CN1603991A - 旁路环气体流量校准 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于监视一个或几个质量流量控制器的性能的设备、方法和系统，所述质量流量控制器用于提供用来淀积、刻蚀和其它制造处理的气体。提供一个旁路环，其和处理管路或排气管路呈流体连接。在旁路环中设置有流量检测器例如数字质量流量控制器。流量检测器进行来自质量流量控制器的气体流量的一次或多次测量，使用所述一次或几次测量的数据提供关于所述质量流量控制器的精度与/或准确度的信息。还披露了一种用于校正处理管路中的背压或背部真空度的方法。

Description

旁路环气体流量校准

技术领域

本发明涉及气体流量控制器，更具体地说，本发明涉及一种用于监视一个或几个质量流量控制器的性能的设备、方法和系统，所述质量流量控制器用于供应用来淀积、刻蚀和其它制造工艺的气体。

背景技术

许多工业控制要求对不同气体的流量进行精确的和精密的控制。许多这种处理要求对在处理期间的不同的时间间隔流入处理室内的气体的数量或质量进行精确的和精密的控制。这种处理的例子包括但不限于，淀积和刻蚀处理，其中一种物质被淀积在衬底上或者被从衬底上刻蚀(例如半导体制造)，在半导体制造中的其它步骤和医疗产品与器械的制造。

通常，对于在处理中使用的每种气体，这种气体流量控制是利用质量流量控制器(MFC)实现的。在任何给定的时间间隔内提供给所述处理的气体的数量或质量是气体密度的函数。因此，在每单位时间一个给定的体积(即体积流率)下，对于较轻或密度较低的气体，例如氦气，和较重或密度较大的气体，例如氮气或氧气相比提供用于处理的质量较小。

许多专利讨论了在工业处理期间精确地、一致地提供气体的重要性和与质量流量控制器(MFC)的正确校准相关的问题，并提出了用于改善MFC的解决方案。在这些专利当中，有Lowery等人的US6564824，Nishino等人的US 5791369，Balazy等人的US 6152162，以及Waldbusser等人的US 6138798。Forbes的US 5744695提供了一种设备，其包括现有的气体控制板的一种改型，并且可用于质量流量控制器的校准检查。不过，‘695专利没有利用旁路环，其需要所有的气体都流入要被中断的处理室，以便检查一种气体，并且其实用性在以其它的方式应用时受到限制。在本说明中引用的这些专利和所有其它的专利以及非专利参考文件都被包括在本说明中作为参考。

一般地说，用于工业处理的气体控制系统包括用于每种气体的MFC，并且每个MFC只对通过那个控制器流动的气体进行校准。因而，每个MFC提供一个输出，或者是模拟的或者是数字的，其对于流过MFC的气体是唯一的，并且代表所述气体。

为了维持制造工艺所需的质量，例如在微处理器芯片的生产中使用的淀积或刻蚀处理，MFC必须在一个所需的精度范围内操作，并且必须提供可重复的(即精密的)性能。具体地说，在包括用于生产高值产品的许多步骤的正在进行的生产操作期间，对于产品质量和生产效率而言，快速地识别未在其操作规范内操作的特定的MFC是重要的。

如在上面引用的专利参考文件中所述，实现通过气体计量装置例如MFC的气体的精确而精密的正在进行的供应是一种挑战。当气体的温度升高时，这种挑战更为严峻，因为这在从“冷启动”(当大部分或全部部件都在室温下或其它低的温度时)到最终的平衡操作温度(在此之后，对于气体测量装置的所有元件的时间温度改变都不是实质的)的过渡期间，对气体计量装置强加了附加的可变性。此外，即使在均衡的操作温度下，如果装置含有某些在这种升高的温度下更易于使性能不精确的部件，则装置的性能也是不可靠的。

