３に関連して述べたように、ＰＬＣは、２４ＤＣボルトの電磁バルブを用いてバルブを制御し得、Mitsubishi ＦＸ２Ｎなどの出力カードによってこれらバルブを起動させ得る。各電磁バルブは、開放されると、加圧されたガスをベリフローのセルフリリーフレギュレータなどのレギュレータから空気圧で操作されるものへと送ってバルブを開閉させ得る。これらのアクチュエータは明細書中に参照されるが、混乱を減らすために図１２には示されない。

一実施例では、ＰＬＣは、このようなアクチュエータにグロス充填バルブ４１を開くよう信号を送って、水が主貯蔵室６９を速やかに充填し始めることを可能にする。主貯蔵室６９がほぼ十分な水を含む場合、ＰＬＣは別の信号をアクチュエータに送ってグロス充填バルブ４１を閉じ、ファイン充填バルブ４２を間欠的に開閉する、すなわち、バルブを、いわゆる「チャタリング」する。これにより、システムが、混合に必要とされる正確なバランスのＤＩ水を加えることが可能となる。当然、このグロス充填およびファイン充填の配置は、いずれの成分に対しても用いることができるが、その成分の大半が最終的な混合物中に存在する場合には最も有用である。流量制御バルブ４３は、所与の設備において利用可能な異なる水圧を補償する、手動または自動で制御されるバルブである。

ＤＩ水はバイパス４０を通って再循環し、ＤＩ戻り管に戻る。水の再循環する速度が毎秒７フィートなどの何らかのレベルを超えて維持される場合、それによって細菌の形成が減じられるかまたはなくされるだろう。ＤＩ水の目的は、スラリを表わす化学物質Ａを希
釈することである。スラリはファイン充填バルブ４４を通過して主貯蔵室６９へと向かい、バイパス５３を通って化学物質Ａの戻り管へと再循環し、これにより、化学物質Ａの中で懸濁した研磨剤の沈降が減じられる。

化学物質Ｂ〜Ｄは、ファイン充填バルブ４６〜４８を介して主貯蔵室６９に供給される安定剤、界面活性剤およびパッドコンディショナなどの、小量で用いられる他の成分を表わす。ＰＬＣが、化学物質Ａから化学物質Ｄを連続して中に入れるよう制御信号を送るので、主貯蔵室６９のロードセル１２および１３は各成分の重量を正確に測定することができる。図１２に示される２つのロードセルでは、ロードセルが１つの場合よりも精度を高くすることができるかもしれないが、ロードセルの数はこの発明には重要ではない。ＰＬＣはまた、主ミキサモータ２０を係合するよう制御信号を送り、この主ミキサモータ２０がシャフト２４とインペラ２１とを回転させ、このインペラ２１が成分をＣＭＰスラリの中へと攪拌する。工程の要件は、インペラ２１に対する最適期間とｒｐｍとを規定するだろう。インペラ２１は特定のＣＭＰスラリ配合物を連続的に攪拌するだろう。

図１２の最上部に示されるように、不活性ガス供給部は、レギュレータと安全圧力リリーフバルブ３３とチェックバルブ３５とを介して、不活性ガスを不活性ガス加湿器に供給する。いくつかのＣＭＰスラリについては、窒素が好ましいが、他の化学物質は他のガスを必要とする。当業者であれば、どんな不活性ガスが所与のＣＭＰ配合物に適しているかが分かるだろう。簡潔にするために、不活性ガスを窒素として説明するが、窒素は管を通りＤＩ水の中で泡立って窒素を加湿する。これにより、主貯蔵室および緩衝貯蔵室の内部にあるＣＭＰスラリ混合物の凝結が減じられる。加湿された窒素は、主貯蔵室圧力レギュレータ５１と入口圧力バルブ５０とを介して主貯蔵室６９に供給される。ベントバルブ４９は安全バルブであり、作動されないときには通常開いている（ＮＯ）。既知のとおり、チェックバルブ１６、３５、３７、３９、７６、８６および９９の組が、関連するライン上での逆流を防ぐ。

