CN110244779A - 用于衬底处理的质量流量控制器 - Google Patents

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彼得·雷默尔
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Abstract

本发明涉及用于衬底处理的质量流量控制器。提供了用于将工艺气体输送到处理室的方法和装置。一种质量流量控制器包括：第一流送管线，其用于引入工艺流体；和入口阀，其沿所述第一流送管线设置以用于控制所述工艺流体的流率。所述质量流量控制器包括：用于将载体流体引入所述质量流量控制器的第二流送管线；以及微机电系统(MEMS)科里奥利传感器，其用于提供用于所述工艺流体与所述载体流体的混合物的密度信号和质量流率信号。所提供的所述质量流量控制器包括：出口阀，其用于控制由所述质量流量控制器输出的所述混合物的质量流率；以及控制器，其用于基于所述密度信号操作所述入口阀，以及用于基于所述质量流率信号操作所述出口阀。

Description

用于衬底处理的质量流量控制器
技术领域
本发明的实施方案总体上涉及衬底处理系统，并且更具体地，涉及用于控制流体向衬底处理系统输送的方法、系统和计算机程序。
背景技术
半导体制造中的衬底处理涉及各种工艺，例如沉积工艺、蚀刻工艺等。衬底处理通常在真空室中进行，向真空室中引入各种气体以处理衬底。基于热或压强的质量流量控制器可用于控制引入衬底处理室的气体的质量流率。然而，当前的质量流量控制器不能可靠地控制某些衬底处理步骤所期望的低气流。
正是在这种背景下出现了这些实施方案。
发明内容
提出了用于控制输送到处理室的工艺气体流的方法、装置、系统和计算机程序。应当理解，本发明的实施方案可以以多种方式实现，所述方式诸如方法、装置、系统、设备或计算机可读介质上的计算机程序。下面描述几种实施方案。
在一实施方案中，提供了一种质量流量控制器。所述质量流量控制器包括：第一流送管线，其用于将工艺流体引入所述质量流量控制器；和入口阀，其沿所述第一流送管线设置以用于控制所述工艺流体的流率。所述质量流量控制器还包括：用于将载体流体引入所述质量流量控制器的第二流送管线；以及微机电系统(MEMS)科里奥利(Coriolis)传感器，其用于提供用于所述工艺流体与所述载体流体的混合物的密度信号和质量流率信号。此外，所述质量流量控制器包括：出口阀，其用于控制由所述质量流量控制器输出的所述混合物的质量流率；以及控制器，其用于基于所述密度信号操作所述入口阀，以及基于所述质量流率信号操作所述出口阀。
在另一实施方案中，提供了一种用于控制工艺流体输送的方法。所述方法包括：用于从质量流量控制器(MFC)的科里奥利传感器接收用于工艺流体和载体流体的混合物的密度信号和质量流率信号的操作。所述方法还包括：用于基于所述密度信号计算所述混合物的流体混合比并且用于基于所述流体混合比调节进入所述MFC的所述工艺流体的流量的操作。此外，所述方法包括：用于基于所述质量流率信号计算所述混合物的质量流率以及用于基于所述混合物的所述质量流率调节离开所述MFC的所述混合物的输出流率的操作。
在另一实施方案中，提供了一种质量流量控制器。所述质量流量控制器包括：混合和感测模块，其用于将工艺流体和载体流体混合成混合物，所述混合和感测模块提供用于所述混合物的密度信号和质量流率信号。所述质量流量控制器还包括：入口阀，其用于控制进入所述混合和感测模块的工艺流体的流率；和出口阀，其用于控制离开所述混合和感测模块的所述混合物的输出流率。此外，所述质量流量控制器包括：控制器，其用于基于所述密度信号计算工艺流体与载体流体的流体混合比，并且用于基于用于所述混合物的所述质量流率信号计算所述混合物的质量流率。根据这些以及其他实施方案，所述控制器被配置用于基于所述流体混合比调节所述入口阀并且用于基于所述混合物的所述质量流率调节所述出口阀。
具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：
1.一种质量流量控制器，其包括：
第一流送管线，其用于将工艺流体引入所述质量流量控制器；
入口阀，其沿所述第一流送管线设置以用于控制所述工艺流体的流率；
第二流送管线，其用于将载体流体引入所述质量流量控制器；
微机电系统(MEMS)科里奥利传感器，其用于提供用于所述工艺流体与所述载体流体的混合物的密度信号和质量流率信号；
出口阀，其用于控制由所述质量流量控制器输出的所述混合物的质量流率；以及
控制器，其用于基于所述密度信号操作所述入口阀，以及基于所述质量流率信号操作所述出口阀。
2.根据条款1所述的质量流量控制器，其还包括：
连接器，其连接设置在所述入口阀下游和所述MEMS科里奥利传感器上游的所述第一流送管线和所述第二流送管线，所述连接器将所述工艺流体和所述载体流体混合成所述混合物。
3.根据条款1所述的质量流量控制器，其中所述工艺流体是工艺气体，并且所述载体流体是载气。
4.根据条款1所述的质量流量控制器，其中引入所述质量流量控制器的所述工艺流体的所述流率由低流率限定。
5.根据条款4所述的质量流量控制器，其中所述低流率由2标准立方厘米每分钟(sccm)或更低的速率限定。
6.根据条款1所述的质量流量控制器，其中所述控制器被配置为基于所述质量流率信号来调节所述出口阀，以实现所述混合物的所期望的质量流率。
7.根据条款1所述的质量流量控制器，其中所述控制器被配置成计算工艺流体与载体流体的流体混合比，并且其中所述控制器还被配置成基于所计算出的流体混合比来调节所述入口阀以实现所期望的流体混合比。
8.根据条款7所述的质量流量控制器，其中所述控制器还被配置为基于所述流体混合比并基于所述质量流率信号来计算所述工艺流体特有的质量流率，并且其中所述控制器还被配置为基于所述工艺流体特有的所计算出的所述质量流率调节所述出口阀，以实现所述工艺流体特有的所期望的质量流率。
9.根据条款1所述的质量流量控制器，其中所述质量流量控制器经由所述出口阀与处理室流体连通，使得所述质量流量控制器对将工艺流体和载体流体的所述混合物输送到所述处理室内进行控制。
10.一种用于控制质量流量控制器(MFC)的方法，其包括：
从所述MFC的科里奥利传感器接收用于工艺流体和载体流体的混合物的密度信号和质量流率信号；
基于所述密度信号计算所述混合物的流体混合比；
基于所述流体混合比调节进入所述MFC的所述工艺流体的流率；
基于所述质量流率信号计算所述混合物的质量流率；以及
基于所述混合物的所述质量流率调节离开所述MFC的所述混合物的输出流率。
