KR101523976B1 - 펄스형 가스 운반 제어 및 방법 - Google Patents

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Abstract

몰 운반 시스템 및 방법은 이상 기체 법칙의 함수로서 유도되는 각 펄스의 지속 시간의 함수로서 알려진 몰량의 펄스를 제공한다. 시스템의 일 실시예에서, 시스템은, 알려진 체적과 제어되고 알려진 온도의 챔버; 챔버 내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서, 공정 도구로의 출구 밸브, 챔버를 운반 가스로 충전하는 입구 밸브; 및 출구 밸브의 동작을 제어하고 공정 도구로의 밸브의 타이밍을 제어함으로써 각 가스 펄스의 양을 제어하도록 구성되고 배열된 제어 시스템을 포함한다.

Description

펄스형 가스 운반 제어 및 방법{CONTROL FOR AND METHOD OF PULSED GAS DELIVERY}
[관련 출원]
본 출원은 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 편입되는 2010년 1월 19일 출원된 미국 특허 출원 No. 12/689,961의 이익을 주장한다.
[기술 분야]
본 개시 내용은 일반적으로, 정밀한 소량의 가스 또는 증기의 측정 및 운반 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 펄스에서 운반되는 정확한 몰량의 가스 또는 증기를 제어하기 위하여 계량된 펄스의 가스 또는 증기를 정확하게 운반하는 캘리브레이션된 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 내용이 허용하는 한, "가스" 또는 "가스들"에 대한 참조는 각각 "증기" 또는 "증기들"을 포함한다. 반도체 장치의 제조는 종종 처리 챔버 또는 반응기와 같은 공정 도구에 1 다스 이상의 가스의 세심한 동기화 및 정밀하게 측정된 운반을 필요로 한다. 다양한 방법이 제조 공정에서 사용될 수 있으며, 많은 개별 처리 단계들이 요구될 수 있다. 예를 들어, 반도체 장치는 세정, 연마, 산화, 마스킹, 에칭, 도핑, 금속화 등이 되는 것이 요구될 수 있다. 사용된 단계, 그 특정 순서 및 관련된 재료는 모두 특정 장치의 제조에 기여한다.
장치 크기가 90 nm 이하로 계속 줄어드는 것에 따라, 반도체 로드맵은 ALD(atomic layer deposition, 원자층 부착) 공정이, 몇 가지 예를 들자면 구리 상호 연결부를 위한 배리어의 부착, 텅스텐 핵형성(nucleation) 층의 형성 및 고전도 유전체의 제조와 같은 다양한 애플리케이션에 대하여 요구될 것이다. ALD 공정에서, 2 이상의 전구체 가스는 진공 하에서 유지되는 처리 챔버에서 웨이퍼 표면 위로 순차적으로 흐른다. 2 이상의 전구체 가스는 보통 일련의 연속하는 펄스로 하나 이상의 반응기로 유입되어, 가스는 웨이퍼 표면 상에서 사이트(site) 또는 작용기(function group)와 반응할 수 있다. 펄스는 운반되는 가스의 몰수가 정밀하도록 세심하게 제어될 필요가 있다. 사실, ALD 공정으로, 제어는 보통 각 펄스에서 운반되는 가스의 원자 또는 분자의 개수를 제어하도록 정밀할 필요가 있다. 예를 들어, 미국 특허 No. 7,615,120(Shajii 등); 6,913,031(Nowata 등) 및 6,887,521(Basceri)과, 미국 특허 출원 공보 No. 2007/0022951(Spartz) 및 2006/0130755(Clark)를 참조하라. 사용가능한 모든 사이트가 전구체 가스 중 하나(예를 들어, 가스 A)로 포화될 때, 반응은 정지하고 처리 챔버로부터 초과 전구체 분자를 퍼지하도록 퍼지 가스가 일반적으로 사용된다. 다음 전구체 가스(예를 들어, 가스 B)가 웨이퍼 표면 위로 흐름에 따라, 공정은 일반적으로 반복된다. 단지 2개의 전구체 가스를 사용하는 간단한 공정에 대한 일반적인 사이클은, 예를 들어 1 펄스의 전구체 가스 A, 퍼지, 1 펄스의 전구체 가스 B 및 퍼지로 정의된다. 이러한 시퀀스는 일반적으로 최종 두께에 도달할 때까지 반복된다. 전구체 가스를 이용한 자기 제한 표면 반응의 이러한 사이클의 각각은 사이클당 부착된 필름의 하나의 모노 원자층을 제공한다.
처리 챔버 또는 반응기와 같은 도구로 유입되는 전구체 가스의 펄스는 통상적으로 온/오프 타입 또는 셧-오프(shut-off) 밸브를 이용하여 제어된다. 하나의 밸브가 충전될 저장소에 대한 입구 밸브로서 사용되며, 다른 하나가 도구로 운반된 펄스를 제어하기 위하여 저장소로부터의 출구 밸브로서 사용된다. 출구 밸브는 저장소로부터 원하는 몰량의 전구체 가스를 운반하는데 필요한 사전 결정된 시간 구간 동안 단순히 개방된다. 미국 특허 No. 7,615,120(Shajii 등)의 개시 내용에서 예시된 펄스 흐름 제어 방법에 대한 하나의 종래 방법은 저장소를 충전하기 위하여 적절한 입구 밸브의 개폐 타이밍을 제어하는 기술을 포함한다. 운반된 몰수는, 밸브 동작, 즉 저장소로 그리고 저장소로부터의 가스 흐름을 제어하는데 사용되는 입구 및 출구 밸브의 개폐로부터의 전이에 기인하는 저장소 체적에서의 가스의 온도 변화를 해결하기 위한 실시간 가스 온도 모델 및 출구 밸브의 상류에서의 공지된 체적의 저장소에서의 압력 강하에 기초한다. 이러한 접근 방법은, 시스템을 통해 흐르는 가스의 특성에 의존하기 때문에, 가스에 대한 사전 지식을 필요로 한다.
운반될 가스에 독립적으로 각 펄스의 지속 시간을 제어함으로써, 가스 펄스로서 예측가능하고 반복가능한 양의 전구체 가스를 처리 챔버 또는 반응기와 같은 도구로 신속하고 반복적으로 운반하는 새롭고 개선된 시스템 및 방법이 여전히 바람직하다.
