專(zhuān)利名稱(chēng)：氣體流量校準(zhǔn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體流量校準(zhǔn)的方法，尤其涉及一種半導(dǎo)體加工設(shè)備的供氣系統(tǒng)的氣體流量校準(zhǔn)的方法。

背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體硅片加工過(guò)程中，薄膜的淀積，刻蝕速率都依靠進(jìn)入反應(yīng)室的工藝氣體的質(zhì)量流量以及反應(yīng)室的壓力等條件。每種半導(dǎo)體硅片加工設(shè)備，不同的工藝都需要不同的氣體的流量配比。工藝氣體流量配比的誤差，會(huì)造成工藝不穩(wěn)定，進(jìn)而影響整個(gè)芯片良率。因此對(duì)工藝氣體流量的精確測(cè)定與控制在半導(dǎo)體硅片加工設(shè)備中至關(guān)重要。
目前，一方面采用高精度的MFC(質(zhì)量流量控制器)來(lái)測(cè)量和控制工藝氣體的流量，另一方面通過(guò)測(cè)定實(shí)際工藝氣體的流量，對(duì)MFC的測(cè)量值進(jìn)行校準(zhǔn)。
現(xiàn)在常有的氣體流量校準(zhǔn)的方案一般有兩種 方案一是，根據(jù)理想氣態(tài)方程 PV＝nRT(公式1.1) 其中，P為氣體壓強(qiáng)；V為氣體體積；n為氣體物質(zhì)的量；T為氣體的絕對(duì)溫度；R為氣體常量。
當(dāng)V，T一定時(shí)，一定流量Q的氣體通入固定V的容器中，時(shí)間t1時(shí)的體積V內(nèi)的氣體摩爾數(shù) n1＝P1V/RT(公式1.2) 一直往V中通入固定流量的氣體， 時(shí)間t2時(shí)的體積V內(nèi)的氣體摩爾數(shù) n2＝P2V/RT(公式1.3) 根據(jù)上述公式1.2、1.3，t2-t1時(shí)間內(nèi)的氣體摩爾數(shù)變化量為 n2-n1＝(P2-P1)V/RT(公式1.4) 根據(jù)氣體流量 Q＝(n2-n1)/(t2-t1)＝(P2-P1)V/(t2-t1)RT(公式1.5) 可以得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的流量公式 (公式1.6) 式中StdTemp為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
公式1.6經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化及單位和系數(shù)的換算 可以得到一個(gè)計(jì)算氣體流量的公式 Q＝79[273/(273+T)][V＊ΔP/Δt] (公式1.7) 對(duì)固定體積的反應(yīng)腔室，假設(shè)其溫度不變，通過(guò)固定流量的氣體時(shí)，通過(guò)測(cè)量某段時(shí)間內(nèi)的壓力的變化，可以計(jì)算MFC(質(zhì)量流量控制器)的流量Q。然后將計(jì)算的流量與MFC測(cè)得的流量相比較，得出一個(gè)修正值。
這種方案計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，但是由于檢測(cè)流量值和反應(yīng)室容積V以及反應(yīng)室溫度T有關(guān)系，而實(shí)際應(yīng)用中氣路中的氣體體積未被考慮，且氣路中的氣體溫度同反應(yīng)室內(nèi)氣體溫度有一定差異，因此該方法誤差較大，一般精度為5％。
方案二是 根據(jù)上述理想氣態(tài)方程公式1.1PV＝nRT可以得到 (公式2.1) 公式2.1中，對(duì)于特定的反應(yīng)腔室，在一定溫度下Kc是個(gè)常數(shù)。
對(duì)公式2.1求導(dǎo)，可得 (公式2.2) 目前，使用的方法是，往反應(yīng)室中通入氣體，測(cè)量反應(yīng)室的壓升率。通常情況下，利用惰性氣體可以確定常數(shù)Kc。然后根據(jù)Kc，來(lái)檢驗(yàn)其余工藝氣體。具體實(shí)現(xiàn)如下 第一步根據(jù)參考?xì)怏w(惰性氣體)確定常數(shù)Kc； 第二步往反應(yīng)室通入工藝氣體，測(cè)量固定時(shí)間內(nèi)的壓升率，根據(jù)下面公式2.3計(jì)算出工藝氣體流量。