主貯蔵室６９は混合されたＣＭＰスラリを緩衝貯蔵室に移送する。一実施例では、主貯蔵室６９は２リットルを保持するので、各々１リットルずつを保持する２つの緩衝貯蔵室７１、９２の各々に有効に役立ち得る。ＣＭＰスラリの移送は主貯蔵室出口バルブ５８を通過し、ラインを通り、緩衝貯蔵室入口バルブ６０に到達する。同様に、主貯蔵室６９は、最初に主貯蔵室出口バルブ５７を介し、ラインを通してからＣＭＰスラリを緩衝貯蔵室入口バルブ９７に移送する。プロセスツールにより、いつ緩衝貯蔵室７１および９２が分配ライン１および２を介してＣＭＰスラリを搬送するかが決定される。手動のバルブ８４および８５は、安全確保のために分配ライン１および２に関連付けられる。

緩衝貯蔵室７１および９２の各々は比例バルブブロックを含み、この比例バルブブロックは、各緩衝貯蔵室における圧力を制御するためにＰＬＣによって用いられるだろう。ＰＬＣは、緩衝貯蔵室における圧力を維持するよう制御信号を比例バルブブロックに送るが、これは、緩衝貯蔵室からのＣＭＰスラリの所望の流量を実現するのに必要なことである。たとえば、図１２の圧力変換器すなわちＰＴが緩衝貯蔵室７１における圧力を読取り、その圧力を示す信号をＰＬＣに送る。測定された圧力と圧力設定ポイントとに基づいて、ＰＬＣが比例バルブブロックに信号を送って、緩衝制御入口バルブ８０を開いて緩衝貯蔵室圧力７１を上げるか、または緩衝制御出口バルブ８１を開いて緩衝貯蔵室圧力７１を下げるだろう。同様に、緩衝貯蔵室９２の圧力変換器が圧力を読取り、信号を比例バルブブロックに送って、緩衝貯蔵室９２からのＣＭＰスラリの所望の流量に必要な圧力を維持する。ＰＬＣ信号に基づき、比例バルブブロックは、緩衝制御入口バルブ５６を開いて緩衝貯蔵室９２の圧力を上げるか、または緩衝制御出口バルブ５２を開いて緩衝貯蔵室９２の圧力を下げるだろう。緩衝貯蔵室９２はまたオプションの緩衝マニホールド９０を含み、これは、複数の緩衝出口バルブを接続する装着面として用いられてもよいが、図示される
単一の緩衝出口バルブ８７には必要とされない。緩衝貯蔵室７１は緩衝マニホールド７２とともに示され、これもまた単一の緩衝出口バルブ７３には必要とされない。

ピンチバルブは、緩衝出口バルブ７３の下流と、緩衝出口バルブ８７の別の下流とに位置する。図１２は緩衝貯蔵室７１のピンチバルブのための１つの好適な制御構成を示し、これは、緩衝貯蔵室９２などの他の緩衝貯蔵室のために用いられてもよい。この構成においては、ＰＬＣは空気アクチュエータ７８に接続し、この空気アクチュエータ７８は、圧力レギュレータ７９を通過する清浄な乾き空気（ＣＤＡ）の流量を制御する。図１２には示されないが、同じ通信チャネル、清浄な乾き空気源およびＣＤＡラインが緩衝貯蔵室９２のピンチバルブを制御するための一実施例として用いられてもよいことが明らかであるはずである。図１２に示される信号増幅器７７、Ａ／Ｄ変換器およびロードセルは同じ部品であってもよく、先の実施例に記載された同じ動作を有し得る。ミキサモータ９３は緩衝貯蔵室９２においてシャフト９４とインペラ９５とを回転させ、ミキサモータ７１は緩衝貯蔵室７１においてシャフト６５とインペラ６６とを回転させる。緩衝貯蔵室７１および９２は緩衝貯蔵室ベントバルブ６２および５３を含み、これら緩衝貯蔵室ベントバルブ６２および５３は、安全機能として、使用されていないときに圧力を解放するよう通常開いている。

