质量流量控制系统、包括该系统的半导体制造装置以及气化器制造方法及图纸

一种质量流量控制系统，构成为控制在流路中流动的流体的流量，该质量流量控制系统具有：第一装置，其为质量流量控制装置；外部传感器，其为构成第二装置的至少一个检测单元，所述第二装置是配设于第一装置的外部的装置；以及至少一个控制部，所述至少一个控制部设置于第一装置和第二装置这两方或其中任一方的壳体内，其中，控制部构成为能够至少基于从外部传感器输出的检测信号即外部信号来控制流量控制阀的开度。由此，不追加另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】质量流量控制系统、包括该系统的半导体制造装置以及气化器
本专利技术涉及一种质量流量控制系统、包括该系统的半导体制造装置以及气化器。
技术介绍
在半导体的制造工艺中，在被保持为真空(或者，低压或减压)状态的腔室内执行例如薄膜形成、微细加工等工序。例如，根据想要制造的半导体器件的结构等向该腔室导入各种半导体材料气体(后文中有时简称为“材料气体”。)。在需要的情况下，也有时使用例如氩、氦、氮等非活性气体与材料气体的混合气体等。图1是例示现有技术所涉及的通常的半导体制造装置的构造的示意图。在图1所示的半导体制造装置中，能够根据需要在材料气体1、材料气体2以及材料气体3之间切换，并且向腔室内供给切换后的材料气体。另外，在各种情况下，能够通过各材料气体用质量流量控制装置(MFC-1至MFC-3)来进行各材料气体的流量的测定和控制。另外，在将常温下处于液相状态或固体状态的材料用作材料气体的情况下，能够使用被称作“气化器”的装置将该材料进行加热来产生气化气体，将产生的气化气体向(作为)半导体制造装置(的作为反应炉的腔室)供给。作为在气化器中产生气化气体的方法，已知各种各样的方式。例如，作为在等离子体CVD法中使用的从液体材料产生气化气体的方式，以往以来，广泛地使用所谓的“鼓泡方式”。该鼓泡方式是一边将气化器具备的罐(气化罐)内贮存的液体材料的温度和气化气体的压力保持为固定一边将被控制了流量的载气向气化罐内的液面下导入并从气化罐的排气口取出载气与气化气体的混合气体的方式(例如参照专利文献1和专利文献2。)。r>图2是例示现有技术所涉及的通常的气化器的构造的示意图。气化器由载气用质量流量控制装置、气化罐以及混合气体用质量流量计构成。载气的流量Q1由载气用质量流量控制装置(MFC)来测定和控制，载气与气化气体(材料气体)的混合气体的流量Q2由混合气体用质量流量计(MFM)来测定。气化气体的流量Qs能够通过从混合气体的流量Q2减去载气的流量Q1来求出。如以上那样，向腔室供给的材料气体、气化气体、非活性气体等气体(后文中有时称作“工艺气体”。)的流量能够由质量流量控制装置来控制。质量流量控制装置至少具备测定作为对象的工艺气体的流量的流量传感器、控制工艺气体的流量的流量控制阀以及产生具有基于流量传感器的输出信号决定的性状(例如电压或电流的大小等)的控制信号的控制电路。流量控制阀的开度是基于控制信号的性状来控制的。因而，质量流量控制装置能够使用流量控制阀来控制工艺气体的流量，以使工艺气体的流量接近预先设定的目标值。另一方面，测定工艺气体的流量的质量流量计具备测定作为对象的工艺气体的流量的流量传感器。如上述那样，在现有技术所涉及的质量流量控制装置中，在该装置的内部具备流量传感器，基于流量传感器的输出信号来决定向流量控制阀提供的控制信号的性状。即，在这样的质量流量控制装置中，流量传感器、流量控制阀以及控制电路全部被组装在内部，作为装置整体构建出自备型的独立的质量流量控制系统。因而，例如在由于装置的故障以及为了进行检查等而需要更换质量流量控制装置等情况下，能够整个更换质量流量控制装置，因此很方便。然而，根据使用的方式，现有技术所涉及的自备型的独立的质量流量控制系统存在以下列举的各种各样的问题。例如，在图1所示的半导体制造装置中，在将工艺气体从材料气体1向材料气体2切换的情况下，首先，停止供给材料气体1，通过吹扫气体对材料气体1的流路和腔室内进行吹扫，之后，开始供给材料气体2。为了迅速地完成上述吹扫，期望使经由材料气体1的流路的吹扫气体的流量尽可能大。然而，一般来说，在半导体制造工艺中，对各种材料气体要求的流量非常小。因此，设置于材料气体1的流路中的质量流量控制装置(MFC-1)的流量界限(BIN尺寸)也被设计为非常小的值。换言之，质量流量控制装置(MFC-1)具备的流量传感器能够检测的流量的最大值(下文中有时称作“最大检测值”。)相比于吹扫气体用质量流量控制装置(MFC-0)具备的流量传感器的最大检测值而言非常小。因而，在质量流量控制装置(MFC-1)与现有技术所涉及的质量流量控制系统同样地构成为执行自备型的独立的流量控制的情况下，吹扫气体的最大流量不能够超过质量流量控制装置(MFC-1)的最大检测值，因此难以迅速地完成吹扫。另外，例如在图2所示的气化器中，如上述那样，能够通过从由混合气体用质量流量计(MFM)测定的混合气体的流量Q2减去由载气用质量流量控制装置(MFC)测定的载气的流量Q1来求出气化气体的流量Qs。然而，始终由载气用质量流量控制装置(MFC)来测定载气的流量Q1，进行自备型的独立的流量控制。即，不基于作为本来的控制对象的气化气体的流量Qs以及/或者混合气体的流量Q2来进行载气的流量Q1的控制。因而，仅通过现有技术所涉及的质量流量控制装置，无法基于由气化器供给的气化气体的流量Qs以及/或者混合气体的流量Q2执行控制。