TWI617789B - 基於壓力之質流控制器 - Google Patents

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TWI617789B TW102132639A TW102132639A TWI617789B TW I617789 B TWI617789 B TW I617789B TW 102132639 A TW102132639 A TW 102132639A TW 102132639 A TW102132639 A TW 102132639A TW I617789 B TWI617789 B TW I617789B
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丹尼爾Ｔ 穆德
派提Ｊ 穆德
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美商里諾科技公司
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    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
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    • Y10T137/7759—Responsive to change in rate of fluid flow
    • Y10T137/776—Control by pressures across flow line valve

Abstract

本發明揭示一種質流控制器(MFC)，其具有擁有一外殼及一對應基底之一標準封套。一壓力傳感器在不實體耦合至該基底之情況下通信耦合至一比例入口閥中之一程序氣體。原本由該壓力傳感器佔據之空間可用於額外組件整合或標準封套大小之減小。一第二壓力傳感器定位於多個MFC之遠端且由該多個MFC共用。一釋放閥可快速釋放一P1體積之程序氣體之一P1壓力。一第一層流元件(LFE)及一第二LFE以及串聯之高傳導閥經並聯組態以產生維持準確度之一寬範圍MFC。

Description

基於壓力之質流控制器
本發明大體而言係關於半導體處理，且更具體而言，係關於經改良質流控制器(MFC)。
優先權聲明
本申請案依據35 U.S.C.119(e)主張Daniel T.Mudd等人於2012年9月10日提出申請之標題為PRESSURE BASED MASS FLOW CONTROLLER之美國申請案第61/743,748號之優先權之權益，該美國申請案之內容之全文以引用方式併入本文中。
四十年來，質流控制已成為半導體晶片製作中之關鍵技術中之一者。由於晶片製作技術已改良，因此亦需要對質流控制器(MFC)進行改良。最初之晶片製造程序比現今繁瑣。程序步驟較長且重點在於控制穩態流之準確度及可重複性。可使氣流改道或等待衝擊一電漿直至系統已穩定處於穩態，且極少注意氣流之接通或關斷處發生之瞬變。
問題是，隨著較精細製造程序隨時間而演進，需要來自習用熱MFC及基於壓力之MFC之越來越高之效能。過去裝置之穩定性及準確度阻礙半導體製作程序。現在相對於過去之30分鐘程序步驟可見，程序步驟持續時間已縮短至5秒步驟。曾經關於較長程序步驟可接受的用以改變至程序之氣流率之相對長瞬變時間關於較短程序步驟是有問 題的。此外，MFC不能滿足以較佳準確度及較低成本之硬體將氣流控制在一較寬流量範圍內之需求。
在過去十年中引入了基於壓力之MFC且其現在在關鍵蝕刻應用中正超過熱MFC之使用。2002年，Fugasity引入稱作Criterion之一基於壓力之MFC。基於壓力之MFC係對熱MFC之一改良且因此係一商業成功。然而，推動Criterion之發展之彼等相同力量(即，對經改良效能及減小之價格之需求)仍推動改良基於壓力之MFC之設計。
