KR102532846B1 - 시간 멀티플렉싱된 화학물질 전달 시스템 - Google Patents
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Abstract
가스 전달 시스템은 특정된 시간들에 공동 공급 라인으로 상이한 프로세스 가스 조성물들을 전달한다. 복수의 저장부들이 공동 공급 라인과 유체적으로 연결되고, 저장부 각각은 저장부의 공동 공급 라인으로의 연결을 제어하기 위해 고유의 충전 제어 밸브를 갖는다. 복수의 저장부들 각각은 특정된 시간들에 저장부 내로부터 프로세스 모듈로 프로세스 가스의 플로우를 제어하도록 연결된 대응하는 질량 유량 제어기 및 전달 제어 밸브를 갖는다. 공동 공급 라인은 시분할 방식으로 상이한 프로세스 가스 조성물들로 복수의 저장부들을 충진하도록 동작된다. 복수의 저장부들의 질량 유량 제어기들 및 전달 제어 밸브들은 규정된 스케줄에 따라 정확하게 시간이 정해진 방식으로 프로세스 모듈로 하나 이상의 프로세스 가스 조성물들을 전달하도록 동작된다. 복수의 저장부들은 규정된 스케줄을 충족시키기 위해 필요에 따라 충진된다.
Description
본 발명은 반도체 디바이스 제조에 관련된다.
일부 최신 반도체 디바이스 제조 절차들은 적용된 상이한 프로세스 가스 조성물들 간의 프로세스 동안의 변화들이 신속하고 정확하게 이루어져야 하는 복수의 프로세스 가스 조성물들을 활용한다. 급속 프로세스 가스 조성물 스위칭은 프로세스 모듈 내, 예를 들어, 플라즈마 프로세싱 챔버 내로의 프로세스 가스 조성물들의 플로우가 높은 타이밍 정밀도로 변화되는 반도체 디바이스 제조 절차 동안 수행되는 동작이다. 급속 프로세스 가스 스위칭은 약 1 초 미만의 시간 기간 내, 일부 경우들에서 심지어 약 0.1 초 미만의 시간 기간 내에 프로세스 모듈로 전달된 프로세스 가스 조성물의 변화를 요구할 수 있다. 프로세스 가스 조성물 스위칭 시간은 클록과 비교하여, 일부 경우들에서 프로세싱 레시피에 따라 정확해야 한다. 예를 들어, 프로세싱 레시피로의 특정한 프로세스 가스 조성물 전이가 20 초에 (또는 명목상 단계 전이 시간에) 발생해야 한다고 프로세싱 레시피가 나타내면, 프로세싱 레시피로의 프로세스 가스 조성물 전이는 19.9 초 내지 20.1 초에 발생해야 한다. 대부분의 반도체 디바이스 제조 시스템들은 프로세스 가스 조성물 전이와 관련하여 이 레벨의 타이밍 정밀도에 도달할 수 없다. 이러한 맥락에서 본 발명이 발생한다.
일 예시적인 실시예에서, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템이 개시된다. 가스 전달 시스템은 특정된 시간들에 상이한 프로세스 가스 조성물들을 전달하도록 구성된다. 공동 공급 라인은, 미리 결정된 시간에 가스 전달 시스템에 의해 전달된 미리 결정된 프로세스 가스 조성물이 공동 공급 라인을 통해 흐르도록 가스 전달 시스템에 유체적으로 연결된다. 복수의 저장부들 각각은 공동 공급 라인과 유체적으로 연결된다. 복수의 충전 제어 밸브들은 복수의 저장부들에 각각 대응한다. 복수의 충전 제어 밸브들 각각은 공동 공급 라인으로부터 대응하는 저장부로의 가스 플로우의 시작 및 정지를 제어하도록 연결된다. 복수의 질량 유량 제어기들은 복수의 저장부들에 각각 대응한다. 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 대응하는 저장부의 유출부로부터 전달된 가스의 플로우 레이트를 제어하도록 연결된다. 복수의 전달 제어 밸브들은 복수의 저장부들에 각각 대응한다. 복수의 전달 제어 밸브들 각각은 대응하는 질량 유량 제어기의 유출부로부터 프로세스 모듈로의 가스 플로우의 시작 및 정지를 제어하도록 연결된다.
일 예시적인 실시예에서, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 제 1 프로세스 가스 조성물을 공동 공급 라인으로 전달하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 프로세스 가스 조성물이 공동 공급 라인으로부터 제 1 저장부 내로 흐르도록 제 1 저장부를 공동 공급 라인에 연결하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 저장부로부터 제 1 질량 유량 제어기를 통해 프로세스 모듈로 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 저장부로부터 제 1 질량 유량 제어기를 통해 프로세스 모듈로 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것을 계속하는 동안 공동 공급 라인으로부터 제 1 저장부를 분리하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 저장부로부터 제 1 질량 유량 제어기를 통해 프로세스 모듈로 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것을 계속하는 동안 제 2 프로세스 가스 조성물을 공동 공급 라인으로 전달하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 저장부로부터 제 1 질량 유량 제어기를 통해 프로세스 모듈로 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것을 계속하는 동안 제 2 프로세스 가스 조성물이 공동 공급 라인으로부터 제 2 저장부 내로 흐르도록 제 2 저장부를 공동 공급 라인에 연결하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 저장부로부터 제 1 질량 유량 제어기를 통해 프로세스 모듈로의 제 1 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 단계를 포함한다. 방법은 제 2 저장부로부터 제 2 질량 유량 제어기를 통해 프로세스 모듈로 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계를 포함한다.
일 예시적인 실시예에서, 가스 공급 시스템을 캘리브레이팅하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 공동 공급 라인을 통해 저장부로 흐르는, 프로세스 가스 조성물의 공동 공급 라인으로의 실제 총 플로우 레이트를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 저장부로부터 프로세스 모듈로의 프로세스 가스의 전달을 제어하도록 연결된 질량 유량 제어기 내에 존재함에 따라 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터를 사용하여 공동 공급 라인 내에서 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계를 포함한다. 질량 유량 미터 또는 질량 유량 제어기 중 어느 것도 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는다. 방법은 질량 유량 미터에 의해 측정될 때 공동 공급 라인 내에서 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 공동 공급 라인으로의 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써 질량 유량 미터에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 질량 유량 제어기를 통해 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 측정하도록 질량 유량 제어기를 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은 질량 유량 제어기를 통한 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 프로세스 모듈로의 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 질량 유량 제어기의 사용을 인에이블하기 위해, 질량 유량 제어기에 의해 측정될 때 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트에 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터에 대해 결정된 캘리브레이션 조정 인자를 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들이 예시적인 본 발명을 예로서 예시하는, 첨부 도면들과 함께 취해지는, 다음의 상세한 기술로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 프로세스 가스 조성물들을 프로세스 모듈로 공급하기 위해 사용될 수 있는 가스 전달 시스템을 도시한다.
도 2는 2 개의 특정한 프로세스 가스 조성물들을 활용하는 특정한 RAP 또는 ALD 프로세스에 사용될 수 있는 가스 전달 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 발전된 가스 공급 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 제어 모듈과 인터페이싱된 가스 공급 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템이 공동 공급 라인으로부터 프로세스 모듈로, 2 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작될 수 있는 방법을 예시하는 타이밍도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템이 공동 공급 라인으로부터 프로세스 모듈로, 2 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작될 수 있는 방법을 예시하는 또 다른 타이밍도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템이 공동 공급 라인으로부터 프로세스 모듈로, 3 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작될 수 있는 방법을 예시하는 타이밍도를 도시한다.
도 8a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템을 활용하여 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 8b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 8a의 방법의 연속인 플로우차트를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템을 캘리브레이팅하기 위한 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 2는 2 개의 특정한 프로세스 가스 조성물들을 활용하는 특정한 RAP 또는 ALD 프로세스에 사용될 수 있는 가스 전달 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 발전된 가스 공급 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 제어 모듈과 인터페이싱된 가스 공급 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템이 공동 공급 라인으로부터 프로세스 모듈로, 2 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작될 수 있는 방법을 예시하는 타이밍도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템이 공동 공급 라인으로부터 프로세스 모듈로, 2 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작될 수 있는 방법을 예시하는 또 다른 타이밍도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템이 공동 공급 라인으로부터 프로세스 모듈로, 3 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작될 수 있는 방법을 예시하는 타이밍도를 도시한다.
도 8a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템을 활용하여 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 8b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 8a의 방법의 연속인 플로우차트를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템을 캘리브레이팅하기 위한 방법의 플로우차트를 도시한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위해 언급된다. 그러나, 본 발명이 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부가 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않는다.
반도체 디바이스들의 제조에 사용된 프로세스 모듈, 예컨대 다른 것들 중에서, 플라즈마 기반 에칭 및/또는 증착 프로세스 모듈들로 흐르는 프로세스 가스 조성물들의 급속 스위칭을 제공하기 위한 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 개시된다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 가스 전달 시스템으로부터 프로세스 모듈로 전달된 임의의 프로세스 가스 조성물의 동일한 가스 전달 시스템으로부터 전달가능한 또 다른 프로세스 가스 조성물과의 본질적으로 즉각적인 스위칭 및/또는 교환을 제공한다. 가스 전달 시스템으로부터의 단일 전달 라인, 즉, 공동 공급 라인은 프로세스 모듈로 전달된 프로세스 가스 조성물의 본질적으로 즉각적인 스위칭 및/또는 교번을 인에이블하도록 시간-공유/시분할된다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 또한 심지어 전달된 프로세스 가스/가스 혼합물의 조성이 프로세스 모듈로 전달된 프로세스 가스 조성물의 본질적으로 즉각적인 스위칭 및/또는 교번에 따라 변화될 때에도, 프로세스 모듈로의 프로세스 가스 조성물들의 플로우의 정확한 제어를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 프로세스 가스 조성물들을 프로세스 모듈로 공급하기 위해 사용될 수 있는 가스 전달 시스템 (100) 을 도시한다. 가스 전달 시스템 (100) 은 다수의 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 을 포함한다. 도 1에 도시된 다수의 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 은 예로서 도시되었다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, 가스 전달 시스템 (100) 은 상이한 수의 가스 전달 스틱들을 포함할 수 있다. 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 각각은 LOTO (lock-out/tag-out) 밸브 (105A 내지 105L) 를 각각, 1차 셧오프 밸브 (107A 내지 107L) 를 각각, 질량 유량 제어기 (109A 내지 109L) 를 각각, 그리고 2차 셧오프 밸브 (111A 내지 111L) 를 각각 포함한다. 질량 유량 제어기 (109A 내지 109L) 각각은 고유한 플로우 설정점을 가질 수 있다. LOTO 밸브들 (105A 내지 105L) 각각은 가스 공급부 (103A 내지 103L) 으로 각각 플럼빙된 입력측을 갖는다. 도 1의 예가 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 각각이 상이한 가스 공급부 (103A 내지 103L) 로 플럼빙된 것을 도시하지만, 각각, 다른 실시예들에서 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 중 일부가 가스 공급부들 (103A 내지 103L) 중 하나 이상을 공유하도록 플럼빙될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 2차 셧오프 밸브들 (111A 내지 111L) 각각은 공동 매니폴드 (113) 로 플럼빙된 출력측을 갖는다. 공동 매니폴드 (113) 는 차례로 프로세스 가스 조성물을 가스 전달 시스템 (100) 으로부터 프로세스 모듈로 공급하도록 플럼빙되는 전달 라인 (123) 에 연결된다.
또한, 가스 전달 시스템 (100) 은 퍼지 가스 공급부 (117) 로 플럼빙된 입력측 및 공동 매니폴드 (113) 로 플럼빙된 출력측을 갖는 퍼지 밸브 (115) 를 포함한다. 이러한 구성으로, 퍼지 밸브 (115) 는 공동 매니폴드 (113), 전달 라인 (123), 및/또는 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 을 통해 퍼지 가스를 흘리도록 동작될 수 있다. 퍼지 밸브 (115) 및 퍼지 가스 공급부 (117) 는 공동 매니폴드 (113) 및 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 사이클 퍼지를 제공하여, 공동 매니폴드 (113) 및 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 이 안전하게 서비스될 수도 있다. 또한, 가스 전달 시스템 (100) 은 공동 매니폴드 (113) 로 플럼빙된 입력측 및 진공 소스 (121) 로 플럼빙된 출력측을 갖는 배기 밸브 (119) 를 포함한다. 이러한 구성으로, 배기 밸브 (119) 는 공동 매니폴드 (113), 전달 라인 (123), 및/또는 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 을 배기하도록 동작될 수 있다. 부가적으로, 일부 프로세스 가스 조성물들의 독성 및 가연성 때문에, 가스 전달 시스템 (100) 의 컴포넌트들은, 사용자들이 누설 가스들에 노출되지 않도록 외측으로부터 인클로저 내로 유도 배출 덕팅 (ducting) 으로 보내진 공기를 사용하여 퍼지된 인클로저 내에 포함될 수 있다. 또한, 압력 스위치들 및 다른 디바이스들은 가스 전달 시스템 (100) 이 이례적인 조건의 이벤트에서 안전 상태로 스위칭한다는 것을 보장하도록 안전 인터록들 (safety interlock) 을 제공하도록 사용될 수 있다. 가스 전달 시스템 (100) 은 이로 제한되는 것은 아니지만, 플라즈마 유도된/보조된 에칭 프로세스 및/또는 증착 프로세스를 위한 플라즈마 프로세스 모듈들을 포함하는, 많은 상이한 타입들의 반도체 디바이스 제조 프로세스 모듈들로 프로세스 가스 조성물들을 공급하도록 사용될 수 있다.
