TWI460570B - 氣體流量監視系統 - Google Patents

Description

氣體流量監視系統

本發明係有關於一種氣體流量監視系統，該氣體流量監視系統係監視在半導體製造裝置之處理氣體(process gas)等的氣體供給系統所使用之流量控制機器((mass flow controller)等)的流量精度。

在半導體製程中的成膜裝置或乾式蝕刻裝置等，使用例如矽烷(silane)等之特殊氣體、或氯氣等之腐蝕性氣體、及氫氣或磷化氫(phosphine)等之可燃性氣體等。因為這些氣體的流量直接影響製品的好壞，所以必須嚴格地管理其流量。尤其，近年來伴隨半導體基板的積層化、微細化，在處理氣體供給系統之提高可靠性的要求比以往更高漲。

因此，例如，在專利文獻1揭示在半導體製程之供給氣體的流量控制技術。

專利文獻1的技術係為了正確地算出向處理室所排出之氣體流量，而在質量流量控制器的下游側具備壓力計與最終遮斷閥，在關閉最終遮斷閥後，以既定時間間隔對壓力計的壓力上昇取樣(sampling)後，在取樣資料中相關係數高之範圍求得壓力傾斜角，並算出質量流量控制器之流量的技術。此外，在專利文獻1，亦記載在質量流量控制器的上游側具備遮 斷閥與壓力計，在關閉遮斷閥後，以既定時間間隔對壓力計的壓力下降取樣後，在取樣資料中相關係數高之範圍求得壓力傾斜角的技術。

[先行技術文獻]

[專利文獻1]特開平9-184600號公報

可是，在專利文獻1所記載之技術，具有如以下所示的問題。

在專利文獻1之技術，因為在關閉質量流量控制器之上游側或下游側的遮斷閥後測量壓力計的壓力下降或壓力上昇，所以在檢查流量時一定往處理室所排出之氣體流量被停止。

可是，在專利文獻1之技術，因為每當檢查流量時往處理室所排出之氣體流量被停止，所以具有在半導體製造裝置之氣體供給系統的運轉率降低的問題。

又，處理氣體中尤其成膜用材料氣體係由於其特性而具有即使在氣體管路內亦析出固態物的可能性，若在質量流量控制器的細管部分固態物析出，則從質量流量控制器往處理室所排出之氣體流量逐漸變化。若往處理室所排出之氣體流量變化，因為半導體晶圓的良率降低，所以需要可一直監視氣體流量之變化的氣體流量監視系統。

可是，在專利文獻1之技術，因為以在流量檢查時使往處理室所排出之氣體流量停止為前提，所以具有無法在 系統運轉中一直監視氣體流量之變化的問題。

進而，設置於質量流量控制器之上游側的壓力計需要測量從處理氣體源所供給之氣體壓力，但是因為從處理氣體源所供給之氣體壓力係一般高達約0.5MPa，所以在壓力感測器無法使用高精度者。因此，在流量檢查時發生偏差量的情況，難判斷是壓力感測器的誤差或是質量流量控制器本身的偏差量。

可是，在專利文獻1之技術，因為即使檢查質量流量控制器的流量，亦無法進行流量監視單元本身的診斷，所以具有無法進行可靠性更高之流量檢查的問題。

本發明係為了解決上述之問題點而開發的，其目的在於提供一種氣體流量監視系統，該氣體流量監視系統係一面一直監視流量控制機器(質量流量控制器等)的流量精度，一面在必要的情況，進行包含再檢查或流量監視單元本身的自動診斷之可靠性更高的流量檢查。

(1)為了解決該課題，本發明之一形態的氣體流量監視系統，係配設於使來自處理氣體供給源的氣體經由流量控制機器後供給至既定處理室的複數條處理氣體管路，並藉由測量在該流量控制機器的前後之氣體壓力的下降或上昇，而監視該流量控制機器的流量，該氣體流量監視系統包括：第1流量監視單元，係在該處理氣體管路中所選擇之任意的處理氣體管路之該流量控制機器的上游側流路所具備；第2流量監視單元，係在從該處理室之上游側流路所分支的排出流路所具備； 及控制部，係下指令成藉該第1流量監視單元一直監視該流量控制機器的流量，而且在該第1流量監視單元偵測到複數次流量異常時藉該第2流量監視單元再檢查該流量控制機器有無流量異常。

在該氣體流量監視系統，該第1流量監視單元係包括從氣體供給源側所依序配置的第1開始遮斷閥、第1測量用槽、第1壓力計及調壓器；在該一直監視時，使該第1開始遮斷閥以既定的時間間隔連續地開閉，而在該第1測量用槽內之氣體供給壓力重複上昇、下降時的壓力下限值係成為該流量控制機器的上游側壓力之該調壓器的設定壓力以上較佳。

又，在該氣體流量監視系統，在該第2流量監視單元，包括從該流量控制機器側所依序配置的第2開始遮斷閥、第2測量用槽、第2壓力計及操作遮斷閥；將吸引泵設置於該排出流路；該第2流量監視單元係打開該操作遮斷閥，並以該吸引泵使該第2測量用槽內的氣體壓力變成真空狀態後，關閉該操作遮斷閥，而且打開該第2開始遮斷閥，測量該第2測量用槽內之氣體壓力的壓力上昇量，檢查流量較佳。

