CN101369514A - 半导体加工设备的供气系统及其气体流量校准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体加工设备的供气系统及其气体流量校准的方法，包括气路盒，用于向反应腔室供气，气路盒设有质量流量控制器MFC，气路盒上还设有气路盒清洗管路，气路盒清洗管路上设有校准隔离阀，可以将气路盒清洗管路隔离封闭，通过MFC向所述气路盒清洗管路中通入一定流量的气体，然后根据理想气体状态方程计算进入气路盒清洗管路中的气体的实际流量，并将该流量与MFC的设定流量进行比较，并根据比较的结果对所述供气系统的气体流量进行校准。使该系统及方法成本低、校准时间短。

Description

半导体加工设备的供气系统及其气体流量校准的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体加工技术，尤其涉及一种半导体加工设备的供气系统及其气体流量校准的方法。

背景技术

半导体加工设备在进行半导体加工过程中，通过供气系统向反应腔室供应工艺气体，在半导体加工过程中，气体的流量是一个重要的技术指标，供气管路上设有MFC(质量流量控制器)控制气体流量，为了保证气体流量的准确，需要定期检验MFC是否发生偏移。

现有技术一，对MFC进行检验的方法是，采用专用的MFV(Mass FlowVerifier；气体流量检测设备)进行流量校准，其中MFV内部实现气体流量校验功能。

上述现有技术一至少存在以下缺点：MFV需要单独采购，价值过高，增加了半导体加工设备的成本。

现有技术二，对MFC进行检验的方法是，利用反应腔室的压升率计算气体流量。

如图1所示，将气体通入密闭的反应腔室1，通过计算反映腔室1的压升率得到气体流量，反应腔室1体积V固定，假设其温度T不变，向反应腔室通入固定流量的气体时，通过测量某段时间内的压力的变化，根据理想气态方程：

PV＝nRT式中，P为气体压强；V为气体体积；n为气体物质的量；T为气体的绝对温度；R为气体常量。求导得公式 $Q=n^{,}=\frac{V}{\mathrm{RT}}P\′$ 可以计算MFC的流量Q。

首先将反应腔室1抽到真空状态，然后设定MFC12的流量Q₀，并向反应腔室1通入气体，由真空规二10测量反应腔室1内的压力，并根据通气的时间计算反应腔室1内的压升率P′，由公式 $Q=n^{,}=\frac{V}{\mathrm{RT}}P\′$ 计算实际的气体流量Q，当100％*|Q-Q₀|/Q超出一定范围时认为该路MFC需要进行校准。

上述现有技术二至少存在以下缺点：进行气体校准的时间长，尤其当反应腔室体积较大时(如300mm刻蚀设备)，进行校准的时间更长。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体加工设备的供气系统及其气体流量校准的方法。该系统及方法成本低、校准时间短。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明半导体加工设备的供气系统，包括气路盒，用于向反应腔室供气，所述气路盒设有质量流量控制器MFC，所述气路盒上还设有气路盒清洗管路，所述的气路盒清洗管路上设有校准隔离阀。

本发明上述的半导体加工设备的供气系统的气体流量校准的方法，包括

关闭所述校准隔离阀，通过MFC向所述气路盒清洗管路中通入一定流量的气体；

根据理想气体状态方程计算进入气路盒清洗管路中的气体的实际流量，并将该流量与MFC的设定流量进行比较，并根据比较的结果对所述供气系统的气体流量进行校准。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的半导体加工设备的供气系统及其气体流量校准的方法。由于在气路盒清洗管路上设有校准隔离阀，可以将气路盒清洗管路隔离封闭，通过MFC向所述气路盒清洗管路中通入一定流量的气体，然后根据理想气体状态方程计算进入气路盒清洗管路中的气体的实际流量，并将该流量与MFC的设定流量进行比较，并根据比较的结果对所述供气系统的气体流量进行校准。

既不必采用专用的MFV进行流量校准，又能避免反应腔室体积过大造成的气体校准的时间过长，使该系统及方法成本低、校准时间短。

附图说明

图1为现有技术中半导体加工设备的供气系统的结构示意图；

图2为本发明中半导体加工设备的供气系统的结构示意图。

图中：1.反应腔室；2.摆阀；3.分子泵；4.分子泵隔离阀；5.气动阀三；6.真空规一；7.干泵；8.旁路阀；9.气路盒清洗管路；10.真空规二；11.气动阀二；12.MFC；13.气动阀一；14.压力传感器；15.MFC清洗阀；16.工艺气体管路；17.氮气管路；18.气路盒；19.气路盒清洗阀；20.校准隔离阀

