CN102053617B - 流量比例控制器在线校准方法、系统及等离子体处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种FRC的在线校准方法、系统及等离子体处理设备。所述FRC的在线校准方法包括：1)获取FRC各输出端的实际流量值；2)计算FRC实际输出比例；3)校准FRC。所述FRC的在线校准系统包括流量值获取单元，计算单元及校准单元。所述等离子体处理设备包括：气源、FRC、气体喷嘴、工艺腔室和抽气装置，并应用本发明提供的在线校准方法和/或系统对FRC进行在线校准。本发明提供的FRC在线校准方法、系统及等离子体处理设备具有校准效率高、无需停机等的优点。

Description

流量比例控制器在线校准方法、系统及等离子体处理设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种流量比例控制器的在线校准方法、系统及等离子体处理设备。 

背景技术

随着科技的不断进步，半导体及其相关产品被广泛应用到生产和生活中的各个方面，与此同时，企业和消费者不断对产品质量提出更高的要求。因此，作为本领域的技术人员，必须不断地对生产设备做出改进和创新才能适应新的市场需求。 

等离子体处理设备和工艺是用于半导体器件加工的主要技术手段，其工作原理是，通过高能电场和磁场的作用将工艺气体激发为等离子体状态，并使等离子体中的某些成分与诸如硅片等的半导体器件发生物理和化学反应，从而得到所需的工艺结果。在上述工艺过程中，对工艺气体的流量和配比进行精确控制，是保证等离子体加工质量的重要因素之一。因此，需要借助特定的进气系统来实现对工艺气体的流量和配比的精确控制。 

请参阅图1，为目前常用的一种进气系统的原理图。该进气系统由gas box、气体管路、气体喷嘴三部分组成，其中，所述gas box是一种由控制各种气体配比的流量计和相应的阀门所组成的气源柜。其控制过程为，各种单一成分的气体进入gas box后，通过调节gas box内部的阀和流量计得到不同工艺所需的气体配比和流量，并通过气体管路输送至气体喷嘴，然后由气体喷嘴将工艺气体注入工艺腔室。 

近年来，随着市场需求的变化，待加工工件的尺寸由200mm增大至300mm，工艺腔室的尺寸也随之增大。在此基础上，要确保工艺气体在注入腔室各区域时的均匀性，就需要采用一种新的进气系 统。请参阅图2，图中所示的进气系统采用了一种具有喷嘴内圈和喷嘴外圈两个喷嘴区域的气体喷嘴，上述喷嘴内圈和喷嘴外圈分别对应工艺腔室的中心区域和边缘区域而进行供气。同时，在gas box和气体喷嘴之间设置一个流量比例控制器(Flow Ratio Controller，以下简称为FRC)，FRC具有一个输入端和至少两个输出端，其输入端连接gas box，两个输出端分别连接气体喷嘴的喷嘴内圈和喷嘴外圈。FRC的作用是将来自gas box的工艺气体按预设比例分成两部分后分别传输至气体喷嘴的喷嘴内圈和喷嘴外圈，从而实现工艺气体在工艺腔室内的均匀扩散。 

在上述图2所示的进气系统中，FRC的准确性是关系到气体喷嘴的喷嘴内圈和喷嘴外圈的气体流量比例是否准确的关键因素之一，进而影响到工艺气体扩散的均匀性。一旦FRC的实际输出比例相对于预设比例出现偏差，将直接影响到工艺的稳定性和均匀性，进而降低产品质量。但是，目前在不停机的情况下还没有能够对FRC的准确性进行校准的有效方法，即，无法实现对FRC的在线校准。因此，在实际生产中无法及时纠正因FRC不准所造成的工艺质量下降问题，直至FRC的偏差扩大到非常明显并且造成一定损失后，才会停机进行校准，而现有的FRC校准方式需要先将其拆卸下来并采用特定的设备来进行，校准程序复杂，效率低下。因此，由于目前无法对FRC进行在线校准，不但无法避免工艺过程中由于FRC偏差所造成的损失，而且停机校准FRC会严重影响设备的生产效率，不利于设备整体的产能利用。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种FRC的在线校准方法、系统及等离子体处理设备，能够实现对FRC的快速在线校准。 

为此，本发明提供一种FRC的在线校准方法，其中，FRC将来自其输入端的气体按照预设比例分配给至少两个输出端。本发明提供的在线校准方法用于在所述流量比例控制器进行气体分配的过程中对FRC的各个输出端的实际输出比例进行校准，其包括下述步骤：1)获取FRC的各个输出端的实际流量值；2) 根据各个输出端的实际流量值计算FRC的实际输出比例；3)根据预设比例和实际输出比例，对FRC进行校准。 

