包括流體存儲和分配容器的動態流體監測的流體存儲和分配系統的製作方法

2023-06-08 01:47:56 2

專利名稱：包括流體存儲和分配容器的動態流體監測的流體存儲和分配系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括流體存儲和分配容器的存量的動態監測過程 的流體存儲和分配系統。
背景技術：
在半導體加工領域，包括例如離子注入機、化學氣相澱積、旋 轉覆蓋、蝕刻、處理腔室的清潔、廢水處理等，通常利用具有#>大 變化特性的專用流體試劑。由於這種流體試劑的高成本、顯著的毒性、和極高的純度要求， 各種專用源容器和密封裝置在半導體加工設備中已經得到普遍的 使用。在一些實例中，在這種服務中已經取代傳統氣體圓柱體的這 些特殊流體供應裝置配備有各種流體監測和控制設備。這種設備例如可以包括洩漏檢查監測器、分配線路中的壓強傳感器、用於保證 所包含和分配的流體為了相關的處理:捧作處於適當熱態的溫度傳 感器、質量流動控制器、節流口元件等等。在當前一代用於半導體加工試劑的流體存儲和分配系統中最 具創新且商業上最成功的是由ATMI^^司(Danbury,CT)通過註冊 商標SDS戀和VAC戀進行商業化的那些系統。SDS 流體存儲和分配系統包括含有固相吸附材料的容器，該 固相吸附材料對半導體加工流體試劑具有吸附性親和力，由此，憑脫附並在分配過程條件下從該容器中分配出來。由於容器中其吸附 性保持力效應，半導體試劑流體可以以低壓強被存儲，例如，以低 於大氣壓的壓強。由於這種低壓強存儲效應，與在高壓氣體圓柱體 中閥頭故障可能導致該圓柱體的氣體含量的廣泛擴散相比，提供了 高水平的安全性。SDS 流體存儲和分配系統在美國專利第 5,518,528號;第5,704,965號;第5,704,967號;以及第5,707,424號中 進行了各種描述。VAC 流體存儲和分配系統包4舌含有半導體加工流體試劑的並 裝備有壓強調節器的容器，該壓強調節器置於容器內部並與分配組 件是流動連通的，而該分配組件用於在由壓強調節器的i殳定值所確 定的壓強下分配流體。該壓強調節器設定值可以設置為低分配壓強 水平。￥入0@流體存儲和分配系統在美國專利第6,101,816號；第 6,089,027號;第6,360,546號;第6,474，076;以及第6,343,476號中進行 了不同的描述。因為調節器在大於調節器設定值的壓強下防止流體排出，且因 為調節器在容器內部並由此保護調節器不受周圍汙染和正碰，所以通過其內部壓強調節器配置，VAC 流體存儲和分配系統在高壓流 體的密封方面實現了安全性的提高。在離子注入才幾應用中，SDS必流體存儲和分配系統已經成為半 導體加工工業中的標準氣體源。目前，估計全世界4000個離子注 入單元的安裝基底的接近80%利用SDS③流體存儲和分配系統。為了保證SDS⑩流體存儲和分配系統的正確利用，要求包括低 壓降分量和低於大氣壓的(torr級)壓強的精確測量值的氣體輸送 系統設計的特殊考慮。這就造成一個特別的問題，因為，存在大約 六個生產離子注入機設備的主要製造商。每個製造商都製造多種模 型類型且新產品每2至3年就被發布出來。這種情況產生大量不同 的離子注入機系統並隨後產生多種正在使用的氣體監測技術，但有 些技術是不適當的，要不然就是低效率和非標準的。在當前最流行的離子注入才幾系統i殳計之一中，在SDS⑧流體存 儲和分配系統中流體存量的氣體監測過程就要求通過一連串複雜 的軟體文件進行操縱，以便確定SDS⑨流體存儲和分配容器中流體 的壓強。然後，用戶還不得不人工地將壓強轉化為流體利用單位。 該方法的問題是，用於在該實施中才喿縱軟體屏幕所需的時間過多， 且大多數離子注入機操作者和技術人員並不能理解用於將壓強讀 數轉化為有意義的利用表達式所需的數學轉化。鑑於事實上有許多個注入機單位(例如5至20個)被提供在 典型大小的半導體製作設備或"加工(fab)"中，在用於在流體供 應容器中分配所存儲的流體的監測利用方面的前述缺陷就被加劇。 這種單位的多樣性是指，其經常要求操作者或技術人員花費許多時 間用於所有注入4幾單元的監測才喿作以通過在半導體加工裝置中的 離子注入才幾或其它4吏用所分配流體的i殳備來確定流體消津毛的流速 和程度。監測用於確定流體供應容器中流體消壽毛的流體利用的傳統方 法的另 一個問題是，當該容器中流體含量幾乎耗盡或接近用盡時， 難以預報或報警加工人員有關正在迫近分配操作的端點。因為對確定該項利用的現有方法是4艮差的，所以在運行的注入 操作期間在沒有警報的情況下經常發生加工人員用完流體的情形。 這種情形典型地對加工生產有嚴重影響，這是由於，注入才幾單元那 時一定就被停止，以便於已被耗盡的流體供應和分配容器的換下以 及含有流體以更新操作的新容器的安裝。因為這種情形不是在計劃 中的，所以流體存^f諸和分配系統可以由此^皮替^灸的效率^氐於如果事件已^L計劃或可能^L預知的情況。涉及半導體加工中材料的使用的另 一 問題是關於它們的費用。 用於半導體加工的許多特殊材料的價格在每克$ 10至$ 200美元的 範圍，而且，因為用於更大晶片半導體處理工具的更高損耗率，例 如，300mm晶片和更大直徑的晶片，所以許多特殊化學製品的封裝 容積就持續增加。結果，特殊材並+的消費者通常淨皮迫以單位的價格購買這種材料 的所需量，該單位價格經常超過他們內部限定的購買資金的限額。 在美國的通用會計準則(US GAAP)下，材並牛購買在購買時就必須 作為全部費用，以致購買者在材料利用過程中使用相同材料之前， 他們在帳目上計算了所購得的特殊化學製品全部量的費用。這對半 導體加工設備來說是嚴重的運營成本負擔。因此，在本領域中非常需要快速、準確且可靠的方法在上述類 型的流體存4諸和分配系統的4吏用中來監測利用並4企測端點分配條 件。同時，在半導體加工設備方面需要減輕運營成本負擔，這是來 自對於在半導體加工才喿作中使用用於對所購買的特殊化學製品全部量費用進行記帳的前述US GAAP的會計要求。 發明內容本發明通常涉及用於動態監測流體存儲和分配系統(例如 SDS^類型和VAC⑧類型的流體存儲和分配系統)中的流體以確定 這種系統中流體利用的系統和方法。在一個方面中，本發明涉及用於在包括從流體供應容器中分配 流體過程的操作期間監測在流體供應容器中的流體的監測系統，所 述監測系統包括(i)一個或多個傳感器，用於監測流體供應容器 的特性或從該流體供應容器中所分配的流體的特性，(ii)數據獲取 模塊，可操作性地與所述一個或多個傳感器連接，以從其中接收監 測數據並響應性地產生與由所述一個或多個傳感器所監測的特性 相關的輸出，以及(iii)處理器和顯示器，可操作性地與數據獲取 模塊連接並被安排處理來自數據獲取模塊的輸出以及響應性地輸 出例如圖表或音頻信號的直觀表示，例如指示在流體供應容器中流 體的報警。在另一方面，本發明涉及在包括從流體供應容器中分配流體過 程的操作期間監測在流體供應容器中流體的方法，所述方法包括 (i )監測流體供應容器的特性或從該流體供應容器中所分配的流體 的特性，(ii)從所述監測過程中獲取數據並響應性地產生與監測特 性相關的輸出，以及(iii)從數據獲取過程中處理該輸出並響應性 地4巴在流體供應容器中流體的圖示輸出出來。本發明的另 一方面涉及用於在包括從流體供應容器中分配流 體過程的才喿作期間監測在流體供應容器中的流體的監測系統，其中，該監測系統包括(i) 一個或多個傳感器，用於監測流體供應 容器的特性或從該流體供應容器中分配的流體的特性，(ii)數據獲 取裝置，可才喿作性地與所述一個或多個傳感器相連4妾，以從其中4妄 收監測tt據並響應性i也產生與由所述一個或多個傳感器所監測的 特性相關的輸出，以及(iii)處理器，可操作性地與數據獲取裝置 連4妾並^皮安排處理來自悽t據獲取裝置的輸出以及響應性地產生表 示流體供應容器中流體存量的輸出。本發明進一 步的方面涉及在包括材料的分配過程的操作期間 用於監測材料使用的監測系統，其中，該監測系統包括(i) 一個 或多個傳感器，用於監測所述分配過程的特性，(ii)數據獲取裝置， 可操作性地與所述一個或多個傳感器相連接，以從其中接收監測數 據並響應性地產生與由所述一個或多個傳感器所監測的特性相關 的輸出，以及(iii)處理器，可操作性地與數據獲取裝置連接並被 安排處理來自數據獲取裝置的輸出以及響應性地產生表示用於分 配可用材料的存量的輸出。在另一方面中，本發明涉及半導體加工設備，包括離子注入 才幾，該離子注入才幾包4舌容納摻雜物源流體源(dopant source fluid supply)的氣體盒；至少一個傳感器，適用於在分配過程條件下監 測從摻雜物源流體源中被分配出來的摻雜物源流體的溫度、壓強和 流速這三者之中的至少一個；數據獲取模塊，被安裝在氣體盒中並 適用於從傳感器中接收監測信號；輸出單元，適用於產生與上述摻 雜物源流體源中摻雜物源流體的存量相關的輸出；以及通信連接， 其處於悽史據獲取才莫塊和輸出單元之間。本發明的又一個方面涉及用於確定在離子注入才幾的氣體盒中 從摻雜物源流體源中摻雜物源流體所4是供的在離子注入才幾中摻雜 物源流體消耗的系統，其中，所述摻雜物源流體源包括對於摻雜物源流體具有吸附性親和力的吸附劑介質，且從其中吸附的摻雜物源流體在分配過程條件下被脫附，其中，該系統包括溫度傳感器，適用於感測氣體盒溫度T;壓強監測器，適用於測量流體存^f諸和分配容器的壓強P;摻雜物源流體源包括預定尺寸的摻雜物源流體存儲和分配容 器，而該摻雜物源流體存儲和分配容器含有所述吸附劑介質 一預定 重量；以及監測和控制系統，可操作性地與所述溫度傳感器和所述壓強監 測器連接，並適用於進行以下步驟設置端點壓強，該壓強用於從摻雜物源流體存儲和分配容器中 分配摻雜物源流體；確定在不同壓強下的溫度係數dP/dT;確定針對該端點壓強的溫度係數；把從壓強監測器中所測得的壓強歸一化(normalize)為預定溫度；將端點壓強歸一化為預定溫度；在用於吸附劑介質和摻雜物源流體的預定溫度處確定等溫線 等式；以及通過使用等溫線等式來確定在流體存儲和分配容器中剩餘的 摻雜物源流體的量。本發明更進一步方面涉及不同的實施例分配器，適用於分配 材料，可操作性地與前述類型的監測系統相連接；材料利用裝置， 適用於從分配器中接收材料，該分配器可操作性地與前述類型的監 測系統相連接；以及物品，其通過使用所分配的材料進行加工，而 所分配的材^牛通過前述類型的監測系統在分配過程期間進4亍監測。在另 一方面中，本發明涉及用於監測在流體存儲和分配容器中 流體存量的系統，該流體存儲和分配容器包含對於流體具有吸附性 親和力的存儲介質，該流體在用於流體利用過程的分配過程條件下 乂人該流體存4諸和分配容器中淨皮分配，其中，該系統包4舌(a) 吸附性等溫線數據的資料庫，該數據用於在存儲介質上 的流體；(b) 監測器，適用於監測從所述流體存儲和分配容器的特性、 分配過程條件、所分配的流體的特性，以及所述流體利用過程的特 性中所選擇的至少一個感測流體存量的變量，並適用於響應性;也產 生與所述至少一個感測流體存量變量相關的監測信號；以及(c) 處理器，適用於接收監測信號並適用於響應性地進行把 所述至少一個感測流體存量變量與在吸附性等溫線數據的資料庫 中信息相關聯的信號處理操作，以產生表示在流體存儲和分配容器 中流體存量的輸出。