具体实施方式

本发明的半导体加工设备的供气系统的具体实施方式，如图2所示，包括气路盒18，用于向反应腔室1供气，所述气路盒18设有MFC(质量流量控制器)12，所述气路盒18上还设有气路盒清洗管路9，所述的气路盒清洗管路9上设有校准隔离阀20。所述的气路盒18与校准隔离阀20之间的气路盒清洗管路9上设有真空规一6。

这样就可以利用校准隔离阀20将气路盒18与干泵7之间的气路盒清洗管路9隔离为一段封闭的管道，可以用作进行气体流量校准的腔室，由真空规一6对该腔室的气体压力进行测定。

本发明的上述的半导体加工设备的供气系统的气体流量校准的方法，其具体实施方式，包括

关闭校准隔离阀20，通过MFC12向所述气路盒清洗管路9中通入一定流量的气体；

根据理想气体状态方程计算进入气路盒清洗管路中的气体的实际流量，并将该流量与MFC的设定流量进行比较，并根据比较的结果对所述供气系统的气体流量进行校准。

可以对所述气体的实际流量与MFC的设定流量的差值设定一个门限值，当所述差值超过门限值时，则对所述MFC进行校准。

具体实施例，进行气体流量校准时首先关闭气动阀三5和校准隔离阀20，设定MFC12的流量Q₀，气体依次通过气动阀一13、MFC12、气动阀二11、气路盒清洗阀19进入气路盒清洗管路9，由真空规一6测量气路盒清洗管路9内的压力，并根据通气的时间计算气路盒清洗管路9内压升率P′，由公式 $Q=n^{,}=\frac{V}{\mathrm{RT}}P\′$ 计算实际的气体流量Q，当100％*|Q-Q₀|/Q超出一定范围时认为该路MFC12需要进行校准。为了达到较高精度，还可以采用一些统计方法如多样本的加权平均算法，可以进一步提高校准精度。

在通入气体前，可以通过干泵7使气路盒清洗管路9中保持需要的真空度。

本发明用气路盒清洗管路9作为进行气体流量校准的腔室，减小了用于校准的体积，使相同压升ΔP的时间更短，大大缩短了气体流量校准所用时间。同时进行校准时通入的工艺气体也更少，对于经常进行校准操作的设备来说，降低了气体消耗的成本。。

同时，由于体积减小，压力变化更加明显，有效地避免了扰动误差，从而提高了校准精度。

且在校准时不对反应腔室通气，可以免去对腔室清洗的过程，节省了时间。

本发明不限于在气路盒清洗管路9上增加校准隔离阀20形成进行气体流量校准的腔室，还可以单接一个连接干泵7到气路盒18的气路或者在气路上连接一个小腔室(或者粗管气路)来减小用于校准的管路容积，以达到和本发明相同的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种半导体加工设备的供气系统，包括气路盒，用于向反应腔室供气，所述气路盒设有质量流量控制器MFC，所述气路盒上还设有气路盒清洗管路，其特征在于，所述的气路盒清洗管路上设有校准隔离阀。

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备的供气系统，其特征在于，所述的气路盒与校准隔离阀之间的气路盒清洗管路上设有真空规一。

3.一种权利要求1或2所述的半导体加工设备的供气系统的气体流量校准的方法，其特征在于，包括

关闭所述校准隔离阀，通过MFC向所述气路盒清洗管路中通入一定流量的气体；

根据理想气体状态方程计算进入气路盒清洗管路中的气体的实际流量，并将该流量与MFC的设定流量进行比较，并根据比较的结果对所述供气系统的气体流量进行校准。

4.根据权利要求3所述的气体流量校准的方法，其特征在于，所述气路盒清洗管路中气体的压力由真空规一测定。

5.根据权利要求3所述的气体流量校准的方法，其特征在于，对所述气体的实际流量与MFC的设定流量的差值设定一个门限值，当所述差值超过门限值时，则对所述MFC进行校准。

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