專利名稱：一種腔室壓力控制方法、裝置及控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種腔室壓力控制方法、一種腔室壓力控制裝置、一種應(yīng)用上述壓力控制方法的控制系統(tǒng)以及一種應(yīng)用上述壓力控制裝置的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對集成電路的集成度要求越來越高，這就要求生產(chǎn)集成電路的企業(yè)不斷地提高半導(dǎo)體器件的加工能力。目前，企業(yè)廣泛采用等離子體處理設(shè)備對半導(dǎo)體器件進(jìn)行加工/處理。所謂等離子體指的是，工藝氣體在射頻功率的激發(fā)下產(chǎn)生電離形成含有大量電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等的活性粒子。在實際應(yīng)用中，在特定的反應(yīng)腔室內(nèi)并達(dá)到一定的真空條件下，工藝氣體才能被激發(fā)形成等離子體，與被加工物體發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到所需的工藝效果。
在現(xiàn)有的等離子體處理設(shè)備中，通常由傳輸腔室將待加工工件由大氣端傳送至真空反應(yīng)腔室內(nèi)部，等加工完畢后再將加工好的工件取回。一般情況下，反應(yīng)腔室在進(jìn)行加工/處理的過程中都會產(chǎn)生顆粒雜質(zhì)，如果這些雜質(zhì)進(jìn)入傳輸腔室，就會對傳輸腔室造成污染。
為了維持傳輸腔室的潔凈度，常采用的方法是使傳輸腔室內(nèi)的壓力大于反應(yīng)腔室，并使其維持在一個穩(wěn)定范圍內(nèi)。因此，就需要對傳輸腔室內(nèi)的壓力進(jìn)行較為精確的控制。
目前，對傳輸腔室的壓力控制通常采用這樣的技術(shù)方案，即，在傳輸腔室氣路管道上安裝可自動調(diào)節(jié)壓力的控壓閥，并在傳輸腔室上安裝壓力規(guī)。該控壓閥根據(jù)傳輸腔室壓力和控壓閥氣體流量之間的對應(yīng)關(guān)系確定傳輸腔室目標(biāo)壓力所對應(yīng)的氣體流量，然后調(diào)節(jié)控壓閥的氣體流量以使傳輸腔室的壓力達(dá)到該目標(biāo)壓力。然而，這種控壓閥的價格比較昂貴、安裝比較復(fù)雜，因而這種技術(shù)方案不是一種理想的壓力控制方式。


發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種腔室壓力控制方法及應(yīng)用該控制方法的腔室壓力控制系統(tǒng)，其能夠有效節(jié)約工藝/設(shè)備的成本。
此外，本發(fā)明還提供一種腔室壓力控制裝置及應(yīng)用該控制裝置的腔室壓力控制系統(tǒng)，其同樣能夠有效節(jié)約工藝/設(shè)備的成本。
為此，本發(fā)明提供一種腔室壓力控制方法，其借助于設(shè)置在腔室輸氣管路上的質(zhì)量流量控制器而將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)，包括下述步驟步驟100，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，得到腔室處于目標(biāo)壓力時所需的輸氣目標(biāo)流量；步驟200，將所述輸氣目標(biāo)流量設(shè)置為所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，所述質(zhì)量流量控制器基于所述流量設(shè)定值而對所述腔室實施輸氣操作，并將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供的腔室壓力控制方法，在所述步驟100之前還包括獲得腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的步驟。其具體包括步驟10，借助于抽氣裝置使腔室內(nèi)形成真空狀態(tài)；步驟20，設(shè)置所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，使輸氣管路中的氣體以該流量值向所述腔室輸送；步驟30，等待預(yù)定的延遲時間，以使腔室內(nèi)的壓力趨于平衡；步驟40，測量n次腔室內(nèi)的壓力，并計算其平均值；步驟50，記錄所述壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值；步驟60，判斷所述壓力平均值是否超過預(yù)定的控壓上限，如果是，則結(jié)束獲得腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的步驟，如果否，則轉(zhuǎn)到步驟70；步驟70，使質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值增加一個預(yù)定的步長，并轉(zhuǎn)到步驟20，以繼續(xù)執(zhí)行步驟20至步驟60的操作而獲得下一組對應(yīng)關(guān)系。