其中，步骤1)具体包括：使流经各个输出端的气体分别进入密闭腔室内，并测量各个输出端的气体在密闭腔室内的压升率，根据压升率计算出各个输出端的实际流量值。 

其中，步骤3)具体包括：判断FRC的实际输出比例和预设比例是否相同，如果不同，则根据实际输出比例和预设比例的差值对FRC进行调整；如果相同，则结束该校准过程。 

其中，在步骤1)之前和/或步骤1)之后还包括将密闭腔室抽真空的步骤。 

其中，仅对FRC的第一输出端和第二输出端的实际输出比例进行校准时，步骤1)具体包括：使流经第一输出端的气体进入密闭腔室内，并测量密闭腔室内的第一压升率，根据第一压升率计算得出第一流量值；使流经第二输出端的气体进入密闭腔室内，并测量密闭腔室内的第二压升率，根据第二压升率计算得出第二流量值，或者用FRC输入端的流量值减去第一流量值而得到第二流量值。 

此外，本发明还提供一种FRC的在线校准系统，FRC将来自其输入端的气体按照预设比例分配给至少两个输出端，本在线校准系统用于在所述流量比例控制器进行气体分配的过程中对FRC的各个输出端的实际输出比例进行校准，其包括：流量值获取单元，用于分别获取FRC的各个输出端的实际流量值；计算单元，根据各个输出端的实际流量值计算FRC的实际输出比例；校准单元，根据预设比例和实际输出比例，对FRC进行校准。 

其中，流量值获取单元包括至少一个测压腔室，并分别使流经各个被测输出端的气体单独进入测压腔室内，通过测量测压腔室内的压升率，计算出被测输出端的实际流量值。 

其中，测压腔室的数量为一个，并且每次测量测压腔室升压率时，只允许FRC的一个输出端与测压腔室相连通。 

其中，流量值获取单元还包括与FRC的输出端一一对应的气体干路、干路阀门、气体支路、支路阀门，其中：气体干路，连接在各个输出端和测压腔室之间，用于将各输出端的气体输送至测压腔 室中；干路阀门，设置在气体干路中，用于在测量过程中控制各条气体干路的通/断，即，打开被测输出端所对应的干路阀门，并关闭其他输出端所对应的干路阀门；气体支路，一端串接于气体干路中并位于干路阀门的上游，当干路阀门关闭时，用于输送对应输出端的气体；支路阀门，设置于气体支路中，用于在测量过程中控制气体支路的通/断，即，关闭被测输出端所对应的支路阀门，并打开其他输出端所对应的支路阀门。 

其中，仅对FRC的第一输出端和第二输出端的实际输出比例进行校准，相应的，气体干路包括第一干路和第二干路，并分别设置有第一干路阀门和第二干路阀门；相应的，气体支路包括第一支路和第二支路，并分别设置有第一支路阀门和第二支路阀门。 

其中，测压腔室的数量与FRC被测输出端的数量相同，并且各个被测输出端经由气体干路或气体支路而与各测压腔室一一对应的连接，或者各个被测输出端经由气体干路及其上的干路阀门或者经由气体支路及其上的支路阀门而与各测压腔室一一对应的连接。 

另外，本发明还提供一种等离子体处理设备，包括：FRC、气体喷嘴和工艺腔室；气体喷嘴设置于工艺腔室内，并具有至少两个独立的喷嘴区域；FRC具有一个输入端和至少两个与喷嘴区域相对应连接的输出端，以将来自输入端的气体按照预设比例分配给各个输出端；其应用上述本发明提供的在线校准方法对FRC进行在线校准。 

另外，本发明还提供一种等离子体处理设备，包括：FRC、气体喷嘴和工艺腔室；气体喷嘴设置于工艺腔室内，并具有至少两个独立的喷嘴区域；FRC具有一个输入端和至少两个与喷嘴区域相对应连接的输出端，以将来自输入端的气体按照预设比例分配给各个输出端；其在FRC与气体喷嘴之间设置有上述本发明提供的在线校准系统，对FRC进行在线校准。 

其中，上述喷嘴区域包括中央喷嘴区域和边缘喷嘴区域，并分别连接至所述流量比例控制器的两个输出端。 

本发明具有下述有益效果： 

本发明所提供的在线校准方法，首先，分别测量出流经FRC各 输出端的气体在密闭腔室内的压升率；然后，根据压升率计算出相应输出端的实际流量值，进而得出FRC的实际输出比例；最终，根据预设比例和实际输出比例实现对FRC的在线校准。因此，本发明提供的在线校准方法在无需停机的情况下即可对FRC进行校准，从而能及时发现设备故障，避免因工艺稳定性下降所造成的质量问题；而且，由于本方法无需停机、拆/装FRC等程序即可完成对FRC的校准操作，从而能够有效减少校准FRC所用时间，进而有利于设备的产能利用。 

本发明提供的在线校准系统，通过设置与FRC各输出端相对应的测压腔室，并通过气体干路、干路阀门、气体支路以及支路阀门等部件控制流经各个输出端的气体的流向，使流经被测输出端的气体单独地进入测压腔室内，然后测量测压腔室内的压升率；根据所属压升率和腔室容积即可计算出被测输出端的实际流量值；进而得到FRC的实际输出比例；最终，根据预设比例和实际输出比例实现对FRC的在线校准。因此，本发明提供的FRC在线校准系统可对FRC进行在线校准，从而及时发现并排除设备故障。并且，本发明提供的校准系统无需停机和拆/装FRC等操作，因而可有效减少校准时间，具有较高的校准效率，从而可有效提高生产效率。 

本发明提供的等离子体处理设备，包括：气源、FRC、气体喷嘴、工艺腔室和抽气装置，并且其应用上述本发明所提供的在线校准方法和/或系统，实现对FRC进行在线校准。因此，本发明提供的等离子体处理设备同样具有无需停机、校准效率高和生产效率高等的优点。 

附图说明

图1为目前常用的一种进气系统的原理框图； 

图2为一种具有两个喷嘴区域的进气系统的原理框图； 

图3为本发明提供的在线校准方法的流程图； 

图4为本发明提供的在线校准方法的第一种具体实施方式的流程图； 

图5为本发明提供的在线校准方法的第二种具体实施方式的流程图； 

图6为本发明所提供的在线校准系统第一种具体实施方式的原理框图； 

图7为本发明所提供的第二种具体实施方式的原理框图； 

图8为本发明所提供的在线校准系统第三种具体实施方式的原理框图； 

图9为图8所示的在线校准系统用于在线校准FRC的流程图； 

图10为本发明所提供的在线校准系统第四种具体实施方式的原理框图； 

图11为本发明所提供的在线校准系统第五种具体实施方式的原理框图；以及 

图12至图16为本发明所提供的等离子体处理设备第一至第五种具体实施方式的原理框图。 

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的FRC的在线校准方法、系统及等离子体处理设备进行详细描述。 

本发明所提供的FRC的在线校准方法，用于校准FRC的各个输出端的实际输出比例。FRC具有一个输入端和多个(至少两个)输出端，其作用是将来自其输入端的气体按照预设比例分配给各个输出端。请参阅图3，本方法包括下述步骤：1)获取FRC的各个输出端的实际流量值；2)根据各个输出端的实际流量值计算FRC的实际输出比例；3)根据预设比例和实际输出比例，对FRC进行校准。 

其中，步骤1)具体包括：使流经FRC各个输出端的气体分别进入密闭腔室内，并测量各个输出端的气体在密闭腔室内的压升率，根据压升率计算出各个输出端的实际流量值。 

步骤2)中，将各个输出端的实际流量值的比值作为FRC的实际输出比例。 

步骤3)中，判断FRC的实际输出比例和预设比例是否相同，如果不同，则根据实际输出比例和预设比例的差值对FRC进行调整；如果相同，则结束该校准过程。 

请参阅图4，为本发明所提供的FRC的在线校准方法的第一种具体实施方式的流程图。本实施方式中，FRC将来自其输入端的气体按预设比例分配给两个输出端，即：第一输出端和第二输出端，从而只需对FRC的两个输出端的实际输出比例进行校准即可。其具体执行步骤如下： 

步骤410，测量并计算第一输出端的第一流量值。这里，对于第一流量值的获得具体可以采用如下方式：使流经第一输出端的气体进入一个密闭腔室内，并测量该密闭腔室内的第一压升率，根据第一压升率计算得出第一流量值。需要指出的是，上述密闭腔室连接有测压装置(例如，压力规)，并且其容积值为已知或预先测得。在实际应用中，该密闭腔室可以是工艺腔室或特定的密闭腔室。 

另外，在利用密闭腔室测量压升率之前和/或测量之后，即，在所述步骤410)之前或者之后，还可以采取对该密闭腔室抽真空的操作，用以保持密闭腔室的真空状态。当然，由于测量压升率的步骤并不一定需要密闭腔室的初始状态为真空，因此上述抽真空的步骤也可以省略。 

步骤420，测量并计算第二输出端的第二流量值。这里，对于第二流量值的获得所采用的具体方式与步骤410类似，即，使流经第二输出端的气体进入一个密闭腔室内，并测量该密闭腔室内的第二压升率，根据第二压升率计算得出第二流量值。 

需要指出的是，对于第一流量值和第二流量值的测量并无先后之分，因为在实际应用中并非只能在一个密闭腔室完成测量工作，而是可以同时借助多个密闭腔室同时进行，例如，为各个输出端分别设置专门的密闭腔室，从而可同时获得上述第一和第二流量值。即使仅有一个密闭腔室，对流量值的测量顺序也可以不受限制。对于多个输出端的情况，与上述情况类似，在此不再赘述。 

步骤430，根据第一流量值和第二流量值计算FRC的实际输出 比例，在本实施方式中，可以直接将第一流量值和第二流量值的比值作为FRC的实际输出比例。 

步骤440，比较FRC的实际输出比例和预设比例并判断是否相同，如果不同，则根据实际输出比例和预设比例的差值对FRC进行调整；如果相同，则说明FRC已经是准确的，因此，无需对FRC作出调整而结束该校准过程即可。 

请参阅图5，为本发明提供的FRC的在线校准方法的第二种具体实施方式的流程图。本实施方式与上述图4所示的第一种实施方式类似，二者区别在于：当步骤510已经计算出第一流量值后，步骤520对于第二流量值的获取可以采用以下方式实现：即，用FRC输入端的总流量值(通常，FRC输入端的总流量值可以在gas box的流量计中读取)减去由步骤510得到的第一流量值即得到第二流量值；进而执行步骤530和步骤540直至完成对FRC的在线校准过程。步骤530和步骤540的工作过程类似于前述步骤430和步骤440，在此不再赘述。 

由上述描述可知，本发明提供的在线校准方法，通过在线测量流经FRC各个输出端的气体在密闭腔室内的压升率，并根据压升率分别计算出各个输出端的实际流量值，从而得到FRC的实际输出比例，再将所求得的FRC实际输出比例和预设比例进行比较以完成对FRC的在线校准。因此，本发明所提供的FRC在线校准方法具有无需停机、校准效率高等的优点；并且，由于其可在无需停机的情况下随时对FRC进行在线校准，从而能够及时发现并排除FRC故障，有效避免因FRC不准所造成的质量问题。 

作为另一种技术方案，本发明还提供一种能够对FRC进行在线校准的在线校准系统。所述在线校准系统具体包括：流量值获取单元，用于分别获取FRC的各个输出端的实际流量值；计算单元，根据各个输出端的实际流量值计算FRC的实际输出比例；校准单元，根据预设比例和实际输出比例，对FRC进行校准。 

其中，流量值获取单元包括至少一个测压腔室，并分别使流经各个被测输出端的气体单独进入测压腔室内，通过测量测压腔室内 的压升率，计算出被测输出端的实际流量值。所述测压腔室的数量可以为一个也可以为多个，对于仅采用一个测压腔室的情况，在每次测量时，只允许所述FRC的一个输出端与所述测压腔室相连通，从而测量与之连通的输出端的实际流量值，以此类推，依次测出各个输出端的实际流量值；对于采用多个测压腔室的情况，为达到提高测量效率的目的，可以使测压腔室的数量与FRC被测输出端的数量相同，并且使各测压腔室和各FRC被测输出端一一对应地直接连接，或者使各测压腔室和各FRC被测输出端经由管路以及其上的阀门而一一对应地连接，以便能够同时测量所有输出端的流量值。当然，测压腔室的数量也可以介于被测输出端的数量与1之间。 

上述流量值获取单元还可以包括与FRC的输出端一一对应的气体干路、干路阀门、气体支路、支路阀门。其中：气体干路，与FRC的各个输出端一一对应，并分别连接在FRC和测压腔室之间，从而可将流经FRC各输出端的气体输送至测压腔室中；干路阀门，设置在气体干路中，用于在测量过程中控制各条气体干路的通/断，具体地，当需要测量一个输出端的实际流量值时，则打开被测输出端所对应的干路阀门，而关闭其他输出端所对应的干路阀门，这样就保证了仅使被测输出端与测压腔室相连通；气体支路，一端串接于气体干路中并位于干路阀门的上游位置处(这里，所述上游是指相对干路阀门更靠近FRC输出端的位置)，当干路阀门关闭时，用于输送对应输出端的气体，这样，当干路阀门关闭时，气体可通过对应的气体支路及时排出；支路阀门，设置于气体支路中，用于在测量过程中控制气体支路的通/断，具体地，当需要测量一个输出端的实际流量值时，则关闭被测输出端所对应的支路阀门，并打开其他输出端所对应的支路阀门。 

