CN101376088B - 流体混合系统和流体混合设备 - Google Patents

Abstract

流体混合系统和流体混合设备。一种能快速稳定待混合的多种流体的流量的流体混合系统被设置，以混合流体并将其混合物传送到容器。该系统包括多个用于各种流体且将流体传送到所述容器的双位阀。根据分别表明循环中的打开/关闭比的相应占空比而依次地打开和关闭所述双位阀。

Description

流体混合系统和流体混合设备

技术领域

本发明涉及用于以预定的混合比混合和传送多种流体的流体混合系统和流体混合设备。

背景技术

在半导体制造工艺等中，在将绝缘膜或金属膜沉积到晶片上(膜形成步骤)之后，在该晶片上形成光刻胶图案(光刻步骤)，然后利用光刻胶图案对膜进行处理(蚀刻步骤)，接着在硅晶片上形成导电层(掺杂步骤)并通过抛光使不均匀的膜表面光滑(CMP步骤)。同时，在半导体制造工艺中，要从晶片去除污物或灰尘(清洁步骤)、除去使用过的光刻胶(光刻胶剥离步骤)和加热晶片(退火步骤)。

如上所述，在半导体制造工艺中，多种不同步骤被组合并且反复进行，以在晶片中制造出诸如晶体管和布线的器件。在该工艺中，在诸如薄膜形成、退火和蚀刻的步骤中，要混合多种气体，并将它们供应到晶片。在光刻步骤等步骤中，要混合多种化学液体，并将它们供应到晶片。因为气体的混合比或化学液体的混合比影响膜的厚度等，从而必须严格控制混合比。为了控制这些混合比，半导体制造系统传统上采用混合和传送多种流体(气体、化学液体等等)的流体混合系统。

图14为示出了传统流体混合系统100的示例的框图。

该流体混合系统100设置成在特定的混合比下混合分别从气体源103A和103B供应的两种气体X和Y，并将混合气体传送到被真空泵112减压的处理腔室111中。

在流体混合系统100中，当打开第一阀门102A和第二阀门102B以允许气体X和Y流入到处理腔室111时，第一质量流控制器101A和第二质量流控制器101B将气体X和Y调节到取决于混合比的预设流量。从第一和第二阀门102A和102B传送来的气体X和Y在流入处理腔室111之前进行会聚和混合。

在供应以预定比混合的两种气体X和Y时，开始在处理腔室111内进行诸如膜形成(沉积)的处理(例如参见JP2007-175691A)。

然而，在传统的流体混合系统100中，从第一质量流控制器101A和第二质量流控制器101B开始流动控制一直到气体X和Y被调节到预设流量并稳定地供应到处理腔室111要花费一定时间。

具体而言，发明人进行了试验，其中将具有较大比重的气体X(例如SF₆)的流量指定为6sccm，而将具有较小比重(例如氮气)的气体Y的流量指定为200sccm，从而获得3：100的混合比，并对第一质量流控制器101A和第二质量流控制器101B的输出流量和在将混合气体传送到处理腔室110的流体混合系统100的出口处的流量进行测量。流动速度取决于管直径。在该试验中，上述气体X和Y在与管直径相关的流速状况方面是相同的。图15示出了试验结果。

如图15中的第一MFC(质量流控制器)指令信号和第二MFC指令信号所示，在流体混合系统100中，当接通第一质量流控制器101A和第二质量流控制器101B从而开始同时控制以上气体X和Y时，第一质量流控制器101A和第二质量流控制器101B的输出流量在开始流动控制后约一秒达到相应的预设流量，如图15中的实现和虚线所示。

另一方面，如图15中的粗线所示，流体混合系统100的出口流量在开始流动控制之后约5秒变成稳定在200sccm，然后在开始流动控制约15秒之后，其开始逐渐增加，在开始流动控制之后约40秒达到206sccm，上述气体X和Y的总流量稳定在此处。

如上所述，在流体混合系统100中，即使第一质量流控制器101A和第二质量流控制器101B同时接通开始将气体X和Y控制到预设流量，但是比重较大的气体X(较重的气体)在比重较小的第二气体Y(较轻的气体)之后到达处理腔室111。要花大约40秒才能等到气体X和Y在各自的预设流量下稳定地到达处理腔室111。

