用于控制使用反饋的流量速率控制器的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容的實(shí)施方式涉及流量比控制器，更為特定而言，本公開內(nèi)容的實(shí)施方式涉及質(zhì)量流量控制器的管理。
[0002]背景
[0003]用于半導(dǎo)體處理腔室的氣體輸送系統(tǒng)利用流量分流的方法以改善:在多個(gè)-注入點(diǎn)或共享的腔室架構(gòu)中的混合比的精確性、可重復(fù)性，及可再現(xiàn)性。流量分流可在許多應(yīng)用中顯著地減少氣體輸送系統(tǒng)的成本。流量比控制器(FRC)可為有效的流量分流的裝置，但該流量比控制器大體非常復(fù)雜。
[0004]FRC被廣泛地使用于半導(dǎo)體工業(yè)中以將氣體或氣體混合物分散至在處理腔室中的不同的區(qū)域。然而，F(xiàn)RC經(jīng)常利用造成非對(duì)稱的狀況的算法，以為了利用可能的最快的方式來達(dá)到所期望的新的設(shè)定點(diǎn)(以對(duì)稱的瞬時(shí)的流量作為犧牲)。此外，F(xiàn)RC經(jīng)常在通道的數(shù)目和流量范圍中受到限制，避免了可擴(kuò)充性而不招致高昂的成本。再者，控制架構(gòu)被包含在裝置內(nèi)，而將該裝置限制在使用控制點(diǎn)上。
[0005]附圖簡(jiǎn)要說明
[0006]在隨附附圖的示圖中(其中類似的參照表示類似的元件)，本公開內(nèi)容通過示例的方式(而非通過限制的方式)來示例說明。應(yīng)注意到:在此公開內(nèi)容中針對(duì)于“一(an)”或“一個(gè)(one)”實(shí)施方式的不同的參照并非必然地意指為相同的實(shí)施方式，及這些參照意指為至少一者。
[0007]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的方塊圖，該方塊圖示例說明:流量控制系統(tǒng)，該流量控制系統(tǒng)利用反饋驅(qū)動(dòng)流量控制模塊，該反饋驅(qū)動(dòng)流量控制模塊經(jīng)由模擬連接耦接至多-通道的質(zhì)量流量控制裝置。
[0008]圖2是流量控制模塊的一個(gè)實(shí)施方式的方塊圖。
[0009]圖3是流程圖，該流程圖示例說明:用于反饋驅(qū)動(dòng)流量控制的方法的一個(gè)實(shí)施方式。
[0010]圖4是流程圖，該流程圖示例說明:用于確定流量控制設(shè)定點(diǎn)的方法的一個(gè)實(shí)施方式。
[0011]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方塊圖，該方塊圖示例說明:流量控制系統(tǒng)，該流量控制系統(tǒng)利用前饋驅(qū)動(dòng)流量控制模塊，該前饋驅(qū)動(dòng)流量控制模塊藉由高速的以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)(Ethercat)連接耦接至多-通道的質(zhì)量流量控制裝置。
[0012]圖6是閥門控制模塊的一個(gè)實(shí)施方式的方塊圖。
[0013]圖7是一流程圖，該流程圖示例說明:用于前饋驅(qū)動(dòng)流量控制的方法的一個(gè)實(shí)施方式。
[0014]圖8根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式來示例說明:對(duì)于使用4個(gè)MFC裝置的4個(gè)-通道的流量比控制器而言的瞬時(shí)的流量的圖形表示。
[0015]圖9示例說明:可執(zhí)行在此描述的操作中的一或多個(gè)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊圖。
[0016]具體描述
[0017]本公開內(nèi)容的實(shí)施方式涉及:一種用于調(diào)整使用二或多個(gè)質(zhì)量流量控制器(MFC)裝置的陣列的多-通道的流量比控制器(FRC)的方法和系統(tǒng)。MFC裝置彼此之間并行地進(jìn)行操作和構(gòu)成流量比控制器的通道，其中每個(gè)通道具有一個(gè)MFC13MFC裝置的陣列從氣體供應(yīng)器接收氣體和將該氣體導(dǎo)引朝向氣體腔室或氣體腔室內(nèi)的指定的區(qū)域。MFC裝置可為任何的適當(dāng)?shù)墓I(yè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量控制器。MFC裝置的陣列由流量比控制系統(tǒng)來管理，該流量比控制系統(tǒng)處理被發(fā)送至個(gè)別的MFC裝置的信號(hào)和來自個(gè)別的MFC裝置的信號(hào)。所述信號(hào)可包含:表示總流量速率以及針對(duì)于每一個(gè)別的MFC的閥門位置的電壓測(cè)量。流量比控制系統(tǒng)發(fā)送這些測(cè)量至控制服務(wù)器以用于進(jìn)行處理?？刂品?wù)器接收來自在陣列中的每一個(gè)別的MFC的測(cè)量和執(zhí)行控制算法以實(shí)施對(duì)于經(jīng)過該陣列的氣體的總流量的任何的改變。
