旁路环气体流量校准制造技术

本发明专利技术提供一种用于监视一个或几个质量流量控制器的性能的设备、方法和系统，所述质量流量控制器用于提供用来淀积、刻蚀和其它制造处理的气体。提供一个旁路环，其和处理管路或排气管路呈流体连接。在旁路环中设置有流量检测器例如数字质量流量控制器。流量检测器进行来自质量流量控制器的气体流量的一次或多次测量，使用所述一次或几次测量的数据提供关于所述质量流量控制器的精度与／或准确度的信息。还披露了一种用于校正处理管路中的背压或背部真空度的方法。

Bypass gas flow calibration

The present invention provides a method and system for monitoring the performance of one or several mass flow control devices, the mass flow controller used to deposition, etching and other manufacturing processes of gas. A side ring is provided that is in fluid connection with the treatment line or exhaust line. A flow detector, such as a digital mass flow controller, is provided in the bypass ring. Flow detector for gas flow from the mass flow controller of one or more measurements, one or several measurements using the data provided on the mass flow control accuracy and / or accuracy of the information. A method for correcting back pressure or back vacuum in a process line is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体流量控制器，更具体地说，本专利技术涉及一种用于监视一个或几个质量流量控制器的性能的设备、方法和系统，所述质量流量控制器用于供应用来淀积、刻蚀和其它制造工艺的气体。
技术介绍
许多工业控制要求对不同气体的流量进行精确的和精密的控制。许多这种处理要求对在处理期间的不同的时间间隔流入处理室内的气体的数量或质量进行精确的和精密的控制。这种处理的例子包括但不限于，淀积和刻蚀处理，其中一种物质被淀积在衬底上或者被从衬底上刻蚀(例如半导体制造)，在半导体制造中的其它步骤和医疗产品与器械的制造。通常，对于在处理中使用的每种气体，这种气体流量控制是利用质量流量控制器(MFC)实现的。在任何给定的时间间隔内提供给所述处理的气体的数量或质量是气体密度的函数。因此，在每单位时间一个给定的体积(即体积流率)下，对于较轻或密度较低的气体，例如氦气，和较重或密度较大的气体，例如氮气或氧气相比提供用于处理的质量较小。许多专利讨论了在工业处理期间精确地、一致地提供气体的重要性和与质量流量控制器(MFC)的正确校准相关的问题，并提出了用于改善MFC的解决方案。在这些专利当中，有Lowery等人的US6564824，Nishino等人的US 5791369，Balazy等人的US 6152162，以及Waldbusser等人的US 6138798。Forbes的US 5744695提供了一种设备，其包括现有的气体控制板的一种改型，并且可用于质量流量控制器的校准检查。不过，‘695专利没有利用旁路环，其需要所有的气体都流入要被中断的处理室，以便检查一种气体，并且其实用性在以其它的方式应用时受到限制。在本说明中引用的这些专利和所有其它的专利以及非专利参考文件都被包括在本说明中作为参考。一般地说，用于工业处理的气体控制系统包括用于每种气体的MFC，并且每个MFC只对通过那个控制器流动的气体进行校准。因而，每个MFC提供一个输出，或者是模拟的或者是数字的，其对于流过MFC的气体是唯一的，并且代表所述气体。为了维持制造工艺所需的质量，例如在微处理器芯片的生产中使用的淀积或刻蚀处理，MFC必须在一个所需的精度范围内操作，并且必须提供可重复的(即精密的)性能。具体地说，在包括用于生产高值产品的许多步骤的正在进行的生产操作期间，对于产品质量和生产效率而言，快速地识别未在其操作规范内操作的特定的MFC是重要的。如在上面引用的专利参考文件中所述，实现通过气体计量装置例如MFC的气体的精确而精密的正在进行的供应是一种挑战。当气体的温度升高时，这种挑战更为严峻，因为这在从“冷启动”(当大部分或全部部件都在室温下或其它低的温度时)到最终的平衡操作温度(在此之后，对于气体测量装置的所有元件的时间温度改变都不是实质的)的过渡期间，对气体计量装置强加了附加的可变性。此外，即使在均衡的操作温度下，如果装置含有某些在这种升高的温度下更易于使性能不精确的部件，则装置的性能也是不可靠的。此外，在组合几种气体用于一种处理的当前的工业处理系统中，气体流量校准的检验可能是非常困难的。