发明人研究了以上原因，得出以下结论。

比重小于气体X的气体Y比气体X容易流动。此外，气体Y的流量高于气体X的流量。因此，气体Y在第二质量流控制器101B和处理腔室111之间产生较大的压差，因此与气体X相比，气体Y趋于更早地在预设流量下供应到处理腔室111。

另一方面，气体X的比重大于气体Y的比重，且气体X比气体Y难于流动。当气体X要加入到气体Y时，处理腔室111内的压力由于气体Y而已经上升，这使得与气体Y相比，气体X更加难以流动。简而言之，气体X难于加入气体Y中。只有在从第一质量流控制器101A传送的气体X的压力变为高于处理腔室111内的压力时，气体X才开始加入气体Y。然后，气体X的流量逐渐增加，从而可以以预设流量供应到处理腔室111。

如上所述，可以认为较轻的气体Y阻滞了较重气体X的流动，从而气体X在气体Y之后到达处理腔室111。

在半导体制造工艺的使用混合气体的步骤中，要在混合气体的混合比稳定后、即在要混合的多种气体的流量变成稳定在它们各自的预设流量下之后开始处理。这一等待时段内晶片上不进行处理，从而该时段被认为是浪费时间，这导致半导体制造生产率的下降。基于此，在半导体制造业和其他工业中，对快速稳定待混合流体流量的系统有着强烈需求。

发明内容

针对上述情况作出本发明，而且本发明的目的在于提供能快速稳定待混合的多种流体的流量的流体混合系统和流体混合设备。

本发明的其他目的和优点将部分地在以下说明中加以阐述，并将从该说明部分地明了，或者可从本发明的实施中理解。将通过所附权利要求具体指出的措施和组合实现并获得本发明的目的和优点。

为了实现本发明的目的，提供一种流体混合系统，其可连接到各自供应流体的多个流体源和一容器上，且设置成将所述流体混合并将混合后的流体传送到所述容器，该系统包括：多个双位阀(on-offvalve)，所述双位阀设置在所述流体源和所述容器之间，以将所述混合后的流体传送到所述容器；以及控制部分，该控制部分用于以表明循环中的打开/关闭比的占空比控制所述双位阀依次打开和关闭。

根据另一方面，本发明提供一种用于上述流体混合系统的流体混合设备，该设备包括：多个双位阀；以及输出管，其用于连接彼此平行布置的所述双位阀。

根据另一方面，本发明提供一种用于混合和传送流体的流体混合设备，该设备包括：多个流体供应单元，每个流体供应单元包括串联式一体连接的压力调节装置和双位阀；输出管，其与平行布置的流体供应单元相连；以及控制装置，其根据表明循环中打开/关闭比的相应占空比而依次分别打开和关闭所述流体供应单元的所述双位阀。

附图说明

包含在本说明书内且构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，且与说明书一起用来说明本发明的目的、优点和原理。

附图中，

图1为包含第一实施例的流体混合系统的半导体制造系统的框图；

图2为流体混合系统的流体混合设备的平面图；

图3为图2所示的流体混合设备的局部侧剖视图；

图4为控制器的电气框图；

图5为示出了储存在控制器中的流体特征储存部分内的第一气体的流体特征的示例的曲线图；

图6为示出了储存在控制器中的流体特征储存部分内的第二气体的流体特征的示例的曲线图；

图7的曲线图示出了以下三者之间的关系的示例，即，用于在操作流体混合系统中控制第一和第二双位阀的占空比、对应于该占空比的流量、以及第一气体和第二气体的混合比。

图8为说明流体混合系统的操作的时序图；

图9为根据本发明的流体混合系统的一种改型的框图；

图10为示出了图9的流体混合系统的操作的流程图；

图11为在本发明的第二实施例的流体混合系统中使用的流体混合设备的平面图；

图12为图11的流体混合系统的侧视图；

图13为流体混合系统的另一改型；

图14为示出了传统流体混合系统的示例的框图；而且

图15为时间序列图，其示出了比重较大的第一气体流量的变化，比重较小的第二气体流量的变化，以及在图14的流体混合系统内的第一和第二气体的混合气体的流量的变化。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述实现本发明的流体混合系统和流体混合设备的优选实施例。