(公式2.3) 該方案校驗(yàn)精度較高，但是Kc與溫度T和容積V相關(guān)，對(duì)于在線(xiàn)設(shè)備，必須保證兩次校驗(yàn)時(shí)的Kc一致。由于以惰性氣體MFC為基準(zhǔn)計(jì)算Kc，惰性氣體MFC的漂移將影響該方法的精確性，當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)若要進(jìn)行校驗(yàn)需要從新通入氣體確定Kc值，這也增加了成本延長(zhǎng)了校驗(yàn)時(shí)間。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種校準(zhǔn)精度高、速度快、配置靈活的氣體流量校準(zhǔn)的方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明氣體流量校準(zhǔn)的方法，用于對(duì)反應(yīng)室的供氣系統(tǒng)的氣體流量進(jìn)行校驗(yàn)，所述供氣系統(tǒng)的供氣管路上設(shè)有氣體流量控制裝置MFC，包括以下步驟 A、所述供氣系統(tǒng)新安裝MFC時(shí)，首先測(cè)定系統(tǒng)的固有誤差Es，所述新安裝的MFC的流量誤差Em＝0，測(cè)定的方法是 通過(guò)新安裝MFC的供氣管路向反應(yīng)室供氣，測(cè)定供氣管路與反應(yīng)室內(nèi)氣體參數(shù)的變化，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT計(jì)算氣體的流量Qv； 將Qv與MFC的設(shè)定流量值Qs比較，得出MFC的誤差 由公式E＝Es+Em 可求系統(tǒng)的固有誤差Es＝E； B、MFC用過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)定MFC的流量誤差Em，測(cè)定的方法是 通過(guò)裝有需測(cè)定的MFC的供氣管路向反應(yīng)室供氣，測(cè)定供氣管路與反應(yīng)室內(nèi)氣體參數(shù)的變化，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT計(jì)算氣體的流量Qv；將Qv與MFC的設(shè)定流量值Qs比較，得出MFC的誤差 由公式E＝Es+Em 可求MFC的流量誤差Em＝E-Es； C、將Em的值與限定的容錯(cuò)值比較，當(dāng)Em的值超過(guò)限定的容錯(cuò)值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。
所述的步驟A中，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT的等效式 Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]計(jì)算氣體的流量Qv＝Q； 其中，Vc-反應(yīng)室體積、Vg-供氣管路體積、Tc-反應(yīng)室溫度、Tg-供氣管路溫度、ΔP為Δt時(shí)間內(nèi)反應(yīng)室的氣體壓強(qiáng)變化值。
所述的Vc、Vg、Tc、Tg由下述方法確定 Tg取供氣管路周?chē)鷾囟?，通過(guò)溫控器將反應(yīng)室溫度Tc控制在Tc1，通入一定流量Q1的氣體，記錄并計(jì)算ΔP1/Δt； 再設(shè)置Tc為T(mén)c2，待溫度穩(wěn)定后，通入一定流量Q2的氣體，記錄并計(jì)算ΔP2/Δt； 由公式Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]可得 由以上兩式可求得Vc、Vg。
記錄并計(jì)算ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt時(shí)，取多個(gè)壓力點(diǎn)，計(jì)算兩個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti，取多個(gè)ΔPi/Δti平均值，得到ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt。
