TWI834640B - 用於基板處理的質流控制器 - Google Patents

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彼特 賴默爾
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Abstract

提供用於將製程氣體輸送至處理室之方法及設備。質流控制器包括用於導入製程流體的第一流動管線、及沿著第一流動管線設置而用於控制製程流體之流率的入口閥。質流控制器包括用於將載體流體導入質流控制器之第二流動管線、及用於提供製程流體及載體流體的混合物用之密度信號及質流率信號的微機電系統(MEMS)科里奧利感測器。所提供之質流控制器包括用於控制藉由質流控制器所輸出的混合物之質流率的出口閥、以及用以基於密度信號操作入口閥與用以基於質流率信號操作出口閥之控制器。

Description

用於基板處理的質流控制器
本實施例大致上有關基板處理系統、且更特別地是有關用於控制流體輸送至基板處理系統的方法、系統、及電腦程式。
半導體製造中之基板處理涉及諸多製程，諸如沈積製程、蝕刻製程等。基板處理典型在為基板的處理而導入諸多氣體之真空室中進行。基於熱或壓力的質流控制器可用來控制待導入基板處理室之氣體的質流率。然而，目前之質流控制器不能夠可靠地控制某些基板處理步驟所期望的低氣流。
正是在這種背景下出現所述實施例。
本說明書提出用於控制輸送至處理室之製程氣體的流動之方法、裝置、系統、及電腦程式。應理解本實施例能以諸如方法、設備、系統、裝置、或電腦可讀媒體上的電腦程式之多種方式實施。下面敘述數個實施例。
於一實施例中，提供質流控制器。質流控制器包括第一流動管線，用於將製程流體導入質流控制器；及入口閥，沿著第一流動管線設置，用於控制製程流體的流率。質流控制器亦包括第二流動管線，用於將載體流體導入質流控制器；及微機電系統(MEMS)科里奧利(Coriolis)感測器，用於提供製程流體與載體流體之混合物的密度信號和質流率信號。此外，質流控制器包括出口閥，用於控制藉由質流控制器所輸出的混合物之質流率；以及控制器，用以基於密度信號操作入口閥且用以基於質流率信號操作出口閥。
在另一實施例中，提供用於控制製程流體的輸送之方法。該方法包括一操作，用於由質流控制器(MFC)的科里奧利感測器接收用於製程流體與載體流體之混合物的密度信號及質流率信號。該方法亦包括複數操作，用以基於密度信號計算混合物之流體混合比率、及用以基於流體混合比率調整進入MFC的製程流體之流量。再者，該方法包括複數操作，用以基於質流率信號計算混合物的質流率、及用以基於混合物之質流率調整離開MFC的混合物之輸出流率。
在另一實施例中，提供質流控制器。質流控制器包括用於將製程流體及載體流體混合成混合物的混合及感測模組，該混合及感測模組提供用於混合物之密度信號及質流率信號。質流控制器亦包括入口閥，用於控制進入混合及感測模組的製程流體之流率；及出口閥，用於控制離開混合及感測模組的混合物之輸出流率。再者，質流控制器包括控制器，用以基於密度信號計算製程流體對載體流體的流體混合比率、及用以基於混合物用之質流率信號計算混合物的質流率。根據這些及其他實施例，控制器建構用以基於流體混合比率調整入口閥、及用以基於混合物的質流率調整出口閥。
其他態樣將由以下結合附圖之詳細敘述而變得顯而易見。
本篇實施例提供用於半導體製造中之基板處理的質流控制器。某些基板處理步驟，需要較低流量之製程氣體，例如，約略每分鐘2標準立方公分(sccm)或更低的流率。涉及低氣流之處理步驟包括諸如化學氣相沈積(CVD)、原子層沈積(ALD)的沈積製程、以及諸如電漿蝕刻法及原子層蝕刻法(ALE)之蝕刻製程。目前包括基於熱的流量計和基於壓力之流量計的現有流量控制器均不能可靠地控制更低之氣流(例如，約2 sccm或更低的流量)。
對於涉及低流量製程氣體之某些處理步驟，可使用更大流量的載體氣體（諸如氬(Ar)）。在傳統製程中，用於製程氣體和載體氣體的每一者之單獨的質流控制器係用來確保將精確之氣流提供至處理室。製程氣體和載體氣體在輸送至處理室之前於混合點混合在一起。
在此所敘述的實施例包括氣體輸送系統和質流控制器(MFC)，其可在與載體氣體的混合物內測量、控制、和輸送低流量之製程氣體(例如，小於2 sccm)。所敘述的一些實施例使用一或更多基於微機電系統(MEMS)之科里奧利感測器。於一些實施例中，氣體輸送系統能夠使用單一質流控制器測量和控制製程氣體和載體氣體兩者的個別質流率。在這些和其他實施例中，即使當製程氣體之流率相當低(例如，小於約2 sccm)時，氣體輸送系統能夠確保將精確數量的製程氣體輸送至處理室。如在此所使用，低流率可包括約2 sccm或更低之流率範圍。
圖1為一系統的概要圖，其根據一實施例而用於控制輸送至處理室之第一流體和第二流體的混合物。所顯示之系統包括質流控制器(MFC)100，其控制輸送至處理室101之藉由第一流體供應102所供應的第一流體和藉由第二流體供應104所供應之第二流體。在諸多實施例中，第一流體可能包括製程氣體，而第二流體可能包括載體氣體。
第一流體供應102經由流動管線122供應第一流體至MFC 100，且第二流體供應104經由流動管線124供應第二流體至MFC 100。入口閥106沿著流動管線122設置，用於控制供應至MFC 100之第一流體的流率。在圖2中所示之實施例中，載體氣體的入口閥並未使用於控制載體氣體之流率，因為MFC 100相對不受載體氣體的流率所影響，如將在下面參考圖6所更詳細地敘述。然而，於其他實施例中，沿著供應管線124設置之入口閥亦可包括控制進入MFC 100的載體氣體之流率。
使第一流體和第二流體兩者流入混合和感測模組108。在其他功能之中，混合和感測模組108具有將第一流體和第二流體混合成混合物的作用。例如，如果第一流體是製程氣體且第二流體是載體氣體，則混合和感測模組108將產生含有製程氣體和載體氣體之混合物。混合物經由用於引導進入處理室101的出口管線126離開混合和感測模組108。沿著出口管線126設置之出口閥110控制離開MFC 100並導入處理室101的混合物之總流率。