[0018]與常規(guī)的FRC不同，實(shí)施方式在從大約10(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(standard cubiccentimeters per minute(sccm))至大約200(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升(standard liters perminute(slm))的流量范圍中可輕易地?cái)U(kuò)充(scalable)到任何數(shù)目的通道，而允許氣體面板設(shè)計(jì)的自由度。與當(dāng)改變流量設(shè)定點(diǎn)時(shí)造成非對(duì)稱的流量狀況的FRC不同，實(shí)施方式提供:橫越于通道而為固有地穩(wěn)定的和對(duì)稱的且耗用較低的成本的控制。實(shí)施方式于數(shù)個(gè)通道間分配總氣體流量，以使得在進(jìn)行流量調(diào)整期間的壓力降被最小化，而保持閥門盡可能地打開。
[0019]當(dāng)在此使用詞匯“大約(about)”和“近似于(approximately)”，這些意欲為意指:所呈現(xiàn)的標(biāo)稱值的精確度在± 10%以內(nèi)。此外，當(dāng)在此使用詞匯“配方(recipe)”時(shí)，所意欲者為意指:被分散于MFC陣列間以達(dá)到所期望的總流量的流量及/或閥門設(shè)定點(diǎn)的特定的組合。類似地，詞匯“配方控制算法(recipe control algorithm)”意欲為意指:負(fù)責(zé)維持預(yù)先確定的流量“配方(recipe)”的處理邏輯。
[0020]在一個(gè)實(shí)施方式中，MFC陣列可在流量設(shè)定點(diǎn)模式中被驅(qū)動(dòng)，其中在該流量設(shè)定點(diǎn)模式中，系統(tǒng)在每一通信周期中發(fā)送流量設(shè)定點(diǎn)命令至每一MFC。流量設(shè)定點(diǎn)命令是流量比、測(cè)量的總流量、及MFC閥門電壓的函數(shù)。流量比控制系統(tǒng)評(píng)估來自每一 MFC的流量和閥門電壓。此信息可被發(fā)送至控制服務(wù)器，在此針對(duì)于在實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋中的每一 MFC而計(jì)算出更新的流量設(shè)定點(diǎn)。在實(shí)施方式中，流量比控制系統(tǒng)經(jīng)由模擬連接來發(fā)送命令至每一 MFC和接收來自每一MFC的信號(hào)。在實(shí)施方式中，流量比控制系統(tǒng)通過模擬至數(shù)字接口的方式且經(jīng)由數(shù)字連接與實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行通信。在一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)字連接可以是高速的以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)連接。
[0021]在另一個(gè)實(shí)施方式中，MFC陣列可在前饋控制模式中被驅(qū)動(dòng)。在此實(shí)施方式中，在陣列中的MFC可支持直接的數(shù)字連接(例如高速的以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)連接)，而不需要對(duì)于模擬至數(shù)字接口。數(shù)字連接的使用可提供用以在流量比控制系統(tǒng)與控制服務(wù)器之間發(fā)送和接收較大數(shù)量的數(shù)據(jù)和控制測(cè)量的能力。流量比控制系統(tǒng)因而可用快速得多和精確得多的方式與控制服務(wù)器進(jìn)行通信。在實(shí)施方式中，在從流量比控制系統(tǒng)接收流量和電壓信息之后，控制服務(wù)器可從閉環(huán)反饋中斷開，并且直接地發(fā)送命令至MFC的每一者。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制服務(wù)器可直接地發(fā)送固定的MFC流量設(shè)定點(diǎn)至每一MFC，而繞過在控制服務(wù)器中的反饋控制邏輯。在另一個(gè)實(shí)施方式中，控制服務(wù)器可直接地發(fā)送MFC閥門位置設(shè)定點(diǎn)至每一 MFC。