對熱MFC及基於壓力之MFC共同之問題中之一者係外觀尺寸。空間在一現代半導體工具中係極昂貴的。將MFC連接至一氣體盒中之其他組件之界面已經工業標準化以允許裝置(諸如MFC)與由多個不同供應商生產之空氣操作之關閉閥之可互換性。工業中之支配性界面標準係基於為1.1"寬之組件。MFC之標準係1.1"寬(28.6mm)乘以4.13"長(105mm)，其中接口及其他幾何細節如Semi F82-0304規範中所闡述。類似地，一第二界面規範(Semi F84-0304)將空氣操作之閥之界面幾何形狀定義為1.1"寬乘以1.1"長之正方形界面。
不管裝置類型或製造商如何，一現代半導體製作工具之氣體盒中發現之絕大部分組件(空氣閥、過濾器、止回閥、調節器等)將遵從1.1"正方形界面。MFC及電子調節器將符合1.1"×4.13"矩形界面。
此等裝置可互換性問題及所得界面標準已具有防止自發組件大小減小之影響。約每10至20年，工業便經歷被提出且被接受之一新的較小標準，但在此等採用之間的時間週期中，裝置實際上被迫保留由該等標準定義之外部封套。
然而，允許較小內部組件同時不影響外部封套之內部裝置設計改良已具有允許將較多儀器及功能性置於標準外部封套中之有益效應。舉例而言，在傳統上，已將通常為一1.1"正方形界面之一供應壓力傳感器放置於一MFC上游。壓力傳感器之組件大小減小及MFC之內 部組件之類似減小已允許將供應壓力傳感器之功能整合至MFC中，因此消除對原本由壓力傳感器使用之1.1"正方形界面之需要。
需要具有各種空間節省佈局之一穩健MFC，該穩健MFC允許在標準封套內之額外組件整合且併入有經改良設計、組件及新功能性以解決當前裝置中固有之瞬變回應問題及準確度限制。另外，一MFC中之一佈局允許一較小之基於壓力之MFC封裝大小，從而允許MFC符合較小標準正方形界面封套而非需要當前MFC需要之較大矩形界面。
本發明藉由提供一種具有空間節省佈局及經改良功能性之基於壓力之質流控制器(MFC)裝置及其中之方法來解決此等不足。
在一項實施例中，一種MFC具有擁有一外殼及一對應基底之一標準封套。一壓力傳感器在不實體耦合至該基底之情況下通信耦合至一比例入口閥中之一程序氣體。原本由該壓力傳感器佔據之該基底上之空間可用於額外組件整合。在一項實施例中，一第二壓力傳感器定位於多個MFC之遠端且由該多個MFC共用。
在另一實施例中，一封套小於該等標準。一壓力傳感器在不實體耦合至該基底之情況下通信耦合至一入口閥中之一程序氣體。在此情形中，鑒於原本由該壓力傳感器佔據之空間，該等組件經配置為較緊湊的。儘管此較短實施例不符合較大當前介面標準，但顯而易見，使一裝置變大比使一裝置變小容易，且較小裝置可易於擴展以符合當前應用或採用為週期性地採用之新未來界面標準。
在一實施例中，一MFC利用遠端地定位於該MFC下游之一第二壓力傳感器。
在又一實施例中，一MFC具有一自釋放P1壓力。
在仍一實施例中，一MFC具有一第一LFE及一第二LFE，該第一LFE及該第二LFE經並聯組態以產生將其準確度維持在兩個單獨MFC 先前所需之一範圍內之一寬範圍MFC。
另外，利用由空氣閥當前使用之較小正方形界面之一迷你IGS型MFC可具有在不實體耦合至一基底之情況下通信耦合至一比例入口閥中之一程序氣體之一壓力傳感器。視情況，可提供一排放孔口。
有利地，該MFC佈局提供一標準MFC封套上之額外空間，且該MFC佈局允許一較小MFC封套。
100‧‧‧基於壓力之質流控制器/先前技術質流控制器
101‧‧‧入口
102‧‧‧出口
103‧‧‧裝置
104‧‧‧習用定位之P1壓力傳感器/P1壓力傳感器
105‧‧‧比例流量控制閥/特徵化層流元件/比例入口閥/P1壓力傳感器
106‧‧‧P2壓力傳感器
107‧‧‧溫度感測器
110‧‧‧基底
198‧‧‧容積
199‧‧‧容積
200A‧‧‧基於壓力之質流控制器/質流控制器
200B‧‧‧基於壓力之質流控制器/質流控制器
201‧‧‧細節
202‧‧‧細節
203‧‧‧細節
204‧‧‧細節
210A‧‧‧P1壓力傳感器/比例入口閥
210B‧‧‧P1壓力傳感器
211‧‧‧入口
212‧‧‧出口
220‧‧‧基底
225‧‧‧層流元件
230A‧‧‧比例入口閥
230B‧‧‧比例入口閥
235‧‧‧印刷電路板
240‧‧‧P2壓力傳感器
245‧‧‧溫度感測器
270‧‧‧額外組件
300‧‧‧基於壓力之質流控制器/當前基於壓力之質流控制器/質流控制器
310‧‧‧P1壓力傳感器
370‧‧‧釋放閥
400‧‧‧基於壓力之質流控制器
440‧‧‧P2壓力傳感器
470‧‧‧釋放閥
500‧‧‧基於壓力之質流控制器/質流控制器
510‧‧‧P1壓力傳感器
525A‧‧‧初始層流元件/層流元件
525B‧‧‧第二層流元件/額外層流元件/層流元件/所添加層流元件
575‧‧‧高傳導閥
600‧‧‧基於壓力之質流控制器
610‧‧‧P1壓力傳感器
625B‧‧‧第二層流元件
625A‧‧‧第一層流元件(LFE)
700‧‧‧基於壓力之質流控制器
710‧‧‧P1壓力傳感器
725B‧‧‧第二層流元件
725A‧‧‧第一層流元件(LFE)
740‧‧‧P2壓力傳感器
800‧‧‧整合式氣體系統型質流控制器
810‧‧‧P1壓力傳感器
840‧‧‧P2壓力傳感器
900‧‧‧整合式氣體系統/整合式氣體系統型質流控制器
910‧‧‧孔口/P1壓力傳感器
940‧‧‧P2壓力傳感器
在以下圖式中，使用相同元件符號來指代相同元件。雖然以下各圖繪示本發明之各種實例，但本發明並不限於各圖中所繪示之實例。
圖1係圖解說明根據一先前技術實施例之在一標準封套內具有耦合至一基底之一習用P1壓力傳感器之一基於壓力之質流控制器(MFC)之一先前技術佈局之一示意圖。
圖2A係圖解說明根據一實施例之用於一較小封套之具有與一基底解耦之一P1壓力傳感器之一基於壓力之MFC之一佈局之一示意圖。
圖2B係圖解說明根據一實施例之在一標準封套內具有與基底解耦之一P1且具有用於欲耦合至一基底之一額外組件之空間之一基於壓力之MFC之一佈局之一示意圖。
圖3係圖解說明根據一實施例之在一標準封套內具有與一基底解耦之一P1壓力傳感器及耦合至該基底以用於迅速減小限制器上游之壓力之一釋放閥之一基於壓力之MFC之一佈局之一示意圖。
圖4係圖解說明根據一實施例之具有與一基底解耦且定位於封套之遠端之一P2壓力傳感器及耦合至該基底之一釋放閥之一基於壓力之MFC之一佈局之一示意圖。
圖5係圖解說明根據一實施例之具有與一基底及一第二層流元件(LFE)解耦之一P1壓力傳感器之一基於壓力之MFC之一佈局之一示意 圖，該第二LFE藉由打開或閉合與該LFE串聯之一高傳導閥而為在功能上作用或非作用的。
圖6係圖解說明根據一實施例之具有與一基底及第二LFE解耦之一P1壓力傳感器及一釋放閥之一基於壓力之MFC之一佈局之一示意圖。
圖7係圖解說明根據某些實施例之具有與一基底及一第二LFE解耦之一P1壓力傳感器及一釋放閥以及與該基底解耦且定位於封套之遠端之一P2壓力傳感器之一基於壓力之MFC之一佈局之一示意圖。
圖8圖解說明根據一實施例之具有與基底解耦之一P1壓力傳感器及遠端地定位之一P2壓力傳感器之一迷你整合式氣體系統(IGS)之一佈局之一示意圖。
圖9係圖解說明根據一實施例之具有與一基底解耦之一P1壓力傳感器、一排放孔口及遠端地定位之一P2壓力傳感器之一迷你IGS之一佈局之一示意圖。
闡述一種具有各種空間節省佈局之質流控制器(MFC)裝置及其中之方法。
圖1係圖解說明根據一先前技術實施例之在一標準封套內具有耦合至一基底110之一習用定位之P1壓力傳感器104之一基於壓力之質流控制器(MFC)100之一先前技術佈局之一示意圖。先前技術MFC 100之一項實例係由Fugasity製造之裝置。先前技術MFC 100可係4.13"長以符合工業標準。其由以下各項組成：在裝置之一入口101處之一比例流量控制閥105、後續接著在一比例流量控制閥105下游之P1壓力傳感器104、後續接著充當一流量限制器之一特徵化層流元件(LFE)115及在裝置之出口102附近之一P2壓力傳感器106。先前技術MFC 100亦利用含有用於接收壓力信號、一溫度信號(例如，來自嵌入於裝置中 之一溫度感測器107)及指示目標流量之一外部設定點之支援電子器件、軟體及校正係數之一印刷電路板(PCB)(未顯示)。假定有此等輸入，PCB將一電壓驅動至比例入口閥105直至在一閥之一提動頭與下游限制器之間的體積中達成足夠壓力，以達成穿過限制器之所需流量。此特定經加壓體積在本文中稱作一P1體積。依據習用範例，P1壓力傳感器104耦合至基底以便監視P1體積之壓力。氣流沿著箭頭從入口101進入通過裝置103至容積198，從容積198通過LFE 115至容積199，且從出口102處出去。
圖2A係圖解說明根據一實施例之具有與一基底220解耦之一P1壓力傳感器210A之一基於壓力之MFC 200A之一佈局之一示意圖。由於P1壓力傳感器210A不再佔據在基底220上之空間，因此封套可自4.13"之標準大小減小或可使用基底上之所空出空間來添加額外組件或功能性。
MFC 200A之入口211將一程序氣體接收至一導管(例如，一入口導管)中。氮氣係一例示性程序氣體，但可由任何適合氣體或流體替換。導管可係剛性或撓性之任何適合管路、管道或經機械加工區塊。如由Hytron Corporation製造之一KS1基板區塊(未展示)充當MFC 200A之基底220與用於將氣體供應至MFC 200A及自MFC 200A接收氣體之其他組件之一互連平臺。
比例入口閥230A可係實體耦合至基底220以控制穿過MFC 200A之一入口211之氣流之一螺線管或其他適當組件。自導管(例如，入口導管)接收程序氣體並在處理之後將程序氣體發送回至導管(例如，中間導管)。替代直接連接至基底220，P1壓力傳感器210經通信耦合以在比例入口閥230A之閥座及提動頭下游在內部監視程序氣體。在某些實施例中，比例入口閥230A具有一可移動部分及一固定部分，且P1壓力傳感器210A耦合至該固定部分。
更具體而言，比例入口閥230A具有一固態上部桿，該固態上部桿剛性附接至一外管、亦剛性附接至密封至MFC 200A之基底220之閥之基底。該機構圍阻流動穿過比例入口閥230A之經加壓氣體。在該外管內側，經由一徑向彈簧懸掛一可移動柱塞。一導管鑿通該固定桿以將氣體壓力傳遞至附接至比例入口閥230A之頂部上之固定桿之一端之P1壓力傳感器210A。因此，程序氣體及其相關聯壓力可自閥座之排出口傳遞至P1壓力傳感器210A，從而允許感測及控制限制器上游之P1壓力。
細節201及204係展示將閥座連接至P1壓力傳感器210之氣體通路之細節視圖。細節201展示圍阻自閥座至可移動柱塞之氣體之小通路。細節202圖解說明在可移動柱塞及孔口閥座之區域中之流量通路。細節203展示通過徑向彈簧且至可移動柱塞與固定外管總成之下部細節之間的小環形間隙中之氣體通路。細節204圖解說明固定外管總成之頂部區段與可移動柱塞之間的環形間隙通路及可移動柱塞與固定芯之間的間隙之間的一第二通路，在該固定芯處該第二通路進入鑽通固定柱塞之長度之膛孔。
雖然，此等通路係小的，但需要小流量來將小體積加壓或減壓，因此，由P1壓力傳感器210量測之壓力有效地表示閥座之一出口212及至特徵化限制器之入口處之壓力。
一P2壓力傳感器240量測一LFE 225與出口212之間的導管(例如，出口導管)中之程序氣體。出口212將程序氣體遞送至一下一導管供程序之最終使用。在某些實施例中，對程序氣體執行額外處理，諸如與其他氣體混合或諸如此類。一溫度感測器245提供溫度讀數且一PCB 235處理溫度讀數及在控制MFC 200A上之組件中之其他資訊。
在一IGS型MFC之一實施例中，由於將P1壓力傳感器配置於頂部上，因此，可藉由一較小封套(例如，參見圖8及圖9)來提供MFC功能 性。更詳細而言，替代遵從用於具有一4.13"長基底之一矩形界面之Semi F82-0304之傳統界面標準，IGS型MFC可遵從用於具有一1.1"基底之一正方形界面之Semi F84-0304標準。兩個標準藉此以其全文引用方式併入。
圖2B係圖解說明根據一實施例之一基於壓力之MFC 200B之一佈局之一示意圖，其中一P1壓力傳感器210B與在比例入口閥230B上之基底解耦，且一額外組件耦合至在一標準封套內之基底。