11.根据条款10所述的方法，其中所述密度信号与所述科里奥利传感器的管道的振动频率的变化的测量值相关联。
12.根据条款10所述的方法，其中所述流量信号与所述科里奥利传感器的管道的两个臂之间的振动频率的相移的测量值相关联。
13.根据条款10所述的方法，其中所述计算所述流体混合比包括确定所述工艺流体的密度和所述载体流体的密度。
14.根据条款10所述的方法，其还包括：
基于所述混合物的所述流体混合比和所述质量流率计算所述工艺流体特有的质量流率，其中所述调节所述混合物的所述输出流率还基于所述工艺流体特有的所述质量流率。
15.根据条款10所述的方法，其中当所述流体混合比表明工艺流体与载体流体的比率大于所期望的比率时，所述调整所述工艺流体的所述流率降低所述工艺流体的所述流率，并且其中当所述流体混合比表明工艺流体与载体流体的所述比率小于所期望的所述比率时，所述调节所述工艺流体的所述流率增大所述工艺流体的所述流率。
16.根据条款10所述的方法，其中当所述混合物的所述质量流率大于所期望的质量流率时，所述调节所述混合物的所述输出流率降低所述混合物的所述输出流率，并且其中当所述混合物的所述质量流率小于所期望的质量流率时，所述调节所述混合物的所述输出流率增大所述混合物的所述输出流率。
17.一种质量流量控制器，其包括：
混合和感测模块，其用于将工艺流体和载体流体混合成混合物，所述混合和感测模块提供用于所述混合物的密度信号和质量流率信号；
入口阀，其用于控制进入所述混合和感测模块的工艺流体的流率；
出口阀，其用于控制离开所述混合和感测模块的所述混合物的输出流率；以及
控制器，其用于基于所述密度信号计算工艺流体与载体流体的流体混合比，并且用于基于用于所述混合物的所述质量流率信号计算所述混合物的质量流率，其中所述控制器被配置用于基于所述流体混合比调节所述入口阀并且用于基于所述混合物的所述质量流率调节所述出口阀。
18.根据条款17所述的质量流量控制器，其中所述控制器还被配置为基于所述混合物的所述流体混合比和所述质量流率计算所述工艺流体特有的质量流率，并且其中所述调节所述出口阀进一步基于所述工艺流体特有的所述质量流率。
19.根据条款17所述的质量流量控制器，其中所述混合和感测模块包括用于提供用于所述混合物的所述密度信号和所述质量流率信号的科里奥利传感器，所述混合和感测模块还包括设置在所述入口阀下游且在所述科里奥利传感器上游的连接器，所述连接器限定用于将所述工艺流体和所述载体流体混合成所述混合物的混合点。
20.根据条款17所述的质量流量控制器，其中所述质量流量控制器是系统的一部分，所述系统还包括处理室，所述处理室用于使用由所述质量流量控制器输出的所述混合物处理衬底。
根据以下的详细描述，结合附图，其他方面将变得显而易见。
附图说明
通过参考以下描述，结合附图，可以最好地理解所述实施方案。
图1是根据一实施方案的用于对将第一流体和第二流体的混合物向处理室输送进行控制的系统的示意图。
图2是根据一实施方案的用于使用单个科里奥利传感器对将工艺气体和载气的混合物向处理室输送进行控制的系统的示意图。
图3是根据一实施方案的用于使用两个科里奥利传感器对将工艺气体和载气的混合物向处理室输送进行控制的系统的示意图。
图4是根据一实施方案的用于使用两个科里奥利传感器对将第一和第二工艺气体和载气的混合物向处理室输送进行控制的系统的示意图。
图5A是根据一实施方案的用于对供应到处理室的工艺气体和载气的混合物的质量流率进行控制的质量流量控制器的示意图。
图5B和5C示出了根据一些实施方案的可与本文所述的系统和方法一起使用的科里奥利传感器的示例性实施方案。
图6示出了根据一实施方案的使用本文描述的系统控制气体输送的方法的总体流程。
图7示出了根据另外的实施方案的使用本文所述的系统控制气体的输送的方法的总体流程。
具体实施方式
实施方案提供了用于半导体制造中的衬底处理的质量流量控制器。对于某些衬底处理步骤，需要较低流量的工艺气体，例如，大约2标准立方厘米每分钟(sccm)或更低流率的工艺气体。涉及低流量的气体的处理步骤包括诸如化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)之类的沉积工艺，以及诸如等离子体蚀刻和原子层蚀刻(ALE)之类的蚀刻工艺。包括基于热的流量计和基于压强的流量计的电流控制器不能可靠地控制较低流量(例如，约2sccm或更低流量)的气体。
对于涉及低流量的工艺气体的某些处理步骤，可以使用较大流量的载气，如氩(Ar)。在传统工艺中，使用用于工艺气体和载气中的每一种的单独的质量流量控制器来确保向处理室提供精确的气体流。工艺气体和载气在混合点混合在一起，然后输送到处理室。
本文描述的实施方案包括气体输送系统和质量流量控制器(MFC)，其可以测量、控制和输送与载气的混合物内的低流量的工艺气体(例如，小于2sccm)。所描述的实施方案中的一些使用一个或多个基于微机电系统(MEMS)科里奥利传感器。在一些实施方案中，气体输送系统能够使用单个质量流量控制器测量和控制工艺气体和载气两者的相应质量流率。在这些和其他实施方案中，即使当工艺气体的流率相对较低(例如，小于约2sccm)时，气体输送系统也能够确保将准确量的工艺气体输送到处理室。如本文所用，低流率可包括约2sccm或更低的流率范围。
图1是根据一实施方案的用于控制第一流体和第二流体的混合物向处理室的输送的系统的示意图。所示系统包括质量流量控制器(MFC)100，其控制由第一流体供应源102供应的第一流体和由第二流体供应源104供应的第二流体向处理室101的输送。在多种实施方案中，第一流体可以包括工艺气体，而第二流体可以包括载气。
第一流体供应源102经由流送管线122将第一流体供应到MFC 100，并且第二流体供应源104经由流送管线124将第二流体供应到MFC 100。沿着流送管线122设置入口阀106，以控制供应给MFC 100的第一流体的流率。在图2所示的实施方案中，载气的入口阀不用于控制载气的流率，因为MFC 100相对不受载气流率的影响，如将在下面参考图6更详细地描述的。然而，在其他实施方案中，也可以包括沿供应管线124设置的入口阀以控制进入MFC100的载气的流率。
使第一流体和第二流体都流入混合和感测模块108。混合和感测模块108尤其用于将第一流体和第二流体混合成混合物。例如，如果第一流体是工艺气体，并且第二流体是载气，则混合和感测模块108将产生包含工艺气体和载气的混合物。混合物经由出口管线126离开混合和感测模块108以引入处理室101。沿出口管线126设置的出口阀110控制离开MFC100并被引入处理室101的混合物的总流率。
