TWI444799B

TWI444799B - 流量控制裝置與流量測定裝置之校準方法、流量控制裝置之校準系統、及半導體製造裝置

Info

Publication number: TWI444799B
Application number: TW096146323A
Authority: TW
Inventors: Tadahiro Yasuda
Original assignee: Horiba Stec Co
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2014-07-11
Also published as: KR20090086936A; JP5002602B2; WO2008069227A1; TW200839474A; JPWO2008069227A1; CN101563663A; CN101563663B; US8104323B2; US20100145633A1; KR101444964B1

Description

流量控制裝置與流量測定裝置之校準方法、流量控制裝置之校準系統、及半導體製造裝置

本發明係關於在半導體製造處理等時控制氣體或液體等流體流量之流量控制裝置校準方法等。

自以往，製造半導體晶圓等時，吾人使用一流量控制裝置，以控制供給至腔室之氣體流量。此流量控制裝置之流量控制精度一旦有問題，即會導致半導體晶圓製品不良之產生，因此為驗證流量控制裝置是否可按照設計控制流量，會定期或是不定期地實施流量校準。

具體而言此校準如下列般進行。

例如就包含感測器部101a、控制閥101b等之熱式質量流量控制裝置(以下稱為熱式MFC101)進行流量校準時，如圖11所示，係分別將成為此校準對象之熱式MFC101、位於其下游側，成為基準之差壓式質量流量計(以下稱為差壓式MFM102)與位於其上游側之調節器加以串聯設置。在此，差壓式MFM102之校準係藉由差壓式質量流量控制器103不使閥103V動作，僅使質量流量計功能動作予以實現。

又，藉由成為校準對象之熱式MFC101之控制閥101b控制流量，俾使此控制閥101b與差壓式MFM102之間流路內流量為一定流量，差壓式MFM102達到動作穩定之目標壓力後，即比較成為校準對象之熱式MFC101感測器部輸出值與基準之差壓式MFM102之輸出值，藉此進行校準。

又，如上述之習知技術係於校準現場適當實施，未見專利文獻等中予以揭示者。

然而，以習知之構成，熱式MFC101控制自該熱式MFC101起至差壓式MFM102止之流路(靜容量)流量為一定，因此差壓式MFM102內之壓力上昇如圖12所示呈一定之斜率，達到該目標壓力需要時間。因此產生直到校準開始為止等待時間長，進而導致校準時間變長之弊病。

如此之等待時間產生於利用壓力、溫度、容積、時間之ROR(Rate of rise)型及以層流元件阻抗體之質量流量累計值與氣體狀態方程式進行之診斷型(Gas Law check of Integrated Flow Equation (”G-LIFE”)型)雙方。

著眼於如此之課題，本發明主要目的在於提供一流量控制裝置之校準方法，可盡量縮短包含等待時間校準所需之時間，並進行精度佳之校準。

亦即，依本發明之流量控制裝置之校準方法中，該流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量為所賦予之目標流量；該流量控制裝置之校準方法之特徵在於：將成為校準對象之流量控制裝置及成為基準之流量控制裝置自上游以此順序串聯設置在成為流量控制對象之流體流動之流路上，使該成為校準對象之流量控制裝置進入該閥幾乎處於全開狀態之流量非控制狀態，並在藉由該成為基準之流量控制裝置控制流體流量於既定流量之狀態下判斷該成為校準對象之流量控制裝置所測定之實測流量是否處於該成為基準之流量控制裝置所測定之實測流量之既定範圍內。

依此，使成為校準對象之流量控制裝置進入其閥幾乎處於全開狀態之流量非控制狀態，因此可使自成為校準對象之流量控制裝置起至成為基準之流量控制裝置止之流路(靜容量)壓力立即上昇，可使成為基準之流量控制裝置瞬間達到其動作穩定之目標壓力。因此可盡量縮短包含等待時間校準所需之時間，可進行精度佳之校準。

又，為使其可更為正確地進行判斷，宜藉由成為基準之流量控制裝置於多點控制流體流量，分別於各點判斷該成為校準對象之流量控制裝置之實測流量是否處於該成為基準之流量控制裝置之實測流量之既定範圍內。

若將該控制流路壓力於一定之壓力控制裝置設於成為校準對象之流量控制裝置更上游或流量控制裝置之間，則可使成為校準對象之流量控制裝置動作穩定，以順暢進行校準。

本發明之較佳態樣中可舉一例，使用成為基準之流量控制裝置，其與成為校準對象之流量控制裝置流量測定原理不同。例如，若使用熱式之成為校準對象之流量控制裝置，使用差壓式之成為基準之流量控制裝置，則壓力式與熱式相比穩定性佳，且因下游側為負壓(真空壓)而可充分發揮其功能。另一方面，熱式與壓力式相比價格或動作條件佳。因此，藉由組合此等者可實現發揮兩方式優點以低價格構築高性能氣體系統。