除了混合第一及第二流體以外，混合及感測模組108提供密度信號114及流量信號116至MFC 100的控制器112。密度信號114與第一流體、第二流體、或第一流體及第二流體之混合物的個別密度有關。控制器112將密度信號114處理成例如以質量除以體積之密度讀數(例如，kg / m3 或g / L，或表示每單位體積的質量單位之任何其他單位)。
根據圖1所示的實施例，控制器112使用密度信號114來提供密度反饋信號118以控制入口閥106。密度反饋信號118用於控制經由第一流體用之供應管線122導入MFC 100的第一流體之流率。其結果是，由控制器112所提供的密度反饋信號118能夠控制與第二流體混合之第一流體的比例。例如，密度反饋信號118能夠控制第一流體與第二流體之間的混合物之第一流體的分部密度。
根據圖1中所示之實施例，混合和感測模組108亦提供與第一流體、第二流體、或第一流體和第二流體兩者的混合物之個別流率相關的流量信號116。藉由控制器112處理流量信號116，而依據體積除以時間(例如，每分鐘標準立方公分、或表示每單位時間之單位體積的任何其他單位)、或依據質量除以時間(例如，g /分鐘、或g /小時、或代表每單位時間之質量單位的任何其他單位)獲得混合物之流率測量值。
控制器112使用藉由流量信號116所提供的流率資料來產生流量信號反饋120，以控制出口閥110，用於控制離開MFC 100並進入處理室101之第一和第二流體的混合物之總流率。由於控制器112經由入口閥106控制混合物中的第一和第二流體兩者之分部密度，以及經由出口閥110控制混合物的總流率，因此MFC 100能夠準確和精確地控制導入處理室101之第一流體及／或第二流體的真實質流率。
例如，如果第一流體是製程氣體，且第二流體是載體氣體，則圖1中所示之MFC 100能夠通過入口閥106控制製程氣體相對於混合物的分部密度。也就是說，例如，即使當製程氣體經過流動管線122之流量低、例如2 sccm或更低時，MFC 100能被啟動而建立具有製程氣體對載體氣體的期望比例或比率之混合物。再者，MFC 100亦能夠經由出口閥110控制具有所期望比例的製程氣體對載體氣體之混合物的流率，且其結果是，能夠準確並精確地控制待導入處理室101之製程氣體的真實質流率。
於一些實施例中，在圖1中所示之混合及感測模組108可包括提供密度信號114及流量信號116的單一感測器。圖2顯示具有混合及感測模組之MFC 100的實施例，所述混合及感測模組使用以單一微機電系統(MEMS)為基礎之科里奧利感測器(或簡稱MEMS科里奧利感測器)，用於獲得第一和第二流體的混合物之密度信號114及流量信號116。在其他實施例中，混合和感測模組108可包括提供密度信號114和流量信號116的二個或更多個感測器。例如，於圖3中，MFC 100顯示為包括用於製程氣體之以第一MEMS為基礎的科里奧利感測器、及用於載體氣體之以第二MEMS為基礎的科里奧利感測器。
圖2是根據一實施例之與處理室101流體連通的質流控制器(MFC)100之概要圖。MFC 100以藉由製程氣體供應202所供應的製程氣體和藉由載體氣體供應204所供應之載體氣體的混合物供應處理室101。混合物可經由噴淋頭、氣體分配環、或任何其他合適之輸送配置(未示出)導入處理室101。如上所述，導入處理室101的混合物可用於包括作為非限定範例之電漿蝕刻、化學蝕刻、原子層蝕刻(ALE)、化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)等諸多處理步驟。
根據圖2中所示的實施例，MFC 100經由流動管線122從製程氣體供應202接收製程氣體，且經由流動管線124從載體氣體供應204接收載體氣體。入口閥106沿著流動管線122設置，且控制導入MFC 100之製程氣體的流率。入口閥106可以是任何類型之限流裝置，諸如固定式孔口或針閥等。入口閥104能夠提供約0 sccm至約10 sccm、或約0.1 sccm至約2 sccm的流量範圍，以適應諸多應用之需要。在一些實施例中，載體氣體的流率可高於製程氣體之流率，例如高約2倍至約100倍或更多。因此，在諸多實施例中，供應管線124中的載體氣體可具有於1 sccm至約200 sccm之間或約2 sccm至約20 sccm之間的流率。
根據圖2中所示之實施例，流動管線122和124進入混合和感測模組108，在此流動管線122和124的內容物混合並測量密度信號114和流量信號116。更特別地是，載送製程氣體之流動管線122和載送載體氣體的流動管線124於連接器208處連接。連接器208用來作為混合點206，在此製程氣體混合進入載體氣體並與載體氣體形成混合物。連接器208可為連接流動管線122和124之任何類型的合適連接器或耦接件。
於圖2中所示之實施例中，入口閥106顯示為設置在製程氣體供應202的下游、但於連接器208和混合點206之上游。其結果是，入口閥106僅控制製程氣體的流率而不是載體氣體之流率。應注意，用於載體氣體的可選入口閥能沿著流動管線124設置在連接器208和混合點206之上游，以便控制載體氣體的流率。然而，於一些實施例中，此用於控制載體氣體之流率的入口閥可能不是必需的，因為MFC 100相對不受載體氣體進入MFC之準確流率所影響，只要流率在操作範圍內。於一些實施例中，取決於諸多應用，載體氣體的操作流動範圍在約1 sccms及約200 sccms之間、或於約2 sccms及約50 sccms之間、或在約5 sccms至約15 sccms之間。
從連接器208和混合點206，混合物接著進入MEMS科里奧利感測器210。MEMS科里奧利感測器210提供密度信號114及流量信號116至控制器112。密度信號114將為與製程氣體和載體氣體的混合物之密度有關，製程氣體對載體氣體的比率可由其混合物之密度獲得。流率信號116與進入MEMS科里奧利感測器210的混合物之質流有關。密度信號114和流量信號116可一起用於明確地判定例如製程氣體的真實質流率。此外，MFC 100能夠經由入口閥106和出口閥110控制導入處理室101之製程氣體的真實質流率。
在一實施例中，MEMS科里奧利感測器210是微機械科里奧利感測器，其能夠獲得流過感測器之流體的質流率、以及流體密度兩者之信號。於一些實施例中，MEMS科里奧利感測器210將包括形成彎曲環路的矽基管，雖然可使用其他材料及其他形狀。然後將矽基管驅動至振盪或振動之共振頻率。在一些實施例中，靜電地驅動矽基管，而於其他實施例中，可壓電或電磁驅動矽基管。