请参阅图6，为本发明提供的FRC在线校准系统第一种具体实施方式的系统框图。在本实施例中，采用一个测压腔室并以测量FRC的两个输出端(例如，第一输出端和第二输出端)的实际输出比例为例进行说明。如图所示，供气装置为FRC提供气体，FRC将来自其输入端的气体按照预设比例分配给第一输出端和第二输出端，然 后经由气体干路输送至测压腔室。其中，气体干路包括与FRC输出端相对应的第一干路和第二干路，其上分别设置有第一干路阀门和第二干路阀门；相应的，气体支路包括第一支路和第二支路，并分别设置有第一支路阀门和第二支路阀门。本实施方式中，气体支路连接至抽气装置，从而可利用抽气装置将气体支路中的气体抽走。同理，测压腔室连接至同一个抽气装置，并在抽气装置和测压腔室之间的气体管路中设置一个抽气阀门(即，图中所示的第一抽气阀门)，从而可利用该抽气装置对测压腔室抽真空；当然，如果分别为气体支路和测压腔室设置不同的抽气装置，上述第一抽气阀门可以省略。 

本实施例中，FRC的在线校准系统的校准过程如下：打开第一抽气阀门，并关闭其他的所有阀门，启动抽气装置将测压腔室抽真空；关闭第一抽气阀门，启动供气装置及FRC，同时打开第一干路阀门和第二支路阀门，这样，流经第一输出端的气体进入测压腔室，流经第二输出端的气体进入第二支路，并通过抽气装置抽走；待进入测压腔室的气流稳定后开始测量测压腔室内的压升率；根据所测得的压升率计算得到第一输出端的实际流量值；关闭第一干路阀门和第二支路阀门、打开第一抽气阀门，将测压腔室抽真空；然后，关闭第一抽气阀门并打开第二干路阀门和第一支路阀门，这样，流经第二输出端的气体进入测压腔室，流经第一输出端的气体进入第一支路，并通过抽气装置抽走；待进入测压腔室的气流稳定后开始测量测压腔室内的压升率；根据所测得的压升率计算得到第二输出端的实际流量值；计算单元根据已经得到的第一流量值和第二流量值计算FRC的实际输出比例；然后，校准单元将所求得的实际输出比例与FRC的预设比例进行比较，并根据比较结果对FRC进行校准操作。 

请参阅图7，为本发明提供的FRC在线校准系统第二种具体实施方式的系统框图。本实施方式中，同样以校准FRC的两个输出端的实际输出比例为例，并采用了两个测压腔室，即图中所示的第一测压腔室和第二测压腔室。将上述两个测压腔室同时连接至抽气装 置，并分别设置第一和第二抽气阀门。在实际测量时，通过控制相应的干路阀门和支路阀门，使FRC的第一输出端仅与第一测压腔室相连通，而使第二输出端仅与第二测压腔室相连通。从而，可借助两测压腔室同时测量两输出端的实际流量值。本实施例中，抽气装置用于在测量之前和之后对两个测压腔室抽真空。而具体测压腔室获取压升率及计算流量值的过程同上述实施例类似，不再赘述。 

请参阅图8，为本发明提供的在线校准系统的第三种具体实施例。本实施方式与图7所示实施方式之间的区别在于，抽气装置仅与第一测压腔室相连接，而第二测压腔室不参与测量，仅作为一个临时气囊使用。这样，当测量第一流量值的时候，流经第二输出端的气体则进入第二测压腔室中，当测量完毕后可以将任意一个输出端所对应的干路阀门和支路阀门同时打开，以使测压腔室和第二测压腔室连通，则通过与测压腔室相连接的抽气装置即可将两个腔室同时抽真空。本实施方式的校准过程请参阅图9所示的校准流程图，具体过程如下： 

