質量流量控制器的在線校驗方法
2023-04-26 15:36:51 4
專利名稱：質量流量控制器的在線校驗方法
技術領域：
本發明涉及微電子技術領域，特別是涉及用於等離子體處理設備 的質量流量控制器的在線校驗方法。
背景技術：
等離子體處理裝置是在半導體製造領域得到廣泛應用的加工設備。
請參考圖1,圖1為一種典型的等離子體處理裝置的結構示意圖。 等離子體處理裝置1通常包括殼體11,殼體11中具有反應腔室
12。反應腔室12的頂部和底部分別相對應地設有上極板13和下極板 14;下極板14的頂部可以支撐待處理加工件。上述加工件應當包括晶 片和玻璃基板，以及與兩者具有相同加工原理的其他加工件。下文所 述加工件的含義與此相同。
等離子體處理裝置1工作時，通過真空泵組19或者其他真空獲 得裝置在反應腔室12中製造並維持接近真空的狀態；真空泵組19與 反應腔室12之間設置壓力控制閥17以及真空隔斷鬧18。在接近真空 的狀態下，通過氣體輸入裝置向反應腔室12中輸入氣體，並在上極板 13和下才及板14之間輸入適當的射頻電壓，從而激活所述氣體，進而 在放置於下極板14頂部的加工件的表面產生並維持等離子體環境。由 於具有強烈的刻蝕以及澱積能力，所述等離子體可以與所述加工件發 生刻蝕或者澱積等物理化學反應，以獲得所需要的刻蝕圖形或者澱積 層。上述物理化學反應的副產物由所述真空獲得裝置從反應腔室12 中抽出。
在上述反應過程中，需要精確確定氣體的流量，各種氣體通常均 由質量流量控制器精確控制，例如，圖1中的等離子體處理設備1包 括第一質量流量控制器151和第二質量流量控制器152,兩者分別串 接第一氣動閥161和第二氣動閥162;這樣即可向反應腔室中輸入配 比精確的氣體。然而，使用一段時間後，質量流量控制器由於多種原因可能會出 現零點漂移或者其他偏差，這會造成工藝過程不穩定，進而影響基片 良率或者轉換效率，因此質量流量控制器的校驗在至關重要。為了不 影響正常的生產，通常，質量流量控制器的校驗大都在線進行。
現有技術中存在若干質量流量控制器的校驗方法，例如，公開號
為CN 1851596A的發明專利申請公開說明書提供了 一種校驗方法，這 種方法首先通入氣體，待質量流量控制器的流量穩定後關閉擺閥，然 後測量反應腔室中氣壓的變化量及其他參數，從而計算出所輸入氣體 的實際流量，再將該實際流量與設定流量比較，最終確定質量流量控 制器是否發生零點飄移等偏差。
為了獲得較為精確的測量結果，上述校驗方法需向反應腔室中輸 入大量的氣體以使氣壓顯著升高。
隨著近年來反應腔室的容積不斷加大，上述校驗方法所耗費的時 間越來越長，等離子體處理設備的使用效率因此將不斷降低。在質量 流量控制器流量較小的情況下，上述問題尤為突出。
因此，如何減少質量流量控制器校驗過程所耗費的時間，是本領 域技術人員目前需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種質量流量控制器的在線校驗方法，其校 驗過程所耗費的時間較少。
為解決上述技術問題，本發明提供一種質量流量控制器的在線校 驗方法，用於判斷等離子體處理設備的質量流量控制器是否發生零點 飄移，包括以下步驟
11) 對反應腔室抽真空，固定等離子體處理設備的壓力控制閥的 位置，並保持系統流導不變；
12) 向所述反應腔室中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後測量 反應腔室中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的基準壓力；
13) 通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量的氣體，待壓力 穩定後測量反應腔室中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的實際壓力；所述實際壓力與同流量下的基準壓力在相同的溫度下測得；
14) 計算所述實際壓力與同流量下的基準壓力之差相對於所述基 準壓力的比值；
15) 判斷所述實際壓力與同流量下的基準壓力之差是否達到預定 程度；若是，得出待校驗的質量流量控制器需要進行校準結論，若否， 得出待校驗的質量流量控制器不需要進行校準的結論。