當流體導入矽基管時，振盪的共振頻率由於與矽基管和矽基管內容物相關聯之慣量增加而改變(例如，減小)。振盪的共振頻率中之改變ΔfB 與流體的密度成正比，如在方程式(1)中所表達。
(1)
可以設想，能以精確度獲得ΔfB 之測量值，使得與密度相關聯的精確度至少為。其結果是，藉由MEMS科里奧利感測器210所提供之流體密度測量的精確度足夠準確，也可用於流體識別。
當流體行進經過彎曲環路時，行進遠離振盪軸之流體在彎曲環路的第一區段上施加力量，所述第一區段於彎曲環路之入口附近延伸遠離振盪軸。施加回流體上的力量造成流體經歷角動量之增加，以匹配彎曲環路的角動量。當流體往回朝向振盪軸而經過彎曲環路之第二區段時，所述第二區段靠近出口而向後延伸朝向振盪軸，當其角動量減小時，流體在第二區段上施加力量。其結果是，彎曲環路的第一區段經歷相對彎曲環路之中心部分的負相移(例如，第一區段滯後)，而彎曲環路之第二區段經歷相對彎曲環路的中心部分之正相移(例如，第二區段在彎曲環路的中心部分之前振盪)。第一部分和第二部分之間的相位差之程度與流過MEMS科里奧利感測器210的管之質量數量成正比。經過MEMS科里奧利感測器210的流體之質流率可為與方程式(2)中所提出的相移或時滯有關：
(2)
於方程式(2)中，Ku 是管之溫度相依剛性，K是形狀相依因數，d是彎曲環路的寬度，是時滯，是振盪或振動頻率，且lu 是管之慣量。時滯能以例如靜電、壓電或電磁的多種方式測量。再者，能以一定的精確度測量時滯中之測量值，使得能以至少約的精確度獲得質流率Qm 之測量值。
使用藉由檢查與密度信號114相關聯的ΔfB 來測量之流體的密度測量，可計算慣量lu ，導致行進經過MEMS科里奧利感測器114之流體的真實質流率之精確讀數。因此，MEMS科里奧利感測器210能夠提供精確的信號，使得可藉由MFC 100對製程氣體之密度和質流率兩者進行精確的判定。
於一實施例中，MEMS科里奧利感測器210提供至少一密度信號114及流量信號116至MFC 100之控制器112。密度信號114可包括MEMS科里奧利感測器210的管之振動頻率測量，而流量信號116可包括相移或時滯資訊。控制器112處理密度信號114及流量信號116，以計算流體行進經過MEMS科里奧利感測器210的密度及質流率。控制器112基於由MEMS科里奧利感測器210所接收之密度信號114操作入口閥106，以便調整在待輸送至處理室101的混合物內之製程氣體對載體氣體的比率。亦即，譬如，藉由調整進入該MFC 100的製程氣體之流率，控制器112調整藉由MEMS科里奧利感測器210所測量的混合物之總密度的分率。
控制器112亦操作出口閥110，以便調整待輸送至處理室101之混合物的總質流。藉由控制混合物內之製程氣體的比率以及混合物之總質流兩者，MFC 100能夠精確控制特別是輸送至處理室101的製程氣體之質流率。MFC 100能夠藉由單獨調整入口閥106以調整混合物內的製程氣體之比率、以及藉由調整待導入處理室101的混合物之總質流率，將製程氣體的真實質流率精確調整至期望之速率。
下面敘述用於判定製程氣體對載體氣體的比率及如何使用此判定來達成輸送至處理室101之製程氣體的精確流量之一實施例。當入口閥106處於某種打開狀態時，穩定的製程氣體流與較大的載體氣體流混合。作為範例，處理氣體可為具有約1 sccm之流率的氯氣(Cl2 )，而載體氣體可具有約10 sccm之流率的氬氣(Ar)。於此範例中，當氯氣及氬氣之混合物進入MEMS科里奧利感測器210時，MEMS科里奧利感測器210可提供與混合物相關聯的密度信號114。然後，控制器112可將混合物之密度計算為例如約2.00000g / L。如上所述，所測量流體的密度可計算為10-5 或更大的精確度，如在此所顯示。然後，由此密度讀數，控制器112或相關聯之計算系統可例如藉由使用以下表達式計算混合物的比率：
(3)
在此是混合物之密度測量值，和分別是Ar和Cl2 的密度，且x和y分別是混合物內之Ar和Cl2 的分部密度，在此x + y = 1。當對MEMS科里奧利感測器210而言壓力和溫度為已知時，和兩者可從查找表中找到。或者，可使用例如以下關係計算密度：
(4)
在此P是MEMS科里奧利感測器210的管內之壓力，Rsp 是氣體的特定氣體常數，且T是氣體之溫度。為了清楚起見，假設和被計算或發現為= 1.784 g/L及= 3.2 g/L。因此，從方程式(3)，將發現x = 0.84745，且發現y = 0.15255。因為的值可與高精確度相關聯，所計算之x和y的密度分部之精確度可具有類似的高精確度，這取決於方程式(4)中所示之其他變數的精確度。
根據此範例，如果在y = 0.15255之混合物內的Cl2 之分部密度高於期望比率，則控制器112可經由密度信號反饋118調整入口閥106，以減少Cl2 的流量，直至達成所期望之比率。如果混合物內的Cl2 之分部密度低於期望比率，則控制器112可調整入口閥106，以增加Cl2 的流量，直至經由密度信號反饋118達成所期望之比率。
在一些實施例中，可能期望透過導入處理室101的準確數量之製程氣體進行控制。通過準確控制混合物之總流率以及允許混合物流入處理室101的時間，準確控制導入處理室101之製程氣體的數量之一方式是準確控制製程氣體的質流率(例如，當精確知道混合物內之製程氣體的比率時)。例如，這可能是在涉及原子層沉積及／或蝕刻之應用中的情況。持續上述範例，假設已滿足所期望之氣體混合比率，其中x = 0.84745並且y = 0.15255。如果MEMS科里奧利感測器210提供流量信號116，其導致ṁ= 0.02000g / min的氬 - 氯混合物之質流計算，則Cl2 的質流率具體地可計算為ṁCl2 =yṁmixture = 0.0030510 g/min 。再者，因為質流值能以至少約5×10-4 的精確度判定，所以Cl2 之特定質流率的精確度可為類似地精確。