S1，将测压腔室抽真空，以便提供准确的测量环境； 

S2，关闭第二干路阀门和第一支路阀门，并打开第一干路阀门和第二支路阀门，从而使第一测压腔室仅与第一干路相连通，第二测压腔室仅与第二干路相连通； 

S3，使供气装置开始以固定流量向FRC持续地供气，此时经由第一干路的气体进入第一测压腔室，经由第二干路的气体进入第二测压腔室； 

S4，利用第一测压腔室中的测压装置测量第一干路的气体在测压腔室内的第一压升率； 

S5，根据第一压升率，计算第一流量值； 

S6，在获得第一流量值后，使供气装置停止供气； 

S7，关闭第一干路阀门和第一支路阀门，打开第二干路阀门和第二支路阀门，从而使第二测压腔室与第一测压腔室连通；当然，也可以关闭第二干路阀门和第二支路阀门，而打开第一干路阀门和第一支路阀门；或者，将四个阀门同时打开，都能实现使第二测压 腔室与第一测压腔室连通的目的； 

S8，启动抽气装置，将第一测压腔室和第二测压腔室抽真空，以便进行后续的校准程序； 

S9，打开第二干路阀门和第一支路阀门，关闭第一干路阀门和第二支路阀门，从而使第一测压腔室仅与第二干路相连通，而第二测压腔室仅与第一干路相连通； 

S10，使供气装置开始以固定流量向FRC持续地供气，此时经由第二干路的气体进入第一测压腔室，经由第一干路的气体进入第二测压腔室； 

S11，利用第一测压腔室中的测压装置测量第二干路的气体在测压腔室内的第二压升率； 

S12，根据第二压升率，计算第二流量值； 

S13，在获得第二流量值后，使供气装置停止供气； 

S14，关闭第一干路阀门和第一支路阀门，打开第二干路阀门和第二支路阀门，从而使第二测压腔室与测压腔室连通，具体与S7相类似，不再赘述； 

S15，启动抽气装置，将第一测压腔室和第二测压腔室抽真空； 

S16，根据S5和S12所得到的第一流量值和第二流量值，计算FRC的实际流量比例，具体地，第一流量值与第二流量值的比值即为FRC的实际流量比例； 

S17，将FRC的实际流量比例与其预设比例进行比较，然后根据比较结果对FRC进行相应的调整，从而实现在线校准FRC。 

需要指出的是，上述流程中的S14、S15可以暂不执行，也可以放在S17之后执行，这种做法并不影响最终对FRC的校准结果。 

由于上述本发明所提供的FRC在线校准系统的三个具体实施例均是以校准FRC的两个输出端为例进行说明，因此，当已经获得一个输出端的实际流量值后，还可以通过这样的方式来得到另一输出端的实际流量值：用FRC的输入流量值(该值可以从供气装置上直接读取)减去已经获得的输出端的实际流量值。基于此，可以对图6和图7所示的实施方式进行改进。 

请参阅图10，为本发明提供的FRC在线校准系统第四种具体实施例的系统框图。本实施方式在图7所示实施方式的基础上进一步省略了气体支路及支路阀门，而是将第一干路连接至第一测压腔室，第二干路连接至第二测压腔室，本实施方式校准FRC的过程与图6所示的实施方式类似，不予赘述。此外，其还可以采用下述校准过程：打开第二抽气阀门并关闭第一抽气阀门，使流经FRC第一输出端的气体进入第一测压腔室内进行测量，流经第二输出端的气体则进入第二测压腔室并进而由抽气装置抽走。在获得第一流量值后，用FRC的输入流量值减去第一流量值即为第二流量值。之后的校准过程与前述实施例类似，在此不再赘述。 

不难发现，本实施例中的第二测压腔室及第二抽气阀门可以省略，从而利用抽气装置直接将第二输出端的气体抽走。这样，即得到图11所示的本发明提供的FRC在线校准系统第五种具体实施方式。由于其结构和校准过程均与图10类似，因此不再赘述。 

需要指出的是，以上本发明提供的在线校准系统的具体实施例中，均采用普通单向阀门，作为本领域技术人员，很容易想到各种替换方案，例如采用两位三通阀门作为对应同一输出端的干路阀门和支路阀门的替代方案，以及其他具有相同功能的结构，都应视为本发明所保护的范围。 

还需要指出的是，上述本发明所提供的FRC在线校准系统的各个实施方式中，所采用的各个测压腔室的容积均为已知，并且，上述腔室的容积可以是相对较小的容积，这样，对于同样的气体流量，可以在较短的时间内获得较大范围的压升，从而提高校准效率。 

