CN102541103B - 材料气体控制系统 - Google Patents
材料气体控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102541103B CN102541103B CN201110435861.9A CN201110435861A CN102541103B CN 102541103 B CN102541103 B CN 102541103B CN 201110435861 A CN201110435861 A CN 201110435861A CN 102541103 B CN102541103 B CN 102541103B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- material gas
- reception room
- value
- concentration
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 192
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 169
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 53
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 3
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D11/00—Control of flow ratio
- G05D11/02—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
- G05D11/13—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means
- G05D11/131—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means by measuring the values related to the quantity of the individual components
- G05D11/132—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material characterised by the use of electric means by measuring the values related to the quantity of the individual components by controlling the flow of the individual components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Flow Control (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明提供一种材料气体控制系统，即使在调整阀全开或全关时的材料气体的浓度值或流量值与设定值大致一致的情况下，也可诊断出浓度或流量的控制状态是否异常。材料气体控制系统包括：收容室；导入管，导入运载气体；导出管，导出包含材料气体及运载气体的混合气体；第一调整阀；测定计，测定材料气体的浓度或流量；第一阀控制部，以使测定计所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至第一调整阀；压力计，测定收容室内的压力；以及诊断部，当开放程度控制信号的值的时间变化量及压力计所测定出的测定压力值的时间变化量满足规定条件时，诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料气体控制系统(system)，该材料气体控制系统例如在半导体制造过程(process)中供给材料气体(gas)，更详细而言，本发明涉及如下的材料气体控制系统，该材料气体控制系统将运载气体(carriergas)导入至液体或固体的材料，使该材料气化而形成材料气体，接着供给包含所述材料气体以及所述运载气体的混合气体。
背景技术
在此种材料气体控制系统中，如专利文献1所示，已有如下的材料气体控制系统，该材料气体控制系统对所述混合气体中的材料气体的浓度进行测定，以使所述测定浓度值达到预定的设定浓度值的方式，对收容着材料的收容室内的压力进行控制。具体而言，在导出管上设置调整阀(valve)，该导出管将所述混合气体从所述收容室中导出，例如当测定浓度值低于设定浓度值时，打开所述调整阀，使所述收容室内的压力下降，使材料气体的浓度上升，从而使测定浓度值与设定浓度值的差分减小。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2010-109305号公报
开始供给材料气体之后，材料会气化并逐渐减少，因此，若所述调整阀的开放程度保持不变，则会导致材料气体的浓度下降。因此，为了使材料气体的浓度保持为设定浓度值，必须逐渐打开调整阀。
