(57)【要約】【解決手段】  半導体製造工程への供給配管内の流体の圧力を制御するための改良された大量流体分配システム。本分配システムは、圧力容器又はパルス減衰器の何れかを備えたポンプベースのエンジンを含んでいる。ポンプ圧力容器の実施形態では、制御器は、供給配管内の流体の圧力を監視し、容器の分注圧力を調節する。ポンプパルス減衰器の実施形態では、制御器は、供給配管内の流体の圧力を監視し、ポンプの流量を調節して、供給配管内の圧力を所定の設定値に維持する。【選択図】          図３
2008532325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体分配システムの供給配管内の流体の圧力を制御するための装置において、
流体源から前記流体を受け取るようになっているポンプと、
容器内の流体の水位を測定するための水位センサーを備えており、前記流体を前記ポンプから受け取り、前記流体を前記供給配管へ分注するようになっている容器と、
不活性ガスを前記容器に供給するための不活性ガスの供給源であって、調整器が前記不活性ガスの圧力を調整するようになっている、不活性ガスの供給源と、
前記供給配管内に配置されている流体センサーと、
前記流体センサーから制御信号を受信して、前記調整器に分注圧力信号を送り、前記不活性ガスの圧力を調整して、前記供給配管内の前記流体の所定の圧力を維持するようになっている制御器と、を備えている装置。
【請求項２】
前記水位センサーはロードセルである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記水位センサーは、容量性、光学、及びデジタルセンサーから成るセンサーのグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
容量性、光学、及びデジタルセンサーから成るセンサーのグループから選択される第２水位センサーを更に備えており、前記第２水位センサーは、前記容器内の前記流体の第２水位を測定するようになっている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記容器はポリマー材料を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ポリマー材料は、ペルフルオロアルコキシ、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンジフルオライド、及びポリエチレンから成るグループから選択される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記流体は半導体処理流体である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記半導体処理流体は、酸、塩基、化学機械研磨スラリー、及び溶剤から成る流体のグループから選択される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記調整器は電気空圧調整器である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記不活性ガスの圧力を調整するための、空圧信号を受け取るようになっているスレーブ調整器を更に備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記不活性ガスの圧力を調整するための、前記電気空圧調整器から空圧信号を受け取るようになっているスレーブ調整器を更に備えている、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記ポンプは、一対のソレノイド弁を有する外部シャトル弁を備えており、前記制御器は、前記ソレノイド弁のサイクル速度を調節するようになっている、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御器は、前記供給配管によって供給される半導体処理ツールから要求信号を受信し、前記要求信号に基づいて前記サイクル速度を調節するようになっている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ポンプは、一対のダイヤフラムと、前記高圧ガスを前記ダイヤフラムに供給するための一対のソレノイド弁を有する外部シャトル弁と、を備えている空気作動二重ダイヤフラムポンプである、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記シャトル弁に供給される前記高圧ガスの