上述本發明所提供的質量流量控制器的在線校驗方法，其校驗過 程中系統流導不變，反應腔室中的壓力與氣體流量——對應；因此可 以首先向所述反應腔室中通入預定流量的氣體，待壓力建立動態平衡 後即可測量反應腔室中的氣體壓力並將其作為上述流量下的基準壓 力；然後通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量的氣體，待壓力 再次建立動態平衡後即可測量反應腔室中的實際壓力。由於流導不變， 在溫度不變的情況下，如果待校驗的質量流量控制器沒有發生零點飄 移或者其他偏差，上述預定壓力應大體等於上述實際壓力；這樣，通 過比較上述基準壓力與上述實際壓力即可得出待校驗的質量流量控制 器是否發生零點飄移等偏差的結論。顯然，本發明所提供校驗方法所 耗費的時間主要是在反應腔室中建立壓力動態平衡的時間；與使整個 反應腔室的壓力顯著提高所耗費的時間相比，建立壓力動態平衡的時 間顯然要短很多，因此，本發明可以顯著縮短停才幾檢測時間，從而快 速得到檢測結果，有利於等離子體處理設備使用效率的提高。
在另一種實施方式中，本發明可以預先測得多種流量下的基準壓 力，需要在某 一 流量下校驗質量流量控制器時僅需在同等條件下測量 實際壓力，並與預先測得的該流量下的基準壓力進行比較即可，這樣 可以進一步縮短檢測時間、提高等離子體處理設備的使用效率。
本發明還提供一種質量流量控制器的在線校驗方法，用於判斷等 離子體處理設備的質量流量控制器是否發生零點飄移，包括以下步驟
11) 對反應腔室抽真空，並通過等離子體處理設備的壓力控制閥 固定反應腔室中氣體的壓力；
12) 向所述反應腔室中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後測量所述壓力控制閥的開度，將該開度作為該流量下的基準開度；
13)通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量的氣體，待壓力
穩定後測量所述壓力控制閥的開度，將該壓力作為該流量下的實際開
度；所述實際開度與同流量下的基準開度在相同的溫度下測得；
14 )計算所述實際開度與同流量下的基準開度之差相對於所述基 準開度的比值；
15)判斷所述實際開度與同流量下的基準開度之差是否達到預定 程度；若是，得出待校驗的質量流量控制器需要進行校準的結論，若 否，得出待校驗的質量流量控制器不需要進行校準的結論。
上述本發明所提供的質量流量控制器的在線校驗方法，其校驗過 程中反應腔室中氣體的壓力在壓力控制閥的控制下保持恆定，壓力控 制閥的開度(即壓力控制閥的位置)與氣體流量——對應。因此可以 向所述反應腔室中通入預定流量的氣體，待壓力動態穩定後測量所述 壓力控制閥的開度並將其作為上述流量下的基準開度；然後通過待校 驗的質量流量控制器輸入預定流量的氣體，待壓力再次動態穩定後測 量所述壓力控制閥的實際開度；這樣，通過比較上述基準開度與上述 實際開度即可得出待校驗的質量流量控制器是否發生零點飄移等偏差
時間主要仍在反應腔室中建立壓力動態平衡的時間；與使整個反應腔 室的壓力顯著提高所耗費的時間相比，建立壓力動態平衡的時間顯然 同樣會短很多，因此，上述本發明的具體實施方式
所提供校驗方法同 樣可以顯著縮短停機檢測時間、實現快速得到檢測結果，有利於等離 子體處理設備使用效率的提高。
在另一種實施方式中，可以預先測得多種流量下的基準開度，需 要在某一流量下校驗質量流量控制器時僅需在同等條件下測量實際開 度，並與預先測得的該流量下的基準開度進行比較即可，這樣可以進 一步縮短檢測時間、提高等離子體處理設備的使用效率。
圖1為一種典型的等離子體處理裝置的結構示意圖；圖2為本發明第一種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線 校驗方法的流程圖3為本發明第二種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線 校驗方法的流程圖4為本發明第三種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線 校驗方法的流程圖5為本發明第四種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線 校驗方法的流程圖6為本發明第五種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線 校驗方法的流程圖7為本發明第六種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線 校驗方法的流程圖。
具體實施例方式
