CN110657346A - 气体传输系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体传输系统与方法。该系统主要包含：一气瓶；一电子式质量流量控制器，连接该气瓶，用以控制该气瓶内的一气体输出量；一电子式质量流量计，经由一管路连接该电子式质量流量控制器，用以侦测该气体传输系统最终出口的一气体使用量；一控制器，电性连接该电子式质量流量控制器与该电子式质量流量计，用以调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量。本发明的气体传输系统与方法可以有效提升气瓶中低挥发蒸气压制程气体的输出量。

Description

气体传输系统与方法
技术领域
本发明是有关于一种气体传输系统与方法，特别是有关于一种使用电子式质量流量控制器与电子式质量流量计的气体传输系统与方法，可以有效提升气瓶中低挥发蒸气压制程气体的输出量。
背景技术
在半导体制程（工艺）中，大部分的制程都需要各种不同气体的供应，所以在半导体的制程设备中，皆需要有气体输送设备来传输所需要的制程气体(processing gases)。传统的半导体气体供应设备使用典型气瓶柜(gas cabinet)，内部设计系以钢瓶结合多种控制阀，包括手阀(manual valve)、气动阀(pneumatic valve)、以及调压阀(pressureregulator)来完成气体输送的流量与压力控制，经由多阀管路的分配与输送，将相关的制程气体输送至使用端机台中以便进行相关制程。然而，设计对于低挥发蒸气压制程气体，例如SiH2Cl2、WF6,、HF、Cl2、Si2H6等，由于调压阀会限制了低挥发蒸气压制成气体的输出流量，会造成供应气体使用量上的限制。
为了解决上述问题，有需要提供一种气体传输系统，能提升气瓶中低挥发蒸气压制程气体的输出量，以克服先前技术的缺点。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一气体传输系统，有关于一种使用电子式质量流量控制器与电子式质量流量计的气体传输系统，可以有效提升气瓶中低挥发蒸气压制程气体的输出量，能产生稳定且高品质的低挥发蒸气压制程气体来改善后段制程系统的制程品质。
本发明的另一目的在于提出一气体传输方法，借由连接该气瓶的该电子式质量流量控制器，控制该气瓶内的一气体输出量，并借由连接该电子式质量流量控制器的该电子式质量流量计，侦测该气体传输系统最终出口的一气体使用量，该方法可以有效提升气瓶中低挥发蒸气压制程气体的输出量，能产生稳定且高品质的低挥发蒸气压制程气体来改善后段制程系统的制程品质。
为达本发明的主要目的，本发明提供一气体传输系统，主要包含：一气瓶；一电子式质量流量控制器，连接该气瓶，用以控制该气瓶内的一气体输出量；一电子式质量流量计，经由一管路连接该电子式质量流量控制器，用以侦测该气体传输系统最终出口的一气体使用量，输出量根据使用量的电子信号反馈；一控制器，电性连接该电子式质量流量控制器与该电子式质量流量计，用以调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量。
根据本发明的一特征，该气体使用量经由一电子信号反馈给该控制器。
根据本发明的一特征，该控制器调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量，使得该气体输出量与该电子式质量流量计侦测到的该气体使用量的差距在一范围内。
根据本发明的一特征，该电子式质量流量控制器为数字式且该电子式质量流量计为数字式。
根据本发明的一特征，该电子式质量流量计的一输出端，连接数个制程系统。
根据本发明的一特征，还包含一压力感测器，连接于该电子式质量流量计与该些制程系统之间。
为达本发明的另一目的，本发明提供一气体传输方法，使用一气体传输系统，该系统包含一气瓶、一电子式质量流量控制器、一电子式质量流量计与一控制器，该气体传输方法主要包含下列步骤：
借由连接该气瓶的该电子式质量流量控制器，控制该气瓶内的一气体输出量；
借由连接该电子式质量流量控制器的该电子式质量流量计，侦测该气体传输系统最终出口的一气体使用量；
