用于控制使用反馈的流量速率控制器的方法和系統的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开内容的实施方式涉及流量比控制器，更为特定而言，本公开内容的实施方式涉及质量流量控制器的管理。
[0002]背景
[0003]用于半导体处理腔室的气体输送系统利用流量分流的方法以改善:在多个-注入点或共享的腔室架构中的混合比的精确性、可重复性，及可再现性。流量分流可在许多应用中显著地减少气体输送系统的成本。流量比控制器(FRC)可为有效的流量分流的装置，但该流量比控制器大体非常复杂。
[0004]FRC被广泛地使用于半导体工业中以将气体或气体混合物分散至在处理腔室中的不同的区域。然而，FRC经常利用造成非对称的状况的算法，以为了利用可能的最快的方式来达到所期望的新的设定点(以对称的瞬时的流量作为牺牲)。此外，FRC经常在通道的数目和流量范围中受到限制，避免了可扩充性而不招致高昂的成本。再者，控制架构被包含在装置内，而将该装置限制在使用控制点上。
[0005]附图简要说明
[0006]在随附附图的示图中(其中类似的参照表示类似的元件)，本公开内容通过示例的方式(而非通过限制的方式)来示例说明。应注意到:在此公开内容中针对于“一(an)”或“一个(one)”实施方式的不同的参照并非必然地意指为相同的实施方式，及这些参照意指为至少一者。
[0007]图1是根据一个实施方式的方块图，该方块图示例说明:流量控制系统，该流量控制系统利用反馈驱动流量控制模块，该反馈驱动流量控制模块经由模拟连接耦接至多-通道的质量流量控制装置。
[0008]图2是流量控制模块的一个实施方式的方块图。
[0009]图3是流程图，该流程图示例说明:用于反馈驱动流量控制的方法的一个实施方式。
[0010]图4是流程图，该流程图示例说明:用于确定流量控制设定点的方法的一个实施方式。
[0011]图5是根据本发明的一个实施方式的方块图，该方块图示例说明:流量控制系统，该流量控制系统利用前馈驱动流量控制模块，该前馈驱动流量控制模块藉由高速的以太网控制自动化技术(Ethercat)连接耦接至多-通道的质量流量控制装置。
[0012]图6是阀门控制模块的一个实施方式的方块图。
[0013]图7是一流程图，该流程图示例说明:用于前馈驱动流量控制的方法的一个实施方式。
[0014]图8根据本发明的一个实施方式来示例说明:对于使用4个MFC装置的4个-通道的流量比控制器而言的瞬时的流量的图形表示。
[0015]图9示例说明:可执行在此描述的操作中的一或多个的计算机系统的方块图。
[0016]具体描述
[0017]本公开内容的实施方式涉及:一种用于调整使用二或多个质量流量控制器(MFC)装置的阵列的多-通道的流量比控制器(FRC)的方法和系统。MFC装置彼此之间并行地进行操作和构成流量比控制器的通道，其中每个通道具有一个MFC13MFC装置的阵列从气体供应器接收气体和将该气体导引朝向气体腔室或气体腔室内的指定的区域。MFC装置可为任何的适当的工业标准质量流量控制器。MFC装置的阵列由流量比控制系统来管理，该流量比控制系统处理被发送至个别的MFC装置的信号和来自个别的MFC装置的信号。所述信号可包含:表示总流量速率以及针对于每一个别的MFC的阀门位置的电压测量。流量比控制系统发送这些测量至控制服务器以用于进行处理。控制服务器接收来自在阵列中的每一个别的MFC的测量和执行控制算法以实施对于经过该阵列的气体的总流量的任何的改变。
[0018]与常规的FRC不同，实施方式在从大约10(每分钟标准立方厘米(standard cubiccentimeters per minute(sccm))至大约200(每分钟标准升(standard liters perminute(slm))的流量范围中可轻易地扩充(scalable)到任何数目的通道，而允许气体面板设计的自由度。与当改变流量设定点时造成非对称的流量状况的FRC不同，实施方式提供:横越于通道而为固有地稳定的和对称的且耗用较低的成本的控制。实施方式于数个通道间分配总气体流量，以使得在进行流量调整期间的压力降被最小化，而保持阀门尽可能地打开。
[0019]当在此使用词汇“大约(about)”和“近似于(approximately)”，这些意欲为意指:所呈现的标称值的精确度在± 10%以内。此外，当在此使用词汇“配方(recipe)”时，所意欲者为意指:被分散于MFC阵列间以达到所期望的总流量的流量及/或阀门设定点的特定的组合。类似地，词汇“配方控制算法(recipe control algorithm)”意欲为意指:负责维持预先确定的流量“配方(recipe)”的处理逻辑。
