TW201514500A

TW201514500A - 用於暫態氣流之度量衡方法

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Publication number: TW201514500A
Application number: TW103117193A
Authority: TW
Inventors: Evangelos Spyropoulos; Iqbal Shareef
Original assignee: Lam Res Corp
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-04-16
Also published as: KR20140135650A; KR102187959B1; US20140343875A1; US9778083B2; TWI642912B

Abstract

一種計算流動處理氣體之暫態流速的方法，包含：使處理氣體通過質流控制器而流入一已知容積的腔室內，以及測量連續資料取樣點，各連續資料取樣點包括壓力資料、溫度資料、和時間值。識別連續資料取樣點之群組，其中各群組與另一群組共享一或更多連續資料取樣點，並針對連續資料取樣點之每一者計算比率值，其中各比率值係對於各別時間值之壓力資料與溫度和氣體壓縮性資料之乘積間的比率。決定至少一群組內之比率值的最佳擬合線，然後利用壓力上升率技術來計算流動處理氣體之暫態流速，其中該壓力上升率技術採用由至少一群組內之至少一時間值之最佳擬合線所決定的比率值。

Description

用於暫態氣流之度量衡方法

本發明涉及用於測量氣流之度量衡方法，尤其本發明涉及一種計算流動處理氣體之暫態流速的方法，以使流動處理氣體（其通過質流控制器而流入一已知容積的測試腔室內）之暫態流量異常能得以偵測。

高準確度之氣體遞送及量測系統（例如：質流控制器（MFC，mass flow controller））在例如半導體晶圓製作及其他類型的材料處理之應用中是很有用的。在許多情況下，這些氣體遞送系統的準度必須經過檢驗。

質流檢驗器（MFV，mass flow verifier）可用以檢驗MFC或其他流體遞送受測裝置（DUT，device-under-test）的準度。質流檢驗器其中一種類型為上升率（ROR，rate-of-rise）流量檢驗器。典型ROR流量檢驗器可包括測試腔室容積、壓力感測器、溫度感測器、及二隔離閥（一者在上游且一者在下游）。這些閥可於閒置期間關閉，並且可於度量衡測試運作開始時開啟，從而允許氣體流量從MFC通過流量檢驗器。一旦氣體流量穩定後，可關閉下游閥，且因此在容積中氣體壓力可開始上升。壓力感測器可量測此壓力上升。此量測結果可用來計算流至MFV的入口流速，從而檢驗DUT的氣體流量準度效能。

在第一實施例中，計算流動處理氣體之暫態流速的方法利用了壓力上升率技術，而處理氣體係通過質流控制器而流至一已知容積的腔室。該方法包含：使處理氣體通過質流控制器而流入腔室內，以及測量連續資料取樣點，各連續資料取樣點包括壓力資料、溫度資料、及時間值。識別連續資料取樣點之群組，其中各群組與另一群組共享一或更多連續資料取樣點，以及針對連續資料取樣點之每一者計算比率值，其中各比率值係對於各別時間值之壓力資料與溫度和氣體壓縮性之乘積間的比率。決定至少一群組內之該等比率值的最佳擬合線，然後利用壓力上升率技術來計算流動處理氣體之暫態流速，其中該壓力上升率技術採用由至少一群組內之至少一時間值之最佳擬合線所決定的比率值。

在第二實施例中，計算流動處理氣體之暫態流速的方法利用了壓力和溫度資料的最佳擬合線，而處理氣體係通過質流控制器而流至一已知容積的腔室。該方法包含：使處理氣體通過質流控制器而流入腔室內，以及測量連續資料取樣點，各連續資料取樣點包括壓力資料、溫度資料、及時間值。識別連續資料取樣點之群組，其中各群組與另一群組共享一或更多連續資料取樣點。決定至少一群組內之壓力資料的最佳擬合線，並決定該至少一群組內之溫度資料的最佳擬合線。利用壓力上升率技術來計算流動處理氣體之暫態流速，其中該壓力上升率技術採用由該至少一群組內之至少一時間值之最佳擬合線所決定的壓力值、以及由該至少一群組內之該至少一時間值之最佳擬合線所決定的溫度值。