若使用成為基準之流量控制裝置，該成為基準之流量控制裝置中閥配置在其流量測定部之上游側，則閥設置於下游側時雖然壓力變化範圍廣難以進行高精度之校正，但藉由使閥位於上游側，使流量測定部位於腔室側(真空側)可限定壓力變化範圍，可實現更高精度之校準。

該成為基準之流量控制裝置包含：非線性阻抗體，設於該流路上；及壓力感測器，測定此非線性阻抗體之差壓；且係根據由該壓力感測器所測定之壓力測定流量之差壓式者，並且該非線性阻抗體係例如層流元件，具有其兩端間差壓愈小，流動於該阻抗體之流量差壓微分值愈小之特性，可在小流量區域以高精度校準流量。又，該壓力感測器中，嚴格來說宜測定非線性阻抗體上游側及下游側兩端之絶對壓，再自此求取差壓，但如下游側為真空其係固定壓時，亦可僅於上游側配置壓力感測器。且反過來上游側係固定壓時，亦可僅於下游側配置壓力感測器。

另一方面，係如此之非線性阻抗體時，在大流量區域誤差會增大，因此在大流量區域宜使用流動於內部之流量與兩端間差壓之關係係線性，有效流量容量大於該非線性阻抗體之孔口等線性阻抗體進行校準。

然而，在大流量區域供校準之成為基準之孔口等線性阻抗體之特性會因流體種類變更或腐蝕性氣體之影響等所造成之經時變化等變化，因此例如單純組合小流量區域與大流量區域以進行流量範圍廣之校準時，每次校準均需校正線性阻抗體，校準手續煩雜，非常費事。

在此，為解決此一問題，實現在短時間內進行廣範圍之校準，於小流量區域校準時同時進行線性阻抗體之校正(或流量特性之掌握)即可。

亦即，於成為基準之流量控制裝置下游設置線性阻抗體，在該各點判斷時，藉由對該線性阻抗體兩端間差壓亦加以測定，自此等各差壓與該成為基準之流量控制裝置所測定之實測流量之對應關係計算該線性阻抗體之流量特性。

又，在超過成為基準之流量控制裝置之限定流量之區域，亦即大流量區域，判斷該成為校準對象之流量控制裝置所測定之實測流量是否處於自該線性阻抗體之流量特性所計算之計算流量之既定範圍內即可。

本發明之流量控制裝置之校準系統之較佳態樣中可舉例如下，即一種流量控制裝置之校準系統，該流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量為所賦予之目標流量；該流量控制裝置之校準系統之特徵在於包含：流路，供成為流量控制對象之流體流動；成為校準對象之流量控制裝置，設置於該流路上；成為基準之流量控制裝置，位於該流路上該成為校準對象之流量控制裝置下游側，與該成為校準對象之流量控制裝置串聯設置；及資訊處理裝置，在成為校準對象之流量控制裝置處於閥被固定在幾乎處於全開狀態之流量非控制狀態，且藉由成為基準之流量控制裝置控制流體流量為既定流量之狀態下，接收自各流量控制裝置所輸出之流量測定訊號，可判斷成為校準對象之流量控制裝置之流量測定訊號顯示之實測流量是否處於成為基準之流量控制裝置之流量測定訊號顯示之實測流量之既定範圍內並將結果加以輸出。

本發明之半導體製造裝置之較佳態樣中可舉例如下，即一種半導體製造裝置，可校準一流量控制裝置，該流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量為所賦予之目標流量；該半導體製造裝置之特徵在於包含：處理腔室，用以製造半導體；流路，朝該處理腔室供給半導體製造用流體；成為校準對象之流量控制裝置，設於該流路上；成為基準之流量控制裝置，位於該流路上該成為校準對象之流量控制裝置下游側，與該成為校準對象之流量控制裝置串聯設置；及資訊處理裝置，在成為校準對象之流量控制裝置處於閥被固定在幾乎處於全開狀態之流量非控制狀態，且藉由成為基準之流量控制裝置控制流體流量為既定流量之狀態下，接收自各流量控制裝置所輸出之流量測定訊號，可判斷成為校準對象之流量控制裝置之流量測定訊號顯示之實測流量是否處於成為基準之流量控制裝置之流量測定訊號顯示之實測流量之既定範圍內並將結果加以輸出。