(第一实施例)

<半导体制造系统的一般结构>

图1为采用了根据本发明第一实施例的流体混合系统10的半导体制造系统1的框图。

如现有技术那样，第一实施例的流体混合系统10用于在半导体制造工艺中混合第一气体A和第二气体B，并将混合后的气体传送到处理腔室111。第一实施例中的流体混合系统10和流体混合设备20布置成依次打开或关闭第一阀门15A和第二阀门15B，以传送作为流体示例的要进行混合的第一气体A和第二气体B，从而这些气体A和B可进行混合。

在半导体制造系统1中，在处理腔室111的压力例如通过真空泵112下降到预定压力水平后，就从流体混合系统10将第一气体A和第二气体B的混合物引入到处理腔室111，以在置于处理腔室111内的晶片上形成薄膜。在第一实施例中，第一气体A例如是诸如氮气的比重较小的气体(轻的气体)，而第二气体B例如是诸如SF₆的比重较大的气体(重的气体)。

<流体混合系统的一般结构>

在该流体混合系统10中，连接着第一气体A的气源110A的第一供应线11A以及连接着第二气体B的气源110B的第二供应线11B与共用线路12相连。在第一供应线11A和第二供应线11B中，从上游开始分别布置有第一和第二调节器13A和13B(压力调节装置的示例)、第一和第二压力传感器14A和14B、以及第一和第二阀门15A和15B。第一和第二调节器13A和13B、第一和第二压力传感器14A和14B、以及第一和第二阀门15A和15B与控制其运行的控制器16(控制单元的示例)相连。

<流体混合设备的一般结构>

图2为图1所示的流体混合设备20的平面图。图3为图2所示的流体混合设备20的局部侧剖视图。

在流体混合设备20中，构成第一供应线11A的第一气体供应单元(流体供应单元的示例)21A和构成第二供应线11B的第二气体供应单元(流体供应单元的示例)21B并行布置并与输出管22相连。第一和第二气体供应单元21A和21B在结构上是相同的，从而以下说明第二气体供应单元21B。

在气体供应单元21B中，调节器13B、压力传感器14B以及双位阀15B位于输入组件24B、流动路径组件25B和26B以及输出组件27B上，并通过螺栓V从上面紧固到这些组件上，从而它们串联地一体结合。输出组件27B上的连接端口28B通过接头29与输出管22相连。

输出管22具有U形会聚管，该U形会聚管的端部分别与第一和第二气体供应单元21A和21B相连，并具有连接到该会聚管上且在其一端部附连有接头29的输出管。

通过将输出组件24B的连接端口23B连接到气体供应管路并通过接头29将输出管22连接到处理腔室111，而将流体混合设备20内置于半导体制造系统1内。

如图3所示，调节器13B具有通过阀座33而相互连通的第一端口31和第二端口32。阀元件34受到第一弹簧35在图中向上方向上的持续推压。阀元件34具有延伸穿过阀座33的销34a。膜36位于销34a上方。可动轴38与膜36的背压表面接触，在该背压表面上作用有由压力调节机构39加以调节的第二弹簧37的弹性力。

在该调节器13B中，为了调节气体压力，膜36根据第一弹簧35的沿图中向上方向作用在膜36的受压表面上的弹性力和气体压力的合力与第二弹簧37的沿图中向下方向作用在膜36的背压表面上的弹性力之间的平衡而移位。当气体压力高于预设水平时，膜36向上移位，减小了阀元件34与阀座33之间的距离，从而降低了通过第二端口32流出调节器13B的气体的流量，借此减小气体压力。相反，当气体压力低于预设水平时，膜36向下移位，增大了阀元件34与阀座33之间的距离，从而增加了通过第二端口32流出调节器13B的气体的流量，借此提高了气体压力。

调节器13B被手动调节以设定理想的压力值。具体而言，在正常方向上转动调节器13B的压力调节机构39来增加第二弹簧37的弹性力，从而提高压力设定，而在相反方向上转动压力调节机构39将降低第二弹簧37的弹性力，从而降低压力设定。