此外，在组合几种气体用于一种处理的当前的工业处理系统中，气体流量校准的检验可能是非常困难的。即使当进行流量试验以便确定从基线的漂移时，这种方法也只能使流率问题的来源缩减到两种可能的气体。例如，但不限于，在淀积硅锗膜的处理中，一个步骤需要同时流入GeH₄和硅烷或二氯硅烷(DCS)。其中，GeH₄只作为掺杂剂，并且一个膜不能只利用GeH₄淀积。不过，GeH₄对于膜的淀积速率具有重大影响。在所有其它因素都相同的情况下，GeH₄流量越大，淀积速率越快。不过，当DCS和GeH₄结合使用时，DCS流量的增加也使得淀积速率增加。在这种环境下，如果观察到高于正常的淀积速率，则产生的一个重要的问题是：是GeH₄的流量高还是DCS的流量高？回答诸如这类问题的传统方法例如“从基线漂移法”是低效的，因为它们导致利用最好猜想，或者试错法来解决重要的和与生产相关的问题。

因而，需要提供一种用于校准在工业处理中由MFC控制的气体的较好的方法。上面引用的参考文件都没有提供用于校准MFC的旁路环方法。本发明通过提供一种设备、方法和系统，用于容易地、重复地、和可靠地监视，并且如果需要，调整一个或几个用于对制造处理提供一种或几种气体的MFC的性能，从而推进了现有技术的状态。

发明内容

本发明提供一种新的方法、设备和系统，用于确定由质量流量控制器尤其是MFC提供的实际流率的精度和/或准确度，所述MFC用于对工业处理设备提供所需的气体的体积流率或每单位时间所需的气体的质量。本发明通过在一个排气管道中提供旁路环来实现上述目的，其中所述旁路环包括流量检测器。在旁路环和其它位置，合适地设置阀门，用于引导特定气体从MFC通过这个流量检测器流动。根据来自流量检测器的数据信号，将每单位时间内的MFC设置的气体流率或质量与通过流量检测器的实际流率进行比较，使得操作者能够根据需要校准MFC，使其性能处于所述MFC相关的特定的操作性能规范内。

因而，本发明的一个方面是一种用于校准MFC的流率的测量并提供数据的系统，其中所述系统利用在气体通过的通路中的旁路环。所述旁路环中具有流量检测器，其检测每单位时间通过的气体的流量或质量，并且来自这个流量检测器的数据被用于校准MFC的流率。

在本发明的某些实施例中，所述旁路环和工业处理的排气管路相连。在本发明的另一些实施例中，旁路环和通向工业处理的处理室的气体管路相连，在另一些实施例中，旁路环具有管路系统和阀门，它们提供用于接收来自排气管路或通向工业处理的处理室的气体管路的气体的装置。对于特定的系统、其MFC的操作要求、MFC的功能，本发明的实施例还可以包括在旁路环下游的补偿机构，其在本发明的操作期间和旁路环流体连通。这些补偿机构用于调节下游压力或真空度近似为在MFC的使用期间在处理管路中MFC受到的压力或真空度。根据需要，这可以被实施，以便改善本发明的精度和/或准确度。

在工业处理中在MFC操作的每个单位时间使用本发明的旁路环设备和系统的旁路环计量和校准方法一次或几次。或者，在MFC提供用于工业处理的气体之前或之后实施这些方法。

本发明的另一个方面是使用计算装置，例如通用计算机，其接收来自流量检测器的数据信号，并向工业处理的操作者提供数据输出和数据输出的汇总。此外，所述计算装置还可以是计算控制装置，其能够根据从流量检测器输入的数据和/或其它输入数据进行计算，并根据所述计算的结果向MFC、一个或几个可控阀门、和/或工业处理中的其它装置发送控制信号。

本发明的另一个方面包括对计算装置的编程，所述计算装置对于实际的MFC值计算和/或利用校正系数，以便获得实际的气体流量。例如，一旦获得通过特定的MFC的特定的气体的校正系数，计算装置便可计算该MFC所需的调节。本发明的这个方面当其在实时的反馈环中执行时，能够改善性能精度。

本发明的另一个方面是根据一个旁路MFC和对多种气体特定的旁路MFC中的每一个的比较而实现的自检。借助于正在进行的或定期进行的比较，在进行足够数量的比较之后，可以断定哪一个MFC不正确。例如但不限于，如果旁路MFC需要被调节，其将报告被检查的大部分或者全部气体需要被调节一个相同的相对值，并且这种比较的分析将使得能够判断不正确的旁路MFC。