除了混合第一和第二流体之外，混合和感测模块108还将密度信号114和流量信号116提供给MFC 100的控制器112。密度信号114与第一流体、第二流体、或第一流体和第二流体的混合物的相应密度相关。控制器112将密度信号114处理成例如以质量除以体积(例如，kg/m3或g/L，或表示的质量单位/体积单位的任何其他单位)表示的密度读数。
根据图1中所示的实施方案，控制器112使用密度信号114来提供密度反馈信号118以控制入口阀106。密度反馈信号118用于控制经由用于第一流体的供应管线122引入MFC100中的第一流体的流率。结果，由控制器112提供的密度反馈信号118能够控制与第二流体混合的第一流体的比例。例如，密度反馈信号118能够控制第一流体和第二流体之间的混合物中的第一流体的相对密度(fractional density)。
根据图1中所示的实施方案，混合和感测模块108还提供与第一流体、第二流体或第一流体和第二流体两者的混合物的相应流率相关的流量信号116。流量信号116由控制器112处理，以便获得以体积除以时间(例如，标准立方厘米/分钟，或表示体积单位/时间单位的任何其他单位)表示的混合物的流率测量值，或者以质量除以时间(例如，g/分钟，或g/小时，或表示质量单位/时间单位的任何其他单位)表示的混合物的流率测量值。
控制器112使用由流量信号116提供的流率数据来产生流量信号反馈120，以控制出口阀110，从而控制离开MFC 100并进入处理室101的第一和第二流体的混合物的总流率。由于控制器112通过入口阀106控制混合物中第一和第二流体的相对密度，以及通过出口阀110控制混合物的总流率，因此MFC 100能够精密且精确地控制引入处理室101的第一流体和/或第二流体的真实质量流率。
例如，如果第一流体是工艺气体，而第二流体是载气，则图1中所示的MFC 100能够通过入口阀106控制工艺气体相对于混合物的相对密度。即，例如，即使当通过流送管线122的工艺气体的流量低，例如2sccm或更低时，MFC 100也能够产生具有所需比例或比率(工艺气体比载气)的工艺气体和载气的混合物。此外，MFC 100还能够通过出口阀110控制具有所需比例(工艺气体比载气)的工艺气体和载气的混合物的流率，并且因此能够精密且精确地控制被引入处理室101中的工艺气体的真实质量流率。
在一些实施方案中，图1中所示的混合和感测模块108可包括提供密度信号114和流量信号116的单个传感器。图2示出了具有混合和感测模块的MFC 100的实施方案，该混合和感测模块使用单个基于微机电系统(MEMS)科里奥利传感器(或简称MEMS科里奥利传感器)来获得第一和第二流体的混合物的密度信号114和流量信号116。在其他实施方案中，混合和感测模块108可以包括提供密度信号114和流量信号116的两个或更多个传感器。例如，在图3中，MFC 100被示出为包括用于工艺气体的第一基于MEMS的科里奥利传感器和用于载气的第二基于MEMS的科里奥利传感器。
图2是根据一个实施方案的与处理室101流体连通的质量流量控制器(MFC)100的示意图。MFC 100向处理室101供应由工艺气体供应源202供应的工艺气体和由载气供应源204供应的载气的混合物。混合物可通过喷头、气体分配环、或任何其他合适的输送装置(未示出)引入处理室101中。如上所述，引入处理室101中的混合物可用于各种处理步骤，各种处理步骤包括作为非限定性示例的等离子体蚀刻、化学蚀刻、原子层蚀刻(ALE)、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等。
根据图2中所示的实施方案，MFC 100经由流送管线122从工艺气体供应源202接收工艺气体，并且经由流送管线124从载气供应源204接收载气。入口阀106沿着流送管线122设置并且控制引入MFC 100的工艺气体的流率。入口阀106可以是任何类型的流动限制装置，例如固定孔或针阀等。入口阀104能够提供约0sccm至约10sccm，或约0.1sccm至约2sccm的流率范围，以适应各种应用的需要。在一些实施方案中，载气的流率可以高于工艺气体的流率，例如，高约2倍至约100倍或更多。因此，在各种实施方案中，供应管线124中的载气可具有1sccm至约200sccm之间或约2sccm至约20sccm之间的流率。
根据图2中所示的实施方案，流送管线122和124进入混合和感测模块108，其中流送管线122和124的内容物针对密度信号114和流量信号116进行混合并计量。更具体地，载运工艺气体的流送管线122和载运载气的流送管线124在连接器208处连接。连接器208用作混合点206，其中工艺气体混合到载气中并与载气混合以形成混合物。连接器208可以是连接流送管线122和124的任何类型的合适的连接器或联接器。
在图2所示的实施方案中，入口阀106显示为设置在工艺气体供应源202的下游，但是在连接器208和混合点206的上游。结果，入口阀106只控制工艺气体的流率，而不控制载气的流率。应注意，用于载气的可选入口阀可沿流送管线124设置在连接器208和混合点206的上游，以便控制载气的流率。然而，在一些实施方案中，这种用于控制载气的流率的入口阀可能不是必需的，因为MFC 100相对不受进入MFC的载气的精确流率的影响，只要该流率在操作范围内即可。在一些实施方案中，载气的操作流率范围为介于约1sccm和约200sccm之间，或介于约2sccm和约50sccm之间，或介于约5sccm和约15sccm之间，具体取决于各种应用。
然后混合物从连接器208和混合点206进入MEMS科里奥利传感器210。MEMS科里奥利传感器210向控制器112提供密度信号114和流量信号116。密度信号114将与工艺气体和载气的混合物的密度相关，可以根据该密度获得工艺气体比载气的比率。流量信号116与进入MEMS科里奥利传感器210的混合物的质量流量有关。密度信号114和流量信号116一起可用于具体确定例如工艺气体的真实质量流率。另外，MFC 100能够经由入口阀106和出口阀110控制引入处理室101中的工艺气体的真实质量流率。
在一实施方案中，MEMS科里奥利传感器210是微机械科里奥利传感器，其能够获得流过传感器的流体的质量流率以及所述流体的密度两者的信号。在一些实施方案中，MEMS科里奥利传感器210将包括形成弯曲环的硅基管，但是可以使用其他材料和其他形状。然后将管驱动到振荡或振动的共振频率。在一些实施方案中，管被静电驱动，而在其他实施方案中，管可以压电或电磁驱动。