於此所揭露之內容係一種計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中處理氣體係經由質流控制器而遞送至一已知容積的測試腔室。在以下敘述中，為了提供對該等實施例的徹底瞭解而提出許多具體細節。然而，應瞭解到對於本領域中具有通常知識者而言，可在不具這些具體細節的部份或全部之情況下實施該等實施例。在其他情況下，為了非必要地混淆該等實施例，故不詳細敘述熟知的製程操作。

處理氣體流量速率之精準量測及氣體流量異常之偵測係可應用在一些現代半導體晶圓製程，例如必須以謹慎控制之方式將處理氣體供應至反應腔室的連續電漿蝕刻。如於此所定義般，處理氣體流量之暫態流速係隨時間偏離設定點流速（或設定點）之流速，其中此設定點流速可為一預定之穩態流量或可配置為一可變流速。偏離設定流速之暫態流速說明了暫態流量異常。計算處理氣體流量之暫態流速不但提供了處理氣體流量之實際流速的更精準表示（相較於使用於此所討論之標準流速技術來計算流動處理氣體之穩態流速），而且也說明了通常可能無法偵測到的暫態流量異常。舉例而言，暫態流量異常可能發生在穩態流量期間、在開啟期間（其中當處理氣體最初開始流動直到處理氣體流速上升至預定之設定點為止的時間點）、或在關閉期間（其中處理氣體流速之設定點流速暫停，且流速下降直到處理氣體停止流動為止）。此外，暫態流量異常也可能發生在過渡期間（其中根據製程配方而將處理氣體之流速由第一設定點調整至第二設定點）。在大多數情況下，於半導體晶圓製程期間之處理氣體遞送要求處理氣體流速受到謹慎控制。更具體而言，於穩態期間、開啟期間、過渡期間、及/或關閉期間流到反應腔室之處理氣體的流速應受到控制，以滿足製程之處理配方所定義之氣體流量設定點。流動期間（其亦可由處理配方加以定義）係介於開啟期間與關閉期間之間的時間長度。暫態流量異常（例如：MFC開啟與關閉期間之流量上過衝（overshoot）及/或流量下過衝（undershoot）、和過渡期間之處理氣體流量延遲）可能導致製程漂移，並可能影響晶圓處理、準度、或重現性。

處理氣體流量通常亦由在反應腔室上游之MFC所控制。因此，所能控制之處理氣體流速的準度通常是由處理氣體必須通過的MFC之準度所決定。因此，在將MFC實施於電漿處理系統中之前，MFC應經過測試以判斷是否存在暫態流量異常（例如：流量上過衝及/或流量下過衝）。

圖1係配置成採用壓力上升率（RoR）技術之質流檢驗器（MFV）50的示意圖，其包含可進行測試之複數質流控制器（MFC）10a-g。MFV 50可用以實施於此所述之方法。MFV 50包括一已知容積的封閉測試腔室20，其可接收來自任何MFC 10a-g之處理氣體流量。MFC 10a-g各自控制傳遞通過其中的處理氣體之流速。入口閥23a-g開啟及關閉來自各個MFC 10a-g而進入測試腔室20的處理氣體流量。出口閥22開啟及關閉來自測試腔室20而到排空區域（未顯示）的氣體流量。此外，MFV 50包括至少一真空泵，其提供用以排空及清理測試腔室20的真空源。在較佳實施例中，測試腔室20可與渦輪分子泵12及機械泵13呈流體連通。

MFV 50更包括至少三壓力感測器25a-c及至少一溫度感測器（TC）21，其係分別配置以測量測試腔室20內的氣體壓力及溫度。該至少三壓力感測器25a-c可各自為壓力計、或其他用以測量測試腔室20的內部壓力之適當感測器。各壓力感測器係配置成對不同的壓力範圍很靈敏。在一實施例中，第一壓力計25a能測量高達約100毫托耳的壓力、第二壓力計25b能測量高達約10托耳的壓力、以及第三壓力計25c能測量約10毫托耳至約400托耳的壓力。第一及第二壓力計25a、b可從美國麻薩諸塞州安多佛（Andover Massachusetts）的MKS儀器（MKS Instruments）購得。第三壓力計25c可從華盛頓州雷得蒙（Redmond Washington）的 Paroscientific公司（Paroscientific, Inc.）購得。