일 실시예에서, 상류 저장소의 체적이 일정하게 유지되고, 본 시스템에 의해 운반된 가스가 각 펄스의 시작 및 종료시에 항상 균일한 온도를 가지는 것을 보장함으로써, 펄스의 시간 간격의 값에 대한 테이블은 운반될 가스의 몰량과 저장소 내의 개시 압력에만 종속하여 생성될 수 있다. 가스가 저장소 내에서 유지되고 예측가능하게 운반될 수 있는 허용가능한 범위의 압력은 가스에 의해 영향을 받지만, 도구에 의해 수행될 공정에 대한 범위 전체에 걸쳐 가스가 만족스러운 상태에서 유지된다는 것을 보장한다. 테이블이 충분한 데이터로 구축되기만 하면, 펄스의 운반 전에 챔버 내의 가스의 개시 압력이 허용가능 범위를 넘어 가변할 수 있더라도, 본 시스템은 각각의 펄스로 정밀한 몰량의 가스를 운반할 수 있다. 따라서, 본 시스템은 각 펄스에 의해 제공된 가스의 원자 또는 분자의 개수를 상류 챔버 내의 개시 압력의 함수로서 결정되는 펄스의 지속 시간의 함수로서만 제어한다. 개선된 본 시스템 및 방법은, 예를 들어, ADL 공정과 같은 반도체 제조 공정에서 특히 유용하다.
또한, 각 전구체 가스의 펄스형 흐름을 측정하고 운반하는 개선된 본 시스템 및 방법의 이점 및 양태는, 각 펄스를 운반하는데 사용되는 밸브의 밸브 불량의 모든 모드는 아니더라도, 일부를 예측하고 검출하는데 사용될 수 있다.
본 개시 내용의 다른 특징 및 이점은 도면에 대한 참조와 함께 본 명세서에서 설명된 예시적인 실시예에 대한 발명의 실시하기 위한 구체적인 내용을 읽고 이해함으로써 이해될 것이다.
본 개시 내용의 양태는 첨부된 도면과 함께 읽을 때 이어지는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 완전히 이해될 수 있으며, 본질적으로 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 도면은 반드시 척도에 맞을 필요는 없으며, 대신에 본 개시 내용의 원리를 강조한다. 도면에서:
도 1은, 각 펄스의 지속 시간과 상류 챔버에서의 가스의 개시 압력의 함수로서 사전 규정되거나 예측된 몰량의 가스를 각각 포함하는 가스 펄스를 운반하도록 구성된 펄스형 가스 운반 시스템의 예시적인 일 실시예에 대한 블록도이다;
도 2는 도 1의 시스템을 캘리브레이션하는 방법에 대한 예시적인 실시예를 나타내는 플로우 차트이다;
도 3은 정밀한 몰량의 가스 또는 증기를 운반하기 위하여 도 1의 시스템을 작동하는 방법에 대한 예시적인 실시예를 나타내는 상태도이다;
도 4는 도 1의 예시적인 시스템을 위한 예시적인 룩업 테이블을 나타내는 도면이다;
도 5a 내지 5d는 필요한 데이터를 갖는 룩업 테이블을 갖추는 방법에 대한 일 실시예의 플로우 차트를 도시한다; 그리고,
도 6은 도 1의 펄스형 가스 운반 시스템을 2개 포함하는 원자층 부착 시스템의 예시적인 실시예의 개략적인 도시이다.
소정의 실시예가 도면에 도시되지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 도시된 실시예는 예시적이며 도시된 것 및 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예에 대한 변형례는 본 개시 내용의 범위 내에 포함되고 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 개시 내용의 실시예들은, 챔버로부터 운반된 각 펄스의 시간 간격과 저장소 내의 가스의 개시 압력의 함수로서 고정된 온도에서 고정된 체적의 챔버 또는 저장소로부터 도구로 펄스로서 정밀한 몰량의 가스를 정확하고 반복하여 운반하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 운반되는 몰량과 각 펄스의 개시 이전에 저장소 내의 가스의 개시 압력의 함수로서 각 펄스의 시간 간격의 다양한 값을 나타내는 데이터를 포함하는 룩업 테이블이 생성될 수 있다. 룩업 테이블에서의 데이터는 각 펄스 간격 전후의 가스의 개시 및 종료 압력의 함수로서 생성될 수 있다. 펄스의 시간 간격은 챔버로부터의 가스 흐름을 제어하는데 사용되는 밸브에 의해 제어된다. 이것은, 챔버의 체적이 고정되기 때문에 가능하다. 상류 가스 챔버에서의 가스 또는 증기의 온도는 측정될 수 있으며, 일정한 값으로 유지되어야 한다. 즉, 펄스를 개시하기 전에 그리고 펄스의 운반 후에 동일한 값이어야만 한다. 챔버 체적 및 온도가 가스 펄스의 운반 전후에 동일하면, 이상 기체 법칙은 펄스 간격 동안 운반된 몰수는 단일 변수, 즉 펄스 운반 전후의 챔버 내의 가스의 개시 및 종료 압력 사이의 차이의 함수일 것이라는 것을 제공한다. 그 결과, 각 펄스의 시간 간격은 개시 압력이 알려진 도구로 알려진 몰량의 가스를 운반하도록 결정될 수 있다. 펄스가 운반되기 전후의 개시 압력과 종료 압력은 가스의 온도가 일정하게 유지되도록 안정되어야만 한다는 것에 주목하여야 한다. 시간 간격의 종료에서, 챔버에서의 최종 압력은 이상 기체 법칙에 기초하여 예측가능한 값으로 변경될 것이다. 데이터가 생성되기만 하면, 개시 압력이 알려져 있다면 신중하게 제어된 시간 제어 펄스로 운반된 사전 결정된 몰량의 가스를 결정하기 위하여 최종 압력이 측정될 필요가 없다.
가스 펄스에 의해 운반될 몰량과 초기 또는 개시 압력에서의 펄스의 시간 간격 사이의 상관 관계는 현장에서(in situ) 결정될 수 있다. 그 다음, 상관된 데이터가 생성되어 판독가능한 룩업에 저장될 수 있다.
도면을 참조하면, 도 1은 펄스형 가스 운반 시스템 또는 몰 운반 장치(MDD(mole delivery device))(100)의 예시적인 실시예를 도시한다; 도 2는 장치(100)를 캘리브레이션하는 방법(200)에 대한 예시적인 실시예를 도시하며, 도 3은 각 펄스의 운반 개시에서 장치(100)의 챔버에서의 가스 또는 증기의 초기 또는 개시 압력과 원하는 투여 레벨의 함수로서 각 가스 펄스의 시간 간격을 제어하는 방법(300)의 예시적인 일 실시예에 대한 상태도를 도시한다. 시스템(100) 및 방법(200, 300)은 특히 매우 적은 정밀하계 계량된 양의 처리 가스를 반도체 공정 도구로 신속하게 운반하도록 의도된다. 또한, 본 시스템 및 방법은 운반되고 있는 가스에 독립적인 운반 시스템 내에서 개시 압력 및 투여 레벨의 함수로서만 각각의 운반되는 가스 펄스의 지속 시간을 제어함으로써 반도체 제조 공정에서 사용되는 정밀한 양의 각 가스를 운반하여 고도로 반복가능한 성능 결과를 제공한다. 가스는 운반되고 있는 가스 또는 증기의 함수로서 결정된 일정하고 균일한 온도로 유지된다. 시작 압력은 이전에 결정된 상관 데이터에 기초하여 펄스의 시간 간격을 결정하도록 펄스의 운반 이전에 측정된다. 일 실시예에서, 펄스의 운반에 이어지는 종료 압력은 정확한 가스량이 운반되는 것을 보장하도록 압력이 안정화된 후에 측정될 수 있다. 가스의 온도는 모니터링될 수 있으며, 다른 실시예에서는, 원하는 일정한 레벨로 이를 유지하도록 제어될 수 있다. 본 시스템 및 방법은 ADL 시스템 및 공정과 같이 매우 적은 투여량의 운반을 필요로 하는 시스템에 특히 유용하며, 시스템 및 공정을 더욱 효율적으로 만든다.