進而，在該氣體流量監視系統，該第1流量監視單元係在使用成膜用材料氣體的氣體管路所具備較佳。

(2)若依據本發明之其他的形態，提供一種氣體流量監視系統，係配設於使來自處理氣體供給源的氣體經由流量控制機器後供給至既定處理室的複數條處理氣體管路，並藉由測量在該流量控制機器的前後之氣體壓力的下降或上昇，而監視該流量控制機器的流量，該氣體流量監視系統的特徵為包 括：第1流量監視單元，係在該處理氣體管路中所選擇之任意的處理氣體管路之該流量控制機器的上游側流路所具備；第2流量監視單元，係在從該處理室之上游側流路所分支的排出流路所具備；及控制部，係下指令成藉第1流量監視單元一直監視對象之流量控制機器的流量，而且在該第1流量監視單元檢查流量僅既定次數時藉由使該第1流量監視單元及該第2流量監視單元同時進行流量檢查，根據該第2流量監視單元之流量檢查結果修正是在該第1流量監視單元之流量檢查所算出的流量與以該流量控制機器所設定之流量的差異的檢查偏差量。

在該氣體流量監視系統，該第1流量監視單元係包含複數個第1流量監視單元；認定在同時使用該複數個第1流量監視單元中的一個與該第2流量監視單元所進行的流量檢查之流量的偏差量係特定%以上時，同時使用該複數個第1流量監視單元中之其他的一個與該第2流量監視單元，再進行流量檢查較佳。

又，在該氣體流量監視系統，在該再度流量檢查，亦認定該複數個第1流量監視單元中該其他的一個與該第2流量監視單元所檢查之流量的偏差量係其他的特定%以上時，認定該第2流量監視單元具有故障的可能性，而在認定該再度進行流量檢查之流量的偏差量不是其他的特定%以上時，認定該複數個第1流量監視單元中的該一個故障較佳。

在該氣體流量監視系統，該第1流量監視單元係包括從氣體供給源側所依序配置的第1開始遮斷閥、第1測量用槽、第1壓力計及調壓器；在該一直監視時，使該第1開始 遮斷閥以既定的時間間隔連續地開閉，而在該第1測量用槽內之氣體供給壓力重複上昇、下降時的壓力下限值係成為該流量控制機器的上游側壓力之該調壓器的設定壓力以上更佳。

又，在該氣體流量監視系統，在該第2流量監視單元，包括從該流量控制機器側所依序配置的第2開始遮斷閥、第2測量用槽、第2壓力計及操作遮斷閥；將吸引泵設置於該排出流路；該第2流量監視單元係打開該操作遮斷閥，並以該吸引泵使該第2測量用槽內的氣體壓力變成真空狀態後，關閉該操作遮斷閥，而且打開該第2開始遮斷閥，測量該第2測量用槽內之氣體壓力的壓力上昇量，檢查流量較佳。

又，在該氣體流量監視系統，該第1流量監視單元係在使用成膜用材料氣體的氣體管路所具備較佳。

其次，說明本發明之氣體流量監視系統的作用及效果。

(1)若依據上述(1)的構成，一面一直監視流量控制機器的流量精度，一面在一直監視中確認流量異常時，進行精度更高的再檢查，藉此，可提高系統整體的可靠性。

具體而言，因為在複數條處理氣體管路中所選擇之任意的處理氣體管路具有第1流量監視單元，所以可選定重要的處理氣體管路，並一直監視流量。因此，例如，藉由在流量控制機器內之細管部分使用固態物易析出之成膜用材料氣體的氣體管路具有第1流量監視單元，一直監視易發生流量異常之處理氣體管路的流量精度，而可迅速地發現該異常。結 果，可有效地實現半導體晶圓之良率的提高。

又，因為在從處理室之上游側流路所分支的排出流路具有第2流量監視單元，所以可高精度地測量從流量控制機器所排出之氣體壓力。這是由於以下的理由，從流量控制機器所排出之氣體壓力係比來自處理氣體供給源的高氣體壓力低，因為一般將吸引泵設置於排出流路，所以在第2流量監視單元，成為接近真空狀態的低壓，而可使用高精度之隔膜式壓力計。

又，因為具有控制部，該控制部係下指令成藉第1流量監視單元一直監視流量控制機器的流量，而且在第1流量監視單元偵測到複數次流量異常時藉第2流量監視單元再檢查流量控制機器有無流量異常，所以一面一直監視流量控制機器的流量精度，一面在一直監視中確認流量異常時，進行精度更高的再檢查，而可判定是第1流量監視單元的誤差，或是流量控制機器本身的異常。

因此，藉由藉第2流量監視單元補足第1流量監視單元的流量精度，而在系統整體上，可進行可靠性更高的流量監視。又，將使氣體供給系統停止之藉第2流量監視單元之流量檢查的次數減少至必要最低限度，可亦有助於提高在半導體製造裝置之氣體供給系統的運轉率。

因此，若依據上述(1)的構成，可提供一種氣體流量監視系統，該氣體流量監視系統係一面一直監視流量控制機器(質量流量控制器等)的流量精度，一面在必要的情況，進行包含再檢查或流量監視單元本身的自動診斷之可靠性更高的 流量檢查。

(2)又，若依據上述(2)的構成，一面一直監視流量控制機器的流量精度，一面在檢查流量僅既定次數時，進行流量監視單元本身的自動診斷，藉此，可提高系統整體的可靠性。

具體而言，因為在複數條處理氣體管路中所選擇之任意的處理氣體管路具有第1流量監視單元，所以可選定重要的處理氣體管路，並一直監視流量。因此，例如，藉由在流量控制機器內之細管部分使用固態物易析出之成膜用材料氣體的氣體管路具有第1流量監視單元，而一直監視易發生流量異常之處理氣體管路的流量精度。結果，可有效地實現半導體晶圓之良率的提高。

又，因為在從處理室之上游側流路所分支的排出流路具有第2流量監視單元，所以可高精度地測量從流量控制機器所排出之氣體壓力。這是由於以下的理由，從流量控制機器所排出之氣體壓力係比來自處理氣體供給源的高氣體壓力低，因為一般將吸引泵設置於排出流路，所以在第2流量監視單元，成為接近真空的低壓，而可使用高精度之隔膜式壓力計。

