CN118913409A - 用于基于扼流的质量流验证的方法、系统和设备 - Google Patents
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Abstract
质量流验证系统与设备可依据扼流原理而验证质量流控制器(MFC)的质量流速率。这些系统与设备可以包括并联耦接的多个不同尺寸的流量限制器。可以经由依据MFC的设定点而选择通过流量限制器中的一个的流动路径以验证各种流动速率。可以经由在扼流条件下的流量限制器的上游的压力与温度测量而确定质量流速率。也提供依据扼流原理验证质量流速率的方法,以及其他态样。
Description
本申请是申请日为2017年5月17日、申请号为201780032596.5、名称为“用于基于扼流的质量流验证的方法、系统和设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请主张2016年6月27日所提交的发明名称为“(用于基于扼流的质量流验证的方法、系统和设备)METHODS,SYSTEMS,AND APPARATUS FOR MASS FLOW VERIFICATIONBASED ON CHOKED FLOW”的美国专利申请第15/194,360号的优先权(代理人卷号24152/USA),其全部内容针对所有目的通过引用并入本文。
本公开内容涉及电子装置制造,而更特定言之,涉及基于扼流原理以验证质量流控制器的质量流速率。
背景技术
电子装置制造系统可以包括一或多个质量流控制器(MFC)。MFC控制用于制造电子装置的处理化学品的质量流速率。处理化学品可以包括输送至一或多个处理腔室的各种气体(例如,清洁、沉积及蚀刻气体),在一或多个处理腔室中可在半导体晶片、玻璃板或类似者上制造电子电路。处理化学品的精确质量流控制可用于电子装置制造处理的一或多个步骤。由MFC提供的精确质量流控制可有助于具有微观尺寸的电子装置的高产量生产。
为了确保处理化学品的准确输送,可以周期性执行MFC的验证与校准。然而,验证及校准MFC可能涉及额外庞大且昂贵的装备,而可能耗时且使用效率低下,可能限制于低质量流速率范围内(例如,最高仅达3000sccm(标准立方厘米每分钟)氮当量),可能导致显著的处理停机时间,和/或可能不够准确以确保处理化学品的精确质量流控制。
发明内容
根据第一态样,提供一种质量流验证系统。质量流验证系统包含:入口;第一压力传感器与温度传感器,第一压力传感器与温度传感器中的每一个耦接于入口的下游;多个隔离阀,耦接于入口的下游;多个不同尺寸的流量限制器,并联耦接于入口的下游,多个不同尺寸的流量限制器中的每一个串联耦接于多个隔离阀中的各自一个及入口;出口,串联耦接于多个不同尺寸的流量限制器中的每一个的下游;和控制器,耦接至第一压力传感器、温度传感器及多个隔离阀,其中控制器经配置以响应于由温度传感器在扼流条件下测量的温度与由第一压力传感器在扼流条件下测量的第一压力,而确定质量流速率。
根据第二态样,提供一种电子装置制造系统。电子装置制造系统包含:质量流控制器;质量流验证系统,具有入口与出口,入口耦接至质量流控制器;控制器;和处理腔室,耦接至流动路径,流动路径耦接至质量流控制器,并经配置以经由质量流控制器接收一或多个处理化学品。质量流验证系统包含耦接于入口的下游的多个隔离阀以及并联耦接于入口的下游的多个不同尺寸的流量限制器,多个不同尺寸的流量限制器中的每一个与入口、多个隔离阀中的各自一个及出口串联耦接。控制器耦接至多个隔离阀,并经配置以仅通过多个隔离阀中的一个在扼流条件下接收多个不同尺寸的流量限制器的上游的压力测量与温度测量。控制器也经配置以响应于接收压力测量与温度测量,而确定质量流速率。
根据第三态样,提供一种验证质量流速率的方法。该方法包含以下步骤:在扼流条件期间造成气体仅流经多个不同尺寸的流量限制器中的一个;在扼流条件期间测量多个不同尺寸的流量限制器中的该一个的上游的压力,以取得所测量的压力值;在扼流条件期间测量多个不同尺寸的流量限制器中的该一个的上游的温度,以取得所测量的温度值;以及通过将预定流量限制器系数、预定气体校正因子和预定温度值施加至所测量的压力值与所测量的温度值,而确定质量流速率。
根据本公开内容的这些与其他实施方式的其他态样、特征及优点可以从以下具体实施方式、所附权利要求书及随附附图中显而易见。因此,本文的附图与描述在本质上视为说明,而非限制。
附图说明
下文描述的附图仅用于说明的目的,并不一定按比例绘制。附图并不意欲以任何方式限制本公开内容的范围。
图1图示根据本公开内容的实施方式的第一质量流验证系统。
图2图示根据本公开内容的实施方式的第二质量流验证系统。
图3图示根据本公开内容的实施方式的第三质量流验证系统。
图3A图示根据本公开内容的实施方式在第三质量流验证系统内的质量流验证期间的几个压力的曲线图。
图4图示根据本公开内容的实施方式的第四质量流验证系统。
图5图示根据本公开内容的实施方式的电子装置制造系统。
图6图示根据本公开内容的实施方式的质量流验证的方法。
具体实施方式
现在将详细参照本公开内容图示于随附附图中的示例性实施方式。尽可能地,在整个附图中将使用相同附图标记以指代相同或相似部件。
可以利用质量流速率精度高达+/-1%的处理化学品生产具有微观尺寸的电子装置。许多质量流控制器(MFC)可能如此指定时可满足那些新的规格,而小的百分比的MFC可能如此指定时可能无法实际满足它们新的或其他规格。此外,即使最初精确的MFC也可能会随着时间的推移而经历质量流速率的精度漂移,从而可能使其超出指定的精度。因此,可以周期性执行MFC(例如半导体制造装备所用的那些)的验证及校准,以确保处理化学品被精确地输送。
根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证方法、系统和设备依据扼流原理,以确定气体质量流速率(单位可以是“sccm”(标准立方厘米每分钟)或“slm”(标准升每分钟))。根据本公开内容的一或多个实施方式的基于扼流原理的质量流验证方法、系统和设备可减少计算质量流速率所需的变量的数量,可以导致较小的验证装备足迹,且可以与基于已知ROR(压力升高速率)原理的质量流验证方法、系统和设备具有至少相同的精度与更佳的时间效率(若不是更精确)。
ROR原理依据理想气体定律,以使质量流速率与已知封闭容积中的测量压力升高速率关联。质量流速率越高,封闭容积(应该)越大。ROR原理可能涉及利用气体填充封闭容积及测量封闭容积内的压力升高速率的漫长处理(在某些情况下为10小时或更长)。封闭容积可以是制造系统的处理腔室或外部容积。处理腔室或外部容积的精确容积的不确定性可能会不利地影响结果的准确性。使用ROR原理的处理可能包括测量压力、温度、容积及时间。
相反,非ROR扼流测量可以几乎是瞬间,而依据扼流原理计算质量流速率可以仅涉及两个测量(压力与温度)。
根据扼流原理,流经受限制路径(例如,路径的最窄部分)的气体的速度最初随着通过限制的压力差增加而增加。当压力差变得足够大以在限制或扼点处将气体流动速度提升至声音的速度(即,声速)时,就会发生扼流。换言之,在扼点上游的压力与扼点下游的压力之间的特定最小比例处发生扼流。在扼流期间,无论压力差变得多大,气体的速度都不会高于扼点处的声音的速度。扼点可以通过称为流量限制器的装置提供。流量限制器具有许多不同的尺寸(即孔口或通过限制器的流动路径的直径或横截面面积)。
扼流期间通过流量限制器的质量流速率(MFR)随着流量限制器上游的压力而线性变化。根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证可以采用以下两个等式:
FlowSTD MFR=PCHARACTERIZATION*CFLOWRESTR (1)
Verified MFR=PMFV*CFLOWRESTR*(TCHARACTERIZATION/TMFV)*CGASCORRECTION (2)