本發明的核心是提供 一 種質量流量控制器的在線校驗方法，其校 驗過程所耗費的時間較少。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖 和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
請參考圖2,圖2為本發明第一種具體實施方式
所提供質量流量 控制器的在線校驗方法的流程圖。
在第一種具體實施方式
中，本發明所提供的質量流量控制器的在 線校驗方法包括如下步驟
步驟Sll:
通過真空泵組19或者其他真空獲得裝置對反應腔室12抽真空， 並保持泵抽速恆定；同時，固定壓力控制閥17 (具體可以釆用蝶閥、 擺閥等)的位置，使其開度保持穩定。測量過程中系統的壓升率可以 小於2mTorr/Min,以提高校驗的準確性。必要時，應當釆取其他措施， 以保持系統的流導不變。
所謂流導(CU, conductance),是指在等溫條件下，氣體通過某 通道時，其流量與通道兩側的平均壓力差之比。因此，當流導以及一側氣壓恆定時，氣體的流量與另一側的氣壓呈線性關係，因此兩者將 形成——對應關係。
步驟S12:
向反應腔室12中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後測量反應 腔室12中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的基準壓力。
顯然，上述預定流量是已知的、準確的。例如，可以打開第一氣 動閥161通過正常工作的第一質量流量控制器151向反應腔室12中輸 入氣體，這樣即可向反應腔室12中準確輸入已知流量的氣體。
在較短的時間內反應腔室12中的壓力即可穩定，即建立起氣壓 的動態平衡。由於系統的流導恆定，氣體輸入反應腔室12的流量與反 應腔室12中的氣壓——對應，因此上述預定流量將在反應腔室12中 引起某一特定的壓力，可以將該壓力作為上述預定流量下的基準壓力 PS1。
步驟S13:
通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量(該預定流量與步驟 S12中的預定流量相同)的氣體，待壓力穩定(建立動態平衡)後測 量反應腔室12中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的實際壓力Pi;
實際壓力Pi與同流量下的基準壓力Ps!在相同的溫度下測得。
所述待校驗的質量流量控制器具體可以是第二質量流量控制器 152;打開第二氣動閥162並關閉第一氣動閥161,即可由第二質量流 量控制器152向反應腔室12中輸入上述預定流量的氣體。顯然，第二 質量流量控制器152輸入的氣體流量可能是不準確的。
在較短的時間內即可重新建立氣壓的動態平衡，即反應腔室12 內的氣壓在較短的時間內即可重新穩定，測量此時的壓力，並將該壓 力作為上述預定流量下的實際壓力Pt。
如前所述，只有在溫度不變的前提下氣體輸入反應腔室12的流 量與反應腔室12中的氣壓才能——對應，因此需要保證實際壓力Pi
與基準壓力Psi在相同的溫度下測得。
步驟S14:計算實際壓力Pt與同流量下的基準壓力Pw之差(即兩者的絕對
值)相對於基準壓力PS1的比值PRB"
由於氣體輸入反應腔室12的流量與反應腔室12中的氣壓——對 應，因此如果待校驗的第二質量流量控制器152仍然正常工作，兩次 輸入氣體的流量應是相等或者相差較小的，則實際壓力P！與同流量下 的基準壓力PS1也應當相等或者相差較小；通過兩者的偏差即可掌握 待校驗的第二質量流量控制器152是否正常工作。
步驟S15:
判斷實際壓力P!與同流量下的基準壓力Pw之差是否達到預定程 度；若是，得出待校驗的第二質量流量控制器152發生零點飄移等偏 差需要校準的結論；若否，得出待校驗的第二質量流量控制器152未 發生零點飄移等偏差不需要校準的結論。
上述比值PRBt可以反映實際壓力Pi與同流量下的基準壓力PS1 之差，因此，將比值PRB,控制在可以容忍的範圍即可。
例如，當比值PRBi小於5%時可以i人為實際壓力Pi與同流量下的 基準壓力Psi之差尚未達到預定程度，第二質量流量控制器152尚未 出現零點飄移或者其他偏差，不需進行^^準；而當比值PRBi大於或 者等於5°/。時，可以認為實際壓力Pi與同流量下的基準壓力Ps,之差 已經達到預定程度，第二質量流量控制器152已經發生了零點飄移或 者其他偏差，需要進行校準。當然，可以靈活設定比值PRBi的控制 點，該控制點並不限於5%;可以根據實際需要設定比值PRB,可以容 忍的最大值。