本發(fā)明提供的腔室壓力控制方法，所述步驟100具體包括步驟110，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，確定腔室目標(biāo)壓力的所屬區(qū)間；步驟120，根據(jù)腔室目標(biāo)壓力及其所屬區(qū)間、并利用下列公式計算所述輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量 其中，Y*為輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量，X*為腔室目標(biāo)壓力，Xi、Xj分別為目標(biāo)壓力所屬區(qū)間的上界、下界，Yi、Yj分別為Xi、Xj所對應(yīng)的輸氣管路的輸氣流量。
此外，本發(fā)明提供一種腔室壓力控制裝置，其借助于設(shè)置在腔室輸氣管路上的質(zhì)量流量控制器而將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)，包括目標(biāo)流量獲得模塊、目標(biāo)流量設(shè)置模塊。其中，目標(biāo)流量獲得模塊，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，得到腔室處于目標(biāo)壓力時所需的輸氣目標(biāo)流量；目標(biāo)流量設(shè)置模塊，將所述輸氣目標(biāo)流量設(shè)置為所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，所述質(zhì)量流量控制器基于所述流量設(shè)定值而對所述腔室實施輸氣操作，并將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供的腔室壓力控制裝置，所述腔室壓力控制裝置還包括對應(yīng)關(guān)系獲得模塊，用于獲得腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系。所述對應(yīng)關(guān)系獲得模塊具體包括下述單元真空狀態(tài)獲得單元，用于使腔室內(nèi)形成真空狀態(tài)；流量設(shè)置單元，用于設(shè)置所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，并使輸氣管路中的氣體以該流量值向所述腔室輸送；延時單元，用于等待預(yù)定的延遲時間，以使腔室內(nèi)的壓力趨于平衡；平均值獲得單元，用于測量n次腔室內(nèi)的壓力，并計算其平均值；記錄單元，用于記錄所述壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值；控制和處理單元，用于判斷所述壓力平均值是否超過預(yù)定的控壓上限，如果是，則結(jié)束對應(yīng)關(guān)系獲得模塊的操作；如果否，則觸發(fā)加法器工作；加法器，將質(zhì)量流量控制器當(dāng)前的流量設(shè)定值增加一個預(yù)定的步長而獲得新的流量設(shè)定值，并將新的流量設(shè)定值傳送給流量設(shè)置單元，以測定下一組對應(yīng)關(guān)系。
本發(fā)明提供的腔室壓力控制裝置，所述目標(biāo)流量獲得模塊具體包括所屬區(qū)間確定單元，用于根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，確定腔室目標(biāo)壓力的所屬區(qū)間；計算單元，用于根據(jù)腔室目標(biāo)壓力及其所屬區(qū)間、并利用下列公式計算所述輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量 其中，Y*為輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量，X*為腔室的目標(biāo)壓力，Xi、Xj分別為目標(biāo)壓力所屬區(qū)間的上界、下界，Yi、Yj分別為Xi、Xj所對應(yīng)的輸氣管路的輸氣流量。
此外，本發(fā)明提供一種腔室壓力控制系統(tǒng)，包括依次連通的輸氣管路、腔室和抽氣管路，在所述輸氣管路上設(shè)置有質(zhì)量流量控制器，并且所述腔室壓力控制系統(tǒng)采用了本發(fā)明所提供的腔室壓力控制方法，用以將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明還提供一種腔室壓力控制系統(tǒng)，包括依次連通的輸氣管路、腔室和抽氣管路，在所述輸氣管路上設(shè)置有質(zhì)量流量控制器，并且所述腔室壓力控制系統(tǒng)采用了本發(fā)明所提供的腔室壓力控制裝置，用以將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
本發(fā)明具有下述有益效果 本發(fā)明所提供的腔室壓力控制方法/裝置采用價格相對低廉的質(zhì)量流量控制器和簡單的控制步驟代替價格昂貴的控壓閥，在有效控制腔室壓力的同時，節(jié)約了工藝/設(shè)備的成本。
