[发明专利]流量控制设备的绝对流量检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种半导体制造工艺中的气体系统所使用的流量控制设备的绝对流量的检测方法。

背景技术

在半导体制造工艺中的成膜装置、干式蚀刻装置等中，例如使用硅烷、磷化氢等特殊气体，氯气等腐蚀性气体，以及氢气等可燃性气体等。

必须严格管理这些气体的流量。

原因在于，例如气体流量直接影响到工艺的优劣。即，在成膜工艺中膜质是否良好、在蚀刻工艺中回路加工是否良好因气体流量的精度而受到较大影响，半导体产品的成品率取决于此。

其他原因还包括，这种气体的大多数对人体、环境是有害的，或者具有爆炸性等。因此，使用后的这些气体不允许直接排放到大气中，必须设置和气体种类对应的去除装置。但是，这种去除装置一般情况下处理能力有限，当出现超过允许值的流量时，会使未处理干净的有害气体排放到环境、并损坏去除装置。

并且还包括以下原因：这些气体、特别是可用于半导体制造工艺的高纯度且无尘的气体价格昂贵，且因根据气体种类产生的自然衰退而使使用受限，因此无法大量保存。

另一方面，半导体制造工艺中的设备要求的上述气体流量是2～2000sccm左右，在相当大的范围内要求高精度地控制一定流量。

因此，在现有技术中，在半导体制造工艺回路内配置作为流量控制器的公知的质量流量控制器，按照各种气体种类以最适当的流量流动。并且，所述质量流量控制器通过改变外加电压而改变设定流量，以便应对工艺方法的改变。

但是，半导体制造工艺中使用的这些气体、即所谓的工艺气体中，尤其是成膜用材料气体在特性上可在气体管道内析出固态物，会改变流量体积。

质量流量控制器为了高精度地提供一定流量而在内部使用细管，当该部分析出少量固态物时，也会成为导致提供的流量精度恶化的原因。并且，由于有蚀刻工艺等所使用的腐蚀性强的气体流动，因此即使质量流量控制器的内部使用耐腐蚀性强的材料、例如不锈钢等，也无法避免腐蚀，长年使用会劣化，这样一来也会造成流量精度恶化。

因此，外加电压和实际流量的关系改变，实际流量可能改变，因此需要定期检测、校正质量流量控制器的流量。

该质量流量控制器的流量检测基本使用膜流量计来进行，但该测量拆除配管的一部分来进行，测量后必须再次将配管组装为原来的状态并检查有无泄漏。因此作业非常耗时。

因此，不拆除配管地进行流量检测是较为理想的状态。

作为在组装了配管的状态下进行流量检测的方法，例如可考虑使用处理室具有的真空系统，但采用这种方法时，在所需时间、精度方面不充分。

例如，作为测量一定容积空间的压力下降并计算流量的、通过衰减(build down)方式检测质量流量控制器的流量的系统，包括本申请人申请并获得授权的专利申请文献1等的方法。

专利文献1公开了一种质量流量控制器的绝对流量检测系统。图14表示其配管图。

该系统中，作为测量用气体使用氮气这样的惰性气体，根据气体管道被预定的测量用气体充满的状态，测定出通过质量流量控制器10的压力下降速度。因此，在质量流量控制器10的入口和第1开关阀100之间的配管110上设有通过压力传感器11、测量用开关阀101存储测量用气体的测量用气罐102，在通过第1开关阀100切断对质量流量控制器10的工艺气体的供给后，打开测量用开关阀101，测量通过压力传感器11下降预定压力所需的时间T，从而能够容易且简单地检测出质量流量控制器10的绝对流量。

但在专利文献1的方法中，测量用气体需要使用氮气这样的惰性气体。这是因为，在测量流量时，使温度保持一定，根据压力的变化，利用理想气体状态方程式计算出回路内的体积，并根据经过时间T和体积计算出流量。

但是，实际上在管道内流动的工艺气体是压缩流体，虽然是通过接近理想气体的氮气这样的惰性气体进行检测，但实际上无法保证与使用工艺气体时的流量相同。

并且，进行这种测量的期间无法使用系统，且在测量结束后重新起动系统时，管道内的工艺气体的纯度需要时间才能恢复，因此存在系统运转率较低的问题。

并且，在专利文献1的方法中，即使测量之后得知质量流量控制器10的流量特性偏离初始状态，其校正也需要另行由系统使用者进行。

因此，本申请人还公开了专利文献2所示的方法。

专利文献2中公开了一种气体配管系统的检测系统。图15表示该配管的示意图。