又，因為具有控制部，該控制部係下指令成藉第1流量監視單元一直監視流量控制機器的流量，而且在第1流量監視單元檢查流量僅既定次數時藉由使第1流量監視單元及第2流量監視單元同時進行流量檢查，根據該第2流量監視單元之流量檢查結果修正是在該第1流量監視單元之流量檢查所算出的流量與以該流量控制機器所設定之流量的差異的檢查偏差量，所以一面一直監視流量控制機器的流量精度，一面根 據該高精度之第2流量監視單元的檢查結果校正一直監視之第1流量監視單元的檢查量，藉此，在系統整體上，可進行可靠性更高的流量監視。又，將藉第2流量監視單元之流量檢查減少至必要最低限度，可亦有助於提高在半導體製造裝置之氣體供給系統的運轉率。

因此，若依據上述(2)的構成，可提供一種氣體流量監視系統，該氣體流量監視系統係一面一直監視流量控制機器(質量流量控制器等)的流量精度，一面在必要的情況，進行包含再檢查或流量監視單元本身的自動診斷之可靠性更高的流量檢查。

1、11A~11D‧‧‧處理氣體管路

2、2B、2D‧‧‧第1流量監視單元

3‧‧‧第2流量監視單元

4‧‧‧控制部

5‧‧‧處理室

6‧‧‧半導體製造裝置

10、10A~10D‧‧‧流量控制機器

12、12A~12D‧‧‧第1管路遮斷閥

13、13A~13D‧‧‧第2管路遮斷閥

14‧‧‧下游側流路

15‧‧‧匯流後流路

16‧‧‧第1排出流路

17‧‧‧第2排出流路

18‧‧‧吸引泵

21‧‧‧第1開始遮斷閥

22‧‧‧第1測量用槽

23‧‧‧第1壓力計

24‧‧‧第1溫度計

25‧‧‧調壓器

26‧‧‧第1岐管

31‧‧‧第2開始遮斷閥

32‧‧‧第2測量用槽

33‧‧‧第2壓力計

34‧‧‧第2溫度計

35‧‧‧操作遮斷閥

36‧‧‧第2岐管

100‧‧‧氣體流量監視系統

第1圖係包含構成本發明之氣體流量監視系統的實施形態之氣體迴路的整體圖。

第2A圖係構成本實施形態之第1流量監視單元的氣體迴路。

第2B圖係在氣體流量檢查時的壓力線圖。

第3圖係使用本實施形態之第1流量監視單元一直監視流量控制機器(MFC)之流量精度時的壓力線圖。

第4圖係表示構成本實施形態之第1流量監視單元之零件的剖面圖。

第5A圖係構成本實施形態之第2流量監視單元的氣體迴路。

第5B圖係在氣體流量檢查時的壓力線圖。

第6圖係表示構成本實施形態之第2流量監視單元之零件的剖面圖。

第7圖係本實施形態之氣體流量監視系統的第1控制流程圖。

第8圖係本實施形態之氣體流量監視系統的第2控制流程圖。

其次，參照圖面，詳細說明本發明之氣體流量監視系統的實施形態。在此，首先，在說明系統的整體構成、第1流量監視單元及第2流量監視單元後，說明其控制流程及作用效果。

<氣體流量監視系統的整體構成>

首先，說明本實施形態之氣體流量監視系統的整體構成。在第1圖，表示包含構成本發明之氣體流量監視系統的實施形態之氣體迴路的整體圖。

如第1圖所示，氣體流量監視系統100係包括第1流量監視單元2、第2流量監視單元3及控制部4，並配設於處理氣體管路1。

處理氣體管路1係由複數條氣體管路11A~11D所構成，各氣體管路係使來自各個處理氣體供給源的氣體A~D經由第1管路遮斷閥12A~12D、流量控制機器10A~10D及第2管路遮斷閥13A~13D後，供給至既定處理室5。在處理氣體A~D，例如使用矽烷等之特殊氣體、或氯氣等之腐蝕性氣體、及氫氣或磷化氫等之可燃性氣體等。所供給之處理氣體的氣體 壓力係約0.4~0.5MPa。

如第1圖所示，在處理氣體管路1中所選擇之任意的處理氣體管路11B、11D，在第1管路遮斷閥12B、12D的上游側流路具有第1流量監視單元2B、2D。任意選定具有第1流量監視單元2之處理氣體管路1的理由係為了選定重要的處理氣體管路1，並可一直監視其流量。例如，這是由於在流量控制機器內之細管部分使用固態物易析出之成膜用材料氣體的氣體管路，藉由具有第1流量監視單元2，可一直監視流量的變化，而可迅速或確實地檢查出流量異常。

第1流量監視單元2係藉由在是檢查對象之流量控制機器10(10B或10D)的前側測量在上游側流路之氣體壓力的壓降，來監視該流量控制機器10的流量。

第1管路遮斷閥12A~12D及第2管路遮斷閥13A~13D係供給流至流量控制機器10A~10D之處理氣體或使其停止的氣動閥。流量控制機器10A~10D例如是質量流量控制器，係將質量流量計與控制閥組合並進行回授控制，使可進行流量控制。因此，可穩定地排出設定成既定值的氣體流量。

第2管路遮斷閥13A~13D的下游側流路14係在處理室5的上游側藉匯流後流路15匯流。從匯流後流路15所分支之排出流路係具有第2流量監視單元3，此排出流路係由設置於第2流量監視單元3之上游側的第1排出流路16、與設置於第2流量監視單元3之下游側的第2排出流路17所構成。在檢查氣體流量時，將氣體從第1排出流路16供給至第2流量監視單元3，再從第2排出流路17排出至排出口(Vent)。第 2流量監視單元3可高精度地測量從流量控制機器10A~10D經由第1排出流路16所供給之氣體壓力。這是因為從流量控制機器10A~10D所排出之氣體壓力比來自處理氣體供給源的高氣體壓力低，一般將吸引泵18(參照第5圖)設置於第2排出流路17，所以在第2流量監視單元3，成為接近真空狀態的低壓，而可使用高精度之隔膜式壓力計等的緣故。