本發明的另 一方面涉及用於監測流體存儲和分配容器中流體 存量的系統，該流體存儲和分配容器含有在用於流體利用過程的分 配條件下^皮分配的流體，其中，該系統包括(a) 監測器，適用於監測在流體分配過程期間的至少一個流 體特性，並適用於響應性地產生與所述至少一個流體特性相關的監 測信號；(b) 信息的資料庫，該信息關於確定在分配期間在流體存儲 和分配容器中流體的存量；以及(c) 處理器，適用於在把監測信號與資料庫中的信息相關聯 的信號處理操作中處理所述監測信號，以產生表示在流體存儲和分 配容器中流體存量的輸出。在進一步方面中，本發明涉及用於監測在流體存儲和分配容器 中流體存量的系統，該流體存儲和分配容器包含有在用於流體利用 過程的分配過程條件下被分配的流體，其中，該系統包括(a) 張力監測器，適用於在該流體的分配過程期間監測流體 存儲和分配容器的張力，以響應性地產生與這種張力相關的監測信 號；(b) 信息的^t據庫，該信息關於確定在分配期間在流體存儲 和分配容器中流體的存量；以及(c) 處理器，適用於在把監測信號與資料庫中的信息相關聯 的信號處理操作中處理該監測信號，以產生表示在流體存儲和分配 容器中流體存量的輸出。本發明又進一步方面涉及在包4舌從流體供應容器中的流體分 配過程的操作期間在流體供應容器中監測流體的方法，其中，該方 法包括(i)監測流體供應容器的特性或從該流體供應容器中分配 的流體的特性，(ii)從所述監測過程中獲取數據，並產生與所述特性相關的數據獲耳又信號，以及(iii)處理所述數據獲取信號並響應 性地產生表示在流體供應容器中流體存量的輸出。本發明再進一步方面涉及在包括分配材料過程的操作期間監 測材料使用的方法，所述監測方法包括(i)監測所述分配過程的 特性，(ii)從這種監測過程中獲取數據，並產生與所述特性相關的 數據獲取信號，以及(iii)處理數據獲取信號並響應性地產生表示 用於分配可用的材料的存量的輸出。本發明的另一方面涉及在半導體加工i殳備中加工半導體產品 (包括離子注入機，該離子注入機又包括容納摻雜物源流體源的氣 體盒)的方法，其中，這種方法包括監測在分配過程條件下從摻 雜物源流體源中所分配的摻雜物源流體的溫度、壓強和流速這三者 之中的至少一種；從這種檢測過程中獲取該氣體盒中的數據;傳輸 所獲取的數據到輸出單元，該單元適用於產生與在摻雜物源流體源 中摻雜物源流體的存量相關的輸出；以及產生這種輸出。本發明的又一方面涉及確定在離子注入才幾的氣體盒中從摻雜 物源流體源中摻雜物源流體所提供的在離子注入^^中摻雜物源流 體消耗的方法，其中，摻雜物源流體源包括對於摻雜物源流體具有 吸附性親和力的吸附劑介質，並且從其中吸附的摻雜物源流體在分 配過程條件下,皮脫附，以及摻雜物源供應包4舌預定尺寸的摻雜物源 流體存儲和分配容器，該摻雜物源流體存儲和分配容器含有所述吸 附劑介質一預定重量，其中，該方法包^t舌感測氣體盒溫度T;測量流體存儲和分配容器壓強P;-沒置端點壓強，該壓強用於從摻雜物源流體存儲和分配容器中分配摻雜物源流體；確定在不同壓強下的溫度係數dP/dT;確定針對該端點壓強的溫度系悽丈；把從壓強監測器中所測得的壓強歸 一化為預定溫度；將端點壓強歸一化為預定溫度；在用於吸附劑介質和摻雜物源流體的預定溫度處確定等溫線 等式；以及通過使用等溫線等式來確定在流體存儲和分配容器中剩餘的 摻雜物源流體的量。在又一方面中，本發明涉及包括利用所分配的材料執行加工過 禾呈的加工產品的方法，其中，該方法包4舌通過上述的監測方法監測 所分配材料的材料使用。本發明的另 一方面涉及監測在流體存儲和分配容器中流體存 量的方法，該流體存儲和分配容器包含對於流體具有吸附性親和力 的存儲介質，在用於流體利用過程的分配過程條件下從流體存儲和 分配容器中分配流體，其中，該方法包4舌(a )提供用於在存儲介質上的流體的吸附性等溫線數據的資料庫；(b)監測從流體存儲和分配容器的特性、分配過程條件、所 分配的流體的特性，以及流體利用過程的特性組成的組中所選擇的至少 一個感測流體存量的變量；(c )產生與所述至少一個感測流體存量變量相關的監測信號；(d )在將所述至少一個感測流體存量變量與在吸附性等溫線 數據的資料庫中的信息相關聯的信號處理操作中處理所述監測信 號，以產生表示在流體存儲和分配容器中流體存量的輸出。在另 一方面中，本發明涉及監測流體存儲和分配容器中流體存 量的方法，該流體存儲和分配容器含有在用於流體利用過程的分配 過程條件下所分配的流體，其中，該方法包4舌(a)在該流體的分配過程期間，監測至少一個流體特性；(b )產生與所述至少一個流體特性相關的監測信號；(c )，提供關於確定在分配過程期間在流體存儲和分配容器中 流體存量信息的資料庫；以及(d )在把監測信號與資料庫中信息相關聯的信號處理操作中 處理所述監測信號，以產生表示在流體存儲和分配容器中流體存量 的輸出。在另 一方面中，本發明涉及監測流體存儲和分配容器中流體存 量的方法，該流體存^f諸和分配容器含有在用於流體利用過程的分配 條件下所分配的流體，其中，該方法包4舌(a)在該流體的分配過程期間，監測流體存儲和分配容器的張力；(b)產生與該張力相關的監測信號；(c )提供關於確定在分配期間在流體存儲和分配容器中流體 存量信息的資料庫；以及(d )在把監測信號與資料庫中信息相關聯的信號處理操作中 處理所述監測信號，以產生表示在流體存儲和分配容器中流體存量 的輸出。本發明的又一方面涉及從材料的遠程供應位置中將材料提供 給在4吏用位置處的用戶的方法，包括在^f吏用位置通過該用戶分配材 料，其中，該方法包括(i)監測所述分配過程的特性，(ii)從所 述監測過程中獲取數據，並產生與所述特性相關的數據獲取信號，(iii) 處理數據獲取信號並響應性地產生表示用於分配可用的材料 的存量的輸出，其中，在遠離材料使用位置的記帳位置進行處理， 且所述輸出包括針對在材料使用位置所分配的材料的帳單，以及(iv) 響應於表示在使用位置分配可用的材料的存量的輸出，將材 泮+從遠程供應位置分配到^f吏用位置。本發明的其它方面、特徵和優點在隨後的公開內容和附帶的權 利要求書中將會更清楚。


圖1是根據本發明一個實施例的離子注入機的示意圖，所述離 子注入機利用被安排在該注入機的氣體盒中的流體存儲和分配容 器，其中，通過流體監測系統動態地監測流體利用。圖2是圖1示出的流體監測系統的視頻顯示單元的視頻顯示接 口的示意圖。圖3是根據本發明另一實施例的、與供應方辦公室以數據通信 關係進行安排的半導體加工設備的示意圖，該供應方辦公室正在監 測來自半導體加工設備中流體源的流體利用。
具體實施方式
本發明提供有用於監測流體供應系統中流體利用的動態監測 系統和方法，例如，在本發明的背景技術部分中所描述的流體存儲 和分配系統類型。儘管本發明的動態監測系統和方法主要在下文中根據在半導 體加工操作中對所利用的流體進行描述，例如，在半導體器件和器 件前體結構的加工中用於離子注入操作的摻雜物源氣體，需要理解 的是，本發明的用途並不因而局限於此，而是延伸到並包括了在不 同應用中有用的不同特性材料的監測。在一具體實施例中，監測系統包括(i)一個或多個傳感器， 用於監測流體供應容器或從其中所分配的氣體的特性，(ii)數據獲 取模塊，可操作性地與所述一個或多個傳感器相連接；以及(iii) 處理和顯示單元，其可操作性地與數據獲取模塊相連接，用於確定 在流體供應容器中流體的利用並響應性地在流體供應容器中輸出 流體的圖示。在本發明的動態流體監測系統中，用於監測流體供應容器的特 性的一個或多個傳感器可以是任何合適類型，例如流體傳感器，其 用於感測液體的所選特性，該特性在確定氣體的存量和利用率方面 是有用的。流體的所選特性例如可以包括在容器範圍內或其離開 容器時流體的壓強、在容器範圍內或在容器和下遊處理單元之間的 連接線內流體的某一具體成分的濃度、在容器範圍內或在容器和下 遊處理單元之間的連4妄線內流體的溫度、在流體離開容器或向下遊處理單元的連接線中時流體的流速、在容器中和在離開容器的連接 線中氣體的不同混合物、在容器和下遊處理系統之間的連4妻線中的清潔氣體的流速等等，並且，相應的傳感器可以包括各種各樣壓 強傳感器、測壓的壓強傳感器、熱電偶、質量流動控制器、流量積 算器等等。另外，在本發明的動態監測系統中的一個或多個監測傳感器可 以包括用於確定流體供應容器本身特性的一個或多個傳感器，諸如 其中流體以高壓強被包含在容器當中的流體供應容器(例如上述的 VAC③流體供應系統(ATMI， Inc.，Danbury， CT， USA)的這種容器)的 容器壁上的張力，其中，流體針對壓強調節器而#^艮定，該壓強調 節器被設置為用於從容器中分配流體的預定的設置值壓強。另外， 才艮據本發明可以用於監測的流體供應容器的特性可以是流體供應 容器的溫度、容器的排量或撓曲特性、包含有正被分配或待分配流 體的流體供應容器的重量等。更進一步，可以# 測的其它裝置包 括在降低圓柱體內部壓強由此降低諸如節流口等下遊壓強方面具 有淨效果的任何減壓裝置。因此，通過監測這種類型的裝置，操作 者就會確保傳送壓強維持固定，而氣體流速與下遊的實際處理所 需要的更加匹配。與數據獲取模塊連接的處理和顯示單元可以利用任何適當的 處理裝置，例如，通用可編程數字計算機或包括存儲器和處理器元 件的中央處理單元(CPU)。處理器可以被安排通過地址/數據總線 與存儲器進行通信，並能夠通過商品化的或專用的微處理器所構 造。存儲器可以包括，但不限於，各種類型的器件，諸如，緩沖存 儲器、ROM、 PROM、 EPROM、 EEPROM、閃速存儲器、SRAM、 和DRAM。存儲器可以包括多種在數據處理系統中所使用的軟體和數據 作業系統；應用程式；輸入/輸出(I/O)設備驅動器以及數據。該數據可以包括流體存儲和分配容器特性的已知配置文件(profile ) 的資料庫，各種流體的特性、用於由來自流體存儲和分配系統中的 氣體所提供的氣體利用裝置的歷史操作數據等。需要理解的是，在處理和顯示單元中的作業系統可以是用於凝: 據處理系統的任何合適類型。可能有用的作業系統的說明性實例包 括，但不限於，OS/2、 AIX、 OS/390或System390 (國際商用機器 公司，Armonk， NY )、 Windows CE、 Windows NT、 Windows95、 Windows98、 Windows2000、或WindowsXP (微軟公司，Redmond, WA)、 Unix或Linux或FreeBSD、 PalmOS (Palm， Inc. )、 Mac OS (蘋果計算機公司)、LabView或專有的作業系統。I/O設備驅動器典型地包括由應用程式通過作業系統所訪問的 軟體例程，以用來與諸如I/O數據接口、數據存儲器和該存儲器的 某些部分等裝置進行通信。這些應用程式是執行系統的不同特徵的說明性程序，且可以適 當地包括一個或多個支持數據分析的應用程式。上述數據表示由應 用程序、作業系統、I/O設備驅動器、和可駐留在存儲器中的其它 軟體程序所使用的靜態或動態數據。用於本發明思想方法能夠執行操作的處理器的任何配置都可 以#皮方{更地4吏用。處理和顯示單元的I/O數才居接口可以用於在處理和顯示單元與 另一計算機系統或網絡(例如，網際網路)之間傳遞信息，或者用於 傳遞信息給可由處理器所控制的其它裝置。處理和顯示單元包括用圖表形式輸出正被監測的容器的流體 利用的顯示器，例如以正^皮監測的容器及其流體含量的圖示(representation)形式。