第一及第二壓力感測器25a、b較佳地具有快速響應時間、且較佳地約每0.5毫秒至約每5毫秒即可量取讀數。最好能在短時間間隔內量取讀數，以便能觀測到具有短存在期間的暫態氣體流量異常。回應廣泛壓力範圍之第三壓力感測器25c可作為感測器25a、b的參考感測器。此外，具有較慢響應時間之第三壓力感測器25c可用以測量被引導進入測試腔室20內的處理氣體之穩態標準流速。一用以測量處理氣體之穩態標準流速的示範腔室配置可在共同受讓之美國專利第7376520號中得到，其於此全部併入作為參考。

應瞭解在其他實施例中，第一壓力感測器25a能測量的最大壓力可小於100毫托耳。第二及第三壓力感測器25b、c能測量的壓力範圍亦可變更；然而，應建立各壓力感測器25a-c能測量的最大及最小壓力，俾能利用涵蓋預期之氣體流速的操作範圍且在針對氣體流速量測所建立之時間限制內的壓力及溫度量測結果來精準計算氣體流速和暫態氣體流速。

用於MFV之RoR技術的基本原理為測量測試腔室20中的質量平衡變化。利用質量平衡方程式、並將理想氣體定律連同氣體壓縮性修正運用在測試腔室中的氣體，便可根據以下方程式並藉由隨時間測量MFV之腔室中的氣體壓力及氣體溫度而獲得標準流速（SFR，standard flow rate），方程式1： SFR = （dm /dt ）（1/d_std ） = （T_std /p_std ）（V）（d （p /（T*Z））/dt ）其中d_std 、T_std 、及p_std 分別為根據SEMI E12-0303（用於質流計和質流控制器的標準壓力、溫度、密度、及流量單位之標準規格）的標準密度、標準溫度、及標準壓力，且m為氣體的質量、V為測試腔室容積、T為氣體絕對溫度、Z為氣體壓縮性係數、p 為壓力。一般而言，標準流速（SFR）係由計算出處理氣體的質量（m ）隨時間之變化（d/dt ）再除以處理氣體的標準密度所決定。

質流控制器10a-g係各自配置以從氣體供應器設施（未顯示）接收壓力經調節過之處理氣體。處理氣體行經氣體線路5a-g、通過各別前端控制閥11a-g、並且進入各別MFC 10a-g，其中MFC 10a-g可將處理氣體遞送至測試腔室20。氣體供應器設施係配置以將特別配製的處理氣體遞送至各MFC，其中各MFC可控制處理氣體進入測試腔室20的流速及流動期間。

離開各MFC 10a-g並隨後進入測試腔室20之氣體流速的準度係由MFC 10a-g的校正及狀況所決定。因此，期望各MFC 10a-g能將其各別氣體流速控制在可允許的公差範圍內。為了確保於穩態、開啟、過渡、及/或關閉期間進入測試腔室20之暫態氣體流速是可接受的，因此檢驗各MFC 10a-g之校正及狀況是必要的。

參考上述方程式1，用以決定由一特定MFC 10a-g所提供之氣體流速的容積包括：從該特定MFC 10a-g之輸出直到測試腔室20的所有流體連接之管線容積。因此，期望各MFC 10a-g與測試腔室20間之管線係定義明確且容易理解。

測試腔室20較佳地具有夠大的容積以降低供應於其中之氣體的壓縮性效應。較佳地，測試腔室20的容積為約10至100公升；更佳地，測試腔室20容積為約15至50公升。在替代實施例中，測試腔室20可具有大於100公升的容積。在替代實施例中，可使用小於10公升的容積，例如約5公升、約1公升、約半公升、或甚至可使用更小的容積，不過供應於其中之氣體的壓縮性效應會有更大影響，因而可能必須多加考量。