并且，在质量流量控制装置的流量校正中，将想要校正的质量流量控制装置与校正完毕的质量流量计串联地设置于流体(气体)的流路中，调整质量流量控制装置以使由这两者具备的流量传感器测定的流量一致。具体地说，经由质量流量控制装置具备的通信单元，例如使用个人计算机(PC)等另外的控制装置来调整例如质量流量控制装置具备的控制电路的放大器的增益等。像这样，在质量流量控制装置的流量校正中需要追加另外的流量传感器和控制装置，因此具有招致进行流量校正所需的设备的复杂化、操作的繁杂化、成本的增加等问题的风险。此外，已知将半导体制造装置的腔室和气化器的气化罐(后文中有时将它们简单地统称为“罐”。)的内部的压力保持为固定对于更准确地控制半导体制造装置或气化器中的流体的流量而言是很重要的。因此，有时设置有测定罐内的压力的压力传感器以及作为用于基于由该压力传感器测定的压力来控制流体的流量(供给量)的控制装置的PC等、或者设置有压力控制阀等用于控制压力的机构。在该情况下，也具有招致半导体制造装置和气化器的结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。另外，半导体制造工艺中有时包括以规定的降温速度降低罐内的温度的工序。例如，能够通过以规定的流量向罐内导入吹扫气体来执行该工序。然而，在需要更严密地控制降温速度的情况下，需要更准确地控制吹扫气体的流量，以使由配设于罐的温度传感器测定的罐内的温度以规定的降温速度下降。当在使用现有技术所涉及的质量流量控制装置的半导体制造装置中执行该控制的情况下，也需要追加PC等另外的控制装置，因此具有招致半导体制造装置的结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。并且，例如还有时要求与混合气体中的材料气体的浓度及气化罐内贮存的液体材料中的特定成分的浓度等相应的流量控制。在该情况下也是，需要追加用于执行与由浓度传感器测定的浓度相应的控制的另外的控制装置，具有招致半导体制造装置和气化器的结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。如以上那样，现有技术所涉及的质量流量控制装置构成为执行自备型的独立的流量控制。因而，例如若要在半导体制造装置和气化器等中基于来自配设于质量流量控制装置的外部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质量流量控制系统，具有：/n流路，流体在所述流路的内部流动；/n第一装置，其为具备流量控制阀的质量流量控制装置，所述流量控制阀设置于所述流路中并且构成为基于控制信号的性状来控制开度；/n第二装置，其为配设于所述第一装置的外部的装置；以及/n至少一个控制部，所述至少一个控制部设置于所述第一装置和所述第二装置这两方或其中任一方的壳体内，/n其中，所述第二装置包括至少一个作为检测单元的外部传感器，/n所述质量流量控制系统构成为控制在所述流路中流动的流体的流量，/n其中，所述控制部构成为能够至少基于从所述外部传感器输出的检测信号即外部信号来确定所述控制信号的性状。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 JP 2017-1906571.一种质量流量控制系统，具有：
流路，流体在所述流路的内部流动；
第一装置，其为具备流量控制阀的质量流量控制装置，所述流量控制阀设置于所述流路中并且构成为基于控制信号的性状来控制开度；
第二装置，其为配设于所述第一装置的外部的装置；以及
至少一个控制部，所述至少一个控制部设置于所述第一装置和所述第二装置这两方或其中任一方的壳体内，
其中，所述第二装置包括至少一个作为检测单元的外部传感器，
所述质量流量控制系统构成为控制在所述流路中流动的流体的流量，
其中，所述控制部构成为能够至少基于从所述外部传感器输出的检测信号即外部信号来确定所述控制信号的性状。


2.根据权利要求1所述的质量流量控制系统，其特征在于，
还具有通信单元，所述通信单元构成为从所述外部传感器向所述控制部传递所述外部信号。


3.根据权利要求1或2所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述外部传感器为流量传感器。


4.根据权利要求3所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述第一装置还具备作为与所述外部传感器相分别的流量传感器的内部传感器，
所述控制部构成为能够基于从所述内部传感器输出的检测信号即内部信号与所述外部信号的差的大小来确定所述控制信号的性状。


5.根据权利要求3所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述第一装置具备作为与所述外部传感器相分别的流量传感器的内部传感器，
所述控制部构成为能够以第一传感器为基准来执行第二传感器的流量校正，所述第一传感器为所述内部传感器和所述外部传感器中的任一方的传感器，所述第二传感器为所述内部传感器和所述外部传感器中的并非所述第一传感器的传感器。


6.根据权利要求5所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述控制部构成为：在所述流体以规定的质量流量、规定的温度及规...

【专利技术属性】
技术研发人员：石井守，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP