[发明专利]基于微电机装置的质量流量控制

说明书

本文公开了质量流量控制设备、整合该质量流量控制设备的系统，及使用该质量流量控制设备的方法的实施方式。在一个实施方式中，质量流量控制设备包含：流量调节阀，被构造为调节气体流动通道中的气体流动；传感器装置，诸如微电机(MEMS)装置，被构造为响应于气体流动的状态来产生信号；以及处理装置，可操作地耦接到流量调节阀及传感器装置，以基于从传感器装置接收的信号来控制流量调节阀。

技术领域

本公开内容的实施方式大体而言涉及用于控制气体的流动速率的方法及设备。

背景技术

控制气体的流动速率是制造系统中的共同挑战。在一些制造系统中，处理气体(即，在半导体制造处理期间使用的气体)和/或清洁气体(即，用于清洁制造的装置和/或在制造电子装置时使用的腔室的气体)可具有包括高质量流量速率(即，500标准公升每分钟或更多)的精确的输送目标，以及精确地控制低流动速率(即，10标准公升每分钟或更少)的能力。已知的制造系统经常使用一个或多个质量流量控制器(mass flow controller；MFC)以测量及控制处理气体的质量流量速率。

每种类型的MFC(例如，基于热的MFC、基于压力的MFC、基于衰减速率的MFC等)可施加一个或多个限制，这取决于使用MFC的应用。例如，热MFC利用热传感器来测量流动并控制针阀来调节在下游处理腔室的方向上的流动。此种热传感器的反馈是非常缓慢的，从而导致MFC的缓慢响应速率(在100毫秒或更长的数量级上)。这使得热MFC对于具有精确气体控制及定时需求的制造应用而言是不切实际的。

发明内容

本公开内容的某些实施方式涉及用于基于微电机(micro-electromechanical；MEMS)装置来调节质量流量控制的设备、系统，及方法。在本案的一个方面中，一种质量流量控制设备包含：流量调节阀，被构造为调节气体流动通道中的气体流动；传感器装置(例如，MEMS装置)，被构造为响应于气体流动的状态来产生信号；以及处理装置，可操作地耦接到流量调节阀及传感器装置，在一些实施方式中，处理装置被构造为基于从传感器装置接收的信号来控制流量调节阀。

在本案的另一方面中，一种系统包含：处理腔室；气体流动通道，被布置为将来自气源的气体输送到处理腔室；流量调节阀，被构造为调节气体流动通道中的气体流动；一个或多个微电机(MEMS)装置；以及处理装置，可操作地耦接到流量调节阀及MEMS装置。在一些实施方式中，一个或多个MEMS装置被构造为响应于气体流动通道中的气体流动的状态来产生气体流动信号。在一些实施方式中，处理装置被构造为基于从一个或多个MEMS装置接收的信号来控制流量调节阀。

在本案的另一方面中，一种方法包含：将控制信号发送到被构造为调节流动通道中的质量流量的流量调节阀；从MEMS装置接收反馈信号；基于来自MEMS装置的反馈信号来计算更新的控制信号；以及将更新的控制信号发送到流量调节阀。在一些实施方式中，MEMS装置设置在流量调节阀的下游。在一些实施方式中，反馈信号指示质量流量的状态。

附图说明

本公开内容以示例的方式而非限制的方式在附图的各图式中示出，在附图中相同附图标记指示类似元件。应当注意，在本案中，对“一(an)”或“一个(one)”实施方式的不同参考并非必须是相同实施方式，并且此种参考意味着至少一个。

图1示出了根据本公开内容的实施方式的包括处理腔室、气源，及流动控制设备的示例性系统。

图2示出了根据本公开内容的实施方式的示例性流动控制设备。

图3A示出了根据本公开内容的实施方式的示例性MEMS装置的俯视图。

图3B示出了根据本公开内容的实施方式的示例性MEMS装置的侧视图。

图3C示出了根据本公开内容的实施方式的示例性MEMS装置的独立式传感元件。

图4示出了根据本公开内容的实施方式的具有串联的多个传感器装置的示例性流动控制设备。