測試腔室20可選擇性地包括主動受控之加熱器40，以便維持測試腔室20中的升高溫度。加熱器可結合在任何氣體線路（如氣體線路5）之中，且/或加熱器可結合在測試腔室20之中。可藉由設置在測試腔室20內的至少一溫度感測器21來監控測試腔室20中的溫度。該至少一溫度感測器21可為熱偶器或其他合適的溫度感測器。在一較佳實施例中，MFV 50包含三溫度感測器21。三溫度感測器21係較佳地配置成能確認測試腔室20中的平均溫度。較佳地，溫度感測器21測量進入測試腔室20之處理氣體的溫度。在替代實施例中，溫度感測器21可配置以測量測試腔室20之腔室壁的溫度。

MFV 50包括控制系統100，其接收來自該至少三壓力感測器25a-c及該至少一溫度感測器21的輸出信號，並且控制前端控制閥11、入口閥23、及出口閥22之操作。在出口閥22關閉之後，控制系統100接收測試腔室20內之處理氣體之壓力及溫度的量測結果，且控制系統100根據方程式1並利用於此所述之方法來計算流入測試腔室之處理氣體的暫態氣體流速。然後，控制系統100可比較暫態氣體流速的結果與氣體流量的預定設定點，從而檢驗各MFC 10a-g的流速。在替代實施例中，控制系統100可輸出、顯示、儲存、或以其他方式傳達這些結果。在一較佳實施例中，計算後之暫態氣體流速與氣體流速的設定點（或複數設定點）間之比較可用以說明流動處理氣體的暫態氣體流量異常。

測試腔室20係較佳地由不銹鋼所形成。測試腔室20可由單一部件製成；或者在一替代實施例中，測試腔室可形成由數個部件製成。在另一實施例中，測試腔室20可藉由機器依照尺寸而由一固體鋁塊製成。較佳地，測試腔室具有良好導熱性。此外，進入到測試腔室20內之管道穿透可藉由使用O形環予以密封，而非焊接。在其他實施例中，亦可利用焊接方式。

於MFV 50的操作期間，加熱器40可用以維持測試腔室20內之升高（即高於環境）且均勻的溫度。此升高之溫度能實現處理氣體的流速量測，否則處理氣體將在較低溫度下凝結。於MFC 10a-g下游之氣體凝結會在氣體流速量測中引起錯誤。此外，凝結之氣體會對利用壓力感測器25a-c所執行之壓力量測造成負面影響。在一實施例中，引導進入測試腔室20之進氣口可設計成提供氣體流與進氣口的加熱壁之間接觸的大表面積。因此，進氣口可設計成在氣體進入測試容積之前對氣體進行預熱，以避免氣體送進測試容積內時凝結。

測試腔室20及壓力感測器25a-c提供了MFV 50偵測壓力變化的功能，以使暫態氣體流速和暫態氣體流量異常、以及穩態氣體流量皆能在涵蓋一廣泛的流速範圍（例如0.1 sccm至10000 sccm，其中 sccm是指標準立方公分/分鐘）中得以既精確又可重複地計算。處理配方不但可用來決定應使用哪個設定流速，而且包括例如流進處理氣體之預定時間長度的資訊。於測試期間，可在關閉期間之後開啟出口閥22，以從測試腔室20容積排空處理氣體。接著，可開啟前端控制閥11，以供應處理氣體至各別MFC 10a-g，以使該MFC 10a-g可開始新的開啟期間（即MFC 10a-g可經由各別入口閥23a-g遞送處理氣體至測試腔室20）。

壓力感測器25a、b係配置成具有高精準且具有快速壓力資料取樣速率以捕捉暫態流量異常。壓力感測器25a、b具有約5至20毫秒的處理響應時間。在一實施例中，壓力感測器25a、b係配置成具有約0.5毫秒至約5毫秒的預定壓力資料取樣速率。較佳地，壓力感測器25a、b的壓力資料取樣速率為約0.5至2毫秒；且更佳地，壓力資料取樣速率為約1毫秒。