該圖示可以是圖表表示的"氣體壓強計" 類型，其中的流體含量按比例示出給在圖形輸出中所示意性地表示 的容器，以作為具有表示容器中流體容積含量的上邊界線的二維柱 圖，其中，隨著流體從容器中^皮分配，且在從該容器中的才是供流體 外部流體消耗設備中被消耗，該上邊界線在顯示器中被垂直向下地 平移。容器的"填充狀態"的這種類型的描述提供了在容器中剩餘 的流體存量的直觀且容易的視覺表示。在一具體實施例中，本發明的動態監測系統可以淨皮用於監測 308@氣體供應系統，通過從被可操作性地安排的壓強傳感器中監 測壓強信號，以檢測從SDS⑩容器中被分配的氣體的壓強特性。在 另 一個具體實施例中，動態監測系統可以通過監測離子注入機內部 的VAC^容器上的張力計而被用於監測VAC②氣體供應系統。然後， 來自傳感器的信號被發送到數據獲取模塊，從該數據獲取模塊中發 送信號可以通過信號傳輸線(例如光纖通信線路)被發送到處理和 顯示單元，以用於在非易失性緩沖器中數據的顯示和歸檔。在另一實施例中，處理和顯示單元也可以併入或^皮連4妄到才艮警 裝置，諸如指示流體存儲和分配容器接近耗盡終點的低壓報警。可以構造並安排數據獲取才莫塊與處理和顯示單元以監測多個 流體供應和分配容器，例如在加工(fab)中離子注入4幾的氣體盒中 的一列這種容器。在本發明的一個實施例中，適當地配置處理和顯示單元以基於 已知的等溫線等式、容器尺寸和流體類型而在流體供應系統中計算 流體的剩餘可用容積。這是非常方便的，因為在流體供應容器中剩 餘的流體的容積在其接近耗盡時不與壓強成線性比例。作為說明性 的實施例，對於在2.2L AsH3 SDS③圓柱體中剩餘的100torr流體壓 強，可傳送的砷化三氫的50%仍留在容器中。根據所涉及的具體材料處理操作和安裝，本發明的監測系統可 以4安寬泛不同的方式來^皮配置。在包括從流體供應容器中分配流體過程的才喿作期間，監測系統 例如可以被安排用於監測流體供應容器中或從流體供應容器中的流體，這是因為包括(i)一個或多個傳感器，用於監測流體供應 容器或從其中分配的流體的特性；(ii)數據獲取裝置，可操作性地 與所述一個或多個傳感器連接以從其中接收監測數據且響應性地 產生與由所述一個或多個傳感器所監測的特性相關的輸出；以及 (iii)處理器，可操作性地與數據獲取裝置連接並被安排來處理來 自數據獲取裝置中的輸出並響應性地產生表示在流體供應容器中 流體存量的輸出。在這種監測系統中的傳感器可以包括壓強傳感器，其適用於 監測從流體供應容器中所分配的流體的壓強；和/或質量流動傳感 器，其適用於監測從流體供應容器中所分配的流體的流速，和/或其它適當的感測裝置和《且件。監測系統可以適用於包含流體供應容器、 一個或多個傳感器、 數據獲取裝置、和處理器等的流體利用設備之中。在一個實施例中 的處理器位於遠離流體供應容器、傳感器、和數據獲取裝置的位置， 例如位於遠離流體利用設備的流體利用記帳(billing)設備中。在一結合這種布局安排的具體實施例中，第一數據獲取模塊可 以在流體利用設備中被提供且第二數據獲取模塊可以被配置在流 體利用記帳設備中。在這種布局安排中，第二數據獲取模塊例如通 過包括數字通信網絡、信號傳輸線、和/或無線通信形式的通信形式 可操作性地與處理器以及第一數據獲取模塊相連接。處理器可以適 用於對用於所分配流體的流體利用i殳備產生巾艮單以及對所分配的 流體的產生報告。在一個優選的實施例中，前述的通信形式包括網際網路通信形式。在前述監測系統的 一個實施例中的流體利用設備包括半導體 加工設備，該半導體加工設備包括與流體供應容器以流體供應關係 安排的離子注入機，其中流體包括用於離子注入的摻雜物源材料。在該系統中處理器的輸出可以包括對於換下流體利用i殳備中流體 供應容器的提示或警報，且該系統可以被安排並適用於所監測的特 性的數據記錄。在具體實施例中，監測傳感器可以包括產生轉化為光信號的模 擬電輸出的壓強傳感器。在一個實施例中，本發明設想在包括分配材料過程的操作期間 用於監測材料使用的監測系統，其中，該監測系統包括(i)一個 或多個傳感器，用於監測分配特性；(ii)數椐獲取裝置，可操作性 地與所述一個或多個傳感器連接以從其中接收監測數據並響應性 地產生與由所述一個或多個傳感器監測的特性相關的輸出；以及 (m)處理器，可操作性地與數據獲取裝置連接並被安排處理來自 數據獲取裝置中的輸出並響應性地產生表示用於分配可用的材料 的存量的輸出。在該實施例中，處理器可以位於遠離材料使用位置的記帳位置 且輸出可以包括針對在材料使用位置所分配的材料的帳單。前述的數據獲取裝置可以包括在材料使用位置的數據獲取模 塊，該材料使用位置以通信關係與遠處的記帳位置連接，它包括從 悽t字信息網絡、有線通信、光纖通信、遙測線路、及蜂窩式無線通 信這些之中所選擇的通信形式。例如，通信形式可以包括網際網路，例如包括支持通過全球資訊網站提供通信的信息協議(例如，XML)的 伺服器。在另 一個實施例中，在監測系統中的處理器可以包括遠離材料 使用位置的可攜式數字裝置。該監測系統可以適用於以不同方式把 來自於一個或多個傳感器的監測數據轉化為數字形式，該數字形式 通過使用寬泛不同的傳感、通信和處理/輸出裝置進行跟蹤。在一個優選實施例中，監測系統適用於監測離子注入才幾的流體 利用，其中處理器位於遠離離子注入機的記帳位置且處理器的輸出 包括針對所述流體使用的帳單。在本發明的監測系統中，數據獲取裝置的輸出可以包括用於分 配可用的材料的材料存量數據，且處理器可以適用於利用算法以將 材料存量數據轉化為使用信息，並利用算法以將使用數據轉化為客 戶收據清單和用於這種材料的使用報告。因此，在一個具體方面中，本發明涉及半導體加工設備，包括 離子注入機，該離子注入機包括容納摻雜物源流體源的氣體盒；至 少一個傳感器，其適用於在分配條件下監測從摻雜物源流體源中所 分配的摻雜物源流體的溫度、壓強和流速中的至少一種；lt據獲取 模塊，其被安裝在氣體盒中並適用於從傳感器中接收監測信號；輸 出單元，其適用於產生與在摻雜物源流體源中的摻雜物源流體的存量相關的輸出；以及通信連接，其處在數據獲取模塊和輸出單元之 間，例如，光纖通信線。摻雜物源流體源可以包括多個流體供應容器，每個供應容器都 具有與其相關的專用壓強傳感器。作為另一種變形，數據獲取模塊 可以被配置成通過模塊的數據通信接口提供數據記錄，以及數據獲 取模塊可以被配置成通過繼電器觸點提供外部報警性能。在特定的實施例中，為系統用於確定用從離子注入機的氣體盒 中摻雜物源流體源中的摻雜物源流體所提供的在離子注入機中摻 雜物源流體的消耗作好準備，其中的摻雜物源流體源包括對於摻雜 物源流體具有吸附性親和力的吸附劑介質，且從其中所吸附的摻雜 物源流體在分配條件下被脫附。摻雜物源流體源包括預定尺寸的摻 雜物源流體存儲和分配容器，而所述流體存儲和分配容器包含有所述吸附劑介質一預定重量。該系統包4舌溫度傳感器，適用於感測氣體盒溫度T;壓強監測器，適用於測量流體存儲和分配容器壓強P;以及監測和控制系統，可操作性地與溫度傳感器和壓強監測器連 接，且適用於實施以下步驟設置端點壓強，用於從摻雜物源流體存儲和分配容器中分配摻 雜物源流體；確定在不同壓強下的溫度係數dP/dT;確定針對端點壓強的溫度系悽t;把從壓強監測器中所測得的壓強歸 一化為預定溫度；將端點壓強歸一化為預定溫度；在用於吸附劑介質和摻雜物源流體的預定溫度處確定等溫線 等式；以及通過使用等溫線等式，確定在流體存儲和分配容器中剩餘的摻 雜物源流體的量。本發明的監測系統可以用於與材料供應系統結合，該系統適用於對分配操作提供材料，其中，這種材料供應系統包括在供應位 置處已填充材料的容器，以及運輸車，該運輸車用於將已填充材料 的容器從供應位置輸送到用於分配操作的使用位置。本發明相應地設想適用於分配材料的分配器，該分配器可操作 性地與本發明的監測系統連接。本發明進一步設想適用於從分配器 中接收材料的材料利用裝置，該材料利用裝置可操作性地與本發明 的監測系統連接，以及在由本發明的監測系統的分配期間監測的通 過4吏用所分配的材料所加工的物品。作為 一個說明性實例，本發明的系統可以被安排用於監測在流 體存儲和分配容器中流體存量，該流體存儲和分配容器包含對於流 體具有吸附性親和力的存儲介質，在用於在流體利用過程中的分配 條件下從該容器中分配流體，其中，該系統包括(a) 吸附性等溫線數據的資料庫，用於在存儲介質上的流體；(b) 監測器，適用於監測從流體存儲和分配容器的特性、分 配條件、所分配的流體的特性、以及流體利用過程的特性這些之中 所選擇的至少 一個感測流體存量的變量，且適用於響應性地產生與 這樣的至少一個感測流體存量變量相關的監測信號；以及(c) 處理器，適用於接收監測信號並響應性地實施所述至少 一個感測流體存量變量與在吸附性等溫線數據的資料庫中的信息 相關的信號處理操作，以產生表示在流體存儲和分配容器中流體存 量的輸出。例如，感測流體存量的變量可以是所分配的流體壓強和/或所分 西己的力t體力乾速。作為另一個i兌明性的實例，4艮據本發明，可以不^皮構造並安排 用於監測在流體存儲和分配容器(其中含有在用於在流體利用過程 中使用的分配條件下分配的流體)中流體存量的系統，包括(a) 監測器，其適用於在分配流體期間監測至少一個流體特 性例如，所分配的流體壓強和/或所分配的流體流速，並適用於響應 性地產生與所述至少 一個流體特性相關的監測信號；(b) 信息的資料庫，該信息關於在分配期間確定在流體存儲 和分配容器中流體的存量；以及(c) 處理器，其適用於在將監測信號與資料庫中的信息相關 聯的信號處理操作中處理監測信號，以產生表示在流體存儲和分配 容器中流體存量的輸出。本發明的另 一實施例包括了用於監測流體存儲和分配容器中 的流體存量的系統，該流體存儲和分配容器包含在用於流體利用過 程中^f吏用的分配條件下分配的流體，其中，該系統包4舌(a) 張力監測器，例如安裝在流體存儲器和分配容器的外部 表面部分上的一個或多個張力計，該監測器適用於在分配流體期間 監測流體存儲和分配容器的張力，並適用於響應性地產生與張力相 關的監測信號；(b) 信息的資料庫，該信息關於在分配期間確定在流體存儲 和分配容器中流體的存量；以及(c) 處理器，其適用於在將監測信號與資料庫中的信息相關 的信號處理:燥作中處理監測信號，以產生表示在流體存々者和分配容 器中流體存量的輸出。在該系統的悽t據庫中的信息可以是《壬^r類型，例如包括以下信息在不同的分配條件下流體的可壓縮性、流體存儲和分配容器特 性、流體分子量信息、以及適用於流體的PVT關係等。因此，本發明才是供一種在包括從流體供應容器中分配流體過程 的操作期間監測流體供應容器中流體的方法。在說明性的技術中， 這種方法可以包4舌以下步驟(i)監測流體供應容器的或從其中所 分配的流體的特性，(ii)從該監測過程中獲取lt據，並產生與該特 性相關的數據獲取信號，以及(iii)處理數據獲取信號並響應性地 產生表示流體供應容器中流體存量的輸出。在該方法中所述的監測 過程可以是從流體供應容器中所分配流體的壓強監測過程和/或所 分配的流體的流速監測過程。在分配過程之後流體可以用在流體利用i殳備中，且該處理過程 可以相關於在分配操作中分配的流體的4吏用位置遠程地進行，例 如，在遠離流體利用設備的流體利用記帳設備中進行。本發明的另 一 方法方面涉及在包4舌分配材料過程的才喿作期間 監測材料使用，包括以下步驟(i)監測分配過程的特性，(ii)從 該監測過程中獲取數據，並產生與該特性相關的數據獲取信號，以 及(iii)例如在遠離材料的使用位置的記帳位置處理數據獲取信號， 並響應性地產生用於表示針對分配可用的材並牛的存量的輸出，例如 包括在所述材料的使用位置針對所分配的材料的帳單的輸出。