压力传感器14B用来测量双位阀15B上游处的压力。在本实施例中，压力传感器14B为电容式压力计。压力传感器14B具有厚度约为0.1mm的薄金属膜40，该薄金属膜被保持成随着气体压力而移位，且在膜40的背压表面上固定有金属基板41。在该金属基板41上布置有导电电极。在该压力传感器14B中，当膜40因为其受压表面受到气体压力而移位时，金属基板41和膜40之间的距离发生改变，从而改变电容。因此，通过与电容变化的相关性而检测到气体压力的变化。

该双位阀15B可以是电磁阀或气体操作阀，或其他任何种类的阀门，只要其具有能满足特定流量的Cv值即可。为了在宽的范围内获得以下将描述的流动特征，理想的是，第一和第二阀门15A和15B在开或关的过程中不大振动，并具有对占空控制有足够响应性的工作循环。该工作循环是用作第一和第二阀门15A和15B的占空控制的标准的一个循环(100％)。例如，在本实施例中，双位阀15B具有5ms至500ms的工作循环，且理想的是采用该工作循环作为一个循环。

第一实施例采用电磁阀作为双位阀15B。该阀15B具有板状的可动芯核42和阀片43，这二者都固定在板簧44上。板簧44的周缘保持在阀帽45和阀体46之间。双位阀15B还具有放置在阀帽45内侧的螺线管47。在该螺线管47内固定有固定芯核48。

在这样构成的双位阀15B中，阀片43在板簧44的产生阀密封力的弹簧力作用下保持成与阀座46a接触。在向螺线管47供应电流以激励固定芯核48时，该固定芯核48克服板簧44的弹簧力而吸引可动芯核42，从而将阀片43从阀座46a分开。因此，供应到输入端口49的气体能流动通过阀座46a到达输出端口50，并从双位阀15B排出。此时，气体流量取决于阀的开度。换言之，气体流量取决于供应到螺线管47的电流。

<控制器的电结构>

图4为图1所示的控制器16的电气框图。

控制器16为公知的微型计算机，其中CPU51与ROM52、RAM53、NVRAM54和I/O接口55相连。控制器16可以内置在流体混合设备20中，或内置在附连到流体混合设备20上的主装置59上。在第一实施例中，控制器16内置在流体混合设备20中。

ROM52为储存各种数据和程序的非易失性只读存储器。RAM53为起到工作存储器作用的可读写易失性存储器。

I/O接口55控制信号的输入和输出。该I/O接口55与第一和第二压力传感器14A和14B、第一和第二阀15A和15B、显示部分57、声频输出部分58、主装置59等等相连。控制器16通过第一和第二压力传感器14A和14B监控第一和第二阀15A和15B的原始压力。如果发现不正常的情况，控制器16就通过显示部分57和声频输出部分58发出警报通知其使用者，并且/或者向控制整个半导体制造系统1的主装置59发送不正常情况检测信号。

NVRAM54是可读写非易失性存储器。NVRAM54包括流动特征储存部分56，其分气体种类地储存流动特征，其中，流体特征表示给定循环内的作为双位阀15B(15A)的打开/关闭比的占空比与在所述阀15B(15A)按照该占空比打开和关闭时从双位阀15B(15A)提供的输出流量之间的线性关系。所述流体特征可以是从气体特性或流体混合设备20的设计值而计算出的理论值，或者是通过将气体引入流体混合设备20而获得的实际测量值。可以以表格数据或映射数据的形式存储流动特征。

图5和图6示出了储存在流动特征储存部分56内的流动特征的示例。

在该第一实施例中，如图5和图6所示，针对每个压力值预先在流动特征储存部分56内以映射数据的形式储存第一气体A和第二气体B的流动特征，所述流动特征表示气体流量和占空比之间的关系。所述流动特征定义在其中占空比与流量呈线性关系的范围内。