如第1圖所示，氣體流量監視系統100包括與第1流量監視單元2、第2流量監視單元3、及與流量控制機器10以電性連接的控制部4。控制部4係在氣體流量監視系統100的控制部，例如下指令成藉第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10(例如作為對象的流量控制機器10B)的流量，而且在第1流量監視單元2偵測到複數次流量異常時藉第2流量監視單元3再檢查流量控制機器10有無流量異常，或下指令成藉第1流量監視單元2一直監視對象之流量控制機器10的流量，而且在第1流量監視單元2檢查流量僅既定次數時藉由使第1流量監視單元2及第2流量監視單元3同時進行流量檢查後，根據第2流量監視單元3之流量檢查結果修正第1流量監視單元2的檢查偏差量。又，例如在藉第2流量監視單元3判定流量控制機器10有流量異常，並可修正流量控制機器10之偏差量的情況，可根據來自控制部4的指令修正流量控制機器10的設定值。此外，關於控制部4的控制方法，將在後述的控制流程詳述。

又，控制部4係與半導體製造裝置6以電性連接。因此，例如，亦可半導體製造裝置6係接受來自藉第2流量監 視單元3判定流量控制機器10有流量異常之控制部4的電性信號，並自動地採取停止運轉等的處置。在此情況，控制部4係亦可應付序列通訊或類比通訊之任一種。

<第1流量監視單元>

其次，說明第1流量監視單元2的迴路構成。在第2A圖，表示構成本實施形態之第1流量監視單元2的氣體迴路圖，在第2B圖，表示在氣體流量檢查時的壓力線圖。在第3圖，表示使用本實施形態之第1流量監視單元2一直監視流量控制機器(MFC)之流量精度時的壓力線圖。在第4圖，表示構成本實施形態之第1流量監視單元2之零件的剖面圖。

如第2A圖所示，第1流量監視單元2配設於處理氣體管路1之第1管路遮斷閥12的上游側流路。第1流量監視單元2係包括從氣體供給源側所依序配置的第1開始遮斷閥21、第1測量用槽22、第1壓力計23、第1溫度計24及調壓器25。

第1開始遮斷閥21係將來自氣體供給源的氣體供給至下游側或使其停止的氣動閥。第1測量用槽22係貯存定量之氣體的容器。第1測量用槽22的容積係根據流量控制機器10的流量來自定最佳的容積，例如是約50~60cc。在氣體流量檢查時，第1測量用槽22之容器內所貯存的氣體流出，而氣體壓力降低。第1壓力計23係測量第1測量用槽22之容器內所貯存的氣體之壓力降低的壓力計。第1壓力計23係為了可應付高壓氣體，例如使用應變規式壓力計。第1溫度計24係測量第1測量用槽22之容器內之氣體溫度的溫度計。調壓 器25係用以將供給至流量控制機器10之氣體的氣體壓力維持於定值的控制閥。例如，調壓器25的設定壓是約0.2MPa。

其次，說明第1流量監視單元2之流量監視方法，首先，說明一次之流量檢查方法。

如第2B圖所示，關閉第1開始遮斷閥21時，因為來自氣體供給源的氣體被停止，所以第1測量用槽22之容器內所貯存的氣體流出，而氣體壓力降低。在氣體壓力之每單位時間的壓力下降率穩定成大致定值的階段(測量起點P1)，第1壓力計23測量氣體壓力。然後，在已經過固定時間的時間點(測量終點P2)，第1壓力計23再測量氣體壓力。求是測量起點P1的氣體壓力與測量終點P2之氣體壓力的差之壓力下降量△P、及從測量起點P1至測量終點P2的時間△t。因為△P/△t的值係與氣體流量成正比，所以對該值乘以比例係數，而算出從流量控制機器10供給至處理室5的氣體流量。比較所算出之氣體流量與在流量控制機器10所設定之氣體流量，若這些氣體流量間的差異(檢查偏差量)係位於既定基準值之範圍內，流量就正常。另一方面，若該差異係位於既定基準值之範圍外，流量就異常。

其次，說明使用上述之第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10之流量精度的方法。

在半導體製造裝置6之運轉中，根據來自控制部4的指令，以既定的時間間隔使第1開始遮斷閥21連續地開閉時，如第3圖所示，氣體供給壓力重複上昇下降。第1流量監視單元2係每當供給壓力下降，就根據壓力下降量與其時間檢 查流量。檢查結果係從控制部4作為監視輸出，傳達至半導體製造裝置6。

氣體供給壓力重複上昇下降的時間間隔係可任意地設定，例如是從約數秒至數十秒。又，氣體供給壓力重複上昇下降時的壓力下限值係成為流量控制機器10的上游側壓力之調壓器25的設定壓力以上。這是由於若調壓器25的輸入側壓力是調壓器25的設定壓力以上，調壓器25的輸出側壓力就不會變動，而可將固定的氣體流量供給至流量控制機器10。結果，流量控制機器10的輸出側流量亦可維持定值。

藉此，可一面維持半導體製造裝置6的氣體供給系，一面使用第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10的流量精度。

其次，說明上述之第1流量監視單元2的零件構成。

如第4圖所示，從圖面左側依序將第1開始遮斷閥21、第1壓力計23、第1溫度計24、調壓器25載置於第1岐管26的上端。第1岐管26係形成大致矩形，並在內部鑽設第1測量用槽22。第1測量用槽22係形成矩形截面。在矩形截面上端的內壁，各自分別地分開並垂直面地鑽設與第1開始遮斷閥21之二次側流路212連通的流路262、與第1壓力計23連通的流路263、264、及與調壓器25之一次側流路253連通的流路265。第1溫度計24的感測器部241從位於第1壓力計23與調壓器25之間之第1測量用槽22之矩形截面上端的內壁突出至下方。將第1測量用槽22封閉之板狀的蓋構件221固 接於第1岐管26的下端。將設置於下端之輸入閥267與第1開始遮斷閥21之一次側流路211連通的流路261形成於第1岐管26的圖面左端。將設置於下端之輸出閥268與調壓器25之二次側流路259連通的流路266形成於第1岐管26的圖面右端。

