專利名稱：流量比例控制器在線校準方法、系統及等離子體處理設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及微電子技術領域，具體地，涉及一種流量比例控制器的在線校準方法、 系統及等離子體處理設備。
背景技術：
隨著科技的不斷進步，半導體及其相關產品被廣泛應用到生產和生活中的各個方 面，與此同時，企業和消費者不斷對產品質量提出更高的要求。因此，作為本領域的技術人 員，必須不斷地對生產設備做出改進和創新才能適應新的市場需求。等離子體處理設備和工藝是用于半導體器件加工的主要技術手段，其工作原理 是，通過高能電場和磁場的作用將工藝氣體激發為等離子體狀態，并使等離子體中的某些 成分與諸如硅片等的半導體器件發生物理和化學反應，從而得到所需的工藝結果。在上述 工藝過程中，對工藝氣體的流量和配比進行精確控制，是保證等離子體加工質量的重要因 素之一。因此，需要借助特定的進氣系統來實現對工藝氣體的流量和配比的精確控制。請參閱圖1，為目前常用的一種進氣系統的原理圖。該進氣系統由gas box、氣體 管路、氣體噴嘴三部分組成，其中，所述gas box是一種由控制各種氣體配比的流量計和相 應的閥門所組成的氣源柜。其控制過程為，各種單一成分的氣體進入gas box后，通過調節 gas box內部的閥和流量計得到不同工藝所需的氣體配比和流量，并通過氣體管路輸送至 氣體噴嘴，然后由氣體噴嘴將工藝氣體注入工藝腔室。近年來，隨著市場需求的變化，待加工工件的尺寸由200mm增大至300mm，工藝腔 室的尺寸也隨之增大。在此基礎上，要確保工藝氣體在注入腔室各區域時的均勻性，就需要 采用一種新的進氣系統。請參閱圖2，圖中所示的進氣系統采用了一種具有噴嘴內圈和噴嘴 外圈兩個噴嘴區域的氣體噴嘴，上述噴嘴內圈和噴嘴外圈分別對應工藝腔室的中心區域和 邊緣區域而進行供氣。同時，在gas box和氣體噴嘴之間設置一個流量比例控制器(Flow Ratio Controller，以下簡稱為FRC)，FRC具有一個輸入端和至少兩個輸出端，其輸入端連 接gas box，兩個輸出端分別連接氣體噴嘴的噴嘴內圈和噴嘴外圈。FRC的作用是將來自gas box的工藝氣體按預設比例分成兩部分后分別傳輸至氣體噴嘴的噴嘴內圈和噴嘴外圈，從 而實現工藝氣體在工藝腔室內的均勻擴散。在上述圖2所示的進氣系統中，FRC的準確性是關系到氣體噴嘴的噴嘴內圈和噴 嘴外圈的氣體流量比例是否準確的關鍵因素之一，進而影響到工藝氣體擴散的均勻性。一 旦FRC的實際輸出比例相對于預設比例出現偏差，將直接影響到工藝的穩定性和均勻性， 進而降低產品質量。但是，目前在不停機的情況下還沒有能夠對FRC的準確性進行校準的 有效方法，即，無法實現對FRC的在線校準。因此，在實際生產中無法及時糾正因FRC不準 所造成的工藝質量下降問題，直至FRC的偏差擴大到非常明顯并且造成一定損失后，才會 停機進行校準，而現有的FRC校準方式需要先將其拆卸下來并采用特定的設備來進行，校 準程序復雜，效率低下。因此，由于目前無法對FRC進行在線校準，不但無法避免工藝過程 中由于FRC偏差所造成的損失，而且停機校準FRC會嚴重影響設備的生產效率，不利于設備整體的產能利用。

發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種FRC的在線校準方法、系統及等離子體處理設 備，能夠實現對FRC的快速在線校準。為此，本發明提供一種FRC的在線校準方法，其中，FRC將來自其輸入端的氣體按 照預設比例分配給至少兩個輸出端。本發明提供的在線校準方法用于對FRC的各個輸出端 的實際輸出比例進行校準，其包括下述步驟1)獲取FRC的各個輸出端的實際流量值；2) 根據各個輸出端的實際流量值計算FRC的實際輸出比例；3)根據預設比例和實際輸出比 例，對FRC進行校準。其中，步驟1)具體包括使流經各個輸出端的氣體分別進入密閉腔室內，并測量 各個輸出端的氣體在密閉腔室內的壓升率，根據壓升率計算出各個輸出端的實際流量值。其中，步驟3)具體包括判斷FRC的實際輸出比例和預設比例是否相同，如果不 同，則根據實際輸出比例和預設比例的差值對FRC進行調整；如果相同，則結束該校準過程。