相對於圖2A，利用沿著MFC 200B之基底之新的可用面積來在標準大小封套內整合一或多個額外組件270而非減小封套(例如，參見針對額外組件之實例之圖3至圖7)。
圖3係圖解說明根據一實施例之在一標準封套內具有與基底解耦之一P1壓力傳感器310及耦合至基底之一釋放閥370之一基於壓力之MFC 300之一佈局之一示意圖。用於釋放閥370之空間藉由P1壓力傳感器之重新定位而達成。
關於具有一小流量範圍(舉例而言，500sccm及低於500sccm)之MFC，與至程序之所期望流率相比，比例入口閥之閥座與流量限制器之入口之間的經加壓氣體質量(P1體積)係顯著的。傳統上，當經由輸出為零之一設定點值而賦予MFC停止流動之一命令時，入口比例閥立即閉合，但在P1體積中之壓力洩放以與限制器下游之壓力相等時，流動繼續洩放穿過限制器且至程序。在當前基於壓力之MFC 300中，對應於100%全標度流量之在P1壓力下之質量為大約1至2標準平方釐米(亦即，1scc=在0℃及1atm下之1cc之氣體)。若MFC係相對大的(例如在全標度為1000sccm，FS(亦即，每分鐘1000scc))，則與工作流率相比，P1體積中之質量係不顯著的且其相對快地洩出。然而，現在要求低於1sccm之流率。若MFC係一1sccm FS裝置，則P1質量係極顯著的且洩出P1質量之時間常數係1分鐘。若程序之長度係5秒，則具 有在停止流動之命令數分鐘之後繼續使氣體流動至程序之一MFC不係一可接受情形。實際上，基於壓力之MFC之傳統機械全標度限於250sccm以上，以避免此問題。建構及標記有低於此值之全標度之基於壓力之MFC通常具有大250sccm之層流元件限制器，但藉由以電子方式或以數字方式按比例調整流量計算來在較低範圍操作中操作，以使得雖然裝置在機械上係大的，但其全標度讀數小得多。較大限制器較快地降低P1壓力及洩放P1體積，然而，此方法誘發較大裝置校正漂移。
相比而言，圖3之釋放閥370經由一排放或真空泵將P1體積質量路由至一非程序減輕系統(亦參見圖4、圖6、與圖7及圖9)。在操作中，一PCB控制受一PCB控制之一比例閥。當期望比穿過限制器至程序之洩出之自然洩放時間常數快地減小來自MFC 300之流量時，比例P1釋放閥將打開並將P1壓力控制至一較小壓力。該較小壓力可經控制以快速減小至一較低流率或停止流動。在圖9之IGS 900中，出於成本及空間節省目的，一孔口910替換比例閥。孔口910經定大小以洩出通常在50sccm與500sccm(給出一1cc P1體積)之間的一質流率以允許P1區域之相對於既定程序時間之快速減壓。注意，若期望減小經排放之氣體之數量，則可將一接通/關斷閥置於排放線路下游且與其串聯。在此情形中，可避免連續排放且僅在期望減小P1壓力時排放氣體。
圖4係圖解說明根據一實施例之具有與基底解耦且定位於封套之遠端之一P2壓力傳感器440及耦合至基底之一釋放閥470之一基於壓力之MFC 400之一佈局之一示意圖。
一現代半導體製作工具之氣體盒控制並混合多個氣體種類之流量。通常，此等氣體在連接至含有不同MFC之不同氣體棒中之每一者之排氣口之一共同集管處組合。雖然在每一MFC之端處通常存在一關閉空氣閥，但與MFC之流率相比，其傳導性通常足夠高使得共同集管 之壓力足夠指示在關閉空氣閥打開且氣體正自MFC流動時個別MFC經歷之P2壓力。因此，來自位於此排氣集管上(經由類比或數位連接)之一單個壓力傳感器之P2壓力資訊可與個別MFC之PCB共用以提供P2壓力資訊而無需將個別P2壓力傳感器定位於每一MFC上。視情況，P2資訊可由工具控制器讀取且以電子方式發送至MFC。在此佈局中，藉由移除第二壓力傳感器而獲得空間，從而允許一較小封套或額外整合式組件。此外，由於P2壓力傳感器不需在每一MFC上，因此達成成本節省。
在一項實施例中，如由圖8及圖9所展示，P2壓力傳感器840、940可定位於一IGS型MFC 800、900之遠端。在其他實施例中，P1壓力傳感器810、910可放置於比例入口閥之頂部上，如本文中所闡述。此外，其他實施例可添加一第二LFE或一自釋放閥。
