[发明专利]气体流量校准的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体流量校准的方法，尤其涉及一种半导体加工设备的供气系统的气体流量校准的方法。

背景技术

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：

Q=1StdAtm760torr×V(cc)Δt(min)×273.15KStdTemp×[ΔP(Torr)T(K)]sccm]]>(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[273/(273+T)][V＊ΔP/Δt]           (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1.1：PV＝nRT可以得到：