如果製程氣體之質流率高於所期望者，則控制器112可將流量信號反饋120發送至出口閥110，以便減少離開MFC 100的混合物之總質流。如果製程氣體的質流率低於所期望者，則控制器112可將流量信號反饋120發送至出口閥110，以增加導入處理室101之混合物的總質流。可重複上述步驟，直至達成所期望之製程氣體的質流率。另一選擇或此外，控制器112可將密度信號反饋118發送至入口閥106，以便調整進入MFC 100之製程氣體的流量。以此方式，製程氣體之比率亦可平行地調整，以調整進入處理室101的混合物之總質流率。
如上所述，用於載體氣體的可選第二入口閥(未示出)亦可用於調整進入MFC 100之載體氣體的流率。然而，應注意，圖2中所示之實施例可在沒有用於載體氣體的入口閥之情況下實施，因為MFC 100的密度信號相對獨立於載體氣體之流率。再者，MFC 100的密度信號114和流量信號116兩者之精確度相對不受載體氣體的流率所影響。例如，預期MFC 100可在載體氣體之流率於約1 sccm至約100 sccm、或約2 sccm至20 sccm、或約5 sccm至約10 sccm的範圍操作。
圖3是根據一實施例使用二個科里奧利感測器控制製程氣體和載體氣體的混合物輸送至處理室之系統的概要圖。於此實施例中，混合和感測模組108'包括用於由製程氣體供應202所供應之製程氣體的MEMS科里奧利感測器210、和用於由載體氣體供應204所供應之載體氣體的MEMS科里奧利感測器300。類似於圖2之實施例，入口閥106沿著流動管線122設置，用於控制進入MFC 100的製程氣體之流率。然而，與圖2中所示的MFC 100不同，在圖3之實施例中的混合和感測模組108'包括MEMS科里奧利感測器210，其提供製程氣體特定之密度信號114和流量信號116，而用於載體氣體的MEMS科里奧利感測器300提供載體氣體特定之密度信號302和流量信號304。亦與圖2中所示的混合和感測模組108不同，圖3之混合和感測模組108'顯示連接器208'和位於MEMS科里奧利感測器210和300下游的混合點206'。
在圖3所示之實施例中，製程氣體的密度和載體氣體之密度可分別經由密度信號114和302獲得。由這些信號，可藉由控制器112計算製程氣體對載體氣體的比率。此外，如果不滿足製程氣體對載體氣體之期望比率，則控制器112可將密度信號反饋118發送至入口閥106，以便調整製程氣體的流量，直至達成所期望之比率。
由於分別為製程氣體和載體氣體獲得流量信號116和304，因此可藉由控制器112獲得在製程氣體和載體氣體混合之後產生的混合物之總質流。於一些實施例中，混合物的總質流分別如由流量信號116和304所提供之製程氣體的質流和載體氣體之質流的和得出。如果進入處理室101之所期望的製程氣體之質流高於或低於所期望的流率，則控制器112可經由流量信號反饋120調整出口閥110，以達成混合物之所期望的總質流率。藉由調整出口閥110以達成混合物之期望總質流率，當已知製程氣體對載體氣體的比率時，亦可達成製程氣體之期望質流率。
圖4是根據一實施例使用二個科里奧利感測器控制第一和第二製程氣體和載體氣體的混合物輸送至處理室101之系統的概要圖。圖4中所示之MFC 100擴展圖2中所示系統的原理和技術優點，以涵括將二製程氣體準確輸送至處理室101。MFC 100經由流動管線122從第一製程氣體供應202接收第一製程氣體、和經由流動管線124從第一載體氣體供應204接收第一載體氣體。類似於圖2中所示之MFC 100，入口閥106沿著流動管線122設置，用於控制第一製程氣體的流率。第一製程氣體和第一載體氣體在混合點206處混合，在此連接器208耦接流動管線122及124。混合點206和連接器208在入口閥106之下游和MEMS科里奧利感測器210的上游。第一製程氣體和第一載體氣體之混合物進入MEMS科里奧利感測器210，其提供密度信號114和流量信號116至控制器112，用於第一製程氣體和第一載體氣體的混合物。
圖4中所示之MFC 100亦經由流動管線406從第二製程氣體供應402接收第二製程氣體，且經由流動管線408從第二載體氣體供應404接收第二載體氣體。入口閥410顯示為沿著流動管線406設置，用於控制第二製程氣體的流率。第二製程氣體和第二載體氣體在混合點206''處混合，在此連接器208''耦接流動管線406及408。混合點206''及連接器208''顯示在入口閥410之下游和MEMS科里奧利感測器400的上游。第二製程氣體和第二載體氣體之混合物進入MEMS科里奧利感測器400，其提供第二製程氣體和第二載體氣體之混合物的密度信號412和流量信號414。於一些實施例中，在此應注意，第二載體氣體可與第一載體氣體相同。例如，於一些實施例中，第一載體氣體供應204可供應用於第一和第二製程氣體兩者的載體氣體。
第一製程氣體和第一載體氣體之混合物以及第二製程氣體和第二載體氣體的混合物顯示為在混合點206'處混合，於此連接器208'耦接離開MEMS科里奧利感測器210和MEMS科里奧利感測器400之管線。如果第一和第二載體氣體不相同，所得的最終混合物將包括第一製程氣體、第二製程氣體、以及第一和第二載體氣體。如果第一和第二載體氣體相同，則所得之最終混合物將包括第一和第二製程氣體和載體氣體。第一和第二製程氣體和一或二載體氣體的最終混合物經由出口管線126流至處理室101。出口閥110沿著出口管線126設置，用於控制第一和第二製程氣體與離開MFC 100並進入處理室101之一或二載體氣體的最終混合物之總流量。
根據圖4中所示的實施例，可基於密度信號114計算第一製程氣體對第一載體氣體之比率，而可基於密度信號412計算第二製程氣體對第二載體氣體的比率。此外，可獲得第一或第二製程氣體相對於最終混合物之氣體混合比率。例如，密度信號114可提供第一製程氣體和第一載體氣體的第一混合物具有2g / L之密度。由方程式(3)，第一製程氣體的分部密度可計算為例如y = 0.1，而第一載體氣體之分部密度可計算為x = 0.9。其結果是，製程氣體的密度可計算為0.2g / L。此外，密度信號412可提供第二製程氣體和第二載體氣體之第二混合物，其具有8g / L的密度。根據方程式(3)，第二製程氣體對第二載體氣體之分部密度可計算為例如y = 0.2，而載體氣體的分部密度將為x = 0.8。因此，第二混合物以及最終混合物內之第二製程氣體的密度為1.6g / L。第一製程氣體對最終混合物之比率可計算為(0.2g / L) / (2g / L + 8g / L)= 0.02。第二製程氣體對最終混合物的比率亦將計算為(1.6g / L) / (2g / L + 8g / L)= 0.16。如果第一製程氣體或第二製程氣體之比率高於或低於期望比率，則可分別調整入口閥106和410，以獲得期望的比率。