本發明之流量測定裝置之校準方法之較佳態樣中可舉例如下，即一種流量測定裝置之校準方法，使用一基準之流量控制裝置校準包含測定流體流量之流量測定部之校準對象之流量測定裝置，該基準之流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量為所賦予之目標流量；該流量測定裝置之校準方法之特徵在於：將該校準對象之流量測定裝置及該基準之流量控制裝置自上游以此順序串聯設置在成為流量控制對象之流體流動之流路上，在藉由該基準之流量控制裝置控制流體流量為既定流量之狀態下，判斷該校準對象之流量測定裝置所產生之實測流量是否處於該基準之流量控制裝置所測定之實測流量之既定範圍內。

依如以上說明之本發明，使成為校準對象之流量控制裝置進入其閥幾乎處於全開狀態之流量非控制狀態，因此可使自成為校準對象之流量控制裝置起至成為基準之流量控制裝置止之靜容量壓力立即上昇，可使成為基準之流量控制裝置瞬間達到其動作穩定之目標壓力。因此，可盡量縮短包含等待時間校準所需之時間，並進行精度佳之校準。

實施發明之最佳形態

以下參照圖示說明關於依本發明各種實施形態之流量控制裝置校準系統A。

<第1實施形態>

本實施形態之流量控制裝置校準系統A係如圖1所示，作為例如半導體製造裝置P之一部分，用以供控制供給至其處理腔室C之各種氣體流量之流量控制裝置進行校準。具體而言此校準系統A包含：氣體供給線1a、1b、…(以下統稱「氣體供給線1」)，供例如處理氣體或蝕刻氣體等半導體製造用之各種氣體流動；腔室用線2及校準用線3a、3b、3c(以下統稱「校準用線3」)，並聯設置於較此氣體供給線1匯流之匯流點更下游之一側；成為校準對象之流量控制裝置4a、4b、…(以下統稱「成為校準對象之流量控制裝置4」)，分別設於氣體供給線1上；成為基準之流量控制裝置5a、5b、5c(以下統稱「成為基準之流量控制裝置5」)，分別設於校準用線3上；壓力控制裝置6a、6b…(以下統稱「壓力控制裝置6」)，位於成為校準對象之流量控制裝置4之上游側，設於氣體供給線1上；及資訊處理裝置7，使各流量控制裝置進行既定動作，判斷成為校準對象之流量控制裝置4之實測流量是否處於成為基準之流量控制裝置5所產生之實測流量既定範圍內。

以下詳述各部。

氣體供給線1中，其上游側分別連接儲存各種氣體，未圖示之氣體耐高壓容器，其下游側於匯流部1x匯流，可朝處理腔室C供給單獨氣體或混合氣體。

腔室用線2係用以將自氣體供給線1流至之各種氣體供給至處理腔室C之線。設置閥2V，俾使校準時各種氣體不流動於此腔室用線2。此閥2V係藉由資訊處理裝置7開合控制。

複數(於本實施形態為3條)之校準用線3並聯設置於該匯流部1x下游側。於各校準用線3配置有可校準之流量範圍不同，亦即流量控制範圍不同之成為基準之流量控制裝置5。具體而言，於校準用線3a配置有可測定(控制)20~200SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute，每分鐘標準毫升)流量之成為基準之流量控制裝置5a，於校準用線3b配置有可測定(控制)200~2,000SCCM流量之成為基準之流量控制裝置5b，於校準用線3c配置有可測定(控制)2,000~20,000SCCM流量之成為基準之流量控制裝置5c。又，於此等成為基準之流量控制裝置5之上游側設有閥3Va、3Vb、3Vc。並設置閥3Vx，俾使非校準時各種氣體不流動於此校準用線3中。此等閥3Va~3Vc及3Vx係藉由資訊處理裝置7開合控制。

成為校準對象之流量控制裝置4於本實施形態中係熱式質量流量控制裝置。藉由來自外部之指令訊號驅動此成為校準對象之流量控制裝置4，該指令訊號賦予設定流量時，於其內部進行局部反饋控制，控制閥俾使其為此設定流量，除此之外，亦可依同指令訊號之內容進行開環控制，使閥進入全開或是全閉狀態。其內部構成如圖2所示，包含：內部流路40；流量感測器部41，測定流動於此內部流路40內之流體流量；流量控制閥42，設於此流量感測器部41之例如下游側；及流量控制處理機構43。

以下更具體地說明各部。

內部流路40之詳細情形雖未圖示，但包含：導入端口及導出端口，連接氣體供給線1；及中空細管及旁通部，於此等端口間暫時分支後匯流。

流量感測器部41之詳細情形亦未圖示，但包含例如一對感熱感測器(熱感測器)，設於中空細管中，藉由此感熱感測器，流體瞬間流量作為電性訊號被檢測出來，再藉由內部電路放大此電性訊號等，以作為具有對應檢測流量數值之流量測定訊號加以輸出。

