专利名称：质量流控制器监视的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监视连接到压力腔室的用于向所述腔室供气的质量流控制器(MFC)的方法。
背景技术：
质量流控制器用于向压力腔室提供测量的气流，用于一系列过程，包括蚀刻半导体基底和在其上沉积薄膜。精确的流速在过程的再现性中可能极为重要，同样，流速的不精确可能导致由于腔室内化学品的比例改变而执行不同的过程。因此，已经开发了用于监视质量流控制器以识别其运行中的问题的系统。典型情 况下，这包括在MFC安排所期望的流速、让气流稳定、让固定容积的腔室某固定时间内或直到达到某设定压力进行填充气体、以及确定气体填充腔室的速率。在这项测试期间，腔室不受抽吸。这个速率值可以与已知的良好值比较以验证MFC是否正确运行。US7822570,6955072和5684245表明了试图运行质量流控制器的多种方法。这样的系统对历史上的相对长的过程时间非常实用。然而，当使用众所周知的切换Bosch过程时，期望缩短周期过程时间，结果如果MFC的打开或关闭时间与其设计长度不同，则此偏离可能变为周期时间的显著部分，由于以上阐述的原因导致过程的畸变。换句话说，对于要持续许多分钟的过程或周期，如果在向腔室供气时段内有几毫秒的变化，这导致可以忽略不计的变化。然而，如果过程或周期时间显著缩短，则MFC运行中的超前或滞后时段就变为整体的导致过程变化的显著部分。本申请人已经研发了能够减缓这个问题的方法。
发明内容
从一方面，本发明包括一种监视连接到压力腔室的用于向处于不受抽吸状态的所述腔室供气的质量流控制器(MFC)的方法，包括周期地切换所述MFC以为测试时段创建连续的填充周期；以及在测试时段期间间隔地测量腔室压力；其特征在于，MFC的总切换时间为填充周期的至少百分之10，以及所述方法包括获得压力测量结果的平均值并把它们与历史数据比较以判断MFC是否正常运转。应当理解，通过在测试时段期间频繁地周期化MFC，迫使切换时段变为气流时段的显著部分，结果切换中的不精确将不可避免地显露。在优选实施例中，在腔室达到预定压力或已经发生了预定数量的周期时，测试时段可以终止。每个周期都可以包括填充步骤和延迟(不填充)步骤。填充和/或延迟步骤的长度可以在测试周期期间变化。应当理解，正如在切换Bosch过程中的典型情况，周期期间MFC不一定完全关闭和/或完全打开。如果MFC基本上关闭和基本上打开，则测试将有效。周期时间可以从约0. I秒变化到约60秒。在高级的切换Bosch过程中，非常期望〈Is的时间。取决于计划过程时间和切换时间的相对长度，可以选择适当的周期数量。至少必须有两个。MFC的切换时间可以从约10毫秒到约200毫秒。MFC切换时间与周期时间之比可以在约0. 00017与约2之间。另外，所述方法可以包括获得压力测量结果的梯度并把所述梯度与历史数据比较以判断MFC是否正常运转。因此，通过绘制随时间获得的梯度，有可能判断MFC是打开变慢还是打开变快。在另一方面，本发明包括一种监视连接到向其供气的腔室的质量流控制器(MFC)的运行的方法，包括启动测试阶段，其中MFC周期地打开和关闭一段时间；间隔地测量所述腔室压力；确定所述压力增加的梯度；以及确定测量的梯度随时间的历史趋势，以表明MFC性能的逐渐变化。
尽管以上已经定义了本发明，但是它可以包括以上或以下描述中阐述的特征的发
明性结合。
本发明可以以多种方式实行，现在将参考附图举例介绍特定实施例，其中；图I为50SCCM循环填充速率的图，其展示了腔室压力的升高对循环或周期填充速率；以及图2为随时间的循环填充速率梯度的图，其显示了填充速率梯度随时间的变化。
具体实施例方式正如已经表明的，本发明引入了“短步骤/多周期”填充速率检验的概念，它能够用于识别打开或关闭慢的MFC。因此，本申请人提议，测试腔室填充速率由大量的短过程步骤组成，从而对于每个连续的步骤，MFC都被打开或关闭(或关小到非常低的流量)。这意味着MFC打开/关闭所花的时间组成了 MFC ‘开启’总时间的显著部分。因此，打开/关闭时间中的任何延迟或变化都应当显露为低/高填充速率读数，从而向用户报警出现了问题。本测试特别设计为拾取包括过程腔室的机器长时间运行中MFC性能的漂移。因此在图I中绘制了 MFC的慢打开响应。填充速率的每个周期都包含“填充”和“测量”步骤，每个都可以是长度可变的。周期的数量可以改变，部分地作为要在腔室中执行的过程时段长度的反映。或者由达到的压力或者由周期的固定数量，可以触发填充速率测试时段的结束。来自填充速率中的每个循环或周期的数据然后可以由数据记录器记录。该数据用于绘制图I所示的压力/时间图。这些图能够用于计算测试线的梯度，并且这种信息被存储。