圧力を調整するための高圧ガス調整器を更に備えている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御器は、信号を前記高圧調整器に送り、前記高圧ガスの圧力を調整して、前記流体を前記容器内で所定の圧力に維持するようになっている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記制御器は、信号を前記調整器に送り、前記高圧ガスの圧力を、半導体処理ツールからの要求信号に基づいて調整するようになっている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記高圧調整器から空圧信号を受け取り、前記シャトル弁に供給される前記高圧ガスの圧力を調整するようになっているスレーブ調整器を更に備えている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記ポンプは、一対のソレノイド弁を有する内部シャトル弁を備えており、前記制御器は、前記ソレノイド弁に供給される前記高圧ガスの圧力を調整するようになっている、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
流体分配システムの供給配管内の流体の圧力を制御するための装置において、
一対のソレノイド弁を備えているシャトル弁を有するポンプであって、流体源から前記流体を受け取って前記流体を前記供給配管に供給するようになっている、ポンプと、
高圧ガスを前記一対のソレノイド弁に供給するための高圧ガスの供給源と、
前記ソレノイド弁に供給される前記高圧ガスの圧力を調整するための高圧ガス調整器と、
前記供給配管内に配置されている流体センサーと、
前記流体センサーから制御信号を受信して、前記供給配管内の前記流体の所定の圧力を維持するようになっている制御器と、を備えている装置。
【請求項２１】
前記供給配管の前記ポンプの下流に配置されているパルス減衰器を更に備えている、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記パルス減衰器は内部ダイヤフラムを備えており、前記高圧ガスの供給源は、前記ダイヤフラムの上側に高圧ガスを供給する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
第２高圧ガス調整器が、前記パルス減衰器に供給される前記高圧ガスを調整するために配置されている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記調整器は、ドーム型負荷圧力調整器と、電気空圧圧力調整器とから成る調整器のグループから選択される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記制御器は、信号を前記第２高圧ガス調整器に送り、前記内部ダイヤフラムの上側に供給される前記高圧ガスの圧力を調整するようになっている、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記制御器は、信号を前記高圧ガス調整器に送り、前記ポンプに供給される前記高圧ガスの圧力を調整するようになっている、請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
空圧信号を前記高圧ガス調整器から受け取るためのスレーブ調整器を更に備えている、請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
前記ポンプは、一対のソレノイド弁を有する内部シャトル弁を備えている、請求項２０に記載の装置。
【請求項２９】
前記制御器は、前記ソレノイド弁に供給される前記高圧ガスの圧力を調整するようになっている、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記ポンプは、一対のシャトル弁を有する外部シャトル弁を備えている、請求項２０に記載の装置。
【請求項３１】
前記制御器は、前記ソレノイド弁のサイクル速度を調整するようになっている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記ポンプは空気作動二重ダイヤフラムポンプである、請求項２０に記載の装置。
【請求項３３】
ポンプと、水位センサーを有していて、容器を加圧するための不活性ガスを受け取り、流体を供給配管へ分注するようになっている容器と、前記不活性ガスの圧力を調整するための不活性ガス調整器と、流体センサーと、前記流体センサーから制御信号を受信して、前記不活性ガス調整器に信号を送るようになっている制御器と、を備えている大量流体分配システム内の流体の圧力を制御するための方法において、