較佳地，在各流動期間將計算後之暫態流速與MFC的氣體流量設定點進行比較，以驗證MFC係操作在預定流量公差內（亦即，流量上過衝及/或下過衝或其他暫態氣體流量異常未發生在處理氣體流動期間）。一般而言，各MFC 10a-g可各別進行校正，以操作在各別預定流量公差內。此外，較佳地針對各MFC 10a-g檢驗至少十氣體流量，並據此校正各MFC。例如，可執行多點氣體校正，例如：十點氣體校正。十點氣體校正包括：以最小氣體流速開始且以最大氣體流速結束（例如：開始在約10 sccm且結束在約500 sccm）之相等間隔在涵蓋MFC 10a-g的操作範圍中之十氣體流量設定點的檢驗，其中各MFC 10a-g可經過校正以運作在各別預定流量公差內。

為了偵測流量異常（例如：暫態流量上過衝及/或下過衝）、以及過濾來自計算後之流速的雜訊，因而執行以下計算暫態流速之方法。使處理氣體通過質流控制器而流入一已知容積的測試腔室。較佳地，根據一預定處理氣體流量設定點而流進處理氣體。容積內的壓力資料及溫度資料之連續資料取樣點係量測作為時間函數，其中將一時間值指定至各連續資料取樣點。連續資料取樣點係較佳地以一預定資料取樣速率進行量側。壓力資料及/或溫度資料係較佳地以數位濾波器進行處理，以使該處理步驟降低來自壓力資料及/或溫度資料的雜訊、並提供經處理過之壓力資料及/或經處理過之溫度資料。較佳地，該處理步驟包含利用最小平方曲線擬合以對壓力及/或溫度資料進行數位式過濾；或選擇性地，可利用多點數位濾波處理來處理壓力及/或溫度資料。

較佳地，於各時間值計算壓力資料與溫度和氣體壓縮性資料之乘積間的比率值。較佳地，經處理過之壓力資料及/或經處理過之溫度資料係用來計算各比率值。在計算出比率值之後，便將目前包括各別比率值及各別時間值之連續資料取樣點識別成群組。當然，在一替代實施例中，這些群組可在計算比率值之前進行識別，其中針對在一識別後之群組內的各連續資料取樣點計算這些比率值；且更佳地，針對在各識別後之群組內的各連續資料取樣點計算這些比率值。連續資料取樣點的這些群組係識別成使得各群組與另一群組共享一或更多連續資料取樣點。換言之，各群組與相鄰群組共享一或更多資料取樣點，使得連續資料取樣點的重疊群組得以識別。

在連續資料取樣點（其包括壓力資料與溫度和氣體壓縮性資料的乘積之比率值）之群組經識別後，針對至少一群組決定這些比率值的最佳擬合線。較佳地，針對連續資料取樣點之各群組決定最佳擬合線。較佳地，這些比率值的最佳擬合線為最小平方線擬合。然而，在替代實施例中，最佳擬合線可為吻合連續資料取樣點之曲線。最佳擬合線可接著用以決定在一識別後之群組內之時間值的壓力資料與溫度資料的比率值；且更佳地，用以決定在各識別後之群組內之時間值的壓力資料與溫度資料的比率值。由最佳擬合線所決定之比率值可接著併入於此所討論之標準流速方程式中，然後即可計算出暫態流速。

在另一實施例中，針對在至少一群組內的各壓力資料及溫度資料決定一最佳擬合線，且較佳地針對在各識別後之群組內的各壓力資料及溫度資料決定一最佳擬合線。各別最佳擬合線可接著用以自一識別後之群組內的時間值的壓力資料和溫度資料決定各別壓力值及各別溫度值；且更佳地，用以自各識別後之群組內的時間值的壓力資料和溫度資料決定各別壓力值及各別溫度值。較佳地，壓力資料及溫度資料的這些最佳擬合線為最小平方線擬合。然而，在替代實施例中，這些最佳擬合線可為吻合各別壓力資料和溫度資料之曲線。由最佳擬合線及氣體壓縮性所決定之壓力值和溫度值可接著併入於此所討論之標準流速方程式中，然後即可計算出暫態流速。

較佳地，所指定之時間值係連續資料取樣點之各別群組的中位資料取樣點的時間值。或者，較佳地，該時間值係各別識別後之群組的平均資料取樣點的時間值。如於此所使用般，「中位（median）資料取樣點」係連續資料取樣點之各別群組的中間（middle）資料取樣點之資料取樣點。此外，如於此所使用般，「平均（mean）資料取樣點」係連續資料取樣點之各別群組的算術平均（arithmetic average）資料取樣點之資料取樣點。

於前述方法期間（且於處理氣體遞送期間），取得測試腔室內部之處理氣體壓力及處理氣體溫度的量測結果。資料取樣點量測應以一預定之資料取樣速率於處理氣體遞送的預定時期期間進行量取。較佳地，預定之資料取樣速率為約0.5至10毫秒，例如：約1毫秒、2毫秒、或5毫秒的資料取樣速率。然後，將連續資料取樣點識別成群組，其中各群組與另一群組共享至少一資料取樣點。較佳地，各識別後之群組與相鄰識別後之群組共享約5至500連續資料取樣點。更佳地，各識別後之群組與相鄰識別後之群組共享約50至150連續資料取樣點。例如，識別後之群組與相鄰識別後之群組可共享100連續資料取樣點。較佳地，相鄰識別後之群組的至少50%連續資料取樣點係共享的。更佳地，相鄰識別後之群組的至少90%連續資料取樣點係共享的；且最佳地，相鄰識別後之群組的至少99%連續資料取樣點係共享的。

舉例而言，如圖2A-C所示，可使用於此所揭露之度量衡方法來觀測暫態流量異常。圖2A顯示N₂ 氣體的暫態流量異常，其中設定點流速為5 sccm且流動期間持續約11秒。在此範例中，不但在氣體流量開啟期間的穩定時期偵測到MFC處理氣體流量延遲105，而且在氣體流量關閉期間偵測到氣體流量指數衰減106。

圖2B亦詳細描述了主要於MFC氣體流量開啟期間的暫態流量異常（亦即，偏離MFC設定點）。圖中顯示了N₂ 氣體的暫態流量異常，其中設定點流速為33 sccm且流動期間持續約5.5秒。在此範例中，於氣體流量開啟期間的穩定時期偵測到MFC處理氣體流量延遲105。

圖2C顯示了在二連續流動期間A及B的暫態流量異常之細節。在此範例中，MFC係以300 sccm的設定點流速來遞送O₂ 氣體，其中各流動期間持續約10秒。於第一流動期間A中，該度量衡方法偵測到暫態MFC流量下過衝108；且於第二流動期間B中，該度量衡方法偵測到暫態MFC流量上過衝109。如圖所示，該度量衡方法在二流動期間之每一者中的MFC開啟期間偵測到上過衝或下過衝。當觀測到流量上過衝及/或流量下過衝時，此可發出信號通知MFC 10a-g有缺陷（即需要更換、或重新校正MFC 10a-g），或者暫態流量異常可發出信號通知包含在該MFC 10a-g中之氣體線路有阻礙。

可將氣體流速（其可由MFV 50之控制系統100加以計算）與正測試中之MFC 10a-g之對應預定處理氣體設定點進行比較，以判斷MFC 10a-g是否操作在其指定的氣體流速公差內。若MFC並非操作在其指定的公差內，則可進行估算以決定是否可適用一合適的等效流速調整係數（即使用一補償係數）、或者是否需要更換或維修MFC 10a-g。

如先前所述，MFV 50可連接至控制系統100。控制系統100依據使用者指定之輸入並利用數位及類比控制裝置的組合來控制MFV 50之操作。又，控制系統100用以獲取與MFV 50相關的資料（例如：壓力、溫度、閥狀態）以供分析，並呈現給使用者。在一實施例中，用以控制MFV之圖形使用者介面（GUI）係呈現在電腦系統的顯示器上。此外，控制系統100可儲存預定之處理配方，該處理配方可包括例如以下資訊：流動期間的預定時期、以及可量取處理氣體壓力和溫度量測結果的預定時期。GUI定義成將用以配置MFV 50的一些選擇呈現給使用者。在一實施例中，GUI可提供基於欲執行之特定氣體流速校正測試而自動配置MFV 50的選擇。例如，透過由GUI所提供的使用者介面，使用者可指定在一或更多MFC 10a-g上所執行之多點氣體校正，以判斷是否存在暫態流量異常。此外，可提供使用者用以指定欲測試各MFC 10a-g的最大及/或最小流速之選擇。應瞭解到任何其他與MFV 50或其操作相關的可配置參數皆可呈現為GUI之中的使用者可配置項目。