온도를 원하는 일정한 레벨로 유지하고, 알려진 체적의 챔버를 이용함으로써, 지속 시간은 단지 2개의 변수, 즉 운반될 원하는 투여 레벨 및 펄스의 운반 전의 시스템의 챔버 내의 가스 또는 증기의 초기 압력에만 종속된다. 결과적으로, 운반될 투여 몰량 및 펄스의 운반 개시시에 상류 챔버 내에서 측정된 압력에 기초하여 각 펄스의 지속 시간을 제공하도록 룩업이 구축될 수 있다. 전술한 바와 같이, 온도가 일정하게 유지되고 챔버의 체적이 고정 상태를 유지하는 조건 하에서, 이상 기체 법칙은, 개시 압력과 펄스의 지속 시간이 주어진다면, 각 펄스의 운반 후의 챔버 내의 최종 압력이 전적으로 예측가능하다는 것을 나타낸다. 결과로서, 펄스의 운반 후의 최종 압력이, 제어 밸브가 적절하게 동작하고 있는지를 판단하기 위하여 측정될 수 있지만, 룩업 테이블이 구축되어 있기만 하면, 펄스의 지속 시간을 결정하는 일부로서 측정될 필요는 없다.
도 2에 관하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 도 1의 시스템 실시예는, 펄스의 운반 전에 챔버 내에서 측정된 개시 압력이 주어지는 경우에, 챔버 내에서 정밀한 몰량의 가스 또는 증기를 운반하도록 시스템이 제공할 수 있는 펄스의 지속 시간을 나타내는 룩업 테이블을 위하여 데이터 수집을 필요로 한다. 시스템을 동작시키는데 적정하게 사용될 수 있는 데이터의 범위는 도구로 전달될 가스 또는 증기의 사양에 대한 고려를 필요로 한다. 사양은 가스 또는 증기 상태로 운반된 재료를 유지하는데 허용가능한 온도 범위와 압력의 범위를 포함한다. 많은 애플리케이션에 대하여, 운반될 재료가 가스 또는 증기 상태로 유지되도록 특정 온도가 바람직하다. 따라서, 이상 기체 법칙을 이용하여, 펄스 동안에 운반되는 몰수는 펄스의 개시 시의 초기 압력과 그 펄스의 지속 시간의 함수이다. 펄스의 종료에 따라, 챔버 내의 압력은 전적으로 예측가능하며, 이에 따라 밸브의 동작을 제어하기 위하여 측정될 필요는 없다. 압력 및 온도가 가스 펄스가 운반되고 있는 시간 간격 동안의 챔버 내의 가스 흐름 때문에 변동하는 경향이 있어 밸브의 동작을 정밀하게 제어하는 것을 매우 어렵게 만들기 때문에, 이는 이점을 제공한다. 챔버 내의 가스 또는 증기의 초기 또는 개시 압력의 각 측정은 각 압력값이 가스 또는 증기의 온도가 고정된 온도값으로 유지하도록 안정화되는 기회를 가진 후에 이루어진다. 결과는, 사용자 또는 시스템이 각 펄스로 요구되는 원하는 양 또는 몰량의 가스를 요청할 수 있다는 것이며, 시스템은 펄스의 지속 시간을 제어함으로써 그 양을 운반할 것이다.
더 상세히 설명하면, 도 1에 도시된 시스템(100)은 사전 결정된 체적의 운반 챔버(102), 챔버(102)로의 가스 흐름을 제어하는 제1 또는 입구 밸브(104) 및 챔버(102)로부터의 가스 흐름을 제어하는 제2 또는 출구 밸브(106)를 포함한다. 본 구현례에서, 챔버는 운반 챔버의 체적이 알려지도록 구성되며, 챔버는 펄스의 운반 전후에 균일하고 일정한 온도로 유지된다. 또한, 제1 및 제2 밸브(104, 106)는 바람직하게는 온/오프, 셧-오프 타입의 밸브를 포함하며, 적어도 제2 또는 출구 밸브(106)는, 실제 응답 시간이 애플리케이션에 따라 변동할 수 있지만, 예를 들어 대략 1 내지 5 ms의 상대적으로 매우 빠른 응답 시간을 가진다.
또한, 예시된 펄스형 가스 운반 시스템(100)은 챔버(102) 내의 압력에 대한 측정을 제공하는 압력 트랜스듀서(108)와 챔버(102) 벽의 온도에 대한 측정을 제공하는 온도 센서(110)를 포함한다. 또한, 압력 트랜스듀서(108)는, 압력 트랜스듀서의 실제 응답 시간이 애플리케이션에 따라 변동할 수 있지만, 바람직하게는 예를 들어 대략 1 내지 5 ms의 상대적으로 매우 빠른 응답 시간을 가진다.
본 개시 내용의 운반 시스템(100)과 함께 사용하기 위한 적합한 압력 트랜스듀서(108)의 일례는 본 출원의 양수인인 메사추세츠주 앤도버의 MKS Instruments(www.mksinst,com)로부터 입수가능한 Baratron® 브랜드의 압력 트랜스듀서이다. 빠른 응답 시간을 갖는 다른 압력 센서가 역시 사용될 수 있다.
예시된 펄스형 가스 운반 시스템(100)의 입력 데이터 장치(114)는 인간 운전자로부터 직접적으로 또는 예를 들어 웨이퍼 처리 컴퓨터 컨트롤러인 도구의 컨트롤러를 통해 간접적으로 입력(112)을 수신한다. 입력(112)은 도구에 의해 요구되는 원하는 몰량의 가스를 나타내고, 명령을 컴퓨터 컨트롤러 또는 프로세서(즉, 컴퓨터 처리 유닛 또는 "CPU")로 통과시켜, 운반될 가스 또는 증기에 따른 초기 압력의 범위 내의 바람직한 온도 레벨에서 챔버(102)에서 측정된 초기 압력의 함수로서 각 펄스를 이용하여 원하는 몰량의 가스를 운반하는데 필요한 시간 구간을 구축한다. 컴퓨터 컨트롤러 또는 프로세서(116)는 압력 트랜스듀서(108), 온도 센서(110), 밸브(104, 106), 룩업 테이블(118) 및 입력 인터페이스(114)에 연결된다. 또한, 예를 들어 컨트롤러(116)에 의해 제어되는 히터(120)가 챔버 내의 압력이 안정된 경우에 바람직한 온도 레벨로 챔버(102) 내의 가스를 유지하도록 제공된다.
온도 측정은 챔버 내의 가스에 대한 것이 바람직하지만, 챔버 전체를 통한 온도가 변동할 수 있어, 불가능하지 않다고 하더라도 가스의 측정을 어렵게 한다. 따라서, 벽의 온도가 가스 또는 증기의 온도에 대한 최상의 추정으로서 얻어진다. 측정된 벽 온도는 챔버 내의 가스의 압력이 안정을 유지하는 한 가스 온도와 동일할 것이다. 또한, 전체 체적은 제어되어 동일한 온도로 있을 필요가 있어, 가능한 한 많이 온도 경사를 방지한다. 캘리브레이션 데이터가 이상 기체 법칙의 함수이고 많은 전구체가 고온에서 가스로 존재하기 때문에, 가스가 캘리브레이션 데이터를 제공하는데 사용되는 온도로 유지되는 것이 중요하다. 더하여, 전이 이벤트 때문에, 예를 들어 가스가 챔버로 흐르도록 입구 밸브가 개방되거나 또는 가스가 챔버로부터 흐르도록 출구 밸브가 개방되는 경우에, 가스 또는 증기의 압력이 변동할 때, 가스는 온도가 변동할 수 있다. 이러한 이유로, 가스의 압력이 변환 이벤트 후에 안정할 수 있도록 허용되는 것이 중요하다. 체적이 캘리브레이션 과정에서 사용되는 온도에서 다른 온도로 온도를 변경하거나 다른 동작 온도가 바람직하다면, 룩업 테이블은 재작성될 필요가 있다. 또한, 입력 데이터 인터페이스(114)는 공정의 경과 동안에 각 펄스로 대응하는 원하는 몰량의 가스를 제공하도록 운반되는 것이 필요한 다양한 가스 펄스의 수 및 순서와 같은 다른 처리 명령을 입력하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터 인터페이스(114)는 시스템(100)에 의해 운반되는 가스의 양에 대한 표시를 (인간 운전자로부터 직접적으로 또는 웨이퍼 프로세서와 같은 공정 도구의 컴퓨터 컨트롤러를 통해 간접적으로) 제공하도록 구축되고 배열된 출력 인터페이스를 포함할 수 있다.
입력/출력 데이터 인터페이스(114)는 개별 유닛으로 분리될 수 있거나 단일 유닛으로 결합될 수 있다. 입력/출력 인터페이스(114)는 키보드 및/또는 모니터를 갖는 개인용 컴퓨터에 연결될 수 있다.
본 개시 내용의 예시적인 일 실시예에 따라, 도 1의 펄스형 가스 운반 시스템(100)의 컨트롤러(116)는 도 2 및 3의 캘리브레이션 및 투여 운반 방법(200, 300)을 수행하는데 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 과정은 도 4에 400으로 도시된 것과 같은 룩업 테이블을 생성하는데 사용된다. 룩업 테이블(400)은 컨트롤러(116)의 일부로서 적합한 메모리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서(도 4에 도시. 아래에서 더욱 상세히 설명됨), 룩업 테이블 용으로 생성된 데이터는 사전 결정된 압력 범위 내에서 챔버(102) 내의 가스의 초기 압력(Pi)의 함수로서 각각 운반될 대응하는 가스 또는 증기 몰수 세트를 운반하는데 필요한 시간 간격 세트이다.
초기에, 캘리브레이션 과정의 일부로서, 운반될 가스 또는 증기에 대한 소정의 사양이 캘리브레이션 테이블을 생성하기 위하여 시스템에 제공된다. 사양은 공정 도구로 운반되는 것이 요구되는 예상 투여 범위(바람직하게는 몰 단위), 가스 또는 증기의 동작 온도(보통 이것은 공정에 걸쳐 일정하게 유지될 것이다) 및 그 이상이 가스 또는 증기가 공정에 대하여 부적절하게 되는 최대 압력(Pmax)을 포함한다. 또한, 출구 밸브가 개방될 수 있는 최대 허용가능 시간 길이에 의해 결정되는 최소 압력(Pmin)이 있다. 이러한 최소 압력은 운전자에 의해 정의되고, 보통은 수행되는 특정 공정에 종속적이다. 최대 및 최소 압력은 생성되고 있는 룩업 테이블에 대한 초기 압력 범위를 정의할 것이다. 아래에서 더욱 명확하게 되는 바와 같이, 챔버(102) 내의 가스 또는 증기의 초기 압력(압력 트랜스듀서(108)에 의해 측정되는 바와 같이)은 펄스가 운반되기 전에 안정화되도록 항상 허용된다. 정밀한 몰량의 가스를 운반하기 위한 펄스의 지속 시간 또는 간격은 챔버 내의 가스 또는 증기의 개시 및 종료 압력에 종속할 것이다. 구체적으로, 이상 기체 법칙을 이용하여, 투여량은 다음과 같이 계산된다:
[수학식 1]
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여기에서,
Δn = 투여량;
Pf = 최종 압력;
Pi = 초기 압력;
V = 체적;
R = 일반 기체 상수; 및
T = 체적 온도
이다.
수학식 1은 다음과 같이 된다.
[수학식 2]
n = K(Pi - Pf)
여기에서, K는 상수이다.
몰수는 초기 압력과 최종 압력의 함수이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 온도가 일정하게 유지되고 챔버의 체적이 고정된 상태를 유지하는 상태 하에서, 초기 압력과 펄스의 지속 시간이 주어진다면, 이상 기체 법칙은 각 펄스의 운반 후의 챔버 내의 최종 압력은 전적으로 예측가능하다. 결과로서, 적합한 데이터를 갖는 룩업 테이블을 생성함으로써, 펄스의 운반 후의 최종 압력은 펄스의 지속 시간 결정의 일부로서 측정될 필요가 없다. 따라서, 단지 2개의 변수로, 룩업 테이블은 Pmin 내지 Pmax의 허용가능한 압력 범위에 대한 지식에 기초하고 챔버(102) 내에서 균일한 온도로 가스 또는 증기를 유지하여 생성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 캘리브레이션 과정(200)의 일 실시예는 202에서 시작한다. 단계(204)에서, 도구로의 운반을 위하여 챔버(102)로 유입될 가스의 소정의 사양을 나타내는 데이터가 수신된다. 가스 또는 증기의 이러한 사양은 특정 공정에 대한 예상 투여량, 동작 온도 및 최대 압력(Pmax)을 포함한다. 단계(206)에서, 시스템(100)이 더 캘리브레이션될 필요가 있는지 여부가 판단된다. '예'라면, 데이터, 지속 시간 값(t)이 개시 압력 및 투여량의 함수로서 단계(208)에서 결정된다. 이 데이터는 현장에서 생성될 수 있으며, 공장에서 결정될 필요는 없다. 결과로서, 시스템은 진행중인 공정 이전에 캘리브레이션될 수 있다. 단계(206)에서 룩업 테이블이 단계(204)에서 제공된 사양에 대한 필수 데이터로 이미 충분히 작성되거나, 단계(208)에서 룩업 테이블에 대하여 생성된 추가 데이터가 완료되었다면, 시스템은 아래의 도 3을 참조하여 도시되고 설명된 실시예와 같이 단계(210)에서 공정을 수행하기 위한 상태 기계로 진행한다.