類似地，由于本發(fā)明提供的腔室壓力控制系統(tǒng)采用了本發(fā)明提供的上述腔室壓力控制方法和/或腔室壓力控制裝置，而使得在有效控制腔室壓力的同時，也節(jié)約了工藝/設(shè)備的成本。



圖1為本發(fā)明提供的腔室壓力控制方法的流程示意圖； 圖2為本發(fā)明中獲得腔室壓力與輸氣流量對應(yīng)關(guān)系的一個具體實施例的流程圖； 圖3為根據(jù)圖2所示流程而得到的腔室壓力與輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系圖； 圖4為本發(fā)明提供的腔室壓力控制裝置一個具體實施例的原理框圖；以及 圖5為本發(fā)明提供的腔室壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施例方式 為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的腔室壓力控制方法/裝置，以及應(yīng)用上述方法和/或裝置的腔室壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
請參閱圖1，本發(fā)明所提供的腔室壓力控制方法，借助于設(shè)置在腔室輸氣管路上的質(zhì)量流量控制器來控制腔室壓力，并使其保持在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)，其主要包括以下步驟 步驟100，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，得到能夠使腔室維持在目標(biāo)壓力范圍的輸氣目標(biāo)流量。
步驟200，將輸氣目標(biāo)流量設(shè)置為質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，質(zhì)量流量控制器根據(jù)該流量設(shè)定值而向腔室輸送氣體，以便將腔室內(nèi)的壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
通常，腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系可以預(yù)先確定，下面結(jié)合圖2詳細(xì)描述如何確定該對應(yīng)關(guān)系。
步驟10，借助于抽氣裝置使腔室內(nèi)形成真空狀態(tài)。
步驟20，設(shè)置質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，使輸氣管路中的氣體以該流量值向腔室輸送。本實施例中，首次執(zhí)行本步驟時可將質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值的初始值設(shè)置為10sccm。
步驟30，等待預(yù)定的延遲時間，以使腔室內(nèi)的壓力趨于平衡。可以理解的是，延遲時間越長則所測量的腔室壓力就越準(zhǔn)確，但是過長的延遲時間會降低整個測定過程的效率。在實際應(yīng)用中，對于延遲時間的取值主要是根據(jù)以往的經(jīng)驗，從目前的經(jīng)驗來看，延遲時間應(yīng)不低于5分鐘，在本實施例中將延遲時間設(shè)定為5分鐘。
步驟40，測量n次腔室內(nèi)的壓力，并計算其平均值。本實施例中n的值為10。
步驟50，記錄步驟40中的壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值。本步驟實際上是將壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值存儲起來，以備后續(xù)步驟的調(diào)用。
步驟60，判斷該壓力平均值是否超過預(yù)定的控壓上限，如果是，則結(jié)束獲得腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的步驟；如果否，則轉(zhuǎn)到步驟70。其中的控壓上限是指根據(jù)工藝需要而設(shè)定的系統(tǒng)控壓能力范圍的上限，本實施例中的控壓上限為300mToor。
步驟70，使質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值增加一個預(yù)定的步長，并轉(zhuǎn)到步驟20，以繼續(xù)執(zhí)行步驟20至步驟60的操作而獲得下一組對應(yīng)關(guān)系。這里，預(yù)定的步長即為所求對應(yīng)關(guān)系中相鄰的兩個輸氣流量的差值，從理論上來講，步長越小所得的曲線模型越精細(xì)、準(zhǔn)確度也越高。但是，由于系統(tǒng)精度及穩(wěn)定性的影響，過小的步長并沒有實際意義。在實際應(yīng)用中，需要不斷進(jìn)行實驗并積累一定經(jīng)驗后才能確定出理想的步長值，所以步長的大小在實際操作中是可以進(jìn)行人為調(diào)整的。本實施例中的步長取值為5sccm。