其中:
根据本公开内容的一或多个实施方式,在质量流验证系统中使用的不同尺寸的流量限制器中的每一个的特征化期间(如下所述)使用等式(1);
在MFC的质量流验证期间使用等式(2)以确定质量流速率(即,经验证的MFR);
温度与压力值为绝对单位(即,温度值为Kelvin度,压力值为Torr);
氮气可以是用于特征化不同尺寸的流量限制器的气体;
PCHARACTERIZATION为在给定流量限制器的特征化期间的扼流条件下的利用已知质量流速率(即,FlowSTD MFR)流经给定流量限制器的氮的所测量上游压力;
CFLOWRESTR(流量限制器系数)为已知质量流速率(FlowSTD MFR)与在等式1中计算的给定流量限制器的测量压力(PCHARACTERIZATION)之比;每一特征化流量限制器的CFLOWRESTR的值可以存储于控制器的存储器中,控制器经配置以控制根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证系统;CFLOWRESTR用于等式2中,以解出经验证的MFR;
TCHARACTERIZATION为在给定流量限制器的特征化期间测量的氮气温度;每一特征化流量限制器的TCHARACTERIZATION的值可以存储在控制器的存储器中,控制器经配置以控制根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证系统;
PMFV为在质量流验证期间在扼流条件下通过给定流量限制器的目标气体(即,质量流速率由所验证的MFC控制的处理化学品)的所测量上游压力,其中给定流量限制器应在先前已特征化;
TMFV为在质量流验证期间在扼流条件下通过给定流量限制器的目标气体的所测量上游温度;以及
CGAS CORRECTION(气体校正因子)为氮的分子量与目标气体(即,质量流速率是通过所验证的MFC控制的处理化学品)的分子量的比率的平方根。此因子校正可在质量流验证期间流动的氮气与非氮气之间的差异,而可以在质量流验证期间使用的各种气体的CGASCORRECTION的值可存储在控制器的存储器中,控制器经配置以控制根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证系统。
根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证方法、系统和设备可以使用并联耦接的多个不同尺寸的流量限制器,以引起用于电子装置制造系统的气体输送设备中的MFC的质量流速率范围的扼流。可以通过在多个不同尺寸的流量限制器中维持最小上游/下游压力比,以建立扼流条件。引起扼流的最小上游/下游压力比可为已知,或者可以针对电子装置制造中使用的每种气体而确定。不同尺寸的流量限制器的数量通过待验证的质量流速率的范围确定;流动速率范围越宽,则可以包括越多不同尺寸的流量限制器。本文所述的方法、系统和设备的实施方式可以扩展,以适应电子装置制造中使用的各种质量流速率范围。
可以经由测试方案以特征化每一不同尺寸的流量限制器,以在扼流条件期间针对待验证的一或多个质量流速率测量所得到的上游压力。此可以确保根据本公开内容的实施方式的质量流验证系统中可使用的特定流量限制器的上游压力不会使待验证的MFC匮乏。即,为了适当地工作,MFC应该具有某些压力差。若通过特定流量限制器的特定质量流速率产生的上游压力造成跨越MFC的压力差不足,则无法使用该流量限制器以该质量流速率验证MFC。因此,本公开内容的实施方式采用并联耦接的多个不同尺寸的流量限制器,使得可以选择适当的流量限制器,以提供扼流路径,且不会使待验证的MFC匮乏。
用于特征化流量限制器的测试方案可包括精密MFC,精密MFC耦接至具有串联耦接的上游压力传感器(例如,压力计)、上游温度传感器、待特征化的流量限制器和下游压力传感器(例如,压力计)的流动路径的入口。流动路径的出口可以耦接至真空泵,以在出口处产生基底真空压力,可以是例如5Torr(可以使用其他基底真空压力)。一旦建立基底真空压力,则可以将精密MFC设定为特定质量流速率(此处称为设定点),而氮气可以流经流动路径。随后可以测量上游与下游压力,以确保最小上游/下游压力比存在,而引起通过流量限制器的扼流,且上游压力不会使MFC匮乏。
以下是针对所示的质量流速率范围以100微米、400微米和800微米的流量限制器特征化的示例性结果,每一流量限制器具有在5Torr的基底真空压力下流经其中的氮:
100微米的流量限制器
A)质量流速率=5sccm
上游压力=71.4Torr
下游压力=5.0Torr
B)质量流速率=45sccm
上游压力=621.5Torr
下游压力=5.0Torr
400微米的流量限制器
A)质量流速率=30sccm
上游压力=26.2Torr
下游压力=5.0Torr
B)质量流速率=700sccm
上游压力=600.6Torr
下游压力=5.7Torr
800微米的流量限制器
A)质量流速率=400sccm
上游压力=86.1Torr
下游压力=5.2Torr
B)质量流速率=3000sccm
上游压力=648.1Torr
下游压力=12.7Torr
每一特征化流量限制器的结果可以存储于控制质量流验证系统的控制器的存储器中。这些结果可允许控制器选择适当尺寸的流量限制器,以用于在扼流条件期间验证MFC的质量流速率,而不会使MFC匮乏。
下文将结合图1至图6更详细地解释示例性实施方式的进一步细节,其中示例性实施方式用于说明及描述上述各种态样以及包括验证质量流速率的方法的其他态样。
如现在所描述的,根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证方法、系统和设备可以包括使用例如质量流验证系统100与200的减压(即,真空式)应用以及使用例如质量流验证系统300与400的大气(即,环境压力式)应用。
图1图示根据一或多个实施方式的质量流验证系统100。质量流验证系统100可用于低流量减压应用中。在一些实施方式中,举例而言,低流量应用可以包括高达约2500sccm的质量流速率。
质量流控制器(MFC)99可以在质量流验证系统100的入口102处耦接至质量流验证系统100。在一些实施方式中,MFC 99可以代表经由具有共同出口的共同歧管或头部耦接至入口102的多个MFC,其中如下所述的MFC 99可以代表待验证的多个MFC中的一个MFC(即,在验证期间让气体流动的多个MFC中的单独MFC)。MFC 99可以是电子装置制造系统的气体输送设备的一部分或与之耦接。MFC 99可经配置成以一或多种指定的质量流速率(即,一或多个设定点)将气体流动至电子装置制造系统的一或多个处理腔室。质量流验证系统100经配置以依据扼流原理验证MFC 99的指定质量流速率中的一或多个。
质量流验证系统100可以包括多个隔离阀103-110、温度传感器111、多个压力传感器112-115、多个不同尺寸的流量限制器116-120、气体温度驯化加速器(gas temperatureacclamation accelerator)121及出口122。出口122可以耦接至电子装置制造系统的前级管线(即真空管线到系统真空泵),以在出口122处建立基底真空压力。
多个隔离阀103-110可以耦接于入口102的下游。隔离阀103与105可以是旁路流动路径123的一部分,旁路流动路径123耦接于入口102与出口122之间,并绕过多个不同尺寸的流量限制器116-120。隔离阀103与105以及旁路流动路径123可以在测量可由气体输送设备经由MFC 99提供的有害气体之后能够进行质量流验证系统100的泵送和净化。隔离阀104可以是主验证系统阀。隔离阀103-110中的每一个可以是任何合适的电子可控制隔离阀,而能够在藉由气体输送设备与质量流验证系统100所连接的电子装置制造系统以及通过质量流验证系统100内建立的扼流条件所提供的压力范围下阻止气体流通。
