[发明专利]包括反对称最优控制型流量比率控制器的输气方法和系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及半导体处理设备，更具体的是涉及一种用于将无污染的精确计量的处理气体输送到至少两个处理工具和/或室的流量比率控制器。更具体地，本发明涉及用于将流从单个气柜分送到至少两个处理工具和/或真空室的系统和方法。

背景技术

半导体装置的制造经常需要将尽可能多的气体仔细地同步和精确计量地输送到处理工具和/或室。在制造过程中使用不同的配方，并且需要很多不连续的处理步骤，其中例如，半导体装置被清洁、抛光、氧化、掩膜、蚀刻、掺杂(dope)、金属化处理。所使用的步骤、它们特定的次序以及涉及的材料都对特定装置的制造作出贡献。

因此，晶片制造设施通常被组织成包括这样的区域，在这些区域内完成化学汽相淀积、等离子淀积、等离子蚀刻、溅涂以及其他类似的气体制造工艺。处理工具，例如化学汽相淀积反应器、真空溅涂机、等离子蚀刻器或者等离子增强化学汽相淀积室等必须供应有不同的处理气体。纯气体必须以无污染的、精确计量的状态提供。

在传统的晶片制造设施中，气体存储在罐中，罐通过管线或导管与气体输送系统相连。气体输送系统包括气柜，用于从制造设施的罐中将无污染的、精确计量的纯惰性气体或反应气体输送至处理工具和/或室。气柜大体上包括多个气流管线，每个都具有气体计量单元，所述气体计量单元反过来可包括阀、压力调整器和换能器、质量流量控制器和过滤器/净化器。每个气体管线具有其自己的入口，用于连接至单独的气源，但是所有气体路径汇聚至用于连接至处理工具的单个出口。

有时候希望在多个处理工具和/或室中分离或分流相结合的处理气体。在这种情况下，气柜的单个出口通过次级流体管线与多个处理工具和/或室相连。在一些应用中，为了安全或其他原因，上游压力需要保持较低(例如，15 PSIA)，分流系统的例子在美国专利No.4369031；No.5453124；No.6333272；No.6418954和No.6766260中以及公开的美国专利申请No.2002/0038669中公开。美国专利No.6766260中的流量比率控制器是特别相关的，因为每个次级流体管线由单独的流量计和控制阀来控制。

美国专利No.6766260中所示类型的流量比率控制器在最初设定时将快速地稳定到期望的流量比率进行分流，但是流体需要时间来稳定，并且在一些应用中这不是令人满意的。而且，穿过流量比率控制器的压降较高，并且控制器处理次级流体通道之一的下游阻塞的控制能力较弱。此外，系统很难建立，因为很难最初确定次级流体管线中的阀的固定阀位置。并且对于使用两个次级流体管线的实施例来讲，必须采用高流量阀作为固定阀，并且采用低流量阀作为进行流量比率控制的控制阀。

附图说明

参考附图说明，其中具有相同附图标记的元件表示相同的元件，其中：

图1是总体框图，示出了根据本发明构造的包括流量比率控制器的气体输送系统的优选实施例；

图2是对于传统的常开阀的在不同上游压力的流速与阀控制信号的曲线示意图；

图3是图1的实施例的两个控制阀的流速的曲线示意图，随着施加至每个阀的控制信号而变化；示出了对于特定的流量比率α，两个阀控制命令具有多个解；

图4是图1的实施例的两个控制阀的流速的示意图，随着施加至每个阀的控制信号而变化；示出了对于图1的实施例的流量比率控制器的最大允许阀传导率的最优解；

图5是用于控制通过阀流量比率控制器的两个次级流体管线的流量比率的现有技术的控制算法的功能框图，其中高的流量阀是在固定阀位置，低的流量阀被主动控制以维持流量比率；

图6是用于控制通过图1实施例的两个次级流体管线的流量比率的优选的反对称优选控制算法的功能框图，其中两个阀都被控制并且两个阀控制命令实际上相对于最大允许阀传导率反对称；以及

图7是一个图表，示出了两个常开阀以相对于最优阀电流Io实际上反对称的方式的操作方式。

具体实施方式