CN117740118A - 气体流量的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种气体流量的检测方法，其包括下列步驟：抽取所述腔室内的气体，使所述腔室的气体压力降至底压；使所述腔室形成密闭的状态,从而使所述腔室具有既定的体积；所述控制装置产生第一流量数据Q1且传送至所述气体流量控制器；根据所述第一流量数据Q1开启所述气体流量控制器的控制阀，使校正气体经过所述气体流量控制器进入所述腔室；通过实际流量测定方法监测到进入所述腔室的所述校正气体的流量得到第二流量数据Q2；以流量监测器监测所述腔室的所述校正气体的流量得到第三流量数据Q3；比对所述第一流量数据Q1、所述第二流量数据Q2和所述第三流量数据Q3，当Q1＝Q2＝Q3时，判定所述气体流量控制器的运行状态为正常。
Description
技术领域
本申请涉及一种半导体设备运行状态的检查方法，特别是涉及一种气体流量的检测方法。
背景技术
半导体制造工艺中会频繁使用到各种气体，在目前运行的技术中，这些气体是经由质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)监测而且控制其流量后进入反应腔室内。质量流量控制器包括流量传感器、分流器通道、流量控制阀和放大控制器。半导体设备的机台控制计算机传送气体流量的设定值到质量流量控制器后，流量传感器侦测气体流量，侦测后的流量信号在放大控制器与设定值进行比较，然后控制流量控制阀开闭以调整气体流量，分流器通道决定气流主通道的流量。
如果粉尘、油污或腐蚀性气体进入质量流量控制器，则可能造成流量传感器损坏、阻塞分流器通道或者是阻塞流量控制阀，因而造成机台控制计算机传送的设定气体流量数据和实际进入反应腔室的气体流量不同，这样会严重影响制程参数而导致良率降低。现有技术由于无法侦测流入反应腔室的实际气体流量，无法与机台控制计算机传送的气体流量的设定值作比较，因而无法判定质量流量控制器的状态和产生偏差的原因。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种气体流量的检测方法，用于解决现有技术中无法判定质量流量控制器的状态和流量是否产生偏差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请一实施例的气体流量的检测方法，其用于检查设置于半导体设备的气体流量控制器的运行状态，所述半导体设备包括所述气体流量控制器、与所述气体流量控制器连接的腔室和与所述气体流量控制器电连接的控制装置，所述气体流量控制器包括流量传感器、分流器通道和流量控制阀。本实施例的气体流量的检测方法包括下列步骤：
抽取所述腔室内的气体，使所述腔室的气体压力降至底压；
使所述腔室形成密闭的状态,从而使所述腔室具有既定的体积；
所述控制装置产生第一流量数据Q1且传送至所述气体流量控制器；根据所述第一流量数据Q1开启所述气体流量控制器的控制阀，使校正气体经过所述气体流量控制器进入所述腔室；
通过实际流量测定方法测量到进入所述腔室的所述校正气体的流量得到第二流量数据Q2；
以流量监测器监测所述腔室的所述校正气体的流量得到第三流量数据Q3；
比对所述第一流量数据Q1、所述第二流量数据Q2和所述第三流量数据Q3，当Q1＝Q2＝Q3时，判定所述气体流量控制器的运行状态为正常。
可选地，所述流量监测件的所述测定方法包括：测量所述腔室的气体压力和气体温度；
利用范德瓦尔斯方程计算出进入所述腔室的所述校正气体的摩尔数；
利用所计算出的所述校正气体的所述摩尔数和所述设定时间的数据得到所述第二流量数据Q2。
可选地，定义气体偏差值δ＝(1-(Q2-Q3)/Q1),当Q3大于Q2且Q2等于Q1,而且δ大于阈值范围的最大值时,判定所述气体流量控制器的流量传感器堵塞。
可选地，当Q3小于Q2且Q2等于Q1,而且δ小于所述阈值范围的最小值时,判定所述气体流量控制器的分流器通道堵塞。
可选地，当Q3等于Q2且Q2不等于Q1时,判定所述气体流量控制器的流量控制阀堵塞。
可选地，所述阈值范围为-3％≦δ≦3％。
可选地，还包括:当气体偏差值δ在所述阈值范围以外超过一个第一时间值时,所述半导体设备关机。
可选地，还包括:当Q1＝0,而且(Q2+Q3)/2的数值不等于0超过一个第二时间值时,发出警示。
可选地，所述第一时间值为2秒,所述第二时间值为1秒。
可选地，所述校正气体为惰性气体。
如上所述，本申请的，具有以下有益效果：
通过实际流量测定方法测量到进入腔室的校正气体的流量，能够得到时通过气体流量控制器的实际气体流量(第二流量数据Q2)，然后将第二流量数据Q2与半导体设备的机台控制计算器产生的气体流量的设定值(第一流量数据Q1)和利用流量监测器监测腔室的校正气体的流量得到第三流量数据Q与实际气体流量做比对而产生气体偏差值δ＝(1-(Q2-Q3)/Q1)，通过气体偏差值判断气体流量控制器的哪个部件有损坏或阻塞的问题，而且通过气体偏差值来判断半导体设备的机台需要停机或正常运行，如此能够解决现有技术无法判断实际的气体流量与机台控制计算器的气体流量设定值之间的差异，因而导致产品良率降低的问题。