[0020]在一个实施方式中，MFC阵列可在流量设定点模式中被驱动，其中在该流量设定点模式中，系统在每一通信周期中发送流量设定点命令至每一MFC。流量设定点命令是流量比、测量的总流量、及MFC阀门电压的函数。流量比控制系统评估来自每一 MFC的流量和阀门电压。此信息可被发送至控制服务器，在此针对于在实时闭环反馈中的每一 MFC而计算出更新的流量设定点。在实施方式中，流量比控制系统经由模拟连接来发送命令至每一 MFC和接收来自每一MFC的信号。在实施方式中，流量比控制系统通过模拟至数字接口的方式且经由数字连接与实时系统进行通信。在一个实施方式中，数字连接可以是高速的以太网控制自动化技术连接。
[0021]在另一个实施方式中，MFC阵列可在前馈控制模式中被驱动。在此实施方式中，在阵列中的MFC可支持直接的数字连接(例如高速的以太网控制自动化技术连接)，而不需要对于模拟至数字接口。数字连接的使用可提供用以在流量比控制系统与控制服务器之间发送和接收较大数量的数据和控制测量的能力。流量比控制系统因而可用快速得多和精确得多的方式与控制服务器进行通信。在实施方式中，在从流量比控制系统接收流量和电压信息之后，控制服务器可从闭环反馈中断开，并且直接地发送命令至MFC的每一者。在一个实施方式中，控制服务器可直接地发送固定的MFC流量设定点至每一MFC，而绕过在控制服务器中的反馈控制逻辑。在另一个实施方式中，控制服务器可直接地发送MFC阀门位置设定点至每一 MFC。
[0022]在前馈的实施方式中，由流量比控制系统所使用的先前的设定点可被存储在数据存储库中。控制服务器可使用数据存储库以针对于在流量比控制系统内所遭遇到的特定的流量状况来预测正确的流量及/或阀门设定点。当检测到在过去已经遭遇过的不稳定的流量状况时，控制服务器可选择曾被成功地实施以校正先前的状况的设定点。控制服务器然后可直接地发送更新的设定点命令至MFC阵列，而不存取反馈控制逻辑。举例而言，若过程配方步骤造成在MFC阵列内的瞬时的流量不稳定性，被使用于每一通道以校正该问题的流量设定点可被存储至数据存储库和被使用以消除在未来所遭遇到的类似的不稳定性。若在往后的时间遭遇到相同的或类似的流量不稳定性，控制服务器可存取数据储库以预测将导引至一流量校正的一系列的流量设定点。
[0023]图1是方块图，该方块图示例说明:流量控制系统100，该流量控制系统利用反馈驱动流量控制模块，该反馈驱动流量控制模块经由模拟连接耦接至多-通道的质量流量控制装置，其中在该流量控制系统100中于此描述的实施方式可进行操作。流量控制系统100可包含:用户界面105、控制服务器110、流量比控制系统125、及MFC阵列140。控制服务器110可经由模拟至数字接口 120耦接至流量比控制系统125，该模拟至数字接口 120提供模拟至数字的通信。流量比控制系统125可接收来自质量流量控制器MFC 140-1至MFC140-n(其中在任何的实施方式中，η代表:质量流量控制器的总数量)的阵列的模拟信号和发送模拟信号至质量流量控制器MFC 140-1至MFC 140_η的阵列。举例而言，在一个实施方式中，质量流量控制器的总数量可为2。在另一个实施方式中，质量流量控制器的总数量可为113MFC 140-1至MFC 140-η的每一者从气体供应器145接收气体146的输入流量和产生被导引至腔室150的气体147的输出流量。
[0024]用户界面105、控制服务器110、及流量比控制系统125可个别地由任何类型的计算装置来主控，所述任何类型的计算装置包含:服务器计算机、网关计算机、桌面计算机、膝上型计算机、平板计算机、笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、移动通信装置、移动电话、智能手机、手持计算机、或类似的计算装置。可替代性地，用户界面105、控制服务器110、及流量比控制系统125的任何的组合可在单一的计算装置上被主控，该单一的计算装置包含:服务器计算机、网关计算机、桌面计算机、膝上型计算机、移动通信装置、移动电话、智能手机、手持计算机、或类似的计算装置。
[0025]用户界面105可被以各种方式配置有不同的功能性以使得用户能够提供输入至控制服务器110。此外，用户界面105可经配置以提供关于控制服务器110的状态的信息给用户。在一个实施方式中，用户界面105可显示:所期望的总流量配方、目前的总