通過維持系統流導不變，本發明所提供的質量流量控制器的在線 校驗方法在氣體流量與某可快速測量的參數(動態平衡時反映腔室12 的氣壓)之間建立一一對應的關係，從而通過對上述可快速測量的參 數的檢測來判斷氣體的實際流量與設定流量之間是否存在不可接受的 偏差。由於本發明所提供的質量流量控制器的在線校驗方法所耗費的 時間主要是在反應腔室12中建立壓力動態平衡的時間；與使整個反應 腔室12的壓力顯著提高所耗費的時間相比，建立壓力動態平衡的時間顯然要短4艮多，因此，本發明可以顯著縮短停積4企測時間，從而快速 得到檢測結果，有利於等離子體處理設備1使用效率的提高。
請參考圖3,圖3為本發明第二種具體實施方式
所提供質量流量 控制器的在線校驗方法的流程圖。
可以對圖2所示質量流量控制器的在線校驗方法進行改進。
例如，為了提高校驗的準確度，可以多次改變壓力控制閥17的 位置，在多個位置下對質量流量控制器152進行校驗，然後綜合各次 校驗結果得出最終結論。具體地，本發明第二種具體實施方式
所提供 質量流量控制器的在線校驗方法包括如下步驟
步驟S21:對反應腔室12抽真空，固定等離子體處理設備1的壓 力控制閥17的位置，並保持系統流導不變。
步驟S22:向反應腔室12中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後 測量反應腔室中的氣體壓力，將該壓力作為上述流量下的基準壓力 PS1。
步驟S23:通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量(該預定 流量與步驟S22中的預定流量相同)的氣體，待壓力穩定後測量反應 腔室中的氣體壓力，將該壓力作為所述預定流量下的實際壓力實 際壓力Pi與同流量下的基準壓力P^在相同的溫度下測得。
步驟S24:計算實際壓力Pi與同流量下的基準壓力Py之差相對 於基準壓力P^的比值PRB^
步驟S25:判斷是否已經得到預定數目的比值；若是，轉向步驟 S27，若否，轉向步驟S26。
可以根據實際情況設定上述比值的預定數目(即壓力控制閥17 位置的數目)。
步驟S26:重新設定壓力控制閥17的位置，然後轉向步驟S22。 這樣可以獲得另一壓力控制閥17位置下的基準壓力Ps2(或者 PS3……PSN)、實際壓力P2(或者P3……PN)，以及兩者之差與基準
壓力PS2的比值PRB2 (或者PRB3……PRBN )。其中，N為大於3的自然數。步驟S27:當實際壓力與同流量下的基準壓力之差達到預定程度 時，得出待校驗的第二質量流量控制器152發生零點飄移的結論；否 則，得出待校驗的第二質量流量控制器152未發生零點飄移的結論。
在本具體實施方式
中，當PRB,……PRBn的平均植小於5%時可 以認為實際壓力與同流量下的基準壓力之差尚未達到預定程度，第二 質量流量控制器152尚未發生零點飄移等偏差；而PRB,……PRBn的 平均值大於或者等於5%時，可以認為實際壓力與同流量下的基準壓 力之差已經達到預定程度，第二質量流量控制器152已經發生了零點 飄移等偏差，需要進行校準。這樣，校驗結果的準確度較高。
請參考圖4，圖4為本發明第三種具體實施方式
所提供質量流量 控制器的在線校驗方法的流程圖。
本發明第三種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線校驗 方法是在第一種或者第二種具體實施方式
的基礎上所做的改進，以下 僅詳細描述在第一種具體實施方式
的基礎上改進的方案，該方案具體 包括如下步驟
步驟S31:對反應腔室12抽真空，固定等離子體處理設備的壓力 控制閥17的位置，並保持系統流導不變。
步驟S32:向反應腔室12中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後 測量反應腔室12中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的基準壓力 Ps。
步驟S33:判斷基準壓力Ps所對應的流量的範圍是否滿足預定要 求，若是，則轉向步驟S34，若否，則轉向步驟S35。
是否滿足預定要求主要考慮質量流量控制器的量程範圍，通常可 以在量程範圍內各個重要流量下的基準壓力Ps均測得後，才認為預定 ^"求得到滿足。當然，此點可以根據實際情況相對靈活地掌握。
步驟S35:改變氣體的流量，並轉向步驟S32。
當預定要求沒有得到滿足(即基準壓力Ps的數目較少，部分較為 重要的流量沒有相對應的基準壓力Ps)時，改變氣流的流量，並測量 該流量下的基準壓力Ps;直至各重要流量都具有與一基準壓力Ps與其相對應。