前記水位センサーからの信号に基づいて前記ポンプの流量を調節することによって前記容器内の前記流体の第１水位を維持する段階と、
前記容器を加圧して、前記流体を前記供給配管に分注する段階と、
前記容器に供給される前記不活性ガスの圧力を調節して、前記供給配管内の前記流体の圧力をユーザー指定の設定値に維持する段階と、から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分配システム内の流体の流体状態を制御するための装置と方法に関する。より具体的には、本発明は、半導体製造工程又は他の関係する用途の使用地点に処理流体を供給する大量流体分配ループ内の超高純度又はスラリー流体の圧力を制御するための改良された装置と方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造は、しばしば２００を超える処理段階を要する複雑な処理である。各段階は、高収量の半導体装置を作るのに最適な状態の組み合わせを必要とする。これらの処理段階の多くは、中でも、製造中に装置の表面をエッチング、露光、被覆、及び研磨するのに流体を使用する必要がある。高純度の流体を使用する場合、仕上げられた装置に欠陥が無いようにするため、流体には、粒子と金属不純物が実質的にあってはならない。化学機械研磨スラリーを使用する場合、スラリーには、装置の表面に傷を付ける虞のある大きな粒子があってはならない。更に、製造中は、工程変動と製造停止時間を回避するために、流体が、様々な段階を実行する処理ツールに、安定して十分に供給されなければならない。
【０００３】
大量流体分配システムは、１９９０年代に半導体市場へ導入されて以来、半導体製造工程において重要な役割を果たしてきた。これらのシステムは、実質的に、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニリデンジフルオライド (ＰＶＤＦ)、又はポリエチレン（ＰＥ）の様な不活性湿潤材料で構築されており、流体を供給するための原動力として、不活性加圧ガス、又は不活性湿潤材料を有するポンプを使用しているので、処理流体の粒子及び金属汚染に実質的に寄与しない。加えて、単一の大量流体分配システムが、処理流体を、十分な圧力で、数多くの使用地点へ連続して供給することができる。従って、流体分配システムの出現は、半導体製造工程において重要な役割を果たしている。
【０００４】
多くの理由（例えば、Ｏリングの損傷、弁の故障、又は汚染された流入流体）のため、大量流体分配システムは、流体供給配管内にフィルターを含んでいる。しかしながら、フィルターを通る流体の流量が急激に変化すると、フィルターに油圧衝撃が生じ、その結果、それまでに濾過された粒子が流体内へと放出され、粒子濃度が急上昇する。フィルターを通過する流体の流量を最少に維持すると、粒子の放出を低減させる役には立つが、問題が取り除かれるわけではない。従って、流体の圧力と流れが変動すると、流体内の粒子濃度が変動し、半導体ウェーハの欠陥に繋がりかねない。
【０００５】
更に、先に述べた様に、流体分配システムは、しばしば多くのツールを供給する。ツールが処理流体を要求すると、ツールは供給配管から流体を汲み上げ始め、供給配管内の流体の圧力が約５から約２５ｐｓｉだけ降下する。ポンプ圧力容器エンジン又はポンプパルス減衰器エンジンを有する典型的な流体分配システムは、処理流体供給配管内に一定又は十分な圧力を適切に維持しない。従って、一定の圧力と流量を提供し、供給配管内の流体の圧力と流れの変動を無くする流体分配システムが必要とされている。
【０００６】
ポンプ圧力容器エンジンを有する既知の流体分配システムを図１に示している。ポンプ圧力容器システム１００は、シャトル弁１０３を有するポンプ１０１、代表的には空気作動二重ダイヤフラムポンプ、を含んでいる。清浄乾燥空気（ＣＤＡ）の様な高圧ガス源１０５は、シャトル弁１０３内のソレノイド弁１０３ａと１０３ｂに高圧ガスを供給する。高圧ガスは、ソレノイド弁１０３ａと１０３ｂへのガス圧力を一定に維持するため、通常は機械式ドーム型負荷圧力調整器１０７によって調整される。制御器１０９は、電気信号を弁に交互に送ることによって、ソレノイド弁１０３ａと１０３ｂのサイクル速度を一定の速度に制御する。各ソレノイド弁１０３ａと１０３ｂは、ポンプ１０１のダイヤフラムに接続されているので、ソレノイド弁のサイクル速度は、ポンプ１０１のストローク速度と同じである。
【０００７】