질량 유량 제어기들 및 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101L) 의 밸브들의 동작과 연관된 지연때문에, 그리고 지연은 프로세스 가스 조성물이 프로세스 모듈들로의 전달 라인(들) (123) 으로 흐르는데 시간이 걸리기 때문에 가스 전달 시스템 (100) 은 프로세스 모듈에서 프로세스 가스 조성물의 변화를 제공하는 것이 규정된 프로세스 가스 조성물 전이 시간 후에 대략 몇 초로 제한된다. 따라서, 반도체 디바이스 제조 절차들 동안 급속 프로세스 가스 스위칭 동작들을 위해 요구될 수도 있기 때문에, 약 1 초 이하의 높은 타이밍 정밀도에 따라 가스 전달 시스템 (100) 은 명시된 프로세스 가스 조성물들을 전달하도록 단독으로 구비되지 않을 수도 있다. 또한, 도 1의 가스 전달 시스템 (100) 을 사용하여, 프로세싱 파라미터들이 변화되어야 할 때, RF (radiofrequency) 전력이 턴오프될 것이고, 이어서 새로운 프로세스 가스 조성물 플로우가 전달 라인 (123) 내에서 초기화되고 안정화될 것이고, 이어서 RF 전력은 다시 턴온될 것이다. 이는 안정성 단계로 지칭되고, 몇 초가 걸릴 수도 있다. 도 1의 가스 전달 시스템 (100) 을 활용하는 플라즈마 프로세스의 많은 안정성 단계들은 상당한 양의 시간으로 축적될 수 있고, 이는 플라즈마 프로세싱의 전체 지속기간을 연장시키고, 제조 쓰루풋에 부정적인 영향을 준다.
플라즈마 기반 에칭 분야에서, RAP (rapid alternating processing) 은 0.5 초 미만의 프로세스 단계 지속기간들에 의존한다. 플라즈마 기반 증착 분야에서, ALD (atomic layer deposition) 프로세스들은 0.5 초 미만의 단계 지속기간들을 갖는다. 도 2는 2 개의 특정한 프로세스 가스 조성물들을 활용하는 특정한 RAP 또는 ALD 프로세스에 사용될 수 있는 가스 전달 시스템 (200) 을 도시한다. 가스 전달 시스템 (200) 은 도 1과 관련하여 이전에 기술된 가스 전달 시스템 (100) 의 수정된 버전이다. 가스 전달 시스템 (200) 은 2 세트의 질량 유량 제어기들을 포함하고, 질량 유량 제어기들의 세트 각각은 한 쌍의 출구 매니폴드들 중 하나 및 프로세스 모듈로의 2 개의 전달 라인들에 연결되고, 전달 라인들은 프로세스 가스 조성물 플로우로 하여금 매니폴드 각각으로부터 연속적으로 전달되게 하는 밸브들에 의해 종료된다. 구체적으로, 가스 전달 시스템 (200) 에서, 가스 전달 스틱들은 2 개의 그룹들로 분리되고, 제 1 그룹의 가스 전달 스틱들 (201) 은 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하도록 지정되고, 제 2 그룹의 가스 전달 스틱들 (203) 은 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하도록 지정된다. 도 2의 예에서, 제 1 그룹의 가스 전달 스틱들 (201) 은 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101D) 을 포함하고, 제 2 그룹의 가스 전달 스틱들 (203) 은 가스 전달 스틱들 (101E 내지 101G) 을 포함한다. 가스 전달 스틱 (101A 내지 101G) 각각은 LOTO 밸브 (105A 내지 105G) 를 각각, 1차 셧오프 밸브 (107A 내지 107G) 를 각각, 질량 유량 제어기 (109A 내지 109G) 를 각각, 그리고 2차 셧오프 밸브 (111A 내지 111G) 를 각각 포함한다. LOTO 밸브들 (105A 내지 105G) 각각은 가스 공급부 (103A 내지 103G) 에 각각 플럼빙된 출력측을 갖는다. 도 2의 예가 가스 전달 스틱 (101A 내지 101G) 각각이 상이한 가스 공급부 (103A 내지 103G) 로 플럼빙된 것을 도시하지만, 다른 실시예들에서 상이한 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101G) 이 가스 공급부들 (103A 내지 103G) 중 하나 이상을 공유하도록 플럼빙될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
제 1 그룹의 가스 전달 스틱들 (201) 의 2차 셧오프 밸브들 (111A 내지 111D) 각각은 제 1 공동 매니폴드 (113A) 로 플럼빙된 출력측을 갖는다. 제 1 공동 매니폴드 (113A) 는 차례로 제 1 전달 라인 (123A) 으로 플럼빙되고 차례로 제 1 제어 밸브 (205A) 의 유입부측으로 플럼빙된다. 제 1 제어 밸브 (205A) 의 유출부측은 프로세스 모듈 (211) 의 공급 라인 (209) 으로 플럼빙된다. 제 1 제어 밸브 (205A) 는 제 1 프로세스 가스 조성물에 특정하게 캘리브레이팅된다. 따라서, 제 1 제어 밸브 (205A) 는 제 1 프로세스 가스 조성물과 비교하여 상이한 프로세스 가스 조성물의 플로우를 제어하도록 신뢰성 있게 사용될 수 없다. 제 1 제어 밸브 (205A) 의 동작은 제 1 전달 라인 (123A) 로부터 프로세스 모듈 (211) 로의 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우를 제어한다. 유사하게, 제 2 그룹의 가스 전달 스틱들 (203) 의 2차 셧오프 밸브들 (111E 내지 111G) 각각은 제 2 공동 매니폴드 (113B) 로 플럼빙된 출력측을 갖는다. 제 2 공동 매니폴드 (113B) 는 차례로 제 2 전달 라인 (123B) 에 플럼빙되고 차례로 제 2 제어 밸브 (205B) 의 유입부측으로 플럼빙된다. 제 2 제어 밸브 (205B) 는 제 2 프로세스 가스 조성물에 특정하게 캘리브레이팅된다. 따라서, 제 2 제어 밸브 (205B) 는 제 2 프로세스 가스 조성물과 비교하여 상이한 프로세스 가스 조성물의 플로우를 제어하도록 신뢰성 있게 사용될 수 없다. 제 2 제어 밸브 (205B) 의 유출부측은 프로세스 모듈 (211) 의 공급 라인 (209) 으로 플럼빙된다. 제 2 제어 밸브 (205B) 의 동작은 제 2 전달 라인 (123B) 로부터 프로세스 모듈 (211) 로의 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우를 제어한다. 제어 밸브들 (205A 및 205B) 은 제 1 프로세스 가스 조성물의 공급으로부터 제 2 프로세스 가스 조성물의 공급으로, 또는 그 반대로 급속한 변화를 제공하기 위해 프로세스 모듈 (211) 에 인접하게 위치된다.
가스 전달 시스템 (200) 은 또한 퍼지 가스 공급부 (117) 로 플럼빙된 입력측을 및 제 1 공동 매니폴드 (113A) 로 플럼빙된 출력측을 갖는 제 1 퍼지 밸브 (115A) 를 포함한다. 이 구성으로, 제 1 퍼지 밸브 (115A) 는 제 1 공동 매니폴드 (113A), 제 1 전달 라인 (123A), 및/또는 제 1 그룹의 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101D) 을 통해 퍼지 가스를 흘리도록 동작될 수 있다. 제 1 퍼지 밸브 (115A) 및 퍼지 가스 공급부 (117) 는 제 1 공동 매니폴드 (113A) 및 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101D) 의 사이클 퍼지를 제공하여 제 1 공동 매니폴드 (113A) 및 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101D) 이 안전하게 서비스될 수도 있다. 또한, 가스 전달 시스템 (200) 은 제 1 공동 매니폴드 (113A) 로 플럼빙된 입력측 및 진공 소스 (121) 로 플럼빙된 출력측을 갖는 제 1 배기 밸브 (119A) 를 포함한다. 이 구성으로, 제 1 배기 밸브 (119A) 는 제 1 공동 매니폴드 (113A), 제 1 전달 라인 (123A), 및/또는 제 1 그룹의 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101D) 을 배기하도록 동작될 수 있다.
가스 전달 시스템 (200) 은 또한 퍼지 가스 공급부 (117) 로 플럼빙된 입력측 및 제 2 공동 매니폴드 (113B) 로 플럼빙된 출력측을 갖는 제 2 퍼지 밸브 (115B) 를 포함한다. 이 구성으로, 제 2 퍼지 밸브 (115B) 는 제 2 공동 매니폴드 (113B), 제 2 전달 라인 (123B), 및/또는 제 2 그룹의 가스 전달 스틱들 (101E 내지 101G) 을 통해 퍼지 가스를 흘리도록 동작될 수 있다. 제 2 퍼지 밸브 (115B) 및 퍼지 가스 공급부 (117) 는 제 2 공동 매니폴드 (113B) 및 가스 전달 스틱들 (101E 내지 101G) 의 사이클 퍼지를 제공하여 제 2 공동 매니폴드 (113B) 및 가스 전달 스틱들 (101E 내지 101G) 이 안전하게 서비스될 수도 있다. 또한, 가스 전달 시스템 (200) 은 제 2 공동 매니폴드 (113B) 로 플럼빙된 입력측 및 진공 소스 (121) 로 플럼빙된 출력측을 갖는 제 2 배기 밸브 (119B) 를 포함한다. 이 구성으로, 제 2 배기 밸브 (119B) 는 제 2 공동 매니폴드 (113B), 제 2 전달 라인 (123B), 및/또는 제 2 그룹의 가스 전달 스틱들 (101E 내지 101G) 을 배기하도록 동작될 수 있다.
부가적으로, 일부 프로세스 가스들의 독성 및 가연성 때문에, 가스 전달 시스템 (200) 의 컴포넌트들은 사용자들이 누설 가스들에 노출되지 않도록 외측으로부터 인클로저 내로 유도 배출 덕팅으로 보내진 공기를 사용하여 퍼지된 인클로저 내에 포함될 수 있다. 또한, 압력 스위치들 및 다른 디바이스들은 가스 전달 시스템 (200) 이 이례적인 조건의 이벤트에서 안전 상태로 스위칭한다는 것을 보장하도록 안전 인터록들을 제공하도록 사용될 수 있다. 가스 전달 시스템 (200) 은 이로 제한되는 것은 아니지만, 플라즈마 유도된/보조된 에칭 프로세스 및/또는 증착 프로세스를 위한 플라즈마 프로세스 모듈들을 포함하는, 많은 상이한 타입들의 반도체 디바이스 제조 프로세스 모듈들로 프로세스 가스 조성물들을 공급하도록 사용될 수 있다.
RAP 프로세스 및 ALD 프로세스에서, 제한된 수의 프로세스 가스 조성물들이 사용된다. 따라서, 도 2의 가스 전달 시스템 (200) 은 RAP 프로세스 및 ALD 프로세스에 실행가능한 옵션일 수도 있다. 예를 들어, 일부 RAP 프로세스 및/또는 ALD 프로세스에서, 제 1 프로세스 가스 조성물의 전달을 위한 제 1 그룹의 가스 전달 스틱들 (101A 내지 101D) 의 사용에 의해 그리고 제 2 프로세스 가스 조성물의 전달을 위한 제 2 그룹의 가스 전달 스틱들 (101E 내지 101G) 의 사용에 의해 제 1 프로세스 가스 조성물 A를 사용하는 프로세스 단계는 제 2 프로세스 가스 조성물 B를 사용하는 프로세스 단계와 교번될 수 있다. 이 상황에서, 플라즈마 프로세싱 시스템들은 특정한 플라즈마 기반 프로세스를 수행하기 위해 매우 특수화되고, 제 1 프로세스 가스 조성물 A 및 제 2 프로세스 가스 조성물 B는 본질적으로 프로세스 모듈 및 지지 시스템들이 설계될 때 예측가능하고, 이는 플라즈마 프로세싱 시스템들의 특수화된 설계를 가능하게 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 제 1 프로세스 가스 조성물 A 및 제 2 프로세스 가스 조성물 B는 루트들 113A/123A 및 113B/123B를 분리함으로써, 프로세스 모듈 (211) 에 인접하게 위치된 제어 밸브들 (205A 및 205B) 로 전달된다. 가스 전달 시스템 (200) 내의 프로세스 가스 조성물 핸들링 컴포넌트들은 상태 전이를 위해 약 10 밀리초 미만의 엄격하게 제어된 타이밍 성능을 갖도록 명시된다. 부가적으로, 가스 전달 시스템 (200) 은 가스 전달 시스템 (200) 으로부터 프로세스 모듈로의 프로세스 가스 조성물 전이 지연들이 작도록, 설계되고 설치될 수 있다.