第1開始遮斷閥21係具有驅動部213與本體部214，藉氣體壓力操作的驅動部使隔膜215上下動，而供給氣體或停止供給。

第1壓力計23係從與未圖示之感測器部連通的流路263、264直接測量第1測量用槽22內的氣體壓力。

第1溫度計24測量第1測量用槽22內的氣體温度。因為感測器部241從第1測量用槽22之矩形截面上端的內壁突出至下方，所以可更正確地測量第1測量用槽22內的氣體溫度。藉由測量氣體溫度，可確認氣體流量檢查時氣體的溫度變化，並使其反映至流量的計算。

調壓器25包括調整機構部251與本體部250，調壓器25的設定壓力係藉調整機構部251之未圖示的調整機構調整。調整機構係調整未圖示之調整彈簧的偏壓力，使隔膜254上下動。隔膜254係被壓力控制室255的上端所覆設。在壓力控制室255，提動閥體256的突出部從下方突出，而與隔膜254抵接或分開。提動閥體256係收容於與一次側流路253連通的閥室258，並藉壓縮彈簧257偏壓至上方。與二次側流路259連通的回授流路252鑽設於壓力控制室255的下端。因此，調壓器25的二次側壓力經由回授流路252回授至壓力控制室 255。

<第2流量監視單元>

其次，說明第2流量監視單元3的迴路構成。在第5A圖，表示構成本實施形態之第2流量監視單元3的氣體迴路圖，在第5B圖，表示在氣體流量檢查時的壓力線圖。在第6圖，表示構成本實施形態之第2流量監視單元3之零件的剖面圖。

如第1圖所示，第2流量監視單元3配設於從處理氣體管路1之第2管路遮斷閥13(13A~13D)的下游側流路14所匯流之匯流後流路15所分支的排出流路16、17。而且，如第5A圖所示，第2流量監視單元3係包括從流量控制機器10側所依序配置的第2開始遮斷閥31、第2測量用槽32、第2壓力計33、第2溫度計34及操作遮斷閥35。

第2開始遮斷閥31將來自流量控制機器10的氣體供給至第2測量用槽32或使其停止的氣動閥。第2測量用槽32係貯存定量之氣體的容器。第2測量用槽32的容積及從流量控制機器10的二次側至第2開始遮斷閥31之一次側的流路容積係根據流量控制機器10的流量選定最佳的容積，例如第2測量用槽32的容積是約10cc，從流量控制機器10的二次側至第2開始遮斷閥31之一次側的流路容積是約80~120cc。第2壓力計33係測量第2測量用槽32之容器內所貯存的氣體之壓力上昇的壓力計。第2壓力計33係為了可應付真空狀態的氣體，例如使用隔膜式的真空壓力計。第2溫度計34係測量第2測量用槽32之容器內之氣體溫度的溫度計。操作遮斷閥35係 將第2測量用槽32所貯存的氣體供給或係停止供給至吸引泵18的氣動閥。

其次，說明第2流量監視單元3之流量監視方法。

如第5B圖所示，在氣體流量檢查之前，關閉第2管路遮斷閥13A~13D，而且打開第2開始遮斷閥31及操作遮斷閥35，藉由以吸引泵18吸引而排出第2測量用槽32等所貯存的氣體。因為第2測量用槽32等所貯存的氣體被排出，所以氣體壓力降低而成為大致真空狀態。

然後，打開在成為流量檢查之對象的處理氣體管路的第2管路遮斷閥13。此時，在其他的處理氣體管路的第2管路遮斷閥13係仍然關閉。在氣體流量穩定後，關閉操作遮斷閥35。於是，將從成為流量檢查之對象的處理氣體管路之流量控制機器10所供給的氣體貯存於第2測量用槽32等。在第2測量用槽32等，所貯存的氣體增加，而氣體壓力上昇。

在氣體壓力之每單位時間的壓力上昇率穩定成大致定值的階段(測量起點P1)，第2壓力計33測量氣體壓力。然後，在已經過固定時間的時間點(測量終點P2)，第2壓力計33再測量氣體壓力。求是測量起點P1的氣體壓力與測量終點P2之氣體壓力的差之壓力上昇量△P、及從測量起點P1至測量終點P2的時間△t。因為△P/△t的值係與氣體流量成正比，所以對該值乘以比例係數，而算出從流量控制機器10所排出的氣體流量。

比較所算出之氣體流量與在流量控制機器10所設定之氣體流量，若這些氣體流量間的差異(檢查偏差量)係位於 既定基準值之範圍內，流量就正常。另一方面，若該差異係位於既定基準值之範圍外，流量就異常。在此情況，第2流量監視單元3係由於在壓力計使用隔膜式真空壓力計、在真空壓力計隔膜直徑大等的理由，可比使用應變規式壓力計之第1流量監視單元2進行更高精度的流量檢查。

其次，說明使用上述之第2流量監視單元3的零件構成。

如第6圖所示，從圖面左側依序將第2開始遮斷閥31、第2壓力計33及操作遮斷閥35載置於第2岐管36的上端。此外，第2岐管36係分支成3個矩形方塊36A~36C。以開口於圖面左右之矩形方塊36A、36C的上端的方式鑽設左右的V字形流路361、363，並在圖面中央之矩形方塊36B的上端，鑽設半圓形的流路362。