システム１００は、更に、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニリデンジフルオライド(ＰＶＤＦ)、又はポリエチレン（ＰＥ）の様な不活性湿潤材料で構築されている圧力容器１１１を含んでいる。不活性ガス源１１３は、窒素の様な不活性ガスを容器１１１へ供給し、流体を、容器１１１からフィルター（図示せず）を通して流体供給配管１１５へ送り込むための原動力として作用させる。容器１１１に供給される不活性ガスの圧力は、機械式調整器１１７によって一定の圧力に調整される。先に述べた様に、流体供給配管１１５は、しばしば、流体を、幾つかの使用地点（例えば、半導体処理ツール）（図示せず）に供給する。
【０００８】
ポンプ１０１は、流体源１１９から流体を受け取り、流体を容器１１１の上部に分注する。容器１１１には通気孔（図示せず）が設けられており、流体が容器１１１に加えられているときに、ガスが逃げ出せるようになっている。２つの水位センサー１２１と１２３（即ち、容量性センサー）が、容器１１１内の高位置（センサー１２１で示している）と中間点位置（センサー１２３で示している）で流体の水位を監視するのに用いられている。容器１１１には、内部パイプ（図示せず）が設けられていて、流体が容器に入るときに跳ね散るのを防ぐため、流体の入口から中間位置センサー１２３の直ぐ下の地点まで伸張している。
【０００９】
作動中に、容器１１１内の流体の水位が中間点センサー１２３に達すると、ポンプ１０１が始動して、容器１１１を高位置センサー１２１まで補充する。ポンプに加えられるストローク速度とガス圧力は、ポンプが始動するときは常に同じである。同様に、調整器１１７は、容器１１１への不活性ガス圧力を一定に維持する。
【００１０】
ポンプ圧力容器の流体分配システムには、１）フィルターでの圧力損失、２）配管、弁、及び他のその様な構成要素による摩擦損失、３）高位置センサー１２１と中間点センサー１２３の間の流体の水頭圧力の変化、及び４）使用地点からの流体の要求、を含め、流体圧力の損失に寄与する幾つかの要因がある。最初の２つの要因は、通常、流体内に一定の圧力損失を作り出すが、或る用途では、時間経過につれてより多くの粒子が捕捉されるので、フィルターの圧力損失が増大する。これに対して、三番目と四番目の要因は、容器１０１内の流体の水位に依って、又は、使用地点からの流体の要求が在るか無いかに依って、圧力を変動させる。従って、システム１００の供給配管１１５内の流体の圧力は、作動中は連続して変動し、先に述べた様に、フィルターへの油圧衝撃と、使用地点での予測不可能な流体の状態を引き起こす。
【００１１】
従って、供給配管内の流体の圧力変動を実質的に低減又は無くし、使用地点での一様な流体の状態を保証する改良されたポンプ圧力容器流体分配システムが必要とされている。
別の型式の流体分配システムは、ポンプパルス減衰器エンジンを使用している。一般的なポンプパルス減衰器流体分配システムを図２に示している。システム２００は、ポンプ圧力容器システム１００に関して先に述べたのと同じ様式で構成されている、空気作動式二重ダイヤフラムポンプ２０１、シャトル弁２０３、高圧ガス源２０５、調整器２０７、及び制御器２０９を含んでいる。しかしながら、システム２００は、圧力容器の代わりに、内部ダイヤフラム又はベロー（図示せず）を備えたパルス減衰器２１１を含んでおり、パルス減衰器２１１は、ポンプ２０１に起因する供給配管２１５内の流体の圧力変動を最小にする。ガス源２０５は、調整器２１７（例えば、機械式調整器）によって一定の圧力に調整された高圧ガスを、パルス減衰器２１１と内部ダイヤフラムの上側に供給する。
【００１２】
作動中に、ポンプ２０１は、流体を流体源２１９から引き出して、その流体を流体供給配管２１５へ分配する。フィルター（図示せず）は、通常、パルス減衰器２１１の下流に配置されている。
【００１３】
ポンプパルス減衰器流体分配システムには、１）フィルターでの圧力損失、２）配管、弁、及び他のその様な構成要素による摩擦損失、３）容積式ポンプの作動に起因する脈動、及び４）使用地点からの流体の要求、を含め、流体圧力の損失に寄与する幾つかの要因がある。ポンプ圧力容器システムの場合と同じく、最初の２つの要因は、流体内に一定の圧力損失を作り出すが、或る用途では、時間経過につれてより多くの粒子が捕捉されるので、フィルターの圧力損失が増大する。これに対して、三番目の要因は、１つ又は複数の使用地点（例えば、処理ツール）の要求の結果、流体圧力を、約５ｐｓｉから約２５ｐｓｉだけ低下させる。従って、供給配管２１５内の流体の圧力は、作動中は連続して変動する。
【００１４】