控制系統100亦可用以執行與各暫態氣體流速計算相關的數學計算。舉例而言，控制系統100可配置成利用自MFV 50所獲得之資料來計算暫態氣體流速、計算暫態流量異常、計算修正之氣體流速、以及將修正後之氣體流速與MFC校正紀錄進行比較。此外，控制系統100可配置成針對其他效應（例如作為壓力、溫度、及特定氣體性質之函數的非理想氣體行為）來修正氣體流速量測。控制系統100及GUI可用以紀錄氣體流速校正結果。所紀錄之氣體流速校正結果可進行分析以確認時間相依趨勢或製程模組相依趨勢。

雖然已參考特定實施例來詳細敘述本文之方法，惟在不離開隨附申請專利範圍的情況下，仍可實施各種變化、修改、及均等者，這對於本領域中具有通常技術者而言，將是顯而易見的。

5a-g‧‧‧氣體線路
10a-g‧‧‧質流控制器
11a-g‧‧‧前端控制閥
12‧‧‧渦輪分子泵
13‧‧‧機械泵
20‧‧‧測試腔室
21‧‧‧溫度感測器
22‧‧‧出口閥
23‧‧‧入口閥
23a-g‧‧‧入口閥
25a-c‧‧‧壓力感測器
40‧‧‧加熱器
50‧‧‧質流檢驗器
100‧‧‧控制系統
105‧‧‧處理氣體流量延遲
106‧‧‧氣體流量指數衰減
108‧‧‧暫態MFC流量下過衝
109‧‧‧暫態MFC流量上過衝