多个不同尺寸的流量限制器116-120并联耦接于入口102的下游。不同尺寸的流量限制器116-120中的每一个可配置成与其他不同尺寸的流量限制器116-120不同的最大流动速率(可称为“导通”)。举例而言,在一些实施方式中,流量限制器116可以具有最高的流动速率,而流量限制器117可以具有高的流动速率,但比流量限制器116小。流量限制器118可以具有中等的流动速率(即,比流量限制器116与117小),而流量限制器119可以具有低的流动速率(即,比流量限制器116-118中的每一个小)。而流量限制器120可以具有最低的流动速率(即,比流量限制器116-119中的每一个小)。在一些实施方式中,举例而言,最高的流动速率可以为约5000sccm,最低的流动速率可以为约5sccm。在一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器116-120可以是精密流量限制器。在其他实施方式中,可以使用标准流量限制器。
如图1所示,不同尺寸的流量限制器116-120中的每一个与入口102以及隔离阀106-110中的各自一个串联耦接。即,流量限制器116与隔离阀106串联耦接,流量限制器117与隔离阀107串联耦接,流量限制器118与隔离阀108串联耦接,流量限制器119与隔离阀109串联耦接,而流量限制器120与隔离阀110串联耦接。在所示的一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器116-120耦接于其各自隔离阀106-110的上游。
在其他实施方式中,取决于待由质量流验证系统100验证的质量流速率的范围,不同尺寸的流量限制器及其各自串联耦接的隔离阀的数量可以大于或小于所示的数量。待验证的质量流速率范围越大,则串联耦接的不同尺寸的流量限制器/隔离阀对的数量越多。
温度传感器111与压力传感器112及113中的每一个可耦接于入口102的下游以及不同尺寸的流量限制器116-120的上游。压力传感器114与115可以耦接于流量限制器116的下游(即具有最高的流动速率的流量限制器)。温度传感器111可以是热电偶,而压力传感器112-115中的每一个可以是压力计。在一些实施方式中,温度传感器111可以包括多于一个的热电偶,而压力传感器112-155中的一或多个可以包括多于一个的压力计。在一些实施方式中,压力传感器112与115中的每一个可以是100Torr的压力计,压力传感器113可以是1000Torr的压力计,而压力传感器114可以是10Torr的压力计。其他实施方式的压力传感器可以具有其他Torr值。此外,取决于待由质量流验证系统100验证的质量流速率的范围,一些实施方式可以仅具有压力传感器112与113中的一个以及仅具有压力传感器114与115中的一个。
气体温度驯化加速器121可以耦接于温度传感器111的上游。气体温度驯化加速器121可以用于确保流量限制器116-120的上游的均匀气体温度分布,此可以改善质量流验证系统100的精度。气体温度驯化加速器121可以是包括具有最佳量的表面积的多孔网状材料的非活性结构,而可以导致通过其中的压降(若有的话)可以忽略不计。
质量流验证系统100可进一步包括控制器124。控制器124可以电(或以其他方式)耦接至隔离阀103-110、温度传感器111及压力传感器112-115,并控制其操作。控制器124可以是例如通用计算机,和/或可以包括能够执行计算机可读指令/软件程序的微处理器或其他合适的计算机处理器或CPU(中央处理单元)。控制器124可以包括用于存储数据与可执行其上的计算机可读指令/软件程序的存储器。流量限制器特征化数据可以存储在控制器124的存储器中。
如本文所述,控制器124可以经由使用者输入命令与所存储的计算机可读指令/软件程序而配置,以设定MFC 99的设定点,选择通过不同尺寸的流量限制器116-120中的一个的流动路径,控制隔离阀103-110中的每一个的打开及关闭,经由温度传感器111与压力传感器112-115记录及处理温度与压力测量,以及依据所记录的温度与压力测量以及等式2,确定质量流速率。控制器124也可经配置以控制质量流验证系统100的其他态样,包括例如输入/输出外部设备、功率供应器、频率电路和/或类似者。
在一些实施方式中,控制器124可以并不包括在质量流验证系统100中。相反地,控制器124可以是例如质量流验证系统100所连接的电子装置制造系统的系统控制器。经配置以操作用于验证本文所述的质量流速率的质量流验证系统100的数据与计算机可读指令/软件程序可以存储在非暂时性计算机可读介质上,例如可移动存储磁盘或装置。数据与计算机可读指令/软件程序可以从非暂时性计算机可读介质传输至系统控制器,以执行质量流验证。
可以通过将MFC 99经由控制器124设定至期望质量流速率(即,期望的设定点)以供验证,随后经由控制器124使气体流经最高的流动路径(即,通过流量限制器116),以操作质量流验证系统100,控制器124可以通过关闭隔离阀105与107-110以及打开隔离阀103与104(用于流经主流动路径101)与隔离阀106(用于流经流量限制器116),以将最高的流动路径连接至MFC 99。控制器124可以经由下游压力传感器114或115中的一个以记录压力测量(此可以取决于经由与其连接的系统真空泵在出口122处设定的基底真空压力以及取决于压力传感器114与115的压力等级,注意在一些实施方式中,如上所述,10Torr可以是可由压力传感器114测量的最大压力,而1000Torr可以是可由压力传感器113测量的最大压力)。类似地,控制器124可以经由压力传感器112或113以记录压力测量。随后,控制器124可以确定用于引起扼流的最小上游/下游压力比是否存在。在一些实施方式中,此可能发生在上游压力大于下游压力的两倍时。
因为隔离阀106-110是在不同尺寸的流量限制器116-120的下游,所以最初应该首先选择最高的流动路径,以测量下游压力,以确认扼流。此外,压力传感器114与115可以仅耦接至最高的流动路径,因为耦接于不同尺寸的流量限制器116-120中的每一个的下游的相似的压力传感器对可能成本高昂。
响应于确定扼流的最小上游/下游压力比存在(即,确定扼流条件存在),控制器124可以依据所存储的特征化数据而选择不同尺寸的流量限制器116-120中的一个适当者(通过打开及关闭相应隔离阀103-110),以验证MFC 99的设定点。所选择的流量限制器是在待验证的MFC 99的设定点处维持扼流的流量限制器,而不会让流量限制器的所得到的上游压力造成MFC 99匮乏(如在特征化期间所确定)。随后,可以经由温度传感器111与压力传感器112或113中的一个进行上游温度与压力测量。控制器124可以使用等式2确定质量流速率。可以重复此处理,以验证MFC 99的其他质量流速率。若发现确定的质量流速率超出MFC99的指定精度,则MFC 99可以调整(若可能)或更换。
图2图示根据一或多个实施方式的另一质量流验证系统200。质量流验证系统200可用于高流量减压应用中(即,真空式应用)。在一些实施方式中,举例而言,高流量应用可以包括高达约50slm的质量流速率,而在其他实施方式中,则不应用质量流速率的上限。可替代地,质量流验证系统200也可用于低流量减压应用中。
质量流控制器(MFC)99B可以在质量流验证系统200的入口202处耦接至质量流验证系统200。在一些实施方式中,MFC 99B可以代表经由具有共同出口的共同歧管或头部耦接至入口202的多个MFC,其中如下所述的MFC 99B可以代表待验证的多个MFC中的一个MFC(即,在验证期间让气体流动的多个MFC中的单独MFC)。MFC 99B可以是电子装置制造系统的气体输送设备的一部分或与之耦接。MFC 99B可经配置成以一或多种指定的质量流速率(即,一或多个设定点)将气体流动至电子装置制造系统的一或多个处理腔室。质量流验证系统200经配置以依据扼流原理验证MFC 99B的指定质量流速率中的一或多个。