通過(guò)公式Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]計(jì)算氣體的流量Qv時(shí)，選取多個(gè)壓力點(diǎn)，將每個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti分別代入上述公式求得多個(gè)流量值，取多個(gè)流量值的加權(quán)平均值，求得 所述的步驟B包括步驟 B1、反應(yīng)室抽到本體真空，隔離反應(yīng)室，待反應(yīng)室溫度穩(wěn)定后，通過(guò)MFC向反應(yīng)室內(nèi)通入一定流量Qs的氣體，持續(xù)時(shí)間為t； B2、選取多個(gè)壓力點(diǎn)，將每個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti分別代入公式Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]求得多個(gè)流量值，取多個(gè)流量值的加權(quán)平均值，求得 B3、由公式E＝Es+Em及公式求得MFC的流量誤差 所述的步驟B2中，保存時(shí)間為{0，t/4，2t/4，3t/4，t}時(shí)刻的氣體壓力值{P1，P2，P3，P4，P5}，計(jì)算P1、P2、P3、P4、P5每?jī)蓚€(gè)值之間的ΔPi/Δti。
所述的步驟B2中，i＝20，計(jì)算加權(quán)平均值時(shí)，確定Q1～Q20的權(quán)重的方法為Q1～Q20中最大和最小值得權(quán)重為0，其余Ki取值為計(jì)算相應(yīng)的Qi時(shí)，兩個(gè)壓力采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。
所述的所述供氣系統(tǒng)有多條供氣管路新安裝MFC時(shí)，將通過(guò)多個(gè)新安裝MFC計(jì)算得到的多個(gè)Vc、Vg分別加權(quán)平均，得到供氣系統(tǒng)的Vc和Vg。
所述的所述供氣系統(tǒng)有多條供氣管路新安裝MFC時(shí)，將通過(guò)多個(gè)新安裝MFC計(jì)算得到的多個(gè)系統(tǒng)固有誤差Ei加權(quán)平均，得到系統(tǒng)固有誤差，其中Ki視MFC的使用情況而定。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，由于當(dāng)供氣系統(tǒng)新安裝氣體流量控制裝置MFC時(shí)，首先測(cè)定系統(tǒng)的固有誤差Es，及反應(yīng)室體積Vc、供氣管路體積Vg；MFC用過(guò)一段時(shí)間后，參照Es、Vc、Vg并考慮反應(yīng)室與供氣管路的溫度差異，測(cè)定MFC的流量誤差Em，通過(guò)Es對(duì)Em進(jìn)行修正，修正后的誤差Em更真實(shí)的反應(yīng)了MFC流量的漂移情況，減少了因溫度和容積差異導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差；又由于通過(guò)多點(diǎn)計(jì)算增加樣本容量，加權(quán)平均進(jìn)一步減小誤差，通過(guò)誤差修正，降低系統(tǒng)誤差，具有計(jì)算精度高，計(jì)算速度快，配置方便靈活的特點(diǎn)。主要應(yīng)用于對(duì)半導(dǎo)體加工設(shè)備的供氣系統(tǒng)的氣體流量的校準(zhǔn)，也適用于對(duì)其它供氣系統(tǒng)的校準(zhǔn)。



圖1為反應(yīng)室的供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明確定系統(tǒng)Vc、Vg、Es的主要流程圖； 圖3為本發(fā)明確定MFC的流量誤差Em的主要流程圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明氣體流量校準(zhǔn)的方法，用于對(duì)反應(yīng)室的供氣系統(tǒng)的氣體流量進(jìn)行校驗(yàn)，所述供氣系統(tǒng)的供氣管路上設(shè)有MFC(氣體流量控制裝置)。這里的反應(yīng)室主要是指半導(dǎo)體硅片加工設(shè)備的反應(yīng)室，也可以是其它的腔室。
如圖1所示，是半導(dǎo)體硅片加工設(shè)備的反應(yīng)室的供氣系統(tǒng)示意圖 工藝氣體11、12、13、14通過(guò)MFC1、MFC2、MFC3、MFC4可以進(jìn)入反應(yīng)室中，分子泵、旁抽閥、分子泵排出閥以及干泵組成了整個(gè)設(shè)備的真空獲得系統(tǒng)。通過(guò)控制擺閥的開(kāi)合程度可以控制反應(yīng)室中的真空度，反應(yīng)室中的真空度由CM1(真空規(guī))來(lái)讀出。其中的供氣管路可以有多條。