然而，若逐渐打开调整阀，则调整阀会达到完全打开的状态(全开(fullopen))而无法进一步打开，因此，有着会导致材料气体的浓度无法上升的情形。因此，导致材料气体的浓度稍低于设定浓度值，该材料气体的浓度无法正常地被控制。
另外，对于以往的材料气体控制系统而言，对测定浓度值与设定浓度值的差分进行监视，若该差分处于规定范围内，则判断为材料气体浓度已正常地被控制。然而，在上述异常的控制状态下，有着测定浓度值与设定浓度值的差分为比较小的值的情形，因此，所述值有可能处于所述规定范围内，导致控制状态看上去为正常状态，从而有着无法了解控制状态为异常情况的危险。
另外，即使当逐渐关闭调整阀时，也会引起同样的问题。例如，在收容室的温度上升的情况下，借由逐渐关闭调整阀来对材料气体的浓度进行控制，但调整阀会达到完全关闭的状态(全关(full close))，从而陷入至如上所述的异常的控制状态。而且，对材料气体的流量进行控制的系统也会产生同样的问题。
发明内容
因此，本发明是为了解决所述问题而成的发明，本发明的主要的预期课题在于提供如下的材料气体控制系统，即使在调整阀全开或全关时、材料气体的测定浓度值或测定流量值与设定值大致一致的情况下，所述材料气体控制系统也可诊断出材料气体的浓度或流量的控制状态是否异常。
即，本发明的材料气体控制系统包括：收容室，收容着材料；导入管，其一端在所述收容室中形成开口，将运载气体导入至所述收容室；导出管，其一端在所述收容室中形成开口，从所述收容室导出混合气体，该混合气体包含所述材料气化而成的材料气体及所述运载气体；第一调整阀，设置于所述导出管；测定计，对在所述导出管流通的所述混合气体中的所述材料气体的浓度或流量进行测定；以及第一阀控制部，以使所述测定计所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀，所述材料气体控制系统包括：压力计，对所述收容室内的压力进行测定；以及诊断部，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述压力计所测定出的测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
再者，“所述开放程度控制信号的值”中不仅包含第一阀控制部所产生的信号的值，而且包含将所述信号予以放大所得的信号的值或如下的值，该值如对施加于第一调整阀的电压或电流进行测定所得的测定电压值或测定电流值那样，直接与开放程度控制信号相对应。
如此，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，所述诊断部诊断出所述控制状态异常，因此，例如在如下的情况下，可诊断出控制状态异常，所述情况是指：尽管所述第一调整阀为全开或全关，无法对所述收容室内的压力进行控制，且无法对所述材料气体的浓度或流量进行控制，所述第一阀控制部仍欲进一步使所述第一调整阀开闭的情况。而且，即使在以往难以判断控制状态的得当与否的情况下，即，在阀全开或全关时、材料气体的测定浓度值或测定流量值与设定值大致一致的情况下，也可诊断出材料气体的浓度或流量的控制状态是否异常。结果是，可将材料气体的浓度或流量保持为设定值，从而可提高例如使用材料气体来制造的半导体晶圆(wafer)的良率。
作为诊断出所述控制状态异常的具体的所述规定条件的例子，可列举如下的情况，即，所述开放程度控制信号的值在单位时间内实质性地发生变化，且所述测定压力值的时间变化量实质上为0时，所述诊断部诊断出所述控制状态异常。
当所述控制状态异常时，为了使所述控制状态正常，较为理想的是，所述材料气体控制系统包括温度控制部，当所述诊断部诊断出所述控制状态异常时，该温度控制部对所述收容室内进行加热或冷却；或较为理想的是，所述材料气体控制系统包括：第二调整阀，设置于所述导入管；以及第二阀控制部，当所述诊断部判断出所述控制状态异常时，对第二调整阀的开放程度进行控制，使导入至所述收容室内的运载气体的流量增加或减少。
另外，所述材料气体控制系统的控制方法也是本发明之一。即，本发明的材料气体控制方法是如下的材料气体控制系统的控制方法，该材料气体控制系统包括：收容室，收容着材料；导入管，其一端在所述收容室中形成开口，将运载气体导入至所述收容室；导出管，其一端在所述收容室中形成开口，从所述收容室导出混合气体，该混合气体包含所述材料气化而成的材料气体及所述运载气体；以及第一调整阀，设置于所述导出管。所述材料气体控制系统的控制方法包括：材料气体测定步骤(step)，对在所述导出管流通的所述混合气体中的所述材料气体的浓度或流量进行测定；第一阀控制步骤，以使所述材料气体测定步骤所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀；压力测定步骤，对所述收容室内的压力进行测定；以及诊断步骤，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述压力测定步骤所测定出的测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