従って、供給配管内の流体の圧力変動を実質的に低減又は無くし、使用地点での一様な流体の状態を保証する改良されたポンプパルス減衰器流体分配システムが必要とされている。
【００１５】
なお、システム１００と２００は、１）工場単位再循環と２）内部再循環、の２つの構成の内の一方で作動する。システムが工場単位再循環によって作動するように構成されている場合は、流体は、連続して、システムの出口から流出し、供給配管１１５又は２１５を通り、流体源１１９又は２１９（通常、デイタンク又はドラム）へ戻る。しかしながら、その様なシステムは、作動させるのに、ガス及びエネルギーの様な相当量の能力を必要とするので、内部再循環モードで作動させるのが好ましい場合が多い。システムが内部再循環によって作動するように構成されている場合は、流体を、供給配管１１５又は２１５内のフィルターの直ぐ下流の地点から流体源１１９又は２１９まで再循環させるため、スリップストリームが設置されている。使用地点からの流体の要求が無い場合は、工場単位再循環が（普通は、スリップストリームの下流の供給配管内に配置されている弁を閉じることによって）停止される。内部再循環配管は、フィルターを通る一定の流量を維持し、システムを作動させるのに必要な能力の量を低減する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
流体分配システムの供給配管内の流体の圧力を制御するための装置において、流体源から流体を受け取るようになっているポンプと、容器内の流体の水位を測定するための水位センサーであって、前記容器は、流体をポンプから受け取り、その流体を供給配管へ分注するようになっている、水位センサーと、不活性ガスを容器に供給するための不活性ガスの供給源であって、調整器が前記不活性ガスの圧力を調整するようになっている、不活性ガスの供給源と、供給配管内に配置されている流体センサーと、流体センサーから制御信号を受信し、調整器に分注信号を送って、供給配管内の流体の所定の圧力を維持するため不活性ガスの圧力を調整するようになっている制御器と、を備えている装置。
【００１７】
ポンプと、水位センサーを有していて、容器を加圧するための不活性ガスを受け取り、流体を供給配管へ分注するようになっている容器と、不活性ガスの圧力を調整するための不活性ガス調整器と、流体センサーと、流体センサーから制御信号を受信して、不活性ガス調整器に信号を送るようになっている制御器と、を備えている大量流体分配システム内の流体の圧力を制御するための方法において、水位センサーからの信号に基づいてポンプの流量を調節することによって容器内の流体の第１水位を維持する段階と、容器を加圧して、流体を供給配管に分注する段階と、容器に供給される不活性ガスの圧力を調節して、供給配管内の流体の圧力をユーザー指定の設定値に維持する段階と、を含んでいる方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を図３と図４に示している。本発明は、大量流体供給配管内の流体の圧力及び流れの状態の安定した制御を提供する、ポンプベースエンジンを有する流体分配システムに関する。図３は、本発明によるポンプ圧力容器システム３００の或る実施形態を示している。システム３００は、シャトル弁３０３を有するポンプ３０１（例えば、往復ポンプ、空気作動二重ダイヤフラムポンプ、又は他の型式の容積式ポンプ）を含んでいる。シャトル弁３０３は、外部シャトル弁でも、内部シャトル弁でもよい。高圧ガス源３０５（例えば、清浄な乾燥した空気）は、ガスを、シャトル弁３０３内の一対のソレノイド弁３０３ａと３０３ｂに供給する。マスター調整器３０８（例えば、電気空圧調整器）とスレーブ調整器３０７（例えば、ドーム型負荷圧力調整器）は、シャトル弁３０３に供給される高圧ガスの圧力を制御して調整するのに用いられる。マスター調整器３０８は、配線接続又は無線接続の何れかを介して制御器３０９に接続されている。マスター調整器とスレーブ調整器の構成を図３に示しているが、１つの電磁調整器を使用してもよい。
【００１９】
外部シャトル弁が用いられている場合は、制御器３０９は、ソレノイド弁３０３ａと３０３ｂのサイクル速度を、弁に電気信号（図３では、図を簡潔にするため図示せず）を交互に送ることによって制御する。各ソレノイド弁３０３ａと３０３ｂは、ポンプ３０１のダイヤフラムに接続されているので、ソレノイド弁のサイクル速度は、ポンプ３０１のストローク速度と同じである。或る実施形態では、本発明は、シャトル弁３０３に供給されるガスの圧力を能動的に制御して調節するか、シャトル弁のサイクル速度を能動的に制御して調節するか、又は、その両方を考えている。
【００２０】