例如，如果期望第一製程氣體之比率為最終混合物的0.04並且期望第二製程氣體之比率為最終混合物的0.16，則控制器112可將密度信號反饋118發送至入口閥106，以增加進入MFC 100之第一製程氣體的流動。然而，增加之進入MFC 100的第一製程氣體之流量可改變第二製程氣體對最終混合物的比率。其結果是，控制器112可計算密度信號反饋118和密度信號反饋412，其將導致最終混合物中之第一製程氣體的比率為0.04，而保持最終混合物中之第二製程氣體的比率為0.16。
根據圖4中所示之實施例，第一製程氣體和第一載體氣體的混合物之質流率藉由流量信號116所提供，而第二製程氣體和第二載體氣體的混合物之質流率藉由流量信號414所提供。例如，可由流量信號116將第一製程氣體和第一載體氣體之間的混合物之質流率計算為ṁ1 = 0.02g / min。再者，可由流量信號414將第二製程氣體和第二載體氣體之間的混合物之質流率計算為ṁ2 = 0.08g / min。所得到的最終混合物之質流率可計算為ṁtotal =ṁ1 +ṁ2 = 0.1g / min。持續上面所提供的範例，第一製程氣體之特定質流率可計算為(0.1) (0.02g / min)= 0.002g / min，或另一選擇係，(0.02) (0.1g / min)= 0.002g / min。第二製程氣體的特定質流率可計算為(0.2) (0.08g / min)= 0.016g / min，或另一選擇係，(0.16) (0.1g / min)= 0.016g / min。如果第一製程氣體和第二製程氣體之期望質流率分別高於或低於0.002g / min和0.016g / min，則控制器112可發送流量信號反饋120以減少或增加允許經過出口閥110的混合物之總質流率。
圖5A說明按照在此所敘述的諸多實施例之MFC 100的額外視圖。MFC 100包括用於製程氣體之入口502和用於載體氣體的入口504。製程氣體在抵達藉由連接器208所界定的混合點206之前行進經過導管流動管線122。沿著流動管線122設置有入口閥106，用於控制進入MFC 100的製程氣體之流動。載體氣體經過入口504進入MFC 100並在抵達混合點206之前行進經過流動管線124。製程氣體和載體氣體在進入MEMS科里奧利感測器210之前變成混合物。混合物經由通向出口516的出口閥116離開MEMS科里奧利感測器210。然後混合物可輸送至與MFC 100流體連通之處理室。出口閥110沿著出口管線126設置，用於控制離開MFC 100的混合物之總流率。
在此所敘述的諸多實施例中所使用之MEMS科里奧利感測器210可為任何類型的合適科里奧利感測器，其提供與所測量之流體的密度有關之信號和與所測量的流體之流量有關的信號。合適科里奧利感測器配置之一些範例顯示在圖5B和5C中。圖5A中所示的MEMS科里奧利感測器210提供密度反饋508，其用於驅動或操作入口閥106，用以控制進入MFC 100之製程氣體的流動。此外，MEMS科里奧利感測器210提供用於驅動或操作出口閥110之流量反饋506，用以控制離開MFC 100的混合物的總流率。
MEMS科里奧利感測器210包括混合物所行進經過之管。如上所述，密度反饋508向控制器112提供與混合物的密度有關之信號。藉由檢查頻率中的變化產生密度反饋508，與當無流體導入所述管時比較，當流體導入所述管時，MEMS科里奧利感測器210的管以所述頻率振動。密度反饋508可用於計算混合物內之製程氣體或載體氣體的分部密度，其亦表達混合物之氣體混合比率。控制器112使用密度反饋508來調整入口閥106，直至達成所期望的氣體混合比率。
此外，當混合物行進經過MEMS科里奧利感測器210時，流量反饋506對控制器112提供與混合物之質流率有關的信號。當混合物行進經過MEMS科里奧利感測器210時，藉由檢查管的入口臂和出口臂之間的相移或時間延遲來產生流量信號。流量反饋506用於計算行進經過MFC 100之混合物的質流率。再者，可使用氣體混合比率和質流率來判定製程氣體或載體氣體之特定質流率。控制器112使用流量反饋506，以調整出口閥110，直至達成製程氣體的期望質流率。
圖5A中亦顯示可選之開關閥512，其可用於在待輸送至處理室(例如，經過出口516)的管線和排氣管線514之間切換混合物的流動。對於諸如原子層沈積及原子層蝕刻之某些應用，開關閥512提供脈衝地產生MFC 100的輸出之機會，而保持製程氣體進入MFC 100的小恆定或接近恆定之入口流量。
圖5B顯示彎管配置的科里奧利感測器210A之實施例。科里奧利感測器210A包括入口524和出口526，用於測量例如製程氣體和載體氣體的流動混合物。流動分開進入二管，每一管包括入口部分518a和518b、中心部分520a和520b、以及出口部分522a和522b。中心部分520a和520b藉由靜電、壓電或電磁機構激發至共振頻率，且在藉由圖5B中所示之雙頭箭頭所指示的方向性中振動。
圖5C顯示科里奧利感測器210B之額外實施例，其可與在此所敘述的質流控制器之諸多實施例一起使用。科里奧利感測器210B包括入口530和出口532，用於測量例如製程氣體及載體氣體的混合物之流動。在此實施例中，流動分開進入二平行的管528a和528b。藉由驅動機構534於以圖5C中之雙頭箭頭所指示的方向性中將管驅動至共振頻率。驅動機構534可使用靜電、電磁、和壓電力來驅動所述管，並可靜電、電磁、壓電、或光學式測量藉由管所經歷之頻率中的變化。
圖6說明根據一實施例用於控制流體輸送系統或氣體輸送系統之方法的總體流程。流體輸送系統可為如圖1-3之實施例中所示的質流控制器和氣體混合器。如在此所使用，流體一詞意指包括處於液態或氣態之任何物質。操作600包括用例如科里奧利感測器監控第一和第二流體的混合物之密度和流量。為了監控操作600的混合物之密度，可使用密度信號來計算混合物的密度，其可獲得高精確度(例如，)的值。氣體混合比率亦可從混合物密度之測量得出，例如，藉由使用方程式(3)和(4)。