当将流体引入管中时，振荡的共振频率由于与管和管道的内容物相关的惯性增加而改变(例如，减小)。振荡的共振频率的变化ΔfB与所述流体的密度ρ成正比，如式(1)所示。
ΔfB∝ρ (1)
可以设想，可以获得ΔfB的具有精确度的测量值，使得与密度ρ相关的精度至少为10-5Δρ/ρ。结果，由MEMS科里奥利传感器210提供的流体密度测量值的精确度足够精确，以便也用于流体识别。
当流体行进通过弯曲环时，远离振荡轴线行进的流体在弯曲环的在弯曲环的入口附近远离振荡轴线延伸的第一部分上施加力。反向施加于流体上的力使得流体经历角动量的增加以匹配弯曲环的角动量。当流体通过弯曲环的朝向出口附近的振荡轴线返回延伸的第二部分向振荡轴线行进返回时，流体在第二部分上施加力，其角动量减小。结果，弯曲环的第一部分经历相对于弯曲环的中心部分的负相移(例如，第一部分滞后)，而弯曲环的第二部分经历相对于弯曲环的中心部分的正相移(例如，第二部分在弯曲环的中心部分之前振荡)。第一部分和第二部分之间的相位差的程度与流过MEMS科里奥利传感器210的管道的质量的量成正比。通过MEMS科里奥利传感器210的流体的质量流率与等式(2)中给出的相移或时滞可以是相关的：
在等式(2)中，Ku是管道的温度依赖性刚度，K是形状依赖性因素，d是弯曲环的宽度，τ是时滞，ω是振荡或振动频率，并且Iu是管道的惯性。时滞τ可以以多种方式测量，例如以静电方式、压电方式或电磁方式测量。此外，可以以一定精度测量时滞τ的测量值，使得可以以至少约5×10-4ΔQm/Qm的精度获得质量流率Qm的测量值。
使用通过检查与密度信号114相关联的ΔfB测得的流体的密度测量，可以计算惯性Iu，从而精确读取行进通过MEMS科里奥利传感器114的流体的真实质量流率。因此，MEMS科里奥利传感器210能够提供准确的信号，使得MFC 100可以精确确定工艺气体的密度和质量流率两者。
在一实施方案中，MEMS科里奥利传感器210至少向MFC 100的控制器112提供密度信号114和流量信号116。密度信号114可以包括MEMS科里奥利传感器210的管道的振荡频率测量值。而流量信号116可以包括相移或时滞信息。控制器112处理密度信号114和流量信号116以计算行进通过MEMS科里奥利传感器210的流体的密度和质量流率。控制器112基于从MEMS科里奥利传感器210接收的密度信号114操作入口阀106，以便调节输送到处理室101内的混合物中的工艺气体与载气的比率。即，例如，控制器112通过调节进入MFC 100的工艺气体的流率来调节通过MEMS科里奥利传感器210测得的混合物的总密度的组成(fraction)。
控制器112还操作出口阀110，以便调节输送到处理室101的混合物的总质量流量。通过控制混合物中的工艺气体的比率以及混合物的总质量流量，MFC 100能够精确地控制具体输送到处理室101的工艺气体的质量流率。MFC 100能够通过单独地调节入口阀106以调节混合物中的工艺气体的比率以及通过调节引入处理室101的混合物的总质量流率而精确地将工艺气体的真实质量流率调节至所期望的速率。
下面描述用于确定工艺气体与载气的比率以及如何使用这种确定来实现输送到处理室101的工艺气体的精确流动的一实施方案。当入口阀106处于某种开通状态时，稳定的工艺气体流与较大的载气流混合。举例而言，工艺气体可以是具有约1sccm的流率的氯气(Cl2)，而载气可以是具有约10sccm的流率的氩气(Ar)。在该示例中，当氯和氩的混合物进入MEMS科里奥利传感器210时，MEMS科里奥利传感器210可以提供与混合物相关联的密度信号114。然后，控制器112可以将混合物的密度计算为例如约2.00000g/L。如上所述，测得的流体的密度可以计算至10-5的精度，如此处所示，或更大的精度。然后，根据该密度读数，控制器112或相关联的计算系统可以计算混合物的比率，例如，通过使用以下表达式计算：
其中ρm是混合物的密度测量值，并且ρAr和分别是Ar和Cl2的密度，并且x和y分别是混合物中的Ar和Cl2的相对密度(fractional densities)，并且其中x+y＝1。当MEMS科里奥利传感器210的压强和温度已知时，可以从查找表中找到ρAr和这两者。替代地，密度ρ可以使用例如以下关系式来计算：
其中P是MEMS科里奥利传感器210的管内的压强，Rsp是气体的比气体常数(specific gas constant)，T是气体的温度。为了清楚起见，假设ρAr和被计算或发现为并且因此，根据等式(3)，将发现x为x＝0.84745，并且将发现y为y＝0.15255。因为ρm的值可以与高精度相关联，所以计算的x和y的密度比值的精度可以具有类似的高精度，具体取决于等式(4)中所示的其他变量的精度。
根据该示例，如果在混合物中Cl2的相对密度y＝0.15255高于所期望的比率，则控制器112可以通过密度信号反馈118调节入口阀106以减少Cl2的流量直到达到所期望的比率。如果混合物中Cl2的相对密度低于所期望的比率，则控制器112可调节入口阀106以增加Cl2的流量，直到通过密度信号反馈118实现所期望的比率。
在一些实施方案中，可能需要对引入处理室101中的精确量的工艺气体进行控制。精确控制引入处理室101的工艺气体量的一种方式是通过精确控制混合物的总流率以及混合物能流入处理室101的时间(例如，当准确地知道混合物中的工艺气体的比率时)来精确控制工艺气体的质量流率。这可能是例如在涉及原子层沉积和/或蚀刻的应用中的情况。继续上述示例，假设已经满足期望的气体混合比，其中x＝0.84745并且y＝0.15255。如果MEMS科里奥利传感器210提供流量信号116，其导致氩-氯混合物的质量流量计算值为那么Cl2的质量流量可以具体地计算为再次，因为质量流量值可以以至少约5×10-4的精度确定，Cl2的比质量流率的精度可以类似地精确。
如果工艺气体的质量流率高于所期望的质量流率，则控制器112可以将流量信号反馈120发送到出口阀110，以便减少离开MFC 100的混合物的总质量流量。如果工艺气体的质量流率低于所期望的质量流率，则控制器112可以将流量信号反馈120发送到出口阀110，以增加引入处理室101中的混合物的总质量流量。可以重复上述步骤，直到实现所期望的工艺气体的质量流率。替代地或附加地，控制器112可以将密度信号反馈118发送到入口阀106，以便调节进入MFC 100的工艺气体的流量。以这种方式，工艺气体的比率也可以与调节进入处理室101的混合物的总质量流率并行地调节。