流量控制閥42之詳細情形亦未圖示，但其構成係例如藉由利用壓電元件之致動器使其閥開度可變化者。藉由來自流量控制處理機構43之開度控制訊號驅動致動器，調整閥開度至對應此開度控制訊號數值之開度。

流量控制處理機構43係以包含未圖示之CPU或內部記憶體、A/D轉換器、D/A轉換器等之數位或類比電路、用以與流量控制閥42等通訊之通訊介面、輸入介面等構成。又，其接收來自資訊處理裝置7等外部之指令訊號並解釋其內容，例如指令訊號顯示設定流量時，進行局部反饋控制，俾使其為此設定流量。具體而言，其自偏差產生控制流量控制閥42閥開度之開度控制訊號，對流量控制閥42輸出此開度控制訊號，俾使由流量感測器部41檢測之檢測流量為該設定流量。

成為基準之流量控制裝置5在此係差壓式質量流量控制裝置，如圖2所示，包含：內部流路50，供氣體流動；流量控制閥51，設於此內部流路50流路上；差壓產生用阻抗體52；壓力感測器53、54，分別測定此阻抗體52各端壓力；溫度感測器55，偵測導入口側之流動於內部流路50內之氣體溫度；及流量控制處理機構56。

內部流路50以上游端為導入端口，以下游端為導出端口分別形成開口，導入端口透過外部管道連接氣動閥、壓力調節器及氣體耐高壓容器(其中任一者皆未經圖示)。

流量控制閥51之詳細情形雖未圖示，但其構成係例如藉由以壓電元件等構成之致動器使其閥開度可變化者，自流量控制處理機構56收到開度控制訊號，藉此驅動該致動器，調整至對應此開度控制訊號數值之閥開度以控制氣體流量。

阻抗體52包含導入自流量控制閥51流至之氣體之導入口及將其導出之導出口，使差壓產生於此等導入口與導出口之間。此實施形態中，阻抗體52例如圖3所示，使用具有差壓愈小流動於該阻抗體52內之流量差壓微分值愈小之特性之層流元件等非線性阻抗體。

壓力感測器有二，係入口側感測器53與出口側感測器54。入口側感測器53偵測流動於阻抗體52之一次側，亦即導入口側內部流路50之氣體壓力。出口側感測器54偵測流動於阻抗體52之二次側，亦即導出口側內部流路50之氣體壓力。本實施形態中係使用絶對壓型壓力感測器於此等壓力感測器53、54。

流量控制處理機構56以包含未圖示之CPU或內部記憶體、A/D轉換器、D/A轉換器等數位或類比電路、用以與流量控制閥51等通訊之通訊介面、輸入介面等構成。又，藉由按照記憶於該內部記憶體內之程式使CPU或其周邊設備協同動作，此流量控制處理機構56至少可發揮作為下列者之功能：流量計算部(未圖示)，根據各感測器53、54偵測之壓力值計算氣體質量流量；偏差計算部(未圖示)，計算以此流量計算部求得之氣體質量流量與流量設定值之偏差；控制值計算部(未圖示)，對以此偏差計算部求得之偏差至少施以比例運算(除此之外亦可包含積分運算、微分運算等)，計算反饋控制流量控制閥51之反饋控制值；及閥控制訊號輸出部(未圖示)，使包含根據以此控制值計算部求得之反饋控制值之數值之開度控制訊號產生，對流量控制閥51輸出此開度控制訊號。

壓力控制裝置6由例如調節器構成，進行反饋控制，俾使該壓力控制裝置6下游側線之壓力為目標壓力。該目標壓力之數值可藉由來自資訊處理裝置7之指令訊號設定。

資訊處理裝置7以包含未圖示之CPU或內部記憶體、A/D轉換器、D/A轉換器等數位或類比電路、用以與成為校準對象之流量控制裝置4及成為基準之流量控制裝置5各部通訊之通訊介面、輸入介面、液晶顯示器等顯示裝置等構成，可為專用者，亦可一部分或全部利用個人電腦等通用電腦。且可不使用CPU而僅以類比電路發揮作為以下各部之功能，亦可使其一部分功能與半導體製造裝置P中之控制裝置(省略圖示)或各流量控制裝置4、5之流量控制處理機構兼用等，實質上無需為一體而為藉由有線或無線相互連接之複數設備所構成者。