例如，可藉由從密度信號獲得、及由查找表獲得和、或藉由從方程式(4)求解來為x和y求解方程式(3)的。在其他實施例中，和可憑經驗獲得。例如，可關閉用於製程氣體之入口閥，使得僅載體氣體流過科里奧利感測器。所得到的密度信號將反映載體氣體特定之密度。類似地，可關閉用於載體氣體的入口閥，使得僅製程氣體流過科里奧利感測器。所得到之密度信號將反映製程氣體特定的密度。因此，在一些實施例中，可憑經驗獲得和兩者用於氣體混合比率計算。
為了在操作600中監控混合物之流量，可從藉由科里奧利感測器所提供的流量信號計算流率。流量信號基於科里奧利感測器的管之入口部分和管的出口部分之間的振動中之相移或時滯。例如，相對於圖5B，流量信號將基於入口部分518a和出口部分522a之間、或入口部分518b和出口部分522b之間的相移或時滯。在許多情況中，入口部分518a和出口部分522a之間的相移或時滯、以及入口部分518b和522b之間的相移或時滯將幾乎相同。然後，通過操作600藉由使用諸如方程式(1)之方程式計算混合物的流率。在操作600中獲得之流率可為質流率或體積流率。然而，於許多實施例中，質流率可為所期望的。
在操作602中，方法包括藉由基於密度信號調整第一流體之入口流量來控制第一流體和第二流體的比率。例如，如果在操作600中發現製程氣體對載體氣體之比率大於期望的比率，則用於製程氣體之入口閥可發出信號，以減少製程氣體的流量。可由所期望之氣體混合比率與當前或實際的氣體混合比率之間的差來計算減少流量之信號。因此，如果所期望的氣體混合比率和實際氣體混合比率之間的差異很大，則信號可經操作，以比差異較小者而更大程度地減小流量。一旦對入口閥進行調整，科里奧利感測器將發出信號，表明藉由製程氣體之流量增加或減少所造成的密度中之變化。可重複所述製程，直至製程氣體和載體氣體的比率達到所期望之比率、或在所期望的範圍內。
方法持續進行至操作604，其包括準確控制離開氣體輸送系統(例如MFC)之混合物的總流量。如上所述，用於基板處理之氣體輸送的某些應用需要準確控制允許進入處理室之製程氣體的流率，以及準確控制導入處理室之製程氣體的總量是所期望的。這對於諸如原子層蝕刻和沈積之應用可為正確的，其中僅基板表面之頂部原子層受到每一步驟所影響。操作604通過從科里奧利感測器所獲得的密度和流量信號之精確度、以及對入口閥和出口閥的準確控制，提供用於輸送製程氣體之期望準確度水平。例如，藉由科里奧利感測器所提供的質流率測量值被認為精確到至少。
此處亦注意到，密度和流量測量之精確性相對地不受進入氣體輸送系統的載體氣體之流率所影響。於大部份實施例中，載體氣體流動相對穩定。然而，即使是不穩定，操作600能夠提供實時或接近實時的密度和流量信號，其解釋了載體氣體之非恆定流量。例如，如果載體氣體的流量在60秒之時間段內變動，則製程氣體對載體氣體的氣體混合比率亦將於相同時段期間變動。然而，在一些實施例中，操作600監控實時行進經過氣體輸送系統之混合物的密度，且其結果是，能於60秒內之任何給定點處判定製程氣體對載體氣體的氣體混合比率是多少。同樣地，操作600亦可在60秒週期內之任何給定點處判定混合物的質流率。其結果是，圖6中所示之方法可用於判定已輸送至處理室的製程氣體之數量以及期望輸送多少製程氣體。因此，即使當載體氣體的流量非恒定時，該方法能夠將一定量之製程氣體準確地輸送進入處理室。
圖7是說明根據一實施例而可藉由質流控制器所進行之方法操作的流程圖。在操作700中，乃獲得製程氣體對載體氣體之所期望氣體混合比率的設定、以及用於製程氣體之質流率的所期望設定。這些設定可藉由操作人員手動輸入，或可取決於待進行之基板處理步驟(例如配方)來計算或查找它們。在其他實施例中，可接收用於給定步驟或處理而待輸送至處理室的製程氣體總量之設定。可由在操作700中設定來輸送至處理室的製程氣體總量計算所期望之氣體混合比率和質流率設定。此外，操作700亦可計算允許混合物流入處理室的時間量。例如，如果設定待輸送進入處理室之製程氣體總量為0.01克，且製程氣體特定的質流率為0.1克/分鐘，則應允許進入處理室之混合物的總時間量應該是約6秒。
於操作702中，基於個別之特定氣體常數、壓力值、和溫度值判定製程氣體和載體氣體的密度值。例如，可藉由使用方程式(4)獲得這些密度值。在其他實施例中，密度值可藉由個別測量製程氣體和載體氣體來憑經驗判定。
於操作704中，從MEMS科里奧利感測器獲得用於製程氣體和載體氣體之混合物的密度信號。在一些實施例中，密度信號與MEMS科里奧利感測器之管的頻率測量有關。操作704建構來計算當前共振頻率測量值與基線共振頻率之間的差值(例如，沒有任何內容物之管的共振頻率)。然後使用當前共振頻率測量值和基線共振頻率之間的差異來計算混合物之密度。於操作706中，例如藉由使用方程式(3)以及在操作704中針對混合物所計算的密度值來計算氣體混合比率及／或氣體用之分部密度值。基於操作706中所獲得的氣體混合比率計算，操作708具有調整入口閥之作用，所述入口閥控制待導入MFC的製程氣體之流率。可重複操作704至708，直至達成所期望的氣體混合比率。在一些實施例中，操作708亦可調整控制載體氣體之流入的入口閥，以便獲得製程氣體和載體氣體之間的所期望氣體混合比率。
於操作710中，該方法包括從MEMS科里奧利感測器獲得質流率信號，用於判定混合物之質流率。如上所述，質流信號可為與MEMS科里奧利感測器之振動管的相反端部之間的相移或時滯測量有關。然後，藉由操作710使用相移或時滯測量來計算流過MEMS科里奧利感測器之混合物的質流率。在操作712中，所述方法基於在操作710中所獲得之質流率和於操作706中所計算的氣體混合比率來計算製程氣體特定之質流率。例如，可藉由獲得混合物的總質流率和製程氣體對混合物之比例的乘積來計算製程氣體特定的質流率。基於在操作712中所獲得之計算，操作714具有調整藉由MFC所輸出並待輸送至處理室的出口閥之流率的作用。可重複操作710至714，直至獲得製程氣體特定之期望質流率。