[0022]在前饋的實(shí)施方式中，由流量比控制系統(tǒng)所使用的先前的設(shè)定點(diǎn)可被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)中。控制服務(wù)器可使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)以針對(duì)于在流量比控制系統(tǒng)內(nèi)所遭遇到的特定的流量狀況來預(yù)測(cè)正確的流量及/或閥門設(shè)定點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)到在過去已經(jīng)遭遇過的不穩(wěn)定的流量狀況時(shí)，控制服務(wù)器可選擇曾被成功地實(shí)施以校正先前的狀況的設(shè)定點(diǎn)。控制服務(wù)器然后可直接地發(fā)送更新的設(shè)定點(diǎn)命令至MFC陣列，而不存取反饋控制邏輯。舉例而言，若過程配方步驟造成在MFC陣列內(nèi)的瞬時(shí)的流量不穩(wěn)定性，被使用于每一通道以校正該問題的流量設(shè)定點(diǎn)可被存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)和被使用以消除在未來所遭遇到的類似的不穩(wěn)定性。若在往后的時(shí)間遭遇到相同的或類似的流量不穩(wěn)定性，控制服務(wù)器可存取數(shù)據(jù)儲(chǔ)庫(kù)以預(yù)測(cè)將導(dǎo)引至一流量校正的一系列的流量設(shè)定點(diǎn)。
[0023]圖1是方塊圖，該方塊圖示例說明:流量控制系統(tǒng)100，該流量控制系統(tǒng)利用反饋驅(qū)動(dòng)流量控制模塊，該反饋驅(qū)動(dòng)流量控制模塊經(jīng)由模擬連接耦接至多-通道的質(zhì)量流量控制裝置，其中在該流量控制系統(tǒng)100中于此描述的實(shí)施方式可進(jìn)行操作。流量控制系統(tǒng)100可包含:用戶界面105、控制服務(wù)器110、流量比控制系統(tǒng)125、及MFC陣列140。控制服務(wù)器110可經(jīng)由模擬至數(shù)字接口 120耦接至流量比控制系統(tǒng)125，該模擬至數(shù)字接口 120提供模擬至數(shù)字的通信。流量比控制系統(tǒng)125可接收來自質(zhì)量流量控制器MFC 140-1至MFC140-n(其中在任何的實(shí)施方式中，η代表:質(zhì)量流量控制器的總數(shù)量)的陣列的模擬信號(hào)和發(fā)送模擬信號(hào)至質(zhì)量流量控制器MFC 140-1至MFC 140_η的陣列。舉例而言，在一個(gè)實(shí)施方式中，質(zhì)量流量控制器的總數(shù)量可為2。在另一個(gè)實(shí)施方式中，質(zhì)量流量控制器的總數(shù)量可為113MFC 140-1至MFC 140-η的每一者從氣體供應(yīng)器145接收氣體146的輸入流量和產(chǎn)生被導(dǎo)引至腔室150的氣體147的輸出流量。
[0024]用戶界面105、控制服務(wù)器110、及流量比控制系統(tǒng)125可個(gè)別地由任何類型的計(jì)算裝置來主控，所述任何類型的計(jì)算裝置包含:服務(wù)器計(jì)算機(jī)、網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)、桌面計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、移動(dòng)通信裝置、移動(dòng)電話、智能手機(jī)、手持計(jì)算機(jī)、或類似的計(jì)算裝置。可替代性地，用戶界面105、控制服務(wù)器110、及流量比控制系統(tǒng)125的任何的組合可在單一的計(jì)算裝置上被主控，該單一的計(jì)算裝置包含:服務(wù)器計(jì)算機(jī)、網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)、桌面計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信裝置、移動(dòng)電話、智能手機(jī)、手持計(jì)算機(jī)、或類似的計(jì)算裝置。
[0025]用戶界面105可被以各種方式配置有不同的功能性以使得用戶能夠提供輸入至控制服務(wù)器110。此外，用戶界面105可經(jīng)配置以提供關(guān)于控制服務(wù)器110的狀態(tài)的信息給用戶。在一個(gè)實(shí)施方式中，用戶界面105可顯示:所期望的總流量配方、目前的總