챔버(102)의 온도는, 챔버 내의 온도가 사양의 일부로서 초기에 제공된 할당된 값으로 일정하게 유지되도록, 온도 트랜스듀서(110)의 출력을 감지하고 히터(120)의 동작을 제어함으로써 연속적으로 모니터링된다.
도 3을 참조하면, 동작시에, 시스템은 챔버(102) 내의 선택된 몰수의 가스를 도구로 제공하는 명령을 수신한다. 그 다음, 상태 기계는 충전 상태(302)에서 동작할 것이다. 따라서, 출구 밸브는 폐쇄되고, 입구 밸브는 개방되어, 챔버 내의 압력이 초기 사양에 의해 정의된 범위 내에서 적합한 레벨로 상승할 수 있게 한다. 그 다음, 입구 밸브는 폐쇄되어, 압력은 상태(304)에서 안정화되도록 허용된다. 가스가 챔버로 또는 챔버로부터 흐름에 따라, 가스 또는 증기의 온도는 균일한 값으로부터 변동할 것이다. 따라서, 다음 상태로 진행하기 전에 초기 또는 시작 압력(Pi) 레벨에서 가스 또는 증기의 압력이 안정화하도록 하는 것은 가스 또는 증기의 온도가 균일한 온도로 복귀하게 한다. 이것은 올바른 투여량의 정확한 운반을 보장한다.
그 다음, 시스템은 상태(306)로 진행한다. 압력(Pi)은 압력 트랜스듀서(108)로 측정되고, Δt의 값은 운반될 요청된 몰수의 가스 또는 증기의 함수로서 룩업 테이블로부터 검색된다. 다음으로, 상태 기계(300)는 상태(308)로 전이할 것이고, 시스템은 요청된 투여량을 운반하는 명령을 대기한다. 상태(310)로 전이하면, 출구 밸브(106)는 룩업 테이블로부터 제공된 시간 Δt 동안 개방된다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, Pi가 P3에 대응하고 요구되는 몰수가 n2이면, 룩업 테이블은 출구 밸브(106)가 Δt=t32의 지속 시간 동안 개방될 필요가 있다는 것을 나타낸다.
따라서, 도 3을 다시 참조하면, 상태(310)에서, 밸브는 룩업 테이블에서 나타난 Δt 동안 개방되고, 출구 밸브(106)는 Δt=t32일 때 폐쇄된다. 그 다음, 시스템은 단계(312)로 전이하여, 챔버(102) 내의 압력이 안정화되고 온도가 원하는 동작 온도로 안정적이 되도록 허용한다. 이것은 압력 및 온도 트랜스듀서(108, 110)를 판독하여 확인될 수 있다. 상태(314)로 전이하면, 시스템은 현재의 압력(최종 압력(Pf))을 결정하고, 몰수(N)가 계산된다. 다음으로, 시스템은 다음 정해진 투여량을 운반하기 위하여 상태(302) 내지 상태(314)를 반복하도록 진행할 수 있다.
대체 실시예에서, 도 3에서의 상태(314) 후에, 시스템은 상태(316)로 진행하여 정확한 투여량이 운반되었는지를 확인하고 필요한 경우에 룩업 테이블을 업데이트하는 상태(316)로 전이할 수 있다. 이는 현장 캘리브레이션을 허용한다.
다른 대체 실시예에서, 최종 압력(Pf)이 원 사양에 의해 정의된 Pmin보다 작은지 여부를 판단하기 위하여 상태(314)에서 상태(318)로 진행하는 것이 가능하다. '아니오'라면, 상태(306)로 진행하여 다음 사이클에서 상태(302, 304)를 뛰어 넘는 것으로 신속한 투여가 획득될 수 있다. Pf가 Pmin보다 작다면, 챔버(102)는 챔버로 더 많은 가스 또는 증기를 허용하도록 입구 밸브를 개방함으로써(출구 밸브는 폐쇄 상태를 유지한다) 상태(302)에서 충전될 필요가 있을 것이다. 그 다음, 과정은 단계(304) 등으로 진행한다.
전술한 바와 같이, 룩업 테이블을 위한 데이터를 생성할 때, 허용되는 압력 범위는 도 2에서의 캘리브레이션 단계 동안에 제공된 사양의 일부로서 제공될 수 있다. 시스템(100)은 펄스의 초기에 챔버가 포함하는 것보다 더 많은 몰을 운반할 수 없다. 또한 하류 조건(챔버의 압력, 온도 및 체적)은 도구별로 다를 것이며, 흐름이 챔버(102)를 얼마나 빨리 떠날 수 있는지를 결정할 것이다. 실제 문제로서, 목표 투여량 및 최소 압력은 초기 압력(Pi)에 대한 대응하는 Δt가 공정에 대하여 너무 부담스러울 때에 제한될 것이다. 최대 Δt의 일반적인 예는 2초 이상인 것이나, 이는 명백하게 애플리케이션 및 환경에 따라 달라질 것이다.
도 5를 참조하면, 다음은 필요한 데이터를 갖는 룩업 테이블을 작성하는 일 실시예이다. 도 5a를 참조하면, 캘리브레이션 과정(500)은 시스템을 이용하여 수행될 공정에 관한 정보를 시스템이 공급받는 단계(502)에서 시작한다. 주어진 예에서, 정보는 저장소 체적 및 온도와 수렴 허용 오차 Δn_tol 뿐만 아니라 Pmax, Δt_max 및 Δn_target(목표 투여량)을 포함한다. 아래에서 더욱 명백하게 되는 바와 같이, Δn_tol은 저장소 내에서 가스의 특정 개시 압력에 대응하는 실제 몰값과 이상 기체 법칙을 이용하여 결정된 값 사이에서 허용될 수 있는 차이를 나타낸다.
정보가 수신되면, 캘리브레이션 과정은 단계(502)에서 결정된 최대 압력(Pmax)까지 저장소를 충전하는 서브 루틴(504)으로 진행한다. 서브 루틴(504)은 단계(506)에서 입구 밸브를 개방하는 것, 단계(508)에서 압력을 모니터링하는 것, 단계(510)에서 P=Pmax일 때 입구 밸브를 폐쇄하는 것 및 단계(512)에서 P가 dP/dt=0로 안정화되도록 대기하는 것을 포함한다. 그 다음, 시스템은 도 5b에 도시된 서브루틴(514)을 이용하여 캘리브레이션 테이블을 초기화하도록 진행한다.