記載される部分は以下の製造供給業者から得ることができる。アリゾナ州（Alizona）のトゥーソン（Tucson）にあるパーカー・コーポレイション（Parker Corporation）の一事業部であるパルテック（Partek）は、好適なグロス充填バルブ（部品番号ＰＶ３６３４６−０１）、ファイン充填バルブ（部品番号ＰＶ１０６３２４−００）、バルブマニホールド７０、７２および９０（部品番号ＣＡＳＹ１４４９）、およびチェックバルブ（部品番号ＣＶ１６６６）を供給し得る。別の好適なＰＬＣは、Mitsubishi ＡＧ０５−ＳＥＵ３Ｍである。好適な比例バルブブロックは、インディアナ州（Indiana）のマッコードビル（McCordsville）にあるプロポーション・エア・インコーポレイテッド（Proportion Aire，Inc.）によって製造および／または販売されている部品番号ＰＡ２３７である。好適な不活性ガス加湿器（部品番号４３００２ＳＲＯ１）およびピンチバルブ（部品番号ＰＶ−ＳＬ−．２５）は、マサチューセッツ州（Massachusetts）のマルデン（Malden）にあるアサヒ・アメリカ（Asahi America）によって製造および／または販売されている。

動作の際に、化学物質混合および搬送システムはさまざまなモードを有する。最初のモードは充填または補充のシーケンスであり、ここでシステムが、主貯蔵室６９において成分を加えて混合する。一実施例では、充填または補充シーケンスは以下のとおり実現され得る。

１．ＰＬＣが制御信号を送ってＤＩラインと化学物質Ａ〜Ｄのラインとを開くことにより、成分が主貯蔵室６９に供給される。唯一の構成ではないが、ロードセル１２および１３が最終的な混合物中の各成分の重量を直接示すようにこれらの化学物質成分を連続して主貯蔵室６９の中に入れることが好ましい。

２．ＰＬＣが制御信号をアクチュエータに送って、主貯蔵室６９に窒素を入れないように入口圧力バルブ５０を遮断し、通常開いているベントバルブ４９を開くことにより、残留するガスをすべて主貯蔵室６９から排出することができる。

３．ＰＬＣが制御信号を送ってミキサモータ２０を開始させる。一実施例では、ミキサモータ２０は、インペラ２１がＤＩ水または化学物質Ａで覆われているときに始動するが、その時間は工程に依存するものではなく、この発明の一部でもない。ミキサモータ２０は、化学物質Ａ〜ＤとＤＩ水とが主貯蔵室６９に入る前、入っている間または入った後に始動してもよい。

４．ＰＬＣがアクチュエータに制御信号を送って入口圧力バルブ５０を開くことにより、窒素圧力を、流量および工程の要件によって決定される十分な圧力、たとえば２０ｐｓｉｇにまで上げる。

ＰＬＣまたは論理素子はまた、以下のように、使用のために不活性ガス加湿器を準備するよう制御信号を送るだろう。

１．ＰＬＣがアクチュエータに制御信号を送って、通常は開いている不活性ガス加湿器のＤＩドレインバルブ３６を閉じる。

２．ＰＬＣが制御信号を送ってＤＩ入口バルブ３８を開くことにより、ＤＩ水が不活性ガス加湿器を満たし始める。

３．その後、不活性ガス加湿器に関連付けられるＨＩセンサがＤＩ水の高いレベルを検出し、制御信号を送ってＤＩ入口バルブ３８を閉じるようＰＬＣに信号を送る。ＤＩ水が動作可能なレベルを超えて充填される場合、ＨＩセンサは単独で警報信号を送るよう機能する。

４．ＰＬＣがアクチュエータに制御信号を送ってバルブ３４を開き、これにより、窒素が中に入ってＤＩ水の中を通って泡立ち、不活性ガス加湿器から流れる窒素を加湿する。バルブ３４は常に開いているかまたは常に閉じられている。このバルブ３４は通常閉じられている（ＮＣ）ので、システムが電源を切られる、すなわち動作が休止させられると、バルブ３４が閉じて、不活性ガスたとえば窒素が不活性ガス加湿器に入るのを防ぐ。