如上所述，用于载气的可选的第二入口阀(未示出)也可用于调节进入MFC 100的载气的流率。然而，应注意图2中所示的实施方案可以在没有用于载气的入口阀的情况下实施，因为MFC 100的密度信号相对独立于载气的流速。而且，MFC 100的密度信号114和流量信号116的精度相对不受载气的流率的影响。例如，预期MFC 100具有关于载气流率的约1sccm至约100sccm，或约2sccm至20sccm，或约5sccm至约10sccm的操作范围。
图3是根据一实施方案的用于使用两个科里奥利传感器对工艺气体和载气的混合物向处理室的输送进行控制的系统的示意图。在该实施方案中，混合和感测模块108'包括用于由工艺气体供应源202供应的工艺气体的MEMS科里奥利传感器210和用于由载气供应源204供应的载气的MEMS科里奥利传感器300。类似于图2的实施方案，入口阀106沿着流送管线122设置，以用于控制进入MFC 100的工艺气体的流率。然而，与图2中所示的MFC 100不同，在图3的实施方案中的混合和感测模块108包括MEMS科里奥利传感器210，其提供工艺气体特有的密度信号114和流量信号116，而用于载气的MEMS科里奥利传感器300提供载气特有的密度信号302和流量信号304。同样不同于图2中所示的混合和感测模块108，图3的混合和感测模块108'示出了位于MEMS科里奥利传感器210和300下游的连接器208'和混合点206'。
在图3所示的实施方案中，可以分别通过密度信号114和302获得工艺气体的密度和载气的密度。根据这些信号，可以通过控制器112计算工艺气体与载气的比率。此外，如果不满足工艺气体与载气的期望的比率，则控制器112可以将密度信号反馈118发送到入口阀106，以便调节工艺气体的流量，直到达到期望的比率。
由于分别获得的工艺气体和载气的流量信号116和304，因此可以通过控制器112获得在工艺气体和载气混合之后产生的混合物的总质量流量。在一些实施方案中，混合物的总质量流量从如分别由流量信号116和304提供的工艺气体的质量流量和载气的质量流量之和得出。如果进入处理室101的工艺气体的所期望的质量流率高于或低于期望的速率，则控制器112可通过流量信号反馈120调节出口阀110，以实现混合物的期望的总质量流率。当已知工艺气体与载气的比率时，通过调节出口阀110以实现混合物的期望的总质量流率，也可以实现工艺气体的期望的质量流率。
图4是根据一实施方案的用于使用两个科里奥利传感器对与载气混合的第一和第二工艺气体向处理室101的输送进行控制的系统的示意图。图4中所示的MFC 100扩展了图2中所示系统的原理和技术优点，以包括将两种工艺气体精确地输送到处理室101。MFC 100通过流送管线122从第一工艺气体供应源202接收第一工艺和通过流送管线124从第一载气供应源204的第一载气。类似于图2中所示的MFC 100，入口阀106沿流送管线122设置，以用于控制第一工艺气体的流率。第一工艺气体和第一载气在混合点206处混合，在混合点206处，连接器208耦合流送管线122和124。混合点206和连接器208在入口阀106的下游并且在MEMS科里奥利传感器210的上游。第一工艺气体和第一载气的混合物进入MEMS科里奥利传感器210，其向控制器112提供密度信号114和流量信号116，以用于第一工艺气体和第一载气的混合。
图4中所示的MFC 100还经由流送管线406从第二工艺气体供应源402接收第二工艺气体，并且经由流送管线408从第二载气供应404接收第二载气。入口阀410被示出为沿着流送管线406设置，以用于控制第二工艺气体的流率。第二工艺气体和第二载气在混合点206”处混合，在混合点206”处，连接器208”耦合流送管线406和408。混合点206”和连接器208”被示出为在入口阀410的下游并且在MEMS科里奥利传感器410的上游。第二工艺气体和第二载气的混合物进入MEMS科里奥利传感器400，其为第二工艺气体和第二载气的混合物提供密度信号412和流量信号414。这里应注意，在一些实施方案中，第二载气可与第一载气相同。例如，在一些实施方案中，第一载气供应源204可以为第一工艺气体和第二工艺气体两者供应载气。
示出了第一工艺气体和第一载气的混合物以及第二工艺气体和第二载气的混合物在混合点206'处混合，在混合点206'处，连接器208'耦合从MEMS科里奥利传感器210和MEMS科里奥利传感器400引出的管线。如果第一载气和第二载气不相同，则所得的最终混合物将包括第一工艺气体、第二工艺气体、以及第一载气和第二载气。如果第一载气和第二载气相同，则所得的最终混合物将包括第一工艺气体和第二工艺气体以及载气。第一工艺气体和第二工艺气体以及一种或两种载气的最终混合物经由出口管线126流到处理室101。出口阀110沿出口管线126设置，以用于控制离开MFC 100并进入处理室101的第一工艺气体和第二工艺气体以及一种或两种载气的最终混合物的总流量。
根据图4所示的实施方案，可以基于密度信号114计算第一工艺气体与第一载气的比率，同时可以基于密度信号114计算第二工艺气体与第二载气的比率。另外，可以获得第一或第二工艺气体相对于最终混合物的气体混合比。例如，密度信号114可以提供第一工艺气体和第一载气的第一混合物具有2g/L的密度。根据等式(3)，可以计算出第一工艺气体的相对密度为，例如，y＝0.1，同时可以计算出第一载气的相对密度为x＝0.9。结果，可以计算出工艺气体的密度为0.2g/L。另外，密度信号412可以提供第二工艺气体和第二载气的第二混合物具有8g/L的密度。根据等式(3)，可以计算出第二工艺气体相对于第二混合物的相对密度为例如y＝0.2，而第二载气的相对密度将是x＝0.8。因此，第二混合物以及最终混合物中的第二工艺气体的密度为1.6g/L。可以计算出第一工艺气体比最终混合物的比率为(0.2g/L)/(2g/L+8g/L)＝0.02。也将计算出第二工艺气体比最终混合物的比率为(1.6g/L)/(2g/L+8g/L)＝0.16。如果第一工艺气体或第二工艺气体的比率高于或低于所期望的比率，则可分别调节入口阀106和入口阀410，以获得期望的比率。
例如，如果期望第一工艺气体比最终混合物的比率为0.04并且期望第二工艺气体比最终混合物的比率为0.16，则控制器112可以将密度信号反馈118发送到入口阀106以增加流入MFC100的第一处理气体的流量。然而，流入MFC 100的第一工艺气体的流量增加可以改变第二工艺气体比最终混合物的比率。结果，控制器112可以计算密度信号反馈118和密度信号反馈412，其将导致最终混合物中的第一工艺气体的比率为0.04，同时保持最终混合物中的第二工艺气体的比率为0.16。
