[發(fā)明專利]用于流體的脈沖輸送的流體控制系統(tǒng)和輸送流體脈沖的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980011115.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN111670420B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁軍華;M·勒巴塞伊;G·希爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬(wàn)機(jī)儀器公司
• 主分類號(hào): G05D7/06
• 分類號(hào): G05D7/06;G01F1/34
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 師瑋;王小東

用于流體的脈沖輸送的流體控制系統(tǒng)和輸送流體脈沖的方法。提供了一種對(duì)流體進(jìn)行脈沖輸送的流體控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：流道、發(fā)起和終止來(lái)自流道的流體脈沖的隔離閥以及脈沖質(zhì)量流量控制器(MFC)。該MFC包括：對(duì)流道中的流體流量進(jìn)行控制的控制閥、對(duì)流道中的流量進(jìn)行測(cè)量的流量傳感器以及控制器，該控制器對(duì)通過控制閥的流體流量和隔離閥的開關(guān)進(jìn)行控制，以對(duì)流體脈沖期間輸送的流體質(zhì)量進(jìn)行控制。可以基于在由隔離閥發(fā)起和終止的脈沖期間來(lái)自流量傳感器的反饋，對(duì)通過控制閥的流體流量進(jìn)行控制。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)是2018年2月2日提交的美國(guó)申請(qǐng)No.15/887,447的繼續(xù)申請(qǐng)。上述申請(qǐng)的全部教導(dǎo)通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于流體的脈沖輸送的流體控制系統(tǒng)以及輸送流體脈沖的方法。

背景技術(shù)

質(zhì)量流量控制器(mass flow controller(MFC))是一種用于對(duì)液體和氣體的流量進(jìn)行測(cè)量和控制的裝置。一般而言，MFC包括入口、出口、質(zhì)量流量傳感器以及比例控制閥，可調(diào)節(jié)該比例控制閥以實(shí)現(xiàn)希望的質(zhì)量流量。

諸如原子層淀積(ALD)處理的半導(dǎo)體制造處理可以在幾個(gè)處理步驟期間涉及輸送各種量的幾種不同的氣體和氣體混合物。通常，將氣體貯存在處理設(shè)施處的罐中，并且使用氣體計(jì)量系統(tǒng)將所計(jì)量的量的氣體從罐輸送至處理工具，諸如化學(xué)氣相淀積反應(yīng)器、真空濺射機(jī)、等離子蝕刻機(jī)等。典型地，將諸如閥、壓力調(diào)節(jié)器、質(zhì)量流量控制器(MFC)、質(zhì)量流量控制系統(tǒng)的組件包括在氣體計(jì)量系統(tǒng)中或者包括在從氣體計(jì)量系統(tǒng)到處理工具的流徑中。

已經(jīng)開發(fā)出脈沖氣體輸送裝置，以將氣體的脈沖化質(zhì)量流量輸送至半導(dǎo)體處理工具。高速處理可以使用脈沖氣體輸送來(lái)制造先進(jìn)的3-D集成電路，該3D集成電路包括硅通孔(TSV)，以提供管芯到管芯以及晶片到晶片的互連。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于流體的脈沖輸送的流體控制系統(tǒng)，該流體控制系統(tǒng)包括：流道、發(fā)起和終止來(lái)自流道的流體的脈沖的隔離閥以及脈沖質(zhì)量流量控制器(MFC)。該MFC包括：對(duì)流道中的流體流量進(jìn)行控制的控制閥、對(duì)流道中的流量進(jìn)行測(cè)量的流量傳感器以及控制器，該控制器對(duì)通過控制閥的流體的流量以及隔離閥的開關(guān)進(jìn)行控制，以對(duì)流體的脈沖期間輸送的流體的質(zhì)量進(jìn)行控制。

該MFC可以是基于壓力的MFC或熱MFC。控制閥優(yōu)選為比例閥，該比例閥生成與控制輸入(例如，來(lái)自控制器的電子控制輸入)成比例的流量輸出。可以將比例控制閥用于對(duì)流體流量的水平進(jìn)行控制。

控制器可以在由隔離閥發(fā)起和終止的脈沖期間基于來(lái)自流量傳感器的反饋，對(duì)通過控制閥的流體流量進(jìn)行控制。

流量傳感器可以包括限流器，該限流器處于流道內(nèi)并且被定位在控制閥與隔離閥之間。流量傳感器還可以包括上游壓力傳感器，該上游壓力傳感器被配置成在控制閥與限流器之間的上游位置處對(duì)流道中的上游壓力進(jìn)行檢測(cè)；以及下游壓力傳感器，該下游壓力傳感器被配置成在限流器與隔離閥之間的下游位置處對(duì)流道中的下游壓力進(jìn)行檢測(cè)。以這樣的方式配置的流量傳感器基于上游壓力和下游壓力來(lái)對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量。

控制器可以配置成根據(jù)i)測(cè)量的流量、ii)檢測(cè)的壓力、iii)流體脈沖的開始時(shí)間以及iv)流體脈沖的停止時(shí)間，來(lái)確定輸送的流體的估計(jì)摩爾數(shù)。控制器還可以配置成基于輸送的流體的估計(jì)摩爾數(shù)，對(duì)通過控制閥的流量以及隔離閥的開關(guān)進(jìn)行控制。

控制器可以配置成基于對(duì)殘余流量和所測(cè)量的流量的確定，確定輸送的流體的估計(jì)摩爾數(shù)。控制器可以配置成接收與上游壓力相對(duì)應(yīng)的上游壓力信號(hào)以及與下游壓力相對(duì)應(yīng)的下游壓力信號(hào)，并且根據(jù)i)下游壓力和ii)限流器與隔離閥之間的死區(qū)容積，來(lái)確定殘余流量。

控制器可以配置成基于對(duì)流體脈沖期間輸送的流體質(zhì)量的計(jì)算，對(duì)隔離閥進(jìn)行開關(guān)(例如，關(guān)閉)。特別地，控制器可以配置成根據(jù)下式來(lái)確定輸送的流體的估計(jì)摩爾數(shù)：