５．不活性ガス加湿器が、ラインを介して入口圧力バルブ５０ならびに緩衝入口制御バルブ５６および８０にまで窒素を供給する。ただし、入口圧力バルブ５０を介して供給される圧力は、主貯蔵室６９からのＣＭＰスラリを所望の流量で加圧するのに用いられる。

システムは、以下のとおり、混合されたＣＭＰスラリを主貯蔵室から緩衝貯蔵室に移送する。

１．ＰＬＣが信号を送って、主貯蔵室分配バルブ５８を開き、緩衝貯蔵室入口バルブ６０を開く。

２．ＰＬＣがまた比例バルブブロックを制御するよう信号を送って、緩衝貯蔵室における所望の圧力、すなわちＰＬＣに記憶された設定ポイントを維持する。一実施例では、設定ポイント圧力は、主貯蔵室６９の圧力が２０ｐｓｉｇで保たれる場合、５〜１２ｐｓｉｇであり得る。一実施例では、図１２においてＰＴと明示された圧力変換器が緩衝貯蔵室７１に圧力を供給し、緩衝貯蔵室７１に対する設定ポイントに比べて圧力が高すぎる場合に緩衝制御出口バルブ８１が開くか、または当該設定ポイントに比べて圧力が低すぎる場合に緩衝制御入口バルブ８０が開く。

３．緩衝貯蔵室９２または７１のミキサモータ９３または６４が成分を混合物の中へと攪拌する。さらにまた、開始時間および期間ならびにｒｐｍは工程に依存する。

一実施例では、プロセスツール、たとえばポリッシャは、緩衝貯蔵室９２および７１の分配バルブ出口８７および７３がそれぞれ開閉する際に起動する。

緩衝貯蔵室９２のロードセル９１および９６がＰＬＣに信号を送り、このＰＬＣを用い
て、主貯蔵室出口バルブ５７と緩衝入口バルブ９７とを制御して、主貯蔵室６９と緩衝貯蔵室９２との間でＣＭＰスラリを移送するだろう。緩衝貯蔵室７１は図１２に示される類似の構成によって動作する。

主貯蔵室６９に関連付けられるロードセル１２および１３が、別のバッチ分のＣＭＰスラリを作り出すためにいつ新しい成分を加えるのかを示すだろう。主貯蔵室分配バルブ５７および５８は、成分が主貯蔵室６９に加えられるときに閉じられるので、ロードセル１２および１３は、主貯蔵室６９に加えられる各成分の重量を正確に示す。

主貯蔵室６９を清浄にし、かつ／または洗い流すために、ＰＬＣが制御信号を送って主貯蔵室分配バルブ５８を閉じ、グロス充填バルブ４１を開いてＤＩ水を中に入れ、主貯蔵室分配バルブ５７を開き、緩衝貯蔵室入口バルブ９７を閉じ、主貯蔵室ドレインバルブ９９を開くことにより、ＤＩ水が緩衝貯蔵室９２を迂回して主貯蔵室６９から流れる。類似のシーケンスが緩衝貯蔵室７１で用いられてもよい。

緩衝貯蔵室９２を清浄にし、かつ／または洗い流すために、ＤＩ水が、開かれた主貯蔵室分配バルブ５７と、開かれた緩衝貯蔵室入口バルブ９７と、閉じられた主貯蔵室出口バルブ８９とを通過し得る。緩衝貯蔵室７１は、図１２に示されるのと類似の構成によって清浄にされ、かつ／または洗い流され得る。