根据图4所示的实施方案，第一工艺气体和第一载气的混合物的质量流率由流量信号116提供，而第二工艺气体和第二载气的混合物的质量流率由流量信号414提供。例如，可以根据流量信号116计算出第一工艺气体和第一载气之间的混合物的质量流率为此外，可以根据流量信号414计算出第二工艺气体和第二载气之间的混合物的质量流率为可以计算出得到的最终混合物的质量流率为继续上面提供的示例，可以计算出第一工艺气体特有的质量流率为(0.1)(0.02g/min)＝0.002g/min，或者替代地，(0.02)(0.1g/min)＝0.002g/min。可以计算出第二工艺气体特有的质量流率为(0.2)(0.08g/min)＝0.016g/min，或者替代地，(0.16)(0.1g/min)＝0.016g/min。如果第一工艺气体和第二工艺气体的所期望的质量流率分别高于或低于0.002g/min和0.016g/min，则控制器112可以发送流量信号反馈120以减少或增加能够通过出口阀110的混合物的总质量流率。
图5A示出了根据本文描述的各种实施方案的MFC 100的另外的视图。MFC 100包括用于工艺气体的入口502和用于载气的入口504。工艺气体行进通过管道流送管线122，然后到达由连接器208限定的混合点206。入口阀106沿着流送管线122设置，以用于控制流入MFC100的工艺气体的流量。载气通过入口504进入MFC100，并且行进通过流送管线124然后到达混合点206。工艺气体和载气成为混合物后，才进入MEMS科里奥利传感器210。混合物经由出口管线126离开MEMS科里奥利传感器210，出口管线126通向出口516。然后可以将混合物输送到与MFC 100流体连通的处理室。沿着导管216设置出口阀116，以用于控制离开MFC 100的混合物的总流率。
在本文描述的各种实施方案中使用的MEMS科里奥利传感器210可以是任何类型的合适的科里奥利传感器，其提供与所测量的流体的密度相关的信号和与所测量的流体的流量相关的信号。合适的科里奥利传感器配置的一些示例在图5B和5C中示出。图5A中所示的MEMS科里奥利传感器210提供密度反馈508，其用于驱动或操作入口阀106以控制进入MFC100的工艺气体的流量。另外，MEMS科里奥利传感器210提供流量反馈506以用于驱动或操作出口阀110，从而控制离开MFC 100的混合物的总流率。
MEMS科里奥利传感器210包括让混合物行进通过的管。如上所述，密度信号506向控制器112提供与混合物的密度相关的信号。通过检查与当流体被引入管时MEMS科里奥利传感器210的管振动的频率相比，当流体被引入管时MEMS科里奥利传感器210的管振动的频率的变化而产生密度信号506。密度信号506可用于计算混合物中的工艺气体或载气的相对密度，其也表示混合物的气体混合比。控制器112使用密度反馈508来调节入口阀10，直到实现所期望的气体混合比。
另外，当混合物行进通过MEMS科里奥利传感器210时，流动反馈506向控制器112提供与混合物的质量流率相关的信号。当混合物行进通过MEMS科里奥利传感器210时，通过检查管道的入口臂和出口臂之间的相移或时延来产生流动信号。流量反馈506用于计算行进通过MFC 100的混合物的质量流率。此外，工艺气体或载气的特有的质量流率可以使用气体混合比和质量流率来确定。控制器112使用流量反馈506来调节出口阀110，直到实现所期望的工艺气体的质量流率。
图5A中还示出了可选的开关阀512，其可用于在(例如，通过出口516)输送到处理室的管线和排放管线514之间切换混合物的流动。对于诸如原子层沉积和原子层蚀刻之类的应用，切换阀512提供了机会来给MFC100的输出施以脉冲同时保持进入MFC 100的工艺气体的小的恒定或接近恒定的入口流量。
图5B示出了弯曲管道配置的科里奥利传感器210A的实施方案。科里奥利传感器210A包括入口524和出口526，以用于测量例如工艺气体和载气的混合物的流量。流量被分到两个管道中，每个管道包括入口部分518a和518b，中心部分520a和520b，以及出口部分522a和522b。中心部分520a和520b通过静电、压电或电磁机构激励到共振频率，并且在图5B中示出了由双头箭头指示的方向性的振动。
图5C示出了科里奥利传感器210B的另外的实施方案，其可以与本文所述的质量流量控制器的各种实施方案一起使用。科里奥利传感器210B包括入口530和出口532，以用于测量例如工艺气体和载气的混合物的流量。在该实施方案中，流量被分到两个平行的管道528a和528b中。通过驱动机构534以图5C中的双头箭头指示的方向将管驱动到共振频率。驱动机构534可以使用静电、电磁和压电力来驱动管，并且可以通过静电、电磁，压电或光学方式测量管道所经历的频率变化。
图6示出了根据一实施方案的用于控制流体输送系统或气体输送系统的方法的总体流程。流体输送系统可以是质量流量控制器和气体混合器，如图1-3的实施方案中所示。如本文所使用的，术语流体意指包括处于液态或气态的任何物质。操作600包括利用例如科里奥利传感器监测第一流体和第二流体的混合物的密度和流量。为了监测操作600的混合物的密度，可以使用密度信号来计算混合物的密度，其可以以高精度(例如，10-5Δρ/ρ)获得。气体混合比也可以根据混合物的密度的测量值，例如通过使用等式(3)和(4)得出。
例如，等式(3)的ρmixture＝xρcarrier+yρprocess可以通过从密度信号获得ρmixture，并且从查找表获得ρcarrier和ρprocess或通过根据等式(4)求解从而求解x和y。在其他实施方案中，ρcarrier和ρprocess可以凭经验获得。例如，可以关闭用于工艺气体的入口阀，使得仅载气流过科里奥利传感器。得到的密度信号将反映载气特有的密度ρcarrier。类似地，可以关闭用于载气的入口阀，使得仅工艺气体流过科里奥利传感器。得到的密度信号将反映工艺气体特有的密度ρprocess。因此，在用于气体混合比计算的一些实施方案中，ρcarrier和ρprocess两者都可以根据经验获得。