반도체 디바이스 제조를 위한 플라즈마 기반 에칭 분야에서, 매우 많은 수의 프로세스 가스 조성물들, 즉, 화학물질들이 수반될 수도 있다. 플라즈마 프로세싱 모듈들은 임의의 주어진 프로세스에 대해 특수화되는 대신 많은 수의 프로세스들을 실행할 수 있는 것으로 예상된다. 그 결과, 최신 플라즈마 기반 에칭 프로세스 모듈들은 약 20 개의 가스의 상이한 프로세스 가스 조성물들, 또는 훨씬 보다 많은 상이한 프로세스 가스 조성물들을 공급할 수 있는 가스 전달 시스템에 연결될 수도 있다. 또한, 짧고, 잘 제어된 프로세스 단계들에 대한 요구들이 플라즈마 기반 에칭 프로세스들에서 증가하고 있다. 단계 시간들은 20 초 이상 (약 2008년 이전) 에서 2015년에 5 초 이하로 감소되었고, 가까운 미래에 1 내지 2 초 이하에 도달할 것으로 예상된다. 유감스럽게도, 도 2의 가스 전달 시스템 (200) 에 의해 도시된 바와 같은, RAP 프로세싱 또는 ALD 프로세싱에 사용된 방법과 유사한 방법은 (a) 프로세스 가스 조성물 전달/핸들링 시스템의 사이즈가 프로세스 모듈 입구에 인접하게 위치되지 못하게 하고, (b) 프로세스 가스 조성물 화학물질들이 제 1 프로세스 가스 조성물 A 및 제 2 프로세스 가스 조성물 B로 편리하게 분리될 수 없기 때문에, 보다 복잡한 플라즈마 기반 에칭 프로세스들 및 연관된 툴들에 적합하지 않다. 예를 들어, 주어진 프로세스 가스가 제 1 프로세스 가스 조성물 A 및 제 2 프로세스 가스 조성물 B 양자에 존재한다면, 가스 전달 시스템은 주어진 프로세스 가스를 위해 2 개의 질량 유량 제어기들을 필요로 할 것이다. 그리고, 복수의 프로세스 가스 조성물들 내에 어떤 프로세스 가스들이 존재할 것인지 예측하는 것이 어렵기 때문에, 많은 질량 유량 제어기들의 복제품을 가져야 하고, 따라서 가스 전달 시스템을 훨씬 보다 크고 보다 비용이 많이 들게 한다. 그리고, 긴 동작 시간에 대해, 리던던트 질량 유량 제어기들은 유휴 (idle)/사용되지 않을 수 있고, 비용이 많이 드는 기술의 매우 불량한 활용을 야기한다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 예들에 비해 발전된 가스 공급 시스템은, 다목적 동작가능 거동과 조합된 급속 프로세스 가스 조성물 스위칭을 위해 사용된 프로세스 모듈들로의 프로세스 가스 조성물 전달을 제공해야 한다.
발전된 가스 공급 시스템은 불충분한 질량 유량 제어기들의 복제품을 필요로 하지 않고 미리 결정된 프로세스 모듈로 복수의 상이한 프로세스 가스 조성물들을 제공해야 한다. 그리고, 발전된 가스 공급 시스템은 질량 유량 제어기들의 고정된 캘리브레이션 특성의 관점에서, 복수의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 프로세스 모듈로의 전달의 플로우 레이트 및 타이밍을 엄격하게 제어해야 하고, 즉, 질량 유량 제어기 각각이 특정한 조성의 프로세스 가스/가스 혼합물의 정확한 플로우 제어를 위한 직접적인 캘리브레이션으로 제한되고, 다른 조성들의 프로세스 가스들/가스 혼합물들의 정확한 플로우 제어를 위해 직접적으로 캘리브레이팅되지 않는다.
복수의 프로세스 가스 조성물들이 프로세스 모듈 근방에 위치된 복수 (적어도 2 개) 의 분리된 저장부들에 사전 혼합된 형태로 저장되는 발전된 가스 공급 시스템의 예시적인 실시예들이 개시된다. 분리된 저장부들 각각은 주어진 시간에 담고 있는 프로세스 가스 조성물을 전달하기 위해 대응하는 질량 유량 제어기 및 하나 이상의 전달 제어 밸브들에 의해 프로세스 모듈로 플럼빙된다. 가스 전달 시스템은, 플라즈마 프로세싱 동안 요구되는 시간에 프로세스 모듈로의 전달을 위해 충분한 양의 규정된 프로세스 가스 조성물이 적절한 저장부 내에서 이용가능하도록, 필요에 따라 규정된 프로세스 가스 조성물로 분리된 저장부들을 충진하도록 구성되고 사용된다. 가스 전달 시스템은 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 프로세스 모듈로의 전달이 필요할 때 규정된 프로세스 가스 조성물 각각의 충분한 공급이 주어진 저장부 내에서 이용가능하다는 것을 보장하기 위해 필요에 따라 복수의 분리된 저장부들을 충진하기 위해 공동 공급 라인을 사용하도록 구성된다. 즉, 일 가스 전달 시스템은 프로세스 모듈 근방에 위치된 2 이상의 분리된 저장부들을 충진/충전하기 위해 복수의 상이한 프로세스 가스 조성물들을 공급하도록 구성된다.
프로세스 모듈로 전달된 프로세스 가스 조성물의 변화/스위칭은 현재 전달된 프로세스 가스 조성물의 소스로서 2 이상의 저장부들 간의 스위칭에 의해 달성된다. 분리된 질량 유량 제어기는 저장부로부터 프로세스 모듈로의 프로세스 가스 조성물의 플로우를 정확하게 제어하기 위해 저장부 각각의 유출부와 프로세스 모듈 사이에 배치된다. 주어진 저장부와 프로세스 모듈 사이에 배치된 분리된 질량 유량 제어기 각각은, 원래 질량 유량 제어기를 캘리브레이팅하도록 사용된 프로세스 가스 조성물과 비교하여 주어진 시간에 질량 유량 제어기를 통해 흐르는 프로세스 가스 조성물의 어떠한 차이로 인해 임의의 캘리브레이션 오프셋을 설명하는 방식으로 동작된다. 그리고, 질량 유량 제어기 각각의 캘리브레이션 오프셋을 설명하는 것은 가스 전달 시스템의 공동 공급 라인 내에 배치된 질량 유량 미터를 사용하여 실시간으로 결정된다. 주어진 저장부는 비워지고 새로운 프로세스 가스 조성물로 충진될 수 있는 한편, 또 다른 저장부는 상이한 프로세스 가스 조성물을 프로세스 모듈로 공급하도록 동시에 사용되고, 복수의 분리된 저장부들에 의해 프로세스 모듈로 공급될 수 있는 상이한 프로세스 가스 조성물들의 수에는 실질적으로 제한이 없다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 발전된 가스 공급 시스템 (300) 의 개략도를 도시한다. 발전된 가스 공급 시스템 (300) 은 복수의 프로세스 가스 조성물들 중 어느 하나 및/또는 퍼지 가스들을을 공동 공급 라인 (303) 으로 공급하도록 구성된 가스 전달 시스템 (301) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 가스 전달 시스템 (301) 은 도 1에 대해 기술된 가스 전달 시스템 (100) 과 같거나 유사하게 구성될 수 있다. 가스 전달 시스템 (301) 은 다수의 가스 공급부들 (103) 에 연결된다. 가스 전달 시스템 (301) 은 또한 진공 소스 (121) 에 의해 공동 공급 라인 (303) 상, 또는 가스 전달 시스템 (301) 내 임의의 가스 전달 스틱들 상에 진공을 유도하도록 구성될 수 있다. 가스 전달 시스템 (301) 은 또한 퍼지 가스 공급부 (117) 에 의해 공동 공급 라인 (303) 을 통한, 또는 가스 전달 시스템 (301) 내 임의의 가스 전달 스틱들 상 퍼지 가스의 플로우를 지시하도록 구성된다. 또한, 질량 유량 미터 (302) 는 공동 공급 라인 (303) 을 통한 가스 플로우 레이트의 측정치를 제공하도록 공동 공급 라인 (303) 에 유체적으로 연결된다.
공동 공급 라인 (303) 은 2 이상의 충전 제어 밸브들 (305, 307) 의 유입부들 및 배기 제어 밸브 (309) 의 유입부로 플럼빙된다. 배기 제어 밸브 (309) 는 연결 라인 (310) 으로 나타낸 바와 같이, 배기 모듈 (331) 로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 배기 모듈 (331) 은 폐기 및/또는 재활용을 위해 프로세싱될 가스들을 유도할 저압 소스로서 기능하도록 구성된다. 충전 제어 밸브들 (305, 307) 각각은 분리된 저장부 (311, 313) 로 플럼빙된 유출부를 각각 갖는다. 도 3의 예에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 연결 라인 (306) 을 통해 저장부 (311) 로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 그리고, 충전 제어 밸브 (307) 는 연결 라인 (308) 을 통해 저장부 (313) 로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 일부 예시적인 실시예들에서, 저장부 (311, 313) 각각은 약 100 cc (cubic centimeters) 로부터 500 cc로 확장하는 범위 내의 내부 체적을 갖는다. 일부 실시예들에서, 저장부 (311, 313) 각각은 약 300 cc의 내부 체적을 갖는다. 그러나, 저장부 (311, 313) 각각은 가스 공급 시스템 (300) 의 요구된 동작 파라미터들을 수용하고, 저장부들 (311, 313) 이 설치되는 위치에서 제조 설비의 공간적 제약들 내에 피팅 (fit) 하도록 필요에 따라 크기가 정해질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시예들에서, 저장부들 (311, 313) 은 프로세스 가스 조성물들을 공급할 프로세스 모듈 (325) 에 또는 근방에 설치된다. 충전 제어 밸브들 (305, 307) 및 저장부들 (311, 313) 및 배기 제어 밸브 (309) 는 가스 공급 시스템 (300) 의 가스 충전 모듈 (350) 의 부품들로서 포함된다.
저장부들 (311 및 313) 각각은 질량 유량 제어기 (315 및 317) 로 플럼빙된 유출부를 각각 갖는다. 구체적으로, 저장부 (311) 는 연결 라인 (312) 을 통해 질량 유량 제어기 (315) 로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 그리고, 저장부 (313) 는 연결 라인 (314) 을 통해 질량 유량 제어기 (317) 의 유입부로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 질량 유량 제어기 (315, 317) 각각은 약 1/3 atm (대기압) 이하, 그리고 일부 실시예들에서 약 0.1 atm 이하로의 압력 강하 (질량 유량 제어기의 유입부와 유출부 간의 압력 차) 를 작동할 수 있는 압력에 민감하지 않은 질량 유량 제어기로서 구성된다. 질량 유량 제어기들 (315, 317) 각각을 통한 플로우 레이트는 대응하는 저장부 (311, 313) 내의 압력이 변화함에 따라 최소의 변화를 나타낸다.
또한, 배기 제어 밸브 (333) 는 연결 라인 (312) 으로 플럼빙된 유입부 및 연결 라인 (334) 으로 나타낸 바와 같이, 배기 모듈 (331) 로 플럼빙된 유출부를 구비한다. 유사하게, 배기 제어 밸브 (339) 는 연결 라인 (314) 으로 플럼빙된 유입부 및 연결 라인 (340) 으로 나타낸 바와 같이 배기 모듈 (331) 로 플럼빙된 유출부를 구비한다. 배기 제어 밸브들 (333 및 339) 은 저장부들 (311 및 313) 을 각각, 바로 배기 모듈 (331) 로 비우는 것 (emptying) 을 제공하도록 동작될 수 있다. 그리고, 일부 실시예들에서, 플로우 제한기 모듈들 (335 및 341) 은 저장부들 (311, 313) 을 급속히 비우는 동안 연결 라인들 (334, 340) 을 통한 가스들의 플로우를 제어하도록 각각 연결 라인들 (334 및 340) 을 따라 설치될 수 있다. 플로우 제한기 모듈들 (335 및 341) 은 배기 모듈 (331) 을 제압하지 않고 각각 저장부들 (311 및 313) 의 급속 펌핑 아웃을 제공하도록 구성될 수 있다. 질량 유량 제어기들 (315, 317) 및 배기 제어 밸브들 (333, 339) 및 플로우 제한기 모듈들 (335, 341) 은 가스 공급 시스템 (300) 의 플로우 제어 모듈 (360) 의 부품들로서 포함된다.