通过结合附图考虑本发明的下面的详细说明，可以清楚地看出本发明的新的方法、设备和系统的这些和其它优点与特征。

附图说明

本发明的特征和优点通过结合附图阅读下面的本发明的详细说明将会更加清楚地看出，其中：

图1是表示现有技术中用于在硅晶片上生产半导体芯片的淀积系统的典型的气体和其它的管路的标准结构的示意图；

图2是表示一种结构的示意图，其提供在图1的现有技术的结构中利用的本发明的一个实施例，提供连接到排气管路的旁路环；以及

图3是提供本发明的一个实施例的一种结构的示意图，其对每种气源提供一个处理管路和处理管路阀门以及旁路环，所述旁路环和每种气源的处理管路以及排气管路呈流体连通。

具体实施方式

在本说明书中，包括权利要求，使用的术语“流率”或“气体流率”指的是，包括但不限于，在单位时间内通过气体管路中的一点的气体的通过率(rate of passage)。例如，表达这个概念的“流率”或“气体流率”的一个典型的测量单位是升/分钟。这就是说，在给定的压力和温度下，每分钟有x升的气体通过一个给定点。通过将这个术语表述为“体积流率”可以使这个术语更加具体。质量流量控制器一般提供特定气体的质量的测量，并被校准用于测量具有特定密度的单种气体的流率。不过，应当说明，特别是在权利要求中使用时，当在同一个短语中体积流率和质量流率不加区分时(例如一般作为质量流量控制器的数据输出被提供时，即每单位时间的气体质量)，取术语“流率”或“气体流率”的最宽的意义，以便包括质量流率的概念。

如在本说明中包括权利要求中使用的术语“定量(quantitate)”指的是，包括但不限于，使用第二测量装置例如在本发明的旁路环中的流量检测器确定气体的通过率，不管是用体积还是用质量表示。“定量”可以这样来实施：使用这种流量检测器进行单次测量；在一个固定的短的时间间隔例如1或5分钟内进行一系列测量；或者以特定时间间隔例如每两个小时一次进行若干次测量。对由这种测量获得的数据进行标准的算术和统计处理，例如求平均、确定标准偏差、变分等，并且作为定量处理的一部分同样地可以进行准确度的估计。这里使用的这种定量落在较宽的术语“测量”之内。

如在本说明书中(包括权利要求中)使用的用于测量流过本发明的旁路环的气体流量的流量检测器可以用这种普通的写法被这样描述，并通过更具体的术语“质量流量控制器”(MFC)或“数字质量流量控制器”(DMFC)被示例。这种位置的流量检测器的另一种等效的简写是“旁路MFC”和“旁路DMFC”。

如在本说明书中(包括权利要求中)使用的，一种用于控制来自特定的、一般是单个气源的气体流量的流量控制器可被称为“专用的”流量控制器。例如用于在生产线中控制单种气体的MFC被称为“专用的MFC”。

如在本说明中(包括权利要求中)使用的，术语“校准”指的是，包括但不限于，a：1)确定由在本发明的旁路环中的流量检测器(即旁路MFC)进行的流率测量的差值，以及设置一个专用的MFC，这些测量是对该MFC进行的，这种确定导致计算在MFC上的读数的校正比或百分数调节；2)调节MFC本身的流率的模拟读数或数字读数，以便补偿在1)中定义的差值；3)调节在物理上控制通过MFC的气体的机构，其结果使得在MFC上的流量的模拟或数字读数处于由旁路环流量检测器在一个相关的评价时间间隔内确定的所需的流率允差内；或4)本领域内任何已知的用于提供MFC流率校正的其它方法，这些方法使得所述流率处于由旁路环流量检测器在一个相关的评价时间间隔内确定的所需的流率允差内。

如在本说明书中(包括权利要求中)使用的术语“计算装置”指的是，包括但不限于，一种专用的被编程的电路(包括但不限于)能够从一个或几个源接收数据信号的集成电路或微处理器；可编程的通用计算装置，例如计算机，其能够从一个或几个源接收数据信号，以及可编程的专用计算装置，例如计算机，其能够从一个或几个源接收数据信号。如在本说明书中(包括权利要求中)使用的术语“计算控制装置”指的是，包括但不限于，集成电路或微处理器；可编程的通用计算装置，例如计算机，以及可编程的专用计算装置，例如计算机，其能够向一个或多个目的地发送控制信号。