另外，使用在所述材料气体控制系统中的程序(program)也是本发明之一。具体而言，所述程序是使用在材料气体控制系统中的程序，该材料气体控制系统包括：收容室，收容着材料；导入管，其一端在所述收容室中形成开口，将运载气体导入至所述收容室；导出管，其一端在所述收容室中形成开口，从所述收容室导出混合气体，该混合气体包含所述材料气化而成的材料气体及所述运载气体；第一调整阀，设置于所述导出管；测定计，对在所述导出管流通的所述混合气体中的所述材料气体的浓度或流量进行测定；第一阀控制部，以使所述测定计所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀；以及压力计，对所述收容室内的压力进行测定，所述程序是：使电脑(computer)发挥作为诊断部的功能，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述压力计所测定出的测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，所述诊断部诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
[发明的效果]
因此，根据本发明，即使在阀全开或全关时、材料气体的测定浓度值或测定流量值与设定值大致一致的情况下，也可诊断出材料气体的浓度或流量的控制状态是否异常。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的材料气体控制系统的模式性设备构成图。
图2是表示所述实施方式中的材料气体浓度的控制顺序的流程图。
图3是表示所述实施方式中的材料气体浓度的控制状态的诊断顺序的流程图。
图4是表示所述实施方式中的材料气体控制系统的控制状态的曲线图。
图5是本发明的其他实施方式中的材料气体控制系统的模式性设备构成图。
[符号的说明]
10：收容室
20：导入管
30：导出管
40：材料气体控制器(浓度控制器)
41：机器部
42：运算部
43：分压计
44：压力计
45：第一调整阀
46：第一阀控制部
47：诊断部
48：温度控制部
49：测定计(浓度计)
50：流量控制器
51：流量计
52：第二调整阀
60：温度计
61：恒温槽
100：材料气体控制系统
A：气相空间
M：材料/液相空间
S1～S14：步骤
具体实施方式
接着，参照附图来对本发明的实施方式的材料气体控制系统100进行说明。本实施方式的材料气体控制系统100例如是构成半导体制造装置的一部分，且将材料气体供给至有机金属化学气相沉积(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，MOCVD)装置的成膜室。更详细而言，将作为运载气体的N2导入至固体的材料M即TMIn(三甲基铟，trimethyl indium)，使该材料M气化而形成材料气体，接着供给包含所述材料气体以及所述运载气体的混合气体。
如图1所示，所述材料气体控制系统100包括：收容着材料M的收容室10；导入管20，其一端在所述收容室10中形成开口，将运载气体导入至所述收容室10；导出管30，其一端在所述收容室10中形成开口，从所述收容室10将混合气体予以导出，该混合气体包含所述材料M气化而成的材料气体及所述运载气体；温度计60，对所述收容室10内的温度进行测定；以及恒温槽61，将所述收容室10保持为规定温度。所述导入管20的另一端连接于运载气体供给机构(未图示)，所述导出管30的另一端连接于所述MOCVD装置的成膜室(未图示)。而且，在所述导出管30上设置有浓度控制器40(相当于权利要求中所述的材料气体控制器)，在所述导入管20上设置有流量控制器50。
所述浓度控制器40对从所述收容室10导出的混合气体中的材料气体的浓度进行控制。所述浓度控制器40主要包括：机器部41以及运算部42，该运算部42进行与所述机器部41相关的运算处理。机器部41包括：分压计43，对所述收容室10内的材料气体的分压进行测定；压力计44，对所述收容室10内的压力(总压)进行测定；以及第一调整阀45，设置在所述导出管30中的比所述分压计43及所述压力计44更靠下游侧处，第一调整阀45对开放程度进行调整，而调整所述收容室10的压力，且对从所述收容室10导出的混合气体的浓度进行调整。
另外，所述分压计43以及所述压力计44也作为浓度计49(相当于权利要求中所述的测定计)而发挥功能，该浓度计49对在导出管30中流通的混合气体中的材料气体的浓度进行测定。所述浓度计49使用所述分压计43所测定出的测定分压值、与所述压力计44所测定出的测定压力值，借由式(1)来对材料气体的浓度进行计算。
C＝Pz/Pt...(1)
其中，C为材料气体的浓度，Pz为材料气体的分压，Pt为收容室10的总压。
运算部42是通用或专用的电脑，该运算部42将规定的程序(program)存储于存储器(memory)，根据所述程序来使中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)或该CPU的周边设备进行协同动作，借此来发挥作为第一阀控制部46以及诊断部47的功能。
第一阀控制部46是以使所述浓度计49所测定出的测定浓度值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号(此处为施加于第一调整阀45的电压信号)输出至所述第一调整阀45。