질량 유량 제어기들 (315 및 317) 은 전달 제어 밸브 (319 및 321) 로 각각 플럼빙된 유출부를 갖는다. 구체적으로, 질량 유량 제어기 (315) 는 연결 라인 (316) 을 통해 전달 제어 밸브 (319) 의 유입부로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 그리고, 질량 유량 제어기 (317) 는 연결 라인 (318) 를 통해 전달 제어 밸브 (321) 의 유입부로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 일부 실시예들에서, 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 은 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물들의 플로우들을 시작하고 정지하는 정밀한 타이밍을 제공하도록 구성된 공압식 밸브들이다. 그러나, 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 이 프로세스 모듈 (325) 내에서 수행될 프로세스에 일시적으로 수용가능한 방식으로 동작 제어 신호들에 응답하도록 구성되는 한 다른 실시예들은 다른 타입들의 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 을 활용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
배기 제어 밸브 (337) 는 연결 라인 (316) 으로 플럼빙된 유입부 및 연결 라인 (338) 으로 나타낸 바와 같이 배기 모듈 (331) 로 플럼빙된 유출부를 구비한다. 유사하게, 배기 제어 밸브 (343) 는 연결 라인 (318) 으로 플럼빙된 유입부 및 연결 라인 (344) 으로 나타낸 바와 같이 배기 모듈 (331) 로 플럼빙된 유출부를 구비한다. 배기 제어 밸브들 (337 및 343) 은 각각 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 로부터 배기 모듈 (331) 로 가스 플로우를 지향시키도록 동작될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, (335 및 341과 같은) 플로우 제한기 모듈들은, 프로세스 가스가 프로세스 챔버 (325) 로 전달되어야 하는 압력과 가깝게 프로세스 챔버 (325) 로의 연결 라인들 내의 압력을 유지하기 위해, 프로세스 챔버 (325) 로의 연결 라인들 내의 압력을 0으로 감소시키지 않도록, 각각 배기 제어 밸브들 (337 및 343) 과 직렬로 설치될 수 있다. 따라서, 배기 제어 밸브들 (337 및 343) 과 직렬로 연결된 플로우 제한기 모듈들은, 프로세스 모듈 (325) 로 연결 라인(들)을 통한 그리고 배기 모듈 (331) 로 프로세스 모듈 (325) 을 통한 플로우 경로와 거의 동일한 컨덕턴스를 배기 모듈 (331) 로 가져야 한다. 또한, 일부 실시예들에서, 임의의 플로우 제한기 모듈들 (335 및 341을 포함) 은 배기될 가스의 압력을 제어하기 위해 다양한 플로우 제한기 모듈일 수 있다. 일부 실시예들에서, 다양한 플로우 제한기 모듈은 다양한 사이즈들의 선택가능한 오리피스들의 뱅크를 포함할 수 있고 그리고/또는 압전 밸브와 같이 연속적으로 조정가능한 제한일 수 있다. 전달 제어 밸브들 (319, 321) 및 배기 제어 밸브들 (337, 343) 은 가스 공급 시스템 (300) 의 가스 전달 스위치 모듈 (370) 의 부품으로서 포함된다.
일부 실시예들에서, 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 각각은 가스 스플리터 모듈 (323) 로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 도 3의 예에 도시된 바와 같이, 전달 제어 밸브 (319) 는 연결 라인 (320) 을 통해 가스 스플리터 모듈 (323) 로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 그리고, 전달 제어 밸브 (321) 는 연결 라인 (322) 을 통해 가스 스플리터 모듈 (323) 로 플럼빙된 유출부를 갖는다. 가스 스플리터 모듈 (323) 은, 예로서, 연결 라인들 (327A, 327B, 327C) 을 통해서와 같이, 프로세스 모듈 (325) 의 다양한 상이한 전달 포트들로 프로세스 가스 조성물(들)의 유입 플로우/플로우들을 지향시키도록 구성된다. 따라서, 가스 스플리터 모듈 (323) 은 프로세스 모듈 (325) 내의 상이한 위치들로 프로세스 가스 조성물(들)의 전달을 인에이블하도록 프로세스 가스 조성물(들)의 유입 플로우/플로우들을 공간적으로 분리하도록 구성될 수 있다.
도 3의 예시적인 실시예가 가스 스플리터 모듈 (323) 의 구현예를 도시하지만, 다른 예시적인 실시예들에서, 하나 이상의 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 의 유출부들이 가스 스플리터 모듈로의 유체 연결을 방해하지 않고, 프로세스 모듈 (325) 의 하나 이상의 가스 전달 포트들에 바로 플럼빙될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 또한, 프로세스 모듈 (325) 은 연결 라인 (329) 로 나타낸 바와 같이 배기 모듈 (331) 로 플럼빙된 배기 유출부를 갖는다.
일부 실시예들에서, 가스 공급 시스템 (300) 은 프로세스 모듈 (325) 상의 단일 전달 포트/존으로 2 이상의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 교번하는 플로우들을 전달하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 이들 실시예들에서, 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 로부터 각각의 연결 라인들 (320 및 322) 은 프로세스 모듈 (325) 로의 루트에서, 가능하게 가스 스플리터 모듈 (323) 내에서 결합될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 가스 공급 시스템 (300) 은 프로세스 모듈 (325) 의 상이한 전달 포트들/존들로 상이한 프로세스 가스 조성물들을 전달하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 이들 실시예들에서, 전달 제어 밸브 (319) 로부터의 연결 라인 (320) 은 프로세스 모듈 (325) 의 제 1 전달 포트/존으로 연결될 수 있고, 전달 제어 밸브 (321) 로부터의 연결 라인 (322) 은 프로세스 모듈 (325) 의 제 2 전달 포트/존으로 연결될 수 있다. 일부 프로세스 모듈들 (325), 예컨대 플라즈마 기반 에칭 모듈들에서, 프로세스 가스의 주 플로우는 주입기 또는 샤워헤드를 통해 반응 존의 중심 위치, 즉, 제 1 전달 포트/존으로 제공되는 한편, 사이드 튜닝 가스는 프로세스 모듈 (325) 의 주변 벽들에 위치된 전달 포트들 (주입기들), 즉, 제 2 전달 포트/존으로 제공된다. 가스 공급 시스템 (300) 은 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 복수의 저장부들 (311, 313) 로의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 전달에 의해, 상이한 전달 포트들/존들로 상이한 프로세스 가스 조성물들의 전달을 허용한다는 것이 이해될 것이다. 또한, 보다 많은 저장부들, 즉, 3 이상의 저장부들의 사용은 프로세스 모듈 (325) 의 상이한 전달 포트들/존들로 전달된 프로세스 가스 조성물들의 급속 스위칭을 제공한다는 것이 이해될 것이다.
프로세스 모듈 (325) 은 본질적으로, 내부의 프로세싱 동작들에 영향을 주도록 하나 이상의 프로세스 가스 조성물(들)이 프로세스 모듈 (325) 로 공급되는, 반도체 디바이스 제조에 사용된 임의의 타입의 프로세스 모듈일 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 프로세스 모듈 (325) 은, 프로세싱될 기판에 노출 시 플라즈마를 생성하기 위해, 내부의 프로세스 가스 조성물에 RF 전력을 인가하도록 구성된 플라즈마 프로세싱 챔버이며, 그래서 이온들 및/또는 라디칼들과 같은 플라즈마의 반응성 구성물들이 기판의 노출된 부분들을 개질하도록 동작한다. 도 3에서, 예를 들어, 프로세스 모듈 (325) 은 상단 윈도우 (382) 위에 위치된 코일 안테나 (380) 와 상단 윈도우 (382) 아래에 형성된 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 을 갖는 것으로 도시된다. 프로세스 모듈 (325) 내에서 플라즈마 프로세싱을 겪을 기판 (386) 은 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 아래 기판 지지부 (384) 상에 배치된다. 다양한 실시예들에서, 기판 지지부 (384) 는 정전 척 또는 다른 타입의 기판 지지 부재일 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에서, 기판 지지부 (384) 는 다양한 냉각 메커니즘들, 가열 메커니즘들, 클램핑 메커니즘들, 바이어스 전극들, 및/또는 센서들을 포함하도록 구성될 수 있고, 센서들은 다른 파라미터들 중에서, 온도, 압력, 전압, 및/또는 전류의 측정치를 제공할 수 있다. 프로세스 모듈 (325) 은 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 및 기판 지지부 (384) 를 둘러싸는 상단 윈도우 (382) 와 함께, 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 둘레에 형성된 외측 구조체를 포함한다. 챔버 (101) 의 외측 구조체는 전기적으로 도전성 재료로 형성될 수 있고 기준 접지 전위 (113) 에 전기적 접속한다.
동작 동안, 프로세스 모듈 (325) 은, 도 3에 연결 라인들 (327A, 327B, 327C) 로 예시된 바와 같이, 하나 이상의 전달 포트들에 의해 하나 이상의 프로세스 가스 조성물(들) 을 수용하고, RF 전력이 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 내에서 하나 이상의 프로세스 가스 조성물(들)을 플라즈마 (388) 로 변환하기 위한 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 내에서 전자기장을 생성하도록, RF 전력은 코일 안테나 (380) 에 인가된다. 이어서, 이온들 및/또는 라디칼들과 같은 플라즈마 (388) 의 반응성 구성물들이 기판 (386) 의 노출된 표면들의 일부들과 상호작용한다. 예시적인 실시예에서, 본 명세서에 사용된 바와 같이 용어 기판 (109) 은 반도체 웨이퍼를 참조한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 기판 (109) 은 사파이어, GaN, GaAs 또는 SiC, 또는 다른 기판 재료들로 형성된 기판들을 참조할 수 있고, 유리 패널들/기판들, 금속 호일들, 금속 시트들, 폴리머 재료들, 등을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다양한 실시예들에서, 본 명세서에서 참조된 바와 같은 기판 (109) 은 형태, 형상, 및/또는 사이즈가 가변할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 참조된 바와 같은 기판 (109) 은 200 ㎜ (millimeters) 반도체 웨이퍼, 300 ㎜ 반도체 웨이퍼, 또는 450 ㎜ 반도체 웨이퍼에 대응할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 참조된 바와 같은 기판 (109) 은 다른 형상들 중에서, 플랫 패널 디스플레이를 위한 직사각형 기판과 같이, 비원형 기판에 대응할 수도 있다.
도 3에 도시된 프로세스 모듈 (325) 은 ICP (inductively coupled plasma) 프로세싱 모듈의 예이다. 다른 실시예들에서, 프로세스 모듈 (325) 은 상이한 타입의 플라즈마 프로세싱 모듈일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세스 모듈 (325) 은 ICP 프로세싱 모듈과 유사한 TCP (transformer coupled plasma) 프로세싱 모듈일 수 있다. 그리고, 일부 실시예들에서, 프로세스 모듈 (325) 은 CCP (capacitively coupled plasma) 프로세싱 모듈일 수 있고, CCP 프로세싱 모듈은 ICP 프로세싱 모듈에서 사용된 코일 안테나 (380) 대신 하나 이상의 전극들로 전달된 RF 전력을 갖는 챔버 내에 배치된 하나 이상의 전극들을 포함한다. CCP 프로세싱 모듈에서, 하나 이상의 전극들은 하나 이상의 상단 전극 (예를 들어, 다른 것들 중에서, 샤워헤드 전극 또는 고체 전극), 하단 전극 (예를 들어, 다른 것들 중에서, 정전 척 또는 기판 지지부), 및 측면 전극 (예를 들어, 다른 것들 중에서 주변 링-형상 전극) 을 포함할 수 있고, 상단 전극, 하단 전극 및 측면 전극은 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 을 둘러싸도록 구성된다. CCP 프로세싱 모듈의 하나 이상의 전극들로 전달된 RF 전력은 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 내에 존재하는 하나 이상의 프로세스 가스 조성물(들)을 통해 하나 이상의 전극들로부터 기준 접지 전위로 송신되고, 이렇게 함으로써 플라즈마 프로세싱 영역 (388A) 내의 하나 이상의 프로세스 가스 조성물(들)을 플라즈마 (388) 로 변환한다.
상기 언급된 ICP, TCP, 및 CCP 프로세스 모듈 (325) 예들은 기술의 용이성을 위해 단순화된 방식으로 논의되었다는 것이 이해되어야 한다. 실제로, ICP, TCP, CCP, 또는 일부 다른 타입의 프로세스 모듈 (325) 은 본 명세서에 기술되지 않은 많은 컴포넌트들을 포함하는 복잡한 시스템이다. 그러나, 타입과 무관하게, 프로세스 모듈 (325) 은 특정한 결과를 얻기 위해 기판 (386) 의 프로세싱을 인에이블하기 위해 세심하게 제어된 조건들 하에서 하나 이상의 프로세스 가스 조성물(들)의 제어된 플로우들을 수용하도록 연결된다는 것이 본 논의에 대해 이해될 것이다. 프로세스 모듈 (325) 에 의해 수행될 수도 있는 플라즈마 프로세싱 동작들의 예들은 다른 것들 중에서, 에칭 동작들, 증착 동작들, 및 애싱 동작들을 포함한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 제어 모듈 (400) 과 인터페이싱된 가스 공급 시스템 (300) 을 도시한다. 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 가스 공급 시스템 (300) 내 컴포넌트 각각으로부터 상태 입력들을 수신하도록 구성될 수 있고, 상태 입력들은 컴포넌트 각각의 현재 동작 조건 및 다른 것들 중에서, 컴포넌트 각각에 나타난 온도, 압력, 및 플로우 레이트의 측정치들을 나타낸다. 또한, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은, 가스 공급 시스템 (300) 의 전체 동작이 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 의해 동기화될 수 있도록, 가스 공급 시스템 (300) 내의 컴포넌트 각각으로의 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 구성된다.
