[發(fā)明專利]氣體流量檢定系統(tǒng)及氣體流量檢定單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210262118.2
• 申請(qǐng)日: 2012-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN102954819A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中田明子
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 喜開理株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01F1/88
• 分類號(hào): G01F1/88;G05D7/06;G05D16/06
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢定半導(dǎo)體制造裝置中的工藝氣體等的氣體供給系統(tǒng)中使用的流量控制儀器（質(zhì)量流量控制器等）的流量的氣體流量檢定系統(tǒng)及氣體流量檢定單元。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造工藝中的成膜裝置、干式蝕刻裝置等中，使用例如硅烷等特殊氣體、氯氣等腐蝕性氣體、及氫氣、磷化氫（phosphine）等可燃性氣體等。這些氣體流量直接影響產(chǎn)品的優(yōu)良與否，因此，必須嚴(yán)格管理該流量。特別是，伴隨著近年的半導(dǎo)體基板的層疊化、微細(xì)化，對(duì)提高工藝氣體供給系統(tǒng)的可靠性的要求比以前更高。

因此，例如，專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2中公開了半導(dǎo)體制造工藝中的供給氣體的流量控制技術(shù)。

專利文獻(xiàn)1的技術(shù)如下：為了以流模式和非流模式交替工作，成批地將流經(jīng)質(zhì)量流量控制器的氣體流量調(diào)節(jié)成指定流量，在質(zhì)量流量控制器的上游側(cè)設(shè)置串聯(lián)配置有截止閥、標(biāo)準(zhǔn)容器（相當(dāng)于測(cè)定用罐）、壓力傳感器、壓力調(diào)整閥的流線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)容器的壓力降低決定實(shí)際流量，從而調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制器的設(shè)定值。

另外，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)如下：為了正確地算出工藝氣體的流量，在質(zhì)量流量控制器的上游側(cè)串聯(lián)配置具備截止閥和儲(chǔ)熱部的已知體積部（相當(dāng)于測(cè)定用罐）、壓力傳感器和可變式壓力調(diào)整閥，根據(jù)已知體積部的壓力降低算出實(shí)際流量，在與指定流量存在差異的情況下，校對(duì)可變式壓力調(diào)整閥。而且，將已知體積部?jī)?nèi)的壓力降低作為時(shí)間函數(shù)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，為了將氣體溫度維持為一定，從儲(chǔ)熱部進(jìn)行導(dǎo)熱。

專利文獻(xiàn)1：日本特表2003-529218號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特表2008-504613號(hào)公報(bào)

但是，專利文獻(xiàn)1、2所述的技術(shù)存在如下問(wèn)題。

在專利文獻(xiàn)1、2的技術(shù)中，若質(zhì)量流量控制器的一次側(cè)壓力變動(dòng)大，則質(zhì)量流量控制器的流量和從罐流出的流量一起變動(dòng)。另外，若質(zhì)量流量控制器的一次側(cè)壓力變動(dòng)小，則質(zhì)量流量控制器的流量不變動(dòng)，但是從罐流出的流量變動(dòng)。因此，為了使質(zhì)量流量控制器的一次側(cè)壓力一定，在質(zhì)量流量控制器的一次側(cè)配置有壓力調(diào)整閥。通過(guò)配置壓力調(diào)整閥，具有抑制質(zhì)量流量控制器的流量變動(dòng)的效果。

但是，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)：與質(zhì)量流量控制器的一次側(cè)壓力相當(dāng)?shù)膲毫φ{(diào)整閥和質(zhì)量流量控制器間的壓力受壓力調(diào)整閥和質(zhì)量流量控制器間的容積（也稱為“壓力調(diào)整閥二次側(cè)容積”。下同）影響而發(fā)生變動(dòng)。圖9A～9C是本發(fā)明者的試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。在這里，將壓力調(diào)整閥的一次側(cè)的壓力稱為壓力調(diào)整閥一次側(cè)壓力（PT1）。如圖9A、9B所示，將從壓力調(diào)整閥的一次側(cè)供給的氣體流量設(shè)為50sccm，在壓力調(diào)整閥二次側(cè)容積為20cc時(shí)（圖9A）和為150cc時(shí)（圖9B），比較壓力調(diào)整閥和質(zhì)量流量控制器間的壓力〔也稱為“壓力調(diào)整閥二次側(cè)壓力（PT2）”。下同〕，與壓力調(diào)整閥二次側(cè)容積為20cc時(shí)相比，為150cc時(shí)壓力調(diào)整閥二次側(cè)壓力（PT2）變高。

因此，存在如下問(wèn)題：例如，若通過(guò)半導(dǎo)體制造裝置的改造等改變壓力調(diào)整閥和質(zhì)量流量控制器間的配管長(zhǎng)度，則壓力調(diào)整閥二次側(cè)容積發(fā)生變化，因此，影響質(zhì)量流量控制器的一次側(cè)壓力的壓力變動(dòng)，其結(jié)果是，氣體流量檢定精度降低。

另外，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)：即使從氣體供給源供給的氣體流量發(fā)生變動(dòng)，壓力調(diào)整閥二次側(cè)壓力也變動(dòng)。如圖9B、9C所示，將壓力調(diào)整閥二次側(cè)容積設(shè)為150cc，在從壓力調(diào)整閥的一次側(cè)供給的氣體流量為50sccm時(shí)（圖9B）和為10sccm時(shí)（圖9C），比較壓力調(diào)整閥二次側(cè)壓力（PT2），與氣體流量為50sccm時(shí)相比，為10sccm時(shí)的壓力調(diào)整閥二次側(cè)壓力降低。

因此，存在如下問(wèn)題：例如，即使半導(dǎo)體制造裝置的工作狀況變動(dòng)而從氣體供給源供給的氣體流量變動(dòng)，也影響質(zhì)量流量控制器的一次側(cè)壓力的壓力變動(dòng)，其結(jié)果是，氣體流量檢定精度降低。

另外，在專利文獻(xiàn)1、2的技術(shù)中，利用流路串聯(lián)連接上游側(cè)的截止閥、標(biāo)準(zhǔn)容器或已知體積部（均相當(dāng)于“測(cè)定用罐”）、壓力傳感器、壓力調(diào)整閥。關(guān)閉上游側(cè)的截止閥后，在測(cè)定用罐中儲(chǔ)存的工藝氣體向流路流出時(shí)，截止閥剛剛關(guān)閉后，受隔熱膨脹的影響，在流路的中途壓力傳感器測(cè)定的氣體壓力的壓力降低率在壓力開始降低之初不為一定（參照?qǐng)D4的現(xiàn)有例）。因此，存在如下問(wèn)題：在壓力降低率為大致一定之前不能進(jìn)行氣體流量檢定，產(chǎn)生等待時(shí)間。

關(guān)于這一點(diǎn)，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，做了如下工作：在已知體積部（相當(dāng)于“測(cè)定用罐”）的內(nèi)外周具備儲(chǔ)熱部，通過(guò)從儲(chǔ)熱部進(jìn)行導(dǎo)熱，來(lái)避免隔熱膨脹的影響。