借由电性连接该电子式质量流量控制器与该电子式质量流量计的该控制器，调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量。
根据本发明的一特征，该气体使用量经由一电子信号反馈给该控制器。
根据本发明的一特征，该控制器调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量，使得该气体输出量与该电子式质量流量计侦测到的该气体使用量的差距在一范围内。
根据本发明的一特征，该范围在1公升/分钟(liter/min)至2 公升/分钟(liter/min)。
根据本发明的一特征，该电子式质量流量控制器为一数字式电子式质量流量控制器。
根据本发明的一特征，该电子式质量流量计为一数字式电子式质量流量计。
根据本发明的一特征，该气体传输方法还包含下列步骤：
借由披覆在该气瓶外部的一加热元件，加热该气瓶。
根据本发明的一特征，该气体传输方法还包含下列步骤：
借由电性连接于该控制器与该气瓶之间的一加热控制器，调整该加热元件的一加热温度。
本发明的气体传输系统与方法具有以下的功效：
1.可以提升低挥发蒸气压制程气体，例如SiH2Cl2、WF6,、HF、Cl2、Si2H6等对制程系统供应的气体输出量。
2.可以对后段制程系统提供稳定输出的低挥发蒸气压制程气体。
附图说明
虽然本发明可表现为不同形式的实施例，但附图所示者及于下文中说明者为本发明的较佳实施例，并请了解本文所揭示者是考量为本发明的一范例，且并非意图用以将本发明限制于附图及/或所描述的特定实施例中。
图1为气体传输系统的一实施示意图。
图2为气体传输方法的流程图。
符号说明
10 气瓶，20 电子式质量流量控制器，
30 电子式质量流量计，32 输出端，
40 控制器，50 加热控制器 ，55 加热元件，
60 压力感测器，70 管路，80 多阀管路，82 制程系统，
100 气体传输系统。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1表示根据本发明的气体传输系统的实施示意图。该气体传输系统100，主要包含：一气瓶10；一电子式质量流量控制器20；一电子式质量流量计30与一控制器40。
该电子式质量流量控制器20连接该气瓶10，系用以控制该气瓶10内的一气体输出量。该气瓶10内部含有一液体前驱物或一气体前驱物。在一实施例中，该气瓶10内部含有低挥发蒸气压制程气体，例如SiH2Cl2、WF6,、HF、Cl2、Si2H6等。典型的质量流量控制器20采用阀门(valve)控制，可用手动或自动，通过控制来启动阀门的开关，进而改变流体介质的压力、温度和流量变化。在本实施例中，该质量流量控制器20系采用自动控制阀门，便能使阀门准确控制低挥发蒸气压制程气体的各项要求，且该质量流量控制器20系为一数字式的质量流量控制器，比起模拟式的质量流量控制器，可以避免微小的干扰，且精度在正负1%以内，线性度在正负0.5%以内，再现性在正负0.2%以内，且反应时间在3秒以内。
该电子式质量流量计30经由一管路70连接该电子式质量流量控制器20，系用以侦测该气体传输系统100的最终出口的一气体使用量。在本实施例中，该电子式质量流量计30为一数字式的质量流量计，比起模拟式的质量流量计，可以避免微小的干扰，且精度在正负1%以内，线性度在正负0.5%以内，再现性在正负0.2%以内，且反应时间在3秒以内。
该管路70是一传输气体用的管路，亦可以是一缓冲容积(Buffer volume)，通过该质流控制器20与该气瓶10连通，且储存来自该气瓶10的气体，又作为缓冲容积的该管路70并连接至该电子式质量流量计30。
该控制器40电性连接该电子式质量流量控制器20与该电子式质量流量计30，系用以调整该电子式质量流量控制器20的该气体输出量。该控制器40系一微控制器，做成晶片的形式。
该电子式质量流量计30所侦测到的该气体使用量，经由一电子信号反馈给该控制器40。该控制器40借由来自该电子式质量流量计30的该气体使用量的该电子信号，判断是否调整该电子式质量流量控制器20的该气体输出量。
