高纯度流体输送系统技术方案

一种流体输送系统包括流量控制设备和与流量控制设备（１１０）流体连通的科里奥利质量流量计（１１２）。科里奥利流量计具有由一种高纯度塑料材料例如ＰＦＡ制成的流管，使得输送系统适于高纯度应用。控制器（１１４）提供控制输出信号给可包括节流阀（１２０）的流量控制设备（１１０），以响应给定值信号和接收自流量计（１１２）的测量信号，改变流量控制设备的输出。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

High purity fluid delivery system

A fluid delivery system includes a flow control device and a Coriolis mass flowmeter (112) that is in fluid communication with a flow control device (110). The Coriolis flowmeter has a flow tube made of a highly pure plastic material, such as PFA, which makes the conveyor system suitable for high purity applications. The controller (114) provides a control output signal to include the throttle valve (120) flow control equipment (110), in response to a given value and the signal received from the flowmeter (112) of the measuring signal, change the output flow control device.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请与同一天申请的、题目为“High Purity Coriolis Mass FlowController(高纯度科里奥利质量流量控制器)”，“Flowmeter for the PrecisionMeasurement of an Ultra-Pure Material Flow(用于超纯度材料流量精度测量的流量计)”，“Methods of Manufacturing a PFA Coriolis Flowmeter(制造PFA科里奥利流量计的方法)”，“Manufacturing Mass Flow Meters Having a Flow Tube Made ofa Fluropolymer Substance(制造具有由含氟聚合物物质制成的流管的质量流量计)”和“Compensation Method for a PFA Coriolis Flowmeter(用于PFA科里奥利流量计的补偿方法)”的美国专利申请有关。所引用申请其公开的全部内容包含在这里作为参考。
技术介绍
1、专利
本专利技术总的涉及流体输送系统，特别是适用于在例如CMP、光刻和电介质处理的工艺中将超纯度流体直接应用到晶片表面的改进的流体输送系统和方法。2、相关技术描述许多产业例如半导体、制药、生物技术都会遇到由典型地低流速、研磨剂和腐蚀性化学流体的使用、对无污染、精确、小型和实时流体输送和/或混合系统的需要所引起的流体输送问题。通常在半导体产业用单词“工具”指包括多个在晶片表面执行操作的硬件的系统。这些操作包括通过一些形式的化学沉积或流体涂层处理来生成薄膜、以精确图形蚀刻薄膜、抛光薄膜以将沉积的薄膜制成平坦的表面并且清洗表面以去掉不需要的薄膜、颗粒和化学污染物。在同一位置的晶片上执行多个连续操作处的组结构中这些工具可以单独使用或者与其它的工具结合使用。例如，化学-机械平面化(CMP)在半导体产业是关键性的工艺，它包括通过在晶片表面和抛光垫之间施加一种包含少量研磨颗粒和活性剂的超纯度流体使半导体晶片表面变平的工艺。在大部分的应用中，抛光垫相对晶片以可控速度旋转以平整表面。晶片的过度抛光会导致改变或去除主要的晶片结构。相反地，晶片的抛光不足会导致不能接受的晶片表面。晶片的抛光速度主要由流体的输送速度和抛光操作中输送的流体总量决定。除了流体流速之外，预防施加给抛光垫的流体中的污染物也是很关键的。在一些应用中存在的一个问题是用来控制该工艺的设备是加工材料的污染源。这在需要给用户的应用输送超高纯度材料的系统中是不希望的。例如，典型的科里奥利流量计的金属流管可以是污染源。制作半导体晶片就是这样的情况，即需要使用不含有从流管壁迁移来的离子的污染物的材料。这种释放的材料可能导致半导体晶片上的芯片不合格。对于玻璃流管同样是这种情况，该玻璃流管能从玻璃中释放铅离子到流体材料中，对由传统塑料制成的流管也是同样如此。