在该第一实施例中，在小于10％的占空比范围内，双位阀15开始打开，而流动特征是不稳定的。另一方面，在高于90％的占空比范围内，双位阀15B(15A)完全打开，且流动特征不稳定。当占空比在10％以上、90％以下时，双位阀15B(15A)的阀片43以几乎恒定的加速度运动，而气体流量响应阀的开度而稳定变化。因此，在第一实施例中，在流动特征储存部分56内储存着在10％以上、90％以下的占空比范围内的占空比和流量之间的关系，作为流动特征。

如图5和图6所示，对于第一气体A和第二气体B而言，流动特征的梯度在较大压力下较大。换言之，对于第一气体A和第二气体B而言，在较大的气体压力下，每一占空比下的流量较高。

比较比重较小的第一气体A(较轻气体)(图5)和比重较大的第二气体B(较重气体)(图6)的流动特征，可知第一气体A的流动特征的梯度大于第二气体B的流动特征的梯度。这是因为第一气体A的比重小于第二气体B的比重，从而第一气体A比第二气体B更加容易流动，从而在相同的占空比下其流量较高。

<操作>

例如，假定在流体混合系统10中，控制器16从主装置59接收到要分别以0.75slm和0.25slm向处理腔室111供应第一气体A和第二气体B的指令。

控制器16从NVRAM54的流动特征储存部分56读取对应于待混合的第一气体A和第二气体B的流动特征，并将它们复制到RAM53内。此时，流体混合系统10从流动特征储存部分56有选择性地从第一气体A的流动特征L1至L3(图5)和第二气体B的流动特征M1至M3(图6)读取流动特征L1和M2，这是因为L1和M2中占空比为90％下的流量等于作为第一和第二气体A和B的流量(0.75slm和0.25slm)之和的总流量(1.0slm)。

在流体混合系统10中，第一和第二双位阀15A和15B根据占空比交替地开关，从而将第一气体A和第二气体B传送到处理腔室111。为此，控制器16针对储存在RAM53内的第二气体B的流动特征M2将占空比反置。其在图7中以M2’图示示出，一起示出的还有第一气体A的流动特征L1。

图7示出了以下三者之间的关系的示例，即，用于在图1所示流体混合系统10的运行中控制第一和第二阀15A和15B的占空比、对应于该占空比的流量、以及第一气体A和第二气体B的混合比。水平轴线表示占空比(％)，左垂直轴表示流量(slm)，而右垂直轴表示第一气体A和第二气体B的混合比(％)。

如图7所示，混合比随着占空比与第一气体A的流量之间的关系而线性变化。因此，通过控制占空比，流体混合系统10能获得第一气体A和第二气体B的理想混合比。

控制器16检查RAM53内储存的流动特征L1，以便找到与特定流量(0.75slm)对应的第一气体A的占空比，并确定第一气体A的占空比为70％，将其储存在RAM53内。同样，控制器16检查RAM53内储存的流动特征M2，以便找到与特定流量(0.25slm)对应的第二气体B的占空比，并确定第二气体B的占空比为30％，将其储存在RAM53内。

然后，控制器16打开第一和第二双位阀15A和15B，并将第一和第二压力传感器14A和14B测量到的压力值显示在显示部分57。使用者参看显示部分57来将第一和第二调节器13A和13B上的压力设定分别调节到对应于储存在RAM53内的第一和第二气体A和B的流动特征L1和M2的压力水平。

基于第一和第二压力传感器14A和14B测量到的结果，控制器16检查第一和第二气体A和B是否已经达到与储存在RAM53内的流动特征相对应的压力水平，即第一气体A为0.1MPa，第二气体B为0.2MPa。

图8为示出了图1所示的流体混合系统10的运行的时序图。

在确认第一气体A和第二气体B已经分别达到0.1MPa和0.2MPa之后，控制器16就根据储存在RAM53内的占空比(第一气体A为70％，第二气体B为30％)交替地打开和关闭第一和第二阀15A和15B。

具体而言，在流体混合系统10中，如果其中第一和第二阀15A和15B都交替开、关一次的一个循环的持续时间为T1，则控制器16将第一阀15A打开成对应于第一气体A的70％占空比，并仅在T2内将该第一阀15A保持在此状态下，然后关闭第一阀15A，并将第二阀15B打开成对应于第二气体B的30％占空比，并仅在T3(T1—T2)内将该第二阀15B保持在此状态下，然后关闭第二阀15B。