上述步驟S31、步驟S32、步驟S33、步驟S35可以預先完成，從 而預先得到各重要流量下的基準壓力Ps。需要在某一流量下校驗第二 質量流量控制器152時，自步驟S34開始即可。
步驟S34:通過待校驗的第二質量流量控制器152輸入預定流量 (該流量下的基準壓力Ps已在步驟S32中獲得)的氣體，待壓力穩定 後測量反應腔室12中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的實際壓力 Px;實際壓力Px與同流量下的基準壓力Ps在相同的溫度下測得。
步驟S36:計算實際壓力Px與同流量下的基準壓力Ps之差相對 於基準壓力Ps的比值PRBx。
步驟S37:
當實際壓力Px與同流量下的基準壓力Ps之差達到預定程度時，
得出待校驗的第二質量流量控制器152發生零點飄移或者其他偏差的 結論；否則，得出待校驗的第二質量流量控制器152未發生零點飄移 或者其他偏差的結論。
可以通過上述比值PRBx反映實際壓力Px與同流量下的基準壓力 Ps之差，具體判斷過程可以參考第一種具體實施方式
，本文不再贅述。
本發明第三種具體實施方式
預先測量得到量程範圍內各個重要 流量下的一系列基準壓力Ps，這樣，需要在某特定流量下校驗時，僅 需要通過待校驗的第二質量流量控制器152向反應腔室12中輸入上述 特定流量的氣體，並測量此時的實際壓力Px,然後在一系列基準壓力 Ps中查找對應於上述特定流量的基準壓力Ps,將該基準壓力Ps與實 際壓力Px進行比較，從而即可得出校驗結論。顯然，這種校驗方法僅 需預先測得各個重要流量下的一系列基準壓力Ps,此後在某特定流量 下校驗時僅需測得該流量下的實際壓力Px即可通過計算得出校驗結 論，校驗過程僅耗費壓力建立一次動態平衡的時間，這顯然進一步提 高了校驗效率，進而進一步縮短了校驗時間、提高了等離子體處理設 備的使用效率。
請參考圖5,圖5為本發明第四種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線校驗方法的流程圖。
在第四種具體實施方式
中，本發明所提供的質量流量控制器的在 線校驗方法包括如下步驟
步驟S41:
通過真空泵組19或者其他真空獲得裝置對反應腔室12抽真空， 並保持泵抽速恆定；同時，通過壓力控制閥17為反應腔室12設定固 定的壓力。測量過程中系統的壓升率可以小於2mTorr/Min,以提高校 驗的準確性。
由於反應腔室12的壓力須固定不變，因此當向反應腔室12中輸 入不通流量的氣體時壓力控制閥17的開度(即壓力控制閥17的位置) 必然調整，以維持反應腔室12中的壓力不變。也即，壓力控制閥17 的開度與氣體的流量可以建立——對應的關係。
步驟S42:
向反應腔室12中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後測量壓力 控制閥17的開度，將該開度作為上述流量下的基準開度。
顯然，上述預定流量是已知的、準確的。例如，可以打開第一氣 動閥161通過正一常工作的第一質量流量控制器151向反應腔室12中輸 入氣體，這樣即可向反應腔室12中準確輸入已知流量的氣體。
在較短的時間內反應腔室12中的壓力即可穩定，即建立起氣壓 的動態平衡。由於壓力控制閥17的開度與氣體的流量具有——對應的 關係，因此上述預定流量將使壓力控制閥17的具有某一特定的開度， 可以將該開度作為上述預定流量下的基準開度T s j 。
步驟S43:
通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量(該預定流量與步驟 S42中的預定流量相同)的氣體，待壓力穩定(建立動態平衡)後測 量壓力控制閥17的開度，將該開度作為該流量下的實際開度T1;實 際開度L與同流量下的基準開度TS1在相同的溫度下測得。
所述待校驗的質量流量控制器具體可以是第二質量流量控制器 152;打開第二氣動閥162並關閉第一氣動閥161,即可由第二質量流量控制器152向反應腔室12中輸入上述預定流量的氣體。顯然，第二
質量流量控制器152輸入的氣體流量可能是不準確的。
在較短的時間內即可重新建立氣壓的動態平衡，即反應腔室12
內的氣壓在較短的時間內即可重新穩定，測量此時壓力控制閥17的開
度，並將該開度作為上述預定流量下的實際開度TV 步驟S44:
計算實際開度Ti與同流量下的基準開度Ts!之差(即兩者的絕對 值)相對於基準開度Tsi的比值PRB!。
由於氣體輸入反應腔室12的流量與壓力控制閥17的開度——對 應，因此如果待校驗的第二質量流量控制器152仍然正常工作，兩次 輸入氣體的流量應是相等或者相差較小的，則實際開度L與同流量下 的基準開度Tsi也應當相等或者相差較小；通過兩者的偏差即可掌握 待校驗的第二質量流量控制器152是否正常工作。
