气体流量校准的方法技术

本发明专利技术公开了一种气体流量校准的方法，用于对反应室的供气系统的气体流量进行校验，包括步骤：当供气系统新安装气体流量控制装置ＭＦＣ时，首先测定系统的固有误差Ｅｓ，及反应室体积Ｖｃ、供气管路体积Ｖｇ；ＭＦＣ用过一段时间后，参照Ｅｓ、Ｖｃ、Ｖｇ并考虑反应室与供气管路的温度差异，测定ＭＦＣ的流量误差Ｅｍ；然后，将Ｅｍ的值与限定的容错值比较，当Ｅｍ的值超过限定的容错值时，系统报警。减少了因温度和容积差异导致的系统误差，通过误差修正，降低系统误差，具有计算精度高，计算速度快，配置方便灵活的特点。主要应用于对半导体加工设备的供气系统的气体流量的校准，也适用于对其它供气系统的校准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种半导体加工设备的供气系统的。
技术介绍
在半导体硅片加工过程中，薄膜的淀积，刻蚀速率都依靠进入反应室的工艺气体的质量流量以及反应室的压力等条件。每种半导体硅片加工设备，不同的工艺都需要不同的气体的流量配比。工艺气体流量配比的误差，会造成工艺不稳定，进而影响整个芯片良率。因此对工艺气体流量的精确测定与控制在半导体硅片加工设备中至关重要。 目前，一方面采用高精度的MFC(质量流量控制器)来测量和控制工艺气体的流量，另一方面通过测定实际工艺气体的流量，对MFC的测量值进行校准。 现在常有的气体流量校准的方案一般有两种 方案一是，根据理想气态方程 PV＝nRT(公式1.1) 其中，P为气体压强；V为气体体积；n为气体物质的量；T为气体的绝对温度；R为气体常量。 当V，T一定时，一定流量Q的气体通入固定V的容器中，时间t1时的体积V内的气体摩尔数 n1＝P1V/RT(公式1.2) 一直往V中通入固定流量的气体， 时间t2时的体积V内的气体摩尔数 n2＝P2V/RT(公式1.3) 根据上述公式1.2、1.3，t2-t1时间内的气体摩尔数变化量为 n2-n1＝(P2-P1)V/RT(公式1.4) 根据气体流量 Q＝(n2-n1)/(t2-t1)＝(P2-P1)V/(t2-t1)RT(公式1.5) 可以得到一个标准大气压下的流量公式 (公式1.6) 式中StdTemp为标准大气压。 公式1.6经过简化及单位和系数的换算 可以得到一个计算气体流量的公式 Q＝79 (公式1.7) 对固定体积的反应腔室，假设其温度不变，通过固定流量的气体时，通过测量某段时间内的压力的变化，可以计算MFC(质量流量控制器)的流量Q。然后将计算的流量与MFC测得的流量相比较，得出一个修正值。 这种方案计算相对简单，但是由于检测流量值和反应室容积V以及反应室温度T有关系，而实际应用中气路中的气体体积未被考虑，且气路中的气体温度同反应室内气体温度有一定差异，因此该方法误差较大，一般精度为5％。 方案二是 根据上述理想气态方程公式1.1PV＝nRT可以得到 (公式2.1) 公式2.1中，对于特定的反应腔室，在一定温度下Kc是个常数。 对公式2.1求导，可得 (公式2.2) 目前，使用的方法是，往反应室中通入气体，测量反应室的压升率。通常情况下，利用惰性气体可以确定常数Kc。然后根据Kc，来检验其余工艺气体。具体实现如下 第一步根据参考气体(惰性气体)确定常数Kc； 第二步往反应室通入工艺气体，测量固定时间内的压升率，根据下面公式2.3计算出工艺气体流量。 (公式2.3) 该方案校验精度较高，但是Kc与温度T和容积V相关，对于在线设备，必须保证两次校验时的Kc一致。由于以惰性气体MFC为基准计算Kc，惰性气体MFC的漂移将影响该方法的精确性，当环境温度改变时若要进行校验需要从新通入气体确定Kc值，这也增加了成本延长了校验时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种校准精度高、速度快、配置灵活的。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的 本专利技术，用于对反应室的供气系统的气体流量进行校验，所述供气系统的供气管路上设有气体流量控制装置MFC，包括以下步骤 A、所述供气系统新安装MFC时，首先测定系统的固有误差Es，所述新安装的MFC的流量误差Em＝0，测定的方法是 通过新安装MFC的供气管路向反应室供气，测定供气管路与反应室内气体参数的变化，通过理想气体状态方程PV＝nRT计算气体的流量Qv； 将Qv与MFC的设定流量值Qs比较，得出MFC的误差 由公式E＝Es+Em 可求系统的固有误差Es＝E； B、MFC用过一段时间后，测定MFC的流量误差Em，测定的方法是 通过装有需测定的MFC的供气管路向反应室供气，测定供气管路与反应室内气体参数的变化，通过理想气体状态方程PV＝nRT计算气体的流量Qv；将Qv与MFC的设定流量值Qs比较，得出MFC的误差 由公式E＝Es+Em 可求MFC的流量误差Em＝E-Es； C、将Em的值与限定的容错值比较，当Em的值超过限定的容错值时，系统报警。 