质量流验证系统200可以包括多个隔离阀203-210与226-230、温度传感器211、压力传感器212与214、多个不同尺寸的流量限制器216-220、气体温度驯化加速器221及出口222。出口222可以耦接至电子装置制造系统的前级管线(即真空管线到系统真空泵),以在出口222处建立基底真空压力。
多个隔离阀203-210与226-230可以耦接于入口102的下游。隔离阀203与205可以是旁路流动路径223的一部分,旁路流动路径223耦接于入口202与出口222之间,并绕过多个不同尺寸的流量限制器216-220。隔离阀203与205以及旁路流动路径223可以在测量可由气体输送设备经由MFC 99B提供的有害气体之后能够进行质量流验证系统200的泵送及净化。隔离阀204可以是主验证系统阀。隔离阀203-210与226-230中的每一个可以是任何合适的电子可控制隔离阀,而能够在通过气体输送设备与质量流验证系统200所连接的电子装置制造系统以及通过质量流验证系统200内的扼流条件所提供的压力范围下阻止气体流通。
多个不同尺寸的流量限制器216-220并联耦接于入口202的下游。不同尺寸的流量限制器216-220中的每一个经配置以允许与其他不同尺寸的流量限制器216-220不同的最大流动速率。在一些实施方式中,举例而言,流量限制器216可以具有最高的流动速率,而流量限制器217可以具有高的流动速率,但比流量限制器216小。流量限制器218可以具有中等的流动速率(即,比流量限制器216与217小),而流量限制器219可以具有低的流动速率(即,比流量限制器216-218中的每一个小)。而流量限制器220可以具有最低的流动速率(即,比流量限制器216-219中的每一个小)。在一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器216-220可以是精密流量限制器。在其他实施方式中,可以使用标准流量限制器。
如图2所示,不同尺寸的流量限制器216-220中的每一个与入口202以及隔离阀206-210中的各自一个串联耦接。即,流量限制器216与隔离阀206串联耦接,流量限制器217与隔离阀207串联耦接,流量限制器218与隔离阀208串联耦接,流量限制器219与隔离阀209串联耦接,而流量限制器220与隔离阀210串联耦接。在所示的一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器216-220耦接于其各自隔离阀206-210的下游。
在其他实施方式中,取决于待由质量流验证系统200验证的质量流速率的范围,不同尺寸的流量限制器及其各自串联耦接的隔离阀的数量可以大于或小于所示的数量。待验证的质量流速率范围越大,则串联耦接的不同尺寸的流量限制器/隔离阀对的数量越多。
温度传感器211与压力传感器212中的每一个可耦接于入口202的下游以及不同尺寸的流量限制器216-220的上游。压力传感器214可以耦接于不同尺寸的流量限制器216-220的下游。如图2所示,子群组的多个(sub-plurality of)隔离阀226-230中的每一个具有与温度传感器211以及压力传感器212耦接的各自第一端口236-239(除了隔离阀230与隔离阀229共享第一端口239)。子群组的多个隔离阀226-230中的每一个也具有在不同尺寸的流量限制器216-220中的各自一个与隔离阀206-210中的各自一个之间耦接的第二端口。即,隔离阀226具有在流量限制器216与隔离阀206之间耦接的第二端口246,隔离阀227具有在流量限制器217与隔离阀207之间耦接的第二端口247,隔离阀228具有在流量限制器218与隔离阀208之间耦接的第二端口248,隔离阀229具有在流量限制器219与隔离阀209之间耦接的第二端口249,而隔离阀230具有在流量限制器220与隔离阀210之间耦接的第二端口250。
在一些实施方式中,子群组的多个隔离阀226-230中的每一个可以是适合的微型阀,经配置以允许温度传感器211与压力传感器212分别在相应隔离阀226-230打开时在不同尺寸的流量限制器216-220中的每一个的上游精确地测量温度与压力。
温度传感器211可以是热电偶,而压力传感器212与214中的每一个可以是压力计。在一些实施方式中,温度传感器211可以包括多于一个的热电偶,而压力传感器212和/或214可以包括多于一个的压力计。在一些实施方式中,压力传感器212可以是1000Torr的压力计,而压力传感器214可以是10Torr的压力计。取决于待由质量流验证系统200验证的质量流速率的范围,其他实施方式可以具有其他Torr值的压力传感器,和/或可以具有二个以上的压力传感器。
气体温度驯化加速器221可以耦接于温度传感器211的上游。气体温度驯化加速器221可以用于确保流量限制器216-220的上游的均匀气体温度分布,此可以改善质量流验证系统200的精度。气体温度驯化加速器221可以是包括具有最佳量的表面积的多孔网状材料的非活性结构,而可以导致通过其中的压降(若有的话)可以忽略不计。
质量流验证系统200可进一步包括控制器224。控制器224可以电(或以其他方式)耦接至隔离阀203-210与226-230、温度传感器211及压力传感器212与214,并控制其操作。控制器224可以是例如通用计算机,和/或可以包括能够执行计算机可读指令/软件程序的微处理器或其他合适的计算机处理器或CPU(中央处理单元)。控制器224可以包括用于存储数据与可执行其上的计算机可读指令/软件程序的内存。流量限制器特征化数据可以存储在控制器224的存储器中。
如本文所述,控制器224可以经由使用者输入命令与所存储的计算机可读指令/软件程序而配置,以设定MFC 99B的设定点,选择通过不同尺寸的流量限制器216-220中的一个的流动路径,控制隔离阀203-210与226-230中的每一个的打开及关闭,经由温度传感器211与压力传感器212及214记录及处理温度与压力测量,以及依据所记录的温度与压力测量以及等式2,确定质量流速率。控制器224也可经配置以控制质量流验证系统200的其他态样,包括例如输入/输出外部设备、功率供应器、频率电路和/或类似者。
在一些实施方式中,控制器224可以并不包括在质量流验证系统200中。相反地,控制器224可以是例如质量流验证系统200所连接的电子装置制造系统的系统控制器。经配置以操作用于验证本文所述的质量流速率的质量流验证系统200的数据与计算机可读指令/软件程序可以存储在非暂时性计算机可读介质上,例如可移动存储磁盘或装置。数据与计算机可读指令/软件程序可以从非暂时性计算机可读介质传输至系统控制器,以执行质量流验证。
可以通过将MFC 99B经由控制器224设定为期望的质量流速率(即,期望的设定点)以供验证,经由控制器224依据所存储的特征化数据选择通过不同尺寸的流量限制器216-220中的一个的适当流动路径(其中控制器224打开及关闭适当的隔离阀203-210与226-230),经由压力传感器214取得下游压力测量(以确认扼流)以及经由温度传感器211与压力传感器212取得上游温度与压力测量,以及经由控制器224使用等式2以确定质量流速率,而操作质量流验证系统200。可以重复此处理,以验证MFC 99B的其他质量流速率。若发现确定的质量流速率超出MFC 99B的指定精度,则MFC 99B可以调整(若可能)或更换。应注意,与质量流验证系统100不同,在质量流验证系统200中,因为已耦接压力传感器214,而可以在不同尺寸的流量限制器216-220中的每一个处直接测量下游压力,所以并非首先让气体流经最高的流动路径。
