流体处理系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于将包含流体的给料物质输送至处理设备的系统和方法。通过在衬套与外层包装之间施加真空，来填充基于衬套的压力分配容器。可针对单个给料物质选择性地并行操作不同校准流量范围的多个给料物质流量控制器。可对由多个基于衬套的压力分配容器供应的给料物质执行给料物质混合和测试以用于按比例增加。可用重力测量系统来确定多成分溶液或混合物中至少一种成分的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2009年6月10日提交的美国临时专利申请No.61/185,817的优先权，该专利申请以引用方式结合于此。
本专利技术涉及用于将包含流体的处理材料输送至流体利用工艺的系统和方法，所述流体利用工艺包括(但不限于)在半导体和微电子器件制造中使用的工艺，并且本专利技术还涉及包含这种系统和方法的产品的制造。
技术介绍
常规地，在多种制造工艺中执行将包含流体的给料物质输送至处理设备(例如，处理工具)。许多产业均要求，提供超纯形式且基本上没有污染物的给料物质。在上下文中，术语“给料物质”宽泛地指在制造和/或工业过程中使用或消耗的各种材料中的任一种。在制造半导体、微电子器件，和/或其部件或前体的环境中，甚至少量的某些污染物的存在也会使产生的产品有缺陷，或者对于其预期的目的来说甚至是无用的。因此，用来将给料物质供应至这种制造设备的输送系统(例如，包括容器和输送部件)必须具有避免污染问题的特征。材料输送容器必须状态良好地保持非常干净，同时避免颗粒脱落、除气，以及任何其他形式的将污染物从容器和输送部件施加至容纳于容器和输送部件内部或以其他方式被设置为与容器和输送部件接触的给料物质。材料输送系统应令人期望地将给料物质保持在纯状态中，所容纳的材料不会老化或分解，假定若是将给料物质暴露于紫外光、热量、环境气体、工艺气体、碎片和杂质等情况下可能对这种材料产生不利的影响。某些给料物质可能r>以不希望有的方式(例如，化学反应或沉淀)彼此相互作用，因此应避免这些成分的组合储存。因为纯给料物质可能是非常贵的，所以应将这种材料的浪费减到最小。还应避免暴露于有毒和/或危险的给料物质。作为对这些考虑因素的结果，已经研发出了许多类型的高纯度包装，所述高纯度包装用在微电子器件制造中使用的液体和包含液体的合成物方面，例如，光致抗蚀剂、蚀刻剂、化学蒸汽沉积试剂、溶剂、晶片和工具清洗配方、化学机械平面化(CMP)成分、滤色化学物质、保护层、液晶材料等。在某些应用中可能使用活性流体，并且，包括多种不同流体的合成物，和/或流体-固体合成物可能是有用的。已投入使用的一种类型的高纯度包装包括刚性或半刚性的外层包装(overpack，合成包装件)，其在柔性衬套(liner，内衬)或袋子中容纳液体或基于液体的合成物，所述柔性衬套或袋子通过保持结构(例如，罩子或盖子)固定在外层包装中的适当位置中。这种包装通常叫做“罐中袋”(BIC)、“瓶中袋”(BIB)和“桶中袋”(BID)包装。这种一般类型的包装是商业上可获得的，以ATMI公司(美国，康涅狄格州，丹伯里)的商标NOWPAK为代表。优选地，衬套包括柔性材料，并且，外层包装容器包括基本上比所述柔性材料更硬的壁材料。例如，所述包装的刚性或半刚性外层包装可由高密度聚乙烯或其他聚合物或金属制成，并且，可将衬套提供为单层或多层层压薄膜材料(包括聚合材料，例如，聚四氟乙烯(PTFE)、低密度聚乙烯、基于PTFE的多层、聚酰胺、聚酯、聚亚安酯，等等)的预先清洗的、无菌可皱缩(collapse)的袋子，将所述材料选择为，对所容纳的液体或待容纳在衬套中的基于液体的材料是惰性的。构造衬套的示例性材料包括：敷以金属的薄膜、金属箔、聚合物/共聚物、层压制品、挤出物、共挤出物，以及吹制和挤塑薄膜。在涉及液体和基于液体的合成物的某些基于衬套的包装的分配操作中，可通过将分配组件(可选地，包括浸入在所容纳的液体中的汲取管或短探针)与衬套的端口连接而从衬套分配内容物。在如此已将分配组件连接至衬套之后，在衬套的外表面上施加流体(例如气体)压力，使得，由于这种压力分配的原因，其逐渐皱缩并迫使液体通过分配组件，以排出至相关的流路，从而流至最终用途位置。