別の実施例では、機械的な構成要素の特性と分配される媒体の物理的属性とのために超低流量が達成できない場合に、固定されたオリフィスピンチバルブが用いられてもよい。このピンチバルブは、固定されたオリフィスを作り出すために定められた設定ポイントに圧縮される柔軟な流路を用いる。これにより、「プッシュ」のための圧力を上げるかまたは維持するのに必要な流路における所望の狭窄が、非常に低い流量を制御することが可能となるだろう。ピンチバルブが作動されると、柔軟な流路をその最大のオリフィスにまで開き、これにより、洗い流しのシーケンス中に十分に流れるようにされて、所望の定められた設定ポイントに戻すことが可能となるだろう。たとえば、１／４インチのオリフィスを備えた１／４インチのバルブは、緩衝貯蔵室へのプッシュ圧力を制御して化学物質を分配する。流体のための出力バルブも１／４インチである。流量が下がると、プッシュするのに必要な圧力も下がる。流量が極めて低い場合、プッシュ圧力を制御するバルブの固有の特性が、プッシュするのに必要な正確な体積のガスの繰返し精度を制限する。固定されたオリフィスピンチバルブを据え付け、分配流路上の狭窄を増すことにより、プッシュ圧力がより高いレベルで動作可能となり、これにより、極めて低い流量を正確に繰返し可能に制御し得ることとなる。

ＰＬＣおよび／またはオペレータは、ピンチバルブの最小幅値および広く開いたオリフィスのサイズを調整し得る。広く開いたオリフィスの設定を用いて、分配ラインにおける障害物を除くことができる。ピンチバルブを広く開くことは、ラインの空気抜き（burping）と称される。この特徴はＣＭＰスラリには重要である。というのも、微小な泡が低流量の間に生じるからである。ＰＬＣは、圧力が蓄積して極めて低い流量が可能となり、いかなる障害物をも除く工程サイクルの後に空気抜きされるようにピンチバルブを制御することができる。空気抜きの期間は０．５秒などと短くてもよく、ＣＭＰスラリの搬送後に実行されてもよい。典型的な工程は１．５分間までのＣＭＰスラリの搬送しか必要とせず、微小な泡は約５分間ではいくつかのＣＭＰスラリにおいては生じない可能性があるので、工程後の空気抜きで十分であり得る。そうでない場合、分配ラインは、流量に過度に影響を及ぼさずに、所与の工程サイクルよりも頻繁に空気抜きが行なわれてもよい。

図１３はＰＬＣの機能ブロック図を示し、このＰＬＣは流量制御システムの一実施例に関連付けられ、この流量制御システムは、少なくとも１つの緩衝貯蔵室において重量が減
少するＣＭＰスラリまたは他の化学物質の混合物を用いる。ロードセルはＣＭＰスラリの重量を絶えず監視し、緩衝貯蔵室におけるＣＭＰスラリの重量を示すアナログ信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器はそれらのアナログ信号をデジタル形式に変換してＰＬＣに送る。ＰＬＣは各成分の比重を記憶して成分の体積を計算する。この動作と並行して、またはこの動作に続いて、ユーザが、キーボード、キーパッドまたはタッチスクリーンを介して、２００ｍｌ／ｍｉｎなどの所望の体積流量を入力する。ＰＬＣは流量を秒速に変換することができる。次に、ＰＬＣは、緩衝入口圧力バルブを開いて圧力を緩衝貯蔵室に加えて所望の流れを生じさせるよう指示する。ＰＬＣは、ある期間中に減少する重量を監視し、現在の流量を所望の流量と比較する。流量が低すぎる場合、ＰＬＣは圧力を上げるよう比例バルブブロックに信号を送り、流量が高すぎる場合、ＰＬＣは圧力を下げるよう比例バルブブロックに信号を送る。体積流量が予め定められた許容差以下である場合、ＰＬＣは、緩衝貯蔵室への圧力を上げたり下げたりしないよう比例バルブブロックに信号を送る。