서브루틴(514)은 각 투여량 값(Δn)을 결정하는 서브 루틴(516)을 포함한다. 서브루틴(516)은 이루어진 각 측정에 대하여 다음을 포함한다. 먼저, 시작 또는 초기 압력(Pi)의 값이 테이블 내에 기록된다. 그 다음, Δn 및 Pi가 주어진다면, 이상 기체 법칙(수학식 2)을 이용하여 최종 압력(Pf)이 단계(520)에서 계산된다. 결정되기만 하면, 출구 밸브는 단계(522)에서 개방되고, 단계(524)에서 저장소 내의 압력이 모니터링된다. 모니터링 압력이 Pf의 사전 결정된 값과 같을 때(P=Pf), 단계(526)에서 출구 밸브가 폐쇄된다. 다음으로, 시간 간격의 실제 값(Δt_actual)이 단계(528)에서 기록된다. 그 다음, 시스템은 단계(530)에서 저장소 내의 압력이 안정화되는 것을(dP/dt=0) 대기한다. 안정화되면, 과정은 단계(532)로 진행한다. Pi 및 Pf의 실제 측정된 값으로, Δn의 값은 이상 기체 법칙에 따라 계산된다.
단계(534)에서, 시스템은 Δt에 대한 측정된 값으로부터의 Δt_target의 값, Δn_target 및 Δn의 계산된 값을 보간한다. 이 단계에서, 현장에서의 캘리브레이션을 위하여 밸브 타이밍에 PID 제어를 구현할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 단계 536에서, Δt_target의 결과에 따른 값은 캘리브레이션 테이블에(로우=Pi, 컬럼=Δn_target에) 삽입된다. 다음으로, 단계(538)에서, 시스템은 Δt_target > Δt_max인지 여부를 판단하도록 체크한다. '아니오'라면, 과정은 단계(518)로 복귀하고 단계(518 내지 536)가 반복된다. '예'라면, Pmin의 값이 단계(540)에서 기록되고, 과정은 루틴(550)의 단계(552)로 진행하여 캘리브레이션 테이블을 체크한다.
서브루틴(550)은 제1 단계(552)를 포함하고, 시스템은 측정되고 계산된 값이 허용 가능 한계 내에 있다는 것을 초기에 나타내는 CONVERGE = YES를 설정한다. 다음으로, 단계(554)에서, 저장소는 Pmax로 충전된다(단계(506 내지 510)를 포함하는 서브 루틴(504)을 반복). 다음으로, 과정은 시간 간격(Δt)의 함수로서 투여량 측정 루틴(556)을 통해 진행한다. 루틴 동안에, 시스템은 단계(558)에서 시작 압력(Pi)을 기록한다. 다음으로, Δt_target의 값은 단계(560)에서 캘리브레이션 테이블로부터 검색된다. Δt_target의 값은 단계(562)에서 Pi의 값 및 캘리브레이션 테이블 내의 압력값으로부터 보간된다. 단계(564)에서 출구 밸브는 개방되고, 시스템은 단계(566)에서 시간 Δt_target의 값을 대기한다. 값이 제공되기만 하면, 시스템은 출구 밸브를 폐쇄한다(568). 그 다음, 서브 루틴(550)은 단계(570)으로 진행하고, 시스템은 저장소 내의 압력이 안정화되는 것(dP/dt=0)을 대기한다. 단계(572)에서, Δn의 값이 계산되고, 이상 기체 법칙을 이용하여 기록된다. 단계(574)에서, 수렴이 획득되었는지 여부, 즉 절대값 |Δn-Δn_target|<Δn_tol(과정의 초기에 단계(502)에서 제공된 값)인지 여부가 질의된다. '예'라면, 시스템은 후술되는 단계(584)로 진행한다. '아니오'라면, 수렴은 획득되지 않았으며, 시스템은 CONVERGE = NO로 설정함으로써 단계(578)로 시작하는 서브 루틴(576)을 진행한다. 단계(580)에서, Δt_target의 값은 Δt의 측정된 값, 측정된 Δn으로부터의 Δn_target으로부터 보간된다. 이어서, 시스템은 단계(582)에서 Δt_target의 값을 업데이트하거나 캘리브레이션 테이블로 삽입한다. 이어, 시스템은 단계(584)로 진행한다.
다음으로, 단계(584)에서, 시스템은 Δt_target의 값 > Δt_max 또는 P<Pmin인지 여부를 결정하도록 체크한다. '아니오'라면, 과정은 복귀하여 단계(558 내지 574)(필요하다면 단계(578 내지 582))를 반복한다. '예'라면, 과정은 도 5d에 도시된 단계(590)로 진행하여, 모든 관심 대상인 값들에 대하여 CONVERGE = YES가 설정되었는지 여부, 즉 테이블 내의 모든 값이 수렴하였는지 여부를 판단한다. '예'라면, 캘리브레이션 테이블의 작성은 데이터로 완료되었다. '아니오'라면, 시스템은 단계(552)(도 5c)로 복귀하여 단계(552 내지 574)(필요하다면 단계(578 내지 582))와 단계(584)가 반복된다.
PID 또는 다른 표준 알고리즘이 수렴 서브루틴을 수행하도록 여기에서 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 설명된 본 방법은 단순히 도 3의 제2 실시예를 나타내고, 본 시스템은 소비자가 투여 과정을 트리거하는 것을 제외하고는 캘리브레이션 모드에서 연속으로 동작한다.
압력 범위, 압력 단계 크기, 시간 범위 및 시간 단계 크기는 사전 프로그래밍되거나 또는 사용자에 의해 정의될 수 있으며, 입력 데이터 인터페이스(114)를 통해 제공될 수 있다. 압력 범위는, 예를 들어, 0.5 Torr의 단계 크기를 갖는 1 내지 20 Torr를 포함할 수 있다. 시간 범위와 단계 크기가 부분적으로 애플리케이션에 따라 분명하게 변동할 수 있지만, 시간 범위는 0.1 초의 단계 크기를 갖는 0.1 내지 1.5 초를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 5d에서 설명되고 예시된 룩업 테이블 캘리브레이션 루틴이 여기에서 개시된 펄스형 가스 운반 시스템(100)의 예시적인 일 실시예라는 것이 이해되어야 한다. 룩업 테이블(112)의 일부 또는 전부를 작성할 수 있는 임의의 과정은 본 개시 내용의 범위 내에 있다. 예를 들어, 압력 및 시간은 모두 캘리브레이션 루프의 반복 동안에 변경될 수 있다. 압력이 각각의 방전으로 낮아지고 챔버(102)를 재충전하는데 시간이 걸리기 때문에, 컨트롤러(114)는 압력이 범위 밖으로 강하할 때까지 다양한 시간 간격을 연속으로 시험할 수 있다. 룩업 테이블은 임의 데이터 구조 내에서 소팅되거나 소팅되지 않고서 저장될 수 있다.