图3图示根据一或多个实施方式的另一质量流验证系统300。质量流验证系统300可用于大气应用(即,非真空应用)中,或者也可用于减压应用中,如下文进一步描述。
质量流控制器(MFC)99C可以在质量流验证系统300的入口302处耦接至质量流验证系统300。在一些实施方式中,MFC 99C可以代表经由具有共同出口的共同歧管或头部耦接至入口302的多个MFC,其中如下所述的MFC 99C可以代表待验证的多个MFC中的一个MFC(即,在验证期间让气体流动的多个MFC中的单独MFC)。MFC 99C可以是电子装置制造系统的气体输送设备的一部分或与之耦接。MFC 99C可经配置成以一或多种指定的质量流速率(即,一或多个设定点)将气体流动至电子装置制造系统的一或多个处理腔室。质量流验证系统300经配置以依据扼流原理验证MFC 99C的指定质量流速率中的一或多个。
质量流验证系统300可以包括多个隔离阀303-310、331及333、温度传感器311、压力传感器312与314、多个不同尺寸的流量限制器316-320、气体温度驯化加速器321、出口322、死路槽(dead-end tank)325、真空泵332及输入端口334。
输入端口334可以耦接至CDA(干净且干燥的空气)或氮气源。真空泵332可以是例如文氏真空产生器,并可以具有排出端口335,排出端口335可以耦接至电子装置制造系统的减轻系统或用于接收所排除气体的其他合适的装置。死路槽325可以具有例如约25公升的容积。在其他实施方式中,死路槽325可以具有其他容积。
多个隔离阀303-310、331及333可以耦接于入口302的下游。隔离阀303与305可以是旁路流动路径323的一部分,旁路流动路径323耦接于入口302与出口322之间,并绕过多个不同尺寸的流量限制器316-320。隔离阀304可以是主验证系统阀。隔离阀303-310、331及333可以是任何合适的电子可控制隔离阀,其能够阻止在真空泵332建立的压力范围以及质量流验证系统300内的扼流条件下的气体流动。
多个不同尺寸的流量限制器316-320并联耦接于入口302的下游。不同尺寸的流量限制器316-320中的每一个经配置以允许与其他不同尺寸的流量限制器316-320不同的最大流动速率。在一些实施方式中,举例而言,流量限制器316可以具有最高的流动速率,而流量限制器317可以具有高的流动速率,但比流量限制器316小。流量限制器318可以具有中等的流动速率(即,比流量限制器316与317小),而流量限制器319可以具有低的流动速率(即,比流量限制器316-318中的每一个小)。而流量限制器320可以具有最低的流动速率(即,比流量限制器316-319中的每一个小)。在一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器316-320可以是精密流量限制器。在其他实施方式中,可以使用标准流量限制器。
如图3所示,不同尺寸的流量限制器316-320中的每一个与入口302以及隔离阀306-310中的各自一个串联耦接。即,流量限制器316与隔离阀306串联耦接,流量限制器317与隔离阀307串联耦接,流量限制器318与隔离阀308串联耦接,流量限制器319与隔离阀309串联耦接,而流量限制器320与隔离阀310串联耦接。在所示的一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器316-320耦接于其各自隔离阀306-310的下游。
在其他实施方式中,取决于待由质量流验证系统300验证的质量流速率的范围,不同尺寸的流量限制器及其各自串联耦接的隔离阀的数量可以大于或小于所示的数量。待验证的质量流速率范围越大,则串联耦接的不同尺寸的流量限制器/隔离阀对的数量越多。
温度传感器311与压力传感器312中的每一个可耦接于入口302的下游以及流量限制器316-320的上游。压力传感器314可以耦接于流量限制器316-320的下游,更特定为耦接至死路槽325。温度传感器311可以是热电偶,而压力传感器312与314中的每一个可以是压力计。在一些实施方式中,温度传感器311可以包括多于一个的热电偶,而压力传感器312和/或314可以包括多于一个的压力计。在一些实施方式中,压力传感器312可以是1000Torr的压力计,而压力传感器314可以是10Torr的压力计。取决于待由质量流验证系统300验证的质量流速率的范围以及由真空泵332建立的基底真空压力,其他实施方式可以具有其他Torr值的压力传感器,和/或可以具有二个以上的压力传感器。
气体温度驯化加速器321可以耦接于温度传感器311的上游。气体温度驯化加速器321可以用于确保流量限制器316-320的上游的均匀气体温度分布,此可以改善质量流验证系统300的精度。气体温度驯化加速器321可以是包括具有最佳量的表面积的多孔网状材料的非活性结构,而可以导致通过其中的压降(若有的话)可以忽略不计。
如图3所示,死路槽325耦接至出口322,并串联耦接于不同尺寸的流量限制器316-320中的每一个的下游。真空泵332耦接于死路槽325的下游,并在死路槽325与输入端口334之间串联耦接。死路槽325、真空泵332及隔离阀331与333已经包括在质量流验证系统300中,以在可以执行质量流验证期间在流量限制器316-320上建立扼流条件一段足够的时间,如下文进一步描述。
质量流验证系统300可进一步包括控制器324。控制器324可以电(或以其他方式)耦接至隔离阀303-310、331及333、温度传感器311、压力传感器312与314及真空泵332,并控制其操作。控制器324可以是例如通用计算机,和/或可以包括能够执行计算机可读指令/软件程序的微处理器或其他合适的计算机处理器或CPU(中央处理单元)。控制器324可以包括用于存储数据与可执行其上的计算机可读指令/软件程序的存储器。流量限制器特征化数据可以存储在控制器324的存储器中。
如本文所述,控制器324可以经由使用者输入命令与所存储的计算机可读指令/软件程序而配置,以设定MFC 99C的设定点,选择通过不同尺寸的流量限制器316-320中的一个的流动路径,控制隔离阀303-310、331及333中的每一个的打开及关闭,经由真空泵332设定基底真空压力,经由温度传感器311与压力传感器312及314记录及处理温度与压力测量,以及依据所记录的温度与压力测量以及等式2,确定质量流速率。控制器324也可经配置以控制质量流验证系统300的其他态样,包括例如输入/输出外部设备、功率供应器、频率电路和/或类似者。
在一些实施方式中,控制器324可以并不包括在质量流验证系统300中。相反地,控制器324可以是例如质量流验证系统300所连接的电子装置制造系统的系统控制器。经配置以操作用于验证本文所述的质量流速率的质量流验证系统300的数据与计算机可读指令/软件程序可以存储在非暂时性计算机可读介质上,例如可移动存储磁盘或装置。数据与计算机可读指令/软件程序可以从非暂时性计算机可读介质传输至系统控制器,以执行质量流验证。
在质量流验证之前,可以将MFC 99C设定为零设定点(即,没有流量),可以打开隔离阀304以及306-310、331及333中的任一个,而真空泵332可操作以在死路槽325中及在出口322处建立基底真空压力,而足以在质量流验证期间在不同尺寸的流量限制器316-320上建立扼流条件。在一些实施方式中,基底真空压力可以在200Torr至1Torr的范围内,一旦达到,则可以关闭隔离阀331与333。
响应于基底真空压力的建立,可以通过将MFC 99C经由控制器324设定为期望的质量流速率(即,期望的设定点)以供验证,经由控制器324依据所存储的特征化数据选择通过不同尺寸的流量限制器316-320中的一个的适当流动路径(其中控制器324打开及关闭适当的隔离阀303-310),经由压力传感器314测量下游压力(以测量基底真空压力),以及经由温度传感器311与压力传感器312测量上游温度与压力,而操作质量流验证系统300。应注意,随着气体通过所选择的流动路径流入死路槽325,最初建立在死路槽325与出口322处的基底真空压力可以是临时的。因此,所选择的流动路径中的流量限制器上的扼流条件也可以是临时的,因此,应在维持扼流的时间期间进行温度与压力的测量。