该控制器40调整该电子式质量流量控制器20的该气体输出量，使得该气体输出量与该电子式质量流量计30侦测到的该气体使用量的差距在一范围内。在一实施例中，该范围在1公升/分钟(liter/min)至2 公升/分钟(liter/min)。亦即是，当该气体输出量与该气体使用量的差距在1公升/分钟(liter/min)至2 公升/分钟(liter/min)的范围之外时，该控制器40会设定主动调整该电子式质量流量控制器20的该气体输出量，以达到该范围之内。借此，该气体传输系统100可以使低挥发蒸气压的气体提高其流量，以SiH2Cl2为例，可达到40公升/分钟(liter/min)，以因应半导体厂制程需求。
该电子式质量流量计30的一输出端32，亦即为该气体传输系统100的最终出口，系连接数个制程系统82。该些制程系统82可以是高温退火系统、薄膜沈积系统或薄蚀刻系统等。该电子式质量流量计30的该输出端32借由一多阀管路80连接数个制程系统82。
该气体传输系统100，还包含一压力感测器60，连接于该电子式质量流量计30与该些制程系统82之间。借由该电子式质量流量计30得知该气体输出量来调控该电子式质量流量控制器20的输出量，以维持该压力感测器60输出压力的平衡。
该管路70的气体压力值长时间而言维持在一压力范围内，亦即该管路70的气体储存量长时间而言系随时维持固定的，该压力感测器60侦测该电子式质量流量计30输出的压力与该些制程系统82所需要的压力达到平衡。
该气瓶10内部含有一液体前驱物或一气体前驱物。本发明中，该气瓶10均系为碳钢、不锈钢或钛、铝合金加工形成。该气瓶10内外层亦可镀上黄金等低活性金属，或在外层镀锌、或内外层可具奈米涂层，可防前驱物液体或气体腐蚀瓶身或外在环境化合物破坏该气瓶10。
该气体传输系统100还包含一加热元件55，披覆在该气瓶10的外部，用以加热该气瓶10。该气体传输系统100还包含一加热控制器50，电性连接于该控制器40与该气瓶10之间，用以调整该加热元件55的一加热温度。在一实施例中，在该气瓶10中所置放的前驱物可以是固体、液体或气态状态。该气瓶10的外壳有该加热元件55提供加热，使得所置放的前驱物变成前驱物气体，且该加温处理的温度介于50度至100度之间。借由该加热元件55加热该气瓶10，该气瓶10中的低挥发蒸气压制程气体，更能有效地挥发，因此提高其输出量，并产生稳定且高品质的低挥发蒸气压制程气体；且避免该气瓶10中前驱物凝结。由于该气体传输系统100内的各元件，如该气瓶10、该管路70与各元件连接的管路等，反复的使用制程气体，特别是受到周围环境降温的影响，在管路部分低温的位置点上，容易形成管路的气体残余和聚积。随着聚积不断增加，会产生前驱物固态颗粒问题，因而在传送的过程中，在上述管路的外部缠绕加热包或加热保护套，对各管路进行加热，以便维持出气管路内的前驱物气体状态，防止在出气管路内产生残余气体变成颗粒，并进一步进入该些制程系统82内，提高制程品质。
图2为气体传输方法的流程图。该气体传输方法主要是使用本发明的气体传输系统100。现请参考图2，并配合图1，该气体传输方法，使用一气体传输系统，该系统包含一气瓶、一电子式质量流量控制器、一电子式质量流量计与一控制器，该气体传输方法主要包含下列步骤：
步骤一：借由连接该气瓶的该电子式质量流量控制器，控制该气瓶内的一气体输出量；
步骤二：借由连接该电子式质量流量控制器的该电子式质量流量计，侦测该气体传输系统最终出口的一气体使用量；
步骤三：借由电性连接该电子式质量流量控制器与该电子式质量流量计的该控制器，调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量。
其中，该气体使用量经由一电子信号反馈给该控制器。该控制器调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量，使得该气体输出量与该电子式质量流量计侦测到的该气体使用量的差距在一范围内。该范围在1公升/分钟(liter/min)至2 公升/分钟(liter/min)。
该电子式质量流量控制器为一数字式电子式质量流量控制器。该电子式质量流量计为一数字式电子式质量流量计。
该气体传输方法还包含下列步骤：
借由披覆在该气瓶外部的一加热元件，加热该气瓶。