其中，在步驟1)之前和/或步驟1)之后還包括將密閉腔室抽真空的步驟。其中，僅對FRC的第一輸出端和第二輸出端的實際輸出比例進行校準時，步驟1) 具體包括使流經第一輸出端的氣體進入密閉腔室內，并測量密閉腔室內的第一壓升率，根 據第一壓升率計算得出第一流量值；使流經第二輸出端的氣體進入密閉腔室內，并測量密 閉腔室內的第二壓升率，根據第二壓升率計算得出第二流量值，或者用FRC輸入端的流量 值減去第一流量值而得到第二流量值。此外，本發明還提供一種FRC的在線校準系統，FRC將來自其輸入端的氣體按照預 設比例分配給至少兩個輸出端，本在線校準系統用于對FRC的各個輸出端的實際輸出比例 進行校準，其包括流量值獲取單元，用于分別獲取FRC的各個輸出端的實際流量值；計算 單元，根據各個輸出端的實際流量值計算FRC的實際輸出比例；校準單元，根據預設比例和 實際輸出比例，對FRC進行校準。其中，流量值獲取單元包括至少一個測壓腔室，并分別使流經各個被測輸出端的 氣體單獨進入測壓腔室內，通過測量測壓腔室內的壓升率，計算出被測輸出端的實際流量值。其中，測壓腔室的數量為一個，并且每次測量測壓腔室升壓率時，只允許FRC的一 個輸出端與測壓腔室相連通。其中，流量值獲取單元還包括與FRC的輸出端一一對應的氣體干路、干路閥門、氣 體支路、支路閥門，其中氣體干路，連接在各個輸出端和測壓腔室之間，用于將各輸出端的 氣體輸送至測壓腔室中；干路閥門，設置在氣體干路中，用于在測量過程中控制各條氣體 干路的通/斷，即，打開被測輸出端所對應的干路閥門，并關閉其他輸出端所對應的干路閥 門；氣體支路，一端串接于氣體干路中并位于干路閥門的上游，當干路閥門關閉時，用于輸 送對應輸出端的氣體；支路閥門，設置于氣體支路中，用于在測量過程中控制氣體支路的通 /斷，即，關閉被測輸出端所對應的支路閥門，并打開其他輸出端所對應的支路閥門。其中，僅對FRC的第一輸出端和第二輸出端的實際輸出比例進行校準，相應的，氣體干路包括第一干路和第二干路，并分別設置有第一干路閥門和第二干路閥門；相應的，氣 體支路包括第一支路和第二支路，并分別設置有第一支路閥門和第二支路閥門。其中，測壓腔室的數量與FRC被測輸出端的數量相同，并且各個被測輸出端經由 氣體干路或氣體支路而與各測壓腔室一一對應的連接，或者各個被測輸出端經由氣體干路 及其上的干路閥門或者經由氣體支路及其上的支路閥門而與各測壓腔室一一對應的連接。另外，本發明還提供一種等離子體處理設備，包括FRC、氣體噴嘴和工藝腔室；氣 體噴嘴設置于工藝腔室內，并具有至少兩個獨立的噴嘴區域；FRC具有一個輸入端和至少 兩個與噴嘴區域相對應連接的輸出端，以將來自輸入端的氣體按照預設比例分配給各個輸 出端；其應用上述本發明提供的在線校準方法對FRC進行在線校準。另外，本發明還提供一種等離子體處理設備，包括FRC、氣體噴嘴和工藝腔室；氣 體噴嘴設置于工藝腔室內，并具有至少兩個獨立的噴嘴區域；FRC具有一個輸入端和至少 兩個與噴嘴區域相對應連接的輸出端，以將來自輸入端的氣體按照預設比例分配給各個輸 出端；其在FRC與氣體噴嘴之間設置有上述本發明提供的在線校準系統，對FRC進行在線校 準。其中，上述噴嘴區域包括中央噴嘴區域和邊緣噴嘴區域，并分別連接至所述流量 比例控制器的兩個輸出端。本發明具有下述有益效果本發明所提供的在線校準方法，首先，分別測量出流經FRC各輸出端的氣體在密 閉腔室內的壓升率；然后，根據壓升率計算出相應輸出端的實際流量值，進而得出FRC的實 際輸出比例；最終，根據預設比例和實際輸出比例實現對FRC的在線校準。因此，本發明提 供的在線校準方法在無需停機的情況下即可對FRC進行校準，從而能及時發現設備故障， 避免因工藝穩定性下降所造成的質量問題；而且，由于本方法無需停機、拆/裝FRC等程序 即可完成對FRC的校準操作，從而能夠有效減少校準FRC所用時間，進而有利于設備的產能 利用。本發明提供的在線校準系統，通過設置與FRC各輸出端相對應的測壓腔室，并通 過氣體干路、干路閥門、氣體支路以及支路閥門等部件控制流經各個輸出端的氣體的流向， 使流經被測輸出端的氣體單獨地進入測壓腔室內，然后測量測壓腔室內的壓升率；根據所 屬壓升率和腔室容積即可計算出被測輸出端的實際流量值；進而得到FRC的實際輸出比 例；最終，根據預設比例和實際輸出比例實現對FRC的在線校準。因此，本發明提供的FRC 在線校準系統可對FRC進行在線校準，從而及時發現并排除設備故障。并且，本發明提供的 校準系統無需停機和拆/裝FRC等操作，因而可有效減少校準時間，具有較高的校準效率， 從而可有效提高生產效率。本發明提供的等離子體處理設備，包括氣源、FRC、氣體噴嘴、工藝腔室和抽氣裝 置，并且其應用上述本發明所提供的在線校準方法和/或系統，實現對FRC進行在線校準。 因此，本發明提供的等離子體處理設備同樣具有無需停機、校準效率高和生產效率高等的 優點。