又，此資訊處理裝置7中，該內部記憶體內收納有既定程式，按照此程式使CPU或其周邊設備協同動作，藉此，如圖4所示，使其至少發揮作為狀態控制部7a、訊號接收部7b、判斷部7c等之功能。以下詳述各部。

狀態控制部7a因輸入介面之既定操作等而產生之校準開始命令而受到觸發，輸出用以校準之指令訊號以使成為校準對象之流量控制裝置4、成為基準之流量控制裝置5、壓力控制裝置6分別根據該指令訊號動作。關於具體之校準動作於後敘述之。

訊號接收部7b自成為校準對象之流量控制裝置4之流量感測器部41接收校準用流量測定訊號，並自成為基準之流量控制裝置5之流量計算部接收成為基準之流量測定訊號。

判斷部7c比較由訊號接收部7b接收之校準用流量測定訊號與基準之流量測定訊號，判斷校準用流量測定訊號所顯示之實測流量是否處於基準之流量測定訊號所顯示之實測流量既定範圍內，再輸出判斷結果。判斷結果之輸出態樣可應畫面輸出或印刷輸出等實施態樣適當設定。

其次參照圖5說明關於如以上所構成之流量控制裝置之校準系統A其校準程序。

首先，操作資訊處理裝置7之輸入介面等以開始校準。一旦如此，此校準開始命令即被傳達至資訊處理裝置7之狀態控制部7a。

狀態控制部7a受到此校準開始命令之觸發，輸出指令訊號，使成為校準對象之流量控制裝置4進入閥42全開之流量非控制狀態(步驟S1)。亦即，於此流量非控制狀態中，成為校準對象之流量控制裝置4僅負責執行作為質量流量計之功能。

且在其另一方面，狀態控制部7a對壓力控制裝置6亦輸出指令訊號，使壓力控制裝置6進行局部反饋控制，俾使該壓力控制裝置6 下游側流路3之壓力為包含於該指令訊號中之一定之目標壓力(步驟S2)。

又，該狀態控制部7a朝成為基準之流量控制裝置5輸出包含流量設定值之指令訊號，使成為基準之流量控制裝置5進行局部反饋控制，使此成為基準之流量控制裝置5進入流量控制狀態(流量控制處理機構56根據指令訊號顯示之流量設定值與實際測定之流量測定值之偏差進行PID控制等狀態)(步驟S4)。

其次，訊號接收部7b自成為校準對象之流量控制裝置4之流量感測器部41接收校準用流量測定訊號，並自成為基準之流量控制裝置5之流量計算部接收基準之流量測定訊號，判斷部7c隨即比較接收之校準用流量測定訊號與基準之流量測定訊號。又，判斷校準用流量測定訊號顯示之實測流量是否處於基準之流量測定訊號顯示之實測流量既定範圍內，再輸出判斷結果(步驟S5)。

又，此實施形態中係藉由成為基準之流量控制裝置5在不同數值之多點控制流體流量，該判斷部7c分別於各點判斷該成為校準對象之流量控制裝置4之實測流量是否處於該成為基準之流量控制裝置5之實測流量既定範圍內(步驟S3、S5、S7)。例如就成為校準對象之流量控制裝置4a進行100SCCM或50SCCM之流量校準時，使可測定(控制)20~200SCCM流量之成為基準之流量控制裝置5a以50%或25%動作並判斷即可。且就此成為校準對象之流量控制裝置4b進行1,000SCCM之流量校準時，使可測定(控制)200~2,000SCCM流量之成為基準之流量控制裝置5b以50%動作並判斷即可。如此即可就一成為校準對象之流量控制裝置任意選擇流量控制範圍不同之複數之成為基準之流量控制裝置以進行流量校準，於多點比較各實測流量以在幅度更廣之流量範圍內取得正確之流量校準判斷結果。

又，依如此構成之流量控制裝置校準系統A，在使成為校準對象之流量控制裝置4進入流量非控制狀態，藉由成為基準之流量控制裝置5使流體流量控制為既定流量之狀態下進行流量校準，因此，如圖6所示，可使自成為校準對象之流量控制裝置4起至成為基準之流量控制裝置5止之流路(靜容量)壓力立即上昇，可瞬間使成為基準之流量控制裝置5達到其動作穩定之目標壓力。因此可盡量縮短包含等待時間校準所需之時間，可進行精度佳之校準。且以壓力控制裝置6控制成為校準對象之流量控制裝置4與成為基準之流量控制裝置5之間之壓力一定，因此可使成為校準對象之流量控制裝置4之動作穩定，以順暢進行校準。

且藉由成為基準之流量控制裝置5在多點控制流體流量，分別於各點判斷該成為校準對象之流量控制裝置4實測流量是否處於該成為基準之流量控制裝置5實測流量之既定範圍內。因此可知流量線性度及零點而使更為正確之判斷得以實現。

