双模式质量流检验以及质量流递送系统和方法技术方案

一种系统执行流体质量流递送，并且还执行流体的质量流检验。该系统包括控制流体流入腔的入口阀、控制流体流出腔的出口阀、测量腔内流体压力的压力换能器、测量腔内流体温度的温度传感器以及控制器。控制器配置以使用腔内压力和温度变化的测量值而控制入口和出口阀的打开和关闭，以使得当处于第一模式时检验由一设备对流体流率的测量，以及当处于第二模式时以便于将所需量的流体从腔递送至处理设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
可以使用质量流检验器(MFV)以检验高精度流体递送系统的精确性，流体递送系统诸如质量流控制器(MFC)和质量流比控制器(FRC)。通常，质量流检验器可以包括腔、压力换能器、温度传感器和两个隔离阀，一个向上游，一个向下游。阀可以在空闲期间关闭，并且当初始化运转时可以打开，从而允许流体从诸如MFC或FRC的被测设备(DUT)流动通过流量检验器。一旦流体流动已经稳定，下游阀可以关闭，而作为结果，腔中的压力可能上升， 而可以测得压力的升高以及气体温度。可以使用这些测量以计算流率，并且因而检验DUT 的性能。可以使用诸如摩尔递送设备(MDD)的质量流递送设备，以将所需量的气体精确地递送入半导体处理腔。这种质量流递送设备可以提供高度可重复和精确量的气体质量，用于半导体制造工艺中，例如原子层淀积(ALD)工艺中。近年来，通过流线型设计和减少足迹(foot print)，半导体处理工具的成本降低的倡议已经对流体递送系统的设计产生了显著的影响。虽然已经减少了流体递送系统的尺寸和复杂性，已经增加了对检验以及递送精确性的需求。由于对流动精确性以及将临界流体递送入处理腔中的增加的需求，两个特征、即质量流递送和质量流检验是必须的。然而，对于消费者而言，同时拥有MFV和MDD的成本相对昂贵和费力。同样地，MDD趋向于具有大足迹。因此，需要能够向消费者提供对同时需要质量流检验和质量流递送的成本有效解决方法的系统和方法。
技术实现思路
一种系统执行了流体的质量流递送，以及对流体的质量流检验。该系统包括配置以控制流体流入腔的入口阀、配置以控制流体流出腔的出口阀、配置以测量腔内压力的压力传感器以及控制器。在一些实施例中，该系统还包括温度传感器，其配置以测量腔内的温度。控制器配置以当处于第一模式时，控制入口和出口阀的打开和关闭，以使得使用腔内压力和温度变化的测量值，而检验被测设备对流体流率的测量值。控制器还配置以当处于第二模式时，控制入口和出口阀的打开和关闭，以使得使用腔内压力和温度变化的测量值，而将所需量的流体从腔内递送至处理设备中。现在，根据对所述实施例的下列详述、随附附图以及权利要求的研究，这些以及其他部件、步骤、特征、目的、益处和优点将变得清楚。附图说明附图公开了说明性实施例。它们未阐明所有实施例。可以额外或作为代替地使用其他实施例。当在不同附图中出现相同的附图标记时，其意于指示相同或相似的部件或步骤。图1示出了质量流检验器的结构图。图2示意性地示出了质量流递送系统。图3是示出质量流递送方法的典型实施例的流程图。图4是根据本公开内容一个实施例的双模式质量流检验以及质量流递送系统的示意性图示。图5是示出根据本公开内容一个实施例的执行质量流检验和质量流递送的方法的典型实施例的流程图。具体实施例方式在本公开内容中，公开了一种系统和方法，其允许单一系统执行质量流检验和质量流递送，而节省消费者的成本并且节省厂商的空间。现在讨论示意性实施例。可以额外地或作为代替地使用其他实施例。图1是质量流检验器100的结构图。MFV 100包括封闭的容积或腔130 (具有已知的容积V。)，其配置以接收来自被测设备(DUT)IlO的流体流。示出在所述实施例中的DUT 110是递送所需流体流率的MFC。MFC通常是独立设备，其包括质量流传感器、控制阀和控制和信号处理电子器件，并且可以用于重复地递送所需流体流率。DUT 110的实例可以包括但不局限于质量流控制器(MFC)和质量流量比控制器(FRC)。入口阀120接通或切断从DUT 110至腔130的流体流。出口阀150接通或切断从腔130的流体流。MFV 100还包括配置以测量腔130中流体压力的压力传感器170以及配置以测量腔130中流体温度的温度传感器180。