システム３００は、更に、ペルフルオロアルコキシ(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニリデンジフルオリド（ＰＶＤＦ）又はポリエチレン（ＰＥ）の様な不活性湿潤材料で構築されている圧力容器３１１を含んでいる。不活性ガス（例えば、窒素）の供給源３１３は、容器３１１に不活性ガスを供給し、流体に、フィルター（図示せず）と流体供給配管３１５を通る駆動力を提供する。マスター調整器３１８（例えば、電気空圧調整器）とスレーブ調整器３１７（例えば、ドーム型負荷圧力調整器）は、容器３１１に供給される不活性ガスの圧力を制御して調整する。マスター調整器とスレーブ調整器の構成を使用するのが望ましいが、１つの調整器（例えば、電気空圧調整器）を使用し、制御器３０９からの信号に基づいて、不活性ガス圧を能動的に制御してもよい。流体供給配管３１５は、幾つかの使用個所（例えば、半導体処理ツール）（図示せず）に流体を供給する。
【００２１】
処理流体の供給源３１９は、図３に示している様に、流体を容器３１１の上部に分注するポンプ３０１の入口側に接続されている。容器３１１には、容器３１１の上部の流体入口から容器の中間点まで伸張する内部パイプ（図示せず）が設けられているのが望ましい。入ってくる流体の力学が容器３１１から分注される流体の力学に干渉せず、供給配管３１５内の流体の圧力変動を最小にすることが重要である。容器３１１の通気孔（図示せず）は、流体が容器３１１に加えられている間にガスを排気できるようにしている。或る好適な実施形態では、容器３１１内の流体水位の変化を検出するため、ロードセル３２１が容器３１１に取り付けられている。しかしながら、図１に関して先に述べた様に、容器内の流体の水位を監視するのに、容量性、光学、又はデジタルセンサーを使用してもよい。
【００２２】
作動中に、制御器３０９は、ロードセル３２１から信号を受信し、容器３１１又は容器内の流体の重量が、ユーザーが設定できるのが望ましい高い方の設定値と低い方の設定値の間にあるか否かを判定する。制御器３０９は、重量が低い方の設定値にあると判定すると、信号をマスター調整器３０８とソレノイド弁３０３へ送り、ポンプ３０１を作動させる。対照的に、制御器３０９は、重量が高い方の設定値にある判定すると、ポンプ３０１を停止させる。ロードセルは、容量性、光学、及びデジタルセンサーと比べて、容器内の流体の水位の変化に非常に敏感なので、設定値は、狭い許容値で重量を制御するように設定することができ、容器３１１内の流体水頭圧力の変化から生じる供給配管３１５内の流体圧力の変動を最小にすることができる。同様に、設定値を、同じ重量を維持するように設定して、水頭圧力の変化から生じる圧力変動を無くすこともできるが、そうすると、ポンプ３０１が連続的に作動することになる。
【００２３】
システム３００はロードセルを有すると説明してきたが、それほど好適でない実施形態では、容量性、光学、又はデジタルセンサーを、ロードセルの代わりに用いてもよい。この構成では、１つのセンサーが容器３１１の高位置に配置され、別のセンサーが容器３１１の中間点位置に配置される。流体の水位が中間点センサーに達すると、制御器３０９は、ポンプ３０１を作動させ、高位置センサーまで容器を満たす。従って、この構成では、容器３１１内の流体は、高位置と中間点位置の間を行き来するので、容器３１１内の水頭圧力を変動させ、供給配管３１５内の圧力を変動させる。
【００２４】
システム３００は、更に、望ましくは使用地点（図示せず）への供給配管付近の供給配管３１５の中間点に配置されているセンサー３２５を含んでいる。センサーは、連続的又は周期的に供給配管３１５内の流体の圧力を監視し、対応する信号を制御器３０９へ送る。その後、制御器３０９は、マスター調整器３１８に電気信号を送り、供給配管３１５内の流体圧力をユーザーの設定した設定値に維持するため、容器３１１への（スレーブ調整器３１７によって調整された）不活性ガス分注圧力を調節する。この様に、システム３００は、供給配管３１５内の流体の圧力及び流体状態を安定的に制御できるよう構成されている。
【００２５】