所述的步骤A中，通过理想气体状态方程PV＝nRT的等效式 Q＝79＊＊计算气体的流量Qv＝Q； 其中，Vc-反应室体积、Vg-供气管路体积、Tc-反应室温度、Tg-供气管路温度、ΔP为Δt时间内反应室的气体压强变化值。 所述的Vc、Vg、Tc、Tg由下述方法确定 Tg取供气管路周围温度，通过温控器将反应室温度Tc控制在Tc1，通入一定流量Q1的气体，记录并计算ΔP1/Δt； 再设置Tc为Tc2，待温度稳定后，通入一定流量Q2的气体，记录并计算ΔP2/Δt； 由公式Q＝79＊＊可得 由以上两式可求得Vc、Vg。 记录并计算ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt时，取多个压力点，计算两个压力点之间的ΔPi/Δti，取多个ΔPi/Δti平均值，得到ΔP1/Δt和/或ΔP2/Δt。 通过公式Q＝79＊＊计算气体的流量Qv时，选取多个压力点，将每个压力点之间的ΔPi/Δti分别代入上述公式求得多个流量值，取多个流量值的加权平均值，求得 所述的步骤B包括步骤 B1、反应室抽到本体真空，隔离反应室，待反应室温度稳定后，通过MFC向反应室内通入一定流量Qs的气体，持续时间为t； B2、选取多个压力点，将每个压力点之间的ΔPi/Δti分别代入公式Q＝79＊＊求得多个流量值，取多个流量值的加权平均值，求得 B3、由公式E＝Es+Em及公式求得MFC的流量误差 所述的步骤B2中，保存时间为{0，t/4，2t/4，3t/4，t}时刻的气体压力值{P1，P2，P3，P4，P5}，计算P1、P2、P3、P4、P5每两个值之间的ΔPi/Δti。 所述的步骤B2中，i＝20，计算加权平均值时，确定Q1～Q20的权重的方法为Q1～Q20中最大和最小值得权重为0，其余Ki取值为计算相应的Qi时，两个压力采样点之间的时间间隔。 所述的所述供气系统有多条供气管路新安装MFC时，将通过多个新安装MFC计算得到的多个Vc、Vg分别加权平均，得到供气系统的Vc和Vg。 所述的所述供气系统有多条供气管路新安装MFC时，将通过多个新安装MFC计算得到的多个系统固有误差Ei加权平均，得到系统固有误差，其中Ki视MFC的使用情况而定。 由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所述的，由于当供气系统新安装气体流量控制装置MFC时，首先测定系统的固有误差Es，及反应室体积Vc、供气管路体积Vg；MFC用过一段时间后，参照Es、Vc、Vg并考虑反应室与供气管路的温度差异，测定MFC的流量误差Em，通过Es对Em进行修正，修正后的误差Em更真实的反应了MFC流量的漂移情况，减少了因温度和容积差异导致的系统误差；又由于通过多点计算增加样本容量，加权平均进一步减小误差，通过误差修正，降低系统误差，具有计算精度高，计算速度快，配置方便灵活的特点。主要应用于对半导体加工设备的供气系统的气体流量的校准，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体流量校准的方法，用于对反应室的供气系统的气体流量进行校验，所述供气系统的供气管路上设有气体流量控制装置ＭＦＣ，其特征在于，包括以下步骤：Ａ、所述供气系统新安装ＭＦＣ时，首先测定系统的固有误差Ｅｓ，所述新安装的ＭＦＣ的流量误差 Ｅｍ＝０，测定的方法是：通过新安装ＭＦＣ的供气管路向反应室供气，测定供气管路与反应室内气体参数的变化，通过理想气体状态方程ＰＶ＝ｎＲＴ计算气体的流量Ｑｖ；将Ｑｖ与ＭＦＣ的设定流量值Ｑｓ比较，得出ＭＦＣ的误差＊＊＊；由 公式Ｅ＝Ｅｓ＋Ｅｍ可求系统的固有误差Ｅｓ＝Ｅ；Ｂ、ＭＦＣ用过一段时间后，测定ＭＦＣ的流量误差Ｅｍ，测定的方法是：通过装有需测定的ＭＦＣ的供气管路向反应室供气，测定供气管路与反应室内气体参数的变化，通过理想气体状态方程ＰＶ＝ｎ ＲＴ计算气体的流量Ｑｖ；将Ｑｖ与ＭＦＣ的设定流量值Ｑｓ比较，得出ＭＦＣ的误差＊＊＊；由公式Ｅ＝Ｅｓ＋Ｅｍ可求ＭＦＣ的流量误差Ｅｍ＝Ｅ－Ｅｓ；Ｃ、将Ｅｍ的值与限定的容错值比较，当Ｅｍ的值超过限定的容错值时，系统报警。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓峰，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]