参见附图，应当说明，在几个附图中，相同的标号表示相同的部件。如在本说明书中使用的，排气管路是用于从一个或几个MFC流动的气体的可替换通路，另一个通路是引入一个或几个处理室内的处理管路。此外，如这里所述的特定实施例中所示，旁路环包括合适的阀系和流量检测器，例如数字质量流量控制器或其它装置，所述装置能够检测每单位时间通过其中的气体的质量(或体积)。

图1是表示用于在硅晶片上生产半导体芯片的淀积系统的典型的气体管路和其它的管路的标准结构的示意图。多个气源(未示出)被气体质量流量控制器随时间进行质量(或体积)流率控制，在图1中集体地用标号10表示。当阀门16打开且阀门24关闭时，来自这些MFC的气体可以通过处理管路12到处理室14。当阀门24打开且阀门16关闭时，来自这些MFC的气体可以通过排气管路20到排气和消除系统22。还示出了酸存储容器30，酸-排气阀门32，和酸-处理阀门34，以及酸-处理管路36，顾名思义，其为来自所述酸存储容器30的酸提供到达处理室14的通路。在该图中所示的所有阀门都被表示为气动阀，但是实际上可以是手动阀，或者是手动阀、气动阀、电磁阀或本领域已知的和使用的任何其它类型的阀门的组合。

图2是本发明的一个实施例的结构示意图。如图2所示，该图提供一种用于在硅晶片上生产半导体芯片的淀积系统的气体管路和其它管路的典型结构。如图2所示，多个气源(未示出)由气体MFC随时间进行流率或质量流率控制，其中MFC在图2中用标号10表示。当处理线控制阀16打开并且阀门24关闭时，来自这些MFC的气体可以通过处理线12到达处理室14。当阀门24打开且阀门16关闭时，来自这些MFC的气体可以通过排气管路20到达排气和消除系统22。还示出了酸存储容器30，酸-排气阀门32，酸-处理阀门34，以及酸-处理管路36，顾名思义，该管路为酸提供从酸存储容器30到处理室14的通路。在图中示出的所有阀门可以全都是一种类型的，例如气动阀或手动阀，或者是手动阀、气动阀、电磁启动阀、或本领域已知的和使用的任何其它类型的阀门的组合。

除去上述的一般的管路和阀门控制之外，图2所示的实施例具有主排气管路截止阀40，其位于旁路环46的进入节点42和返回节点44之间。旁路环46包括第一旁路控制阀48，其位于所述进入节点和流量检测器50之间。旁路环46还包括第二旁路控制阀52，其位于所述流量检测器50和所述返回节点44之间。

由通过流量检测器50的气流产生的数据信号被传递到计算控制装置54，其具有和其相关的数据输出装置，图中表示成计算机监视器屏56。其它数据输出装置包括但不限于，统计处理控制(SPC)图表，其提供日常的性能检查。来自流量检测器50的数据信号向计算控制装置54等的传递通过导线由标准的电信号传输或者由本领域技术人员熟知的其它方法实现。即，所述信号可以利用常规的方法传递，例如通过沿着铜导线发送电脉冲；通过更复杂的装置，例如通过把信号转换成无线电波并发送这些波，使得接收器接收所述信号，然后把它们发送到集成电路、微处理器、专用计算机或通用计算机；或者通过现在已知的或今后研制的任何方法来传递所述信号。

在一些实施例中，计算控制装置是专用个人计算机，其收集来自流量检测器50的数据，并发送所述数据到用于日常性能检查的SPC表。因而，来自流量检测器50的数据不仅提供实时的校准方法，用于补偿和校正一个或多个MFC，其还提供历史数据，用于产品质量分析和在故障后用于进行故障查找以帮助确定可能的故障原因，以便改善产品质量。

此外，在某些实施例中，流量检测器50是一种数字质量流量控制器(DMFC)。这提供如下的优点：和常规的模拟的MFC相比，在测量范围内具有较低的总的偏差；以及，对于许多模型，具有较快的响应时间和较小的滞后。一种合适的用于本发明的数字质量流量控制器是Aera FM-D880-4V。这是一种1 slm N2 MFC。应当理解，本发明的其它实施例可以使用对于不同的气体校准的或者具有较低或较高流量的定额的MFC。这种在硬件和初始校准方面的不同和处理应用的范围有关，并且在本发明要求保护的范围内。