예를 들어, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 주어진 가스 공급 라인을 온라인으로 및/또는 주어진 가스 공급 유닛을 오프라인으로 가스 공급부들 (103) 내의 가스 공급 유닛 각각의 동작을 제어하도록 그리고 설치된 가스 공급 유닛 각각의 충진 레벨들을 모니터링하도록 구성되고 연결된다. 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 가스 전달 시스템 (301) 내 가스 전달 스틱 각각의 동작을 제어하도록 구성되고 연결된다. 보다 구체적으로, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 가스 전달 시스템 (301) 내 가스 전달 스틱 각각 내의 LOTO 밸브, 1차 밸브, 질량 유량 제어기, 및 2차 밸브 각각의 동작을 제어하도록 구성되고 연결된다. 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 질량 유량 제어기 각각에 의해 측정될 때 플로우 레이트 측정치를 포함하는, 가스 전달 시스템 (301) 내 가스 전달 스틱 각각 내의 LOTO 밸브, 1차 밸브, 질량 유량 제어기, 및 2차 밸브 각각으로부터 상태 입력들을 수신하도록 구성되고 연결된다.
부가적으로, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 가스 전달 시스템 (301) 내 퍼지 밸브 및 배출 밸브의 동작을 제어하고, 퍼지 밸브 및 배출 밸브로부터의 상태 입력들을 수신하도록 구성되고 연결된다. 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 퍼지 가스 공급부 (117) 및 진공 소스 (121) 의 동작을 제어하고, 그리고 퍼지 가스 공급부 (117) 및 진공 소스 (121) 로부터의 상태 입력들을 수신하도록 구성되고 연결된다. 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 질량 유량 미터 (302) 에 의해 측정될 때 공동 공급 라인 (303) 내 플로우 레이트를 나타내는, 질량 유량 미터 (302) 로부터 플로우 레이트 측정 데이터를 수신하도록 구성되고 연결된다.
가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 가스 충전 모듈 (350) 내 충전 제어 밸브들 (305, 307) 및 배기 밸브 (309) 의 동작을 제어하고 상태를 모니터링하도록 구성되고 연결된다. 그리고, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 저장부 (311 및 313) 각각 내의 온도 및 압력 및 충진 레벨을 모니터링하는 것을 포함하여, 가스 충전 모듈 (350) 내 저장부들 (311 및 313) 의 동작을 제어하고 상태를 모니터링하도록 구성되고 연결된다. 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 플로우 제어 모듈 (360) 내 질량 유량 제어기들 (315, 317) 및 배기 밸브들 (333, 339) 그리고 존재한다면, 플로우 제한기 모듈들 (335, 341) 의 동작을 제어하고 상태를 모니터링하도록 구성되고 연결된다. 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 가스 전달 스위치 모듈 (370) 내 전달 제어 밸브들 (319, 321) 및 배출 밸브들 (337, 343) 의 동작을 제어하고 상태를 모니터링하도록 구성되고 연결된다.
가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 가스 스플리터 모듈 (323) 의 동작을 제어하고 상태를 모니터링하도록 구성되고 연결된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 스플리터 모듈 (323) 은 얼마나 많은 프로세스 가스가 상이한 플로우 경로들을 통해 프로세스 모듈 (325) 로 지향되는 지를 동적으로 제어하도록 구성될 수도 있고, 가스 스플리터 모듈 (323) 에 의한 이 동적 제어는 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 의해 지시될 수 있다. 또한, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 얼마나 많은 프로세스 가스가 가스 스플리터 모듈 (323) 내 또는 가스 스플리터 모듈 (323) 외의 주어진 플로우 경로를 통해 흐르는 지를 나타내는 다양한 센서 측정치들을 수신하도록 연결될 수 있다. 그리고, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 배기 모듈을 통한 가스 플로우들을 모니터링하고 배기 모듈로 가스들을 인출하도록 사용된 압력을 조정하는 것을 포함하는, 배기 모듈 (331) 의 동작을 제어하고 모니터링하도록 구성되고 연결될 수 있다.
가스 공급 제어 모듈 (400) 은 또한 가스 공급 시스템 (300) 및/또는 RF 전력 공급 시스템 (410) 의 동작 제어와 관련하여 스케줄러 모듈 (401) 로부터 입력을 수신하도록 구성되고 연결된다. 예를 들어, 스케줄러 모듈 (401) 은 프로세스 모듈 (325) 내 기판에 대해 특정한 프로세스를 수행하기 위해 가스 공급 시스템 (300) 내 컴포넌트 각각의 동작에 대한 타이밍 스케줄 및/또는 타이밍 명세들을 명시하는 입력을 가스 공급 제어 모듈 (400) 로 제공할 수 있다. 그리고, 일부 실시예들에서, 스케줄러 모듈 (401) 은 프로세스 입력 모듈 (403) 로부터 스케줄러 모듈 (401) 에서 수신된 요건들에 기초하여 프로세스 모듈 (325) 내 기판에 대해 특정한 동작을 수행하도록 가스 공급 시스템 (300) 내 컴포넌트 각각의 동작에 대한 타이밍 스케줄 및/또는 타이밍 명세들을 전개하고 구현하는 계산 능력을 갖도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로세스 입력 모듈 (403) 로부터 스케줄러 모듈 (401) 에서 수신된 요건들은 프로세스 모듈 (325) 내 기판에 대해 특정한 프로세스를 수행하기 위한 레시피를 포함할 수 있다. 이 예에서, 스케줄러 모듈 (401) 은 입력으로서 규정된 레시피를 취하고, 규정된 레시피에 따라 기판을 프로세싱하기 위해, 가스 공급 시스템 (300) 내 다양한 컴포넌트들에 대한 특정한 제어 시퀀스를 전개할 것이다. 다양한 실시예들에서, 레시피는 프로세스 모듈 (325) 이 특정한 상태들로 설정되는 프로세싱 단계들의 명세를 포함한다. 예를 들어, 프로세싱 단계 각각에 대한 레시피 명세의 일부는 사용될 하나 이상의 프로세스 가스 조성물(들) 및 대응하는 플로우 레이트(들)의 명세를 포함할 수 있다.
가스 공급 제어 모듈 (400) 은 스케줄러 프로세스를 실행한다. 스케줄러 모듈 (401) 은 프로세스 입력 모듈 (403) 에 의해 제공된 바와 같은 레시피 설정사항들에서 명시된 바와 같은 특정한 플로우 레이트로 특정한 프로세스 가스 조성물의 프로세스 모듈 (325) 로의 플로우를 제공하도록, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 을 포함하여, 가스 공급 시스템 (300) 에 지시하도록 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 스케줄러 프로세스를 제공한다. 결국, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 올바른 프로세스 가스 조성물이 대응하는 질량 유량 제어기 (315, 317) 로 하여금 정확한 방식으로 동작하게 하도록 충분한 압력 및 적절한 시간에 저장부들 (311, 313) 중 적절한 하나의 저장부 내에 존재한다는 것을 보장하기 위해 가스 공급 시스템 (300) 의 동작을 지시한다. 일부 실시예들에서, 스케줄러 모듈 (401) 은 상태 머신으로서 동작하는 한편, 다른 프로세스들 (가능하면 다른 상태 머신들) 이 저장부들 (311, 313), 질량 유량 제어기들 (315, 317), 및 가스 공급 시스템 (300) 내 다른 컴포넌트들의 조건들/상태들을 모니터링하도록 동작한다. 이들 모니터링 프로세스들은 또한 가스 공급 시스템 (300) 내 조건들과 관련하여 스케줄러 모듈 (401) 로 메시지들을 전송하도록 규정된다. 예를 들어, 메시지들은 저장부들 (311, 313) 이 용량이 가득찼는지 또는 진공인지를 나타낼 수 있다.
메시지들은 또한 이들의 상태에 기초하여 저장부 (311, 313) 각각의 결정된 우선순위를 나타낼 수 있다. 저장부 (311, 313) 각각의 우선순위는 어떤 프로세스 가스 조성물이 전달되어야 하는지 그리고 어느 저장부 (311, 313) 로 전달되어야 하는지 결정하기 위해 스케줄러 모듈 (401) 에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 주어진 저장부 (311, 313) 내 압력이 강하한다는 것을 검출하는 모니터링 프로세스는, 주어진 저장부 (311, 313) 의 압력이 주어진 저장부 (311, 313) 가 재충진되어야 하는 저압 문턱값에 보다 가까워짐에 따라, 주어진 저장부 (311, 313) 에 대해 증가하는 우선순위를 나타내는 메시지를 스케줄러 모듈 (401) 로 전송할 수 있다. 반대로, 주어진 저장부 (311, 313) 가 재충진됨에 따라 주어진 저장부 (311, 313) 내 압력이 상승하는 것을 검출하는 모니터링 프로세스는, 주어진 저장부 (311, 313) 의 압력이 주어진 저장부 (311, 313) 가 가득찬 것으로 간주되는 만 (full) 압력 문턱값에 보다 가까워짐에 따라 주어진 저장부 (311, 313) 에 대해 감소하는 우선순위를 나타내는 메시지를 스케줄러 모듈 (401) 로 전송할 수 있다. 디스펜싱/비우는 저장부와 같이 일 저장부 (311, 313) 의 우선순위가 충전/충진 저장부와 같이 또 다른 저장부 (311, 313) 의 우선순위를 초과할 때, 스케줄러 모듈 (401) 은 적절한 프로세스 가스 조성물을 가장 높은 우선순위를 갖는 저장부 (311, 313) 로 전달할 동작들의 시퀀스를 실행하도록 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 지시할 수 있다.
일부 실시예들에서, 스케줄러 모듈 (401) 은 또한 질량 유량 제어기들 (315, 317) 중 하나 이상으로부터 특정한 유출 플로우들의 전달을 트리거하는 메시지들, 뿐만 아니라 가스 공급 시스템 (300) 의 초기화를 트리거하는 메시지들, 특정한 프로세스 가스 조성물이 명시된 시간에 프로세스 모듈 (325) 로 나중의 전달을 위해 준비될 수 있도록, 특정한 시간에 특정한 프로세스 가스 조성물로의 저장부 (311, 313) 의 사전 충전/사전 충진을 트리거하는 메시지들을 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스케줄러 모듈 (401) 은 가스 공급 시스템 (300) 이 다가오는 프로세스 단계들을 준비하도록 동작할 수 있도록 예측 능력들을 갖도록 규정된다. 스케줄러 모듈 (401) 의 예측 능력들은 어떤 시간들에 어느 저장부들 (311, 313) 에 어떤 프로세스 가스 조성물들이 놓여져야 하는지 결정을 가능하게 한다. 예를 들어, 프로세스 가스 조성물 A 및 프로세스 가스 조성물 B의 급속 교번, 예컨대 ABABABAB를 필요로 하는 프로세스를 고려한다. 이 예에서, 프로세스 가스 조성물 A가 저장부 (311) 로부터 전달되는 동안, 스케줄러 모듈 (401) 은 프로세스 가스 조성물 B로 저장부 (313) 를 충전함으로써 프로세스 가스 조성물 B로의 다가오는 전이를 준비하기 위해 가스 공급 시스템 (300) 을 동작시키도록 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 지시한다. 이어서, 저장부 (313) 로부터 프로세스 가스 조성물 B의 전달로의 전이시, 스케줄러 모듈 (401) 은 다음 프로세스 단계가 프로세스 가스 조성물 A를 필요로 한다는 것을 인식하고, 결국 필요하다면, 프로세스 가스 조성물 A로 저장부 (311) 를 재충진하기 위해 가스 공급 시스템 (300) 을 동작시키도록 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 지시한다.
상기에 나타낸 바와 같이, 가스 공급 시스템 (300) 및 연관된 가스 공급 제어 모듈 (400) 그리고 스케줄러 모듈 (401) 은 상이한 프로세스 가스 조성물들 간의 급속 교번을 제공한다. 또한, 가스 공급 시스템 (300) 을 통해 전달될 수 있는 상이한 프로세스 가스 조성물들의 수는 본질적으로 비한정적이다. 예를 들어, 3 가지 프로세스 가스 조성물 A, 프로세스 가스 조성물 B, 및 프로세스 가스 조성물 C, 예컨대 ABCABC를 전달하는 경우, 스케줄러 모듈 (401) 은 저장부 (311) 로부터 프로세스 가스 조성물 A를 전달하고, 저장부 (313) 로부터 프로세스 가스 조성물 B를 전달하고, 동시에 저장부 (311) 를 배기하고 프로세스 가스 조성물 C로 저장부 (311) 를 재충진하고, 이어서, 저장부 (311) 로부터 프로세스 가스 조성물 C를 전달하고, 동시에 저장부 (313) 를 배기하고 프로세스 가스 조성물 A로 저장부 (313) 를 재충진하고, 이어서 저장부 (313) 로부터 프로세스 가스 조성물 A를 전달하고 동시에 저장부 (311) 를 배기하고 프로세스 가스 조성물 B로 저장부 (311) 를 재충진하고, 계속해서 이렇게 하도록 가스 공급 시스템 (300) 을 동작시키기 위해 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 지시한다.