另外，需要指出的是，虽然上述本发明所提供的FRC在线校准系统的各具体实施方式都是以校准FRC两个输出端的实际输出比例为例进行说明的，但其并不局限于此，只要按照本发明中对FRC进行在线校准的原理和操作方法，同样能够对FRC多个输出端的实际输出比例进行在线校准。 

综上所述，本发明提供的FRC在线校准系统，将FRC的各个输出端通过气体干路和/或气体支路连接至相应的测压腔室，并在气体 干路和气体支路中设置阀门。这样，可以通过改变各个阀门的通/断状态而使流经各输出端的气体分别单独地进入上述测压腔室内，并测量气体在测压腔室内的压升率，进而根据压升率和腔室容积计算出被测输出端的实际流量值，最终得到FRC的实际输出比例，实现对FRC的在线校准。因此，本发明提供的FRC在线校准系统不仅可随时对FRC进行在线校准，及时发现并排除设备故障，从而避免因工艺稳定性下降而造成的质量问题；而且与现有的校准技术相比，本发明提供的FRC在线校准系统具有较高的校准效率，从而有利于节约设备的检修时间，提高设备的产能利用，进而提高生产效率。 

作为另一种技术方案，本发明还提供了一种等离子体处理设备。该等离子体处理设备包括气源(多采用目前常用的gas box作为气源)、FRC、气体喷嘴、工艺腔室和抽气装置。气体喷嘴位于工艺腔室内部设置有至少两个独立的喷嘴区域，用以将工艺气体均匀地注入工艺腔室；气体喷嘴的不同喷嘴区域通过相应的气体干路分别连接至FRC的不同输出端；gas box为FRC输入端供气，FRC按预设比例将气体分配给各个与气体喷嘴相连的输出端。该等离子体处理设备应用上述本发明提供的FRC的在线校准方法，从而能够在无需停机的情况下实现对FRC的校准操作，在有效提高产品质量的同时，大大提高了对设备的校准效率，进而提高了设备整体的产能利用。 

此外，本发明还提供一种等离子体处理设备，其包括气源、FRC、气体喷嘴、工艺腔室和抽气装置，以及在其FRC和气体喷嘴之间设置有上述本发明所提供的在线校准系统，从而能够在无需停机的情况下实现对FRC的校准操作，在有效提高产品质量的同时，大大提高了对设备的校准效率，进而提高了设备整体的产能利用。 

本发明提供的等离子体处理设备还可以具有各种不同的实施方式，请一并参阅图12至16。由于在实际应用中，多采用具有两个喷嘴区域的气体喷嘴，因此，上述实施例均以此为基础进行描述。如图所示，可以将上述等离子体处理设备的工艺腔室作为测压腔室，将FRC和气体喷嘴之间的气体管路作为气体干路，并在气体干路中设置干路阀门、气体支路及相应的支路阀门等部件，即可实现对FRC 的在线校准。当等离子体处理设备正常运行时，支路阀门始终处于关闭状态，干路阀门则处于打开状态，工艺气体进入工艺腔室并参与正常的物理化学反应；当需要对FRC进行在线校准时，工艺腔室的作用与上述本发明提供的FRC的在线校准系统的测压腔室类似，用于测量流经FRC的被测输出端的实际流量值；并且，本发明提供的等离子体处理设备还可以设置与上述FRC的在线校准系统中的第二测压腔室功能相类似的测压腔室。 

需要指出的是，对于本发明所提供的等离子体处理设备，虽然上述各具体实施方式都是以校准FRC两个输出端的实际输出比例为例进行说明的，但其并不局限于此，FRC所需校准的输出端数量是与气体喷嘴中相互独立的喷嘴区域的数量一一对应的，因此，本发明同样适用于对FRC多个输出端的输出比例的在线校准。 

综上，本发明提供的等离子体处理设备，应用了本发明所提供的在线校准方法和/或在线校准系统。因此，其能够无需停机即可实现对FRC的在线校准，具有校准效率高的优点，从而提高设备的产能利用；而且，本发明提供在线校准系统可随时对FRC进行在线校准，从而可及时发现设备故障，避免因FRC不准所造成的质量问题。 

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。 

Claims (11)

1.一种流量比例控制器的在线校准系统，所述流量比例控制器将来自其输入端的气体按照预设比例分配给至少两个输出端，所述在线校准系统用于在所述流量比例控制器进行气体分配过程中对所述流量比例控制器的各个输出端的实际输出比例进行校准，其特征在于，所述在线校准系统包括：