通常，正检验其质量流率的流体是气体，但是也可以由MFV100检验器他类型的流体的流率。虽然在图1中所示的实施例中，示出由MFV 100测得的设备是单一 DUT(MFC) 110， 应当注意到在其他实施例中，可以将多个DUT连接至MFV 100，并且由其进行测试。例如，可以经由气体歧管将多个DUT连接至MFV 100。将控制器160连接至MFV 100。控制器160控制DUT 110的性能的现场(in-situ) 检验，并且控制入口阀120和出口阀150的操作。在MFV 100的一个实施例中，控制器160 可以实施“增长率”(R0I )技术、流动检验技术以执行质量流检验。当实施ROR技术时，通过使得流体流入已知容积并且测量在给定时间间隔期间发生的压力上升，而确定流体的流率。ROR MFV的基本原理是在腔130上的质量平衡。使用质量平衡等式，并且对腔内气体应用理想气体状态方程，通过根据下述等式测量MFV 100的腔130内的气体(或其他流体)压力和温度，可以获得入口流体流率_2] α =—Jt{Yj (1)其中P是腔中的气体压力；T是气体温度；Vc是腔容器的容积；K0是热功转换当量，以SCCm(每分钟的标准立方厘米)单位为6X 107，以slm(每分钟标准升)单位为6 X IO4;Pstp 是标准压力(=1. 01325e5Pa)；以及Tstp 是标准温度(=273. 15K)。控制器160接收来自压力传感器170和温度传感器180的输出信号，并且基于接收得的输出信号而控制入口阀120和出口阀150的操作。控制器160测量出口阀150关闭后腔130内流体压力的增长率，并且使用测得的压力随着时间和温度的增长率，以根据等式⑴计算从DUT 110流入腔130的流体的流率G!in。在典型实施例中，正测试的MFC 110可以连接至MFV 100。在空闲期间，切断从MFC 110至MFV 100的流体流。当启动MFV 100的检验运行时，打开入口阀120和出口阀150， 从而流体从MFC 110流至MFV 100。MFC 110可以提供有流动设定值。在启动阶段期间，允许从MFC 110的流体流率以及腔130内流体压力达到稳定状态。一旦达到稳定状态，关闭出口阀150，从而流体压力开始在腔内130建立。控制器 160通过接收腔130内压力传感器170的压力测量值以及温度传感器180的温度测量值，而确定一定时间阶段期间的压力增长率(即，压力的变化率或时间导数)。例如，可以在时间阶段中每隔预定时间间隔而记录腔130内的温度和压力测量值。在一个典型实施例中，每个预定时间间隔可以约为0.00025秒，而时间阶段可以从约 0. 1秒至约30秒。当然，可以在MFV 100中的其他实施例中使用不同的时间间隔和时间阶段。在时间阶段的末期，打开出口阀150，以允许流体流出腔130，流至排气口(诸如真空泵， 作为实例)或者其他类型的输出设备上。可以基于腔130的已知容积V内的温度和压力测量值，而计算流体压力的增长率或时间导数(除以流体温度T)，gp Δ (P/T)/At0基于计算得的增长率△ (P/T)/At，可以确定和检验由MFC 110产生的流率，从而可以正确地校正MFC 110。由控制器160使用上述等式(1)，计算流率9。可以如下进行典型的质量流检验1、打开上游阀120和下游阀150 ；2、对于DUT给出流动设定值；3、等待，直到腔压力处于稳定状态；4、开始记录腔气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于流体质量流递送和用于流体质量流检验的系统，该系统包括：腔；入口阀，所述入口阀配置以控制流入腔的流体流；出口阀，所述出口阀配置以控制流出腔的流体流；压力传感器，所述压力传感器配置以测量腔内压力；以及控制器；其中控制器配置以当处于第一模式时控制入口阀和出口阀的打开和关闭，以使得检验由一设备对流体流率的测量；以及其中控制器还配置以当处于第二模式时控制入口阀和出口阀的打开和关闭，以使得将所需量的流体从腔中递送至输出处理设备中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁军华，
申请(专利权)人：MKS仪器公司，
类型：发明
国别省市：US