스케줄러 모듈 (401) 은 다가오는 프로세스 단계들을 위해 저장부들을 충전하고 준비하기 위한 시간의 사용을 최적화하도록 저장부들만큼 많은 프로세스 단계들을 예견하도록 규정될 수 있다. 상기 기술된 스케줄러 모듈 (401) 동작들은 예로서 제공되었고, 스케줄러 모듈 (401) 이 동작할 수 있는 모든 가능한 방법들을 나타내지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 스케줄러 모듈 (401) 은 많은 상이한 알고리즘들에 따라 동작하도록 규정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 스케줄러 모듈 (401) 은 프로세스 입력 모듈 (403) 에 의해 예상된 프로세스 가스 조성물 플로우를 사용하여 프로그래밍될 수 있고, 어느 시간들에 어느 저장부들로 어느 프로세스 가스 조성물이 전송되어야 하는지 결정하도록 동작할 수 있다. 그리고 결국, 스케줄러 모듈 (401) 은 대응하는 미리 결정된 스케줄로 동작하도록 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 지시할 수 있다.
부가적으로, 스케줄러 모듈 (401) 은 RF 전력 공급 시스템 (410) 내의 RF 제어 모듈 (405) 에 연결될 수 있다. RF 제어 모듈 (405) 은 RF 전력 생성 모듈 (407) 의 동작을 제어하도록 구성되고 연결된다. RF 전력 생성 모듈 (407) 은 프로세싱 모듈 (325) 로의 송신을 위해 RF 신호들의 형태로 RF 전력을 생성하도록 구성된다. RF 전력 생성 모듈 (407) 에 의해 생성된 RF 신호들은 매칭 모듈 (409) 을 통해 송신된다. 매칭 모듈 (409) 은, RF 전력 생성 모듈 (407) 에 의해 생성된 RF 신호들이 프로세싱 모듈 (325) 내의 플라즈마 (388) 부하로 효과적으로 송신될 수 있도록 임피던스 매칭하도록 구성된다. 일반적으로 말하면, 매칭 모듈 (409) 은 프로세싱 모듈 (325) 로의 송신 시 RF 신호들이 맞닥뜨리게 되는 임피던스를 튜닝하도록 조정될 수 있는 캐패시터들 및 인덕터들의 네트워크이다.
다양한 실시예들에서, RF 전력 생성 모듈 (407) 은 하나 이상의 주파수들에서 동작하는 하나 이상의 RF 전력 소스들을 포함할 수 있다. 복수의 RF 주파수들은 동시에 동일한 프로세싱 모듈 (325) 에 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력 신호들의 1 ㎑ (kiloHertz) 로부터 100 ㎒ (megaHertz) 까지 연장하는 범위 내로 설정된다. 일부 실시예들에서, RF 전력 신호들의 주파수들은 400 ㎑로부터 60 ㎒까지 연장하는 범위 내로 설정된다. 일부 실시예들에서, RF 전력 신호들은 약 13.56 ㎒의 주파수로 생성된다. 일부 실시예들에서, RF 전력 생성 모듈 (407) 은 2 ㎒, 27 ㎒, 및 60 ㎒의 주파수들로 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 일부 실시예들에서, RF 전력 생성 모듈 (407) 은 약 1 ㎒ 로부터 약 60 ㎒까지 연장하는 주파수 범위 내의 하나 이상의 고 주파수 RF 신호들을 생성하고, 약 100 ㎑ 로부터 약 1 ㎒까지 연장하는 주파수 범위 내의 하나 이상의 저 주파수 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 상기 언급된 RF 주파수 범위들은 예로서 제공되었다는 것이 이해되어야 한다. 실제로, RF 전력 생성 모듈 (407) 은 프로세싱 모듈 (325) 을 적절히 동작시키기 위해 필요하다면 본질적으로 임의의 주파수를 갖는 본질적으로 임의의 RF 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, RF 전력 공급 시스템 (410) 은 특정한 RF 신호 주파수들이 프로세스 모듈 (325) 로 송신된다는 것을 보장하도록, 주파수 기반 필터링 즉, 고역 통과 필터링 및/또는 저역 통과 필터링을 포함할 수 있다.
RF 전력 공급 시스템 (410) 으로부터 프로세스 모듈 (325) 로의 RF 전력의 공급은 프로세스 모듈 (325) 로의 특정한 프로세스 가스 조성물의 공급과 상관될 수 있다. 예를 들어, 일부 프로세싱 동작들에서, 프로세스 모듈 (325) 로의 RF 전력 공급부는 프로세스 모듈 (325) 로의 특정한 프로세스 가스 조성물의 전달을 펄싱하는 조정된 방식으로 펄싱될 수 있다. 그리고, 일부 프로세싱 동작들에서, 프로세스 모듈 (325) 로 전달된 프로세스 가스 조성물들의 타입은 프로세스 모듈 (325) 로 전달된 RF 전력의 특성의 연관된 변화와 함께 주어진 시간에 변화될 수 있다. 스케줄러 모듈 (401) 은, 프로세싱 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물(들)의 전달과 RF 전력의 전달 사이에 목표된 균형을 달성하기 위해, 가스 공급 제어 모듈 (400) 및 RF 전력 공급 시스템 (410) 의 동작들을 지시하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 스케줄러 모듈 (401) 은 가스 공급 제어 모듈 (400) 및/또는 RF 제어 모듈 (405) 에 의해 보고된 바와 같은 실시간 프로세싱 조건들을 모니터링하고, 차례로 가스 공급 시스템 (300) 및/또는 RF 전력 공급 시스템 (410) 내 다양한 컴포넌트들을 위한 제어 시퀀스로 필요한 조정들을 생성하도록 규정되어, 수동을 가능한 것보다 훨씬 보다 빠른 시간 스케일로 가스 공급 시스템 (300) 및 RF 전력 공급 시스템 (410) 의 자동화된 동작을 인에이블할 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 가스 공급 시스템 (300) 은 요구된 프로세스 가스 조성물이 프로세스 모듈 (325) 로 전달되어야 할 때, 적어도 하나의 저장부들 (311, 313) 이 충분한 요구된 프로세스 가스 조성물을 담도록 공동 공급 라인 (303) 을 통해 저장부들 (311 및 313) 로 시분할 방식으로 프로세스 가스 조성물들을 공급하도록 동작된다. 저장부들 (311 및 313) 의 충진을 제공하기 위해, 프로세스 가스 조성물들은 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 을 통해 저장부들 (311, 313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달된 프로세스 가스 조성물들의 플로우 레이트에 비해 고 플로우 레이트로 전달된다. 일부 실시예들에서, 가스 전달 시스템 (301) 은 도 1의 가스 전달 시스템 (100) 과 동일하거나 유사하지만, 질량 유량 제어기들 (109A 내지 109L) 이 고 플로우 레이트 질량 유량 제어기들로 규정된다. 그리고, 일부 실시예들에서, 가스 전달 시스템 (301) 내 고 플로우 레이트 질량 유량 제어기들은 1000 sccm (standard cubic centimeters) 이상의 플로우 레이트들로 공동 공급 라인 (303) 내로 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우를 제공하도록 구성된다. 또한, 가스 전달 시스템 (301) 내 질량 유량 제어기들은 고 유출부 압력 조건들 하에서 동작되도록 구성된다.
저장부들 (311, 313) 중 하나를 제어하기 위해 (또는 저장부들 내의 기존의 레벨의 프로세스 가스 조성물에 추가하기 위해), 목표된 프로세스 가스 조성물의 플로우는, 공동 공급 라인 (303) 내에서 목표된 프로세스 가스 조성물의 상대적으로 순수한 플로우를 확립하기 위해, 배기 밸브 (309) 를 개방함으로써 배기 모듈 (331) 로 공동 공급 라인 (303) 을 방출하는 동안 공동 공급 라인 (303) 을 통해 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 목표된 프로세스 가스 조성물의 플로우를 개시함으로써 공동 공급 라인 (303) 내에서 확립된다. 이어서, 배기 밸브 (309) 는 폐쇄되고, 프로세스 가스 조성물이 목표된 레벨로 저장부 (311, 313) 를 충진하도록 공동 공급 라인 (303) 으로부터 저장부 (311, 313) 로 흐르도록, 충진될 저장부 (311, 313) 에 대한 충전 제어 밸브 (305, 307) 는 개방된다. 일부 실시예들에서, 목표된 프로세스 가스 조성물을 공동 공급 라인 (303) 을 통해 흘리기 전에, 공동 공급 라인 (303) 을 씻어내기 위해 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 을 통해 배기 모듈 (331) 로 퍼지 가스를 흘린다. 일부 실시예들에서, 저장부들 (311, 313) 의 충진은 저장부들 (311, 313) 내에서 측정된 압력에 기초하여 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 의해 모니터링되고 제어될 수 있다. 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물을 공급하기 위해 현재 사용되지 않는 저장부 (311, 313) 는 다음 프로세스 단계에서의 사용을 위해 충진되고 준비될 수 있어서, 다음 프로세스 단계로 스위칭할 시간이면, 요구된 프로세스 가스 조성물은 충진되고 준비된 저장부 (311, 313) 로부터 즉시 전달될 수 있다.
일부 실시예들에서, 저장부들 (311, 313) 의 충진은 프로세스 모듈 (325) 에서 수행될 주어진 프로세싱 동작에 대해 확립된 스케줄에 기초한다. 또한, 일부 실시예들에서, 저장부들 (311, 313) 의 충진은, 주어진 저장부들 (311, 313) 내 압력이 설정점 압력에 도달할 때 가스 전달 시스템 (301) 이 필요하다면 주어진 저장부 (311, 313) 를 충진하기 위해 동작하도록, 저장부 (311, 313) 내에서 측정된 압력들에 기초할 수 있다. 측정된 조건들, 예를 들어, 저장부들 (311, 313) 내 압력에 기초하여 필요에 따라 저장부들 (311, 313) 을 충진하기 위한 가스 전달 시스템 (301) 의 동작은, 필요에 따라 저장부들 (311, 313) 내 조건들을 모니터링하고 가스 전달 시스템 (301) 및 가스 충전 모듈 (350) 의 동작을 지시하도록 가스 공급 제어 모듈 (400) 의 동작을 통해 자동화된 방식으로 효과적으로 구현될 수 있다.
질량 유량 제어기들 (315 및 317) 은 저장부 (311 및 313) 로부터 프로세스 가스 조성물의 전달을 각각 제공하고, 정확하게 동작하기 위해 질량 유량 제어기에 대해 요구된 최소 압력 이상으로 저장부 (311, 313) 내 압력이 유지되는 한, 저장부 (311, 313) 가 동시에 충진된다. 또한, 질량 유량 제어기 (315 및 317) 각각은 입력에서 가변하는 압력의 존재시 동작하도록 구성되는 한편, 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물의 특히 안정적인 플로우를 계속해서 제공한다. 또한, 일부 프로세싱 단계들에서, 복수의 저장부들 (311 및 313) 및 이들의 대응하는 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 은 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물들을 전달하기 위해 동시에 사용/동작될 수 있다.
질량 유량 제어기들 (315 및 317) 은, 질량 유량 제어기들 (315, 317) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물들의 전달을 위한 시간이 최소이도록 프로세스 모듈 (325) 에 충분히 가깝게 위치된다. 일부 실시예들에서, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 은 질량 유량 제어기 (315, 317) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물의 전달 시간이 1 초 미만이도록 프로세스 모듈 (325) 에 대해 위치된다. 일부 실시예들에서, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 은 질량 유량 제어기 (315, 317) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물의전달 시간이 0.5 초 미만이도록 프로세스 모듈에 대해 위치된다. 일부 실시예들에서, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 과 프로세스 모듈 (325) 간의 거리는 약 2 피트 미만이다. 일부 실시예들에서, 프로세스 모듈 (325) 과 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 의 유출부 각각 간의 플럼빙된 거리는 실질적으로 같다. 일부 실시예들에서, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 의 동작의 스케줄링, 예를 들어, 온되는 시간, 온되는 지속기간, 오프되는 시간, 등은 프로세스 모듈 (325) 과 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 의 유출부 각각 간의 플럼빙된 거리를 고려하여 규정될 수 있다.
질량 유량 제어기들 (315 및 317) 은 특정한 가스 또는 가스 혼합물의 조성에 기초하여 캘리브레이팅된다. 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 에 의해 수행된 플로우 레이트 측정은 캘리브레이션이 기초하는 특정한 프로세스 가스 조성물에 대해 정확할 것이다. 그러나, 캘리브레이션이 기초하는 특정한 프로세스 가스 조성물들과 상이한 프로세스 가스 조성물에 대해, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 에 의해 제공된 플로우 레이트 측정치들 및 대응하는 플로우 레이트 제어는 캘리브레이션을 벗어날 것이고 부정확할 것이다. 따라서, 가스 공급 시스템 (300) 이 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 에 의해 프로세스 모듈 (325) 로 본질적으로 임의의 프로세스 가스/가스 혼합물의 조성물의 전달을 제공하도록 구성되기 때문에, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달된 프로세스 가스 조성물들의 정확한 플로우 레이트를 얻기 위해, 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 에 의해 보고된 플로우 레이트들에 적절한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하고 적용할 필요가 있다. 공동 공급 라인 (303) 을 통해 전달된 프로세스 가스 조성물 각각에 대한 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 의 인시츄 캘리브레이션을 위한 방법들이 본 명세서에 개시된다.