本発明のポンプ圧力容器システム３００は、１）フィルターでの圧力損失、２）配管、弁、及び他のその様な構成要素による摩擦損失、３）高設定値と低設定値の間の流体の水頭圧力の変化、及び４）使用地点からの流体の要求、という要因から生じる供給配管３１５内の流体の圧力変動を、実質的に低減又は無くする。圧力は、供給配管３１５内のセンサー３２５の位置で制御されるので、制御器３０９は、容器３１１への不活性ガス分注圧力を、フィルターと他のシステム構成要素からのほぼ一定の圧力損失に打ち勝つため、自動的に調節する。加えて、先に述べた様に、流体の水位を狭い帯域内に又は同じ水位に維持することによって、水頭圧力損失を実質的に低減又は無くする。しかしながら、使用地点からの流体の要求は、突然で予測できないので、その様な突然の圧力損失から生じる変動を無くすのは難しい。更に、複数の使用地点が流体を同時に要求して、圧力損失が倍加することもある。何れにしても、センサー３２５は、供給配管３１５内の流体圧力の変化を検出し、制御器３０９は、それに応じて、容器３１１への不活性ガス分注圧力を調節する。この様に、本発明のシステム３００は、図１に示している先行技術システム１００に比べて、供給配管３１５内の流体の状態を実質的に改良する。
【００２６】
システム３００は、更に、各使用地点が流体を要求する度に、そこからの信号を受信するように構成されている。制御器３０９は、この信号を用いて、容器３１１への必要な不活性ガス分注圧力を実現するため、マスター調整器３１８へ送られる適切な信号を予測する。供給配管３１５内の力学的変化に対する制御器３０９の反応時間は、この構成では、制御器３０９への要求信号の送信がないだけ、システム３００よりも早い。
【００２７】
図３に示している様に、システム３００は、更に、シャトル弁３０３への高圧ガス３０５の圧力を制御するように構成されている。マスター調整器３０８（例えば、電気空圧調整器）は、制御器３０９から電気信号を受信し、空圧信号をスレーブ調整器３０７（例えば、ドーム型負荷圧力調整器）へ送って、シャトル弁へのガス圧力を調節する。マスター調整器とスレーブの調整器の構成を使用するのが望ましいが、１つの調整器（例えば、電気空圧調整器）を用いて、制御器３０９からの信号に基づいてシャトル弁３０３へのガス圧力を能動的に制御してもよい。シャトル弁３０３内のソレノイド弁３０３ａと３０３ｂへの圧力が高くなると、ポンプ内のダイヤフラムが速く動くようになる。従って、センサー３１５か、要求信号（先に論じたが図示していない）か、ロードセル３２１、又はそれら３つの全てに提示される要求が高い期間は、ポンプ速度が、供給配管３１５へ十分な流体を提供できるように調節される。
【００２８】
同様に、図３に示しているシステム３００では、ソレノイド弁３０３ａと３０３ｂのサイクル速度は、ポンプ３０１の流量を増すため、制御器３０９で調節することができる。作動中、制御器３０９は、ソレノイド弁３０３ａと３０３ｂに信号を送り、交互に引金を引かせてサイクルに点火させる（即ち、各弁が１サイクルに１回作動する）。要求の高い期間、制御器３０９は、サイクル速度を上げてポンプ３０１を通る流量を上げ、供給配管３１５へ十分な流体を提供する。従って、システム３００は、供給配管内の流体の状態に、先に述べた先行技術のシステム１００よりも優れた柔軟性と制御性を提供する。更に、システム３００は、工場単位再循環又は内部再循環の何れで作動させることもできる。
【００２９】
本発明の別の実施形態を図４に示している。システム３００と同様に、システム４００は、流体供給配管４１９、外部シャトル弁４０３を有するポンプ４０１、マスター調整器４０８とスレーブ調整器４０７によって調整されるシャトル弁４０３用の高圧ガスの供給源４０５、制御器４０９、及び供給配管４１５内に配置されているセンサー４２５を含んでいる。しかしながら、システム４００は、圧力容器の代わりに、ポンプ４０１の下流にパルス減衰器４１１を含んでいる。更に、マスター調整器とスレーブの調整器の構成を使用するのが望ましいが、１つの調整器（例えば、電気空圧調整器）を使用して、制御器４０９からの信号に基づいてシャトル弁４０３へのガス圧力を能動的に制御してもよい。
【００３０】
システム４００は、更に、ポンプ４０１の作動から生じる流体の圧力変動を最小にするためパルス減衰器４１１を含んでいる。往復ポンプは、特に、ポンプの機械的振動と流体内に作り出される乱流のために、送り出される流体の圧力が変動する。パルス減衰器４１１は、内部ダイヤフラム又はベロー（図示せず）を含んでいる。高圧ガス４０５は、ダイヤフラムの上側に供給され、機械的調整器４１７（例えば、ドーム型負荷圧力調整器）で調整される。供給配管４１５内の流体の圧力が変動すると、ダイヤフラムの底部に対する上向きの力が変動し、ダイヤフラムが機械的に調節して流体の圧力振動を減衰させる。機械的調整器４１７を、制御器４０９がパルス減衰器に供給されるガス４０５の圧力を能動的に調節できるようにする電気空圧調整器（図示せず）に代えて、供給配管４１５内の流体の圧力脈動を低減する際の、パルス減衰器の性能を改良することもできる。更に、パルス減衰器に供給される高圧ガスの圧力は、使用地点又は供給配管内に配置されているセンサー４２５からの要求信号に基づいて調整することもできる。