圖5係圖解說明根據一實施例之具有與基底及一第二LFE 525B解耦之一P1壓力傳感器510之一基於壓力之MFC 500之一佈局之一示意圖。在圖7中，具有與基底及一第二LFE 725B解耦之一P1壓力傳感器710之MFC亦具有一遠端地定位之P2壓力傳感器740。
返回至圖5，第二LFE 525B與一高傳導閥575串聯組態。用於此實施例之高傳導閥575可由以下內容表徵：與跨越第二LFE 225B之一壓降相比，穿過閥之一壓降足夠小，以使得因忽略閥壓降而誘發之流量計算誤差是可接受地小的。舉例而言，忽略與一LFE串聯之工業中所使用之一標準3/4"閥之壓降在5,000sccm流量之N2下通常誘發一0.15%R誤差。注意，可藉由基於所使用之閥之特徵化而以數字方式校正流量計算來進一步減小此誤差，或在不損失準確度之情況下增加流率。
此額外LFE 525B及閥與初始LFE 525A並聯放置。當高傳導閥閉合時，MFC 500具有單個初始LFE之全標度。當高傳導閥打開時， MFC 500具有並聯之兩個LFE 525A、525B之全標度。藉由使得所添加LFE 525B顯著地大於(亦即，在相同P1壓力及P2壓力下多得多之流量)初始LFE 525A，MFC 500將具有一顯著較高全標度流量能力。有效地，MFC 500具有操作為一高流量及一低流量MFC之新穎態樣，該新穎態樣以與一當前習用MFC相同之封裝大小共用相同入口閥、傳感器及PCB。MFC 500允許由既節省空間又節省成本之一單個氣體線路及MFC替換用於一單個氣體種類之多個氣體線路及MFC，此係一現代氣體盒中常見之一情形。
本發明MFC 500滿足對準確流量控制及比當前MFC可支援之範圍寬之範圍之競爭性工業需求。現在可在相同工具上達成自0.1sccm至10,000sccm之O2流率。習用上，不同全標度值之單獨O2 MFC經組態以涵蓋既定準確度下之所期望流量範圍。具有串聯之高傳導性接通/關斷閥之額外LFE 525B可使O2(或其他氣體)MFC之數目減半，從而節省空間及金錢。儘管基於壓力之MFC 500之初始LFE 525A可將讀數準確度之1%維持在20至1之一動態範圍內，但在LFE 525A、525B之間具有適當比率之MFC 500之雙LFE操作可將讀數準確度之一1%維持在20×20至1或400至1之一動態範圍內。熟習此項技術者將認識到，20至1之一動態範圍及一讀數準確度之1%僅係實例，其可針對不同實施方案而變化。
視情況，兩個LFE 525A、525B可經定大小以聚焦於並不毗鄰而是進一步分開之單獨流量範圍。舉例而言，較小限制器將流量準確地控制在自0.5sccm至10sccm及較大LFE經定大小以將流量控制在自200sccm至4000sccm(在高時)。
在其他實施例中，可添加一第三或以上LFE以用於額外範圍。
在圖6之佈局實施例中，具有一第二LFE 625B(除了第一LFE 625A外)之一基於壓力之MFC 600亦包含與基底解耦之一P1壓力傳感 器610及一釋放閥。另外，在圖7之佈局實施例中，具有與一P1壓力傳感器解耦之一第二LFE 725B(除了第一LFE 725A外)及一釋放閥之一基於壓力之MFC 700亦包含與基底解耦且定位於封套之遠端之一P2壓力傳感器。如上文所闡述，P2壓力傳感器可位於下游，舉例而言，在由數個MFC共用之一共同排氣集管處。
已出於圖解及說明之目的呈現了本發明之此說明。此說明並非意欲係窮盡性的或將本發明限制於所闡述之精確形式，且可根據以上教示做出諸多修改及變化。選擇並闡述該等實施例以便最佳地闡釋本發明之原理及其實際應用。此說明將使得其他熟習此項技術者能夠在各種實施例中且以適合於一特定用途之各種修改形式來最佳地利用及實踐本發明。本發明之範疇由以下申請專利範圍界定。

Claims (17)