일부 실시예들에서, 공동 공급 라인 (303) 상의 질량 유량 미터 (302) 는 공동 공급 라인 (303) 을 통해 그리고 궁극적으로 질량 유량 제어기들 (315, 317) 을 통해 저장부들 (311, 313) 로 전달된 상이한 프로세스 가스 조성물 각각에 대해 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 에 적용될 수 있는 캘리브레이션 조정 인자를 결정하도록 사용된다. 질량 유량 제어기들 (315, 317) 은 질량 유량 미터 (302) 와 동일한 플로우 측정 기술을 통합할 수 있다. 그러나, 질량 유량 제어기들 (315, 317) 은 플로우 제어 밸브 및 질량 유량 미터 (302) 내에 존재하지 않는 부가적인 제어 회로를 포함할 것이다. 질량 유량 미터 (302) 및 질량 유량 제어기들 (315, 317) 이 동일한 패밀리, 즉, 동일한 제조사 및 동일한 플로우 레이트 기술 (열-기반, 압력-기반, 등) 로부터일 때, 그러면 주어진 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정된 캘리브레이션 조정 인자는 주어진 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 제어기들 (315, 317) 에 동일하게 적용가능할 것이다. 이러한 고려 사항에 기초하여, 공동 공급 라인 (303) 상의 질량 유량 미터 (302) 는, 캘리브레이션 조정 인자가 공동 공급 라인 (303) 을 통해 흐르고 결국 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 의 캘리브레이션 조정을 위해 사용될 상이한 타입의 프로세스 가스 조성물 각각을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정될 수 있도록 질량 유량 제어기들 (315, 317) 과 동일한 패밀리로부터 의도적으로 선택된다.
주어진 프로세스 가스 조성물이 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 공급될 때, 가스 전달 시스템 (301) 내의 플로우 제어기들은 공동 공급 라인 (303) 으로의 프로세스 가스 조성물 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻도록 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 예로서 도 1의 가스 전달 시스템 (100) 을 참조하여, 공동 매니폴드 (113) 로 결국 (도 3의 가스 공급 시스템 (300) 의) 공동 공급 라인 (303) 으로 가스를 전달하도록 동작되는, 질량 유량 제어기 (109A 내지 109L) 각각은 전달하는 특정한 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정치를 제공하도록 캘리브레이팅될 것이다. 따라서, 주어진 시간에 공동 공급 라인 (303) 을 통해 주어진 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트 (Q1) 의 정확한 측정치는 주어진 시간에 공동 공급 라인 (303) 으로 가스를 활발하게 전달하는 가스 전달 시스템 (301) 내 질량 유량 제어기들 (109A 내지 109L) 에 의해 보고된 플로우 레이트들을 합산함으로써 결정될 수 있다. 그리고, 주어진 시간에 공동 공급 라인 (303) 으로의 주어진 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트 (Q1) 의 이 정확한 측정치는 주어진 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대한 캘리브레이션 조정 인자 (k) 를 결정하도록 사용될 수 있다.
예를 들어, 공동 공급 라인 (303) 내의 주어진 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 의해 보고될 플로우 레이트 (Q2) 는 질량 유량 미터 (302) 에 의해 보고될 플로우 레이트 (Q2) 로 곱할 때 공동 공급 라인 (303) 내에 주어진 프로세스 가스 조성물의 정확한 플로우 레이트 (Q1) 를 산출할 곱셈 상수 캘리브레이션 조정 인자 (1/k, 여기서 k=Q2/Q1) 와 같은, 주어진 프로세스 가스 조성물에 대해 캘리브레이션 조정 인자 (k) 를 결정하기 위해 가스 전달 시스템 (301) 내의 질량 유량 제어기들 (109A 내지 109L) 에 기초하여 공동 공급 라인 (303) 으로의 주어진 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트 (Q1) 의 정확한 측정치와 비교될 수 있다.
이어서, 질량 유량 제어기들 (315, 317) 은 질량 유량 미터 (302) 와 동일한 플로우 레이트 측정 기술을 사용하기 때문에, 주어진 프로세스 가스 조성물을 위해 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정된 캘리브레이션 조정 인자 (1/k) 는, 주어진 프로세스 가스 조성물이 질량 유량 제어기들 (315, 317) 을 통해 흐를 때 질량 유량 제어기들 (315, 317) 에 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 주어진 시간에 질량 유량 제어기들 (315, 317) 을 통한 주어진 프로세스 가스 조성물의 실제 플로우 레이트는 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정된 바와 같이 주어진 프로세스 가스 조성물에 대한 캘리브레이션 조정 인자 (1/k) 에 의해 주어진 시간에 질량 유량 제어기들 (315, 317) 에 의해 측정된/보고된 플로우 레이트를 곱함으로써 결정될 것이다. 그 결과, 질량 유량 제어기들 (315, 317) 은 주어진 프로세스 가스 조성물에 대해 직접적으로 캘리브레이팅되지 않지만, 주어진 프로세스 가스 조성물의 플로우를 정확하게 제어하도록 동작할 수 있다. 주어진 프로세스 가스 조성물의 정확한 플로우가 량 유량 제어기 (315, 317) 로부터 즉시 획득될 수 있도록, 주어진 프로세스 가스 조성물에 대한 캘리브레이션 조정 인자 (1/k) 는 질량 유량 제어기 (315, 317) 가 주어진 프로세스 가스 조성물을 전달하도록 동작하기 전에 결정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
질량 유량 제어기들 (315, 317) 에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하기 위해 질량 유량 미터 (302) 를 사용하는 것에 더하여 (또는 대안으로서), 주어진 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트는 저장부 (311, 313) 의 입력부가 분리되고/폐쇄될 때, 주어진 프로세스 가스/가스 혼합물이 저장부 (311, 313) 로부터 전달됨에 따라, 저장부 (311, 313) 내에서의 압력 강하 레이트의 분석에 기초하여 결정될 수도 있다. 저장부 (311, 313) 로부터의 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 결정하기 위한 이 압력 강하 레이트 기법은 저장부 (311, 313) 의 내부 체적 및 저장부 (311, 313) 내 온도의 정확한 측정을 필요로 한다. 저장부 (311, 313) 의 질량 유량 제어기 (315, 317) 는 명목상 값으로 설정되고, 압력계는 저장부 (311, 313) 내 압력 손실 레이트를 결정하도록 사용된다. 저장부 (311, 313) 로부터 유출부 플로우 레이트는 Q (atm-liter)/초로 주어지고, 그러면 압력 손실 레이트는 Q/V (atmospheres/초) 와 같고, 여기서 V는 리터 단위의 저장부 (311, 313) 체적이다. 저장부 (311, 313) 로부터 측정된 플로우 레이트 Q는, 목표된 플로우 레이트가 프로그래밍될 수 있도록, 대응하는 질량 유량 제어기 (315, 317) 에 대한 캘리브레이션 인자를 도출하도록 사용될 수 있다.
또한, 이 압력 강하 레이트 기법은, 저장부 (311, 313) 내 압력 강하 및 결국 저장부 (311, 313) 로부터의 플로우 레이트에 대한 데이터를 얻기 위해, 저장부 (311, 313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트는 이미 진행중이어야 해서 소급적이다. 그러나, 일부 실시예들에서, 저장부 (311, 313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물의 전달을 개시할 때 허용가능한 플로우 레이트 측정치를 갖도록, 다양한 프로세스 가스 조성물들 및 조건들, 예를 들어, 온도에 대한 학습 프로세스를 수행하는 것이 가능하다. 즉, 압력 강하 레이트 기법에 기초한 캘리브레이션 인자들은 실제 프로세스를 실행하기 전에 학습 프로세스들에 의해 결정될 수 있다. 대안적으로, 폐루프 알고리즘은 대응하는 저장부 (311, 313) 내 압력 손실 레이트에 기초하여 질량 유량 제어기 (315, 317) 를 통한 출력 플로우를 제어하도록 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템 (300) 이 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 모듈 (325) 로, 2 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작될 수 있는 방법을 예시하는 타이밍도를 도시한다. 도 5에 도시된 예시적인 타이밍 시퀀스는 단순화된 예이고, 제한하는 예가 아니고, 가스 공급 시스템 (300) 의 동작에 대한 훨씬 보다 복잡한 타이밍 시퀀스들이 실제 프로세싱 적용예들에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 시간 t0에서, 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스의 플로우가 없고, 그리고 충전 제어 밸브들 (305 및 307) 이 폐쇄되고, 그리고 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄된다. 또한, 시간 t0에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 양자가 저장부들 (311 및 313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물들을 각각 전달하도록 동작하도록 지시한다. 그 결과, 시간 t0으로부터 시간 상 앞으로 이동하여, 저장부들 (311 및 313) 각각은 내부의 프로세스 가스 조성물 A 및 프로세스 가스 조성물 B이 각각 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 을 통해 인출됨에 따라 압력 강하를 경험한다.
시간 t1에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 저장부 (311) 가 재충진을 필요로 하고, 가스 전달 시스템 (301) 으로 하여금 프로세스 가스 조성물 A를 공동 공급 라인 (303) 으로 전달하는 것을 개시하도록 지시한다고 결정한다. 시간 t1로부터 t2로의 시간 기간 동안, 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물은, 프로세스 가스 조성물 A를 전달하기 위한 가스 전달 시스템 (301) 의 동작에서의 가능한 지연들 때문에, 그리고 공동 공급 라인 (303) 을 따라 프로세스 가스 조성물 A의 균일한 플로우를 확립하는 것과 연관된 다른 지연들 때문에, 특정하지 않을 것이다. 그러나, 시간 t1로부터 t2까지의 시간 기간은, 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로의 플로우 레이트드들은 클, 예를 들어, 일부 실시예들에서 1000 sccm 이상일 것이기 때문에 짧을 것이다. 공동 공급 라인 (303) 은 가스 전달 시스템 (301) 으로부터의 고 플로우 레이트들을 수용하기 위해 고 전도도를 갖도록 구성된다. 시간 t1로부터 t2까지의 시간 기간 동안, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은, 충전 제어 밸브들 (305 및 307) 을 폐쇄된 채로 유지하는 동안, 배기 제어 밸브 (309) 를 개방함으로써 배기 모듈 (331) 로 방향전환되도록 공동 공급 라인 (303) 을 통해 프로세스 가스가 흐르게 지시한다.
시간 t2에서, 공동 공급 라인 (303) 은 프로세스 가스 조성물 A로 충진되고, 그리고 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되도록 지시하고, 공동 공급 라인 (303) 으로부터 저장부 (311) 로 프로세스 가스 조성물을 전달하기 위해 충전 제어 밸브 (305) 가 개방되도록 지시한다. 따라서, 시간 t2에서 시작하여, 저장부 (311) 내 압력은, 저장부 (311) 내로 들어가는 프로세스 가스 조성물 A의 플로우 레이트가 질량 유량 제어기 (315) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달될 프로세스 가스 조성물 A의 플로우 레이트보다 크기 때문에 증가하기 시작한다.
시간 t3에서, 저장부 (311) 는 허용가능한 압력 레벨로 충진되고, 그리고 가스 공급 제어 모듈 (400) 은, 프로세스 가스 조성물 A가 공동 공급 라인 (303) 으로부터 저장부 (311) 로 더 이상 전달되지 않도록 충전 제어 밸브 (305) 를 폐쇄하기 위해 동작한다. 이어서 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달을 중지하도록 가스 전달 시스템 (301) 에 지시하기 위해 동작하고, 배기 제어 밸브 (309) 를 개방하고 공동 공급 라인 (303) 을 배출시키도록 동작한다. 또한, 일 선택사항으로서, 일부 실시예들에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 플러싱하기 위해, 공동 공급 라인 (303) 으로 퍼지 가스를 전달하는 것을 시작하도록 가스 전달 시스템 (301) 에 지시할 수 있다. 일부 실시예들에서, 퍼지 가스는 작은 농도로 존재한다면, 프로세스 모듈 (325) 내 프로세싱에 부정적인 영향을 주지 않는 조성을 갖는다.
시간 t4에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 저장부 (313) 가 재충진되어야 한다고 결정한다. 따라서, 시간 t4에서, 가스 전달 시스템 (301) 은 프로세스 가스 조성물 B를 공동 공급 라인 (303) 으로 전달하는 것을 시작하도록 가스 공급 제어 모듈 (400) 에 의해 지시된다. t4로부터 t5로의 시간 기간 동안, 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물은 특정되지 않을 것이다. 따라서, 시간 t4로부터 시간 t5까지, 공동 공급 라인 (303) 을 따라 프로세스 가스 조성물 B의 균일한 플로우의 확립을 허용하기 위해 공동 공급 라인 (303) 내 가스 플로우를 배기 모듈 (331) 로 방향전환하도록, 충전 제어 밸브들 (305 및 307) 양자가 폐쇄되는 동안, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 배기 제어 밸브 (309) 가 개방되도록 지시한다.