当所述开放程度控制信号的值的时间变化量(以下也称为第一时间变化量)、与所述压力计44所测定出的测定压力值的时间变化量(以下也称为第二时间变化量)满足预定的规定条件时，诊断部47诊断出所述材料气体的浓度的控制状态异常。更具体而言，当所述开放程度控制信号的值在单位时间内实质性地发生变化，且所述测定压力值的时间变化量实质上为0时，所述诊断部47诊断出所述控制状态异常。
而且，在所述实施方式中，运算部42包括温度控制部48。当所述诊断部47诊断出所述控制状态异常时，所述温度控制部48将温度控制信号输出至所述恒温槽61，所述温度控制信号是对所述收容室10内进行加热或冷却的信号。
所述流量控制器50对导入至所述收容室10的运载气体的流量进行控制，此处，所述流量控制器50为质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)。流量控制器50包括：流量计51，对在所述导入管20中流通的运载气体的流量进行测定；以及第二调整阀52，对开放程度进行调整，从而对导入至所述收容室10的运载气体的流量进行调整。
接着，对所述材料气体控制系统100的动作顺序进行说明。首先，参照图2的流程图来对材料气体的浓度进行控制的顺序进行说明。一开始，第一阀控制部46接受设定浓度值，且同时根据温度计60所测定出的测定温度值，而算出材料气体的饱和蒸气压，接着将该饱和蒸气压作为材料气体的测定分压值而进行储存。再者，也可利用分压计43来直接对分压值进行测定。而且，借由式(2)，根据设定浓度值以及测定分压值而算出目标压力值(步骤S1)。
Pt＝Pz/C...(2)
其中，C为材料气体的浓度，Pz为材料气体的分压，Pt为收容室10的总压。
接着，第一阀控制部46接受所述压力计44所测定出的测定压力值，对该测定压力值与所述目标压力值进行比较(步骤S2)。若测定压力值大于目标压力值，则输出使所述第一调整阀45打开的开放程度控制信号(步骤S3)，从而使收容室10的压力下降，使材料气体的浓度值上升。若测定压力值小于目标压力值，则输出使所述第一调整阀45关闭的开放程度控制信号(步骤S4)，从而使收容室10的压力上升，使材料气体的浓度值下降。
接着，第一阀控制部46接受分压计43所测定出的测定分压值，借由式(2)算出目标压力值(步骤S5)。与步骤S2～步骤S4同样地，对测定压力值以及目标压力值进行比较(步骤S6)，根据比较结果，输出使第一调整阀45开闭的开放程度控制信号(步骤S7、步骤S8)，使材料气体的浓度值接近于设定浓度值。
与所述材料气体浓度控制流程(flow)并行地，进行材料气体浓度控制状态诊断流程。如图3的流程图所示，首先，所述诊断部47根据输出至所述第一控制阀的开放程度控制信号的值来算出第一时间变化量，且同时根据压力计44所测定出的测定压力值来算出第二时间变化量(步骤S9)。再者，此处，以1秒的间隔取得开放程度控制信号的值、与测定压力值，使跟前的10个值近似于直线，从而算出所述各时间变化量。
接着，诊断部47判定是否满足如下的条件，该条件是指：所述开放程度控制信号的值在单位时间内实质性地发生变化，且第二时间变化量实质上为0(步骤S10)。当满足所述条件时，判断出材料气体浓度的控制状态有着异常，将警报(alarm)信号输出至温度控制部48(步骤S11)。
温度控制部48判定第一时间变化量为正还是为负(步骤S12)。若所述第一时间变化量为正，则判定为所述第一调整阀45处于全开状态，将所述收容室10内加热规定温度的温度控制信号输出至所述恒温槽61(步骤S13)，从而使材料气体的分压上升，使材料气体的浓度上升。若所述第一时间变化量为负，则判定为所述第一调整阀45处于全关状态，将所述收容室10内冷却规定温度的温度控制信号输出至所述恒温槽61(步骤S14)，从而使材料气体的分压下降，使材料气体的浓度下降。
图4表示使用本实施方式的材料气体控制系统100来对材料气体浓度进行控制的一例的曲线图。如图4(a)所示，在收容室10保持为28度的期间，测定浓度值与设定浓度值大致一致。然而，如图4(b)所示，在所述期间，相当于开放程度控制信号的阀电压值持续上升，虽欲打开第一调整阀45来使压力下降，但测定压力值几乎不下降，了解到材料气体浓度的控制状态为异常。
因此，诊断部47判断出控制状态异常，温度控制部48使收容室10的温度上升。结果，如图4(c)所示，与收容室10保持为28度的情况相比较，在收容室保持为32度的情况下，测定压力值会更准确地与设定浓度值大致一致。另外，如图4(d)所示，测定压力值的时间变化量对应于阀电压值的时间变化量，了解到控制状态为正常。
如此，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，所述诊断部47诊断出所述控制状态异常，因此，例如在如下的情况下，可诊断出控制状态异常，所述情况是指：尽管所述第一调整阀45为全开或全关，无法对所述收容室10内的压力进行控制，且无法对所述材料气体的浓度进行控制，所述第一阀控制部46仍欲进一步使所述第一调整阀45开闭的情况。而且，即使在以往难以判断控制状态的得当与否的情况下，即，在第一调整阀45全开或全关时，材料气体的测定浓度值或测定流量值与设定值大致一致的情况下，也可诊断出材料气体的浓度或流量的控制状态是否异常。结果是，可将材料气体的浓度或流量保持为设定值，从而可提高例如使用材料气体来制造的半导体晶圆的良率。