在一些實施例中，使用二個質流控制器來控制輸送至處理室的製程氣體和載體氣體之流率，製程氣體和載體氣體的每一者使用一MFC。預期圖2中所示之實施例為具有用於每一氣體的MFC之系統提供額外的優點。例如，圖2中所示之實施例能夠用單一MFC控制二氣體的氣體混合比率和質流率兩者，這降低氣體輸送系統之成本和佔用面積。亦預期圖2中所示的實施例提供比二MFC配置更精確之製程氣體(例如，低流量氣體)的質流率之測量。
例如，假設所期望的製程氣體流率約為0.1 sccms，且載體氣體約為10 sccms。使用二MFC系統，MFC之其中一者將負責測量0.1 sccms，這可能超出可精確測量流率的最佳範圍。對比之下，使用圖2中所示的實施例，MFC 100基本上在具有10 sccms範圍中之流量的混合物內測量0.1 sccm流量，其在可更精確測量之更佳的流率範圍內。其結果是，諸如圖2中所示者之實施例能夠以多數MFC系統不能夠做的方式精確測量低流量(例如，低於約2 sccms)。
亦可想到，諸如圖2中所示者之實施例允許減少與氣體從MFC的輸出閥抵達處理室所花費時間相關聯之延遲。例如，氣體抵達處理室的時間延遲可表示如下：
(5)
在諸如那些具有用於分開控制製程氣體和載體氣體兩者之二MFC的某些實施例中，管長度可為約100 mm或更大。如果氣流相當低(例如，小於2 sccms)，則氣體可能需要長達50秒才能從MFC之輸出閥行進至處理室。管長度不能製成太短，因為在混合點處的氣體混合發生於MFC之下游。
例如在圖2中，於此所敘述及顯示的實施例能夠將MFC 100之出口閥110和處理室101之間的管長度縮短約10倍或更多倍。在圖2中，例如，於混合點206處之混合發生在氣體進入MEMS科里奧利感測器210之前。其結果是，MFC 100的出口閥110之間的管長度可減小，使得時間延遲減少至約30秒至約1秒之間、或約20秒至約2秒之間、或約10秒至約5秒之間。
用於控制製程氣體輸送的電腦程式可為用任何傳統電腦可讀之編程語言編寫：例如，組合語言、C、C++、Pascal、Fortran或其他者。藉由處理器執行所編譯的目標碼或腳本以施行程式中所識別之任務。
能以許多不同方式設計或建構系統軟體。例如，可編寫諸多腔室和MFC部件副常式或控制物件，以控制執行流量控制製程所需的MFC部件之操作。
考慮到上述實施例，應理解，實施例可採用涉及儲存於電腦系統中的資料之諸多電腦實施的操作。這些操作是那些需要物理量之物理操縱者。形成實施例的一部分之在此所敘述的任何操作都是有用之機器操作。實施例亦有關用於施行這些操作的裝置或設備。所述設備可為所需之目的、諸如特殊目的電腦特別製成。當界定為特殊目的電腦時，電腦亦可施行其他處理、程式執行、或不是特殊目的之一部份的常式，而仍然能夠為特殊目的而操作。另一選擇係，操作可藉由通用電腦所處理，所述通用電腦藉由儲存在電腦記憶體、高速緩衝記憶體、或透過網路所獲得之一或更多電腦程式選擇性啟動或建構。當透過網路獲得資料時，資料可藉由網路上的其他電腦、例如計算資源之雲端來處理。
亦可將一或更多實施例製造為電腦可讀媒體上之電腦可讀碼。電腦可讀媒體是可儲存資料的任何資料儲存裝置，其後可藉由電腦系統讀取資料。電腦可讀媒體之範例包括硬碟、網路附接儲存器(NAS)、唯讀記憶體、隨機存取記憶體、CD-ROMs、CD-Rs、CD-RWs、磁帶、和其他光學與非光學資料儲存裝置。電腦可讀媒體能包括分佈在網路耦接的電腦系統上之電腦可讀實體媒體，以致電腦可讀碼以分佈方式儲存和執行。
雖然以特定順序敘述方法操作，但是應理解，可在操作之間施行其他內務處理操作，或可調整多數操作，以致它們在稍微不同的時間發生，或可分佈在允許以與處理相關聯之諸多間隔處發生處理操作的系統中，只要以期望之方式施行疊置操作的處理即可。
雖然為了清楚理解之目的已在一些細節中敘述先前之實施例，但顯而易見的是，可在所揭示實施例之範圍內實踐某些變化和修改。應注意有許多實現本實施例的製程、系統和設備之替代方式。據此，本實施例被認為是說明性的而非限制性的，且實施例不限於在此所給出之細節。
100‧‧‧質流控制器 101‧‧‧處理室 102‧‧‧第一流體供應 104‧‧‧第二流體供應 106‧‧‧入口閥 108‧‧‧混合和感測模組 108’‧‧‧混合和感測模組 110‧‧‧出口閥 112‧‧‧控制器 114‧‧‧密度信號 116‧‧‧流動信號 118‧‧‧密度反饋信號 120‧‧‧流量信號反饋 122‧‧‧流動管線 124‧‧‧供應管線 126‧‧‧出口管線 202‧‧‧製程氣體供應 204‧‧‧載體氣體供應 206‧‧‧混合點 206’‧‧‧混合點 206”‧‧‧混合點 208‧‧‧連接器 208’‧‧‧連接器 208”‧‧‧連接器 210‧‧‧感測器 210A‧‧‧感測器 210B‧‧‧感測器 216‧‧‧管道 300‧‧‧感測器 302‧‧‧密度信號 304‧‧‧流量信號 402‧‧‧第二製程氣體供應 404‧‧‧第二載體氣體供應 406‧‧‧流動管線 408‧‧‧流動管線 410‧‧‧入口閥 412‧‧‧密度信號 414‧‧‧流量信號 502‧‧‧入口 504‧‧‧入口 506‧‧‧流量反饋 508‧‧‧密度反饋 512‧‧‧開關閥 514‧‧‧排氣管線 516‧‧‧出口 518a‧‧‧入口部分 518b‧‧‧入口部分 520a‧‧‧中心部分 520b‧‧‧中心部分 522a‧‧‧出口部分 522b‧‧‧出口部分 524‧‧‧入口 526‧‧‧出口 528a‧‧‧管 528b‧‧‧管 530‧‧‧入口 532‧‧‧出口 534‧‧‧驅動機構
藉由參考以下結合附圖的敘述可能最佳理解實施例。
圖1為一系統的概要圖，用以根據一實施例控制輸送至處理室之第一流體及第二流體的混合物之。
圖2為一系統的概要圖，用以根據一實施例使用單一科里奧利感測器控制輸送至處理室之製程氣體及載體氣體之混合物。
圖3為一系統的概要圖，用以根據一實施例使用二個科里奧利感測器控制輸送至處理室之製程氣體及載體氣體之混合物。
圖4為一系統的概要圖，用以根據一實施例使用二個科里奧利感測器控制輸送至處理室之與載體氣體混合之第一和第二製程氣體。
圖5A為一質流控制器的概要圖，其用以根據一實施例控制供給至處理室的製程氣體及載體氣體之混合物的質流率。
圖5B及5C說明根據一些實施例之可與在此所敘述的系統和方法一起利用之科里奧利感測器的示範實施例。