  1. 一種用於遞送程序氣體之質流控制器(MFC)，其包括：一外殼，其附接至具有一長度之一基底；一導管，其以通道形式穿過該MFC之該基底以接收該程序氣體並以一所期望質流率排出該程序氣體；一比例入口閥，其實體耦合至該基底且具有一輸入及一輸出以利用傳導性來控制一P1體積之該程序氣體之一P1壓力，其中一第一壓力傳感器在不實體耦合至該基底中之該導管之情況下耦合至該比例入口閥，且其中該程序氣體在通過比例入口閥之一閥座之後的一壓力經由該比例入口閥中之一孔傳遞至該第一壓力傳感器；一限制器，其在該比例入口閥下游耦合至該基底之該導管；一第二壓力傳感器，其在該限制器下游實體耦合至該基底之該導管；一嵌入式溫度感測器；一印刷電路板(PCB)，其含有支援電子器件及軟體以偵測及控制氣流；及一釋放閥，其用以藉由自該P1體積排放程序氣體之至少一部分而減小氣流之間的瞬變之洩放時間；其中該釋放閥包括一接通/關斷閥，該接通/關斷閥具有串聯之一孔口以用於僅在需要時自該P1體積洩出程序氣體。
  2. 如請求項1之MFC，其中該比例入口閥包括鑽通一中間段之一孔，從而允許該程序氣體通信耦合至該第一壓力傳感器。
  3. 如請求項1之MFC，其中該釋放閥包括一比例積分微分(PID)控制之釋放閥。
  4. 如請求項1之MFC，其進一步包括：一第一層流元件(LFE)，其將一1%準確度維持在一第一動態範圍內；及一第二LFE，其與一閥串聯以控制該第二LFE之啟動，該第二LFE與該第一LFE並聯組態且將一1%準確度維持在一第二動態範圍內。
  5. 一種用於遞送程序氣體之系統，其包括：複數個質流控制器(MFC)，各該質流控制器包括：一基底，該基底具有一入口及一出口；一導管，其具有若干區段且沿著該基底延續以在該基底入口按一初始質流率接收該程序氣體及在該基底出口按一所期望質流率排出該程序氣體；一比例入口閥，其耦合至該基底且具有一輸入及一輸出以影響流動穿過該導管之一第一區段之該程序氣體；一第一壓力傳感器，其耦合至該基底以監視流動穿過該導管之一第二區段之該程序氣體之一壓力；一限制器，其在該第一壓力傳感器下游耦合至該基底之該導管；一嵌入式溫度感測器；及一印刷電路板(PCB)，其含有支援電子器件及軟體以偵測及控制氣流；及一第二壓力傳感器，其被組態以監視位於該基底出口下游之一歧管內之該程序氣體之歧管壓力，該第二壓力傳感器提供歧管壓力資料至該複數個質流控制器(MFC)。
  6. 如請求項5之系統，該等質流控制器之至少其中之一進一步包括： 一釋放閥，其實體耦合至該基底以藉由在P1壓力下排放程序氣體之至少一部分而減小氣流之間的瞬變之洩放時間。
  7. 一種用於遞送程序氣體之質流控制器(MFC)，其包括：一外殼，其附接至具有一長度之一基底；一導管，其以通道形式穿過該MFC之該基底以接收該程序氣體及以一所期望質流率排出該程序氣體；一比例入口閥，其實體耦合至該基底且具有一輸入及一輸出以利用傳導性來控制該程序氣體之一P1壓力，其中一第一壓力傳感器在不實體耦合至該基底中之該導管之情況下耦合至該比例入口閥，其中該程序氣體之一壓力經由鑽通該比例入口閥之一孔傳遞至該第一壓力傳感器；一釋放閥，其實體耦合至該基底以藉由在P1壓力下排放程序氣體之至少一部分而減小氣流之間的瞬變之洩放時間；一限制器，其在該比例入口閥下游耦合至該基底之該導管；一第二壓力傳感器，其在該外殼外部且經耦合以在該MFC下游接收該程序氣體，其中該第二壓力傳感器由一個以上之MFC存取；一第一層流元件(LFE)，其將1%準確度維持在一第一動態範圍內；一第二LFE，其與一閥串聯以控制該第二LFE之啟動，該第二LFE與該第一LFE並聯組態且將1%準確度維持在一第二動態範圍內；一嵌入式溫度感測器；及一印刷電路板(PCB)，其含有支援電子器件及軟體以偵測及控制氣流。
  8. 一種用於遞送程序氣體之質流控制器(MFC)，其包括： 一外殼，其附接至具有一長度之一基底；一導管，其以通道形式穿過該MFC之該基底以接收該程序氣體及以一所期望質流率排出該程序氣體；一比例入口閥，其實體耦合至該基底且具有一輸入及一輸出以利用傳導性來控制一P1體積之該程序氣體之一P1壓力，一第一壓力傳感器，其在該比例入口閥下游實體耦合至該基底以監視P1壓力；一限制器，其在該比例入口閥下游耦合至該基底之該導管；一第一層流元件(LFE)，其將1%準確度維持在一第一動態範圍內；及一第二LFE，其與一高傳導閥串聯以控制該第二LFE之啟動，該第二LFE與該第一LFE並聯組態且將1%準確度維持在一第二動態範圍內，一第二壓力傳感器，其在該第一LFE及該第二LFE下游實體耦合至該基底之該導管；一嵌入式溫度感測器；及一印刷電路板(PCB)，其含有支援電子器件及軟體以偵測及控制氣流。