另外，所述诊断部47使用输出至所述浓度控制器40的第一调整阀45的开放程度控制信号的值、与所述浓度控制器40的压力计44所测定出的测定压力值，对所述控制状态进行诊断，且同时所述诊断部47构成所述浓度控制器40的一部分，因此，可由所述浓度控制器40单体来对材料气体浓度的控制状态进行自我诊断。因此，不更换整个系统，只要将所述浓度控制器40安装于以往的材料气体控制系统100的导出管30，便可对所述控制状态进行诊断。
再者，本发明并不限于所述实施方式。例如，在本实施方式中，材料气体控制器是设为对材料气体的浓度进行控制的浓度控制器，但也可设为对材料气体的流量进行控制的流量控制器。具体地进行说明，如图5所示，材料气体控制器40的第一阀控制部46接受流量控制器50的流量计51所测定出的运载气体的测定流量值，且同时与本实施方式同样地，算出材料气体的浓度。
此处，对于材料气体的流量而言，成立了如式(3)以及对式(3)加以变形而成的式(4)所示的关系。
C＝Pz/Pt＝Qz/(Qc+Qz)...(3)
Qz＝QcC/(1-C)...(4)
其中，C为材料气体的浓度，Pz为材料气体的分压，Pt为收容室的总压，Qz为材料气体的流量，Qc为运载气体的流量。
第一阀控制部46借由式(4)，根据运载气体的测定流量值以及材料气体的测定浓度值，而算出材料气体的测定流量值，以使该测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀45。
另外，也可并非使用运载气体的测定流量值以及测定浓度值来算出材料气体的流量，而是将测定计设置于所述材料气体控制器，所述测定计对在所述导出管中流通的混合气体的流量进行测定，且根据混合气体的测定流量值以及运载气体的测定流量值的差分，而对所述混合气体中的所述材料气体的流量进行测定。
换句话说，也可并非对材料气体的浓度或流量中的任一个进行控制，而是对材料气体的浓度以及流量这两个进行控制。例如，将设置于导出管的材料气体控制器与本实施方式同样地设为对材料气体的浓度进行控制的浓度控制器，且将设置于导入管的流量控制器设为对材料气体的流量进行控制的流量控制器即可。
具体而言，流量控制器包括：第二阀控制部，该第二阀控制部借由式(4)，根据运载气体的测定流量值以及材料气体的测定浓度值，而算出材料气体的测定流量值，且同时接受材料气体的设定流量值。而且，第二阀控制部是：以使材料气体的测定流量值达到设定流量值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第二调整阀。
而且，在本实施方式中设置有温度控制部，该温度控制部在所述诊断部诊断出所述控制状态异常的情况下，使所述收容室的温度发生变化，也可设置第二阀控制部，使导入至所述收容室内的运载气体的流量增加或减少；也可设置通知部，接受诊断部所输出的警报信号，接着发出声音或光等来通知操作员(operator)。
所述诊断部也可在第一时间变化量以及第二时间变化量的差分超过预定的规定值的情况下，诊断出所述控制状态异常。
所述温度控制部使温度阶段性地发生变化，直至达到规定温度为止，但也可使温度连续地发生变化。另外，所述温度控制部可不将收容室加热或冷却规定温度，直至所述各时间变化量不满足所述规定条件，且诊断为所述控制状态正常为止；也可对收容室进行加热或冷却，直至达到比正常与诊断时的温度高出或低于规定值的温度为止。也可基于第一时间变化量以及第二时间变化量、或各时间变化量的差分，而算出加热或冷却的温度的值。
另外，运载气体为N2，但不限于此，也可使用H2等的非活性化气体。另外，所述材料设为固体，但也可设为液体(材料液)。在此情况下，如图5所示，较为理想的是，所述导入管20的一端在收容室10内的液相空间M中形成开口，且所述导出管30的一端在收容室10内的气相空间A中形成开口。
另外，压力计以及测定计(浓度计)设置于导出管，也可设置于收容室。另外，本发明不仅可使用在半导体的制造过程中，而且可使用在半导体的清洗过程中，也可使用在平板显示器(Flat Panel Display，FPD)、光学器件(opticaldevice)、以及微型机电系统(Micro Electromechanical System，MEMS)(微小电气机械元件)等的制造过程中。此外，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可进行各种变形。
Claims (8)
1.一种材料气体控制系统，其特征在于包括：
收容室，收容着材料；
导入管，其一端在所述收容室中形成开口，将运载气体导入至所述收容室；
导出管，其一端在所述收容室中形成开口，从所述收容室导出混合气体，该混合气体包含所述材料气化而成的材料气体及所述运载气体；
第一调整阀，设置于所述导出管；
测定计，对在所述导出管流通的所述混合气体中的所述材料气体的浓度或流量进行测定；
第一阀控制部，以使所述测定计所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀；
压力计，对所述收容室内的压力进行测定；以及