附图说明
图1显示为本申请一实施例的半导体设备用于检查气体流量控制器运行状态的的相关配置的系统方框图。
图2显示为本申请一实施例的气体流量的检测方法的流程图。
组件标号说明：1半导体设备；10腔室；11流量监测器；12温度传感器；13压力传感器；20气体流量控制器；30机台控制计算器；L气体管路；Q1第一流量数据；Q2第二流量数据；Q3第三流量数据。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个组件或特征与其他组件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，其为本申请一实施例的半导体设备用于检查气体流量控制器运行状态的的相关配置，本实施例的半导体设备1包括腔室10、与腔室10连通的气体流量控制器20和机台控制计算器30。，外部气源S通过气体管路L与气体流量控制器20相连，气体流量控制器20通过气体管路L与腔室10相连,气体流量控制器20与机台控制计算器30形成电连接，腔室10内设置流量监测器11、温度传感器12和压力传感器13。本实施例的气体流量控制器20可以是质量流量控制器，气体流量控制器20包括流量传感器、分流器通道、流量控制阀和放大控制器。流量监测器11测量进入腔室10的气体的流量，温度传感器12和压力传感器13分别量测腔室10内的温度和压力。
在实施本申请的气体流量的检测方法时，腔室10先以分子泵抽至底压(0mtorr)。然后将分子泵的钟摆阀关闭，使腔室10形成密闭状态，此时腔室10具有固定的体积。然后由机台控制计算器30产生第一流量数据Q1，例如1000SCCM，第一流量数据Q1作为气体流量控制器20控制气体流量的设定值。当气体流量控制器20接收到作为气体流量设定值的第一流量数据Q1时，气体流量控制器20的放大控制器驱动流量控制阀开启而使校正气体在设定时间内流入腔室10。校正气体可以是惰性气体，例如氦气或氩气。在设定时间后，关闭流量控制阀，温度传感器12和压力传感器13量测此时腔室10内的温度和压力，将温度和压力的数据通过范德瓦尔斯方程计算出进入腔室10的校正气体的摩尔数ν。范德瓦尔斯方程如下所示：
其中a,b对各种特定气体来说是常数(范德瓦尔斯常数)，R为普适气体常数，T是腔室10的温度，p是腔室10的气体压力，V是腔室10的体积，ν是腔室10内气体分子的摩尔数。通过范德瓦尔斯方程计算出的校正气体的摩尔数ν和校正气体流入腔室10的设定时间的数值,摩尔数ν乘以阿伏伽德罗常数(6.02×1023)和气体分子量可以得到在设定时间内流入腔室10的气体质量,流入腔室10的气体质量除以设定时间可以得到第二流量数据Q2，第二流量数据Q2为实际气体流量。
流量监测器11监测进入腔室10的气体流量而得到第三流量数据Q3。
请参阅图2，其为本申请一实施例的气体流量的检测方法的流程图。本实施例的导体设备气体流量控制器运行状态检查方法是以图1所示的半导体设备的配置实施。本实施例的导体设备气体流量控制器运行状态检查方法的各步骤叙述如下：
在步骤S1中，抽取腔室10内的气体，使腔室10的气体压力降至底压，本实施例的底压为0mtorr。接着进入步骤S2。
在步骤S2中，使腔室10形成密闭的状态,从而使腔室10具有既定的体积。通过关闭分子泵的钟摆阀，使腔室10形成密闭的状态。接着进入步骤S3。
在步骤S3中，半导体设备的控制装置(机台控制计算器30)产生第一流量数据Q1且传送至气体流量控制器20。接着进入步骤S4。
在步骤S4中，气体流量控制器20根据第一流量数据Q1开启气体流量控制器20的流量控制阀，使校正气体经过气体流量控制器20在设定时间内进入腔室10。接着进入步骤S5。
在步骤S5中，通过实际流量测定方法测量到进入腔室10的校正气体的流量得到第二流量数据Q2。本实施例是以范德瓦尔斯方程计算进入腔室10的气体分子的摩尔数，因此此步骤S5的实际流量测定方法包含下列步骤：测量腔室10的气体压力和气体温度；利用范德瓦尔斯方程计算出进入腔室10的校正气体的摩尔数ν；利用所计算出的校正气体的摩尔数ν和设定时间的数据得到第二流量数据Q2。接着进入步骤S6。
在步骤S6中，以流量监测器11监测腔室10的校正气体的流量得到第三流量数据Q3。接着进入步骤S7。
在步骤S7中，机台控制计算器30的相关的计算程序比对第二流量数据Q2与第三流量数据Q3，如果Q2＝Q3，则进入步骤S8，如果Q2>Q3，则进入步骤S9，如果Q2<Q3，则进入步骤S10。