【００３１】
システム３００と同様に、１）フィルターでの圧力損失、２）配管、弁、及び他のその様な構成要素による摩擦損失、３）ポンプからの圧力の脈動、及び４）使用地点からの流体の要求、を含め、流体圧力の変動に繋がる幾つかの要因が供給配管４１５内に在る。その様な圧力変動を補償するため、システム４００は、供給配管４１５内の圧力を監視し、ポンプ圧力及び／又はストローク速度を調節して、あらゆる変化を補償する。
【００３２】
作動中に、制御器４０９は、供給配管４１５内の流体の圧力に対応するセンサー４２５からの信号を、連続的に又は周期的に受信する。制御器４０９は、ポンプ４０１の速度を調節することによって、供給配管４１５内の流体の圧力をユーザーが設定することのできる設定値に維持するように努める。制御器４０９は、シャトル弁４０３に供給されるガス４０５の圧力を調節するか、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂのサイクル速度を調節するか、又はそれらの両方を行うことによって、これを実現することができる。
【００３３】
制御器４０９は、ポンプ４０１に供給されるガスの圧力を調節するときは、マスター調整器４０８へ信号を送り、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂに供給されるガス圧力を調節する。圧力が高い場合は、より大きな圧力がポンプのダイヤフラムに掛けられ、ダイヤフラムを更に迅速に動かす。このため、供給配管内の流体の流量は大きくなり、圧力は高くなる。ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂに加えられる圧力が低ければ、ダイヤフラムは、小さい力でゆっくり動くので、供給配管４１５内の流体圧力が下がる。
【００３４】
制御器４０９は、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂのサイクル速度を調節するときは、単に弁の引金を引き点火するする速度を変えるだけである。圧力を上げる際は、制御器４０９は、弁をより速い速度で周期運動させ、一方、圧力を下げる際は、制御器は、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂを低速で周期運動させる。
【００３５】
制御器４０９は、更に、最適な性能を実現するため、ポンプ４０１に供給されるガスの圧力と、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂのサイクル速度の両方を調節する。例えば、供給配管４１５内の圧力が降下したときは、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂへの圧力を上げると、供給配管内の流体の圧力が上がることになるが、ポンプ４０１の作動により生じる圧力の脈動が大きくなる。従って、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂへの圧力を必要な圧力の比率だけ上げ、ソレノイド弁４０３ａと４０３ｂのサイクル速度を上げることによって追加の圧力を補給するのが有用である。
【００３６】
図３と図４に示している本発明は、製造工程中に、使用地点（例えば、半導体処理ツール）に供給される流体の圧力と流体状態を安定的に制御する。半導体製造工程は、一定の圧力と流体状態で流体を供給し、半導体の超小型装置の収量を究極的に改良する改良されたポンプベースの流体分配システムを、長い間必要としてきた。
【００３７】
以上の説明と例に照らして、当業者には、本発明のこの他の実施形態及び変更が自明になったと思われるが、その様な実施形態及び変更例は、同様に、特許請求の範囲に述べる本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ポンプ圧力容器エンジンを有する、先行技術による大量流体分配システムの概略図である。
【図２】ポンプパルス減衰器エンジンを有する、先行技術による流体分配システムの概略図である。
【図３】本発明のポンプ圧力容器エンジンを有する大量流体分配システムの或る実施形態の概略図である。
【図４】本発明のポンプパルス減衰器エンジンを有する流体分配システムの或る実施形態の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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