诊断部，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述压力计所测定出的测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
2.根据权利要求1所述的材料气体控制系统，其特征在于：
当所述开放程度控制信号的值在单位时间内实质性地发生变化，且所述测定压力值的时间变化量实质上为0时，所述诊断部诊断出所述控制状态异常。
3.根据权利要求1或2所述的材料气体控制系统，其特征在于包括：温度控制部，在所述诊断部诊断出所述控制状态异常时，对所述收容室内进行加热或冷却。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的材料气体控制系统，其特征在于包括：
第二调整阀，设置于所述导入管；以及
第二阀控制部，当所述诊断部诊断出所述控制状态异常时，对所述第二调整阀的开放程度进行控制，使导入至所述收容室内的运载气体的流量增加或减少。
5.根据权利要求3所述的材料气体控制系统，其特征在于包括：
第二调整阀，设置于所述导入管；以及
第二阀控制部，当所述诊断部诊断出所述控制状态异常时，对所述第二调整阀的开放程度进行控制，使导入至所述收容室内的运载气体的流量增加或减少。
6.一种材料气体控制器，使用在材料气体控制系统中，对材料气体的浓度或流量进行控制，所述材料气体控制系统包括：
收容室，收容着材料；
导入管，其一端在所述收容室中形成开口，将运载气体导入至所述收容室；以及
导出管，其一端在所述收容室中形成开口，从所述收容室导出混合气体，该混合气体包含所述材料气化而成的材料气体及所述运载气体，所述材料气体控制器的特征在于包括：
第一调整阀，设置于所述导出管；
测定计，对在所述导出管流通的所述混合气体中的所述材料气体的浓度或流量进行测定；
第一阀控制部，以使所述测定计所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀；
压力计，对所述收容室内的压力进行测定；以及
诊断部，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述压力计所测定出的测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
7.一种材料气体控制方法，其是材料气体控制系统的控制方法，该材料气体控制系统包括：
收容室，收容着材料；
导入管，其一端在所述收容室中形成开口，将运载气体导入至所述收容室；
导出管，其一端在所述收容室中形成开口，从所述收容室导出混合气体，该混合气体包含所述材料气化而成的材料气体及所述运载气体；以及
第一调整阀，设置于所述导出管，
所述材料气体控制系统的控制方法的特征在于包括：
材料气体测定步骤，对在所述导出管流通的所述混合气体中的所述材料气体的浓度或流量进行测定；
第一阀控制步骤，以使所述材料气体测定步骤所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀；
压力测定步骤，对所述收容室内的压力进行测定；以及
诊断步骤，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述压力测定步骤所测定出的测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
8.一种材料气体控制系统，包括：
收容室，收容着材料；
导入管，其一端在所述收容室中形成开口，将运载气体导入至所述收容室；
导出管，其一端在所述收容室中形成开口，从所述收容室导出混合气体，该混合气体包含所述材料气化而成的材料气体及所述运载气体；以及
第一调整阀，设置于所述导出管，
所述材料气体控制系统的特征在于包括：
材料气体测定模块，对在所述导出管流通的所述混合气体中的所述材料气体的浓度或流量进行测定；
第一阀控制模块，以使所述材料气体测定步骤所测定出的测定浓度值或测定流量值达到预定的设定值的方式，将开放程度控制信号输出至所述第一调整阀；
压力测定模块，对所述收容室内的压力进行测定；以及
诊断模块，当所述开放程度控制信号的值的时间变化量、与所述压力测定步骤所测定出的测定压力值的时间变化量满足预定的规定条件时，诊断出所述材料气体的浓度或流量的控制状态异常。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010-288183 | 2010-12-24 | ||
| JP2010288183A JP6005334B2 (ja) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | 材料ガス制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102541103A CN102541103A (zh) | 2012-07-04 |
| CN102541103B true CN102541103B (zh) | 2015-03-25 |
Family