圖1為目前常用的一種進氣系統的原理框圖2為一種具有兩個噴嘴區域的進氣系統的原理框圖；圖3為本發明提供的在線校準方法的流程圖；圖4為本發明提供的在線校準方法的第一種具體實施方式
的流程圖；圖5為本發明提供的在線校準方法的第二種具體實施方式
的流程圖；圖6為本發明所提供的在線校準系統第一種具體實施方式
的原理框圖；圖7為本發明所提供的第二種具體實施方式
的原理框圖；圖8為本發明所提供的在線校準系統第三種具體實施方式
的原理框圖；圖9為圖8所示的在線校準系統用于在線校準FRC的流程圖；圖10為本發明所提供的在線校準系統第四種具體實施方式
的原理框圖；圖11為本發明所提供的在線校準系統第五種具體實施方式
的原理框圖；以及圖12至圖16為本發明所提供的等離子體處理設備第一至第五種具體實施方式
的 原理框圖。
具體實施例方式為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提 供的FRC的在線校準方法、系統及等離子體處理設備進行詳細描述。本發明所提供的FRC的在線校準方法，用于校準FRC的各個輸出端的實際輸出比 例。FRC具有一個輸入端和多個(至少兩個)輸出端，其作用是將來自其輸入端的氣體按照 預設比例分配給各個輸出端。請參閱圖3，本方法包括下述步驟1)獲取FRC的各個輸出端 的實際流量值；2)根據各個輸出端的實際流量值計算FRC的實際輸出比例；3)根據預設比 例和實際輸出比例，對FRC進行校準。其中，步驟1)具體包括使流經FRC各個輸出端的氣體分別進入密閉腔室內，并 測量各個輸出端的氣體在密閉腔室內的壓升率，根據壓升率計算出各個輸出端的實際流量值。步驟2)中，將各個輸出端的實際流量值的比值作為FRC的實際輸出比例。步驟3)中，判斷FRC的實際輸出比例和預設比例是否相同，如果不同，則根據實際 輸出比例和預設比例的差值對FRC進行調整；如果相同，則結束該校準過程。請參閱圖4，為本發明所提供的FRC的在線校準方法的第一種具體實施方式
的流 程圖。本實施方式中，FRC將來自其輸入端的氣體按預設比例分配給兩個輸出端，即第一 輸出端和第二輸出端，從而只需對FRC的兩個輸出端的實際輸出比例進行校準即可。其具 體執行步驟如下步驟410，測量并計算第一輸出端的第一流量值。這里，對于第一流量值的獲得具 體可以采用如下方式使流經第一輸出端的氣體進入一個密閉腔室內，并測量該密閉腔室 內的第一壓升率，根據第一壓升率計算得出第一流量值。需要指出的是，上述密閉腔室連接 有測壓裝置(例如，壓力規)，并且其容積值為已知或預先測得。在實際應用中，該密閉腔室 可以是工藝腔室或特定的密閉腔室。另外，在利用密閉腔室測量壓升率之前和/或測量之后，即，在所述步驟410)之前 或者之后，還可以采取對該密閉腔室抽真空的操作，用以保持密閉腔室的真空狀態。當然， 由于測量壓升率的步驟并不一定需要密閉腔室的初始狀態為真空，因此上述抽真空的步驟也可以省略。步驟420，測量并計算第二輸出端的第二流量值。這里，對于第二流量值的獲得所 采用的具體方式與步驟410類似，即，使流經第二輸出端的氣體進入一個密閉腔室內，并測 量該密閉腔室內的第二壓升率，根據第二壓升率計算得出第二流量值。需要指出的是，對于第一流量值和第二流量值的測量并無先后之分，因為在實際 應用中并非只能在一個密閉腔室完成測量工作，而是可以同時借助多個密閉腔室同時進 行，例如，為各個輸出端分別設置專門的密閉腔室，從而可同時獲得上述第一和第二流量 值。即使僅有一個密閉腔室，對流量值的測量順序也可以不受限制。對于多個輸出端的情 況，與上述情況類似，在此不再贅述。步驟430，根據第一流量值和第二流量值計算FRC的實際輸出比例，在本實施方式 中，可以直接將第一流量值和第二流量值的比值作為FRC的實際輸出比例。步驟440，比較FRC的實際輸出比例和預設比例并判斷是否相同，如果不同，則根 據實際輸出比例和預設比例的差值對FRC進行調整；如果相同，則說明FRC已經是準確的， 因此，無需對FRC作出調整而結束該校準過程即可。請參閱圖5，為本發明提供的FRC的在線校準方法的第二種具體實施方式
的流程 圖。本實施方式與上述圖4所示的第一種實施方式類似，二者區別在于當步驟510已經計 算出第一流量值后，步驟520對于第二流量值的獲取可以采用以下方式實現S卩，用FRC輸 入端的總流量值(通常，FRC輸入端的總流量值可以在gas box的流量計中讀取)減去由 步驟510得到的第一流量值即得到第二流量值；進而執行步驟530和步驟540直至完成對 FRC的在線校準過程。步驟530和步驟540的工作過程類似于前述步驟430和步驟440，在 此不再贅述。由上述描述可知，本發明提供的在線校準方法，通過在線測量流經FRC各個輸出 端的氣體在密閉腔室內的壓升率，并根據壓升率分別計算出各個輸出端的實際流量值，從 而得到FRC的實際輸出比例，再將所求得的FRC實際輸出比例和預設比例進行比較以完成 對FRC的在線校準。因此，本發明所提供的FRC在線校準方法具有無需停機、校準效率高等 的優點；并且，由于其可在無需停機的情況下隨時對FRC進行在線校準，從而能夠及時發現 并排除FRC故障，有效避免因FRC不準所造成的質量問題。作為另一種技術方案，本發明還提供一種能夠對FRC進行在線校準的在線校準系 統。所述在線校準系統具體包括流量值獲取單元，用于分別獲取FRC的各個輸出端的實際 流量值；計算單元，根據各個輸出端的實際流量值計算FRC的實際輸出比例；校準單元，根 據預設比例和實際輸出比例，對FRC進行校準。其中，流量值獲取單元包括至少一個測壓腔室，并分別使流經各個被測輸出端的 氣體單獨進入測壓腔室內，通過測量測壓腔室內的壓升率，計算出被測輸出端的實際流量 值。所述測壓腔室的數量可以為一個也可以為多個，對于僅采用一個測壓腔室的情況，在每 次測量時，只允許所述FRC的一個輸出端與所述測壓腔室相連通，從而測量與之連通的輸 出端的實際流量值，以此類推，依次測出各個輸出端的實際流量值；對于采用多個測壓腔室 的情況，為達到提高測量效率的目的，可以使測壓腔室的數量與FRC被測輸出端的數量相 同，并且使各測壓腔室和各FRC被測輸出端一一對應地直接連接，或者使各測壓腔室和各 FRC被測輸出端經由管路以及其上的閥門而一一對應地連接，以便能夠同時測量所有輸出端的流量值。當然，測壓腔室的數量也可以介于被測輸出端的數量與1之間。上述流量值獲取單元還可以包括與FRC的輸出端一一對應的氣體干路、干路閥 門、氣體支路、支路閥門。其中氣體干路，與FRC的各個輸出端一一對應，并分別連接在FRC 和測壓腔室之間，從而可將流經FRC各輸出端的氣體輸送至測壓腔室中；干路閥門，設置在 氣體干路中，用于在測量過程中控制各條氣體干路的通/斷，具體地，當需要測量一個輸出 端的實際流量值時，則打開被測輸出端所對應的干路閥門，而關閉其他輸出端所對應的干 路閥門，這樣就保證了僅使被測輸出端與測壓腔室相連通；氣體支路，一端串接于氣體干路 中并位于干路閥門的上游位置處(這里，所述上游是指相對干路閥門更靠近FRC輸出端的 位置)，當干路閥門關閉時，用于輸送對應輸出端的氣體，這樣，當干路閥門關閉時，氣體可 通過對應的氣體支路及時排出；支路閥門，設置于氣體支路中，用于在測量過程中控制氣體 支路的通/斷，具體地，當需要測量一個輸出端的實際流量值時，則關閉被測輸出端所對應 的支路閥門，并打開其他輸出端所對應的支路閥門。請參閱圖6，為本發明提供的FRC在線校準系統第一種具體實施方式