本发明的设计、设备、方法和系统的一个优点是使用自动的计算程序，其对旁路MFC中的气体流量的实时的读数应用一个校正系数，使得调节在实际的气体密度和对其校准旁路MFC的旁路MFC中的气体密度之间的差。所述程序还根据校正系数的实施向操作者提供在系统中使用的每种特定气体的这种校正的(真实的)气体流量。在一些实施例中，应用这种校正系数的计算控制装置还用于通过在旁路流量检测器(即旁路MFC或旁路DMFC)和若干个专用的气体MFC之间的正在进行的或定期的比较，产生和更新校正系数。

本发明的设计、设备、方法和系统的一个优点是，可以实时地进行气体流量检验，而不必在处理管路或其它位置设置专用的处理膜。能够快速评价MFC的精度和/或准确度的另一个优点是，当检测到处理操作参数中的问题时，或者当检测到中间产品质量问题或最终产品质量问题时，可以减轻或者消除MFC或其它部件的试错法替换。

关于本发明的另一个方面，对于某种系统和MFC，由旁路环流量检测器50进行的流率确定的精度和/或准确度，可能受到当特定的MFC“在线”并对处理管路供应气体时存在的背压(back pressure)或真空度与当利用本发明的旁路环设备、系统和方法估算所述MFC的流率时存在的背压或真空度之间的差的不利影响。例如，在向处理管路供应气体的操作条件下，MFC具有20mm汞柱的真空度，或者在环境以上的每平方英寸(psi)100磅的背压。但是，在该MFC的流率测量期间，在旁路环中的流量检测器的下游没有一个相等的背压(或真空度，视情况而定)(即唯一的“背压”是环境压力，例如在海平面为14.7psi)。根据MFC的流率机构和性能特性，这种在背压中的差异可能在打算提供的校正系数或校准中产生误差。

因而，当这种系数被认为是有关的并且需要背压校正时，任何数量的用于对旁路环流量检测器建立足够相等的背压的方法都可以被实施。例如，但不限于，在在线使用期间实际上已知的背压或真空度被输入到背压/真空度补偿器，所述补偿器把所述的背压或真空度在所述MFC的评价期间提供给旁路环流量检测器的下游。提供用于建立背压系统的机构，例如见Brockman等人的美国专利5131929以及Oakey等人的美国专利6584803。

另一种实现这种背压补偿的方法是对处理管路本身提供本发明的旁路环，并在操作期间在MFC及其气体的实际使用时通过所述旁路环获得读数。图3提供了这种方法的一个实施例。图3示出了3个单独的处理管路12A，12B，12C，每个具有各自的MFC 10A，10B，10C，用于控制来自各自的气源8A，8B，8C的3种不同的气体。每个所述处理管路由第一旁路控制阀48A，48B，48C独立地操作，它们控制各个处理管路和旁路环46的流量检测器50之间的流体连通。同样，被独立操作的第二旁路控制阀52A，52B，52C可以截止或导通各个处理管路和旁路环46的流量检测器50之间的各流体连通，就是说作为控制各气体返回其处理管路的装置。还示出了3个处理管路控制阀16A，16B，16C。最后，为了提供返回处理管路的另一个通路，提供对排气管路的旁路60，其具有一个旁路到排气管路的阀门62，用于在由流量检测器50检测之后引导气体到排气管路20，从那里气体流到排出和除去系统22。该系统的其它特征如结合前面的附图说明的。

因而，作为一个例子，当气体在处理室14中正在被使用的情况下进行来自MFC 10B的气体流量的旁路环测量时，阀门48A，48C，52A和52C保持关闭，阀门48B，52B被打开，并且阀门16B被关闭。这引导由MFC 10B控制的气体通过旁路环46中的流量检测器50。对于其它实施例和其它的结构，气体流量的测量和上述的相同，并且流量数据信号被传递给计算控制装置54，其和数据输出装置相连，此处被表示为计算机监视器屏幕56。数据信号被按照上述处理，用于对MFC10B进行定量或者校准。

然后，一种替代方案是把气体返回关闭着的阀门16B下游的处理管路16B。在这种替代方案中，气体经受背压力或真空度条件，一般是当该气体正被使用时的标准操作条件。在某组条件下，这用于由流量检测器50提供更有代表性的流率确定。