  9. 一種用於遞送程序氣體之質流控制器(MFC)，其包括：一外殼，其附接至具有一長度之一基底；一導管，其以通道形式穿過該MFC之該基底以接收該程序氣體及以一所期望質流率排出該程序氣體；一比例入口閥，其實體耦合至該基底且具有一輸入及一輸出以利用傳導性來控制一P1體積之該程序氣體之一P1壓力；一第一壓力傳感器，其在該比例入口閥下游實體耦合至該基底以監視P1壓力； 一釋放閥，其藉由在P1壓力下排放程序氣體之至少一部分而減小氣流之間的瞬變之洩放時間；一限制器，其在該比例入口閥下游耦合至該基底之該導管；一第二壓力傳感器，其在該限制器下游實體耦合至該基底之該導管；一嵌入式溫度感測器；及一印刷電路板(PCB)，其含有支援電子器件及軟體以偵測及控制氣流；其中該釋放閥位於該限制器與該比例入口閥之間。
  10. 如請求項9之MFC，其中該釋放閥包括一PID控制之釋放閥。
  11. 如請求項9之MFC，其中該釋放閥包括一接通/關斷閥，該接通/關斷閥具有串聯之一孔口以用於僅在需要時洩出。
  12. 如請求項11之MFC，其中該釋放閥位於該外殼下游外部。
  13. 一種遞送程序氣體之整合式氣體系統(IGS)型之質流控制器(MFC)，其包括：一外殼，其附接至一標準MFC基底；一導管，其具有若干區段且沿著該MFC之該基底延續以按一初始質流率接收該程序氣體及按一所期望質流率排出該程序氣體；一比例入口閥，其耦合至該基底且具有一輸入及一輸出以影響流動穿過該導管之一第一區段之該程序氣體，其中一第一壓力傳感器在不實體耦合至該基底中之該導管之情況下耦合至該比例入口閥，其中該程序氣體在通過比例入口閥之一閥座之後的一壓力經由該比例入口閥中之一孔傳遞至該第一壓力傳感器；一限制器，其在該第一壓力傳感器下游耦合至該基底之該導 管；一嵌入式溫度感測器；一印刷電路板(PCB)，其含有支援電子器件及軟體以偵測及控制氣流；及一第二壓力傳感器，其在該外殼外部且經耦合以在該MFC下游接收該程序氣體，其中該第二壓力傳感器由一個以上MFC存取。
  14. 如請求項13之IGS，其進一步包括：一排放孔口，其實體耦合至該基底以藉由在P1壓力下排放程序氣體之至少一部分而減小氣流之間的瞬變之洩放時間。
  15. 如請求項13之IGS，其進一步包括與該排放孔口串聯定位且在該IGS下游及外部之一關閉閥，該排放孔口回應於該關閉閥被打開而洩放。
  16. 一種用於遞送程序氣體之質流控制器(MFC)，其包括：一基底，其具有一入口及一出口，其中該程序氣體被接收於該入口；一通路，其形成在該基底內且連接該基底之入口及出口；一入口閥，其控制該程序氣體流經該通路；一第一壓力傳感器，其測量在該通路內之第一位置之該程序氣體之第一壓力，該第一位置係在該入口閥之下游；一限制器，其位於該通路內且在該第一位置之下游；一釋放閥或孔口，其位在該限制器之上游且在該入口閥之下游，該釋放閥或孔口經組態以將程序氣體由該通路洩放。
  17. 一種用於遞送程序氣體之系統，其包括：複數個質流控制器(MFC)，各該質流控制器包括：一基底，其具有一入口及一出口，其中該程序氣體被接收於 該入口；一通路，其形成在該基底內且連接該基底之入口及出口；一入口閥，其控制該程序氣體流經該通路；一第一壓力傳感器，其測量在該通路內之第一位置之該程序氣體之第一壓力，該第一位置係在該入口閥之下游；及一限制器，其位於該通路內且在該第一位置之下游；一第二壓力傳感器，其測量在第二位置之該程序氣體之第二壓力，該第二位置係在該基底出口下游之一歧管內，該第二壓力傳感器提供歧管壓力資料至該複數個質流控制器(MFC)。
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