使用压力分配包装容易出现的一个问题是气体渗入或漏入所容纳的液体中，溶解在液体中以及在液体中形成气泡。在基于衬套的包装中，衬套与外层包装之间的加压气体可能穿透衬套进入所容纳的液体中，这种气体可能溶解在该液体中。当随后分配液体时，分配线路以及下游装置和设备中的压降可能导致先前溶解气体的释放，从而导致在所分配的液体流中形成气泡，对下游处理产生不利的影响。因此，希望使得顶部空间的气体移动到基于衬套的分配容器中所容纳的流体中最小化。当分配流体经历期望流速方面的大范围变化时，在不牺牲流量控制精确性或精度的情况下提供期望的大流动范围可能是具有挑战性的。将希望在大范围的期望流速上精确地控制一种或多种流体(包括被提供为混合物的多种流体)的分配。在提供用于工业或商业用途的多成分配方的环境中，可能难以快速地提供用于期望的处理的多种配方，同时又能避免浪费原料并将清洗组分储存和/或分配部件的需求减到最小。将希望克服这些困难。当分配包括一种或多种有可能随着时间而分解的成分的多成分配方时，频繁地确定一种或多种成分的浓度(例如，利用滴定，或例如反射等感测方法)可能是困难或麻烦的。这种方法可能是劳动量大的，可能需要昂贵的附加化学物质(例如，用于滴定)，和/或可能需要昂贵的仪器。将希望提供一种简单且可靠的方法来快速地确定这种配方的一种或多种成分的浓度。如本领域的技术人员将理解的，对于除了CMP以外的情况的利用流体的工艺(包括但不限于，食品和饮料加工、化学品制造、制药、生物材料制造，以及生物工艺)，与多成分给料物质的输送相关的上述挑战的各种组合也是固有的。将希望减少在向利用包含流体的处理材料的利用流体的工艺中供应给料物质中的上述问题。
技术实现思路
本专利技术涉及用于将包含流体的处理材料输送至利用流体的工艺中的系统和方法。在一个方面中，本专利技术涉及一种包括使用设置于外层包装容器内的可皱缩衬套的方法，所述外层包装容器在衬套与容器之间限定一间隙，该方法包括对该间隙施加低于大气压的压力，以导致衬套膨胀并将给料物质从给料物质源吸入衬套的内部空间中。在另一方面中，本专利技术涉及一种给料物质输送系统，其包括：(A)多个第一给料物质流量控制器，所述多个第一给料物质流量控制器平行布置且与第一给料物质源流体连通；以及(B)至少一个流合并元件，所述流合并元件被可操作地布置为，当同时操作第一流量控制器的多个流量控制器时，使来自多个第一给料物质流量控制器的第一给料物质的流选择性地组合。在另一方面中，本专利技术涉及一种方法，其包括：(A)使来自第一给料物质源的第一给料物质流过平行的多个第一给料物质流量控制器；(B)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.10 US 61/185,8171.一种包括使用设置于外层包装容器内的可皱缩衬套的方法，在所述
衬套与容器之间限定有间隙，所述方法包括对所述间隙施加低于大
气压的压力，以使得所述衬套膨胀且将给料物质从给料物质源吸入
所述衬套的内部空间中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外层包装容器包括：与所
述衬套的内部空间流体连通的给料物质端口，以及与所述间隙流体
连通且被布置为用于所述间隙的减压和/或加压的至少一个端口。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述给料物质供应至适
于在产品的制造中使用所述给料物质的处理工具。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述给料物质供应至化
学机械平面化工具。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述衬套包括
聚合物薄膜。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述衬套包括
多层层压薄膜。
7.根据权利要求2所述的方法，进一步包括，对所述间隙加压以使得
所述衬套收缩，从而通过所述给料物质孔从所述内部空间分配给料
物质。
8.一种给料物质输送系统，包括：