言い換えれば、「プッシュ」ガスは比例制御バルブまたはバルブによって緩衝貯蔵室に供給され、圧力は圧力変換器または伝達器によって監視される。所望の流量が入力されると計算が実行されて、ある一定の期間中における貯蔵室からの所要の重量損失を決定する。ＰＬＣにより、信号が比例バルブに送られて、プッシュガス圧力を調整し、貯蔵室内の重量損失を調整することによって流量の要件を満たす。重量損失は、必要とされる流量の精度に応じて０．１秒〜６０秒（またはそれ以上）の時間にわたって監視され得る。たとえば、毎分１８０ミリリットルの流量は毎秒３ミリリットルの流量に等しい。ＰＬＣは各緩衝貯蔵室内の重量の変化を監視する。重量損失が毎秒３ミリリットル未満である場合、圧力が上げられる。緩衝貯蔵室内の重量損失が毎秒３ミリリットルを上回る場合、圧力が下げられる。精度をより上げるために、時間枠が、２分の１秒、またはさらには０．１秒以下程度の間に達成される重量損失にまで短くされてもよい。決定要因は、緩衝貯蔵室に関連付けられるロードセルの分解能であり得る。ロードセルが０．１グラムを分解することができる場合、より厳密な制御が実現され得る。

この実施例は流れを制御するのに付加的な構成要素を必要としない。付加的な装置を用いないので、詰まりの問題がなくなる。貯蔵室への圧力はＰＬＣによって制御されるので、入力圧力の変化が考慮に入れられ、所望の速度で流れを維持するよう適切な調整がなされる。ＰＬＣを用いて、適切な流量を維持するのに利用される平均圧力を決定することができる。緩衝貯蔵室内のレベルが、緩衝貯蔵室が補充されるべき点に達すると、平均圧力を利用して、緩衝貯蔵室が充填されている間に流量を維持することができる。体積のレベルがまた実時間で監視されることにより、レベルを検出する付加的な構成要素に対する要件がいずれも緩和される。緩衝貯蔵室は、プロセスツールから伝達された要求コマンドを満たすのに必要な化学物質を分配するだろう。減少する重量が監視されるので、低い体積設定ポイントがトリガされると体積のレベルが補充される。同様に、重量の増加が監視されるので、高い設定ポイントがトリガされると体積の補充が止められる。

この発明は少なくとも以下の利益を提供する。排出された化学物質が一定の圧力で維持され得る。プロセスツールは、分配シーケンスを妨げるおそれのある低圧の化学物質ラインに晒されることがないので、ツールの歩留まりが向上する。多数のさまざまな寸法の容器が化学物質供給容器として貯蔵室システムに接続され得る。接続される前に供給容器の流体体積が既知であれば、コンピュータは容器から取除かれた化学物質の量を非常に正確に計算することができ、したがって、化学物質の残留量を視覚的に実時間で表示するためのディスプレイに情報を呈示する。グラフィカル・インターフェイスは、供給容器の状態を「一目で」オペレータに伝える。補充シーケンス中には継続的な重量の増加がないので、ロードセルは、供給容器がいつ完全に空になるのかを判断することができる。これは、供給容器が空であり、別の容器が稼動状態にされるべきであることを示す。一実施例においては、化学物質使用のデータロギングが提供され得るが、これは、貯蔵室内の化学物質
がロードセルによって継続的かつ正確に重量を測定され、当該ロードセルが、ＰＬＣに、または貯蔵室内の利用可能な化学物質の量について実時間の正確な情報を出力する他の論理素子に、入力信号を与えるからである。故障が異常に大きな読取り値やゼロに近い読取り値によって示され、これらの両方がＰＬＣまたは他の論理素子に警告を引き起こさせるために、ロードセルは本質的に安全な検知装置である。この発明はまた、供給容器スイッチング動作中に発生する気泡が排出化学物質ラインへと通過するのを防ぎ、多数の供給容器でもって圧力を一定にばらつきなく分配し、それ自体を真空によって、もしくは液体をポンプで送って貯蔵室を補充することによって補充するか、または正確な比率で異なった化学物質で補充し、それらを混合してからその混合物を緩衝貯蔵室に送ることが可能であるが、これは時間に依存する、非常に反応性の高い化学物質に対して重要であり得る。

