[發明專利]用于實時地監測穿過質量流量控制器的流量的系統和方法

在審

• 申請號: 201380005938.6
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN104114982A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 丁軍華
• 申請（專利權）人: MKS儀器公司
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00;G05D7/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉;王英

相關申請的交叉引用

本申請根據美國法典第35篇第119條要求2012年1月20日提交的美國申請號13/354988的優先權利益，該美國申請通過引用被全部并入本文。

技術領域

本公開通常涉及質量流量控制器(MFC)，且更特別地涉及用于實時地監測穿過MFC的流量的系統和實時地監測穿過MFC的流量的方法。如在本文使用的，術語“氣體”包括術語“蒸汽”，如果這兩個術語被認為不同的話。

概要

質量流量控制器(MFC)是用于測量和控制氣體的流量的設備。它們通常用于在半導體制造工藝期間控制氣體的流量，其中進入半導體工具(例如真空室)內的氣體的流量必須被謹慎地控制，以便產生高產率半導體產品。MFC通常被設計和標定成控制在特定范圍的流率(flow?rate)下的特定類型的氣體。設備基于由通常用戶預先確定的給定設定點或外部設備(例如半導體工具本身)來控制流率。MFC可以是模擬或數字的。它們一般被設計成對入口氣體的壓力范圍使用，低壓和高壓MFC是可用的。所有MFC具有進氣口和出氣口、包括質量流量傳感器和比例控制閥的質量流量計。系統控制器用作反饋控制系統的一部分，反饋控制系統根據如由設定點所確定的流率與如質量流量傳感器所感測的所測量的流率的比較來向控制閥提供控制信號。反饋控制系統因此操作閥，使得所測量的流量被維持在如由設定點所確定的流率。

這樣的控制系統假設MFC在某個容限內保持標定。為了測試MFC是否在標定的容限內，一般離線地測試MFC，利用這樣的設備作為質量流量檢驗器。質量流量檢驗器用于測試流率。雖然離線測試非常準確，但總是有下列問題：MFC可能在過程的運行(實時地)期間變得標定失效，且沒有被檢測到，直到過程完成為止。這可常常導致半導體產品的較低產量和甚至導致整個產品產量的損失的完全故障。這可能是昂貴的，且顯然是不合乎需要的。所需要的是當過程正運行時用于實時地連續測試MFC的標定設置的設備和方法。

相關技術的描述

參考日本公布的申請2004-246826A2004.9.2。

發明內容

一種質量流量控制器，包括：

第一流量計，其被構造和布置成測量穿過該質量流量控制器的質量的流率；

第二流量計，其被構造和布置成測量穿過該質量流量控制器的質量的流率；

控制閥，其被構造和布置成響應于根據如由流量計之一所測量的流率而產生的控制信號來控制穿過質量流量控制器的質量的流率；以及

系統控制器，其被構造和布置成產生控制信號，并在如由第一流量計所測量的質量的流率和如第二流量計所測量的質量的流率之間的差異超過閾值時提供指示。

根據例證性實施例和附圖的下面的詳細描述的查閱，這些以及其它部件、步驟、特征、對象、益處和優點現在將變得清楚。

附圖說明

附圖公開了例證性實施例。它們并不闡述所有實施例。此外或替代地，可使用其它實施例。可能明顯或不必要的細節可被省略以節省空間或為了更有效的說明。相反，可在沒有所公開的所有細節的情況下實踐一些實施例。當相同的數字出現在不同的附圖中時，它指相同或相似的部件或步驟。

圖1是被構造和布置成控制穿過MFC的流量并實時地監測MFC的準確度的MFC的簡化方框圖；

圖2是使用這里所描述的教導的MFC的實施例的方框圖；以及

圖3是用于產生指示MFC(例如關于圖1和2描述的MFC)何時在標定容限之外的信號的部件的方框圖。

具體實施方式

現在討論例證性實施例。此外或替代地，可使用其它實施例。可能明顯或不必要的細節可被省略以節省空間或為了更有效的說明。相反，可在沒有所公開的所有細節的情況下實踐一些實施例。

參考圖1，所示出的示例性質量流量控制器10被構造和布置成控制穿過MFC的流量并實時地監測MFC的準確度。如所示的，控制器10包括兩個流量計12和14，每個流量計獨立地產生表示穿過MFC的氣體的所測量的流率的信號。這兩個流量計的輸出被提供到系統控制器16。控制器16處理從這兩個流量計12和14接收的兩個信號，并基于由流量計之一所測量的流量和設定點來向比例控制閥18提供控制信號，并且當確定如兩個流量計所測量的流率中的差異超過預定閾值時提供指示(“警報”)信號。