正如在图2中可见，一段时间上的测试数据可以被绘制在梯度对流逝时间的图上。如果MFC正在一致地运行，则绘制的线将为直线。然而，如果它打开变慢，则这将产生具有负梯度的图，而如果打开变快，则图将具有正梯度。可以设置极限以向机器操作员报警填充速率在正常界限之外。如果MFC打开和关闭都慢了，则图2中所示的梯度将不受影响。通过步进MFC流量而在每步期间不把要求设置为0，因而该值仅仅取决于MFC的打开动作，可以识别这种变化。MFC以相等的步长斜升(ramp)，直到达到最终的腔室压力。这个值被记录在数据记录器中，并且测试进行许多次以找到平均值。然后平均值被记录并对照上下界限进行判断。如果最终压力从先前测试下降，则可以说MFC打开慢了。如果最终压力从先前测试增加，则可以说MFC打开快了。利用当前的技术，MFC的打开时间典型情况下为大约100msec，但是可能位于50至400msec的范围内。取决于MFC，关闭时间在30至600msec的范围内，并且普通型号具有50msec的关闭时间。因此在典型的周期过程中，MFC在IOOmsec后可以完全打开,并且可以保持打开直到600msec，然后在650msec完全关闭。通常等待约5秒后周期再次开始。或许利用在t=200mSec开始的关闭，打开时段可以理想地缩短。故障的最典型性质是MFC打开慢了，但是以上讨论的循环填充方式也可以识别泄漏或关闭MFC慢了。所以对于常规的过程(假设填充速率周期将与过程时间类似)，MFC打开和关闭时间可以在I秒的范围内，而总填充周期可能在60秒的量级。然而，在运行测试过程时，填充时间可以被大幅度缩短，使得I秒的MFC时间与500msec的总填充周期对比。 结果，MFC打开和关闭时间占总时间的更大比例。认为对于有效的测试，可以期望使MFC打开和关闭的总时间大于填充步骤(即填充时间加上MFC时间)的10%。以上介绍的方法假设腔室将是工作腔室，但是它也可以最有用地是分开的腔室，并且这会防止工作腔室中测试结果导致的并可能虚假地表明质量流控制器存在问题的泄漏故障。
权利要求
1.一种监视连接到压カ腔室的用于向处于不受抽吸状态的所述腔室供气的质量流控制器(MFC)的方法，包括 周期地切换所述MFC以为测试时段创建连续填充周期；以及 在所述测试时段期间，间隔地測量腔室压カ； 其特征在于，所述MFC的总切换时间为所述填充周期的至少10%，以及所述方法包括获得压カ测量结果的平均值并把它们与历史数据比较以判断所述MFC是否正常运转。
2.根据权利要求I的方法，其中，当所述腔室达到预定压カ时，所述测试时段终止。
3.根据权利要求I的方法，其中，在预定数量的周期之后，所述测试时段终止。
4.根据任何ー个前面的权利要求的方法，其中，每个周期都包括填充步骤和延迟(不填充)步骤。
5.根据权利要求4的方法，其中，所述填充步骤和/或所述延迟步骤的长度在测试时段期间变化。
6.根据任何ー个前面的权利要求的方法，其中，在所述周期期间，所述MFC不完全关闭和/或打开。
7.根据任何ー个前面的权利要求的方法，其中，周期时间从约0.Is到约60s。
8.根据任何ー个前面的权利要求的方法，其中，至少两个周期被执行。
9.根据任何ー个前面的权利要求的方法，其中，所述MFC的切换时间在约IOms到约200ms之间。
10.根据任何ー个前面的权利要求的方法，其中，MFC切换时间与周期时间之比在0. 00017到2之间。
11.根据任何ー个前面的权利要求的方法，包括获得压力測量结果的梯度并把所述梯度与历史数据比较以判断所述MFC是否正常运转。
12.—种监视连接到向其供气的腔室的质量流控制器(MFC)的运行的方法，包括启动测试阶段，其中所述MFC周期地打开和关闭一段时间；间隔地测量腔室压カ；确定所述压カ増加的梯度；以及确定测量的梯度随时间的历史趋势，以表明所述MFC的性能的逐渐变化。
13.根据任何ー个前面的权利要求的方法，其中，所述腔室是蚀刻或沉积工具的工作腔室。
14.根据权利要求I到12中任何ー个的方法，其中，所述腔室是测试腔室。
全文摘要
本发明涉及一种监视连接到压力腔室的用于向处于不受抽吸状态的所述腔室供气的质量流控制器(MFC)的方法，包括周期地切换所述MFC以为测试时段创建连续的填充周期以及在所述测试时段期间间隔地测量所述腔室压力，其特征在于，所述MFC的总切换时间为所述填充周期的至少10%，以及所述方法包括获得压力测量结果的平均值并把它们与历史数据比较以判断所述MFC是否正常运转。
文档编号G01F25/00GK102798441SQ20121016389
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月24日 优先权日2011年5月26日
发明者S·琼斯, 宋一平 申请人:Spts技术有限公司