[发明专利]气体流量检定系统及气体流量检定单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种检定半导体制造装置中的工艺气体等的气体供给系统中使用的流量控制仪器（质量流量控制器等）的流量的气体流量检定系统及气体流量检定单元。

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，使用例如硅烷等特殊气体、氯气等腐蚀性气体、及氢气、磷化氢（phosphine）等可燃性气体等。这些气体流量直接影响产品的优良与否，因此，必须严格管理该流量。特别是，伴随着近年的半导体基板的层叠化、微细化，对提高工艺气体供给系统的可靠性的要求比以前更高。

因此，例如，专利文献1及专利文献2中公开了半导体制造工艺中的供给气体的流量控制技术。

专利文献1的技术如下：为了以流模式和非流模式交替工作，成批地将流经质量流量控制器的气体流量调节成指定流量，在质量流量控制器的上游侧设置串联配置有截止阀、标准容器（相当于测定用罐）、压力传感器、压力调整阀的流线，根据标准容器的压力降低决定实际流量，从而调节质量流量控制器的设定值。

另外，专利文献2的技术如下：为了正确地算出工艺气体的流量，在质量流量控制器的上游侧串联配置具备截止阀和储热部的已知体积部（相当于测定用罐）、压力传感器和可变式压力调整阀，根据已知体积部的压力降低算出实际流量，在与指定流量存在差异的情况下，校对可变式压力调整阀。而且，将已知体积部内的压力降低作为时间函数进行测定时，为了将气体温度维持为一定，从储热部进行导热。

专利文献1：日本特表2003-529218号公报

专利文献2：日本特表2008-504613号公报

但是，专利文献1、2所述的技术存在如下问题。

在专利文献1、2的技术中，若质量流量控制器的一次侧压力变动大，则质量流量控制器的流量和从罐流出的流量一起变动。另外，若质量流量控制器的一次侧压力变动小，则质量流量控制器的流量不变动，但是从罐流出的流量变动。因此，为了使质量流量控制器的一次侧压力一定，在质量流量控制器的一次侧配置有压力调整阀。通过配置压力调整阀，具有抑制质量流量控制器的流量变动的效果。

但是，本发明者发现：与质量流量控制器的一次侧压力相当的压力调整阀和质量流量控制器间的压力受压力调整阀和质量流量控制器间的容积（也称为“压力调整阀二次侧容积”。下同）影响而发生变动。图9A～9C是本发明者的试验结果的曲线图。在这里，将压力调整阀的一次侧的压力称为压力调整阀一次侧压力（PT1）。如图9A、9B所示，将从压力调整阀的一次侧供给的气体流量设为50sccm，在压力调整阀二次侧容积为20cc时（图9A）和为150cc时（图9B），比较压力调整阀和质量流量控制器间的压力〔也称为“压力调整阀二次侧压力（PT2）”。下同〕，与压力调整阀二次侧容积为20cc时相比，为150cc时压力调整阀二次侧压力（PT2）变高。

因此，存在如下问题：例如，若通过半导体制造装置的改造等改变压力调整阀和质量流量控制器间的配管长度，则压力调整阀二次侧容积发生变化，因此，影响质量流量控制器的一次侧压力的压力变动，其结果是，气体流量检定精度降低。

另外，本发明者发现：即使从气体供给源供给的气体流量发生变动，压力调整阀二次侧压力也变动。如图9B、9C所示，将压力调整阀二次侧容积设为150cc，在从压力调整阀的一次侧供给的气体流量为50sccm时（图9B）和为10sccm时（图9C），比较压力调整阀二次侧压力（PT2），与气体流量为50sccm时相比，为10sccm时的压力调整阀二次侧压力降低。

因此，存在如下问题：例如，即使半导体制造装置的工作状况变动而从气体供给源供给的气体流量变动，也影响质量流量控制器的一次侧压力的压力变动，其结果是，气体流量检定精度降低。

另外，在专利文献1、2的技术中，利用流路串联连接上游侧的截止阀、标准容器或已知体积部（均相当于“测定用罐”）、压力传感器、压力调整阀。关闭上游侧的截止阀后，在测定用罐中储存的工艺气体向流路流出时，截止阀刚刚关闭后，受隔热膨胀的影响，在流路的中途压力传感器测定的气体压力的压力降低率在压力开始降低之初不为一定（参照图4的现有例）。因此，存在如下问题：在压力降低率为大致一定之前不能进行气体流量检定，产生等待时间。

关于这一点，在专利文献2的技术中，做了如下工作：在已知体积部（相当于“测定用罐”）的内外周具备储热部，通过从储热部进行导热，来避免隔热膨胀的影响。