图3A图示根据本公开内容的一或多个实施方式的质量流验证系统300中的压力对时间的曲线图300A。压力曲线381表示通过下游压力传感器314在死路槽325测量的压力,而压力曲线382表示通过上游压力传感器312测量的压力。在气体开始流经MFC 99C之后不久(即约1秒),死路槽325中的真空压力开始稳定上升,如压力曲线381所示。通过上游压力传感器312测量的压力也上升,但是在一些实施方式中,在再次上升之前保持约4.5秒的恒定,如压力曲线382所示。在此恒定压力扼流持续时间383期间发生扼流。因此,应在此时间期间进行上游温度与压力测量,在一些实施方式中,此时间是在气体开始流经MFC 99C之后的约2.0至6.5秒之间。
此外,因为压力传感器312耦接于不同尺寸的流量限制器316-320的上游的隔离阀306-310的上游,所以压力传感器312所进行的压力测量可能与不同尺寸的流量限制器316-320的直接上游(即,在流量限制器与其各自隔离阀之间)的那些压力测量不一样。图3A也包括压力曲线384,压力曲线384表示当各自压力传感器位于不同尺寸的流量限制器316-320中的每一个与隔离阀306-310之间时,在流量限制器316-320中的一个的直接上游所测量的压力。尽管两个压力之间的差异可能很小(如压力曲线382与384所示(例如,在一些实施方式中为约10Torr)),但是差异可能足以不利地影响用于验证目的的所确定的质量流速率的精确度。
因此,为了确定精确的质量流速率,由压力传感器312所测量的压力可以转换成位于所选择的流动路径中的流量限制器的直接上游的压力传感器所测量的压力值。在一些实施方式中,可以使用依据已知流体力学的合适的模型式计算算法,以解释在压力传感器312的位置与不同尺寸的流量限制器316-320中的每一个的直接上游的位置之间的压力差。
图3A中所示的数据可以依据包含以下状况的分析:在一秒钟内升高100slm的氢气的MFC设定点、具有2.5mm孔口与0.7导通阀的25升的死路槽、100Torr的初始底座真空压力及维持在600Torr下以防止MFC匮乏的MFC的下游的压力。
响应于测量上游温度并转换所测量的上游压力,控制器324可以使用等式2确定质量流速率。可以重复此处理,以验证MFC 99C的其他质量流速率。若发现确定的质量流速率超出MFC 99C的指定精度,则MFC 99C可以调整(若可能)或更换。
在一些实施方式中,质量流验证系统300可以不包括死路槽325,其中真空泵332可以直接耦接至出口322。在这些实施方式中,真空泵332可以具有50slm或更高的连续流量,此可能足以在验证期间维持稳定的基底真空压力。
图4图示根据一或多个实施方式的另一质量流验证系统400。质量流验证系统400可用于大气应用(即,非真空应用)中,或者也可用于减压应用中。
质量流控制器(MFC)99D可以在质量流验证系统400的入口402处耦接至质量流验证系统400。在一些实施方式中,MFC 99D可以代表经由具有共同出口的共同歧管或头部耦接至入口402的多个MFC,其中如下所述的MFC 99D可以代表待验证的多个MFC中的一个MFC(即,在验证期间让气体流动的多个MFC中的单独MFC)。MFC 99D可以是电子装置制造系统的气体输送设备的一部分或与之耦接。MFC 99D可经配置成以一或多种指定的质量流速率(即,一或多个设定点)将气体流动至电子装置制造系统的一或多个处理腔室。质量流验证系统400经配置以依据扼流原理验证MFC 99D的指定质量流速率中的一或多个。
质量流验证系统400可以包括多个隔离阀403-410、426-430、431及433;温度传感器411;压力传感器412与414;多个不同尺寸的流量限制器416-420、气体温度驯化加速器421、出口422、死路槽425、真空泵432及输入端口434。
输入端口434可以耦接至CDA(干净且干燥的空气)或氮气源。真空泵432可以是例如小型真空泵,并可以具有排出端口435,排出端口435可以耦接至电子装置制造系统的减轻系统或用于接收所排除气体的其他合适的装置。死路槽425可以具有例如约25升的容积。在其他实施方式中,死路槽425可以具有其他容积。
多个隔离阀403-410、426-430、431及433可以耦接于入口402的下游。隔离阀403与405可以是旁路流动路径423的一部分,旁路流动路径423耦接于入口402与出口422之间,并绕过多个不同尺寸的流量限制器416-420。隔离阀404可以是主验证系统阀。隔离阀403-410、426-430、431及433可以是任何合适的电子可控制隔离阀,其能够阻止在真空泵432建立的压力范围以及质量流验证系统400内的扼流条件下的气体流动。
多个不同尺寸的流量限制器416-420并联耦接于入口402的下游。不同尺寸的流量限制器416-420中的每一个经配置以允许与其他不同尺寸的流量限制器416-420不同的最大流动速率。在一些实施方式中,举例而言,流量限制器416可以具有最高的流动速率,而流量限制器417可以具有高的流动速率,但比流量限制器416小。流量限制器418可以具有中等的流动速率(即,比流量限制器416与417小),而流量限制器419可以具有低的流动速率(即,比流量限制器416-418中的每一个小)。而流量限制器420可以具有最低的流动速率(即,比流量限制器416-419中的每一个小)。在一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器416-420可以是精密流量限制器。在其他实施方式中,可以使用标准流量限制器。
如图4所示,不同尺寸的流量限制器416-420中的每一个与入口402以及隔离阀406-410中的各自一个串联耦接。即,流量限制器416与隔离阀406串联耦接,流量限制器417与隔离阀407串联耦接,流量限制器418与隔离阀408串联耦接,流量限制器419与隔离阀409串联耦接,而流量限制器420与隔离阀410串联耦接。在所示的一些实施方式中,不同尺寸的流量限制器416-420耦接于其各自隔离阀406-410的下游。
在其他实施方式中,取决于待由质量流验证系统400验证的质量流速率的范围,不同尺寸的流量限制器及其各自串联耦接的隔离阀的数量可以大于或小于所示的数量。待验证的质量流速率范围越大,则串联耦接的不同尺寸的流量限制器/隔离阀对的数量越多。
温度传感器411与压力传感器412中的每一个可耦接于入口402的下游以及不同尺寸的流量限制器416-420的上游。压力传感器414可以耦接于不同尺寸的流量限制器416-420的下游,更特定为耦接至死路槽425。如图4所示,子群组的多个隔离阀426-430中的每一个具有与温度传感器411以及压力传感器412耦接的各自第一端口436-439(除了隔离阀430与隔离阀429共享第一端口439)。子群组的多个隔离阀426-430中的每一个也具有在不同尺寸的流量限制器416-420中的各自一个与隔离阀406-410中的各自一个之间耦接的第二端口。即,隔离阀426具有在流量限制器416与隔离阀406之间耦接的第二端口446,隔离阀427具有在流量限制器417与隔离阀407之间耦接的第二端口447,隔离阀428具有在流量限制器418与隔离阀408之间耦接的第二端口448,隔离阀429具有在流量限制器419与隔离阀409之间耦接的第二端口449,而隔离阀430具有在流量限制器420与隔离阀410之间耦接的第二端口450。
在一些实施方式中,子群组的多个隔离阀426-430中的每一个可以是适合的微型阀,经配置以允许温度传感器411与压力传感器412分别在相应隔离阀426-430打开时在不同尺寸的流量限制器416-420中的每一个的直接上游精确地测量温度与压力。