且成為校準對象之流量控制裝置4係使用熱式者，成為基準之流量控制裝置5係使用差壓式者，因此可實現以低價格構築高性能之氣體系統。

且所使用之成為基準之流量控制裝置5中係將流量控制閥51配置於較其壓力感測器53、54更為上游之一側，感測器53、54位於腔室側(真空側)，因此可限定壓力變化範圍，實現更高精度之校準。

且設置複數校準用線3，分別於各校準用線3配置可校準流量範圍不同，換言之流量控制範圍不同之成為基準之流量控制裝置5，因此可在使用者所欲校準之流量範圍內以高精度進行校準。

<第2實施形態>

其次說明關於本發明之第2實施形態。又，於本實施形態中，對應該第1實施形態之構成要素被賦予同一符號。

於此第2實施形態中，僅使用一成為基準之流量控制裝置5，並如圖7所示，於成為基準之流量控制裝置5下游側設置線性阻抗體(在此為孔口)8。此線性阻抗體8如圖8所示，流動於其內部之流量與兩端間差壓之關係係線性，有效流量容量大於該非線性阻抗體52。又，圖7中，符號BL係一旁通線，用以於使用線性阻抗體8進行校準時，不透過成為基準之流量控制裝置而引導流體至線性阻抗體8。

且資訊處理裝置7如圖9所示，除狀態控制部7a、訊號接收部7b、判斷部7c外，具有作為流量特性計算部7d之功能。

其次說明關於以此第2實施形態校準時資訊處理裝置7之動作。

首先，在由成為基準之流量控制裝置5所限定之流量內，亦即可以用以校準之充分之精度控制流量之小流量區域中，與該第1實施形態相同，資訊處理裝置7在流量不同之各點比較校準用流量測定訊號與基準流量測定訊號，判斷校準用流量測定訊號顯示之實測流量是否處於基準流量測定訊號顯示之實測流量既定範圍內。

此時，由資訊處理裝置7之判斷部7c於各點進行判斷之同時，該流量特性計算部7d亦測定該線性阻抗體8兩端間之差壓，藉此，自此等各差壓與該成為基準之流量控制裝置5所產生之實測流量之對應關係計算該線性阻抗體8之流量特性並記憶於記憶體內。此流量特性雖係於小流量區域所得者，但可自此導出在大流量區域中流動於該線性阻抗體8內之流量與差壓之關係。

又，此實施形態中，線性阻抗體8之兩端間差壓其二次側壓力為0(亦即真空)，因此測定一次側壓力即可，使用該成為基準之流量控制裝置5之出口側感測器54作為測定此一次側壓力之感測器。當然，亦可於線性阻抗體8兩端設置專用之壓力感測器。

其次切換切換閥SV，流體透過旁通線BL被導入線性阻抗體8。

又，在超過成為基準之流量控制裝置5所產生之控制限定流量之區域，亦即大流量區域進行校準。具體而言，該判斷部7c判斷該成為校準對象之流量控制裝置4所產生之實測流量是否處於自該線性阻抗體8流量特性所計算之計算流量之既定範圍內。判斷與該小流量區域相同，在複數、不同之流量點進行。

又，旁通線非必需，亦可在大流量區域校準時，令其進入使成為基準之流量控制裝置5之閥51全開之流量非控制狀態，使流體透過成為基準之流量控制裝置5被導入線性阻抗體8。

又，依如此者，即可在使用線性阻抗體8校準，於小流量區域內無法保證校準精度時，藉由使用具有上述流量特性之非線性阻抗體52於小流量區域內以高精度進行流量校準。

另一方面，雖然在大流量區域使用如此特性之非線性阻抗體52時，誤差有增大之虞，但因可在此大流量區域使用線性阻抗體8，因此於大流量區域內校準之高精度亦獲得保證，結果使得校準可橫跨非常廣之流量範圍並高精度地進行。

且為大流量區域之校準作為基準所使用之線性阻抗體8會因流體種類變更或腐蝕性氣體之影響等所導致之經時變化等而使其流量特性變化，因此本來每次校正均需另外測定流量特性，然而於此第2實施形態中，在該小流量區域校準時，已同時計算‧掌握線性阻抗體8之流量特性，因此可實現以短時間進行不費事之校準。