即使当进行流量试验以便确定从基线的漂移时，这种方法也只能使流率问题的来源缩减到两种可能的气体。例如，但不限于，在淀积硅锗膜的处理中，一个步骤需要同时流入GeH4和硅烷或二氯硅烷(DCS)。其中，GeH4只作为掺杂剂，并且一个膜不能只利用GeH4淀积。不过，GeH4对于膜的淀积速率具有重大影响。在所有其它因素都相同的情况下，GeH4流量越大，淀积速率越快。不过，当DCS和GeH4结合使用时，DCS流量的增加也使得淀积速率增加。在这种环境下，如果观察到高于正常的淀积速率，则产生的一个重要的问题是是GeH4的流量高还是DCS的流量高？回答诸如这类问题的传统方法例如“从基线漂移法”是低效的，因为它们导致利用最好猜想，或者试错法来解决重要的和与生产相关的问题。因而，需要提供一种用于校准在工业处理中由MFC控制的气体的较好的方法。上面引用的参考文件都没有提供用于校准MFC的旁路环方法。本专利技术通过提供一种设备、方法和系统，用于容易地、重复地、和可靠地监视，并且如果需要，调整一个或几个用于对制造处理提供一种或几种气体的MFC的性能，从而推进了现有技术的状态。
技术实现思路
本专利技术提供一种新的方法、设备和系统，用于确定由质量流量控制器尤其是MFC提供的实际流率的精度和/或准确度，所述MFC用于对工业处理设备提供所需的气体的体积流率或每单位时间所需的气体的质量。本专利技术通过在一个排气管道中提供旁路环来实现上述目的，其中所述旁路环包括流量检测器。在旁路环和其它位置，合适地设置阀门，用于引导特定气体从MFC通过这个流量检测器流动。根据来自流量检测器的数据信号，将每单位时间内的MFC设置的气体流率或质量与通过流量检测器的实际流率进行比较，使得操作者能够根据需要校准MFC，使其性能处于所述MFC相关的特定的操作性能规范内。因而，本专利技术的一个方面是一种用于校准MFC的流率的测量并提供数据的系统，其中所述系统利用在气体通过的通路中的旁路环。所述旁路环中具有流量检测器，其检测每单位时间通过的气体的流量或质量，并且来自这个流量检测器的数据被用于校准MFC的流率。在本专利技术的某些实施例中，所述旁路环和工业处理的排气管路相连。在本专利技术的另一些实施例中，旁路环和通向工业处理的处理室的气体管路相连，在另一些实施例中，旁路环具有管路系统和阀门，它们提供用于接收来自排气管路或通向工业处理的处理室的气体管路的气体的装置。对于特定的系统、其MFC的操作要求、MFC的功能，本专利技术的实施例还可以包括在旁路环下游的补偿机构，其在本专利技术的操作期间和旁路环流体连通。这些补偿机构用于调节下游压力或真空度近似为在MFC的使用期间在处理管路中MFC受到的压力或真空度。根据需要，这可以被实施，以便改善本专利技术的精度和/或准确度。在工业处理中在MFC操作的每个单位时间使用本专利技术的旁路环设备和系统的旁路环计量和校准方法一次或几次。或者，在MFC提供用于工业处理的气体之前或之后实施这些方法。本专利技术的另一个方面是使用计算装置，例如通用计算机，其接收来自流量检测器的数据信号，并向工业处理的操作者提供数据输出和数据输出的汇总。此外，所述计算装置还可以是计算控制装置，其能够根据从流量检测器输入的数据和/或其它输入数据进行计算，并根据所述计算的结果向MFC、一个或几个可控阀门、和/或工业处理中的其它装置发送控制信号。本专利技术的另一个方面包括对计算装置的编程，所述计算装置对于实际的MFC值计算和/或利用校正系数，以便获得实际的气体流量。例如，一旦获得通过特定的MFC的特定的气体的校正系数，计算装置便可计算该MFC所需的调节。本专利技术的这个方面当其在实时的反馈环中执行时，能够改善性能精度。本专利技术的另一个方面是根据一个旁路MFC和对多种气体特定的旁路MFC中的每一个的比较而实现的自检。借助于正在进行的或定期进行的比较，在进行足够数量的比较之后，可以断定哪一个MFC不正确。例如但不限于，如果旁路MFC需要被调节，其将报告被检查的大部分或者全部气体需要被调节一个相同的相对值，并且这种比较的分析将使得能够判断不正确的旁路MFC。通过结合附图考虑本专利技术的下面的详细说明，可以清楚地看出本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量由质量流量控制器通过处理管路提供给处理室的气体的气体流率的系统，包括：ａ．所述质量流量控制器；ｂ．排气管路，其与在所述质量流量控制器和所述处理室之间的所述处理管路呈流体相连，所述排气管路包括：ｉ．旁路环， 其具有把所述旁路环流体地连接到所述排气管路的进入节点和返回节点，并且包括：ａ．流量检测器，用于测量流过所述旁路环的气体流量；ｂ．在所述进入节点和所述流量检测器之间的第一旁路控制阀；ｉｉ．在所述进入节点和所述返回节点之 间的主排气管路截止阀；以及ｃ．计算控制装置，其接收来自所述流量检测器的数据信号；由此使通过所述旁路环导入的所述气体流量提供所述质量流量控制器的气体流率的测量，所述测量提供用于所述质量流量控制器的定量或校准的信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉D贝弗斯，罗伯特F琼斯，贝内特J罗斯，约瑟夫W巴可费勒，詹姆斯L弗拉克，
申请(专利权)人：艾格瑞系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]