圖6說明用以根據一實施例使用在此所敘述之系統來控制氣體輸送之方法的整個流程圖。
圖7說明用以根據額外實施例使用在此所敘述之系統來控制氣體輸送之方法的整個流程圖。
100‧‧‧質流控制器
106‧‧‧入口閥
110‧‧‧出口閥
112‧‧‧控制器
122‧‧‧流動管線
124‧‧‧供應管線
126‧‧‧出口管線
206‧‧‧混合點
208‧‧‧連接器
210‧‧‧感測器
502‧‧‧入口
504‧‧‧入口
506‧‧‧流量反饋
508‧‧‧密度反饋
512‧‧‧開關閥
514‧‧‧排氣管線
516‧‧‧出口

Claims (20)

  1. 一種質流控制器，包含有：第一流動管線，用於將製程流體導入該質流控制器；入口閥，沿著該第一流動管線設置，用於控制該製程流體的流率；第二流動管線，用於將載體流體導入該質流控制器，其中該質流控制器係加以連接以承接該第一流動管線及該第二流動管線二者；微機電系統(MEMS)科里奧利(Coriolis)感測器，用於為該製程流體與該載體流體之混合物提供密度信號和質流率信號；出口閥，用於控制藉由該質流控制器所輸出的該混合物之質流率；及控制器，用以基於該密度信號操作該入口閥且用以基於該質流率信號操作該出口閥。
  2. 如申請專利範圍第1項之質流控制器，更包含有：連接器，其接合設置在該入口閥下游和該MEMS科里奧利感測器上游的該第一流動管線及該第二流動管線，該連接器將該製程流體和該載體流體混合成該混合物。
  3. 如申請專利範圍第1項之質流控制器，其中該製程流體是製程氣體，且該載體流體是載體氣體。
  4. 如申請專利範圍第1項之質流控制器，其中導入該質流控制器的該製程流體之該流率藉由低流率所界定。
  5. 如申請專利範圍第4項之質流控制器，其中該低流率藉由每分鐘2標準立方公分(sccms)或更低的流率所界定。
  6. 如申請專利範圍第1項之質流控制器，其中該控制器建構來基於該質流率信號調整該出口閥，以達成用於該混合物的期望質流率。
  7. 如申請專利範圍第1項之質流控制器，其中該控制器建構來計算製程流體對載體流體的流體混合比率，且其中該控制器進一步建構來基於所計算之該流體混合比率調整該入口閥，以達成期望的流體混合比率。
  8. 如申請專利範圍第7項之質流控制器，其中該控制器進一步建構來基於該流體混合比率及基於該質流率信號計算該製程流體特定的質流率，且其中該控制器進一步建構來基於該製程流體特定之該計算好的質流率調整該出口閥，以達成該製程流體特定之期望質流率。
  9. 如申請專利範圍第1項之質流控制器，其中該質流控制器經由該出口閥與處理室流體連通，使得該質流控制器控制製程流體及載體流體的該混合物之輸送進入該處理室。
  10. 一種用於控制質流控制器(MFC)之方法，包含有：由該MFC的科里奧利感測器接收用於製程流體與載體流體之混合物的密度信號及質流率信號，該MFC係加以連接至該製程流體的第一流動管線及該載體流體的第二流動管線二者；基於該密度信號計算該混合物之流體混合比率；基於該流體混合比率調整進入該MFC的該製程流體之流率；基於該質流率信號計算該混合物的質流率；及基於該混合物之該質流率調整離開該MFC的該混合物之輸出流率。
  11. 如申請專利範圍第10項之用於控制質流控制器(MFC)之方法，其中該密度信號與該科里奧利感測器的管之振動頻率中的變化之測量相關聯。
  12. 如申請專利範圍第10項之用於控制質流控制器(MFC)之方法，其中該流量信號與該科里奧利感測器之管的二支臂間之振動頻率中的相移之測量相關聯。
  13. 如申請專利範圍第10項之用於控制質流控制器(MFC)之方法，其中該計算該流體混合比率的步驟包括判定該製程流體的密度及該載體流體之密度。
  14. 如申請專利範圍第10項之用於控制質流控制器(MFC)之方法，更包含有：基於該混合物的該流體混合比率及該質流率來計算該製程流體特定的質流率，其中調整該混合物之該輸出流率之該步驟係進一步基於該製程流體特定的該質流率。
  15. 如申請專利範圍第10項之用於控制質流控制器(MFC)之方法，其中當該流體混合比率指出製程流體對載體流體的比率大於期望之比率時，調整該製程流體的該流率之該步驟便會減少該製程流體之該流率，且其中當該流體混合比率指出製程流體對載體流體的比率少於該期望之比率時，調整該製程流體之該流率的該步驟便會增加該製程流體之該流率。
  16. 如申請專利範圍第10項之用於控制質流控制器(MFC)之方法，其中當該混合物的該質流率大於期望之質流率時，調整該混合物的該輸出流率的該步驟便減少該混合物之該輸出流率，且其中當該混合物的該質流率少於期望之質流率時，調整該混合物的該輸出流率的該步驟便增加該混合物之該輸出流率。
  17. 一種質流控制器，包含有： 混合及感測模組，用於將製程流體及載體流體混合成混合物，該混合及感測模組提供用於該混合物之密度信號及質流率信號，該混合及感測模組係加以連接至該製程流體的第一流動管線及該載體流體的第二流動管線二者；入口閥，用於控制進入該混合及感測模組的製程流體之流率；出口閥，用於控制離開該混合及感測模組的該混合物之輸出流率；及控制器，用以基於該密度信號來計算製程流體對載體流體的流體混合比率、及用以基於該混合物用之該質流率信號來計算該混合物的質流率，其中該控制器建構用以基於該流體混合比率調整該入口閥、及用以基於該混合物之該質流率調整該出口閥。
  18. 如申請專利範圍第17項之質流控制器，其中該控制器進一步建構來基於該混合物的該流體混合比率及該質流率計算該製程流體特定之質流率，且其中該調整該出口閥的步驟進一步基於該製程流體特定之的該質流率。
  19. 如申請專利範圍第17項之質流控制器，其中該混合及感測模組包括用於提供該混合物用的該密度信號及該質流率信號之科里奧利感測器，該混合及感測模組進一步包括設置在該入口閥下游及該科里奧利感測器上游的連接器，該連接器界定用於將該製程流體及該載體流體混合成該混合物之混合點。
  20. 如申請專利範圍第17項之質流控制器，其中該質流控制器是系統的一部份，該系統進一步包含用於藉由該質流控制器使用該混合物輸出來處理基板之處理室。
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