需要指出的是，由于步驟50和步驟60的執(zhí)行順序并不影響整個過程的結(jié)果，因此兩個步驟的執(zhí)行順序并不局限于此，也可以在執(zhí)行完步驟60所述過程后再執(zhí)行步驟50所述過程，即在判斷壓力平均值是否超過預(yù)定的控壓上限后，再對所述壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值進(jìn)行記錄。而且，當(dāng)上述步驟60的判斷結(jié)果為是時，也可以不執(zhí)行記錄步驟而直接結(jié)束，也就是說，對于超過預(yù)定控壓上限的壓力平均值及與之對應(yīng)的流量設(shè)定值不進(jìn)行存儲。
請參閱圖3，在此基礎(chǔ)上所測得的腔室壓力與輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系為分段一次函數(shù)曲線。曲線上各段的端點坐標(biāo)即為根據(jù)圖2所示流程而測得的各組腔室壓力與輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系。
當(dāng)需要計算維持腔室目標(biāo)壓力所需的輸氣目標(biāo)流量時，只需先找到該目標(biāo)壓力的所在區(qū)間，即找到該目標(biāo)壓力在圖3中所屬的那一段一次函數(shù)曲線，然后按照一次函數(shù)的求解方法進(jìn)行計算即可。這也就是步驟100所說的根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，得到能夠使腔室維持在目標(biāo)壓力范圍的輸氣目標(biāo)流量，具體包括下述步驟 步驟110，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，確定腔室目標(biāo)壓力的所屬區(qū)間(即，目標(biāo)壓力在圖3中所屬的那一段一次函數(shù)曲線)。
步驟120，根據(jù)腔室目標(biāo)壓力所屬區(qū)間，利用下列公式計算輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量 (公式1) 其中，Y*為輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量，X*為腔室目標(biāo)壓力，Xi、Xj分別為目標(biāo)壓力所屬區(qū)間的上界、下界，Yi、Yj分別為Xi、Xj所對應(yīng)的輸氣管路的輸氣流量。將X*、Xi、Xj、Yi、Yj代入到公式1中即可求得輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量Y*。
下面結(jié)合圖3所示的對應(yīng)關(guān)系，舉例說明本發(fā)明所提供的腔室壓力控制方法的實施過程。
假設(shè)腔室目標(biāo)壓力X*的值為65mToor，則首先在圖3中的對應(yīng)關(guān)系中找到65mToor的所屬區(qū)間，查圖得到腔室目標(biāo)壓力的所屬區(qū)間Xi、Xj的值為[60mToor，67mToor]，該區(qū)間所對應(yīng)的輸氣管路的輸氣流量Yi、Yj的值分別為[25sccm，30sccm]。將上述各數(shù)值代入公式1中并計算 上式所求得的29.4sccm即為腔室目標(biāo)壓力為65mToor時所需的輸氣管路輸氣目標(biāo)流量。將該值設(shè)置為質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，然后質(zhì)量流量控制器基于該值對腔室壓力進(jìn)行控制并使腔室壓力維持在65mToor的范圍內(nèi)，這樣就實現(xiàn)了對腔室壓力的控制。
另外，有時會遇到腔室目標(biāo)壓力正好為其所屬區(qū)間的一個端點的情況。則此時只需要將該端點所對應(yīng)的輸氣流量作為輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量而對質(zhì)量流量控制器進(jìn)行設(shè)置即可。當(dāng)然，這種情況下，按照公式1進(jìn)行計算同樣能得到正確的結(jié)果。
在實際應(yīng)用中，要求對腔室壓力的控制不能超過2mTorr的容差，如果本發(fā)明提供的腔室壓力控制方法所控制的腔室壓力的容差超過2mTorr，則說明腔室壓力和輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系的精確度不夠，而需要重新進(jìn)行該對應(yīng)關(guān)系的測定。由上述對應(yīng)關(guān)系的獲得步驟可知，可以適當(dāng)調(diào)整步長、測量次數(shù)n、延遲時間等參數(shù)的大小，并基于調(diào)整后的步長、測量次數(shù)和延遲時間等參數(shù)重新進(jìn)行腔室壓力和輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系的測定。理論上，步長越小，得到的一次函數(shù)就越準(zhǔn)確；測量次數(shù)越多，測量結(jié)果越準(zhǔn)確；延遲時間越準(zhǔn)確，腔室壓力越穩(wěn)定，測得的腔室壓力也就越準(zhǔn)確。