的系統框圖。 在本實施例中，采用一個測壓腔室并以測量FRC的兩個輸出端(例如，第一輸出端和第二輸 出端)的實際輸出比例為例進行說明。如圖所示，供氣裝置為FRC提供氣體，FRC將來自其 輸入端的氣體按照預設比例分配給第一輸出端和第二輸出端，然后經由氣體干路輸送至測 壓腔室。其中，氣體干路包括與FRC輸出端相對應的第一干路和第二干路，其上分別設置有 第一干路閥門和第二干路閥門；相應的，氣體支路包括第一支路和第二支路，并分別設置有 第一支路閥門和第二支路閥門。本實施方式中，氣體支路連接至抽氣裝置，從而可利用抽氣 裝置將氣體支路中的氣體抽走。同理，測壓腔室連接至同一個抽氣裝置，并在抽氣裝置和測 壓腔室之間的氣體管路中設置一個抽氣閥門(即，圖中所示的第一抽氣閥門)，從而可利用 該抽氣裝置對測壓腔室抽真空；當然，如果分別為氣體支路和測壓腔室設置不同的抽氣裝 置，上述第一抽氣閥門可以省略。本實施例中，FRC的在線校準系統的校準過程如下打開第一抽氣閥門，并關閉 其他的所有閥門，啟動抽氣裝置將測壓腔室抽真空；關閉第一抽氣閥門，啟動供氣裝置及 FRC，同時打開第一干路閥門和第二支路閥門，這樣，流經第一輸出端的氣體進入測壓腔室， 流經第二輸出端的氣體進入第二支路，并通過抽氣裝置抽走；待進入測壓腔室的氣流穩定 后開始測量測壓腔室內的壓升率；根據所測得的壓升率計算得到第一輸出端的實際流量 值；關閉第一干路閥門和第二支路閥門、打開第一抽氣閥門，將測壓腔室抽真空；然后，關 閉第一抽氣閥門并打開第二干路閥門和第一支路閥門，這樣，流經第二輸出端的氣體進入 測壓腔室，流經第一輸出端的氣體進入第一支路，并通過抽氣裝置抽走；待進入測壓腔室的 氣流穩定后開始測量測壓腔室內的壓升率；根據所測得的壓升率計算得到第二輸出端的實 際流量值；計算單元根據已經得到的第一流量值和第二流量值計算FRC的實際輸出比例； 然后，校準單元將所求得的實際輸出比例與FRC的預設比例進行比較，并根據比較結果對 FRC進行校準操作。請參閱圖7，為本發明提供的FRC在線校準系統第二種具體實施方式
的系統框圖。 本實施方式中，同樣以校準FRC的兩個輸出端的實際輸出比例為例，并采用了兩個測壓腔 室，即圖中所示的第一測壓腔室和第二測壓腔室。將上述兩個測壓腔室同時連接至抽氣裝 置，并分別設置第一和第二抽氣閥門。在實際測量時，通過控制相應的干路閥門和支路閥門，使FRC的第一輸出端僅與第一測壓腔室相連通，而使第二輸出端僅與第二測壓腔室相 連通。從而，可借助兩測壓腔室同時測量兩輸出端的實際流量值。本實施例中，抽氣裝置用 于在測量之前和之后對兩個測壓腔室抽真空。而具體測壓腔室獲取壓升率及計算流量值的 過程同上述實施例類似，不再贅述。請參閱圖8，為本發明提供的在線校準系統的第三種具體實施例。本實施方式與圖 7所示實施方式之間的區別在于，抽氣裝置僅與第一測壓腔室相連接，而第二測壓腔室不參 與測量，僅作為一個臨時氣囊使用。這樣，當測量第一流量值的時候，流經第二輸出端的氣 體則進入第二測壓腔室中，當測量完畢后可以將任意一個輸出端所對應的干路閥門和支路 閥門同時打開，以使測壓腔室和第二測壓腔室連通，則通過與測壓腔室相連接的抽氣裝置 即可將兩個腔室同時抽真空。本實施方式的校準過程請參閱圖9所示的校準流程圖，具體 過程如下Si，將測壓腔室抽真空，以便提供準確的測量環境；S2，關閉第二干路閥門和第一支路閥門，并打開第一干路閥門和第二支路閥門，從 而使第一測壓腔室僅與第一干路相連通，第二測壓腔室僅與第二干路相連通；S3，使供氣裝置開始以固定流量向FRC持續地供氣，此時經由第一干路的氣體進 入第一測壓腔室，經由第二干路的氣體進入第二測壓腔室；S4，利用第一測壓腔室中的測壓裝置測量第一干路的氣體在測壓腔室內的第一壓 升率；S5，根據第一壓升率，計算第一流量值；S6，在獲得第一流量值后，使供氣裝置停止供氣；S7，關閉第一干路閥門和第一支路閥門，打開第二干路閥門和第二支路閥門，從而 使第二測壓腔室與第一測壓腔室連通；當然，也可以關閉第二干路閥門和第二支路閥門，而 打開第一干路閥門和第一支路閥門；或者，將四個閥門同時打開，都能實現使第二測壓腔室 與第一測壓腔室連通的目的；S8，啟動抽氣裝置，將第一測壓腔室和第二測壓腔室抽真空，以便進行后續的校準 程序；S9，打開第二干路閥門和第一支路閥門，關閉第一干路閥門和第二支路閥門，從而 使第一測壓腔室僅與第二干路相連通，而第二測壓腔室僅與第一干路相連通；S10，使供氣裝置開始以固定流量向FRC持續地供氣，此時經由第二干路的氣體進 入第一測壓腔室，經由第一干路的氣體進入第二測壓腔室；S11，利用第一測壓腔室中的測壓裝置測量第二干路的氣體在測壓腔室內的第二 壓升率；S12，根據第二壓升率，計算第二流量值；S13，在獲得第二流量值后，使供氣裝置停止供氣；S14，關閉第一干路閥門和第一支路閥門，打開第二干路閥門和第二支路閥門，從 而使第二測壓腔室與測壓腔室連通，具體與S7相類似，不再贅述；S15，啟動抽氣裝置，將第一測壓腔室和第二測壓腔室抽真空；S16，根據S5和S12所得到的第一流量值和第二流量值，計算FRC的實際流量比 例，具體地，第一流量值與第二流量值的比值即為FRC的實際流量比例；