另外，当对于一种特定的气体和处理管路合适时，气体在旁路环46中由流量检测器50进行测量之后，通过打开旁路到排气管路的阀门62并通过保持所有第二旁路控制阀处于其闭合位置被引入排气管路。在这种替代的方案中，阀门40一般是闭合的，或者阀门24和32是闭合的，以便消除对其它流动的干扰。

当用于气体流量确定的时间间隔结束时，通过打开阀门16B并关闭阀门48B和52B，使气体8B的气流返回其正常通路。(这假定是在处理期间进行流量确定。当然，使用相同的设备对一个离线的MFC进行定量或校准，即，一个当前未被使用向处理室供应气体的MFC。)

这就是说，当设备的配置如图3所示时，当背压或真空度不被关注时(例如当MFC的控制不因背压或背压真空度而改变时)，可以在气体未被在处理室14中使用时进行由MFC控制的气体的测量。在这种操作中，气体被引导通过旁路环46的流量检测器50，然后借助于打开旁路到排气管路的旁路阀门62把气体引向排气管路20，旁路阀门62沿着到排气管路60的旁路设置。

应当注意，图2和图3所示的实施例提供了一种用于进行快速计量或校准处理的装置，而不管相关的气体在处理中是否正被使用。

此外，应当注意，可以对上述若干个阀门的不同位置提供歧管，并且可以实现这些阀门或歧管的自动化，而不脱离本发明的构思。这种结构及其操作是本领域普通技术人员熟知的。

因而，概括本发明的某些方面和实施例，在本发明的一个实施例中，当系统操作者(人或计算机化的装置)确定要进行来自MFC的气体的流率测量时，本发明的方法开始。该操作者，不论是人还是自动化装置，关闭位于旁路环的进入节点和返回节点之间的、沿着排气通路(或处理管路，对于类似于上面的图3的实施例)的阀门。这引导在排气管路(或处理管路，对于类似于上面的图3的实施例)中的所有的气体通过旁路环流动。在旁路环中的一个或几个阀门被打开，使得位于旁路环中的流量检测器检测到通过排气管路流动的所有的气体。特定的气体以及对于所述气体的特定流率由操作者设置，所述流率被输入到(或者已经被输入)要被评价的MFC中，由所述MFC控制的气流通过管系(由在气源和旁路环之间的合适的阀门或歧管调节装置构成的通路)流入排气管路。

因而，由MFC释放的所有的气流被引导到排气管路，并由在旁路环中的流量检测器检测。通过比较在旁路环中的流量检测器，这在本质上使得能够实时地校准MFC。在优选实施例中，来自旁路环流量检测器的数据信号被传递到专用计算机，其提供输出数据，所述输出数据包括在MFC中设置的或者MFC所请求的流率或质量流率与由旁路环流量检测器确定的流率或质量流率的比较。操作者或者其它装置检查在所需的流率和由旁路环流量检测器检测的流率之间的任何偏差。确定是否对MFC进行校正或补偿，以便得到和旁路环流量检测器测量的流率一致的合适的值。如果确定需要进行校正或补偿，则进行所述的校正或补偿。这种校正或补偿可以采取校准MFC的形式，或者以定量的形式，当对来自所述MFC的流率编程时，所述定量便被识别和执行。

然后，如果需要，再次由旁路环流量检测器确定流率或质量流率。考虑到MFC的调节的不精确性或者使所述校正和补偿为非线性的其他变量，这是对校正或补偿的合适度进行的验证性检查。在经过所需次数(可以是0)的验证检查之后，使阀系返回其正常位置，以便排气管路的气体不再通过旁路环。

此外，当在处理室使用由所述MFC控制的气体之前或者期间进行MFC流率精度和/或准确度的旁路环测量时，可以调节阀系使得把气体引入处理管路代替在检查之后关断气流。因而，如上所述，并且按照普通技术人员当认为使用本发明用于特定的MFC和处理系统时考虑的用于实现的顺序，本发明的方法可以具有若干可替换的顺序。