其較佳的實(shí)施方式，包括以下步驟 步驟11、所述供氣系統(tǒng)新安裝MFC時(shí)，首先測(cè)定系統(tǒng)的固有誤差Es，所述新安裝的MFC的流量誤差Em＝0，測(cè)定的方法是 通過(guò)新安裝MFC的供氣管路向反應(yīng)室供氣，測(cè)定供氣管路與反應(yīng)室內(nèi)氣體參數(shù)的變化，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT計(jì)算氣體的流量Qv； 將Qv與MFC的設(shè)定流量值Qs比較，得出MFC的誤差 由公式E＝Es+Em可求系統(tǒng)的固有誤差Es＝E； 步驟12、MFC用過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)定MFC的流量誤差Em，測(cè)定的方法是 通過(guò)裝有需測(cè)定的MFC的供氣管路向反應(yīng)室供氣，測(cè)定供氣管路與反應(yīng)室內(nèi)氣體參數(shù)的變化，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT計(jì)算氣體的流量Qv；將Qv與MFC的設(shè)定流量值Qs比較，得出MFC的誤差 由公式E＝Es+Em 可求MFC的流量誤差Em＝E-Es； 步驟13、將Em的值與限定的容錯(cuò)值比較，當(dāng)Em的值超過(guò)限定的容錯(cuò)值時(shí)，則表示質(zhì)量流量控制器處于非正常狀態(tài)，否則表示質(zhì)量流量控制器處于正常狀態(tài)，系統(tǒng)報(bào)警。
上述的步驟11中，假設(shè)初裝的MFC(質(zhì)量流量計(jì))是準(zhǔn)確的，MFC的設(shè)定流量即為實(shí)際流量(新安裝時(shí))，MFC的誤差為0(新安裝時(shí))。
設(shè)反應(yīng)室的壓力為Pc，體積為Vc，溫度為T(mén)c；氣路的壓力為Pg，體積為Vg，溫度為T(mén)g。由于氣路同反應(yīng)室連通，因此認(rèn)為Pc＝Pg＝P。可以認(rèn)為通過(guò)MFC的流量分別流入了反應(yīng)室和氣路，因此，由公式1.7可得 Qv＝79＊[273/(273+Tc)]＊[Vc＊ΔP/Δt]+79＊[273/(273+Tg)]＊[Vg＊ΔP/Δt] ＝79＊273＊[ΔP/Δt]＊(Vc/(273+Tc)+Vg/(273+Tg)) ＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt] (公式1.8) 在公式1.8中需要確定的參數(shù)包括Vc、Vg、Tc、Tg，其中Tc可由反應(yīng)室溫控系統(tǒng)控制，Tg取氣路周?chē)鷾囟?。在初裝MFC時(shí)，確定Vc、Vg，具體方法為 測(cè)量并記錄Tg； 通過(guò)溫控器將反應(yīng)室溫度控制在Tc1。待溫度穩(wěn)定后，通入一定流量Q1的氣體，記錄并計(jì)算ΔP1/Δt，ΔP為Δt時(shí)間內(nèi)反應(yīng)室的氣體壓強(qiáng)變化值； 再設(shè)置Tc為T(mén)c2，待溫度穩(wěn)定后，通入一定流量Q2的氣體，記錄并計(jì)算ΔP2/Δt； 由公式1.8可得 (公式1.9) 由以上兩式可確定Vc、Vg，對(duì)于多路MFC，可以將通過(guò)每個(gè)MFC計(jì)算得到的Vc、Vg加權(quán)平均，并將Vc和Vg值保存為配置參數(shù)，以后每次校準(zhǔn)時(shí)使用。
該校準(zhǔn)方法可以在不同溫度條件下校準(zhǔn)MFC，由于氣路改造造成的氣路容積變化可通過(guò)上述方法重新計(jì)算確定。
在記錄并計(jì)算ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt時(shí)，可以取多個(gè)壓力點(diǎn)，計(jì)算兩個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti，取多個(gè)ΔPi/Δti平均值，得到ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt。