數據 獲取步驟可以包括在使用位置上數據獲取模塊的使用，該使用位置 例如通過網際網路連接與上述的記帳位置相連接，其中，網際網路包括 支持通過全球資訊網站提供通信的信息協i義的伺服器。該方法可以作為 網絡服務被實施，或通過以使用固定的和/或移動的處理資源的其它 方式被實施。在一個實施例中，本發明設想一種在半導體加工設備(包括離 子注入機)中加工半導體產品的方法，該離子注入機包括容納摻雜物源流體源的氣體盒，其中該方法包括在分配條件下監測從摻雜 物源流體源中所分配的摻雜物源流體的溫度、壓強、和流速中的至 少一種；從這樣的監測過程中獲取該氣體盒中的數據；將所獲取的 數據傳輸到輸出單元，該輸出單元適用於產生與在摻雜物源流體源 中摻雜物源流體的存量相關的輸出；以及產生該輸出。在另 一 實施例中，本發明設想確定用從離子注入機的氣體盒中 的摻雜物源流體源中摻雜物源流體所提供的在離子注入機中摻雜 物源流體的消耗的方法，其中所述的摻雜物源流體源包括對於摻雜 物源具有吸附性親和力的吸附性介質，且從其中所吸附的摻雜物源 流體在分配條件下被脫附，且摻雜物源流體源包括預定尺寸的摻雜 物源流體存儲和分配容器，該流體存儲和分配容器包含有所述吸附 性介質一預定重量。該方法包括以下步驟感測氣體盒溫度T;測量流體存儲和分配容器壓強P;設置端點壓強，該壓強用於從摻雜物源流體存儲和分配容器中 分配摻雜物源流體；確定在不同壓強下的溫度係數dP/dT;確定針對端點壓強的溫度係數；把乂人壓強監測器中測得的壓強歸 一化為預定溫度；將端點壓強歸 一化為預定溫度；在預定溫度下對吸附劑介質和摻雜物源流體確定等溫線等式；以及通過使用等溫線等式，確定流體存儲和分配容器中剩餘的摻雜 物源流體的量。本發明的方法可以結合材料供應操作(包括供應用於分配操作 的材料)被實施，且該材料供應操作可以包括在供應位置供應填滿 材料的容器並將填滿材料的容器從供應位置傳送到用於該分配過程的使用位置。通過利用適用於其加工的所分配的材並牛來執4亍加工過程就可 以相應地加工產品，其中，通過本發明的監測方法來監測所分配的 材料的材料使用。本發明的另 一方面涉及監測流體存儲和分配容器中流體存量 的方法，該流體存儲和分配容器包含對流體具有吸附性親和力的存 儲介質，在用於在流體利用過程中使用的分配條件下從該流體存儲 和分配容器中分配流體。該方法包括以下步驟(a) 為在存儲介質上的流體提供吸附性等溫線數據的資料庫；(b) 監測由流體存儲和分配容器的特性、分配條件、所分配 的流體的特性、以及流體利用處理的特性所組成的組中所選擇的至 少 一個感測流體存量的變量；(c )產生與所述至少一個感測流體存量變量相關的監測信號；以及(d )在將所述至少一個感測流體存量變量與吸附性等溫線數 據的資料庫中信息相關聯的信號處理操作中處理監測信號，以產生 表示在流體存儲和分配容器中流體存量的輸出。本發明的另 一個方法包括監測在流體存4諸和分配容器中的流 體存量，該流體存儲和分配容器包含在用於流體利用過程中的分配條件下所分配的流體，其中，該方法包4舌(a) 在分配流體過禾呈期間監測至少一個流體特性；(b) 產生與所述至少一個流體特性相關的監測信號；(c) 提供信息的資料庫，該信息是關於在所述分配過程期間 確定在流體存儲和分配容器中流體的存量的；以及(d )在將監測信號與資料庫中的信息相關聯的信號處理操作 中處理監測信號，以產生表示流體存儲和分配容器中流體存量的輸 出。本發明的另 一 個方法包括在流體存儲和分配容器中監測流體 存量，該流體存儲和分配容器包含有在用於流體利用過程中的分配 條件下所分配的流體，其中，該方法包括以下步驟(a) 在分配流體期間監測流體存儲和分配容器的張力；(b) 產生與所述張力相關的監測信號；(c) 提供信息的資料庫，該信息是關於在分配過程期間確定 在流體存儲和分配容器中流體的存量的；以及(d )在將監測信號與資料庫中的信息相關聯的信號處理操作 中處理監測信號，以產生表示在流體存儲和分配容器中流體存量的 輸出。在該方法中，悽史據庫信息可以包括以下信息，諸如在不同的分 配過程條件下流體的可壓縮性、流體存儲和分配容器特性、流體分子量信息、和適用於流體的PVT關係等。在另 一實施例中，本發明設想將材並牛從所述材料的遠處供應位 置提供給在使用位置處用戶的方法，包括在所述使用位置由用戶分 配材料，其中該方法包括(i)監測分配過程的特性，(ii)從所述 監測過程中獲取數據，並產生與該特性相關的數據獲取信號，(iii) 處理數據獲取信號並響應性地產生表示用於分配可用的材料的存 量的輸出，其中，在遠離所述材料的使用位置的記帳位置處執行該 處理過程，且所述輸出包括用於在材料的使用位置處所分配的材料 的帳單，以及(iv)響應於表示針對在使用位置分配可用材料的存 量的輸出，將材料從遠處供應位置分配到使用位置。現在參考附圖，根據本發明的一個實施例，圖l是包括離子注 入才幾12的加工裝置10的示意圖，該離子注入才幾12利用在注入枳i 的氣體盒14中的流體存儲和分配容器22、 24、 26、和28的布置，其中，流體利用是由流體監測系統進行動態監測。正如示意性示出的，離子注入機12包括限定包含氣體盒14的 內部容積16的委於閉結構。該氣體盒又限定內部容積18，在該內部 容積內設置一列流體存儲和分配容器22、 24、 26、和28，每個流體存儲和分配容器都具有相關聯的壓強傳感器("PT")，例如，置的流體壓強。與容器22、 24、 26、和28相關聯的壓強傳感器在每個分配梯: 作期間都產生與所感測的壓強相關的信號(為了便於描述，未示出 與流體供應和分配容器相關的流動線路，和離子注入機封閉結構中 的離子注入裝置的細節)，且這些信號由信號傳輸線30、 32、 34、 和36被傳輸到數據獲取模塊40。在單一的配置中，數據獲取模塊包括含有相關的電子裝置和獲 取硬體的殼體42。數據獲取模塊40從由圖1中的箭頭44示意性指 示的適當的電源(例如，12伏直流電源)中接收供電。數據獲取模塊40用來從與容器相關的傳感器中獲取感測信號， 並將信號處理為用於通過信號傳輸線48 (例如，光纖電纜)而傳輸 到處理器和顯示單元50的適當形式，該信號傳輸線從數據獲取模 塊40穿過氣體盒14的壁和離子注入才幾12的包圍的壁而延伸到處 理器和顯示單元50。特別地，在另一方案中，獲取模塊可以通過無 線通信裝置(例如，通過無線電頻率傳輸的裝置)接收感測信號。處理器和顯示單元50包括前面描述的信號處理裝置，該信號 處理裝置處理由信號傳輸線48傳輸的信號以產生在單元50的顯示 器52上顯示的圖形輸出。處理器和顯示單元50由適當的電源供電， 其例如由可操作性地與變壓器56 (例如，12伏牆壁變壓器)相連 接的電源線54所連4妾，並適用於在電供應網絡(例如，110伏或 220伏月良務)的墻壁插座上插上電源。圖2是在圖1中示出的加工裝置10中流體監測系統的視頻顯 示單元50的4見頻顯示接口的示意圖。如圖所示，4見頻顯示4妄口示出了在裝置10的氣體盒14中的四 個容器22、 24、 26、和28中的每一個的圖示，以二維垂直延伸矩形的形式，這些矩形都具有表示在每個矩形中流體存量的邊界的水 平線。在示出的具體實例中，流體存量由白色"填充體積"示出，該 "填充體積"是關於相關矩形的總面積表示在任意給定時間容器中 剩餘的流體的量的。通過這種輸出，即刻就能看出所監測的容器中的每一個的狀態，是關於其流體存量的。作為在圖2中示出的說明 性的顯示器中，顯示器也可以提供各容器的相關流體填充狀態的數 字指示(例如，在圖2中描述的顯示器中由數字標記"93"、 "123"、 "40"和"91"所示出的)。關於所感測的數據傳輸到數據獲取模塊40,可以按任何適當方 式來執4亍監測過程，該方式用於以在本發明的給定應用中所想要的 實時、連續的形式進行監測。關於圖1和圖2中示出的動態監測系統的具體實施例，處理器 和顯示單元可淨皮配備來與在諸如加工i殳備的操作者工作站中的計 算機進行對接。處理器和顯示單元例如可以是為此目的而用RS-232 埠進行配置，以使在處理器和顯示模塊上的該RS-232埠和操 作者計算機上的串行埠之間能夠電連(cable )。該數據獲取才莫塊 可以適當地配置成用於為與容器相關的傳感器中的每一個都提供 傳感器激勵和^f莫擬輸入。當傳感器是安裝在流體存儲和分配容器的 壁上的張力計時，該傳感器就可以容易地與數據獲取^莫塊電連。在一具體實施例中，處理器和顯示單元被安排用於歸檔多至 3000個數據點的數據記錄，其中，從設置菜單中所配置的記錄速率 為5秒每點到2小時每點範圍內的合適值。在說明性裝置中對於四 個容器的所有四個通道都^皮記錄且記錄tt據可通過處理器和顯示 單元的RS-232埠下載。可以為四個監測的通道中的每一個都提 供趨勢圖，按比例100%匹配的直方圖(表示容器中完全的流體存量)，並按此比例示出整個數據記錄緩沖器。因為顯示器是100點 寬，且數據記錄是3000點寬，所以在顯示器上每4象素示出了平均 300個讀出點。為了更精細示出，數據可以通過RS-232埠從處 理器和顯示單元中下載。在特定實施例中，配置處理器和顯示單元， 以便每個數據元都由處理器打上時間戳。
通過連同圖1和圖2中相關描述的一般類型的動態監測系統， 流體存儲和分配容器可以通過與特定容器相關的壓強傳感器的簡 單布置容易地監測。可以由本發明的系統監測的容器包括來自 ATMI公司的商業上可得到的SDS②流體存儲和分配容器(Danbury， Connecticut,美國)和在美國專利第5,518,528號;第5,704,965號；第 5,704,967號;以及第5，707，424號中描述的各種容器，以及常規型式 的高壓容器，來自ATMI公司的商業上可得到的VAC③流體存儲和 分配容器(Danbury， Connecticut，美國)和在美國專利第6,101,816號; 第6,089,027號；第6,360,546號；第6，474，076號;以及第6，343，476 號中描述的各種容器，以及在2005年3月16日以Paul J. Marganski、 James A. Dietz和Jos印h D. Sweeney的名義提交的對"用於從其固 體源中傳輸試劑的系統"的美國臨時專利申i青第60/662,515號中描 述的固體源試劑存儲器和流體分配容器的類型，其全部內容結合於 此以供參考。
在VAC"充體存儲和分配容器中，代替壓強傳感器，還可以存 在使用與容器相關的張力監測裝置，諸如安裝在容器外壁上的阻力 張力計以在流體分配操作期間監測容器壁的變形(deflection )。例 如，在2002年12月17日發布的美國專利第6,494,343號中所描述 的這種類型的張力監測系統，其全部內容7>開於此以並參考。
然而，更通用地，可以使用任何適當的監測裝置、組件或單元， 其對於監測流體容器、所分配的流體、流動線路或流體存儲和分配 系統的其它方面等等與流體存量相關的特性是有用的。本發明的系統允許以間歇或連續的方式監測流體存量，這在本 發明的給定應用中可能是想要或必要的，並且也附加地允許用戶4丸 行具有被輸出的提示或報警的系統(例如，用於換下容器的報警、
聲音和/或e-mail提醒)，以便最小化在流體利用設備中的宕機時間。
本發明系統也為數據記錄提供了簡單且有效的用戶接口 ，該數 據記錄可以任何方^更的方式^皮執行，例如在利用啟動處理器和顯示 單元的繼電器觸點的系統中。