流体混合系统10重复此循环，以将第一和第二气体A和B供应到处理腔室111。

为了改变处理气体的种类，主装置59向控制器16发送包括有关新选择气体信息(待混合的流体、指定流量等)的信号。控制器16按照与以上相同的方式根据信号内含有的流体种类和流量信息而计算占空比，从而控制阀流体的流量。

在本实施例中，流体混合设备20利用与输出管22相连的两个气体供应单元21A和21B。可选的是，流体混合设备70可利用具有如图9所示的三个或更多的平行布置且与输出管2相连的气体供应单元21A、21B、21C...的流体混合设备71构成。

即使这样设置三个或更多的气体供应单元21来混合三种或更多种的气体以供应到处理腔室111，系统70也将如下工作：从流动特征储存部分56读取待混合气体的流动特征(其中所述气体的总流量等于90％占空比下的流量)，并按照与上述方式相同的方式确定每种气体的占空比，从而如图10所示顺序开关阀门15A、15B和15C。

对于半导体制造等中使用的某些气体而言，由于它们的爆炸性或类似原因，不能将它们的压力增加到较高的水平，从而流动特征储存部分56可能不会储存有其中90％占空比下的流量等于待混合气体总流量的流动特征。例如，假设控制器16从主装置59接收到将第一气体A的流量指定为1.0slm且第二气体B的流量指定为0.5slm的指令。

在该情况下，第一气体A和第二气体B的总流量为1.5slm。然而，如图6所示，如果第二气体B的压力不能增加到0.3Mpa或以上，则不能从储存在流动特征储存部分56内的气体B的流动特征中选择出其中90％占空比下流量等于1.5slm的流动特征。

在此情况下，控制器16从流动特征储存部分56读取第一气体A流动最平稳的流动特征L3，并将其储存在RAM53内。然后，控制器16在流动特征L3上搜索流量等于指定流量(1.0slm)的占空比(50％)，并将该占空比(50％)确定为第一气体A的占空比。

然后，控制器16确定第二气体B的占空比为50％，这是因为第一气体A的占空比为50％。然后它从流动特征储存部分56读取其中50％占空比下的流量等于指定流量即0.5slm的流动特征M2，并将该流动特征L2储存在RAM53内。

一旦控制器16已经确定第一气体A的占空比以及第二气体B的占空比分别为50％和50％，则它在显示部分57上显示一条信息，即，第一气体A和第二气体B的压力应该分别控制为与储存在流动特征储存部分56内的流动特征L3和M2相对应的压力水平(0.3MPa和0.2MPa)。使用者操作第一和第二调节器13A和13B，使得第一和第二压力传感器14A和14B分别读出0.3MPa和0.2MPa。

然后，根据这样确定的占空比，以50％的占空比打开和关闭第一阀15A，并然后以50％的占空比打开和关闭第二阀15B。重复进行这一循环，以将第一和第二气体A和B供应到处理腔室111。

例如，在将要利用图9所示的流体混合系统70控制第一至第三气体A、B和C的流量时，假设第二气体B为压力不能充分提高、没有其中90％占空比下的流量等于第一至第三气体A、B和C的总流量的流动特征的气体。这里，假定对第三气体C指定的流量最高，对第一气体A指定的流量次之，而对第二气体B指定的流量最低。

在该情况下，以与以上方式相同的方式按照流量的降序确定气体的占空比。具体而言，对于第三气体C(指定流量最高)搜索其中90％占空比下流量最高的流动特征，并确定对应于第三气体C的指定流量的占空比。然而以与第三气体C中的情形相同的方式确定第一气体A(指定流量次高)的占空比。然后，通过从100％减去第一和第三气体A和C的占空比而确定第二气体B(指定流量最低)的占空比，并从流动特征储存部分56中搜索出其中在所确定的占空比下的流量等于第二气体B的指定流量的流动特征。