Vc和Vg確定后，就可以通過(guò)公式1.8計(jì)算氣體的流量Qv時(shí)，需選取多個(gè)壓力點(diǎn)，將每個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti分別代入上述公式求得多個(gè)流量值，取多個(gè)流量值的加權(quán)平均值，求得 由公式1.8可知，氣體流量同壓力變化率成正比，然而壓力采樣時(shí)壓力的狀態(tài)具有一定波動(dòng)，為減小這種波動(dòng)的影響，一般采用多個(gè)壓力采樣點(diǎn)平均的方法。但是采樣點(diǎn)越多，需要的時(shí)間也越長(zhǎng)。為了提高計(jì)算速度，同時(shí)降低壓力波動(dòng)的影響，對(duì)每次校準(zhǔn)時(shí)的n個(gè)壓力采樣點(diǎn)兩兩之間計(jì)算ΔP/Δt，根據(jù)公式1.8得到n(n-1)/2個(gè)流量樣本Q1，Q2，…Qn(n-1)/2，去掉最大值和最小值，最后并加權(quán)平均。例如，取n＝5，最后可計(jì)算得到10個(gè)流量樣本。本法可以在相同的校準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)得到更多的流量值，同時(shí)減小壓力波動(dòng)導(dǎo)致個(gè)別壓力測(cè)量點(diǎn)異常的影響。該法中的權(quán)值Ki根據(jù)計(jì)算Qi的兩個(gè)壓力采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔確定，可取Ki＝Δti。
采用這種方法，可以在采樣n個(gè)壓力時(shí)得到n(n-1)/2個(gè)流量樣本，提高了樣本容量，同時(shí)縮短了計(jì)算的時(shí)間。
以上描述的步驟11主要的作用是通過(guò)新裝的MFC確定系統(tǒng)的Vc、Vg、Es。其具體的實(shí)施步驟如圖2所示，包括步驟 步驟21、設(shè)定反應(yīng)室溫度Tc1、氣路溫度Tg； 步驟22、反應(yīng)室抽到本體真空，隔離反應(yīng)室，待反應(yīng)室溫度穩(wěn)定后，通過(guò)MFC向反應(yīng)室內(nèi)通入一定流量Q1的氣體，持續(xù)時(shí)間為t； 步驟23、保存時(shí)間為{0，t/4，2t/4，3t/4，t}時(shí)刻的氣體壓力值{P1，P2，P3，P4，P5}； 步驟24、P1一P5中兩兩之間計(jì)算ΔP/Δt，對(duì)所有的ΔP/Δt取均值后得到ΔP1/Δt的值； 步驟25、重新設(shè)定反應(yīng)室溫度Tc2，通過(guò)MFC向反應(yīng)室內(nèi)通入一定流量Q2的氣體，持續(xù)時(shí)間為t，得到ΔP2/Δt的值； 步驟26、利用公式1.9計(jì)算Vc、Vg； 步驟27、如果有多路新裝的MFC，對(duì)每一路重復(fù)步驟21至步驟26，分別取Vc、Vg的均值為反應(yīng)室的容積和氣路的容積，最好是加權(quán)平均值； 步驟28、確定Vc、Vg后，再?gòu)男孪蚍磻?yīng)室通入一定流量Qs的氣體通過(guò)公式1.8計(jì)算氣體的流量Qv，利用確定系統(tǒng)誤差Es。
步驟29、如果有多路新裝的MFC，對(duì)每一路重復(fù)步驟28，取Es的均值為系統(tǒng)誤差。最好是加權(quán)平均值，將通過(guò)多個(gè)新安裝MFC計(jì)算得到的多個(gè)系統(tǒng)固有誤差Ei加權(quán)平均，得到系統(tǒng)固有誤差，其中Ki視MFC的使用情況而定。
記錄Vc、Vg、Es，作為校準(zhǔn)MFC的參數(shù)。
上述的步驟12中所述，即為MFC用過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)定MFC的流量誤差Em的步驟，如圖3所示，具體包括步驟 步驟31、反應(yīng)室抽到本體真空，隔離反應(yīng)室，待反應(yīng)室溫度穩(wěn)定后，通過(guò)MFC向反應(yīng)室內(nèi)通入一定流量Qs的氣體，持續(xù)時(shí)間為t； 步驟32、選取多個(gè)壓力點(diǎn)，將每個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti分別代入公式1.8求得多個(gè)流量值，取多個(gè)流量值的加權(quán)平均值，求得 步驟33、由公式E＝Es+Em及公式求得MFC的流量誤差 上述的步驟31中，可以保存時(shí)間為{0，t/4，2t/4，3t/4，t}時(shí)刻的氣體壓力值{P1，P2，P3，P4，P5}，計(jì)算P1、P2、P3、P4、P5每?jī)蓚€(gè)值之間的ΔPi/Δti，可得到Q1～Q20，20個(gè)流量值， 計(jì)算加權(quán)平均值時(shí)，確定Q1～Q20的權(quán)重的方法為Q1～Q20中最大和最小值得權(quán)重為0，其余Ki取值為計(jì)算相應(yīng)的Qi時(shí)，兩個(gè)壓力采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，即Ki＝Δti。