同時，本發(fā)明提供一種腔室壓力控制裝置，其借助于設(shè)置在輸氣管路上的質(zhì)量流量控制器來控制腔室壓力，并使其保持在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)，其主要包括目標(biāo)流量獲得模塊400、目標(biāo)流量設(shè)置模塊500，其中 目標(biāo)流量獲得模塊400，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，得到腔室處于目標(biāo)壓力時所需的輸氣目標(biāo)流量。
目標(biāo)流量設(shè)置模塊500，將目標(biāo)流量獲得模塊400得到的輸氣目標(biāo)流量設(shè)置為質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，質(zhì)量流量控制器基于該流量設(shè)定值而對腔室實施輸氣操作，并將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系可以提前測得，例如，圖4就示出了一種具有這種功能的腔室壓力控制裝置。該控制裝置不僅包括目標(biāo)流量獲得模塊400和目標(biāo)流量設(shè)置模塊500，而且還包括對應(yīng)關(guān)系獲得模塊300。其中，對應(yīng)關(guān)系獲得模塊300具體包括下述各單元 真空狀態(tài)獲得單元，用于使腔室內(nèi)形成真空狀態(tài)。實際應(yīng)用中，真空狀態(tài)獲得單元例如可以是設(shè)置在抽氣管路上的抽氣裝置。
流量設(shè)置單元，用于設(shè)置質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，并使輸氣管路中的氣體以該流量值向腔室輸送。
延時單元，用于等待預(yù)定的延遲時間，以便使腔室內(nèi)的壓力趨于平衡。
平均值獲得單元，用于分n次對腔室內(nèi)的壓力進(jìn)行測量，并計算其平均值。
記錄單元，用于記錄上述由平均值獲得單元得出的壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值。
控制和處理單元，用于判斷壓力平均值是否超過預(yù)定的控壓上限，如果是，則結(jié)束對應(yīng)關(guān)系獲得模塊的操作；如果否，則觸發(fā)加法器工作。
加法器，將質(zhì)量流量控制器當(dāng)前的流量設(shè)定值增加一個預(yù)定的步長而獲得新的流量設(shè)定值，并將新的流量設(shè)定值傳送給流量設(shè)置單元，以測定下一組對應(yīng)關(guān)系。
需要指出的是，上述記錄單元、控制和處理單元可以為分立的兩個單元；也可以為一個集成的單元，例如使控制和處理單元本身就帶有記錄功能，從而使其同時具有控制、處理和記錄的功能。
由上述對應(yīng)關(guān)系獲得模塊300所測得的腔室壓力與輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系與圖3所示的對應(yīng)關(guān)系類似，在此不再贅述。
目標(biāo)流量獲得模塊400根據(jù)該腔室壓力與輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系，分析得出輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量。為此，目標(biāo)流量獲得模塊400具體還包括 所屬區(qū)間確定單元，其用于根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，確定腔室目標(biāo)壓力的所屬區(qū)間，然后發(fā)送給計算單元。
計算單元，用于根據(jù)腔室目標(biāo)壓力及其所屬區(qū)間、并利用公式1計算得到輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量。
需要指出的是，本發(fā)明所提供的腔室壓力控制裝置中，延遲時間、預(yù)定的步長等類似于上述腔室壓力控制方法。另外，計算單元中所用到的公式1及利用公式1進(jìn)行輸氣目標(biāo)流量的計算過程也類似于本發(fā)明提供的腔室壓力控制方法，在此不再贅述。
作為一個具體實施例，在對應(yīng)關(guān)系獲得模塊測定腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的過程中，分別設(shè)定流量設(shè)定值的初始值為10sccm；延遲時間為5分鐘；n值為10；預(yù)定的控壓上限為300mToor；預(yù)定的步長大小為5sccm。
請參閱圖5，本發(fā)明還提供了一種腔室壓力控制系統(tǒng)，包括依次連通的輸氣管路、腔室和抽氣管路。輸氣管路設(shè)置有閥門1和閥門2，抽氣管路設(shè)置有閥門3和抽氣裝置。其中，輸氣管路還設(shè)置有質(zhì)量流量控制器，并且本腔室壓力控制系統(tǒng)采用了本發(fā)明所提供的腔室壓力控制方法，用以對腔室內(nèi)的壓力進(jìn)行控制。