又，本發明不限於上述實施形態。

例如成為校準對象之流量控制裝置不限於係熱式者。且成為基準之流量控制裝置亦不限於係差壓式者。

於該實施形態中係將壓力控制裝置設於成為校準對象之流量控制裝置上游，但亦可設置於成為校準對象之流量控制裝置與成為基準之流量控制裝置之間。

且亦可將複數之成為校準對象之流量控制裝置串聯配置在氣體供給線上。例如圖10所示，可將複數(圖10中係3個)之同一成為校準對象之流量控制裝置4串聯配置在氣體供給線1上，一齊判斷各成為校準對象之流量控制裝置4所產生之實測流量是否處於基準之流量控制裝置5顯示之實測流量之既定範圍內。藉此，可增加每單位時間可校準之個數，對例如工廠出廠時之校準有用。此時，串聯配置於氣體供給線上之複數之成為校準對象之流量控制裝置4亦可為不同者。

本發明中雖設置有複數校準用線，分別在各校準用線上配置可校準之流量範圍不同，換言之流量控制範圍不同之成為基準之流量控制裝置，但校準用線亦可為一條。

且亦可以校準對象為包含測定流體流量之流量測定部之流量測定裝置。此時若亦使用基準之流量控制裝置以與上述校準方法相同之方法進行校準，則可盡量縮短包含等待時間校準所需之時間，並進行精度佳之校準。

除此之外，關於各部具體構成亦不限於上述實施形態，可在不逸脫本發明趣旨之範圍內進行各種變形。

【產業上利用性】

依本發明，使成為校準對象之流量控制裝置進入其閥幾乎處於全開狀態之流量非控制狀態，因此可使自成為校準對象之流量控制裝置起至成為基準之流量控制裝置止之靜容量壓力立即上昇，可瞬間使成為基準之流量控制裝置達到其動作穩定之目標壓力。因此，可盡量縮短包含等待時間校準所需之時間，並進行精度佳之校準。

101a‧‧‧感測器部

101b‧‧‧控制閥

101‧‧‧熱式MFC

102‧‧‧差壓式MFM

103‧‧‧差壓式質量流量控制器

103V、2V、3Va、3Vb、3Vc、3Vx‧‧‧閥

A‧‧‧流量控制裝置校準系統

P‧‧‧半導體製造裝置

C‧‧‧處理腔室

1、1a、1b、~‧‧‧氣體供給線

2‧‧‧腔室用線

3、3a、3b、3c‧‧‧校準用線(流路)

4、4a、4b、~‧‧‧成為校準對象之流量控制裝置

5、5a、5b、5c‧‧‧成為基準之流量控制裝置

6、6a、6b~‧‧‧壓力控制裝置

7‧‧‧資訊處理裝置

1x‧‧‧匯流部

40、50‧‧‧內部流路

41‧‧‧流量感測器部

42、51‧‧‧流量控制閥(閥)

43、56‧‧‧流量控制處理機構

52‧‧‧阻抗體(非線性阻抗體)

53‧‧‧入口側感測器(壓力感測器)(感測器)

54‧‧‧出口側感測器(壓力感測器)(感測器)