本發(fā)明考慮供氣管路和反應(yīng)室的溫度差異，并考慮供氣管路對(duì)反應(yīng)室容積的影響，大大減少了因溫度和容積差異導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差。通過(guò)多點(diǎn)計(jì)算增加樣本容量，加權(quán)平均進(jìn)一步減小誤差。通過(guò)誤差修正，降低系統(tǒng)誤差，具有計(jì)算精度高，計(jì)算速度快，配置方便靈活的特點(diǎn)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣體流量校準(zhǔn)的方法，用于對(duì)反應(yīng)室的供氣系統(tǒng)的氣體流量進(jìn)行校驗(yàn)，所述供氣系統(tǒng)的供氣管路上設(shè)有氣體流量控制裝置MFC，其特征在于，包括以下步驟
A、所述供氣系統(tǒng)新安裝MFC時(shí)，首先測(cè)定系統(tǒng)的固有誤差Es，所述新安裝的MFC的流量誤差Em＝0，測(cè)定的方法是
通過(guò)新安裝MFC的供氣管路向反應(yīng)室供氣，測(cè)定供氣管路與反應(yīng)室內(nèi)氣體參數(shù)的變化，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT計(jì)算氣體的流量Qv；將Qv與MFC的設(shè)定流量值Qs比較，得出MFC的誤差
由公式E＝Es+Em 可求系統(tǒng)的固有誤差Es＝E；
B、MFC用過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)定MFC的流量誤差Em，測(cè)定的方法是
通過(guò)裝有需測(cè)定的MFC的供氣管路向反應(yīng)室供氣，測(cè)定供氣管路與反應(yīng)室內(nèi)氣體參數(shù)的變化，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT計(jì)算氣體的流量Qv；
將Qv與MFC的設(shè)定流量值Qs比較，得出MFC的誤差
由公式E＝Es+Em 可求MFC的流量誤差Em＝E-Es；
C、將Em的值與限定的容錯(cuò)值比較，當(dāng)Em的值超過(guò)限定的容錯(cuò)值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，所述的步驟A中，通過(guò)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT的等效式
Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]計(jì)算氣體的流量Qv＝Q；
其中，Vc-反應(yīng)室體積、Vg-供氣管路體積、Tc-反應(yīng)室溫度、Tg-供氣管路溫度、ΔP為Δt時(shí)間內(nèi)反應(yīng)室的氣體壓強(qiáng)變化值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，所述的Vc、Vg、Tc、Tg由下述方法確定
Tg取供氣管路周?chē)鷾囟龋ㄟ^(guò)溫控器將反應(yīng)室溫度Tc控制在Tc1，通入一定流量Q1的氣體，記錄并計(jì)算ΔP1/Δt；
再設(shè)置Tc為T(mén)c2，待溫度穩(wěn)定后，通入一定流量Q2的氣體，記錄并計(jì)算ΔP2/Δt；
由公式Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]可得
由以上兩式可求得Vc、Vg。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，記錄并計(jì)算ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt時(shí)，取多個(gè)壓力點(diǎn)，計(jì)算兩個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti，取多個(gè)ΔPi/Δti平均值，得到ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，通過(guò)公式Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]計(jì)算氣體的流量Qv時(shí)，選取多個(gè)壓力點(diǎn)，將每個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti分別代入上述公式求得多個(gè)流量值，取多個(gè)流量值的加權(quán)平均值，求得