當流體存量監測和顯示系統^皮配置為參考圖1和2示出並描述 時，所述流體存量監測和顯示系統就容易地:帔安裝在半導體加工設 備中，其中，數據獲取模塊由12伏直流電源供電並被安裝在半導 體設備的氣體盒中的安全安裝位置，藉助於光纖通信從氣體盒中的 數據獲取模塊發送到外部顯示單元。這種類型的系統的安裝可以例 如需要2-8小時，且由此容易地被提供在現有的半導體加工系統 的改型過程之中。
當在本發明的實施中壓強傳感器^C用於監測所分配的流體的 壓強時，可以使用適用於流體存量監測和顯示系統的具體實施的任 何合適的壓強傳感器裝置。 一種優選的壓強傳感器是來自美國電子 控制，精密傳感器部門的(Milford,Connecticut，USA)商業上可用的 staset②固態壓強傳感器。傳感器方^f更地:故安裝在或近於與相關的流 動線路相連的流體存儲和分配容器，例如在或靠近歧管的"引線" 連接，以流體連通關係該歧管可以與流體存儲和分配容器連接。
在本發明的流體存量監測系統的一個優選實施例中，通過其上 (onboard)的數據獲取顯示單元在± 5torr的精度範圍內的正壓或 ^f氐於大氣壓的壓強下，該系統才尤適用於監測多至四個離子注入或摻 雜容器。在該實施例中，來自每個壓強傳感器中的模擬電壓都被轉 4匕為光樂麼沖，該光3永衝然後越過離子注入才幾高電壓梯度^皮傳輸到:^也電位上的可編禾呈顯示單元。在該實施例中的監測系統是單才幾的系 統，使得沒必要與離子注入機作業系統有接口，並且甚至在晶片處 理期間，提供對注入才幾摻雜物源供應容器的連續監測。可編程顯示 單元顯示每個摻雜容器壓強和灌裝高度，且該可編程顯示單元是可 編程的，以用來為用戶提供顯示用壓強單元的靈活選擇，以及預先 的容器排空警告。該系統通過數據獲取模塊的適當接口 (例如，
RS-232接口或其它適當的數據通信接口 )為數據記錄提供通過繼電 器觸點的外部報警性能。
在該說明性的實施例中，數據獲取模塊將模擬壓強信號轉化為 光脈沖並將這些光脈沖通過光纖管傳輸到該系統的顯示單元上，以 用於圖形顯示。光纖管為光脈沖提供了從數據獲取模塊到顯示單元 的傳輸路徑。顯示模塊顯示注入機氣體管線圖形壓強和摻雜容器灌 裝高度。
在本發明的另一方面中，對於來源於前述US GAAP要求而加 在半導體加工設備上的運營成本負擔通過流體存量監測和記帳系 統被減輕，該操作成本負擔是由於對在半導體加工操作中使用所購 買的專用化學製品的全部體積的消費進行記帳，而該流體存量監測 和記帳系統則允"i午流體用戶在貴重專用材剩"故消井毛時才為其支付 費用。
在這個方面中，本發明提供一種用於監測由買方隨著時間逐步 消耗的特殊材料的量以及用於對這種特殊材料準確徵收費用的系 統和方法。本發明的這方面利用實施例中的本發明的流體存量監測 系統，其包括用於將數字信息從流體利用裝置傳輸到遠離該裝置的 記帳裝置的傳輸器。流體存量監測信息的傳輸可以任何適當方式，例如通過使用數 字信息網絡(例如，內聯網、外聯網和/或網際網路)、專用布線或光 纖電纜通信線路、遙測系統、蜂窩式無線通信網絡等來進行。
在一個實施例中，流體存量監測信息通過網際網路通信網絡#:傳 輸到記帳裝置。例如，網絡可以包括支持通過全球資訊網站提供通信的
信息協議(例如，HTTP)的伺服器。
在另 一個說明性的實施例中，流體存量監測和記帳系統可以做 為網絡服務系統適用並實施，其中，在網際網路網絡上提供軟體功能， 且可擴展的標記語言(例如，XML )信息用於從在流體利用i殳備中 的數據獲取模塊到流體提供方的記帳裝置進行通信。
流體供應方的記帳裝置可以包括遠程數據獲取單元，例如DAQ 模塊，或用於接收從流體利用設備中所傳輸的流體利用數據的其它 數據接收接口，其可操作性地與計算機或其它處理器(例如通用可 編程計算機、微處理器、可編程的邏輯運算器或其它的計算模塊) 連接，其適用於存儲從半導體加工設備中傳輸的流體存量數據，以 及適用於存儲算法以用來將流體存量數據轉化為使用信息，並適用 於存儲算法用來把使用數據轉化為顧客清單收據和使用報告。
通過這種安排，顧客可以支付隨其消費的貴重特殊材料的費 用，而不是預先支付一大筆錢，以便避免一開始就現金支出。此外， 這種安排使供應方能夠監測由用戶使用的材料並能夠更好地管理 材料的存量水平和出貨/交貨，這保證了特殊材料用戶的利益。通過 這種安排也使供應方能夠涉及來自監測和記帳中心其上系統的故 障維護。
在另 一實施例中，存量監測數據可以被傳輸到遠離使用設備的 流動4立置，i者如，在整個系統淨皮配置並適用，以1更該存量凝:才居通過個人悽史字助理(PDA)、《更攜式計算才幾、可上網的電話、或其它移 動裝置遠程地存取，以便可以通過服務技術人員、材料供應方代表、 或其他人員或可攜式裝置提供使用設備訪問的任何故障查找、計劃等。
通過說明性的實例，包括離子注入機的半導體加工設備可以通 過使用本發明的監測和記帳系統來修改。注入機可以用作摻雜物源 SDS戀容器(ATMI公司，Danbury，Connecticut，USA)，該摻雜物源SDS 容器含有在大氣壓強之下的諸如砷化三氫或三氫化磷的摻雜物前 體流體。注入機被安排有本發明的監測系統，提供壓強和流動監測 能力，包括接收壓強和/或流速測量的信號板，以伏特或安培形式輸 出。信號板轉化電信號，以便其可以越過注入機的電壓間隙通過光 纖電纜傳輸。然後，將光信號被轉化為數字電信號並從本地數據獲 取模塊傳輸到遠處的流體供應方數據獲取模塊。從遠處的流體供應 方數據獲取模塊中，存儲、分析和使用利用信息，以產生使用報告、 顧客清單收據、補充請求、和/或流體供應容器的逼近耗盡的報警， 通過供應方裝置計算機/印表機組件，與供應方數據獲取模塊連接。
圖3是根據本發明的另 一 實施例的與供應方辦公室以數據通信 關係設置的半導體加工設備的示意圖，該供應方辦公室正在監測半 導體加工設備中流體源的流體利用。
流體源監測和記帳系統100包括半導體加工設備102,該半導 體加工i殳備包才舌結構空間104,而在該空間中布置有離子注入才幾 106。離子注入4幾106包括流體存儲和分配裝置，該流體存儲和分 配裝置又包4舌與流體分配線路110連4妄的流體存儲和分配容器108。
流體分配線路110在其排出端與離子源單元連接(未在圖3中 示出)。離子源單元適用於產生經過電離的摻雜物質，用於在晶片 或其它的基片物品上石並撞以產生相應的、經過摻雜的物品。流體分配線路110以流動相通的方式與流體存l諸和分配容器相 關的流量控制閥112連接。流量控制閥112可以是安裝在流體存儲 和分配裝置的流體存儲和分配容器上的閥頭結構的一部分，或其可 以是分離且不同於該裝置，並可以由具有氣動搶才幾(pneumatic actuator)的積4戒閥所構造，或由可操作地與用於啟動該閥或其它器 件或組件的適當電源連4妻的電》茲閥所構造，所述器件或組件可有選 擇性地操作以用於在分配操作期間調整來自存儲和分配容器中流 體的流量。在圖3示出的裝置中，在流體分配操作期間在分配線路110中 所分配的流體的壓強由置於該分配線路中的壓強傳感器114所監 測。壓強傳感器114通過信號通信線路116和118與信號板128通 信，由此，所感測的壓強信號在線路116中被通信傳遞到信號板128, 且控制和/或電源信號在線路118中可以從信號板被發送到傳感器。以類似的方式，質量流動控制器126被置於分配線路110中並 通過信號傳輸線路122和124以信號通信關係與信號板128連接。 通過這些信號傳輸線路，^皮感測的質量流動速率可以在信號傳輸線 路122中被通信傳遞到信號板128,且控制信號和/或電源信號可以 通過信號板被通信傳遞到信號傳輸線路124中的質量流動控制器。信號板128以信號通信關係與數據獲取和執行算法單元132 (被稱作DAQ模塊)連接，它通過信號傳輸線路130以信號通信 關係與信號板連接。DAQ模塊132為傳感器和質量流動控制器提 供電源，並讀取傳感器和質量流動控制器輸出，進行模擬到數字 (A/D)轉化，並產生與所分配的流體的壓強和/或流速相對應的數 字輸出。在一個實施例中，連接DAQ模塊132和信號板的信號傳輸線 路130包括被安排進行信號傳輸的光纖電纜。通過圖3中示出的布局安排，來自壓強傳感器114中的流體壓 強和/或質量流動控制器(MFC) 126中的流體流速的才莫擬輸出^皮傳 給信號板。信號板將該4莫擬輸入轉化為表示壓強和/或正糹皮分配的流 體流速的輸出，其在線路130中被輸出到DAQ模塊132 。DAQ模塊132通過圖3中示意性指示的通信線路134又以通 信關係與供應方辦公室140連接。通信線路134可以是任何類型， 例如包括有線或無線連4妾，諸如通過全球凌t據通信網絡(例如，互 聯網-l或網際網路-2)的連接，通過衛星通信網絡、DSL網絡、專用 的光纖線路、電纜數據機連接的通信的連接，或通過允許與半 導體加工設備中流體的^f吏用相關的信號與流體供應方的i殳備或裝置通信的其它4壬何通信線路的連接。供應方辦公室140包括含有數據接收、數據處理和記帳等裝置 的結構空間142。在供應方辦公室140中，通信線路134與遠程數據獲取模塊146 連接，數據獲取模塊146作為接收表示在半導體加工設備102中被 分配的流體的壓強和/或流速的輸出的供應方一側的DAQ模塊，所 述輸出從這種加工設備中的DAQ模塊132被傳輸。基於由通信線 路134傳輸的加工設備DAQ模塊132中的輸出，與使用相關的信 號在信號傳輸線路148中通過供應方一側的DAQ模塊146被傳輸 到i己巾艮計算4幾150。基於在線路148中從供應方一側的DAQ模塊146中所接收的 與使用相關的信號，記帳計算機150基於來自被提供給加工設備102 的流體存儲和分配容器108中的流體的4吏用而對半導體i殳備計算費 用。然後，所計算的費用通過列印才幾電糹覽152從"i己巾長計算才幾150通 信傳遞菱會列印才幾156輸出出來，以用於列印對半導體加工i殳備102 的巾艮單106。通過結合圖3示意性描述類型的布局安排，流體供應方可以監 測流體利用設備中流體的使用，且相應地基於當前使用、按計劃和 以適於正被提供的具體流體的頻率來對該設備記帳。例如，流體利 用"i殳備可以按預定的時間間隔(例如，每月或每兩月)尋皮i己巾長，或 作為具體的基於體積使用的記帳(例如用於從流體供應容器中被累 積分配的每升流體，或基於其它合適的體積)。本發明的特性、操作和優點將參考本發明的說明性實施例的以 下非限制性實例更充分地i並述。實例該實例示出了用於估算在氣體存儲和分配系統中可用氣體的 過程，該系統是以ATMI公司(Danbury,CT)的商標SDS2的商業上 可用的類型，且更充分地在美國專利第5，518，528號;第5，704，965 號;第5,704,967號;以及第5,707,424號中描述。這種氣體存儲和分 配系統包括含有顆粒活性>談吸附劑的氣體存儲和分配容器，而該顆 粒活性碳吸附劑對於在容器的內部體積中所容納的半導體加工氣 體具有吸附性親和力。這種氣體可以是任何類型，例如，砷化三氫、 三氫化磷、三氟化硼、四氟化鍺、以及四氟化矽，且該氣體可以保 留在容器中，以用於按適當壓強從其中分配氣體，例如，按在200 至700torr範圍內的大氣壓強下的壓強。示出的氣體存儲和分配系統被配置在本文圖1中所示出的類型 的離子注入機中，其配備有本發明的動態流體利用監測系統。在本 實施例中的動態流體監測系統包括處理和顯示單元、數據獲取才莫 塊、和流體傳感器，其用於感測可以用於確定氣體的存量和利用率 的流體的所選特性。