도 6은 원자층 증착 시스템(600)의 예시적인 일 실시예의 개략도이다. 시스템(600)은 반도체 웨이퍼 또는 기판(632)을 수용하기 위한 ALD 반응기(631) 형태의 공정 도구를 포함한다. 일반적으로, 웨이퍼(632)는 지지부(또는 처크)(633)의 위에 상주하고, 히터(634)는 막 부착을 위하여 처크(633) 및 웨이퍼(632)를 가열하기 위하여 처크에 연결된다. 처리 가스는 챔버(631)의 일단에 위치되는 가스 분배기(635)를 통해 챔버(631)로 유입된다. 진공 펌프(636)는 웨이퍼 표면에 걸쳐 가스 흐름을 끌어당기기 위하여 반대 단부에 위치된다. 스로틀링 밸브(637)가 처리 챔버 내의 압력을 조절하기 위하여 제공될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 적응 기술을 포함하는 증기 및 가스를 결합하기 위한 다양한 CVD(chemical vapor deposition) 기술이 사용될 수 있다. 도시되지 않지만, 가스는 플라즈마로서도 유입될 수 있다. 가스 분배기(635)는 도 6에 도시된 MDD(100a, 100b)와 같은 하나 이상의 몰 운반 장치(MDD)(100)로부터 가스를 공급받는다. 또한, 시스템(600)은 다양한 처리 가스 및 퍼지 가스를 가스 분배기(635)와 처리 챔버(631)로 향하게 하는 다방향 커넥터(638)를 포함한다.
도시된 다방향 커넥터(638)는 가스 및 화학품의 도입을 위한 2개의 입구와, 퍼지 가스의 도입을 위한 하나의 입구를 갖는다. 다른 실시예에서, 다방향 커넥터(538)는 상이한 개수의 가스 소스를 연결하는 상이한 개수의 입구를 가질 수 있다. 퍼지 가스는 일반적으로 질소와 같은 불활성 기체이다. 본 예에서, 가스 A 및 가스 B는 퍼지 가스와 결합되어 도시된다. 가스 A는 제1 전구체 가스에 관한 것이고, 가스 B는 처리 챔버(631)에 포함된 반도체 웨이퍼(632) 상의 원자층 부착을 수행하는 제2 전구체 가스에 관한 것이다. 화학품 선택 매니폴드(미도시)는 전구체 가스 A 및 B로서 사용될 수 있는 화학품의 선택을 제공한다. 각 MDD(100)의 출구 밸브(102)(도 6에서는 미도시)는 다방향 커넥터(638)로의 전구체 가스 A 및 B의 도입을 각각 조절하고, 제어 타입 밸브(644)는 퍼지 가스의 흐름을 조정한다.
웨이퍼(632)가 처리 챔버(631) 내에 상주하기만 하면, 챔버 환경은 원하는 파라미터를 충족하도록 된다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼(632)의 온도는 원자층 부착을 수행하도록 증가된다. 원자층 부착이 수행될 때, MDD(100b)의 출구 밸브는 개방되어 제1 전구체 가스가 처리 챔버(631)로 유입되게 한다. 사전 선택된 시간 구간 후에, MDD(100b)의 출구 밸브는 폐쇄되고, 밸브(644)는 개방되며, 퍼지 가스는 처리 챔버(631)로부터 임의의 남아 있는 반응종을 퍼지한다. 그 다음, 다른 사전 선택된 시간 후에, 밸브(644)는 폐쇄되어 퍼지 가스를 정지시키고, MDD(100a)의 출구 밸브는 개방되어 제2 전구체 가스를 처리 챔버(631)로 유입시킨다. 다시, 다른 사전 선택된 시간 후에, MDD(100a)의 출구 밸브는 폐쇄되고, 밸브(644)는 개방되며, 퍼지 가스는 처리 챔버(631)로부터 반응종을 퍼지한다. 원자층 부착 사이클을 수행하기 위하여 2개의 화학품 A 및 B가 캐리어 흐름 스트림으로 교대로 유입되어, 반도체 웨이퍼(632) 상에 필름층을 부착한다.
따라서, 처리 챔버(631)로의 전구체 가스의 펄스는, 사전 결정된 시간 구간 동안 단순히 개방되어 원하는 양의 전구체 가스를 처리 챔버(631)로 운반하는 MDD(100a, 100b)의 해당하는 출구 밸브(102)를 이용하여 제어된다. 몰 운반 장치의 각각은 도 1 내지 5와 관련하여 전술한 바와 같이 캘리브레이션되어 사용될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전기 분해를 제어하는 제어 알고리즘/소프트웨어/신호를 포함하는 본 개시 내용의 실시에가 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 하나 이상의 네트워크를 통해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 실시예가 상세히 설명되었지만, 다양한 변형 및 개선이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다. 이러한 변형 및 개선은 본 발명의 범위 내에 있도록 의도된다. 따라서, 전술한 설명은 단지 예이며, 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명은 다음의 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된 바에 따라 한정된다. 따라서, 본 명세서에서 설명되고 첨부된 특허청구범위에서 청구된 바와 같은 실시예는 모든 면에서 본 개시 내용을 나타내는 것으로 고려되어야 하며 한정적인 것으로 고려되어서는 안 된다.