この発明は、バルブ、管、重量センサ（ロードセル）および制御システムを備えた圧力貯蔵室を利用して、流体、化学物質および化合物の正確な流量制御を提供し得る。この発明はまた、バルブ、管、重量センサおよび制御システムを備えた圧力貯蔵室を利用して体積のレベルの補充を監視しかつ制御し得る。この発明はまた、正確な流れの制御、たとえばスロットルバルブおよび流量計の手動による設定などの一般に用いられる方法論と置き換えることもできる。この発明は、ピンチバルブを備える場合、極めて正確に低流量を制御することができる。

単貯蔵室と、単貯蔵室に繋がる供給ライン上の気泡センサとを用いる化学物質搬送システムを示す図である。 この発明の多貯蔵室ロードセルアセンブリの第１の実施例を示す正面断面図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第１の実施例を示す上面図である。 図２Ａおよび図２Ｂまたは図４Ａおよび図４Ｂの多貯蔵室ロードセルアセンブリを含む化学物質搬送システムの実施例を示す配管および機器の図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第２の実施例を示す正面断面図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第２の実施例を示す側面断面図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第３および第６の実施例を示す正面断面図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第３および第６の実施例を示す側面断面図である。 図５Ａおよび図５Ｂ、または図１１Ａおよび図１１Ｂの多貯蔵室ロードセルアセンブリを含む化学物質搬送システムの実施例を示す、配管および機器の図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第４の実施例を示す正面断面図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第４の実施例を示す側面断面図である。 図７Ａおよび図７Ｂの多貯蔵室ロードセルアセンブリを含む化学物質搬送システムの実施例を示す、配管および機器の図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第５の実施例を示す正面断面図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第５の実施例を示す側面断面図である。 図９Ａおよび図９Ｂの多貯蔵室ロードセルアセンブリを含む化学物質搬送システムの実施例を示す、配管および機器の図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第７の実施例を示す正面断面図である。 多貯蔵室ロードセルアセンブリの第７の実施例を示す側面断面図である。 化学物質混合および搬送システムの実施例を示す、配管および機器の図である。 貯蔵室のうち少なくとも１つにおける、重量が減少する液体を用いる流量制御システムを示すフローチャートである。

Claims (11)