在步骤S8中，机台控制计算器30的相关的计算程序比对第二流量数据Q2与第一流量数据Q1，如果Q2＝Q1，则判定气体流量控制器20为正常；如果Q2不等于Q1，则判定气体流量控制器20的流量控制阀堵塞。
在步骤S9中，定义气体偏差值δ＝(1-(Q2-Q3)/Q1),机台控制计算器30相关的计算程序比对δ小于阈值范围的最小值时,判定气体流量控制器20的分流器通道堵塞。本实施例的阈值范围为-3％≦δ≦3％。因此当δ小于-3％时，判定气体流量控制器20的分流器通道堵塞。
在步骤S10中，定义气体偏差值δ＝(1-(Q2-Q3)/Q1),机台控制计算器30相关的计算程序比对δ大于阈值范围的最大值时,判定气体流量控制器20的流量传感器堵塞。
如果气体偏差值δ在阈值范围以内，表示实际气体流量与设定值的偏差量不会造成制程良率降低到容许值以下，因此半导体设备仍然可以继续运行。当气体偏差值δ在阈值范围以外超过第一时间值时，半导体设备停机，并且对气体流量控制器20进行检修或更换。当腔体10闲置没有运行时，即Q1＝0而且(Q2+Q3)/2的数值不等于0超过第二时间值时,表示机台控制计算器30没有提供设定值而气体仍经由气体流量控制器20进入腔室10，因此半导体设备发出警示。本实施例的第一时间值为2秒，第二时间值为1秒。
通过实际流量测定方法测量到进入腔室的校正气体的流量，能够得到时通过气体流量控制器的实际气体流量(第二流量数据Q2)，然后将第二流量数据Q2与半导体设备的机台控制计算器产生的气体流量的设定值(第一流量数据Q1)和利用流量监测器监测腔室的校正气体的流量得到第三流量数据Q与实际气体流量做比对而产生气体偏差值δ＝(1-(Q2-Q3)/Q1)，通过气体偏差值判断气体流量控制器的哪个部件有损坏或阻塞的问题，而且通过气体偏差值来判断半导体设备的机台需要停机或正常运行，如此能够解决现有技术无法判断实际的气体流量与机台控制计算器的气体流量设定值之间的差异，因而导致产品良率降低的问题。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种气体流量的检测方法，其用于检查设置于半导体设备的气体流量控制器的运行状态，所述半导体设备包括所述气体流量控制器、与所述气体流量控制器连接的腔室和与所述气体流量控制器电连接的控制装置，所述气体流量控制器包括流量传感器、分流器通道和流量控制阀，其特征在于,包括:
抽取所述腔室内的气体，使所述腔室的气体压力降至底压；
使所述腔室形成密闭的状态,从而使所述腔室具有既定的体积；
所述控制装置产生第一流量数据Q1且传送至所述气体流量控制器；
所述控制装置根据所述第一流量数据Q1开启所述气体流量控制器的所述流量控制阀，使校正气体经过所述气体流量控制器在设定时间内进入所述腔室；
通过实际流量测定方法测量到进入所述腔室的所述校正气体的流量得到第二流量数据Q2；
以流量监测器监测所述腔室的所述校正气体的流量得到第三流量数据Q3；
所述控制装置比对所述第一流量数据Q1、所述第二流量数据Q2和所述第三流量数据Q3，当所述第一流量数据Q1、所述第二流量数据Q2和所述第三流量数据Q3任何二者不相等时，判定所述气体流量控制器的运行状态为不正常，当Q1＝Q2＝Q3时，判定所述气体流量控制器的运行状态为正常。
2.如权利要求1所述的气体流量的检测方法，其特征在于,所述流量监测件的所述测定方法包括：
测量所述腔室的气体压力和气体温度；
利用范德瓦尔斯方程计算出进入所述腔室的所述校正气体的摩尔数；
利用所计算出的所述校正气体的所述摩尔数和所述设定时间的数据得到所述第二流量数据Q2。
3.如权利要求1所述的气体流量的检测方法，其特征在于,定义气体偏差值δ＝(1-(Q2-Q3)/Q1),当Q3大于Q2且Q2等于Q1,而且δ大于阈值范围的最大值时,判定所述气体流量控制器的流量传感器堵塞。
4.如权利要求3所述的气体流量的检测方法，其特征在于,当Q3小于Q2且Q2等于Q1,而且δ小于所述阈值范围的最小值时,判定所述气体流量控制器的分流器通道堵塞。
5.如权利要求1或4所述的气体流量的检测方法，其特征在于,当Q3等于Q2且Q2不等于Q1时,判定所述气体流量控制器的流量控制阀堵塞。
6.如权利要求4所述的气体流量的检测方法，其特征在于,所述阈值范围为-3％≦δ≦3％。
7.如权利要求3所述的气体流量的检测方法，其特征在于,还包括:当气体偏差值δ在所述阈值范围以外超过一个第一时间值时,所述半导体设备关机。
8.如权利要求7所述的气体流量的检测方法，其特征在于,还包括:当Q1＝0,而且(Q2+Q3)/2的数值不等于0超过一个第二时间值时,发出警示。
9.如权利要求7所述的气体流量的检测方法，其特征在于,所述第一时间值为2秒,所述第二时间值为1秒。
10.如权利要求1所述的气体流量的检测方法，其特征在于,所述校正气体为惰性气体。
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