另外，本發(fā)明還提供了一種腔室壓力控制系統(tǒng)，其包括依次連通的輸氣管路、腔室和抽氣管路。輸氣管路設(shè)置有閥門1和閥門2，抽氣管路設(shè)置有閥門2和抽氣裝置。其中，輸氣管路還設(shè)置有質(zhì)量流量控制器，并且本腔室壓力控制系統(tǒng)采用了本發(fā)明所提供的腔室壓力控制裝置，用以對腔室內(nèi)的壓力進(jìn)行控制。
本發(fā)明所提供的腔室壓力控制系統(tǒng)對腔室壓力的控制方法和操作過程類似于本發(fā)明的所提供的腔室壓力控制方法和腔室壓力控制裝置，故在此不再贅述。
需要指出的是，上述實施方式都采用將質(zhì)量流量控制器設(shè)置在輸氣管路進(jìn)行對腔室壓力控制的技術(shù)方案。在實際應(yīng)用中，并不局限于此，也可以將質(zhì)量流量控制器設(shè)置于抽氣管路，使其在輸氣流量一定的情況下通過設(shè)置抽氣管路的流量設(shè)定值來實現(xiàn)對腔室壓力的控制。
可以理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于前面所述的對等離子體處理設(shè)備中的傳輸腔室進(jìn)行壓力控制。事實上，本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它適宜的技術(shù)領(lǐng)域和/或生產(chǎn)設(shè)備中，并對其中的腔室壓力進(jìn)行控制。
還可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種腔室壓力控制方法，其特征在于借助于設(shè)置在腔室輸氣管路上的質(zhì)量流量控制器而將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)，包括下述步驟
100)根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，得到腔室處于目標(biāo)壓力時所需的輸氣目標(biāo)流量；
200)將所述輸氣目標(biāo)流量設(shè)置為所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，所述質(zhì)量流量控制器基于所述流量設(shè)定值而對所述腔室實施輸氣操作，并將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室壓力控制方法，其特征在于，在所述步驟100)之前還包括獲得腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腔室壓力控制方法，其特征在于，所述獲得腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的步驟具體包括
10)借助于抽氣裝置使腔室內(nèi)形成真空狀態(tài)；
20)設(shè)置所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，使輸氣管路中的氣體以該流量值向所述腔室輸送；
30)等待預(yù)定的延遲時間，以使腔室內(nèi)的壓力趨于平衡；
40)測量n次腔室內(nèi)的壓力，并計算其平均值；
50)記錄所述壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值；
60)判斷所述壓力平均值是否超過預(yù)定的控壓上限，如果是，則結(jié)束獲得腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的步驟；如果否，則轉(zhuǎn)到步驟70)；
70)使質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值增加一個預(yù)定的步長，并轉(zhuǎn)到步驟20)，以繼續(xù)執(zhí)行步驟20)至步驟60)的操作而獲得下一組對應(yīng)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腔室壓力控制方法，其特征在于，所述步驟100)具體包括
110)根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，確定腔室目標(biāo)壓力的所屬區(qū)間；
120)根據(jù)腔室目標(biāo)壓力及其所屬區(qū)間、并利用下列公式計算所述輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量
其中
Y*為輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量，
X*為腔室目標(biāo)壓力，
Xi、Xj分別為目標(biāo)壓力所屬區(qū)間的上界、下界，
Yi、Yj分別為Xi、Xj所對應(yīng)的輸氣管路的輸氣流量。
5.一種腔室壓力控制裝置，其特征在于借助于設(shè)置在腔室輸氣管路上的質(zhì)量流量控制器而將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)，包括目標(biāo)流量獲得模塊、目標(biāo)流量設(shè)置模塊，其中