流量值获取单元，所述流量值获取单元包括一个测压腔室、与流量比例控制器的输出端一一对应的气体干路、干路阀门、气体支路、支路阀门，其中，气体干路，连接在各个输出端和测压腔室之间，用于将各输出端的气体输送至所述测压腔室中；干路阀门，设置在气体干路中，用于在测量过程中控制各条气体干路的通/断，即，打开被测输出端所对应的干路阀门，并关闭其他输出端所对应的干路阀门；气体支路，一端串接于气体干路中并位于干路阀门的上游，当干路阀门关闭时，用于输送对应输出端的气体；支路阀门，设置于气体支路中，用于在测量过程中控制气体支路的通/断，即，关闭被测输出端所对应的支路阀门，并打开其他输出端所对应的支路阀门，并且分别使流经各个被测输出端的气体单独进入测压腔室内，通过测量测压腔室内的压升率，计算出被测输出端的实际流量值；

计算单元，根据所述各个输出端的实际流量值计算所述流量比例控制器的实际输出比例；

校准单元，根据所述预设比例和实际输出比例，对所述流量比例控制器进行校准。

2.根据权利要求1所述的在线校准系统，其特征在于，仅对所述流量比例控制器的第一输出端和第二输出端的实际输出比例进行校准，相应的，所述气体干路包括第一干路和第二干路，并分别设置有第一干路阀门和第二干路阀门；相应的，所述气体支路包括第一支路和第二支路，并分别设置有第一支路阀门和第二支路阀门。

3.一种基于权利要求1或2任意一项所述流量比例控制器的在线校准系统的流量比例控制器的在线校准方法，所述流量比例控制器将来自其输入端的气体按照预设比例分配给至少两个输出端，所述在线校准方法用于在所述流量比例控制器进行气体分配过程中对所述流量比例控制器的各个输出端的实际输出比例进行校准，其特征在于，包括下述步骤：

1)获取所述流量比例控制器的各个输出端的实际流量值；

2)根据所述各个输出端的实际流量值计算所述流量比例控制器的实际输出比例；

3)根据所述预设比例和实际输出比例，对所述流量比例控制器进行校准。

4.根据权利要求3所述的在线校准方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：使流经各个输出端的气体分别进入密闭腔室内，并测量各个输出端的气体在密闭腔室内的压升率，根据所述压升率计算出各个输出端的实际流量值。

5.根据权利要求3所述的在线校准方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：判断所述流量比例控制器的实际输出比例和预设比例是否相同，如果不同，则根据实际输出比例和预设比例的差值对流量比例控制器进行调整；如果相同，则结束该校准过程。

6.根据权利要求4所述的在线校准方法，其特征在于，在所述步骤1)之前和/或步骤1)之后还包括将密闭腔室抽真空的步骤。

7.根据权利要求4所述的在线校准方法，其特征在于，仅对所述流量比例控制器的第一输出端和第二输出端的实际输出比例进行校准时，所述步骤1)具体包括：使流经第一输出端的气体进入密闭腔室内，并测量密闭腔室内的第一压升率，根据所述第一压升率计算得出第一流量值；使流经所述第二输出端的气体进入密闭腔室内，并测量密闭腔室内的第二压升率，根据所述第二压升率计算得出第二流量值，或者用流量比例控制器输入端的流量值减去第一流量值而得到第二流量值。

8.一种等离子体处理设备，包括：流量比例控制器、气体喷嘴和工艺腔室；所述气体喷嘴设置于工艺腔室内，并具有至少两个独立的喷嘴区域；所述流量比例控制器具有一个输入端和至少两个与喷嘴区域相对应连接的输出端，以将来自输入端的气体按照预设比例分配给各个输出端；其特征在于，应用权利要求3-7中任意一项所述的在线校准方法对流量比例控制器进行在线校准。

9.根据权利要求8所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述喷嘴区域包括中央喷嘴区域和边缘喷嘴区域，并分别连接至所述流量比例控制器的两个输出端。

10.一种等离子体处理设备，包括：流量比例控制器、气体喷嘴和工艺腔室；所述气体喷嘴设置于工艺腔室内，并具有至少两个独立的喷嘴区域；所述流量比例控制器具有一个输入端和至少两个与喷嘴区域相对应连接的输出端，以将来自输入端的气体按照预设比例分配给各个输出端；其特征在于，在所述流量比例控制器与气体喷嘴之间设置有权利要求1-2中任意一项所述的在线校准系统，对流量比例控制器进行在线校准。

11.根据权利要求10所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述喷嘴区域包括中央喷嘴区域和边缘喷嘴区域，并分别连接至所述流量比例控制器的两个输出端。

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