为了在操作600中监测混合物的流量，可以根据科里奥利传感器提供的流量信号计算流率。流量信号基于科里奥利传感器的管道的入口部分和管道的出口部分之间的振动的相移或时滞。例如，关于图5B，流量信号将基于入口部分518a和出口部分522a之间或入口部分518b和出口部分522b之间的相移或时滞。在许多情况下，入口部分518a和出口部分522a之间的相移或时滞以及入口部分518b和522b之间的相移或时滞将几乎相同。然后，通过操作600，通过使用诸如等式(1)之类的等式计算混合物的流速。在操作600中获得的流率可以是质量流率或体积流率。然而，在许多实施方案中，可能需要质量流率。
在操作602中，该方法包括通过基于密度信号调节第一流体的入口流量来控制第一流体和第二流体的比率。例如，如果在操作600中发现工艺气体与载气的比率大于期望的比率，则可以发信号通知工艺气体的入口阀以减少工艺气体的流量。可以根据期望的气体混合比与当前或实际的气体混合比之间的差来计算减少流量的信号。因此，如果期望的气体混合比和实际的气体混合比之间的差异很大，则信号可以可操作以比在差异较小的情况下的程度更大的程度减小流量。一旦对入口阀进行调节，科里奥利传感器将发出信号，表明由于工艺气体的流量增加或减少而导致密度发生变化。可以重复该工艺，直到工艺气体和载气的比率达到期望的比率，或者在期望的范围内。
该方法进行到操作604，其包括精确控制离开气体输送系统(例如，MFC)的混合物的总流量。如上所述，用于衬底处理的气体输送的某些应用需要精确控制允许进入处理室的工艺气体的流率，以及精确控制引入处理室的工艺气体的总量是理想的。这对于诸如原子层蚀刻和沉积之类的应用可能是正确的，其中仅衬底表面的顶部原子层受到每个步骤的影响。操作604根据从科里奥利传感器获得的密度和流量信号的精确度以及对入口阀和出口阀的精确控制，提供用于输送工艺气体的所期望的精度水平。例如，科里奥利传感器提供的质量流率测量值被认为精确到至少5×10-4ΔQm/Qm。
这里还应注意，密度和流量测量值的精确度相对不受进入气体输送系统的载气的流率的影响。在大多数实施方案中，载气流量相对稳定。然而，即使不是，操作600也能够提供实时或接近实时的密度和流量信号，其导致载气的非恒定流量。例如，如果载气的流量在60秒的时间段内变化，则工艺气体与载气的气体混合比也将在同一时间段内变化。然而，在一些实施方案中，操作600实时监测行进通过气体输送系统的混合物的密度，并且因此可以在60秒内的任何给定点处确定工艺气体与载气的气体混合比是多少。同样地，操作600还可以确定在60秒的时间段内的任何给定点处的混合物的质量流率。结果，图6中所示的方法可用于确定已经输送到处理室的工艺气体的量以及期望输送多少工艺气体。因此，即使当载气的流量不恒定时，该方法也能够将一定量的工艺气体精确地输送到处理室中。
图7是示出根据一实施方案的可由质量流量控制器执行的方法操作的流程图。在操作700中，获得工艺气体与载气的所需气体混合比的设置，以及工艺气体的质量流率的所需设置。这些设置可以由操作人员手动输入，或者可以根据正在执行的衬底处理步骤(例如配方)计算或查找它们。在其他实施方案中，可以接收对于给定步骤或处理要输送到处理室的工艺气体的总量的设置。在操作700中可以根据被设置要输送到处理室的工艺气体的总量来计算期望的气体混合比和质量流率设置。此外，操作700还可以计算使得混合物能流入处理室的时间量。例如，如果被设置要输送到处理室中的工艺气体的总量为0.01克，并且工艺气体特有的质量流率为0.1克/分钟，那么使得混合物应该能够进入处理室的总时间应为约6秒。
在操作702中，基于相应的比气体常数、压强值和温度值确定工艺气体和载气的密度值。例如，可以通过使用等式(4)获得这些密度值。在其他实施方案中，密度值可以通过单独测量工艺气体和载气来凭经验确定。
在操作704中，从MEMS科里奥利传感器获得用于工艺气体和载气的混合物的密度信号。在一些实施方案中，密度信号与MEMS科里奥利传感器的管道的频率测量值有关。操作704被配置为计算当前共振频率测量值与基准共振频率值(例如，没有任何内容物的管道的共振频率)之间的差值。然后使用当前共振频率测量值和基线共振频率之间的差来计算混合物的密度。在操作706中，例如通过使用等式(3)以及在操作704中针对混合物计算出的密度值来计算气体的气体混合比和/或相对密度值。基于操作706中获得的气体混合比计算值，操作708用于调节控制引入MFC的工艺气体的流率的入口阀。可以重复操作704至708，直到达到所期望的气体混合比。在一些实施方案中，操作708还可以调节控制载气流入的入口阀，以便获得工艺气体和载气之间的所期望的气体混合比。
在操作710中，该方法包括从MEMS科里奥利传感器获得质量流率信号，以确定混合物的质量流率。如上所述，质量流量信号可以与MEMS科里奥利传感器的振动管道的相对端之间的相移或时滞测量值相关。然后，操作710使用相移或时滞测量值来计算流过MEMS科里奥利传感器的混合物的质量流率。在操作712中，该方法基于在操作710中获得的质量流率和在操作706中计算的气体混合比来计算工艺气体特有的质量流率。例如，通过获得混合物的总质量流率和工艺气体比混合物的比例的乘积，可以计算工艺气体特有的质量流率。基于在操作712中获得的计算值，操作714用于调节由MFC输出并且被输送到处理室的出口阀的流体速率。可以重复操作710至714，直到获得工艺气体特有的所期望的质量流率。
在一些实施方案中，两个质量流量控制器用于控制输送到处理室的工艺气体和载气的流率，工艺气体和载气中的每一种使用一个MFC。预期图2中所示的实施方案为具有用于每种气体的MFC的系统提供额外的优点。例如，图2中所示的实施方案能够用单个MFC控制两种气体的气体混合比和质量流率两者，这降低了气体输送系统的成本和占地面积。还预期图2中所示的实施方案比双MFC配置提供更精确的工艺气体(例如，低流量气体)的质量流率的测量值。
例如，假设所期望的工艺气体流率为约0.1sccm，并且载气为约10sccm。使用双MFC系统，其中一个MFC将负责测量0.1sccm，这可能超出可以精确测量流率的最佳范围。相反，使用图2中所示的实施方案，MFC 100实质上测量混合物内的0.1sccm的流量，该混合物具有在10sccm的范围内的流量，10sccm的范围在能够更精确测量的更优化的流率范围内。结果，诸如图2中所示的实施方案之类的实施方案能够以多个MFC系统不能够精确地测量的方式精确地测量低流量(例如，低于约2sccm)。
还可以预期的是，诸如图2中所示的实施方案之类的实施方案使得能减少与气体从MFC的输出阀到达处理室所花费的时间相关的延迟。例如，气体到达处理室的时间延迟可以表示如下：