该气体传输方法还包含下列步骤：
借由电性连接于该控制器与该气瓶之间的一加热控制器，调整该加热元件的一加热温度。
综上所述，借由使用本发明的气体传输系统可以具有以下的功效：
1.可以提升低挥发蒸气压制程气体，例如SiH2Cl2、WF6,、HF、Cl2、Si2H6等对制程系统供应的气体输出量。
2.可以对后段制程系统提供稳定输出的低挥发蒸气压制程气体。
虽然本发明已以前述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。如上述的解释，都可以作各型式的修正与变化，而不会破坏此发明的精神。因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (18)

1.一种气体传输系统，其特征在于：
一气瓶；
一电子式质量流量控制器，连接该气瓶，用以控制该气瓶内的一气体输出量；
一电子式质量流量计，经由一管路连接该电子式质量流量控制器，用以侦测该气体传输系统最终出口的一气体使用量；
一控制器，电性连接该电子式质量流量控制器与该电子式质量流量计，用以调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量。
2.如权利要求1所述的气体传输系统，其特征在于，该气体使用量经由一电子信号反馈给该控制器。
3.如权利要求1或2所述的气体传输系统，其特征在于，该控制器调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量，使得该气体输出量与该电子式质量流量计侦测到的该气体使用量的差距在一范围内。
4.如权利要求3所述的气体传输系统，其特征在于，该范围为1公升/分钟至2 公升/分钟。
5.如权利要求1所述的气体传输系统，其特征在于，该电子式质量流量控制器为一数字式电子式质量流量控制器。
6.如权利要求1所述的气体传输系统，其特征在于，该电子式质量流量计为一数字式电子式质量流量计。
7.如权利要求1所述的气体传输系统，其特征在于，该电子式质量流量计的一输出端，连接数个制程系统。
8.如权利要求1所述的气体传输系统，其特征在于，还包含一压力感测器，连接于该电子式质量流量计与该些制程系统之间。
9.如权利要求1所述的气体传输系统，其特征在于，还包含一加热元件，披覆在该气瓶的外部，用以加热该气瓶。
10.如权利要求9所述的气体传输系统，其特征在于，还包含一加热控制器，电性连接于该控制器与该气瓶之间，用以调整该加热元件的一加热温度。
11.一种气体传输方法，使用一气体传输系统，该系统包含一气瓶、一电子式质量流量控制器、一电子式质量流量计与一控制器，该气体传输方法主要包含下列步骤：
借由连接该气瓶的该电子式质量流量控制器，控制该气瓶内的一气体输出量；
借由连接该电子式质量流量控制器的该电子式质量流量计，侦测该气体传输系统最终出口的一气体使用量；
借由电性连接该电子式质量流量控制器与该电子式质量流量计的该控制器，调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量。
12.如权利要求11所述的气体传输方法，其特征在于，该气体使用量经由一电子信号反馈给该控制器。
13.如权利要求11或12所述的气体传输方法，其特征在于，该控制器调整该电子式质量流量控制器的该气体输出量，使得该气体输出量与该电子式质量流量计侦测到的该气体使用量的差距在一范围内。
14.如权利要求13所述的气体传输方法，其特征在于，该范围为1公升/分钟至2 公升/分钟。
15.如权利要求11所述的气体传输方法，其特征在于，该电子式质量流量控制器为一数字式电子式质量流量控制器。
16.如权利要求11所述的气体传输方法，其特征在于，该电子式质量流量计为一数字式电子式质量流量计。
17.如权利要求11所述的气体传输方法，其特征在于，还包含下列步骤：
借由披覆在该气瓶外部的一加热元件，加热该气瓶。
18.如权利要求17所述的气体传输方法，其特征在于，还包含下列步骤：
借由电性连接于该控制器与该气瓶之间的一加热控制器，调整该加热元件的一加热温度。
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