因为预防离子污染非常关键，所以多数CMP工艺利用蠕动式泵，与适用的高纯度管材料一起为抛光垫提供流体。虽然蠕动式泵的干净的流动路径非侵入特征对于CMP应用是可接受的，但是利用这些泵来试图控制流体流速是非常不准确的，这是由于它们是不带任何流量测量反馈而开环运行的。半导体产业中使用的另一工艺要求精确控制流体流量和无污染环境的工艺是光刻工艺。如本领域所知的，光刻法是将光敏聚合物(通称为抗蚀剂)应用到晶片表面的工艺。将包含要被制作在晶片表面的结构图形的光掩模放置在覆盖晶片的抗蚀剂和光源之间。光通过减弱或增强抗蚀剂聚合物与抗蚀剂发生化学反应。在抗蚀剂暴露在光下后，通过应用除去被减弱的抗蚀剂的流体化学药品而使晶片显影。该工艺的改进形式是将许多新液体应用到晶片表面，生成将构成最终半导体产品完整部分的薄膜，这些薄膜的主要功能是用作电导线之间的绝缘体。多种旋转材料由许多种化学成分和物理特性进行评价。光刻工艺与旋转沉积之间的主要区别是薄膜中的任何缺陷(例如空隙、气泡或颗粒)现在都被永久地嵌入在半导体结构中，将导致器件无效，并对半导体生产商造成经济损失。这两种工艺都发生在被称为“跟踪”的工具中。跟踪的目的是将精确量的流体应用到静止的或缓慢旋转的晶片表面。在应用液体之后，晶片旋转速度快速增加，晶片表面上的液体从边缘抛出。从晶片中心到边缘都是非常薄、厚度相同的液体。一些影响液体厚度的变量包括抗蚀剂或电介质粘度、抗蚀剂或电介质中的溶剂浓度、施加的抗蚀剂/电介质的数量、分配速度等等。跟踪还可以在施加液体之后提供附加的处理步骤，该附加的处理步骤利用烘干工艺将液体转变成聚合物，该烘干工艺还除去薄膜中的任何溶剂。电介质薄膜还可以接受其它化学处理，以将液体薄膜转换为适当的固体结构。跟踪还可以控制晶片周围的环境，以防止湿度或温度的变化和化学污染物影响薄膜的性能。除了将薄膜由空隙、气泡和颗粒引起的缺陷降到最少之外，跟踪系统的性能由输送到晶片表面的液体的精确性和可重复性决定。与当前例如CMP和旋转应用中可采用的流体输送系统相关的问题包括不能提供闭环流量测量，不能基于泵系统头压的改变、泵中使用的管道体积变化和来自泵的脉动提供精确的流体输送速度。此外，需要对泵进行每周或者甚至每天的定期校准。与当前流体输送系统相关的其它问题包括管道脱落颗粒对流体的污染。在这些产业中特别重要的其它因素包括对实时流体特性数据例如流速、流体温度、粘度、密度和压力的需要。虽然所有前述的流体特性可以利用各种设备例如差分压力变送器、粘度计、比重计、压力变送器、温度元件或者设备的组合计算流体特性值而被测量，但是这些设备的使用昂贵，需要非常大的空间，需要不断增长的维护费用，具有流体泄漏和工艺污染的巨大潜在可能性。因此，前述产业中的流体输送系统需要一种效率高、小型和无污染的解决方案。在其它工艺中对要求高纯度流动路径的多种流体实时混合系统的需求在增加。此外，由于典型的混合公式基于摩尔比，所以基于体积测定基础的混合通常是不被接受的。当前的混合方法包括以离线方式将多种流体添加到磅天平上的一个容器中，如附图1所示。多种流体(A到N)流到一个放置在天平12上的容器11中，一次允许一种流体通过流量阀13。检查刻度总数，当添加了所需数量的流体A时，阀13关闭。其余的流体重复相同的工艺。最后获得总混合物。如果任一种流体添加得太多或太少，工艺必须继续直到在可接受的误差段内添加了每种流体的合适的质量。另一个已知的途径是在将每种流体添加到器皿中时利用一个液面传感器(level sensor)测量每种流体的体积。这要求非常精确地知道在具有器皿高度微量增量下的器皿体积。不幸地是，当需要时，当前批量生产的方法会导致可采用的最终产品太多或太少。由于可获得的产物太少，将导致停止生产，总是产生附加的产品，这就意味着一些产品会被抛在一边或不被使用。由于这些产品经常具有有限的保存期限(例如几个小时)，所以这些过剩产品必须被处理。这种处理由于一些原因费用很高。产品通常使用非常贵的化学材料，流体的混合经常会非常危险，这意味着必须以可控的、昂贵的方式进行处理。随着技术的发展，对产品要求中基于差额的混合公式的处理需要，附加的新材料成分持续增长，这样对灵活的、精确的、无污染的实时持续混合系统的需求更大。另一个重要因素包括对确保正确混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体输送系统，包含：流量控制设备；与流量控制设备流体连通的科里奥利质量流量计，该科里奥利流量计具有由一种高纯度塑料材料制成的流管，该科里奥利流量计提供输出信号；接收给定值信号的控制器，该控制器接收来自科里奥利流量 计的输出信号，并为流量控制设备提供控制输出信号，其中流量控制设备的输出响应控制输出信号而变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WE松，JC迪勒，MJ巴格尔，GE保拉斯，
申请(专利权)人：美国艾默生电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]