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，所述的步驟B包括步驟
B1、反應(yīng)室抽到本體真空，隔離反應(yīng)室，待反應(yīng)室溫度穩(wěn)定后，通過(guò)MFC向反應(yīng)室內(nèi)通入一定流量Qs的氣體，持續(xù)時(shí)間為t；
B2、選取多個(gè)壓力點(diǎn)，將每個(gè)壓力點(diǎn)之間的ΔPi/Δti分別代入公式Q＝79＊[273/(273+Tc)]＊[(Vc+Vg＊(273+Tc)/(273+Tg))＊ΔP/Δt]求得多個(gè)流量值，取多個(gè)流量值的加權(quán)平均值，求得
B3、由公式E＝Es+Em 及公式求得MFC的流量誤差
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，所述的步驟B2中，保存時(shí)間為{0，t/4，2t/4，3t/4，t}時(shí)刻的氣體壓力值{P1，P2，P3，P4，P5}，計(jì)算P1、P2、P3、P4、P5每?jī)蓚€(gè)值之間的ΔPi/Δti。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，所述的步驟B2中，i＝20，計(jì)算加權(quán)平均值時(shí)，確定Q1～Q20的權(quán)重的方法為Q1～Q20中最大和最小值得權(quán)重為0，其余Ki取值為計(jì)算相應(yīng)的Qi時(shí)，兩個(gè)壓力采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，所述的所述供氣系統(tǒng)有多條供氣管路新安裝MFC時(shí)，將通過(guò)多個(gè)新安裝MFC計(jì)算得到的多個(gè)Vc、Vg分別加權(quán)平均，得到供氣系統(tǒng)的
和
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體流量校準(zhǔn)的方法，其特征在于，所述的所述供氣系統(tǒng)有多條供氣管路新安裝MFC時(shí)，將通過(guò)多個(gè)新安裝MFC計(jì)算得到的多個(gè)系統(tǒng)固有誤差Ei加權(quán)平均，得到系統(tǒng)固有誤差其中Ki視MFC的使用情況而定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣體流量校準(zhǔn)的方法，用于對(duì)反應(yīng)室的供氣系統(tǒng)的氣體流量進(jìn)行校驗(yàn)，包括步驟當(dāng)供氣系統(tǒng)新安裝氣體流量控制裝置MFC時(shí)，首先測(cè)定系統(tǒng)的固有誤差Es，及反應(yīng)室體積Vc、供氣管路體積Vg；MFC用過(guò)一段時(shí)間后，參照Es、Vc、Vg并考慮反應(yīng)室與供氣管路的溫度差異，測(cè)定MFC的流量誤差Em；然后，將Em的值與限定的容錯(cuò)值比較，當(dāng)Em的值超過(guò)限定的容錯(cuò)值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。減少了因溫度和容積差異導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，通過(guò)誤差修正，降低系統(tǒng)誤差，具有計(jì)算精度高，計(jì)算速度快，配置方便靈活的特點(diǎn)。主要應(yīng)用于對(duì)半導(dǎo)體加工設(shè)備的供氣系統(tǒng)的氣體流量的校準(zhǔn)，也適用于對(duì)其它供氣系統(tǒng)的校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G01F25/00GK101178327SQ20061011441
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者蘇曉峰 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司