又，在第2壓力計33之筒狀部332的下端，配設構成大致矩形並在內部鑽設第2測量用槽32的底座方塊333，第2壓力計33的真空室331與第2測量用槽32連通。第2測量用槽32係形成在下方凸出的彎曲截面。在底座方塊333，形成在圖面左下側傾斜的左傾斜流路321、在圖面右下側傾斜的右傾斜流路323及在兩者之中間所垂下的垂直流路322，各流路係開口於槽32的彎曲壁，並與底座方塊333的下端連通。

底座方塊333的下端與3個矩形方塊36A~36C的上端抵接，左傾斜流路321與左V字形流路361連通，右傾斜流路323與右V字形流路363連通。因為底座方塊333及3個矩形方塊36A~36C所形成之各流路的容積係包含於流量檢查 時之測量用槽的容積，所以能以提高流量檢查之精度的方式設定流路直徑或流路長度。

第2開始遮斷閥31係由驅動部311與本體部312所構成，一次側流路313與二次側流路315形成於本體部312。在一次側流路313，形成與第1排出流路16之下游側連通的輸入通口314，並被供給氣體。二次側流路315係與左V字形流路361連通。

操作遮斷閥35係由驅動部351與本體部352所構成，一次側流路353與二次側流路354形成於本體部352。一次側流路353與右V字形流路363連通。在二次側流路354，形成與第2排出流路17之上游側連通的輸出通口355，並排出氣體。

此外，第2溫度計34係在第6圖未圖示，為了測量第2壓力計33內之真空室內的氣體溫度，而附設於第2壓力計33。藉由更正確地測量第2壓力計33內的氣體溫度，可確認氣體流量檢查時之氣體的溫度變化，並反映至流量的計算。

<氣體流量監視系統的控制流程>

其次，說明本實施形態之氣體流量監視系統100的控制流程。在第7圖，表示本實施形態的第1控制流程圖，在第8圖，表示本實施形態的第2控制流程圖。

首先，說明本實施形態之氣體流量監視系統100之控制流程的基本想法。本控制流程係由第1控制流程(參照第7圖)與第2控制流程(參照第8圖)所構成。

第1控制流程係以在半導體製造裝置6運轉中一直監視為前提，以確實發現流量控制機器10的流量異常，並迅速地恢復正常。在本控制，需要2種流量監視單元(第1流量監視單元2、第2流量監視單元3)。而且，將第1流量監視單元2與第2流量監視單元3配設於流量控制機器10的上游側與下游側，並以控制部4進行靈活運用的控制。第1流量監視單元2係在流量控制機器10的上游側一面使處理氣體流動，一面一直監視是否流量異常。

可是，因為第1流量監視單元2係如上述所示流量檢查的可靠性低，所以在認為發生複數次流量異常時，判斷真地發生流量異常的可能性高後，使用流量檢查之可靠性更高的第2流量監視單元3，再進行流量檢查。在使用第2流量監視單元3再檢查時，因為使半導體製造裝置6停止運轉，所以使用第2流量監視單元3之再檢查係限定為流量異常之可能性高的情況。

依此方式，一面藉第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10的流量精度，一面在第1流量監視單元2一直監視中確認複數次流量異常時，藉精度更高的第2流量監視單元3再檢查，藉此，作為系統整體，可進行可靠性更高的流量監視。

第2控制流程係至第1流量監視單元2在流量控制機器10的上游側一面使處理氣體流動，一面一直監視是否流量異常上(S1、S2)，與第1控制流程相同。

相對第1控制流程係藉精度更高的第2流量監視 單元3使第1流量監視單元2所發現之流量控制機器10的流量異常確實且迅速地恢復正常的控制，第2控制流程係在藉精度更高之第2流量監視單元3定期地自動診斷第1流量監視單元2的控制上相異。即，是藉由使用流量檢查之可靠性高的第2流量監視單元3檢查流量檢查之可靠性低的第1流量監視單元2，並修正第1流量監視單元2的偏差量，而具有更提高第1流量監視單元2之流量檢查的可靠性之自動診斷功能的控制。

依此方式，藉由一面藉第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10的流量精度，一面以高精度之第2流量監視單元3校正(自動診斷)一直監視之第1流量監視單元2的檢查流量，而在系統整體上，可進行可靠性更高的流量監視。

其次，詳細說明第1控制流程。控制流程係一面參照第7圖，又，氣體迴路係一面參照第1圖、第2A圖、第5A圖，一面具體地說明。

首先，在S1，流量控制機器10的流量控制開始。然後，在S2，藉第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10的流量。具體而言，根據來自控制部4的指令，第1流量監視單元2的第1開始遮斷閥21以既定的時間間隔重複打開、關閉，在第1壓力計23測量壓力下降量下連續地檢查流量。

在S3，判定是否第1流量監視單元2的檢查次數達到N次，若未達到，在S4，確認有無流量異常。在此，N次係可根據過去的檢查數據等任意地設定，例如設定成約1000次。此外，在檢查次數達到N次時，移至是第2控制流程之定 期檢查的控制(A)。

在S4認定有流量異常時，在S5對流量異常的累積次數加1，在認定累積次數達到K次時，在S6移往流量控制機器10的檢查。在此，流量異常的判定值係可任意地設定，例如設定成約±5%。又，K次係可任意地設定，例如設定成約3次。

在S7，藉第2流量監視單元3之流量控制機器10的流量檢查開始。具體而言，根據來自控制部4的指令，打開第2流量監視單元3的操作遮斷閥35，並以吸引泵18使第2測量用槽32內的氣體壓力變成真空狀態後，關閉操作遮斷閥35，而且打開第2開始遮斷閥31，測量第2測量用槽32內之氣體壓力的壓力上昇量，檢查流量。因為第2流量監視單元3係如上述所示可進行高精度的流量檢查，所以在S8認定流量異常時，在S9確認是否可修正流量控制機器10的偏差量。在此，流量異常的判定值係可任意地設定，例如設定成約±1%。若可修正流量控制機器10的偏差量，在S10修正流量控制機器10的偏差量，在S11使處理開始。此外，在S9認定無法修正流量控制機器10的偏差量時，在S12移至更換流量控制機器10的檢查。結果，關於流量控制機器10之流量異常的最終認定、偏差量的修正及機器更換，係根據流量檢查可靠更高之第2流量監視單元3的檢查結果。