温度传感器411可以是热电偶,而压力传感器412与414中的每一个可以是压力计。在一些实施方式中,温度传感器411可以包括多于一个的热电偶,而压力传感器412和/或414可以包括多于一个的压力计。在一些实施方式中,压力传感器412可以是1000Torr的压力计,而压力传感器414可以是10Torr的压力计。取决于待由质量流验证系统400验证的质量流速率的范围,其他实施方式可以具有其他Torr值的压力传感器,和/或可以具有二个以上的压力传感器。
气体温度驯化加速器421可以耦接于温度传感器411的上游。气体温度驯化加速器421可以用于确保流量限制器416-420的上游的均匀气体温度分布,此可以改善质量流验证系统400的精度。气体温度驯化加速器421可以是包括具有最佳量的表面积的多孔网状材料的非活性结构,而可以导致通过其中的压降(若有的话)可以忽略不计。
如图4所示,死路槽425耦接至出口422,并串联耦接于不同尺寸的流量限制器416-420中的每一个的下游。真空泵432耦接于死路槽425的下游,并在死路槽425与输入端口434之间串联耦接。死路槽425、真空泵432及隔离阀431与433已经包括在质量流验证系统400中,以在可以执行质量流验证期间在流量限制器416-420上建立扼流条件一段足够的时间,如下文进一步描述。
质量流验证系统400可进一步包括控制器424。控制器424可以电(或以其他方式)耦接至隔离阀403-410、426-430、431及433、温度传感器411、压力传感器412与414及真空泵432,并控制其操作。控制器424可以是例如通用计算机,和/或可以包括能够执行计算机可读指令/软件程序的微处理器或其他合适的计算机处理器或CPU(中央处理单元)。控制器424可以包括用于存储数据与可执行其上的计算机可读指令/软件程序的存储器。流量限制器特征化数据可以存储在控制器424的存储器中。
如本文所述,控制器424可以经由使用者输入命令与所存储的计算机可读指令/软件程序而配置,以设定MFC 99D的设定点,选择通过不同尺寸的流量限制器416-420中的一个的流动路径,控制隔离阀403-410、426-430、431及433中的每一个的打开及关闭,经由真空泵432设定基底真空压力,经由温度传感器411与压力传感器412及414记录及处理温度与压力测量,以及依据所记录的温度与压力测量以及等式2,确定质量流速率。控制器424也可经配置以控制质量流验证系统400的其他态样,包括例如输入/输出外部设备、功率供应器、频率电路和/或类似者。
在一些实施方式中,控制器424可以并不包括在质量流验证系统400中。相反地,控制器424可以是例如质量流验证系统400所连接的电子装置制造系统的系统控制器。经配置以操作用于验证本文所述的质量流速率的质量流验证系统400的数据与计算机可读指令/软件程序可以存储在非暂时性计算机可读介质上,例如可移动存储磁盘或装置。数据与计算机可读指令/软件程序可以从非暂时性计算机可读介质传输至系统控制器,以执行质量流验证。
在质量流验证之前,可以将MFC 99D设定为零设定点(即,没有流量),可以打开隔离阀404以及406-410、431及433中的任一个,而真空泵432可操作以在死路槽425中及在出口422处建立基底真空压力,而足以在质量流验证期间在不同尺寸的流量限制器416-420上建立扼流条件。在一些实施方式中,基底真空压力可以在200Torr至1Torr的范围内,一旦达到,则可以关闭隔离阀431与433。
响应于基底真空压力的建立,可以通过将MFC 99D经由控制器424设定为期望的质量流速率(即,期望的设定点)以供验证,经由控制器424依据所存储的特征化数据选择通过不同尺寸的流量限制器416-420中的一个的适当流动路径(其中控制器424打开及关闭适当的隔离阀403-410与426-430),经由压力传感器414测量下游压力(以测量基底真空压力),以及经由温度传感器411与压力传感器412测量上游温度与压力,而操作质量流验证系统400。
如同在质量流验证系统300中,应在经由死路槽425维持扼流的时间期间进行这些测量,如图3A的扼流持续时间383所示,在一些实施方式中,扼流持续时间383可以是在气体开始流经MFC 99D之后的约2.0-6.5秒。此扼流持续时间可以依据包含以下状况的分析:在一秒钟内升高100slm的氢气的MFC设定点、具有2.5mm孔口与0.7导通阀的25升的死路槽、100Torr的初始底座真空压力及维持在600Torr下以防止MFC匮乏的MFC的下游的压力。
因为压力传感器412已耦接,而可以在不同尺寸的流量限制器416-420的直接上游进行压力测量,所以压力测量不需要如质量流验证系统300经由模型式计算算法转换。
响应于测量上游温度与压力,控制器424可以使用等式2确定质量流速率。可以重复此处理,以验证MFC 99D的其他质量流速率。若发现确定的质量流速率超出MFC 99D的指定精度,则MFC 99D可以调整(若可能)或更换。
在一些实施方式中,质量流验证系统400可以不包括死路槽325,其中真空泵432可以直接耦接至出口422。在这些实施方式中,真空泵432可以具有50slm或更高的连续流量,此可能足以在验证期间维持稳定的基底真空压力。
尽管质量流验证系统300与400包括其本身用于大气应用的真空泵,但是每一个可以用于使用其本身用于减压应用的系统真空泵的电子装置制造系统。在一些减压应用中,从电子装置制造系统的系统真空泵到质量流验证系统出口(例如出口122或222)的连接可能不是直接的。相反地,此种连接可能涉及电子装置制造系统内的几个流动路径限制和/或其他复杂性,而可能不利地影响系统真空泵提供及维持稳定及满意的基底真空压力以让质量流验证系统100或200能够在扼流期间进行质量流验证的能力。因此,质量流验证系统300和/或400的死路槽与真空泵布置可以允许那些系统在此种减压应用中可替代地使用,以初始且快速地实现稳定的基底真空压力,而暂时维持扼流,以进行质量流验证。
图5图示根据一或多个实施方式的电子装置制造系统500。电子装置制造系统500可以包括MFC 599、质量流验证系统560及处理腔室570。在一些实施方式中,MFC 599可以代表经由共同歧管或头部耦接至共同出口的多个MFC,其中如下所述的MFC 599可以代表待验证的多个MFC中的一个MFC(即,在验证期间让气体流动的多个MFC中的单独MFC)。
处理腔室570可以经由隔离阀573耦接至与质量流控制器599耦接的流动路径572。处理腔室570可经配置以经由MFC 599接收一或多个处理化学品,并具有减压化学气相沉积处理或减压外延处理,或者执行于其中的一或多种沉积、氧化、硝化、蚀刻、抛光、清洁和/或光刻处理。
质量流验证系统560可以具有入口502与出口522。入口502可以经由隔离阀573耦接至MFC 599。质量流验证系统560可以是质量流验证系统100、200、300或400中的任一个。
在电子装置制造系统500在减压应用下操作的那些实施方式中,质量流验证系统560可以是质量流验证系统100、200、300或400中的任一个。质量流验证系统560可以经由出口522及经由隔离阀575耦接至电子装置制造系统500的系统真空泵565。系统真空泵565也可经由隔离阀575耦接至处理腔室570。
在电子装置制造系统500在大气应用下操作的那些实施方式中,质量流验证系统560可以是质量流验证系统300或400。在这些实施方式中,系统真空泵565可以从电子装置制造系统500中排除。
电子装置制造系统500和/或质量流验证系统560的操作可由控制器(例如控制器124、224、324或424中的一个)控制。