多个第一给料物质流量控制器，所述多个第一给料物质流量控
制器平行布置且与第一给料物质源流体连通；以及
至少一个流合并元件，所述至少一个流合并元件被操作地布置
为，当同时操作第一流量控制器中多个流量控制器时选择性地组合
来自所述多个第一给料物质流量控制器的第一给料物质的流。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多个第一流量控制器中至
少两个流量控制器具有不同的校准流速范围。
10.根据权利要求9所述的给料物质输送系统，其中，所述多个流量控
制器中至少两个流量控制器在最大校准流速上彼此相差至少约两
倍。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的给料物质输送系统，进一步
包括与第二给料物质源流体连通的第二给料物质流量控制器，其中，
所述至少一个流合并元件被操作地布置为将来自所述第二给料物质
流量控制器的第二给料物质的流与第一给料物质的流组合。
12.根据权利要求11所述的给料物质输送系统，进一步包括与第三给料
物质源流体连通的第三给料物质流量控制器，其中，所述至少一个
流合并元件被操作地布置为，将来自所述第三给料物质流量控制器
的第三给料物质的流与第一给料物质和第二给料物质中至少一个的
流组合。
13.根据权利要求8至10中的任一项所述的给料物质输送系统，进一步
包括平行布置且与第二给料物质源流体连通的多个第二给料物质流
量控制器，其中，所述至少一个流合并元件被操作地布置为，将来
自所述第二给料物质流量控制器的第二给料物质的流与第一给料物
质的流组合。
14.根据权利要求13所述的给料物质输送系统，其中，所述多个第二流
量控制器中至少两个流量控制器具有不同的校准流速范围。
15.根据权利要求8至10中的任一项所述的给料物质输送系统，其中，
所述至少一个流合并元件包括静态或动态混合元件。
16.根据权利要求8至10中的任一项所述的给料物质输送系统，其中，
所述至少一个流合并元件包括多个流合并元件。
17.根据权利要求8至10中的任一项所述的给料物质输送系统，其中，
所述多个第一给料物质流量控制器中的一个第一给料物质流量控制
器用来使能够通过所述多个第一给料物质流量控制器的第一给料物
质的总流量的至少约80％通过。
18.根据权利要求8至10中的任一项所述的给料物质输送系统，其中，
所述多个第一给料物质流量控制器中的每个第一给料物质流量控制
器包括被布置为产生相应的输出信号的整体质量或流量感测元件，
并且每个第一给料物质流量控制器适于响应于其相应的输出信号而
控制第一给料物质的流。
19.根据权利要求8至10中的任一项所述的给料物质输送系统，其中，
所述多个第一给料物质流量控制器中的每个第一给料物质流量控制
器包括质量流量控制器。
20.根据权利要求11所述的给料物质输送系统，其中，所述第一给料物
质源和所述第二给料物质源中的至少一个包括压力分配设备，所述
压力分配设备包括设置于外层包装容器内的可皱缩衬套。
21.一种方法，包括：
使来自第一给料物质源的第一给料物质流过平行的多个第一
给料物质流量控制器；
选择性地操作所述多个第一流量控制器中的至少一些流量控
制器，以减小总流速中的偏差或误差；以及
如果同时操作所述第一流量控制器中的多个流量控制器，那么
将来自所述多个第一给料物质流量控制器的第一给料物质的流组
合。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个第一流量控制器中的
至少两个流量控制器具有不同的校准流速范围。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一流量控制器中的多个
流量控制器同时操作。
24.根据权利要求21至23中的任一项所述的方法，进一步包括：
使来自第二给料物质源的第二给料物质流过第二给料物质流
量控...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·M·卢尔科特，约翰·E·Q·休斯，彼得·弗尔施卡，托马斯·H·鲍姆，唐纳德·D·韦尔，邹鹏，
申请(专利权)人：高级技术材料公司，
类型：发明
国别省市：