ID=46348189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110435861.9A Active CN102541103B (zh) | 2010-12-24 | 2011-12-22 | 材料气体控制系统 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6005334B2 (zh) |
| KR (1) | KR101842718B1 (zh) |
| CN (1) | CN102541103B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9243325B2 (en) * | 2012-07-18 | 2016-01-26 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Vapor delivery device, methods of manufacture and methods of use thereof |
| KR102493037B1 (ko) | 2016-08-05 | 2023-01-31 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 가스 제어 시스템 및 그 가스 제어 시스템을 구비한 성막 장치 |
| JP6486986B2 (ja) * | 2017-04-03 | 2019-03-20 | 株式会社荏原製作所 | 液体供給装置及び液体供給方法 |
| JP7281285B2 (ja) | 2019-01-28 | 2023-05-25 | 株式会社堀場エステック | 濃度制御装置、及び、ゼロ点調整方法、濃度制御装置用プログラム |
| CN113161265B (zh) * | 2021-04-16 | 2024-04-16 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 气体浓度控制方法、气体浓度控制装置及半导体设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1446117A (zh) * | 2000-07-31 | 2003-10-01 | 动力化学净化系统有限公司 | 用来混合加工材料的方法和装置 |
| CN101493703A (zh) * | 2009-02-19 | 2009-07-29 | 苏州市兴业铸造材料有限公司 | 智能液态原料配比控制系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01152734A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-15 | Fujitsu Ltd | 蒸発器 |
| JP2797943B2 (ja) * | 1993-12-27 | 1998-09-17 | 住友金属工業株式会社 | 混合ガスのカロリー制御装置 |
| JP4454964B2 (ja) * | 2003-06-09 | 2010-04-21 | 東京エレクトロン株式会社 | 分圧制御システム及び流量制御システム |
| JP4335085B2 (ja) * | 2004-07-05 | 2009-09-30 | シーケーディ株式会社 | 真空圧力制御システム |
| KR101578220B1 (ko) * | 2008-10-31 | 2015-12-16 | 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼 | 재료가스 농도 제어 시스템 |
| JP5145193B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2013-02-13 | 株式会社堀場製作所 | 材料ガス濃度制御システム |
-
2010
- 2010-12-24 JP JP2010288183A patent/JP6005334B2/ja active Active
-
2011
- 2011-12-21 KR KR1020110139229A patent/KR101842718B1/ko active IP Right Grant
- 2011-12-22 CN CN201110435861.9A patent/CN102541103B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1446117A (zh) * | 2000-07-31 | 2003-10-01 | 动力化学净化系统有限公司 | 用来混合加工材料的方法和装置 |
| CN101493703A (zh) * | 2009-02-19 | 2009-07-29 | 苏州市兴业铸造材料有限公司 | 智能液态原料配比控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120073119A (ko) | 2012-07-04 |
| JP6005334B2 (ja) | 2016-10-12 |
| CN102541103A (zh) | 2012-07-04 |