1. 化学物質搬送システムであって、
   １つ以上の入口充填バルブ、入口圧力バルブおよび主貯蔵室出口バルブと流体連通している主貯蔵室と、
   緩衝貯蔵室入口バルブおよび緩衝出口バルブと流体連通している緩衝貯蔵室と、
   前記緩衝出口バルブの下流にあるピンチバルブと、
   前記主貯蔵室出口バルブを前記緩衝貯蔵室入口バルブに接続するラインと、を備え
   前記入口圧力バルブを介して前記主貯蔵室内のガス圧力の調節をおこない、前記入口充填バルブを介して前記主貯蔵室へ化学物質を流入し、前記主貯蔵室出口バルブと前記緩衝貯蔵室入口バルブを介して主貯蔵室から緩衝貯蔵室へ化学物質を流出し、前記緩衝出口バルブを介して前記緩衝貯蔵室から化学物質を搬送するものであって、
   前記緩衝貯蔵室における化学物質の重量を監視し、前記緩衝貯蔵室における化学物質の重量を示すデジタル信号に変換されるアナログ信号を生成するためのロードセルと、
   前記緩衝貯蔵室の圧力を調整する緩衝制御入口バルブ及び緩衝制御出口バルブを備えた比例バルブブロックと、
   デジタル信号を受信し、所望の化学物質流量を達成するために前記比例バルブブロックに対する制御信号を生成するプログラマブルロジックコントローラとを備え、前記プログラマブルロジックコントローラからの制御信号に基づいて前記緩衝制御入口バルブ及び緩衝制御出口バルブを制御して、前記緩衝貯蔵室の圧力を調整し、もって、前記緩衝室から前記ピンチバルブを介して搬送される液状化学物質の流量を制御する、
   化学物質搬送システム。
2. 前記主貯蔵室における前記化学物質の重量を監視し、前記主貯蔵室における前記化学物質の重量を示すデジタル信号に変換されるアナログ信号を生成するためのロードセルをさらに備えた、請求項１に記載のシステム。
3. 前記１つ以上の入口充填バルブはグロス充填バルブとファイン充填バルブとを備え、前記プログラマブルロジックコントローラは、前記主貯蔵室がほぼ十分な化学物質を有するまで前記グロス充填バルブを開くよう信号を送り、前記主貯蔵室が必要とされる正確な量の化学物質を有するまで前記ファイン充填バルブを動作するよう別の信号を送る、請求項２に記載のシステム。
4. 前記プログラマブルロジックコントローラは、前記主貯蔵室の前記ロードセルが各化学物質の重量を正確に測定できるように、化学物質を連続して前記主貯蔵室に入れるために、前記１つ以上の入口充填バルブの各々に連続して制御信号を送る、請求項２に記載のシステム。
5. 前記主貯蔵室に関連して、モータ、シャフトおよびインペラを備えたミキサアセンブリをさらに具備し、前記プログラマブルロジックコントローラからの制御信号により、前記モータで、前記シャフトと、前記主貯蔵室に入れられる前記化学物質を攪拌するインペラとを回転させるようにした、請求項４に記載のシステム。
6. 前記緩衝貯蔵室に関連して、モータ、シャフトおよびインペラを備えたミキサアセンブリを更に具備し、前記プログラマブルロジックコントローラからの制御信号により、前記モータで、前記シャフトと、前記緩衝貯蔵室に入れられる前記主貯蔵室からの混合物を攪拌し続けるインペラとを回転させるようにした、請求項４に記載のシステム。
7. 前記緩衝出口バルブと流体連通し、かつ前記緩衝出口バルブの下流にあるピンチバルブをさらに備え、前記プログラマブルロジックコントローラが前記ピンチバルブを十分に開くよう制御信号を送って、洗い流しのシーケンス中に十分に流れるようにし、より厳密な定められた設定ポイントに戻るようにし得る、請求項１に記載のシステム。
8. 前記主貯蔵室および前記緩衝貯蔵室と連通している不活性ガス供給部をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記不活性ガス供給部は不活性ガス加湿器の中に通され、このため前記ガスが前記不活性ガス加湿器における液体で加湿される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記システムから搬送される前記化学物質は化学機械研磨のために調整されたものであり、その主要な成分が純水であり、不活性ガスが窒素である、請求項８または９に記載のシステム。
11. 緩衝貯蔵室から主貯蔵室を隔離するステップと、
    前記主貯蔵室における圧力を下げるステップと、
    化学物質成分を連続して前記主貯蔵室に入れるステップと、
    前記主貯蔵室に入れた化学物質成分を混ぜて混合物とするステップと、
    前記主貯蔵室に不活性ガスを供給するステップと、
    前記混合物を前記主貯蔵室から前記緩衝貯蔵室に搬送するステップと、
    前記緩衝出口バルブの下流にあるピンチバルブを介して前記緩衝貯蔵室から前記混合物を搬送するステップと、
    を備えて、液状の化学物質を搬送する方法であって、
    ロードセルにより、前記緩衝貯蔵室の化学物質の重量を監視し、測定し、前記緩衝貯蔵室における化学物質の重量を示すデジタル信号に変換するステップと、
    プログラマブルロジックコントローラにより、前記デジタル信号を受信し、前記緩衝貯蔵室から前記混合物を搬送するための所望の化学物質流量を達成するために制御信号を生成するステップと、
    前記緩衝貯蔵室の圧力を調整する緩衝制御入口バルブ及び緩衝制御出口バルブを備えた比例バルブブロックにより、前記制御信号を受信し、この制御信号に基づいて前記緩衝制御入口バルブ及び緩衝制御出口バルブを制御して前記緩衝貯蔵室の圧力を調整するステップと、
    を備えて、前記緩衝出口バルブの下流にあるピンチバルブを介して搬送される液状の化学物質流量が所望の流量となるように制御する、液状の化学物質を搬送する方法。

Images