依此方式，第1控制流程係根據可靠性高之第2流量監視單元3的檢查結果進行流量控制機器10之流量異常的最終判斷及處置，在系統整體上，一面實現可靠性高的流量 監視，一面防止運轉率超出必要地降低。

其次，詳細說明第2控制流程。控制流程係一面參照第8圖，又，氣體迴路係一面參照第1圖、第2A圖、第5A圖，一面具體地說明。

在S3，判定檢查次數達到N次時，在S20，移至是第2控制流程之第1流量監視單元2(例如2B)之定期檢查的控制。在此情況，半導體製造裝置6停止運轉。在S21，同時使用第1流量監視單元2與第2流量監視單元3進行流量檢查。具體而言，同時測量第1壓力計23的壓力下降量與第2壓力計33的壓力上昇量來進行流量檢查。在S22，認定兩者所檢查之流量的偏差量不是X%以上時，在S25，修正第1流量監視單元2的偏差量後，在S28，使處理開始。在此情況，將藉第2流量監視單元3所估算之流量設為正，並將零點或係數修正成藉第1流量監視單元2所估算之流量與第2流量監視單元3的估算值吻合。此外，在第1控制流程，第1流量監視單元2係根據已藉第2流量監視單元3之流量檢查修正的流量監視，而在第2控制流程係以不進行根據第2流量監視單元3之流量檢查之修正的方式決定修正值。

另一方面，在S22，認定兩者所檢查之流量的偏差量是X%以上時，在S23，同時使用其他的第1流量監視單元(例如2D)與第2流量監視單元3，再度進行流量檢查。在S24亦認定兩者所檢查之流量的偏差量是Y%以上時，在S26，認定第2流量監視單元3有故障的可能，並檢查、修理第2流量監視單元3。在S24，認定兩者所檢查之流量的偏差量不是Y%以 上時，在S27，認定是前面所使用之第1流量監視單元2(例如2B)的故障，並檢查、修理。此外，X%及Y%的判定值係可任意地設定，例如設定成約±1%。

依此方式，第2控制流程係藉由利用可靠性更高的第2流量監視單元3定期地對第1流量監視單元2進行自動診斷，而在系統整體上，一面實現可靠性更高的流量監視，一面防止運轉率超出必要地降低。

<作用效果>

以上，如詳細說明所示，若依據本實施形態的氣體流量監視系統100，可提供一種氣體流量監視系統，該氣體流量監視系統係一面一直監視流量控制機器10的流量精度，一面在必要的情況，進行包含再檢查或流量監視單元本身的自動診斷之可靠性更高的流量檢查。

具體而言，若依據本實施形態，因為在複數條處理氣體管路1中所選擇之任意的處理氣體管路11B、11D具有第1流量監視單元2，所以可選定重要的處理氣體管路，一直監視流量。因此，例如，藉由在流量控制機器10內之細管部分使用固態物易析出之成膜用材料氣體的氣體管路具有第1流量監視單元2，一直監視易發生流量異常之處理氣體管路的流量精度，而可迅速地發現該異常。結果，可有效地實現半導體晶圓之良率的提高。

又，因為在第2管路遮斷閥13的下游側流路14在處理室5的上游側匯流後從匯流後流路15所分支的排出流路16、17具有第2流量監視單元3，所以可高精度地測量從流 量控制機器10所排出之氣體壓力。可高精度地測量氣體壓力係基於以下的理由，從流量控制機器10所排出之氣體壓力，比來自處理氣體供給源的高氣體壓力低，因為一般將吸引泵18設置於排出流路16、17，所以在第2流量監視單元3，成為接近真空狀態的低壓，而可使用高精度之隔膜式真空壓力計。

又，若依據本實施形態，因為具有控制部4，該控制部4係下指令成藉第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10的流量，而且在偵測到複數次第1流量監視單元2之流量異常時，藉第2流量監視單元3再檢查流量控制機器10有無流量異常，所以一面一直監視流量控制機器10的流量精度，一面在一直監視中確認複數次流量異常時，進行更高精度的再檢查，而可判定是第1流量監視單元2的誤差，或是流量控制機器10本身的異常。

因此，藉由藉第2流量監視單元3補足第1流量監視單元2的流量精度，而在系統整體上，可進行可靠性更高的流量監視。又，將使氣體供給系統停止之藉第2流量監視單元3之流量檢查的次數減少至必要最低限度，可亦有助於提高在半導體製造裝置6之氣體供給系統的運轉率。

又，若依據本實施形態，因為具有控制部4，該控制部4係下指令成藉第1流量監視單元2一直監視流量控制機器10的流量，而且在第1流量監視單元2已進行既定次數之流量檢查時，使第1流量監視單元2與第2流量監視單元3同時進行流量檢查，藉此，根據第2流量監視單元3的流量檢查結果修正第1流量監視單元2的檢查偏差量，所以藉由一面一 直監視流量控制機器10的流量精度，一面以高精度之第2流量監視單元3校正(自動診斷)一直監視之第1流量監視單元2的檢查量，而在系統整體上，可進行可靠性更高的流量監視。

此外，本發明係未限定為上述的實施形態。可在不超出本發明之主旨的範圍內進行各種變更。

在上述的實施形態，在第1控制流程，因為第1流量監視單元2之流量檢查的可靠性性，所以在認定複數次流量異常時，判斷真地發生流量異常的可能性高後，使用流量檢查之可靠性更高的第2流量監視單元3，進行流量檢查，並修正流量控制機器10的偏差量。此時，亦可藉由預先記憶流量控制機器10之偏差量(修正前的值)的履歷，進行流量控制機器10之偏差量的傾向監視。