目標(biāo)流量獲得模塊，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，得到腔室處于目標(biāo)壓力時所需的輸氣目標(biāo)流量；
目標(biāo)流量設(shè)置模塊，將所述輸氣目標(biāo)流量設(shè)置為所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，所述質(zhì)量流量控制器基于所述流量設(shè)定值而對所述腔室實施輸氣操作，并將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的腔室壓力控制裝置，其特征在于，所述腔室壓力控制裝置還包括對應(yīng)關(guān)系獲得模塊，用于獲得腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的腔室壓力控制裝置，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系獲得模塊具體包括下述單元
真空狀態(tài)獲得單元，用于使腔室內(nèi)形成真空狀態(tài)；
流量設(shè)置單元，用于設(shè)置所述質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，并使輸氣管路中的氣體以該流量值向所述腔室輸送；
延時單元，用于等待預(yù)定的延遲時間，以使腔室內(nèi)的壓力趨于平衡；
平均值獲得單元，用于測量n次腔室內(nèi)的壓力，并計算其平均值；
記錄單元，用于記錄所述壓力平均值和與之對應(yīng)的質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值；
控制和處理單元，用于判斷所述壓力平均值是否超過預(yù)定的控壓上限，如果是，則結(jié)束對應(yīng)關(guān)系獲得模塊的操作；如果否，則觸發(fā)加法器工作；
加法器，將質(zhì)量流量控制器當(dāng)前的流量設(shè)定值增加一個預(yù)定的步長而獲得新的流量設(shè)定值，并將新的流量設(shè)定值傳送給流量設(shè)置單元，以測定下一組對應(yīng)關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的腔室壓力控制裝置，其特征在于，所述目標(biāo)流量獲得模塊具體包括
所屬區(qū)間確定單元，用于根據(jù)腔室壓力與輸氣流量之間的對應(yīng)關(guān)系，確定腔室目標(biāo)壓力的所屬區(qū)間；
計算單元，用于根據(jù)腔室目標(biāo)壓力及其所屬區(qū)間、并利用下列公式計算所述輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量
其中
Y*為輸氣管路的輸氣目標(biāo)流量，
X*為腔室的目標(biāo)壓力，
Xi、Xj分別為目標(biāo)壓力所屬區(qū)間的上界、下界，
Yi、Yj分別為Xi、Xj所對應(yīng)的輸氣管路的輸氣流量。
9.一種腔室壓力控制系統(tǒng)，包括依次連通的輸氣管路、腔室和抽氣管路，其特征在于，在所述輸氣管路上設(shè)置有質(zhì)量流量控制器，并且所述腔室壓力控制系統(tǒng)采用了如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的腔室壓力控制方法，用以將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
10.一種腔室壓力控制系統(tǒng)，包括依次連通的輸氣管路、腔室和抽氣管路，其特征在于，在所述輸氣管路上設(shè)置有質(zhì)量流量控制器，并且所述腔室壓力控制系統(tǒng)采用了如權(quán)利要求5至8中任意一項所述的腔室壓力控制裝置，用以將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種腔室壓力控制方法，包括步驟100，根據(jù)腔室壓力與輸氣流量的對應(yīng)關(guān)系，得到腔室處于目標(biāo)壓力時所需的輸氣目標(biāo)流量。步驟200，將輸氣目標(biāo)流量設(shè)置為質(zhì)量流量控制器的流量設(shè)定值，質(zhì)量流量控制器基于該流量設(shè)定值對腔室實施輸氣操作，并將腔室壓力控制在目標(biāo)壓力范圍內(nèi)。本發(fā)明提供的腔室壓力控制方法還包括獲得腔室壓力與輸氣流量之間對應(yīng)關(guān)系的步驟。另外，本發(fā)明還提供一種腔室壓力控制裝置、應(yīng)用上述方法的腔室壓力控制系統(tǒng)及應(yīng)用上述裝置的腔室壓力控制系統(tǒng)。本發(fā)明采用價格相對低廉的質(zhì)量流量控制器和簡單的控制步驟代替價格昂貴的控壓閥，在有效控制腔室壓力的同時，節(jié)約了工藝/設(shè)備的成本。
文檔編號G05D16/14GK101727111SQ20081022427
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者張京華, 劉暢 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司