步驟S45:
判斷實際開度Ti與同流量下的基準開度Ty之差是否達到預定程 度；若是，得出待校驗的第二質量流量控制器152發生零點飄移等偏 差需要校準的結論；若否，得出待校驗的第二質量流量控制器152未 發生零點飄移等偏差不需要校準的結論。
上述比值PRB!可以反映實際開度L與同流量下的基準開度TS1 之差，因此，將比值PRB,控制在可以容忍的範圍即可。
例如，當比值PRB!小於5%時可以認為實際開度T!與同流量下 的基準開度Ty之差尚未達到預定程度，第二質量流量控制器152尚 未發生零點飄移等偏差；而當比值PRB!大於或者等於5%時，可以認 為實際開度！\與同流量下的基準開度TS1之差已經達到預定程度，第 二質量流量控制器152已經發生了零點飄移等偏差，需要進行校準。 當然，可以靈活設定比值PRB!的控制點，該控制點並不限於5%;可 以根據實際需要設定比值PRBi可以容忍的最大值。
本發明所提供的質量流量控制器的在線校驗方法在氣體流量與 某可快速測量的參數(動態平衡時壓力控制閥17的開度)之間建立一一對應的關係，從而通過對上述可快速測量的參數的檢測來判斷氣體 的實際流量與設定流量之間是否存在不可接受的偏差。由於本發明所 提供的質量流量控制器的在線校驗方法所耗費的時間主要是在反應腔
室12中建立壓力動態平衡的時間；與使整個反應腔室12的壓力顯著
提高所耗費的時間相比，建立壓力動態平衡的時間顯然要短很多，因 此，本發明可以顯著縮短停機檢測時間，從而快速得到檢測結果，有 利於等離子體處理設備使用效率的提高。
請參考圖6，圖6為本發明第五種具體實施方式
所提供質量流量 控制器的在線校驗方法的流程圖。
可以對圖5所示質量流量控制器的在線校驗方法進行改進。 例如，為了提高校驗的準確度，可以多次通過壓力控制閥17重 新設定反應腔室12中的氣壓，在多中反應腔室氣壓下對質量流量控制 器152進行校驗，然後綜合各次校驗結果得出最終結論。具體地，本 發明第五種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線校驗方法包括 如下步驟
步驟S51:對反應腔室12抽真空，通過壓力控制閥17固定反應 腔室12中的氣壓。
步驟S52:向反應腔室12中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後 測量壓力控制閥17的開度，將該開度作為上述流量下的基準開度TS1 。
步驟S53:通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量(該預定 流量與步驟S52中的預定流量相同)的氣體，待壓力穩定後測量壓力 控制閥17的開度，將該開度作為所述預定流量下的實際開度IV實 際開度&與同流量下的基準壓力PS1在相同的溫度下測得。
步驟S54:計算實際開度Ti與同流量下的基準開度Ts!之差相對 於基準開度TS1的比值PRBi。
步驟S55:判斷是否已經得到預定數目的比值；若是，轉向步驟 S57,若否，轉向步驟S56。
可以根據實際情況設定上述比值的預定數目(即反應腔室12中 壓力的數目)。步驟S56:通過壓力控制閥17重新設定反應腔室12中的氣壓， 然後轉向步驟S52。
這樣可以獲得另一氣壓下的基準開度TS2 (或者TS3……TSN)、 實際開度12(或者丁3……TN)，以及兩者之差與基準開度Ts2的比值 PRB2(或者PRB3……PRBN)。其中，N為大於3的自然數。
步驟S57:當實際開度與同流量下的基準開度之差達到預定程度 時，得出待校驗的第二質量流量控制器152發生零點飄移等偏差的結 論；否則，得出待校驗的第二質量流量控制器152未發生零點飄移等 偏差的結論。
在本具體實施方式
中，當PRB!……PRBn的平均但小於5%時可 以認為實際開度與同流量下的基準開度之差尚未達到預定程度，第二 質量流量控制器152尚未發生零點飄移等偏差；而PRBi……PRBn的 平均值大於或者等於5%時，可以認為實際開度與同流量下的基準開 度之差已經達到預定程度，第二質量流量控制器152已經發生了零點 飄移等偏差，需要進行校準。這樣，校驗結果的準確度較高。
請參考圖7，圖7為本發明第六種具體實施方式
所提供質量流量 控制器的在線校驗方法的流程圖。
本發明第六種具體實施方式
所提供質量流量控制器的在線校驗 方法是在第四種或者第五種具體實施方式
的基礎上所做的改進，以下 僅詳細描述在第四種具體實施方式