Claims (31)

  1. 정밀하고 반복가능한 범위의 투여량의 가스를 운반하도록 구성된 펄스 가스 운반 시스템에 있어서,
    알려진 체적의 챔버로서, 상기 챔버로부터 별개의 가스 투여량이 운반되기 전후에 각각의 압력 범위 내에서의 안정화된 압력과 균일한 온도에서 상기 가스를 유지시키도록 구성되고 배치된 상기 챔버;
    상기 챔버로 가스를 도입하기 위하여 개방되도록 구성되고 배치된 입구 밸브;
    시간 간격 동안 요청된 투여량의 가스 펄스를 운반하기 위하여 제어된 상기 시간 간격동안 개방 및 폐쇄되도록 구성되고 배치된 출구 밸브;
    다양한 시간 간격을 나타내는 데이터를 포함하는 룩업 테이블로서, 각각의 시간 간격은 상기 챔버로부터 운반될 상기 가스의 대응하는 투여량 및 상기 챔버 내의 초기의 안정화된 압력의 함수인, 상기 룩업 테이블; 및
    상기 룩업 테이블을 액세스하도록 구성되고, 가스의 원하는 투여 레벨 및 각 펄스의 운반 전에 상기 챔버 내의 상기 가스의 초기의 안정화된 압력의 함수로서만 상기 출구 밸브의 시간 간격을 제어하는 컨트롤러
    를 포함하는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은 현장에서 생성된 데이터로 작성되는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    투여량 및 초기 압력에 대응하는 상기 시간 간격은,
    n = k(Pi-Pf)
    의 관계에 따라 상기 챔버 내의 가스가 상기 출구 밸브가 개방될 때의 초기 압력으로부터 상기 출구 밸브가 폐쇄될 때의 최종 압력으로 전이하는데 소요되는 시간을 측정함으로써 결정되며,
    여기에서,
    n은 몰 단위의 투여량이고,
    k는 상수이고,
    Pi는 상기 챔버 내의 상기 초기의 안정화된 압력이고,
    Pf는 상기 챔버 내의 상기 최종의 안정화된 압력인,
    펄스 가스 운반 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 챔버 내의 가스의 상기 초기 및 최종의 안정화된 압력을 측정하도록 구성되고 배치된 압력 측정 서브 시스템을 더 포함하고,
    상기 챔버 내의 압력이 Pf와 같을 때를 결정하기 위하여 상기 출구 밸브가 개방되는 지속 시간 동안 상기 챔버 내의 압력을 측정함으로써, 각 시간 간격의 값이 n 및 Pi의 각각의 값에 대하여 결정되는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압력 측정 서브 시스템은, 상기 출구 밸브의 개방 및 폐쇄의 전후에 상기 챔버 내의 압력이 안정될 때 상기 챔버 내의 상기 가스의 초기 및 최종 압력의 각각을 측정하도록 구성되고 배치되는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내의 가스를 균일한 온도로 유지하는 온도 제어 서브 시스템을 더 포함하는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 제어 서브 시스템은 가스를 균일한 온도로 유지하기 위하여 상기 챔버 내의 가스를 가열하도록 구성되고 배치된 히터를 포함하는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 출구 밸브가 개방 및 폐쇄되고 압력이 안정화된 전후에 상기 챔버 내에서 상기 가스의 초기 및 최종 압력을 측정하는 압력 측정 서브 시스템을 포함하고,
    데이터는 요청된 투여량의 크기, 측정된 초기 압력 및 n=k(Pi-Pf)의 관계로부터 결정되는 최종 압력에 기초하여 생성되고,
    여기에서, n은 몰 단위의 투여량이고, k는 상수이고, Pi는 상기 초기 압력이고, Pf는 상기 최종 압력인,
    펄스 가스 운반 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    n=k(Pi-Pf)의 관계로부터 결정되는 상기 최종 압력은, 상기 출구 밸브가 정상적으로 동작하고 있는지 확인하기 위하여, 상기 압력 측정 서브 시스템 측정된 최종 압력에 비교되는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 출구 밸브가 개방된 전후에, 상기 챔버 내에서 상기 가스의 초기 및 최종 압력을 안정화된 후에 측정하는 압력 측정 서브 시스템을 더 포함하는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 챔버 내의 가스의 최종 압력은 상기 출구 밸브의 정확성을 보장하도록 상기 펄스의 지속 시간 후에 측정되는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 각각의 가스 투여가 상기 챔버로부터 운반된 후에 다시 채워지는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 여러 번의 가스 투여가 상기 챔버로부터 운반된 후에 다시 채워지는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 챔버 내의 압력의 사전 설정된 레벨 아래로 강하할 때에만 가스로 다시 채워지는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 입구 밸브는, 상기 출구 밸브가 폐쇄되어 있는 동안 가스로 상기 챔버를 채우기 위해 개방되고, 하나 이상의 투여량이 상기 챔버로부터 나중에 운반될 수 있도록 상기 챔버 내의 가스를 유지하기 위하여 폐쇄되도록 구성되고 배치된,
    펄스 가스 운반 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 챔버 내의 가스의 압력이 사전 설정된 레벨 아래로 강하할 때 상기 챔버를 채우도록 상기 입구 밸브를 동작시키는,
    펄스 가스 운반 시스템.
  18. 워크피스 상에서 부착층을 형성하도록 정밀한 양의 가스를 이용하여 부착 공정을 수행하도록 구성되고 배치된 도구; 및
    상기 도구로 정밀하고 반복가능한 투여량의 가스를 운반하도록 구성된 펄스 가스 운반 장치
    를 포함하고,
    상기 펄스 가스 운반 장치는,
    고정된 체적의 챔버로서, 상기 챔버로부터 별개의 가스 투여량이 운반되기 전후에 각각의 압력 범위 내에서의 안정화된 압력과 균일한 온도에서 상기 가스를 유지시키도록 구성되고 배치된 상기 챔버;
    상기 챔버로 가스를 도입하기 위하여 개방되도록 구성되고 배치된 입구 밸브;
    시간 간격 동안 요청된 투여량의 가스 펄스를 운반하기 위하여 제어된 시간 간격동안 개방 및 폐쇄되도록 구성되고 배치된 출구 밸브;
    다양한 시간 간격을 나타내는 데이터를 포함하는 룩업 테이블로서, 각각의 시간 간격은 상기 챔버로부터 운반될 상기 가스의 대응하는 투여량 및 상기 챔버 내의 초기의 안정화된 압력의 함수인, 상기 룩업 테이블; 및
    상기 룩업 테이블을 액세스하도록 구성되고, 가스의 원하는 투여 레벨 및 각 펄스의 운반 전에 상기 챔버 내의 상기 가스의 초기의 안정화된 압력의 함수로서만 상기 출구 밸브의 시간 간격을 제어하는 컨트롤러
    를 갖는 몰 운반 장치
    를 포함하는,
    시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 시스템은 원자층 부착 시스템인,
    시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    각각 계량된 양의 2개의 전구체 가스의 펄스를 교대로 운반하도록 구성된 적어도 2개의 몰 운반 장치를 더 포함하는,
    시스템.
  21. 삭제
  22. 제18항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은 현장에서 생성된 데이터로 작성되는,
    시스템.
  23. 제18항에 있어서,
    투여량 및 초기 압력에 대응하는 상기 시간 간격은,
    n = k(Pi-Pf)
    의 관계에 따라 상기 챔버 내의 가스가 상기 출구 밸브가 개방될 때의 초기 압력으로부터 상기 출구 밸브가 폐쇄될 때의 최종 압력으로 전이하는데 소요되는 시간을 측정함으로써 결정되며,
    여기에서,
    n은 몰 단위의 투여량이고,
    k는 상수이고,
    Pi는 상기 챔버 내의 상기 초기의 안정화된 압력이고,
    Pf는 상기 챔버 내의 상기 최종의 안정화된 압력인,
    시스템.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 챔버는 각각의 가스 투여가 상기 챔버로부터 운반된 후에 다시 채워지는,
    시스템.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 챔버는 여러 번의 가스 투여가 상기 챔버로부터 운반된 후에 다시 채워지는,
    시스템.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 챔버 내의 압력의 사전 설정된 레벨 아래로 강하할 때에만 가스로 다시 채워지는,
    시스템.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 입구 밸브는 상기 밸브가 폐쇄되어 있는 동안 가스로 상기 챔버를 채우기 위해 개방되고, 하나 이상의 투여량이 상기 챔버로부터 나중에 운반될 수 있도록 상기 챔버 내의 가스를 유지하기 위하여 폐쇄되도록 구성되고 배치된,
    시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 챔버 내의 가스가 사전 설정된 레벨 아래로 강하할 때 상기 챔버를 채우도록 상기 입구 밸브를 동작시키는,
    시스템.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
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