在某些实施方案中，例如具有用于分别控制工艺气体和载气的两个MFC的那些实施方案中，管道长度可为约100mm或更大。如果气体的流率相对较低(例如，小于2sccm)，则气体可能需要长达50秒才能从MFC的输出阀行进到处理室。因为混合点处的气体混合发生在MFC的下游，所以管道长度不能短很多。
这里描述的并且例如在图2中示出的实施方案能够将MFC 100的出口阀110和处理室101之间的管道长度缩短至约1/10或更短。在图2中，例如，混合点206处的混合发生在气体进入MEMS科里奥利传感器210之前。结果，MFC 100的出口阀110之间的管道长度可以减小，使得时间延迟减少至介于约30秒至约1秒之间，或介于约20秒至约2秒之间，或介于约10秒至约5秒之间。
用于控制工艺气体的输送的计算机程序可以用任何传统的计算机可读编程语言编写：例如，汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran或其他。处理器执行编译的目标代码或脚本以执行程序中标识的任务。
可以以许多不同方式设计或配置系统软件。例如，可以编写各种室和MFC部件子程序或控制对象以控制执行流量控制工艺所必需的MFC部件的操作。
考虑到上述实施方案，应该理解，实施方案可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。这些操作是需要物理操纵物理量的操作。形成实施方案的一部分的本文描述的任何操作都是有效的机器操作。实施方案还涉及用于执行这些操作的设备或装置。该装置可以为特定目的而专门构造，例如专用计算机。当被定义为专用计算机时，计算机还可以执行不属于特殊目的其他处理、程序执行或例程，同时仍然能够为特殊目的而操作。替代地，操作可以由通用计算机处理，该通用计算机由存储在计算机存储器、高速缓存中或通过网络获得的一个或多个计算机程序选择性地激活或配置。当通过网络获得数据时，数据可以由网络上的其他计算机处理，例如由计算资源云处理。
还可以将一个或多个实施方案制造为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质是可以存储数据的任何数据存储设备，其之后可以由计算机系统读取。计算机可读介质的示例包括硬盘驱动器、网络附加存储器(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带和其他光学和非光学数据存储设备。计算机可读介质可包括分布在网络耦合的计算机系统上的计算机可读有形介质，使得计算机可读代码以分布式方式存储和执行。
尽管以特定顺序描述了方法操作，但是应当理解，可以在操作之间执行其他内务操作，或者可以调整操作以使它们在稍微不同的时间发生，或者可以在系统中分布，使得处理操作能以与处理相关联的不同间隔发生，只要以期望的方式执行叠加操作的处理即可。
尽管为了清楚理解的目的，已经相当详细地描述了前述实施方案，但是显而易见的是，可以在公开的实施方案的范围内实施某些改变和修改。应当注意，存在实现本实施方案的处理、系统和装置的许多替代方式。因此，本实施方案被认为是说明性的而不是限制性的，并且实施方案不限于这里给出的细节。

Claims (10)

1.一种质量流量控制器，其包括：
第一流送管线，其用于将工艺流体引入所述质量流量控制器；
入口阀，其沿所述第一流送管线设置以用于控制所述工艺流体的流率；
第二流送管线，其用于将载体流体引入所述质量流量控制器；
微机电系统(MEMS)科里奥利传感器，其用于提供用于所述工艺流体与所述载体流体的混合物的密度信号和质量流率信号；
出口阀，其用于控制由所述质量流量控制器输出的所述混合物的质量流率；以及
控制器，其用于基于所述密度信号操作所述入口阀，以及基于所述质量流率信号操作所述出口阀。
2.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其还包括：
连接器，其连接设置在所述入口阀下游和所述MEMS科里奥利传感器上游的所述第一流送管线和所述第二流送管线，所述连接器将所述工艺流体和所述载体流体混合成所述混合物。
3.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中所述工艺流体是工艺气体，并且所述载体流体是载气。
4.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中引入所述质量流量控制器的所述工艺流体的所述流率由低流率限定。
5.根据权利要求4所述的质量流量控制器，其中所述低流率由2标准立方厘米每分钟(sccm)或更低的速率限定。
6.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中所述控制器被配置为基于所述质量流率信号来调节所述出口阀，以实现所述混合物的所期望的质量流率。
7.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中所述控制器被配置成计算工艺流体与载体流体的流体混合比，并且其中所述控制器还被配置成基于所计算出的流体混合比来调节所述入口阀以实现所期望的流体混合比。
8.根据权利要求7所述的质量流量控制器，其中所述控制器还被配置为基于所述流体混合比并基于所述质量流率信号来计算所述工艺流体特有的质量流率，并且其中所述控制器还被配置为基于所述工艺流体特有的所计算出的所述质量流率调节所述出口阀，以实现所述工艺流体特有的所期望的质量流率。
9.一种用于控制质量流量控制器(MFC)的方法，其包括：
从所述MFC的科里奥利传感器接收用于工艺流体和载体流体的混合物的密度信号和质量流率信号；
基于所述密度信号计算所述混合物的流体混合比；
基于所述流体混合比调节进入所述MFC的所述工艺流体的流率；
基于所述质量流率信号计算所述混合物的质量流率；以及
基于所述混合物的所述质量流率调节离开所述MFC的所述混合物的输出流率。
10.一种质量流量控制器，其包括：
混合和感测模块，其用于将工艺流体和载体流体混合成混合物，所述混合和感测模块提供用于所述混合物的密度信号和质量流率信号；
入口阀，其用于控制进入所述混合和感测模块的工艺流体的流率；
出口阀，其用于控制离开所述混合和感测模块的所述混合物的输出流率；以及
控制器，其用于基于所述密度信号计算工艺流体与载体流体的流体混合比，并且用于基于用于所述混合物的所述质量流率信号计算所述混合物的质量流率，其中所述控制器被配置用于基于所述流体混合比调节所述入口阀并且用于基于所述混合物的所述质量流率调节所述出口阀。
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