的基礎上改進的方案，該方案具體 包括如下步驟
步驟S61:對反應腔室12抽真空，通過壓力控制岡17固定反應 腔室12中的氣壓。
步驟S62:向反應腔室12中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後 測量壓力控制閥17的開度，將該開度作為上述流量下的基準開度Ts。
步驟S63:判斷基準開度Ts所對應的流量的範圍是否滿足預定要 求，若是，則轉向步驟S64,若否，則轉向步驟S65。
是否滿足預定要求主要考慮質量流量控制器的量程範圍，通常可 以在量程範圍內各個重要流量下的基準壓力均測得後，才認為預定要求得到滿足。當然，此點可以根據實際情況相對靈活地掌握。
步驟S65:改變反應腔室12中氣體的壓力，並轉向步驟S62。 當預定要求沒有得到滿足(即基準開度Ts的數目較少，部分較為 重要的流量沒有相對應的基準開度Ts)時，改變反應腔室12中氣體 的壓力，並測量該流量下的基準開度Ts;直至各重要流量都具有與一 基準開度Ts與其相對應。
上述步驟S61、步驟S62、步驟S63、步驟S65可以預/「 ^成，從
而預先得到各重要流量下的基準開度T。。需l在杲一流量下校驗第二
質量流重在制拔152時，自步驟S64開始即可。
步驟S64:通過待校驗的第二質量流量控制器152輸入預定流量 (該流量下的基準開度Ts已在步驟S62中獲得)的氣體，待壓力穩定 後測量壓力控制閥17的開度，將該開度作為所述預定流量下的實際開 度Tx;實際開度Tx與同流量下的基準開度T s在相同的溫度下測得。
步驟S66:計算實際開度Tx與同流量下的基準開度Ts之差相對 於基準開度Ts的比值PRBx。
步驟S67:
當實際開度Tx與同流量下的基準開度Ts之差達到預定程度時， 得出待校驗的第二質量流量控制器152發生零點飄移等偏差的結論； 否則，得出待校驗的第二質量流量控制器152未發生零點飄移等偏差 的結論。
可以通過上述比值P RB x反映實際開度T x與同流量下的基準開度 Ts之差，具體判斷過程可以參考第四種具體實施方式
，本文不再贅述。
本發明第六種具體實施方式
預先測量得到量程範圍內各個重要 流量下的一系列基準開度Ts,這樣，需要在某特定流量下校驗時，僅 需要通過待校驗的第二質量流量控制器152向反應腔室12中輸入上述 特定流量的氣體，並測量此時的實際開度Tx,然後在一系列基準開度 Ts中查找對應於上述特定流量的基準開度Ts，將該基準開度Ts與實 際開度Tx進行比較，從而即可得出校驗結論。顯然，這種校驗方法僅 需預先測得各個重要流量下的一系列基準開度Ts,此後在某特定流量下校驗時僅需測得該流量下的實際開度Tx即可通過計算得出校驗結 論，校驗過程僅耗費壓力建立一次動態平衡的時間，這顯然進一步提 高了校驗效率，進而進一步縮短了校驗時間、提高了等離子體處理設 備的使用效率。
此外，需要特別指出的是，本發明第一至第六種具體實施方式
所 提供的在線校驗方法的共同發明構思是在氣體流量與某可快速測量
的參數(動態平衡時反應腔室12中氣體的壓力或者動態平衡時壓力控 制閥17的開度)建立——對應的關係，從而通過對上述可快速測量的
參數的檢測來判斷氣體的實際流量與設定流量之間是否存在不可接受 的偏差，進而實現快速檢測。因此，本發明權利要求書所要求保護的 技術方案之間顯然具有單一性。
以上對本發明所提供的質量流量控制器的在線校驗方法進行了
闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思 想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發 明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和 修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1、一種質量流量控制器的在線校驗方法，用於判斷等離子體處理設備的質量流量控制器是否發生零點飄移，包括以下步驟11)對等離子體處理設備的反應腔室抽真空，固定壓力控制閥的位置，並保持系統流導不變；12)向所述反應腔室中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後測量反應腔室中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的基準壓力；13)通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量的氣體，待壓力穩定後測量反應腔室中的氣體壓力，將該壓力作為該流量下的實際壓力；所述實際壓力與同流量下的基準壓力在相同的溫度下測得；14)計算所述實際壓力與同流量下的基準壓力之差相對於所述基準壓力的比值；15)判斷所述實際壓力與同流量下的基準壓力之差是否達到預定程度；若是，得出待校驗的質量流量控制器需要進行校準的結論，若否，得出待校驗的質量流量控制器不需要進行校準的結論。