然后，在流体混合系统70中，操作第一至第三调节器13A、13B和13C以将第一至第三气体A、B和C的压力调节到与已经确定了第一至第三气体A、B和C的占空比的流动特征相对应的压力水平。然后，流体混合系统70根据占空比顺序打开和关闭第一至第三阀15A、15B和15C。

<第一实施例中的流体混合系统和流体混合设备的有利效果>

因此，第一实施例中的流体混合系统10和流体混合设备20通过根据表示循环中打开/关闭比的占空比打开和关闭第一和第二气体供应单元21A和21B的第一和第二阀15A和15B而顺序(交替)地传送第一气体A和第二气体B。结果，在比重较大的第二气体B(较重的气体)流入到共用线路12内时，它能不受比重较小的第一气体A(较轻的气体)的阻碍而快速地从第二阀15B运行到处理腔室111。因此，根据第一实施例中的流体混合系统10和流体混合设备20，可以在更短的时间内使待混合的第一和第二气体A和B的流量稳定。

因此，在采用第一实施例中的流体混合系统10或流体混合设备20的半导体制造系统1中，缩短了作为混合气体组分的第一气体A和第二气体B稳定到它们的指定流量下的等待时间，从而提高了生产率。

第一实施例中的流体混合系统10或流体混合设备20预先在流动特征储存部分56中分气体地储存流动特征L1至L3和M1至M3，在所述流动特征中，占空比与双位阀15B(15A)在根据该占空比开、关时提供的输出流量呈线性关系，并且在混合气体时，针对每种气体获取在流动特征储存部分56内储存的流动特征，并确定每种气体的占空比。因此，根据第一实施例中的流体混合系统10或流体混合设备20，即使在改变待混合的气体种类或混合比时，也能根据储存在流动特征储存部分56内的流动特征而立即改变占空比，而且能快速地将气体流量调节为指定流量。

在第一实施例的流体混合系统10和流体混合设备20中，第一和第二调节器13A和13B位于第一和第二阀15A和15B的上游。流量随着压力而变化。因此，根据第一实施例中的流体混合系统10和流体混合设备20，可以改变表示占空比与流量之间关系的流动特征，而且可简单地通过手动地转动第一调节器13A和第二调节器13B的压力调节机构39以改变第一气体A和第二气体B流动通过第一和第二阀15A和15B的压力设定，而迅速地改变流体混合比。

流体混合系统10和流体混合设备20能通过以上方式迅速地改变混合比。因此，如果在半导体制造系统1中采用它们，则可非常容易地在膜形成处理中自由地改变膜的质量，或者可非常容易地在蚀刻处理中在不同的条件下对膜进行蚀刻。

在第一实施例中的流体混合系统10和流体混合设备20中，因为输出管22直接与处理腔室111相连，且位于其附近，从而进一步缩短了第一和第二气体A和B达到处理腔室111的时间。

(第二实施例)

接着，将参照附图描述本发明的第二实施例。图11为根据本发明的第二实施例的流体混合系统61中使用的流体混合设备62的平面图。

流体混合系统61除了流体混合设备62之外在结构上与第一实施例的流体混合系统10相同。因此，这里给出的说明将集中在与第一实施例中的流体混合设备不同的流体混合设备62，并适当地省略对与第一实施例相同的结构部件和效果的描述。

流体混合设备62具有第一和第二气体供应单元63A和63B，其中，第一调节器13A(第二调节器13B)和第一阀15A(第二阀15B)通过输入组件24A(24B)和流动路径组件25A(25B)串联地一体相连。第一气体供应单元63A(第二气体供应单元63B)通过流动路径组件26A(26B)与汇合组件64相连。该汇合组件64通过流动路径组件67与压力传感器65相连。压力传感器65通过流动路径组件68与截止阀66相连。该截止阀66固定在输出组件69上。

<操作>

在第二实施例的流体混合系统61中，在对第一和第二阀15A和15B进行占空控制之前，将第一气体和第二气体A和B的压力调节到它们各自的预设水平。此时，在调节第一气体A的压力时，流体混合系统61关闭第二阀15B和截止阀66，打开第一阀15A，并利用压力传感器65测量压力。然后，基于压力传感器65的压力测量结果，利用第一调节器13A调节流动通过第一阀15A的第一气体A的压力。用相同的方式调节第二气体B的压力。

在基于压力传感器65的测量结果的基础上确认第一和第二气体A和B的压力已经被调节到它们各自的预设水平之后，流体混合系统61根据占空比打开和关闭第一和第二阀15A和15B，并顺序地(交替地)传送第一和第二气体A和B。

<根据第二实施例的流体混合设备的有利效果>

在根据第二实施例的流体混合设备中，气体供应单元63A和63B共用一个压力传感器65，这意味着压力传感器的数量少于第一实施例中压力传感器的数量。另一方面，流体混合设备62比第一实施例多使用一个截止阀66。然而，即使设置有更多的气体供应单元63，也无需额外的压力传感器，也可使用仅仅一个截止阀66。因此，在设置更多的气体供应单元63时，该流体混合设备62可更加节约成本。

在不偏离本发明的实质特征的情况下，可以以其他的具体形式实施本发明。

(1)例如，可用电子调节器替代以上实施例中使用的手动第一和第二调节器13A和13B。如果采用电子调节器，则通过从外部指定气体种类和混合比，可自动地使压力适应于各种气体种类和混合比。

(2)在以上实施例中，控制器16从主装置59接收混合比数据，并控制第一和第二气体A和B。然而，控制器16也可具有混合比输入装置，从而混合比直接进入到控制器16中。

(3)在以上实施例中，多个气体供应单元21与输出管22相连，该输出管与处理腔室111相连。作为一种可选方式，可如图13所示构造流体混合系统80(流体混合设备81)，使得气体供应单元21A和21B直接与处理腔室111相连。在处理腔室111包括用于混合从第一和第二气体供应单元21A和21B供应的第一和第二气体A和B的空间或腔室时，第一和第二气体A和B能在供应到处理腔室111内的晶片之前彻底混合。即使是这样，也可以如以上实施例中的情形那样，计算占空比、顺序地开关气体供应单元21A和21B的阀15A和15B，并将气体传送到处理腔室111。

(4)在以上实施例中，采用流体混合系统1、61、70、80和流体混合设备20、62、71、81来混合气体，但是它们也可用来混合诸如化学液体的液体。

尽管已经示出并描述了本发明的当前优选实施例，但是应理解，本公开是为了说明的目的，且在不偏离所附权利要求中阐述的本发明范围的情况下，可进行多种变化和改型。

Claims (6)

1.一种流体混合装置，所述流体混合装置能够连接到各自供应气体的多个气体源和容器，且设置成用于将所述气体混合并将混合后的气体传送到所述容器，所述流体混合装置包括：

第一双位阀和第二双位阀，所述第一双位阀和所述第二双位阀设置在所述气体源和所述容器之间，以将所述混合后的气体传送到所述容器；以及

控制部分，所述控制部分用于以表明循环中的打开/关闭比的占空比控制所述第一双位阀和所述第二双位阀依次打开和关闭，以交替地传送第一气体和第二气体，并且

所述循环在5msec至500msec的范围内。

2.根据权利要求1所述的流体混合装置，还包括：

流动特征储存部分，所述流动特征储存部分储存每种流体的流动特征，在所述流动特征中，当根据占空比打开和关闭对应的双位阀时，所述占空比与所述双位阀的输出流量呈线性关系，

其中，所述控制部分根据储存在所述流动特征储存部分内的流动特征中的相应占空比而控制所述双位阀开和关。

3.根据权利要求1所述的流体混合装置，还包括多个用于分别对所述流体的压力进行调节的压力调节装置，每个压力调节装置位于每个双位阀的上游。

4.根据权利要求2所述的流体混合装置，还包括多个用于分别对所述流体的压力进行调节的压力调节装置，每个压力调节装置位于每个双位阀的上游。

5.一种用于如权利要求1所述的流体混合装置的流体混合设备，所述流体混合设备包括：

所述多个双位阀；以及

输出管，所述输出管用于连接彼此平行布置的所述双位阀。

6.根据权利要求5所述的流体混合设备，还包括多个流体供应单元，每个流体供应单元包括串联式一体连接的双位阀和压力调节装置。

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