在本實施例中的流體傳感器包括壓強傳感器， 每個壓強傳感器都可操作性地與圖1中所示出的多個氣體存儲和分 配容器之一相連4妄。處理和顯示單元;f皮可編程地安排來以^會定的壓強和溫度估算 在SDS2容器中剩餘的可用氣體量。本發明的動態監測系統可以用 於估算在注入機中算使用的氣體存儲和分配容器的使用壽命。在所述利用確定中，運用以下符號和單元。T 氣體盒溫度，°CP 壓強傳感器讀悽t， torr或mmHgP21 歸一化的壓強讀悽t， torr或mmHgPend-21歸一^匕的端點壓強，torr或mmHgClc)當溫度小於21。C時每攝氏度。C的壓強變化，torr廠CCmid當溫度在21 -26。C之間時每攝氏度。C的壓強變化，torr/。CChi當溫度小於26-33。C時每攝氏度。C的壓強變化，torr廠C Cend-,。對於端點壓強(小於21°C )每攝氏度。C的壓強變化，torr/。CCend—mid對於端點壓強(21 - 26°C )每攝氏度n的壓強變化，torr/°CCend-hi對於端點壓強(26-33°C )每攝氏度。C的壓強變化，torr/°CCW圓4主體中碳量，gramMW氣體的分子量sccm朝向離子源的氣體-危速，ml/minG 在圓柱體中剩餘的以克為單位的氣體量，gramV 在圓柱體中剩餘以立方釐米為單位的氣體量，mlHR在圓柱體為空之前所剩餘的小時數，hour4x 2.2升SDS戀圓柱體，也4皮稱作JY尺寸7x 0.4升SDS②圓4主體，也^皮稱作WY尺寸3x 6.6升SDS③圓柱體，也被稱作UY尺寸所述利用確定通過以下步驟才丸4亍歩驟1:測量或確定注入機氣體盒溫度T ( °C )歩驟2:確定氣體存儲和分配容器尺寸和其中的吸附劑材料的 重量。例30，容器尺寸可以是4x、 7x、或3x。然後，吸附劑可以 具有置於該容器中的碳吸附劑材料，其具有以克為單位的碳重量 (CW)而它又取決於容器尺寸。如果容器尺寸是4x，那麼CW是 1275。如果容器尺寸是7x,那麼CW是239。如果容器尺寸是3x, 那麼CW是3825。歩驟3:設置流體存儲和分配系統的端點壓強Pend,例如5torr 的端點壓強Pend。歩驟4:測量容器壓強讀H P。步驟5:在不同壓強下，確定溫度係數，dP/dT。 例如'如果T小於21。C: Clo=0.04079168*(PA°9623277) 如果T在21至26。C之間 Cmid=0.07282172*(PA08938195) 如果T小於26至33。C: Chi=0.08678193 *(PA°8914468) 歩驟6:針對端點壓強確定溫度係數 例如 如果T小於21。C: Cend_lo=0.04079168*(PendA0.9623277)'如果T在21至26。C之間 Cend,id=0.07282172*(Pen/0'8938195) 如果T小於26至33。C: Cend.hi=0.08678193 *( Pend ，9"柳) 步驟7: -使壓強讀ft歸一化為預定溫度，例如21。C例如 如果T小於21'C: P21=P-(T-21)*Cl0■如果T在21至26。C之間 Pu=P-(T-21)*Cmid 如果T在26至33。C之間 P21=P-(T-21)*Chi歩驟8:使端點壓強歸一化為預定溫度(21°C ) 例如 如果T小於2rC:Pend-2產PencT(T-21 )*Cen(j-l0 如果T在21至26。C之間Pend-2產Pend _(T-2 l)*Cend-mid 如果T在26至33。C之間Pend-2產Pend -(丁-2 l)*Cend-hi歩驟9:確定在預定溫度(21°C)處等溫線等式 例如，對於各種說明性氣體在21。C處等溫線等式AsH3 Capacity (g/g): f(P)=-0.40857+0.14009*(ln(P+24.5858》PH3 Capacity (g/g): f(P)=-0.29123+0.06949*(ln(P+73.89104))BF3 Capacity (g/g): f(P)=0.03949+0.00532*(PA049046)GeF4 Capacity (g/g): f(P)= 0.2394*(PA02139)SiF4 Capacity (g/g): f(P)=-0.60234+0.1223*( ln(P十160.6716))其中，g/g是每克碳中氣體的克數，且P是以torr或mmHg為 單位的壓強。歩驟10:確定在流體存〗諸和分配容器中剩餘的氣體量。 例如 重量在圓柱體中剩餘的氣體的克數(g): G=CW*f(P21)-f(Pend_21)-體積在圓柱體中剩餘的氣體的立方釐米(ml): V = (G/MW)*22400其中，AsH3: MW=78 PH3: MW-34 BF3: MW=68GeF4: MW=149 SiF4: MW=104 圓柱體壽命圓柱體剩餘的工作小時時間(hr) HR=(V/sccm)/60其中，sccm是離子源中的氣體流速(例如，2ml/min)前述方法允許以有準備、津#確性且可複製的方式對流體存儲和 分配系統的氣體存量進行動態監測，即，以本文圖2所示出的方式 通過視頻顯示模塊輸出出來，其中，在視頻顯示器上的流體直方塊 的垂直高度表示在該系統的存儲和分配容器中剩餘的流體量。因此，可以看出，本發明的系統和方法允許簡單直觀地表示流 體存儲和分配系統中容器的流體存量，該系統簡單並輕易適用於動 態監測在離子注入機的氣體盒中的供應容器中的流體。本發明解決 了現有技術的問題，該問題包括不能精確確定在用於活動處理進 程的容器中剩餘的流體量，以及在流體供應容器中流體耗盡的途 徑。結果是，本發明的系統和方法允"i午最大化離子注入才幾的正常運 行時間，並精確地預測和按計劃地換下流體供應容器。雖然本發明已示意性引用本文中的特徵、方面和實施例進行了 描述說明，但將要理解的是，可用更新、修改方式以及在其它實施 例中來實施本發明，這一點基於本文公開而將對於本領域的技術人 員來i兌是有啟示的。因此，本發明將-故解釋和理解為包含有任何這 樣的更換、修改及其它實施例，它們均落入本說明書附帶的權利要 求書所闡述的宗旨和範圍之內。
權利要求
1. 一種在包括從流體供應容器中分配流體的操作期間用於監測在所述流體供應容器中的流體的監測系統，所述監測系統包括(i)一個或多個傳感器，用於監測所述流體供應容器的或從所述流體供應容器中所分配的流體的特性，(ii)數據獲取模塊，可操作性地與所述一個或多個傳感器連接以從其中接收監測數據並響應性地產生與由所述一個或多個傳感器監測的特性相關的輸出，以及(iii)處理器和顯示器，可操作性地與所述數據獲取模塊連接並被安排處理來自數據獲取模塊的輸出以及響應性地將所述流體供應容器中的流體的圖示輸出出來。
2. 4艮據衝又利要求1所述的監測系統，其中，所述一個或多個傳感 器監測所述流體供應容器的特性。
3. 根據權利要求2所述的監測系統，其中，所述流體供應容器的 特性是在所述容器的結構元件的張力。
4. 根據權利要求3所述的監測系統，其中，所述容器的結構元件 包括所述容器壁。
5. 根據權利要求3所述的監測系統，其中，所述一個或多個傳感 器包括張力計。
6. 才艮據鬥又利要求4所述的監測系統，其中，所述一個或多個傳感 器包括以張力感測關係固定到所述容器壁的張力計。
7. 根據權利要求1所述的監測系統，其中，所述一個或多個傳感 器監測從所述流體供應容器中分配的流體的特性。
8. 根據權利要求7所述的監測系統，其中，從所述流體供應容器 中所分配的流體的特性包括選自於由流體壓強、流體溫度、 所述流體的一種或多種成分的濃度、所述流體的流速、在與所 述流體供應容器連4妄的流動線路中的壓降、以及從所述流體供 應容器中所分配的累積的流體流速組成的組中的至少 一種流體特性。
9. 根據權利要求7所述的監測系統，其中，從所述流體供應容器 中分配的流體的所述特性包括流體壓強。
10. 根據權利要求1所述的監測系統，其中，所述流體供應容器包 含對於所述流體具有吸附性親和力的吸附劑介質。
11. 根據權利要求1所述的監測系統，其中，所述流體供應容器包 括置於所述容器內部並被設置為用於從所述容器中分配流體 的設定值的壓強調節器。
12. 根據權利要求11所述的監測系統，其中，所述壓強調節器的 設定值是在大氣壓之下的壓強設定值。
13. 根據權利要求1所述的監測系統，其中，所述流體供應容器包 含半導體加工流體。
14. 根據權利要求13所述的監測系統，其中，所述半導體加工流 體包括選自於由砷化三氫、三氫化磷、三氟化硼、四氟化鍺、 和四氟化石圭所組成的組中的 一種流體成分。
15. 根據權利要求1所述的監測系統，其中，在所述流體供應容器 中流體的圖示包括置於矩形區域的具有上邊界線的二維區域， 其中所述的矩形區域中的二維區域的上邊界線的位置表示在 所述容器中的流體存量。
16. 根據權利要求1所述的監測系統，其中，在所述流體供應容器 中流體的圖示包括氣罐類型的測定儀器。
17. 才艮據權利要求1所述的監測系統，^皮安排來監測在離子注入枳j 裝置中分配的流體。
18. 根據權利要求1所述的監測系統，還包括減壓裝置在降低圓柱 體的內部壓強方面具有淨效應，從而降^氐下遊壓強。
19. 根據權利要求18所述的監測系統，其中，所述減壓裝置是節 流口 。
20. —種在包括從流體供應容器中分配流體過程的操作期間監測 所述流體供應容器中流體的方法，所述方法包括(i)監測所 述流體供應容器的或從該容器中所分配的流體的特性，(ii) 從所述監測過程中獲取悽t據並響應性地產生與所述監測特性 相關的輸出，以及(iii)從所述數據獲取過程中處理所述輸出 並響應性地4巴在所述流體供應容器中流體的圖示輸出出來。
21. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述特性包括所述流體 供應容器的特性。
22. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述特性包括在所述容 器的結構元件中的張力。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中，所述容器的結構元件包 括所述容器的壁。
24. 根據權利要求22所述的方法，其中，所述監測過程包括由 張力計感測張力。
25. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述特性包括從所述流 體供應容器中所分配的流體的特性。
26. 根據權利要求25所述的方法，其中，從所述流體供應容器中 所分配的流體的特性包4舌選自於由流體壓強、流體溫度、所 述流體的一種或多種成分的濃度、所述流體的流速、在與所述 流體供應容器連接的流動線路中的壓降、以及從所述流體供應 容器中所分配的累積的流體流速組成的組中的至少 一種流體 特性。
27. 根據權利要求25所述的方法，其中，從所述流體供應容器中 所分配的流體的特性包4舌流體壓強。
28. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述流體供應容器包含 有對所述流體具有吸附性親和力的吸附劑介質。
29. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述流體供應容器包括 置於所述容器內部並被設置為用於從所述容器中分配流體的 設定值的壓強調節器。