S17，將FRC的實際流量比例與其預設比例進行比較，然后根據比較結果對FRC進 行相應的調整，從而實現在線校準FRC。需要指出的是，上述流程中的S14、S15可以暫不執行，也可以放在S17之后執行， 這種做法并不影響最終對FRC的校準結果。由于上述本發明所提供的FRC在線校準系統的三個具體實施例均是以校準FRC的 兩個輸出端為例進行說明，因此，當已經獲得一個輸出端的實際流量值后，還可以通過這樣 的方式來得到另一輸出端的實際流量值用FRC的輸入流量值(該值可以從供氣裝置上直 接讀取)減去已經獲得的輸出端的實際流量值。基于此，可以對圖6和圖7所示的實施方 式進行改進。請參閱圖10，為本發明提供的FRC在線校準系統第四種具體實施例的系統框圖。 本實施方式在圖7所示實施方式的基礎上進一步省略了氣體支路及支路閥門，而是將第一 干路連接至第一測壓腔室，第二干路連接至第二測壓腔室，本實施方式校準FRC的過程與 圖6所示的實施方式類似，不予贅述。此外，其還可以采用下述校準過程打開第二抽氣閥 門并關閉第一抽氣閥門，使流經FRC第一輸出端的氣體進入第一測壓腔室內進行測量，流 經第二輸出端的氣體則進入第二測壓腔室并進而由抽氣裝置抽走。在獲得第一流量值后， 用FRC的輸入流量值減去第一流量值即為第二流量值。之后的校準過程與前述實施例類 似，在此不再贅述。不難發現，本實施例中的第二測壓腔室及第二抽氣閥門可以省略，從而利用抽氣 裝置直接將第二輸出端的氣體抽走。這樣，即得到圖11所示的本發明提供的FRC在線校準 系統第五種具體實施方式
。由于其結構和校準過程均與圖10類似，因此不再贅述。需要指出的是，以上本發明提供的在線校準系統的具體實施例中，均采用普通單 向閥門，作為本領域技術人員，很容易想到各種替換方案，例如采用兩位三通閥門作為對應 同一輸出端的干路閥門和支路閥門的替代方案，以及其他具有相同功能的結構，都應視為 本發明所保護的范圍。還需要指出的是，上述本發明所提供的FRC在線校準系統的各個實施方式中，所 采用的各個測壓腔室的容積均為已知，并且，上述腔室的容積可以是相對較小的容積，這 樣，對于同樣的氣體流量，可以在較短的時間內獲得較大范圍的壓升，從而提高校準效率。另外，需要指出的是，雖然上述本發明所提供的FRC在線校準系統的各具體實施 方式都是以校準FRC兩個輸出端的實際輸出比例為例進行說明的，但其并不局限于此，只 要按照本發明中對FRC進行在線校準的原理和操作方法，同樣能夠對FRC多個輸出端的實 際輸出比例進行在線校準。綜上所述，本發明提供的FRC在線校準系統，將FRC的各個輸出端通過氣體干路和 /或氣體支路連接至相應的測壓腔室，并在氣體干路和氣體支路中設置閥門。這樣，可以通 過改變各個閥門的通/斷狀態而使流經各輸出端的氣體分別單獨地進入上述測壓腔室內， 并測量氣體在測壓腔室內的壓升率，進而根據壓升率和腔室容積計算出被測輸出端的實際 流量值，最終得到FRC的實際輸出比例，實現對FRC的在線校準。因此，本發明提供的FRC 在線校準系統不僅可隨時對FRC進行在線校準，及時發現并排除設備故障，從而避免因工 藝穩定性下降而造成的質量問題；而且與現有的校準技術相比，本發明提供的FRC在線校 準系統具有較高的校準效率，從而有利于節約設備的檢修時間，提高設備的產能利用，進而提高生產效率。作為另一種技術方案，本發明還提供了一種等離子體處理設備。該等離子體處理 設備包括氣源(多采用目前常用的gas box作為氣源)、FRC、氣體噴嘴、工藝腔室和抽氣裝 置。氣體噴嘴位于工藝腔室內部設置有至少兩個獨立的噴嘴區域，用以將工藝氣體均勻地 注入工藝腔室；氣體噴嘴的不同噴嘴區域通過相應的氣體干路分別連接至FRC的不同輸出 端；gas box為FRC輸入端供氣，FRC按預設比例將氣體分配給各個與氣體噴嘴相連的輸出 端。