| JP2012138406A (ja) | 2012-07-19 |
| KR101842718B1 (ko) | 2018-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102541103B (zh) | 材料气体控制系统 | |
| EP2247819B1 (en) | Method and apparatus for in situ testing of gas flow controllers | |
| US7751921B2 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus, method of detecting abnormality, identifying cause of abnormality, or predicting abnormality in the semiconductor manufacturing apparatus, and storage medium storing computer program for performing the method | |
| KR101017285B1 (ko) | 유량검정시스템 및 유량검정방법 | |
| TWI542963B (zh) | 用於控制處理系統之方法與設備 | |
| JP2020038678A (ja) | プロセスチャンバに結合された流量コントローラをモニタする方法 | |
| US20130092258A1 (en) | Flow rate control device, and diagnostic device and recording medium recorded with diagnostic program used for flow rate control device | |
| US7444572B2 (en) | Built-in self test for a thermal processing system | |
| CN108885471A (zh) | 压力式流量控制装置和流量自诊断方法 | |
| US10860005B2 (en) | Substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium | |
| JP6533740B2 (ja) | ガス流量監視方法及びガス流量監視装置 | |
| TW201321918A (zh) | 用於流量控制器的原位校正的方法 | |
| JP2014504766A (ja) | オンボードでの診断、予測及びデータ収集を行うマスフローコントローラ | |
| US7165011B1 (en) | Built-in self test for a thermal processing system | |
| KR20100113006A (ko) | 플라즈마처리장치 | |
| WO1998009206A1 (fr) | Procede et dispositif permettant de diagnostiquer la panne d'un equipement et programme d'enregistrement sur support d'enregistrement pour l'execution d'un processus informatique conformement audit procede | |
| US11988543B2 (en) | Abnormality detection method for flow rate control device, and flow rate monitoring method | |
| CN110494730A (zh) | 加热管的气体泄漏检测装置以及加热管的气体泄漏检测方法 | |
| KR20150101206A (ko) | 설비 직결형 실시간 모니터링 고장 진단 및 고장 시기 예측 진단장치와 그에 따른 고장 진단 및 예측 진단방법 | |
| TW202221440A (zh) | 流量控制裝置、流量控制方法以及儲存流量控制裝置用程序的程序儲存媒體 | |
| EP4365930A1 (en) | Program, information processing method, information processing device, and model generation method | |
| CN109755153A (zh) | 监测装置和包括该装置的半导体制造装置 | |
| US7406644B2 (en) | Monitoring a thermal processing system | |
| JP2007214406A (ja) | 流量検定機能付質量流量制御装置を搭載した半導体製造装置 | |
| KR20170135576A (ko) | 진공펌프의 자가진단장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |