[发明专利]具有改进的热稳定度的流量计与使用方法

说明书

背景

本发明的实施例一般涉及半导体处理设备。更具体地说，本发明的实施例涉及用于改进流体的质量流量均匀度的方法和设备。

半导体装置尺寸的持续减小取决于更精确地控制（例如）处理气体输送至半导体处理腔室的流速。通常，使用用于输送的每一种处理气体的流量计来提供处理气体。

在许多半导体工艺中，流量计控制被输送至蒸发器（vaporizer）的流体量。两个传感器测量横跨热元件的温度。例如，两个传感器可测量液体流经冰冷平板时的温度下降。温度变化表现流动液体的质量特征，即，较快流动比较慢流动将显示较小的温度变化。

流量计受环境条件的影响。零点偏移（zero offset）步骤补偿由环境所引起的流量计主体的温度梯度。然而，随流量计外部的热条件显著变化，温度梯度也变化且导致不正确的流量测量。因此，本领域需要缓解环境对流量计温度梯度的影响的系统和方法。

概述

本发明的一个或多个实施例涉及用于控制流向处理腔室的流量的装置。该装置包括流量计，该流量计包括入口端口、出口端口、第一温度传感器、第二温度传感器和热元件。热元件设置在第一温度传感器与第二温度传感器之间，以加热或冷却流经该装置的流体。用于与流体源流体连通的入口管连接至流量计的入口端口，并且该入口管与流量计的入口端口流体连通。出口管连接至流量计的出口端口，并且该出口管与流量计的出口端口流体连通，以将流体输送至腔室。绝热体围绕流量计的至少一部分、入口管的至少一部分和出口管的至少一部分，以将装置隔离入口管与出口管之间的环境温度变动，进而减小由温度变动所产生的流速变动。

在详细实施例中，绝热体提供足够的热阻，以实质上将流量计的入口端口、出口端口、第一温度传感器、第二温度传感器和热元件与周围条件热隔离（thermally isolate）。

绝热体可由任何适当的材料制成。在详细实施例中，绝热体包含硅橡胶。在某些实施例中，围绕流量计的至少一部分的绝热体至少为约5mm厚。在一个或多个实施例中，绝热体沿出口管的长度延伸，范围为距流量计的出口约25mm至约150mm。在特定实施例中，绝热体沿入口管的长度延伸，范围为距流量计的入口端口约25mm至约150mm。在某些实施例中，绝热体围绕流量计的至少一部分，该流量计的至少一部分包括第一温度传感器、第二温度传感器和热元件。

热元件可为适于加热/冷却流体的任何元件。在详细实施例中，热元件为帕耳帖(Peltier)装置。

在一个或多个实施例中，在类似条件下，经计算的质量流量比来自无绝热体的实质类似装置的经计算的质量流量更精确。在详细实施例中，由流体流经热元件引起的温度变化比由环境温度引起的温度变动至少高约2倍。

本发明的额外实施例涉及半导体处理腔室，该半导体处理腔室包括用于控制流量的装置，其中装置与流体供应源（fluid supply）流体连通。

本发明的另外实施例涉及在处理腔室中处理基板的方法。将流体流经热隔离的入口管进入热隔离的流量计的入口端口。测量流体的第一温度。将流体流经热元件，以引起流体的温度变化。测量流体的第二温度。流体流出热隔离的流量计的出口进入热隔离的出口管。

在详细实施例中，入口管、出口管和流量计至少部分与硅橡胶绝热体绝热（insulate）。在特定实施例中，硅橡胶至少为约5mm厚。

在某些实施例中，热元件使流体温度降低。在某些实施例中，热元件使流体温度升高。

一个或多个实施例进一步包括以下步骤：确定第一温度与第二温度之间的差；和自温差计算质量流量。

附图简要说明

因此，获得且可详细理解本发明的示例性实施例的方式，上文简要概述的本发明的更特定描述可参照实施例进行，某些实施例图示于附图中。应了解，本文中未论述某些众所周知的工艺，以免使本发明受到混淆。

图1图示根据本发明的一个或多个实施例的用于控制流量的装置的横截面。

预期一个实施例的元件和特征结构可有利地并入其它实施例中而无需进一步叙述。然而，应注意，附图仅图示本发明的示范性实施例，因此不应视为本发明的范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施例。

具体描述

在描述本发明的若干示例性实施例之前，应了解，本发明并不限于以下描述中所阐述的构造或处理步骤的细节。本发明能够包括其它实施例，且能够以多种方式实施或执行本发明。