該等離子體處理設備應用上述本發明提供的FRC的在線校準方法，從而能夠在無需停 機的情況下實現對FRC的校準操作，在有效提高產品質量的同時，大大提高了對設備的校 準效率，進而提高了設備整體的產能利用。此外，本發明還提供一種等離子體處理設備，其包括氣源、FRC、氣體噴嘴、工藝腔 室和抽氣裝置，以及在其FRC和氣體噴嘴之間設置有上述本發明所提供的在線校準系統， 從而能夠在無需停機的情況下實現對FRC的校準操作，在有效提高產品質量的同時，大大 提高了對設備的校準效率，進而提高了設備整體的產能利用。本發明提供的等離子體處理設備還可以具有各種不同的實施方式，請一并參閱圖 12至16。由于在實際應用中，多采用具有兩個噴嘴區域的氣體噴嘴，因此，上述實施例均以 此為基礎進行描述。如圖所示，可以將上述等離子體處理設備的工藝腔室作為測壓腔室，將 FRC和氣體噴嘴之間的氣體管路作為氣體干路，并在氣體干路中設置干路閥門、氣體支路及 相應的支路閥門等部件，即可實現對FRC的在線校準。當等離子體處理設備正常運行時，支 路閥門始終處于關閉狀態，干路閥門則處于打開狀態，工藝氣體進入工藝腔室并參與正常 的物理化學反應；當需要對FRC進行在線校準時，工藝腔室的作用與上述本發明提供的FRC 的在線校準系統的測壓腔室類似，用于測量流經FRC的被測輸出端的實際流量值；并且，本 發明提供的等離子體處理設備還可以設置與上述FRC的在線校準系統中的第二測壓腔室 功能相類似的測壓腔室。需要指出的是，對于本發明所提供的等離子體處理設備，雖然上述各具體實施方 式都是以校準FRC兩個輸出端的實際輸出比例為例進行說明的，但其并不局限于此，FRC所 需校準的輸出端數量是與氣體噴嘴中相互獨立的噴嘴區域的數量一一對應的，因此，本發 明同樣適用于對FRC多個輸出端的輸出比例的在線校準。綜上，本發明提供的等離子體處理設備，應用了本發明所提供的在線校準方法和/ 或在線校準系統。因此，其能夠無需停機即可實現對FRC的在線校準，具有校準效率高的 優點，從而提高設備的產能利用；而且，本發明提供在線校準系統可隨時對FRC進行在線校 準，從而可及時發現設備故障，避免因FRC不準所造成的質量問題。可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施 方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精 神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種流量比例控制器的在線校準方法，所述流量比例控制器將來自其輸入端的氣體 按照預設比例分配給至少兩個輸出端，所述在線校準方法用于對所述流量比例控制器的各 個輸出端的實際輸出比例進行校準，其特征在于，包括下述步驟1)獲取所述流量比例控制器的各個輸出端的實際流量值；2)根據所述各個輸出端的實際流量值計算所述流量比例控制器的實際輸出比例；3)根據所述預設比例和實際輸出比例，對所述流量比例控制器進行校準。
2.根據權利要求1所述的在線校準方法，其特征在于，所述步驟1)具體包括使流經 各個輸出端的氣體分別進入密閉腔室內，并測量各個輸出端的氣體在密閉腔室內的壓升 率，根據所述壓升率計算出各個輸出端的實際流量值。
3.根據權利要求1所述的在線校準方法，其特征在于，所述步驟3)具體包括判斷所 述流量比例控制器的實際輸出比例和預設比例是否相同，如果不同，則根據實際輸出比例 和預設比例的差值對流量比例控制器進行調整；如果相同，則結束該校準過程。
4.根據權利要求2所述的在線校準方法，其特征在于，在所述步驟1)之前和/或步驟 1)之后還包括將密閉腔室抽真空的步驟。
5.根據權利要求2所述的在線校準方法，其特征在于，僅對所述流量比例控制器的第 一輸出端和第二輸出端的實際輸出比例進行校準時，所述步驟1)具體包括使流經第一輸 出端的氣體進入密閉腔室內，并測量密閉腔室內的第一壓升率，根據所述第一壓升率計算 得出第一流量值；使流經所述第二輸出端的氣體進入密閉腔室內，并測量密閉腔室內的第 二壓升率，根據所述第二壓升率計算得出第二流量值，或者用流量比例控制器輸入端的流 量值減去第一流量值而得到第二流量值。