30. 根據權利要求29所述的方法，其中，所述壓強調節器的設定 值是低於大氣壓的壓強設定值。
31. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述流體供應容器包含 有半導體力口工流體。
32. 根據權利要求31所述的方法，其中，所述半導體加工流體包 4舌選自於由石申^f匕三氫、三氫化石粦、三氟化，硼、四氟化鍺、和四 氟化石圭所組成的組中的一種流體成分。
33. 根據權利要求20所述的方法，其中，在所述流體供應容器中 流體的圖示包括置於矩形區域的具有上邊界線的二維區域，在 其中所述的矩形區域中的上邊界線的位置表示在所述容器中 流體的存量。
34. 根據權利要求20所述的方法，其中，在所述流體供應容器中 流體的圖示包括氣罐類型的測定儀器。
35. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述流體供應容器淨皮安 排用於分配流體到離子注入才幾。
36. —種在包4舌從流體供應容器中分配流體的過程的操作期間用 於監測所述流體供應容器中流體的監測系統，所述監測系統包 括(i)一個或多個傳感器，用於監測所述流體供應容器的或 從所述流體供應容器中所分配的流體的特性，(ii)數據獲取 裝置，可操作性地與所述一個或多個傳感器連接以從其中接收 監測數據並響應性地產生與由所述一個或多個傳感器所監測 的特性相關的輸出，以及(iii)處理器，可操作性地與所述數 據獲取裝置連接並被安排處理來自所述數據獲取裝置的輸出 以及響應性地產生表示在所述流體供應容器中流體存量的輸 出。
37. 根據4又利要求36所述的監測系統，其中，所述一個或多個傳 感器包括壓強傳感器，所述壓強傳感器適用於監測從所述流體 供應容器中所分配的流體的壓強。
38. 才艮據權利要求36所述的監測系統，其中，所述一個或多個傳 感器包括質量流動傳感器，所述質量流動傳感器適用於監測從 所述流體供應容器中所分配的流體的流速。
39. 根據權利要求36所述的監測系統，其中，所分配的流體被利 用在流體利用設備中，所述流體利用設備包含所述流體供應容 器、所述一個或多個傳感器、所述數據獲取裝置和所述處理器。
40. 根據權利要求36所述的監測系統，其中，所述處理器位於遠 離所述流體供應容器、所述一個或多個傳感器、和所述數據獲 取裝置的位置。
41. 根據權利要求36所述的監測系統，其中，所分配的流體在包 含所述流體供應容器和所述一個或多個傳感器的流體利用設 備中被利用，且所述處理器是在遠離所述流體利用設備的流體 利用記帳設備中。
42. 根據權利要求41所述的監測系統，包括在所述流體利用設 備中的第一數據獲取模塊，以及在所述流體利用記帳設備中的 第二數據獲取模塊，其可操作性地與所述處理器和所述第一數 據獲取模塊連接。
43. 根據權利要求41所述的監測系統，其中，所述處理器適配於 為用於所分配的流體的流體利用設備產生帳單。
44. 根據權利要求41所述的監測系統，其中，所述處理器適用於 產生所分配的流體的4艮告。
45. 根據權利要求41所述的監測系統，其中，在所述流體利用設 備中的數據獲取裝置通過選自於由數字通信網絡、信號傳輸線路、和無線通信形式所組成的組中的至少 一種通信形式且以信 號傳輸關係來與所述流體利用記帳設備中的處理器相連接。
46. 4艮據4又利要求45所述的監測系統，其中，所述至少一種通信 形式包4舌網際網路。
47. 根據權利要求41所述的監測系統，其中，所述流體利用設備 包括半導體加工設備。
48. 根據權利要求47所述的監測系統，其中，所述半導體加工設 備包括與所述流體供應容器以流體供應關係而被安排的離子 注入機，且所述流體包括用於離子注入的摻雜物源材料。
49. 根據權利要求36所述的監測系統，其中所表示所述流體供應 容器中流體存量的輸出包括用於換下所述流體供應容器的提 示或警報。
50. 根據權利要求36所述的監測系統，其中，所述數據獲取裝置 適用於所述特性的數據記錄。
51. 根據權利要求48所述的監測系統，其中，所述一個或多個傳 感器包括產生模擬電輸出的一個或多個壓強傳感器，且所述模 擬電輸出被轉化為光信號。
52. —種在包括分配材料過程的操作期間用於監測材料使用的監 測系統，所述監測系統包括(i)一個或多個傳感器，用於監 測所述分配過程的特性；(ii)數據獲取裝置，可操作性地與 所述一個或多個傳感器連接以從其中接收監測數據並響應性 地產生與由所述一個或多個傳感器所監測的特性相關的輸出； 以及(iii)處理器，可操作性地與所述數據獲取裝置連接並被安排處理來自所述數據獲取裝置的輸出以及響應性地產生表 示用於分配的可用材料的存量的輸出。
53. 根據權利要求52所述的監測系統，其中，所述處理器位於遠 離所述材料使用位置的記帳位置，且所述輸出包括用於在所 述材料使用位置所分配的材料的帳單。
54. 根據權利要求53所述的監測系統，其中，所述數據獲取裝置 包括在所述材料使用位置的數據獲取模塊，所述材料使用位置 以通信關係與遠程記帳位置相連接，所述通信關係包括選自於 由數字信息網絡、有線通信、光纖通信、遙測鏈路、和蜂窩式 無線通信所組成的組中的 一種通信形式。
55. 根據權利要求54所述的監測系統，其中，所述通信形式包括 網際網路。
56. 根據權利要求55所述的監測系統，其中，所述網際網路包括 支持經由全球資訊網提供通信的信息協議的伺服器。
57. 根據權利要求53所述的監測系統，適於作為網絡服務系統。
58. 根據權利要求52所述的監測系統，其中，所述處理器是在遠 離所述材料使用位置的可攜式數字裝置中。
59. 根據權利要求52所述的監測系統，適用於把來自所述一個或 多個傳感器中的監測數據轉化為數字形式。
60. 根據權利要求52所述的監測系統，適用於監測離子注入機的 流體使用，而所述處理器位於遠離所述離子注入機的記帳位置 且所述處理器的輸出包括對所述流體4吏用進行記帳。
61. 根據權利要求52所述的監測系統，其中，所述數據獲取裝置 的輸出包括用於分配的可用材料的材料存量數據，且所述處理 器適用於利用算法以將材料存量數據轉化為使用信息，並利用 所述算法以將所述使用數據轉化為客戶發票和用於所述材料 的4吏用才艮告。
62. —種半導體加工設備，包括離子注入機，其又包括容納摻雜 物源流體源的氣體盒；至少一個傳感器，適用於在分配過程條 件下監測從所述摻雜物源流體源中分配的摻雜物源流體的溫 度、壓強和流速三者中至少一種；數據獲取模塊，安裝在所述 氣體盒中並適用於從所述傳感器中接收監測信號；輸出單元， 適用於產生與在所述摻雜物源流體源中摻雜物源流體的存量 相關的輸出；以及通信連接，其在所述數據獲取模塊和所述輸 出單元之間。
63. 根據權利要求62所述的半導體加工設備，其中，所述通信連 接包括光纖通信線路。
64. 根據權利要求62所述的半導體加工設備，其中，所述摻雜物 源流體源包括多個流體供應容器，且所述至少一個傳感器包括 用於所述多個流體供應容器之中每一個的壓強傳感器。
65. 根據權利要求62所述的半導體加工設備，其中，所述數據獲 取模塊通過所述才莫塊的數據通信接口以便於數據記錄。
66. 根據權利要求62所述的半導體加工設備，其中，所述數據獲 取模塊通過繼電器觸點來提供外部發警報性能。
67. —種用於確定在離子注入才幾的氣體盒中從摻雜物源流體源中 :慘雜物源流體所才是供的在所述離子注入才幾中摻雜物源流體消耗的系統，其中，所述摻雜物源流體源包括對於所述摻雜物源 流體具有吸附性親和力的吸附劑介質，並且從其中所吸附的摻雜物源流體在分配過程條件下淨皮脫附，所述系統包括 溫度傳感器，適用於感測氣體盒溫度T; 壓強監測器，適用於測量所述流體存儲和分配容器的壓強P;所述摻雜物源流體源包括預定尺寸的摻雜物源流體存儲 和分配容器，所述摻雜物源流體存儲和分配容器包含有所述吸 附劑介質一預定重量；以及監測和控制系統，可操作性地與所述溫度傳感器和所述 壓強監測器相連接，並適用於進行以下步驟設置端點壓強，用於從所述摻雜物源流體存儲和分配容 器中分配摻雜物源流體；確定在不同壓強下的溫度係數dP/dT;確定針對所述端點壓強的溫度係數；把從所述壓強監測器中所測得的壓強歸 一 化為預定溫度；將所述端點壓強歸 一化為所述預定溫度；在用於所述吸附劑介質和摻雜物源流體這兩者的預定溫 度處確定等溫線等式；以及通過使用所述等溫線等式來確定在所述流體存儲和分配 容器中剩餘的摻雜物源流體的量。
68. 根據權利要求52所述的監測系統與材料供應系統結合，適用 於為所述分配過程l是供材料。
69. 根據權利要求68所述的監測系統，其中，所述材料供應系統 包括在供應位置處所述材料的填充容器以及用於所述材料的 填充容器從所述供應位置中傳輸到用於所述分配過程的使用 位置的運輸車輛。
70. 適用於分配材並+的分配器，可才喿作性地與4又利要求52所述的 監測系統連才妾。
71. 適用於從分配器中接收材料的材料利用裝置，所述分配器可操 作性地與權利要求52所述的監測系統連接。
72. 通過使用由權利要求52所述的監測系統在分配過程期間監測 所分配的材並牛來加工的物品。
73. —種用於監測在流體存儲和分配容器中流體存量的系統，所述 流體存儲和分配容器包含對於所述流體具有吸附性親和力的 存儲介質，所述流體在用於流體利用過程中使用的分配條件下 從所述流體存儲和分配容器中^皮分配，所述系統包括(a)吸附性等溫線數據的資料庫，該數據用於在所述存 儲介質上的流體；(b )監測器，適用於監測選自於由所述流體存儲和分配 容器的特性、分配過程條件、所分配的流體的特性、以及流體 利用過程的特性所組成的組中的至少 一種感測流體存量的變 量，並適用於響應性地產生與所述至少一個感測流體存量變量 相關的監測信號；以及(c)處理器，適用於接收所述監測信號並響應性地進行 將所述至少一個感測流體存量變量與在所述吸附性等溫線數 據的資料庫中的信息相關聯起來的信號處理操作，以產生表示 在所述流體存儲和分配容器中流體存量的輸出。
74. 糹艮據權利要求73所述的系統，其中，所述至少一個感測流體 存量變量包4舌所分配的流體壓強和所分配的流體流速這兩者 中的至少一種。
75. —種用於監測在流體存儲和分配容器中流體存量的系統，所述 流體存儲和分配容器包含有在用於流體利用過程的分配過程 條件下所分配的流體，所述系統包4舌(a) 監測器，適用於監測在所述流體的分配期間的至少 一種流體特性並響應性地產生與所述至少 一個流體特性相關 的監測4言號；(b) 信息的資料庫，所述信息相關於在所述分配期間確 定在所述流體存儲和分配容器中流體的存量；以及(c) 處理器，適用於在將所述監測信號與所述資料庫中 的信息相關聯的信號處理操作中處理所述監測信號，以產生表 示在所述流體存儲和分配容器中流體存量的輸出。
76. 根據權利要求75所述的系統，其中，所述至少一種流體特性 包括所分配的流體壓強和所分配的流體流速這兩者中的至少 一種。
77. —種用於監測在流體存儲和分配容器中流體存量的系統，所述 流體存儲和分配容器包含有在用於流體利用過程的分配條件 下所分配的流體，所述系統包括(a) 張力監測器，適用於在所述流體的分配期間監測所關的監測信號；(b) 信息的悽t據庫，所述信息相關於在所述分配期間確 定在所述流體存儲和分配容器中流體的存量；以及(C)處理器，適用於在將所述監測信號與所述資料庫中 的信息相關的信號處理操作中處理所述監測信號，以產生表示 在所述流體存儲和分配容器中流體存量的輸出。
78. 根據權利要求77所述的系統，其中，在所述資料庫中的信息 包括選自於由在改變了的分配條件下所述流體的可壓縮性、流 體存儲和分配容器特性、流體分子量信息、以及可用於所述流 體的PVT關系所組成的組中的信息。
79. —種用於在包括從所述流體供應容器中分配流體過程的操作 期間監測流體供應容器中流體的方法，所述方法包括(i)監 測所述流體供應容器的或從所述流體供應容器中分配的流體 的特性，(ii)從所述監測過程中獲取數據，並產生與所述特 性相關的數據獲取信號，以及(iii)處理所述數據獲取信號並 響應性地產生表示在所述流體供應容器中流體存量的輸出。
80. 根據權利要求79所述的方法，其中，所述監測包括監測從所 述流體供應容器中所分配的流體的壓強。
81. 根據權利要求79所述的方法，其中，所述監測過程包括監 測從所述流體供應容器中所分配的流體的流速。
82. 根據權利要求79所述的方法，還包括在流體利用設備中使用 所分配的流體。
83. 4艮據權利要求79所述的方法，其中，所述處理過程在遠離所 述分配過程中所分配的流體的4吏用位置進4亍。
84. 4艮據4又利要求79所述的方法，其中，在所述分配過程中所分 配的流體在流體利用設備中被利用，且所述處理過程在遠離所 述流體利用設備的流體利用記帳設備中進行。
85. 根據權利要求84所述的方法，包括在用於所述獲取數據的 流體利用設備中的第 一數據獲取模塊，和在所述流體利用記帳 設備中的第二數據獲取模塊，其可操作性地與用於所述處理過 程的處理器連接並與所述第一數據獲取模塊連接。
86. 根據權利要求84所述的方法，其中，所述處理過程對用於所 分配的流體的流體利用設備產生帳單。
87. 4艮據權利要求84所述的方法，其中，所述處理過程產生所分 配的流體的才艮告。
88. 根據權利要求84所述的方法，其中，在所述流體利用設備中 來自所述獲取過程中的數據通過選自於由數字通信網絡、信號 傳輸鏈路、和無線通信形式所組成的組中的至少一種通信形式 而被傳送到所述流體利用記帳設備。
89. 根據權利要求88所述的方法，其中，所述至少一種通信形式 包才舌網際網路。
90. 根據權利要求84所述的方法，其中，所述流體利用設備包括 半導體加工設備。
91. 根據權利要求90所述的方法，其中，所述半導體加工設備包 括對所述流體供應容器以流體供應關係進行安排的離子注入 機，並且，所述流體包括用於離子注入的摻雜物源材料。
92. 4艮據4又利要求79所述的方法，其中，所表示在所述流體供應 容器中流體存量的輸出包括用於換下所述流體供應容器的提 示或警報。
93. 根據權利要求79所述的方法，還包括所述特性的數據記錄。
94. 根據權利要求79所述的方法，其中，所述數據獲取信號包括 光信號。
95. —種用於在包括分配材料過程的操作期間監測材料使用的方 法，所述監測方法包括(i)監測所述分配過程的特性，(ii) 從所述監測過程中獲取數據，並產生與所述特性相關的數據獲 取信號，以及(iii)處理所述數據獲取信號並響應性地產生表 示用於分配可用的材料存量的輸出。
96. 根據權利要求95所述的方法，其中，在遠離所述材料的使用 位置的記帳位置進行處理，並且，所述輸出包括針對在所述材 料的使用位置所分配的材料的帳單。
97. 根據權利要求96所述的方法，其中，所述獲取數據包括在所 述材料的使用位置處使用數據獲取^f莫塊，所述材料的使用位置 以通信關係通過選自於由數字信息網絡、有線網絡、光纖通信、 遙測鏈路、和蜂窩式無線通信所組成的組中的一種通信形式與 記帳位置連4妻。
98. 4艮據片又利要求97所述的方法，其中，所述通信形式包4舌網際網路。
99. 根據權利要求98所述的方法，其中，所述網際網路包括支持 通過全球資訊網提供通信的信息協議的伺服器。
100. 根據權利要求96所述的方法，以網絡服務進行。
101. 才艮據權利要求95所述的方法，其中，所述處理過程在遠離所 述材料的使用位置的可攜式數字裝置中進行。
102. 根據權利要求95所述的方法，包括來自於所述監測過程中 的數據轉化為數字形式。
103. 根據權利要求95所述的方法，其中，所述監測過程包括監 測離子注入機的流體使用，且所述處理過程在遠離所述離子注 入才幾的記帳位置處進行，以及所述輸出包括針對所述流體的^f吏 用進行記帳。
104. 根據權利要求95所述的方法，其中，來自所述監測過程中的 數據包括用於分配可用的材料的材料存量數據，且所述處理過 程利用算法將所述材料存量數椐轉化為使用信息，以及利用所 述算法將所述使用數據轉化為客戶發票和針對所述材料的使 用報告。
105. —種在半導體加工設備中加工半導體產品的方法，包括離子注 入機，所述離子注入機又包括容納摻雜物源流體源的氣體盒， 所述方法包括監測在分配過程條件下從所述摻雜物源流體源 中分配的摻雜物源流體的溫度、壓強、和流速這三者中的至少 一種；在所述氣體盒中從所述監測過程獲取數據；將所獲取的 數據傳輸到輸出單元，該單元適用於產生與在所述摻雜物源流 體源中摻雜物源流體的存量相關的輸出；以及產生所述輸出。
106. 根據權利要求105所述的方法，其中，所述傳輸過程通過光纖 通信線路進4亍。
107. 根據權利要求105所述的方法，其中，所述摻雜物源流體源包 括多個流體供應容器，並且，所述監測過程包括監測所述多 個流體供應容器中的每一個。
108. 根據權利要求105所述的方法，還包括來自所述獲取過程的數 據的數據記錄。
109. 根據權利要求105所述的方法，其中，所述生成所述輸出的過 程包括所述摻雜物源流體的存量的報警過程。
110. —種用於確定在離子注入機的氣體盒中從摻雜物源流體源中 摻雜物源流體所提供的在所述離子注入機中摻雜物源流體消 耗的方法，其中，所述摻雜物源流體源包括對於所述摻雜物源源流體在分配過程條件下^皮脫附，以及所述摻雜物源流體源包 括預定尺寸的摻雜物流體存儲和分配容器，所述摻雜物源流體 存儲和分配容器包含有所述吸附劑介質一預定重量，所述方法 包括感測氣體盒溫度T;測量所述流體存儲和分配容器的壓強P;設置端點壓強，用於從所述摻雜物源流體存儲和分配容 器中分配摻雜物源流體；確定在不同壓強下的溫度係數dP/dT;確定針對所述端點壓強的溫度系4巴從所述壓強監測器中所測得的壓強歸 一 化為預定溫度；將所述端點壓強歸 一化為所述預定溫度；確定在用於所述吸附劑介質和所述摻雜物源流體這兩者的預定溫度處的等溫線等式；以及通過使用所述等溫線等式來確定在所述流體存儲和分配 容器中剩餘的摻雜物源流體的量。
111. 根據權利要求95所述的方法，和包括用於所述分配過程的供 應材料的材料供應操作共同進行。
112. 根據權利要求111所述的方法，其中，所述材料供應操作包括 在供應位置提供所述材料的填充容器，並將所述材料的填充容 器從所述供應位置傳送到用於所述分配過程的使用位置。
113. —種加工產品的方法，包括利用所分配的材料執行加工處理過 程，所述方法包括根據權利要求95所述的監測方法來監測 所述^皮分配的材料的材料〗吏用。
114. 一種監測在流體存儲和分配容器中流體存量的方法，所述流體 存儲和分配容器包含對於所述流體具有吸附性親和力的存儲 介質，所述流體在用於流體利用過程的分配過程條件下從所述 流體存儲和分配容器中^皮分配，所述方法包括(a)提供用於在存儲介質上的流體的吸附性等溫線數據 的資料庫；(b )監測選自於由所述流體存儲和分配容器的特性、分 配過程條件、所分配的流體的特性、以及所述流體利用過程的 特性所組成的組中的至少 一個感測流體存量的變量；(c )產生與所述至少一個感測流體存量變量相關的監測 信號；以及(d )在將所述至少一個感測流體存量變量與在所述吸附 性等溫線數據的資料庫中的信息相關聯的信號處理操作中處理所述監測信號，以產生表示在所述流體存儲和分配容器中流 體存量的輸出。
115. 根據權利要求114所述的方法，其中，所述至少一個感測流體 存量變量包括所分配的流體壓強和所分配的流體流速這兩者 中的至少一個。
116. —種用於監測在流體存儲和分配容器中流體存量的方法，所述 流體存儲和分配容器包含有在用於流體利用過程的分配條件 下所分配的流體，所述方法包4舌(a) 在所述流體的分配過程期間，監測至少一種流體特性；(b) 產生與所述至少一種流體特性相關的監測信號；(c) 提供關於確定在所述分配過程期間在所述流體存儲 和分配容器中流體存量的信息的資料庫；以及(d) 在將所述監測信號與所述資料庫中的信息相關聯的 信號處理操作中處理所述監測信號，以產生表示在所述流體存 儲和分配容器中流體存量的輸出。
117. #4居權利要求116所述的方法，其中，所述至少一種流體特性 包括所分配的流體壓強和所分配的流體流速這兩者中的至少 一種。
118. —種用於監測在流體存儲和分配容器中流體存量的方法，所述 流體存儲和分配容器包含有在用於流體利用過程的分配條件 下所分配的流體，所述方法包4舌(a)在所述流體的分配過程期間，監測所述流體存儲和 分配容器的張力；(b)產生與所述張力相關的監測信號；(c )提供關於在所述分配過程期間確定在所述流體存儲 和分配容器中流體存量的信息的資料庫；以及(d)在將所述監測信號與所述資料庫中的信息相關聯的 信號處理才喿作中處理所述監測信號，以產生表示在所述流體存 儲和分配容器中流體存量的輸出。
119. 根據權利要求118所述的方法，其中，所述資料庫信息包括選 自於由在改變了的分配過程條件下流體的可壓縮性、流體存儲 和分配容器特性、流體分子量4言息、以及可用於所述流體的 PVT關系所組成的組中的信息。
120. —種在從材料的遠程供應位置中將所述材料提供給在使用位 置處的用戶的方法，包括在所述4吏用位置處通過所述用戶分配 材料，所述方法包括(i)監測所述分配過程的特性，(ii)從 所述監測過程中獲取數據，並產生與所述特性相關的數據獲取 信號，以及(iii)處理所述數據獲取信號並響應性地產生表示 用於分配可用的材料的存量的輸出，其中，在遠離所述材料的 使用位置的記帳位置進行處理，且所述輸出包括針對在遠離所 述材料的使用位置所分配的材料的帳單，以及(iv)響應於表 示在所述使用位置用於分配可用的材料的存量的輸出，從所述 遠程供應位置將材料分配到所述使用位置。
全文摘要
一種監測系統(100)，用於在包括從流體供應容器中分配流體的操作期間監測流體供應容器(22、24、26、28、108)中的流體。監測系統包括(i)一個或多個傳感器(114、126)，用於監測流體供應容器的或從該流體供應容器中分配的流體的特性，(ii)數據獲取模塊(40、132、146)，可操作性地與一個或多個傳感器連接，以從該流體供應容器中接收監測信號並響應性地產生與由一個或多個傳感器監測的特性相關的輸出，以及(iii)處理器(50、150)和顯示器(52、150)，可操作性地與數據獲取模塊連接並被安排來處理來自數據獲取模塊的輸出以及被安排來響應性地把在流體供應容器中的流體圖示、記帳文件、使用報告、和/或再供應請求等輸出出來。
文檔編號H01L21/31GK101268546SQ200580043996
公開日2008年9月17日 申請日期2005年10月24日 優先權日2004年10月25日
發明者史蒂文·E·畢曉普, 史蒂文·M·盧爾科特, 小弗朗克·迪梅奧, 羅伯特·凱姆, 詹姆斯·V·麥克馬納斯, 詹姆斯·迪茨, 麥可·J·沃德延斯基 申請人:高級技術材料公司