图6图示根据一或多个实施方式验证质量流速率的方法600。在处理方块602处,方法600可以包括以下步骤:在扼流条件期间造成气体仅流经多个不同尺寸的流量限制器中的一个。举例而言,参照图2,控制器224可以将MFC 99B设定为特定的质量流速率,关闭隔离阀205与207-210,打开用于流经主流动路径201的隔离阀203,以及打开隔离阀204与206,以允许气体从MFC 99B仅流经流量限制器216。
在处理方块604处,可以在扼流条件期间测量多个不同尺寸的流量限制器中的该一个的上游的压力,以取得所测量的压力值。举例而言,再次参照图2,控制器224可以打开隔离阀226,且关闭隔离阀227-230,并从压力传感器212接收所测量的压力值。
在处理方块606处,方法600可以包括以下步骤:在扼流条件期间测量多个不同尺寸的流量限制器中的该一个的上游的温度,以取得所测量的温度值。继续图2的实例,控制器224可以从温度传感器211接收所测量的温度值。
以及在处理方块606处,方法600可以包括以下步骤:通过将预定流量限制器系数、预定气体校正因子及预定温度值施加至所测量的压力值与所测量的温度值,而确定质量流速率。举例而言,控制器224可以通过应用等式2以及存储在控制器224的存储器中的适当的用于流量限制器216与流经其中的特定气体的预定流量限制器系数、预定气体校正因子及预定温度值并依据压力与温度的测量值,而确定质量流速率。
上述方法600的处理方块可以利用不限于所示及描述的顺序及次序的顺序或次序而执行或实行。举例而言,在一些实施方式中,可以与处理方块606同时或在处理方块606之后执行处理方块604(在此种情况下,针对处理方块604所述而在任何温度和/或压力测量之前打开及关闭合适的隔离值226-230)。
在一些实施方式中,非暂时性计算机可读介质(例如可移动存储磁盘或装置)可以包括存储其上而能够由处理器(例如控制器124-424)执行的计算机可读指令,以执行方法600的处理方块602、604、606及608。
前面的描述仅公开本公开内容的示例性实施方式。上述公开的组件、设备、系统及方法的修改可以落入本公开内容的范围内。因此,尽管已经公开本公开内容的示例性实施方式,但是应理解,其他实施方式也可以落在本公开内容由所附权利要求书限定的范围内。
Claims (20)
1.一种质量流验证系统,包含:
入口,输入目标气体流;
第一压力传感器;
流量限制器,耦接于所述第一压力传感器的下游;
泵;和
一种处理装置,用于:
造成所述泵在所述流量限制器的下游建立基底真空压力;
造成所述目标气体流经所述入口并流经所述流量限制器;
使用所述第一压力传感器监测所述流量限制器的上游的所述目标气体的第一压力;
使用所述目标气体的所述第一压力,识别通过所述流量限制器的所述目标气体的扼流的限制持续时间段,其中所述限制持续时间段之后是所述目标气体的压力增加的时间段;和
使用所述目标气体的第一压力值,确定所述目标气体的质量流速率,其中在所述扼流的限制持续时间段获得所述目标气体的所述第一压力值。
2.如权利要求1所述的质量流验证系统,进一步包含:
槽,耦接于所述流量限制器的下游和所述泵的上游。
3.如权利要求2所述的质量流验证系统,进一步包含:
第二压力传感器,耦接于所述槽,其中所述处理装置进一步使用所述第二压力传感器,监测所述流量限制器的下游的所述目标气体的第二压力,并且其中为了识别通过所述流量限制器的所述目标气体的所述扼流的所述限制持续时间段,所述处理装置进一步使用所述目标气体的所述第二压力。
4.如权利要求1所述的质量流验证系统,其中所述扼流的限制持续时间段的持续时间在10秒以下,并且其中所述基底真空压力不超过200Torr。
5.如权利要求1所述的质量流验证系统,进一步包含:
温度传感器,用于确定所述流量限制器的上游的所述目标气体的温度值,其中为了确定所述目标气体的质量流速率,所述处理装置进一步使用所述温度值。
6.如权利要求5所述的质量流验证系统,其中为了确定所述目标气体的质量流速率,所述处理装置进一步用于:
校正所述目标气体的分子量与参考气体的分子量之间的差异。
7.一种确定目标气体的质量流速率的方法,所述方法包含以下步骤:
在第一流量限制器的下游建立基底真空压力,其中所述第一流量限制器耦接于入口的下游;
允许所述目标气体流经所述入口并流经所述第一流量限制器;
监测所述第一流量限制器的上游的所述目标气体的压力;
基于所述目标气体的所监测的压力,识别通过所述第一流量限制器的目标气体的扼流的限制持续时间段,其中所述限制持续时间段之后是所述目标气体的压力增加的时间段;和
使用所述目标气体的第一压力值,确定所述目标气体的质量流速率,其中在所述扼流的限制持续时间段获得所述目标气体的所述第一压力值。
8.如权利要求7所述的方法,其中在第一流量限制器的下游建立基底真空压力包含以下步骤:
造成耦接于槽的泵操作,其中所述槽耦接于所述第一流量限制器的下游和出口的上游。
9.如权利要求8所述的方法,其中在第一流量限制器的下游建立基底真空压力进一步包含防止所述目标气体流通过所述出口。
10.如权利要求7所述的方法,其中识别通过所述第一流量限制器的目标气体的扼流的限制持续时间段包含以下步骤:
监测所述第一流量限制器的下游的所述目标气体的压力。
11.如权利要求10所述的方法,其中监测所述第一流量限制器的下游的所述目标气体的压力包含使用耦接于槽的第二压力传感器,其中所述槽耦接于所述第一流量限制器的下游。
12.如权利要求7所述的方法,其中所述扼流的限制持续时间段的持续时间在10秒以下。
13.如权利要求7所述的方法,其中确定所述目标气体的质量流速率包含以下步骤:
确定所述第一流量限制器的上游的所述目标气体的温度值。
14.如权利要求13所述的方法,其中确定所述目标气体的质量流速率进一步包含以下步骤:
校正所述目标气体的分子量与参考气体的分子量之间的差异。
15.如权利要求7所述的方法,其中允许所述目标气体流经所述入口并流经所述第一流量限制器包含打开第一隔离阀,所述第一隔离阀耦接于所述入口的下游并与所述第一流量限制器串联耦接。
16.如权利要求15所述的方法,进一步包含以下步骤:
防止所述目标气体流通过第二流量限制器,其中所述第二流量限制器耦接于所述入口的下游并与所述第一流量限制器并联耦接,并且其中所述第二流量限制器与所述第一流量限制器的尺寸不同。
17.如权利要求16所述的方法,其中允许所述目标气体流经所述第一流量限制器并防止所述目标气流通过所述第二流量限制器是响应于接收到所述目标气流通过质量流控制器的出口的设定值的指示,其中所述质量流控制器的所述出口在所述入口的上游。
18.如权利要求16所述的方法,其中防止所述目标气体流通过所述第二流量限制器包含关闭第二隔离阀,所述第二隔离阀与所述第二流量限制器串联耦接并与所述第一隔离阀并联耦接。
19.如权利要求7所述的方法,其中所述基底真空压力不超过200Torr。
20.一种验证由质量流控制器输出的气体的设定质量流速率的方法,所述方法包含以下步骤:
接收气体流通过所述质量流控制器的出口的设定值的指示;
防止所述气体流通过入口,其中所述入口耦接于所述质量流控制器的出口的下游;
确定气体通过第一流量限制器的设定质量流速率在扼流条件下发生,其中所述第一流量限制器耦接于所述入口的下游;
防止所述气体流通过第二流量限制器,其中所述第二流量限制器耦接于所述入口的下游并与所述第一流量限制器并联耦接,并且其中所述第二流量限制器与所述第一流量限制器的尺寸不同;
在所述第一流量限制器的下游建立基底真空压力;
允许所述气体流经所述入口并流经所述第一流量限制器;
监测所述第一流量限制器的上游的气体的第一压力;
识别通过所述第一流量限制器的气体的扼流的限制持续时间段,其中所述限制持续时间段之后是所述气体的压力增加的时间段;和
使用所述气体的第一压力值来确定所述气体的质量流速率,其中在所述扼流的限制持续时间段获得所述气体的所述第一压力值。
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