此外，现有的设备可被修改，以便添加本发明的设备和系统，从而实施本发明的方法。例如，但不限于，用于生产半导体的现有的HTAMAT EPI Centura淀积系统在图1和图2的阀门16，24，32和34的位置具有气动阀。在系统中增加在图2所示的手动阀40，48和52，作为旁路环46和流量检测器50，其呈数字质量流量控制器的形式。该数字质量流量控制器和专用的个人计算机相连，所述计算机接收来自数字质量流量控制器的数据信号，并根据各算法进行合适的计算，以便提供MFC设置的和流量检测器确定的流率的比较。可选择地，来自流量检测器即数字质量流量控制器的数据，其由专用个人计算机采集，并被发送给用于日常性能检查的SPC图表。按照上述实施例的本发明的方法，当由旁路环中的流量检测器完成测量时，为了把MFC和系统恢复到正常操作模式，按照和用于启动所述旁路环测量的顺序简便地相反的顺序把手动阀关闭和打开。

此外，根据特定的处理设备的设计和操作条件，在一个特定的压力下测量旁路环中的气体流量可能是重要的。在这种情况下，上述的阀门可以用检验阀、压力释放阀、或者流向指示器和根据来自这种流向指示器的信号打开或关闭某些阀门的系统代替。例如，如果当测量一个特定系统的气体时需要一定量的背压，则可以在旁路环流量检测器的下游设置一个可调压力的压力释放阀。此时，例如，如果只测量当背压为50psi时的流量，并把可调压力的压力释放阀设置到这个压力，则在这个阀的上游将建立压力，直到达到50psi，然后该阀门被打开，以便在由旁路环流量控制器进行流量测量期间内维持大约50psi。

此外，根据特定处理设备的设计和操作条件，修改管路系统、阀系和控制系统，使得能够利用惰性气体例如氮来清洗特定的气体管路可能是合适的。当使用本领域普通技术人员熟知的设计和技术实施本发明，这是容易实现的。

因而，虽然这里对本发明的优选实施例进行了说明，显然，这种实施例只是作为例子提供。不脱离本发明的范围，本领域普通技术人员可以作出各种改变和改型。因而，本发明只由所附权利要求的范围和构思来限制。

Claims (19)

1.一种用于测量由质量流量控制器通过处理管路提供给处理室的气体的气体流率的系统，包括：

a.所述质量流量控制器；

b.排气管路，其与在所述质量流量控制器和所述处理室之间的所述处理管路呈流体相连，所述排气管路包括：

i.旁路环，其具有把所述旁路环流体地连接到所述排气管路的进入节点和返回节点，并且包括：

a.流量检测器，用于测量流过所述旁路环的气体流量；

b.在所述进入节点和所述流量检测器之间的第一旁路控制阀；

ii.在所述进入节点和所述返回节点之间的主排气管路截止阀；以及

c.计算控制装置，其接收来自所述流量检测器的数据信号；

由此使通过所述旁路环导入的所述气体流量提供所述质量流量控制器的气体流率的测量，所述测量提供用于所述质量流量控制器的定量或校准的信息。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述流量检测器是数字质量流量控制器。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述旁路环还包括在所述流量检测器和所述返回节点之间的第二旁路控制阀。

4.如权利要求1所述的系统，还包括被设置在所述排气管路之间的节点与所述处理室之间的处理管路截止阀，其中关闭所述处理管路截止阀将把来自所述质量流量控制器的所有气体引导到所述排气管路。

5.如权利要求1所述的系统，还包括使两个或多个质量流量控制器和所述排气管路呈流体连接的歧管，由此通过歧管的阀系控制把来自所述两个或多个质量流量控制器中的任何一个的气体提供给所述排气管路用于所述测量。

6.如权利要求1所述的系统，还包括被设置在所述排气管路之间的节点与所述处理室之间的处理管路截止阀，其中关闭所述处理管路截止阀将把来自所述质量流量控制器的所有气体引导到所述排气管路，并且其中所述旁路环还包括在所述流量检测器和所述返回节点之间的第二旁路控制阀。

7.如权利要求1所述的系统，还包括背压或背部真空度补偿系统，用于对旁路环中的流量检测器提供背压或背部真空度，其表示在所述气体的使用期间在所述处理室具有的背压或背部真空度。

8.一种用于测量由质量流量控制器通过处理管路提供给处理室的气体的气体流率的系统，包括：

所述质量流量控制器；

旁路环，其流体地连接到所述所述质量流量控制器和所述处理室之间的所述处理管路，所述旁路环包括进入节点和返回节点，所述返回节点将所述旁路环流体地连接到所述处理管路，所述旁路环包括：