2、 如權利要求1所述的質量流量控制器的在線校驗方法，其特 徵在於，所述比值大於或者等於5%時，所述實際壓力與同流量下的 基準壓力之差達到步驟15)中所述預定程度。
3、 如權利要求1所述的質量流量控制器的在線校驗方法，其特 徵在於，所述步驟14)和步驟15 )之間進一步包括以下步驟141)判斷是否已經得到預定數目的比值；若是，轉向步驟15), 若否，改變等離子體處理設備的壓力控制閥的位置，並轉向步驟12);所得到的各個比值的平均值大於或者等於5%時，所述實際壓力 與同流量下的基準壓力之差達到步驟15)中所述預定程度。
4、 如權利要求1至3任一項所述的質量流量控制器的在線校驗 方法，其特徵在於，所述步驟12)和步驟13 )之間進一步包括以下步 驟121)判斷各基準壓力所對應的氣體流量的範圍是否滿足預定要 求；若是，轉向步驟13),若否，改變氣體的預定流量，並轉向步驟 12)。
5、 如權利要求4所述的質量流量控制器的在線校驗方法，其特徵在於，測量過程中系統的壓升率小於2 mTorr/Min 。
6、 一種質量流量控制器的在線校驗方法，用於判斷等離子體處 理設備的質量流量控制器是否發生零點飄移，包括以下步驟11) 對等離子體處理設備的反應腔室抽真空，並通過壓力控制閥 固定反應腔室中氣體的壓力；12) 向所述反應腔室中通入預定流量的氣體，待壓力穩定後測量 所述壓力控制閥的開度，將該開度作為該流量下的基準開度；13) 通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量的氣體，待壓力 穩定後測量所述壓力控制閥的開度，將該壓力作為該流量下的實際開 度；所述實際開度與同流量下的基準開度在相同的溫度下測得；14 )計算所述實際開度與同流量下的基準開度之差相對於所述基 準開度的比值；15)判斷所述實際開度與同流量下的基準開度之差是否達到預定 程度；若是，得出待校驗的質量流量控制器需要進行校準結論，若否， 得出待校驗的質量流量控制器不需要進行校準的結論。
7、 如權利要求6所述的質量流量控制器的在線校驗方法，其特 徵在於，所述比值大於或者等於5%時，所述實際開度與同流量下的 基準開度之差達到步驟15)中所述預定程度。
8、 如權利要求6所述的質量流量控制器的在線校驗方法，其特 徵在於，所述步驟14)和步驟15 )之間進一步包括以下步驟141)判斷是否已經得到預定數目的比值；若是，轉向步驟15)， 若否，改變所述反應腔室中氣體的壓力，並轉向步驟12);所得到的各個比值的平均值大於或者等於5%時，所述實際開度 與同流量下的基準開度之差達到步驟15)中所述預定程度。
9、 如權利要求6至8任一項所述的質量流量控制器的在線校驗 方法，其特徵在於，所述步驟12)和步驟13 )之間進一步包括以下步 驟 )判斷各基準壓力所對應的氣體流量的範圍是否滿足預定要求；若是，轉向步驟13)，若否，改變氣體的預定流量，並轉向步驟 12)。
10、如權利要求9所述的質量流量控制器的在線校驗方法，其特 徵在於，測量過程中系統的壓升率小於2 mTorr/Min。
全文摘要
本發明公開的質量流量控制器的在線校驗方法，其校驗過程中壓力控制閥的開度或者反應腔室中的氣壓與氣體的流量一一對應，因此可以輸入預定流量的氣體，待壓力動態穩定後測量壓力控制閥的開度或者反應腔室中的氣壓；然後通過待校驗的質量流量控制器輸入預定流量的氣體，待壓力再次動態穩定後測量壓力控制閥的開度或者反應腔室中的氣壓；這樣，通過比較上述兩次開度或者兩次氣壓即可得出待校驗的質量流量控制器是否發生零點飄移的結論。本發明所提供校驗方法所耗費的時間僅是在反應腔室中建立壓力動態平衡的時間，因此可以顯著縮短停機檢測時間、快速得到檢測結果，有利於等離子體處理設備使用效率的提高。
文檔編號H01L21/00GK101436069SQ20081022744
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年11月25日
發明者南建輝, 宋巧麗 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司