6.一種流量比例控制器的在線校準系統，所述流量比例控制器將來自其輸入端的氣體 按照預設比例分配給至少兩個輸出端，所述在線校準系統用于對所述流量比例控制器的各 個輸出端的實際輸出比例進行校準，其特征在于，所述在線校準系統包括流量值獲取單元，用于分別獲取所述流量比例控制器的各個輸出端的實際流量值；計算單元，根據所述各個輸出端的實際流量值計算所述流量比例控制器的實際輸出比例；校準單元，根據所述預設比例和實際輸出比例，對所述流量比例控制器進行校準。
7.根據權利要求6所述的在線校準系統，其特征在于，所述流量值獲取單元包括至少 一個測壓腔室，并分別使流經各個被測輸出端的氣體單獨進入測壓腔室內，通過測量測壓 腔室內的壓升率，計算出被測輸出端的實際流量值。
8.根據權利要求7所述的在線校準系統，其特征在于，所述測壓腔室的數量為一個，并 且每次測量所述測壓腔室升壓率時，只允許所述流量比例控制器的一個輸出端與所述測壓 腔室相連通。
9.根據權利要求8所述的在線校準系統，其特征在于，所述流量值獲取單元還包括與 流量比例控制器的輸出端一一對應的氣體干路、干路閥門、氣體支路、支路閥門，其中氣體干路，連接在各個輸出端和測壓腔室之間，用于將各輸出端的氣體輸送至所述測 壓腔室中；干路閥門，設置在氣體干路中，用于在測量過程中控制各條氣體干路的通/斷，即，打 開被測輸出端所對應的干路閥門，并關閉其他輸出端所對應的干路閥門；氣體支路，一端串接于氣體干路中并位于干路閥門的上游，當干路閥門關閉時，用于輸 送對應輸出端的氣體；支路閥門，設置于氣體支路中，用于在測量過程中控制氣體支路的通/斷，即，關閉被 測輸出端所對應的支路閥門，并打開其他輸出端所對應的支路閥門。
10.根據權利要求9所述的在線校準系統，其特征在于，僅對所述流量比例控制器的第 一輸出端和第二輸出端的實際輸出比例進行校準，相應的，所述氣體干路包括第一干路和 第二干路，并分別設置有第一干路閥門和第二干路閥門；相應的，所述氣體支路包括第一支 路和第二支路，并分別設置有第一支路閥門和第二支路閥門。
11.根據權利要求7所述的在線校準系統，其特征在于，所述測壓腔室的數量與流量比 例控制器被測輸出端的數量相同，并且各個被測輸出端與各測壓腔室一一對應的連接。
12.—種等離子體處理設備，包括流量比例控制器、氣體噴嘴和工藝腔室；所述氣體 噴嘴設置于工藝腔室內，并具有至少兩個獨立的噴嘴區域；所述流量比例控制器具有一個 輸入端和至少兩個與噴嘴區域相對應連接的輸出端，以將來自輸入端的氣體按照預設比例 分配給各個輸出端；其特征在于，應用權利要求1-5中任意一項所述的在線校準方法對流 量比例控制器進行在線校準。
13.根據權利要求12所述的等離子體處理設備，其特征在于，所述噴嘴區域包括中央 噴嘴區域和邊緣噴嘴區域，并分別連接至所述流量比例控制器的兩個輸出端。
14.一種等離子體處理設備，包括流量比例控制器、氣體噴嘴和工藝腔室；所述氣體 噴嘴設置于工藝腔室內，并具有至少兩個獨立的噴嘴區域；所述流量比例控制器具有一個 輸入端和至少兩個與噴嘴區域相對應連接的輸出端，以將來自輸入端的氣體按照預設比例 分配給各個輸出端；其特征在于，在所述流量比例控制器與氣體噴嘴之間設置有權利要求 6-11中任意一項所述的在線校準系統，對流量比例控制器進行在線校準。
15.根據權利要求14所述的等離子體處理設備，其特征在于，所述噴嘴區域包括中央 噴嘴區域和邊緣噴嘴區域，并分別連接至所述流量比例控制器的兩個輸出端。
全文摘要
本發明提供一種FRC的在線校準方法、系統及等離子體處理設備。所述FRC的在線校準方法包括1)獲取FRC各輸出端的實際流量值；2)計算FRC實際輸出比例；3)校準FRC。所述FRC的在線校準系統包括流量值獲取單元，計算單元及校準單元。所述等離子體處理設備包括氣源、FRC、氣體噴嘴、工藝腔室和抽氣裝置，并應用本發明提供的在線校準方法和/或系統對FRC進行在線校準。本發明提供的FRC在線校準方法、系統及等離子體處理設備具有校準效率高、無需停機等的優點。
文檔編號H01L21/00GK102053617SQ200910235889
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月28日 優先權日2009年10月28日
發明者武小娟 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司