55‧‧‧溫度感測器

7a‧‧‧狀態控制部

7b‧‧‧訊號接收部

7c‧‧‧判斷部

7d‧‧‧流量特性計算部

8‧‧‧線性阻抗體

SV‧‧‧切換閥

S1~S7‧‧‧步驟

BL‧‧‧旁通線

圖1係顯示包含依本發明一實施形態之校準系統之半導體製造裝置之示意圖。

圖2係同一實施形態中校準系統之設備構成圖。

圖3係顯示同一實施形態中非線性阻抗體流量與差壓關係之流量特性圖。

圖4係同一實施形態中校準系統資訊處理裝置之功能構成圖。

圖5係用以說明同一實施形態中依資訊處理裝置進行校準動作之流程圖。

圖6係用以說明同一實施形態中使校準系統動作時之壓力狀態圖。

圖7係本發明第2實施形態中校準系統之設備構成圖。

圖8係顯示同一實施形態中線性阻抗體流量與差壓關係之流量特性圖。

圖9係同一實施形態中校準系統之資訊處理裝置功能構成圖。

圖10係顯示依本發明另一實施形態校準系統之示意圖。

圖11係習知校準系統之設備構成圖。

圖12係用以說明使習知校準系統動作時之壓力狀態圖。

Claims

一種流量控制裝置之校準方法，該流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量等於所賦予之目標流量；流量控制裝置之校準方法係：將成為校準對象之流量控制裝置及成為基準之流量控制裝置，自上游以此順序串聯設置在成為流量控制對象之流體所流過之流路上，使該成為校準對象之流量控制裝置成為該閥幾乎處於全開狀態之流量非控制狀態，並在藉由該成為基準之流量控制裝置將流體流量控制成既定流量之狀態下，判斷該成為校準對象之流量控制裝置所測定之實測流量是否處於該成為基準之流量控制裝置所測定之實測流量的既定範圍內。
如申請專利範圍第1項之流量控制裝置之校準方法，其中，藉由成為基準之流量控制裝置在多點控制流體流量，並分別於各點，判斷該成為校準對象之流量控制裝置之實測流量是否處於該成為基準之流量控制裝置之實測流量的既定範圍內。
如申請專利範圍第1或2項之流量控制裝置之校準方法，其中，在成為校準對象之流量控制裝置之更上游或流量控制裝置之間，設置用以將該流路的壓力控制成一定之壓力控制裝置。
如申請專利範圍第1或2項之流量控制裝置之校準方法，其中，該成為基準之流量控制裝置，係使用與該成為校準對象之流量控制裝置在流量測定原理為不同者。
如申請專利範圍第4項之流量控制裝置之校準方法，其中，該成為校準對象之流量控制裝置係使用熱式者，而該成為基準之流量控制裝置係使用差壓式者。
如申請專利範圍第5項之流量控制裝置之校準方法，其中，該成為基準之流量控制裝置，係使用在較其流量測定部更上游側配置有閥者。
如申請專利範圍第2項之流量控制裝置之校準方法，其中，該成為基準之流量控制裝置包含：非線性阻抗體，具有其兩端間差壓愈小則流過該阻抗體之流量的差壓微分值愈小之特性；及壓力感測器，測定在該非線性阻抗體產生之該差壓；且該成為基準之流量控制裝置，係根據由該壓力感測器測定之差壓進行流量測定之差壓式者；在成為基準之流量控制裝置下游設置有線性阻抗體，流過該線性阻抗體內部之流量與其兩端間之差壓的關係係成線性；於進行該各點之判斷時，藉由對該線性阻抗體兩端間的差壓一併加以測定，由此等各差壓與該成為基準之流量控制裝置所測定之實測流量的對應關係，計算該線性阻抗體之流量特性；於超過成為基準之流量控制裝置之限定流量之區域，判斷該成為校準對象之流量控制裝置所測定之實測流量是否處於自該線性阻抗體之流量特性所計算之計算流量的既定範圍內。
一種流量控制裝置之校準系統，該流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量等於所賦予之目標流量；該流量控制裝置之校準系統包含：流路，供成為流量控制對象之流體流過；成為校準對象之流量控制裝置，設置於該流路上；成為基準之流量控制裝置，於該流路上串聯設置在該成為校準對象之流量控制裝置的下游側；及資訊處理裝置，在成為校準對象之流量控制裝置處於閥被固定在幾乎全開狀態之流量非控制狀態，且藉由成為基準之流量控制裝置將流體流量控制為既定流量之狀態下，接收自各流量控制裝置所輸出之流量測定訊號，判斷成為校準對象之流量控制裝置之流量測定訊號所顯示之實測流量是否在成為基準之流量控制裝置之流量測定訊號所顯示之實測流量的既定範圍內，並將結果加以輸出。
一種半導體製造裝置，可施行一流量控制裝置的校準，該流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量等於所賦予之目標流量；該半導體製造裝置包含：處理腔室，用以製造半導體；流路，朝該處理腔室供給半導體製造用流體；成為校準對象之流量控制裝置，設於該流路上；成為基準之流量控制裝置，於該流路上串聯設置在該成為校準對象之流量控制裝置的下游側；及資訊處理裝置，在成為校準對象之流量控制裝置處於閥被固定在幾乎全開狀態之流量非控制狀態，且藉由成為基準之流量控制裝置將流體流量控制為既定流量之狀態下，接收自各流量控制裝置所輸出之流量測定訊號，判斷成為校準對象之流量控制裝置之流量測定訊號所顯示之實測流量是否在成為基準之流量控制裝置之流量測定訊號所顯示之實測流量的既定範圍內，並將結果加以輸出。
一種流量測定裝置之校準方法，利用基準之流量控制裝置對於校準對象之流量測定裝置進行校準，該校準對象之流量測定裝置包含測定流體流量用之流量測定部；該基準之流量控制裝置包含：閥；流量測定部，測定通過該閥之流體流量；及閥控制機構，控制該閥，俾使由該流量測定部測定之實測流量等於所賦予之目標流量；該流量測定裝置之校準方法係：將該校準對象之流量測定裝置及該基準之流量控制裝置，在成為流量控制對象之流體流動之流路上，自上游以此順序串聯設置，於藉由該基準之流量控制裝置將流體流量控制為既定流量之狀態下，判斷該校準對象之流量測定裝置所測定之實測流量是否在該基準之流量控制裝置所測定之實測流量的既定範圍內。