【工業上的可應用性】

本發明係可利用於例如檢查在半導體製造裝置之處理氣體等的氣體供給系統所使用之流量控制機器(質量流量控制器等)之流量的氣體流量監視系統。

1、11A~11D‧‧‧處理氣體管路

2、2B、2D‧‧‧第1流量監視單元

3‧‧‧第2流量監視單元

4‧‧‧控制部

5‧‧‧處理室

6‧‧‧半導體製造裝置

10A~10D‧‧‧流量控制機器

12A~12D‧‧‧第1管路遮斷閥

13A~13D‧‧‧第2管路遮斷閥

14‧‧‧下游側流路

15‧‧‧匯流後流路

16‧‧‧第1排出流路

17‧‧‧第2排出流路

100‧‧‧氣體流量監視系統

Claims (10)

1. 一種氣體流量監視系統，係配設於使來自處理氣體供給源的氣體經由流量控制機器後供給至既定處理室的複數條處理氣體管路，並藉由測量在該流量控制機器的前後之氣體壓力的下降或上昇，而監視該流量控制機器的流量，其特徵在於包括：第1流量監視單元，係在該處理氣體管路中所選擇之任意的處理氣體管路之該流量控制機器的上游側流路所具備；第2流量監視單元，係在從該處理室之上游側流路所分支的排出流路所具備；及控制部，係下指令成藉該第1流量監視單元一直監視該流量控制機器的流量，而且在該第1流量監視單元偵測到複數次流量異常時藉該第2流量監視單元再檢查該流量控制機器有無流量異常；其中該第1流量監視單元係包括從氣體供給源側所依序配置的第1開始遮斷閥、第1測量用槽、第1壓力計及調壓器；其中在該第2流量監視單元，包括從該流量控制機器側所依序配置的第2開始遮斷閥、第2測量用槽、第2壓力計及操作遮斷閥。
2. 如申請專利範圍第1項之氣體流量監視系統，其中，在該一直監視時，使該第1開始遮斷閥以既定的時間間隔連續地開閉，而在該第1測量用槽內之氣體供給壓力重複上昇、下降時的壓力下限值係成為該流量控制機器的上游側壓力之該調壓器的設定壓力以上。
3. 如申請專利範圍第1或2項之氣體流量監視系統，其中，將吸引泵設置於該排出流路；該第2流量監視單元係打開該操作遮斷閥，並以該吸引泵使該第2測量用槽內的氣體壓力變成真空狀態後，關閉該操作遮斷閥，而且打開該第2開始遮斷閥，測量該第2測量用槽內之氣體壓力的壓力上昇量，檢查流量。
4. 如申請專利範圍第1項之氣體流量監視系統，其中該第1流量監視單元係在使用成膜用材料氣體的氣體管路所具備。
5. 一種氣體流量監視系統，配設於使來自處理氣體供給源的氣體經由流量控制機器後供給至既定處理室的複數條處理氣體管路，並藉由測量在該流量控制機器的前後之氣體壓力的下降或上昇，而監視該流量控制機器的流量，其特徵在於包括：第1流量監視單元，係在該處理氣體管路中所選擇之任意的處理氣體管路之該流量控制機器的上游側流路所具備；第2流量監視單元，係在從該處理室之上游側流路所分支的排出流路所具備；及控制部，係下指令成藉第1流量監視單元一直監視對象之流量控制機器的流量，而且在該第1流量監視單元檢查流量僅既定次數時藉由使該第1流量監視單元及該第2流量監視單元同時進行流量檢查，根據該第2流量監視單元之流量檢查結果修正是在該第1流量監視單元之流量檢查所算出的流量與以該流量控制機器所設定之流量的差異的檢 查偏差量；其中該第1流量監視單元係包括從氣體供給源側所依序配置的第1開始遮斷閥、第1測量用槽、第1壓力計及調壓器；其中在該第2流量監視單元，包括從該流量控制機器側所依序配置的第2開始遮斷閥、第2測量用槽、第2壓力計及操作遮斷閥。
6. 如申請專利範圍第5項之氣體流量監視系統，其中該第1流量監視單元係包含複數個第1流量監視單元；認定在同時使用該複數個第1流量監視單元中的一個與該第2流量監視單元所進行的流量檢查之流量的偏差量係特定%以上時，同時使用該複數個第1流量監視單元中之其他的一個與該第2流量監視單元，再進行流量檢查。
7. 如申請專利範圍第6項之氣體流量監視系統，其中在該再度流量檢查，亦認定該複數個第1流量監視單元中該其他的一個與該第2流量監視單元所檢查之流量的偏差量係其他的特定%以上時，認定該第2流量監視單元具有故障的可能性，而在認定該再度進行流量檢查之流量的偏差量不是其他的特定%以上時，認定該複數個第1流量監視單元中的該一個故障。
8. 如申請專利範圍第5項之氣體流量監視系統，其中，在該一直監視時，使該第1開始遮斷閥以既定的時間間隔連續地開閉，而在該第1測量用槽內之氣體供給壓力重複上昇、下降時的壓力下限值係成為該流量控制機器的上游側壓力之該調壓器的設定壓力以上。
9. 如申請專利範圍第5或8項之氣體流量監視系統，其中，將吸引泵設置於該排出流路；該第2流量監視單元係打開該操作遮斷閥，並以該吸引泵使該第2測量用槽內的氣體壓力變成真空狀態後，關閉該操作遮斷閥，而且打開該第2開始遮斷閥，測量該第2測量用槽內之氣體壓力的壓力上昇量，檢查流量。
10. 如申請專利範圍第5項之氣體流量監視系統，其中該第1流量監視單元係在使用成膜用材料氣體的氣體管路所具備。