圖1顯示可於其中實施於此所揭露之方法的質流檢驗器配置之示意圖。

圖2A-C顯示根據於此所揭露之方法進行測試之處理氣體的流速對時間圖表。

5a-g‧‧‧氣體線路

10a-g‧‧‧質流控制器

11a-g‧‧‧前端控制閥

12‧‧‧渦輪分子泵

13‧‧‧機械泵

20‧‧‧測試腔室

21‧‧‧溫度感測器

22‧‧‧出口閥

23‧‧‧入口閥

23a-g‧‧‧入口閥

25a-c‧‧‧壓力感測器

40‧‧‧加熱器

50‧‧‧質流檢驗器

100‧‧‧控制系統

Claims

一種計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該處理氣體係通過一質流控制器而流至一已知容積的腔室，該方法包含：使處理氣體通過該質流控制器而流入該腔室內；測量複數連續資料取樣點，各連續資料取樣點包括壓力資料、溫度資料、及時間值；用數位濾波器處理所測量之該壓力資料，其中該數位濾波器降低來自所測量之該壓力資料的雜訊、並提供經處理過之壓力資料；識別連續資料取樣點之群組，其中各群組與另一群組共享一或更多連續資料取樣點；針對該等連續資料取樣點之每一者計算比率值，其中各比率值係對於各別時間值之經處理過之該壓力資料與溫度和氣體壓縮性資料之乘積間的比率；決定至少一群組內之該等比率值的最佳擬合線；及利用壓力上升率技術來計算該流動處理氣體之該暫態流速，其中該壓力上升率技術採用由該至少一群組內之至少一時間值之該最佳擬合線所決定的比率值。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該處理氣體以一預定之設定點流過該質流控制器；該方法更包含：比較計算後之該暫態流速與該預定之設定點，並判斷是否偵測到任何暫態氣體流量異常。
如申請專利範圍第2項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，更包含：輸出、顯示、及/或儲存該流動處理氣體之計算後之該暫態流速，及/或判斷是否偵測到任何暫態氣體流量異常並輸出、顯示、及/或儲存該流動處理氣體之該暫態氣體流量異常。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，更包含：在計算該比率值之前，用該數位濾波器來處理所測量之該溫度資料，其中該數位濾波器降低來自所測量之該溫度資料的雜訊、並提供經處理過之溫度資料。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該數位濾波器利用下列方式來處理該壓力資料：（a）最小平方曲線擬合、或（b）多點數位濾波程序。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中各群組：（a）與相鄰群組共享約5至500連續資料取樣點、（b）與相鄰群組共享約50至150連續資料取樣點、或（c）與相鄰群組共享約100資料取樣點。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該等連續資料取樣點係以下列一預定資料取樣速率進行測量：（a）約10毫秒、（b）約2毫秒、（c）約1毫秒、或（d）約0.5毫秒。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中各群組：（a）與相鄰群組共享至少約50%的連續資料取樣點、（b）與相鄰群組共享至少約90%的連續資料取樣點、或（c）與相鄰群組共享至少約99%的連續資料取樣點。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中用以從該最佳擬合線決定該比率值之該時間值係（a）該群組的中位時間值、或（b）該群組的平均時間值。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中一控制系統計算該流動處理氣體之該暫態流速。
如申請專利範圍第10項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該控制系統包括顯示該暫態流速及/或該暫態流量異常的顯示器。
如申請專利範圍第2項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，且校正該質流控制器，其中該氣體校正包括：檢驗處理氣體流量設定點、以及校正該質流控制器以使其操作在該處理氣體流量設定點之預定流量公差內。
如申請專利範圍第2項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該質流控制器經過多點氣體校正，該多點氣體校正包括：至少十處理氣體流量設定點的檢驗、以及校正該質流控制器以使其操作在各處理氣體流量設定點之各別預定流量公差內。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該處理氣體之流速為約0.1 sccm至約10000 sccm。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中（a）在識別連續資料取樣點之該等群組前，計算該等連續資料取樣點之該比率值；或（b）在識別連續資料取樣點之該等群組後，處理所測量之該壓力資料。
如申請專利範圍第1項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該方法之操作係藉由一或更多處理器所執行之電腦程式來實施，該電腦程式係嵌入在一非暫時性電腦可讀儲存媒體中。
一種計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該處理氣體係通過一質流控制器而流至一已知容積的腔室，該方法包含：使處理氣體通過該質流控制器而流入該腔室內；測量複數連續資料取樣點，各連續資料取樣點包括壓力資料、溫度資料、及時間值；識別連續資料取樣點之群組，其中各群組與另一群組共享一或更多連續資料取樣點；針對該等連續資料取樣點之每一者計算比率值，其中各比率值係對於各別時間值之該壓力資料與溫度和氣體壓縮性資料之乘積間的比率；決定至少一群組內之該比率值的最佳擬合線；及利用壓力上升率技術來計算該流動處理氣體之該暫態流速，其中該壓力上升率技術採用由該至少一群組內之至少一時間值之該最佳擬合線所決定的比率值。
如申請專利範圍第17項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該處理氣體以一預定之設定點流過該質流控制器；該方法更包含：比較計算後之該暫態流速與該預定之設定點，並判斷是否偵測到任何暫態氣體流量異常。
一種計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該處理氣體係通過一質流控制器而流至一已知容積的腔室，該方法包含：使處理氣體通過該質流控制器而流入該腔室內；測量複數連續資料取樣點，各連續資料取樣點包括壓力資料、溫度資料、及時間值；識別連續資料取樣點之群組，其中各群組與另一群組共享一或更多連續資料取樣點；決定至少一群組內之該壓力資料的最佳擬合線，並決定該至少一群組內之該溫度資料的最佳擬合線；及利用壓力上升率技術來計算該流動處理氣體之該暫態流速，其中該壓力上升率技術採用由該至少一群組內之至少一時間值之該最佳擬合線所決定的壓力值、以及由該至少一群組內之該至少一時間值之該最佳擬合線所決定的溫度值。
如申請專利範圍第19項之計算流動處理氣體之暫態流速的方法，其中該處理氣體以一預定之設定點流過該質流控制器；該方法更包含：比較計算後之該暫態流速與該預定之設定點，並判斷是否偵測到任何暫態氣體流量異常。