流量检测器，用于测量流过所述旁路环的气体流量；

在所述进入节点和所述流量检测器之间的第一旁路控制阀；

在所述进入节点和所述返回节点之间的处理管路截止阀；以及

计算控制装置，其接收来自所述流量检测器的数据信号；

由此通过所述旁路环引导的所述气体流量提供所述质量流量控制器的气体流率的测量，所述测量提供用于所述质量流量控制器的定量或校准的信息。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述流量检测器是数字质量流量控制器。

10.如权利要求8所述的系统，其中所述旁路环还包括在所述流量检测器和所述返回节点之间的第二旁路控制阀。

11.如权利要求8所述的系统，还包括在所述流量检测器和所述返回节点之间的压力释放阀。

12.如权利要求8所述的系统，还包括第一歧管，用于把两个或多个处理管路和所述处理室流体地相连，由此通过歧管的阀系控制把来自所述两个或多个质量流量控制器中的任何一个的气体提供给所述旁路环用于所述测量。

13.如权利要求8所述的系统，还包括第二歧管，用于把两个或多个处理管路和所述处理室流体地相连，由此通过歧管的阀系控制把来自所述旁路环的气体返回所述处理室。

14.一种用于测量由用来计量通过处理管路提供给处理室的气体的专用装置提供的气体流率的系统，包括：

所述用于计量的专用装置；

与所述质量流量控制器和所述处理室之间的所述处理管路呈流体连接的管路，所述管路在一个进入节点开始，并且包括：

位于所述进入节点和所述用于测量的装置之间的第一装置，用于控制所述气体流量；以及

用于测量流过所述管路的气体流量的装置；

用于引导气体流量通过处理管路或者通过在上述“b”中的管路的装置；以及

接收来自所述用于测量气体流量的装置的数据信号的计算控制装置；

由此使得通过在上述的“b”中的所述管路引导的所述气体流量提供通过所述用于计量的专用装置的气体的所述流率的测量，该测量提供用于定量或校准所述用于计量的专用装置的信息。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述测量随时间被重复，并用于定量通过所述用于测量的专用装置的气体流量。

16.如权利要求14所述的系统，还包括至少一个用于计量至少一种附加气体的附加专用装置。

17.如权利要求16所述的系统，其中在两个或多个所述用于计量的专用装置的设置的流率和测量的流率之间的比较，通过用于测量流过所述管路的气体流量的所述装置，提供用于测量流过所述管路的气体流量的所述装置的校正系数。

18.一种用于校准由质量流量控制器设置的提供给处理室的气体的流量的方法，包括以下步骤：

把质量流量控制器设置为一个特定的气体流率；

调节阀门以引导来自所述质量流量控制器的校准气体流量通过一个排气管路并进入一个旁路环，所述旁路环通过进入节点和返回节点与所述排气管路呈流体连通，所述旁路环还包括流量检测器，用于测量流过所述旁路环的所述校准气体流量；利用所述流量检测器测量所述校准气体流量的旁路环气体流率；

比较所述旁路环气体流率和所述需要的气体流率；以及

计算所述旁路环气体流率和所述需要的气体流率之间的关系，由此使所述关系提供用于定量或校准所述质量流量控制器的信息，或者提供用于更换或修理所述质量流量控制器的信息。

19.一种用于校准由质量流量控制器设置的提供给处理室的气体流量的方法，包括以下步骤：

把质量流量控制器设置为一个特定的气体流率；

调节阀门以把来自所述质量流量控制器的校准气体流量引导进入一个旁路环，所述旁路环通过进入节点和返回节点与处理管路呈流体连通，所述旁路环还包括流量检测器，用于测量流过所述旁路环的所述校准气体流量；

利用所述流量检测器测量所述校准气体流量的旁路环气体流率；

比较所述旁路环气体流率和所述需要的气体流率；以及

计算所述旁路环气体流率和所述需要的气体流率之间的关系，其中所述处理管路和所述处理室以及所述质量流量控制器呈流体连通，由此使所述关系提供用于定量或校准所述质量流量控制器的信息，或者提供用于更换或修理所述质量流量控制器的信息。

Images