시간 t5에서, 공동 공급 라인 (303) 은 프로세스 가스 조성물 B로 충진되고, 그리고 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 배기 제어 밸브 (309) 는 폐쇄되고 공동 공급 라인 (303) 으로부터 저장부 (313) 로 프로세스 가스 조성물 B를 전달하기 위해 충전 제어 밸브 (307) 는 개방되도록 지시한다. 따라서, 시간 t5에서 시작되어, 저장부 (313) 로 들어가는 프로세스 가스 조성물 B의 플로우 레이트가 질량 유량 제어기 (317) 에 의해 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달될 프로세스 가스 조성물 B의 플로우 레이트보다 크기 때문에, 저장부 (313) 내 압력은 증가하기 시작한다.
시간 t6에서, 저장부 (313) 는 허용가능한 압력 레벨로 충진되고, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 프로세스 가스 조성물 B가 공동 공급 라인 (303) 으로부터 저장부 (313) 로 더이상 전달되지 않도록 충전 제어 밸브 (307) 를 폐쇄하기 위해 동작한다. 이어서 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 공동 공급 라인 (303) 로 프로세스 가스 조성물 B의 전달을 정지하도록 가스 전달 시스템 (301) 에 지시하기 위해 동작하고, 그리고 배기 제어 밸브 (309) 를 개방하고 공동 공급 라인 (303) 을 배출시키도록 동작한다. 또한, 일 선택사항으로서 일부 실시예들에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 B를 플러싱하기 위해 공동 공급 라인 (303) 으로 퍼지 가스를 전달하는 것을 시작하도록 가스 전달 시스템 (301) 에 지시할 수 있다.
시간 t7에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 저장부 (311) 가 다시 재충진되어야 한다고 결정한다. 따라서, 시간 t7에서 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 시간 t1에 대해 이전에 논의된 바와 같이 동일한 동작들을 수행하기 시작한다. 또한, 시간 t7로부터 시간 t8까지, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 시간 t2로부터 시간 t3까지의 시간 기간 동안 이전에 수행된 바와 동일한 동작들을 수행한다. 그리고, 시간 t9에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 시간 t3에서 이전에 수행된 바와 동일한 동작들을 수행한다.
질량 유량 제어기들 (315 및 317) 각각으로부터 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 각각을 통한 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물 A 및 프로세스 가스 조성물 B의 플로우들은 도 5의 예에 도시된 시퀀스 동안 어떠한 시간에도 방해되거나 변화되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 도 5의 시퀀스는 동일한 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 동일한 프로세스 모듈 (325) 로의 2 개의 상이한 프로세스 가스 조성물을 전달할 가스 공급 시스템 (300) 능력을 입증한다. 또한, 고속 작동 전달 제어 밸브들 (319 및 321) 을 사용하여, 가스 공급 시스템 (300) 은 프로세스 가스 조성물 전이들 사이에 약 0.1 초 이상의 시간 제어를 사용하여 프로세스 모듈 (325) 로 교번하는 프로세스 가스 조성물들을 제공할 수 있다. 또한, 배기 제어 밸브들 (337 및 343) 은, 현재 프로세스 모듈 (325) 에서 필요하지 않은 플로우를 배기 모듈 (331) 로 방향전환함으로써, 프로세스 모듈 (325) 로의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 공급 간의 전이 시간을 더 최소화함으로써 각각 질량 유량 제어기들 (315 및 317) 을 통해 상이한 프로세스 가스 조성물들의 플로우들을 유지하도록 동작할 수 있다. 그리고, 저장부들 (311 및 313) 은 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 플로우를 확립하고 안정화하는 것과 호환가능한 훨씬 보다 느린 시간 스케일로 재충진될 수 있다.
가스 공급 제어 모듈 (400) 은, 저장부들 (311, 313) 로부터의 출력 플로우들이 지속될 수 있도록, 주어진 시간에 공동 공급 라인 (303) 으로 전달되어야 하는 프로세스 가스 조성물들을 결정하기 위해 (스케줄러 모듈 (401) 에 의해 제공될 수도 있는) 스케줄링 알고리즘을 실행하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 스케줄링 알고리즘은, 동작을 개선하고, 수명을 연장하고, 그리고 가스 공급 시스템 (300) 의 전체 비용을 저감하기 위한 다른 최적화 고려사항들 중에서, 저장부들 (311 및 313) 내 압력 변동들을 최소화함으로써 및/또는 배기 모듈 (331) 로 방향전환된 프로세스 가스 조성물의 양을 최소화함으로써와 같이, 가스 공급 시스템 (300) 의 동작을 최적화하도록 규정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템 (300) 이 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 모듈 (325) 로, 2 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작할 수 있는 방법을 예시하는 또 다른 타이밍도를 도시한다. 시간 t0에서, 전달 제어 밸브 (319) 는 개방되고, 질량 유량 제어기 (315) 는 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A를 전달하도록 동작한다. 그리고, 시간 t0에서, 전달 제어 밸브 (321) 는 프로세스 가스 조성물 B 중 어느 것도 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달되지 않도록 폐쇄된다. 또한, 시간 t0에서, 충전 제어 밸브들 (305 및 307) 은 폐쇄된다.
시간 t1로부터 시간 t2까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A 의 플로우를 확립하도록 동작된다. 시간 t2' (시간 t2와 같거나 시간 t2 직후) 에서, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t2'으로부터 시간 t3까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t3에서, 충전 제어 밸브 (305) 가 폐쇄된다. 이어서, 시간 t3' (시간 t3와 같거나 시간 t3 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t3 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t4로부터 시간 t5까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t5' (시간 t5와 같거나 시간 t5 직후) 에서, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t5'으로부터 시간 t6까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t6에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t6' (시간 t6과 같거나 시간 t6 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t6 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t7로부터 시간 t8까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t8' (시간 t8과 같거나 시간 t8 직후), 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t8'으로부터 시간 t9까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t9에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t9' (시간 t9와 같거나 시간 t9 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t9 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t10으로부터 시간 t11까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t11' (시간 t11과 같거나 시간 t11 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t11'으로부터 시간 t12까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t12에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t12' (시간 t12와 같거나 시간 t12 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t12 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t13으로부터 시간 t14까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t14' (시간 t14와 같거나 시간 t14 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t14'으로부터 시간 t15까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t15에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t15' (시간 t15과 같거나 시간 t15 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t15 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t16에서, 가스 공급 시스템 (300) 은 다가오는 프로세스 단계에서 사용하기 위해 저장부 (313) 를 준비하도록 동작한다. 구체적으로, 시간 t16에서, 배기 제어 밸브 (339) 는 저장부 (313) 의 내용물들을 배기 모듈 (331) 로 비우는 것을 제공하도록 개방된다. 시간 t17로부터 시간 t18까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 B의 플로우를 확립하도록 동작된다. 시간 t16으로부터, 저장부 (313) 가 사용을 위한 준비 시 비워지기 때문에 저장부 (313) 내 압력은 강하한다. 시간 t18' (시간 t18과 같거나 시간 t18 직후에), 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (307) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 B를 사용하여 저장부 (313) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t18'으로부터 시간 t19까지, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 B로 충진됨에 따라 저장부 (313) 내 압력이 상승한다. 시간 t19에서, 충전 제어 밸브 (307) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t19' (시간 t19와 같거나 시간 t19 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 B의 전달이 정지된다. 시간 t19 후에, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 B를 프로세스 모듈 (325) 로 전달하도록 사용하기 위해 준비된 스탠바이 모드에 있기 때문에 저장부 (313) 내 압력은 안정적으로 홀딩된다.
시간 t20으로부터 시간 t21까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t21' (시간 t21과 같거나 시간 t21 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t21'으로부터 시간 t22까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t22에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t22' (시간 t22와 같거나 시간 t22 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t22 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t0으로부터 시간 t23까지, 심지어 저장부 (311) 의 복수의 재충진 사이클들 동안, 그리고 저장부 (313) 의 준비 동안, 프로세스 가스 조성물 A는 안정된 플로우 레이트로 저장부 (311) 로부터 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 방해받지 않는 방식으로 전달된다는 것이 이해되어야 한다. 이어서, 시간 t23에서, 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A의 전달로부터 프로세스 가스 조성물 B의 전달로 단계 변화를 유발하도록 전달 제어 밸브 (319) 는 폐쇄되고, 전달 제어 밸브 (321) 는 개방된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스 조성물의 이 단계 변화는 초의 단편, 약 0.5 초 또는 0.1 초 또는 심지어 그 이하 내에 수행될 수 있다. 시간 t23으로부터, 질량 유량 제어기 (317) 및 전달 제어 밸브 (321) 에 의해 프로세스 가스 조성물 B가 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달됨에 따라 저장부 (313) 내 압력은 강하한다. 또한, 시간 t23으로부터, 저장부 (311) 로부터 어떠한 프로세스 가스도 전달되지 않기 때문에 저장부 (311) 내 압력은 안정적으로 홀딩된다.
일부 실시예들에서, 시간 t23 전에, 배기 제어 밸브 (343) 는 개방될 수 있고, 질량 유량 제어기 (317) 는 저장부 (313) 로부터 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 전달 제어 밸브 (321) 로 연장하는 연결 라인들 내에서 프로세스 가스 조성물 B의 균일하고 안정적인 플로우를 확립하도록 동작할 수 있다. 그리고, 이들 실시예들에서, 시간 t23에서, 또는 시간 t23 직전에, 배기 제어 밸브 (343) 가 폐쇄될 수 있다. 이러한 방식으로, 시간 t23에서 전달 제어 밸브 (321) 가 개방되자마자, 전달 제어 밸브 (321) 로부터 프로세스 가스 조성물 B의 균일하고 안정적인 플로우가 전달될 수 있다.
시간 t24로부터 시간 t25까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 B의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t25' (시간 t25와 같거나 시간 t25 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (307) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 B를 사용하여 저장부 (313) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t25'으로부터 시간 t26까지, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 B로 충진됨에 따라 저장부 (313) 내 압력이 상승한다. 시간 t26에서, 충전 제어 밸브 (307) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t26' (시간 t26과 같거나 시간 t26 직후) 에달 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 B의 전달이 정지된다. 시간 t26 후에, 질량 유량 제어기 (317) 및 전달 제어 밸브 (321) 에 의해 프로세스 가스 조성물 B가 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 계속해서 전달됨에 따라 저장부 (313) 내 압력은 강하한다. 시간 t23으로부터, 심지어 저장부 (313) 의 재충진 동안, 프로세스 가스 조성물 B는 안정적인 플로우 레이트로 그리고 저장부 (313) 로부터 질량 유량 제어기 (317) 및 전달 제어 밸브 (321) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 방해받지 않는 방식으로 전달된다는 것이 이해되어야 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 프로세스 가스 조성물 A의 펄스들은 저장부 (311) 로 제공되는 한편, 저장부 (311) 는 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 전달하기 위해 동시에 사용된다. 그리고, 프로세스 가스 조성물 B로 저장부 (313) 를 충진하는 것은 저장부 (311) 가 충진되지 않을 때 수행되어, 2 개의 저장부들 (311 및 313) 에 의한 공동 공급 라인 (303) 의 공유를 허용한다. 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물 A의 전달로부터 프로세스 가스 조성물 B의 전달로 급격한 단계 변화 전이는 프로세스 가스 조성물 B의 목표된 플로우 레이트가 낮을 때 매우 유리할 수 있다. 종래의 가스 공급 시스템들과 달리, 사전 충진된 저장부들 (311, 313) 을 활용하는 가스 공급 시스템 (300) 은, 부정적인 공-플로우 효과들을 발생시키지 않고, 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물 A의 전달로부터 프로세스 가스 조성물 B의 전달로 급격한 단계 변화 전이를 수행할 수 있다. 또한, 저장부들 (311, 313) 의 충진은 저장부들 (311, 313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달될 플로우 레이트보다 훨씬 보다 높은 플로우 레이트로 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템 (300) 이 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 모듈 (325) 로, 3 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 제어된 플로우들을 제공하도록 동작할 수 있는 방법을 예시하는 타이밍도를 도시한다. 도 7의 예는 저장부들 (311, 313) 내외로 상이한 프로세스 가스 조성물들의 플로우들에 따라 저장부들 (311, 313) 내 압력이 어떻게 변화하는지의 도시를 포함하여, 가스 공급 시스템 (300) 이 어떻게 다수의 프로세스 단계들을 통해 동작될 수 있는지를 도시한다.
시간 t0에서, 전달 제어 밸브 (319) 는 개방되고 질량 유량 제어기 (315) 는저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A를 전달하도록 동작한다. 또한, 시간 t0에서, 전달 제어 밸브 (321) 는 개방되고 질량 유량 제어기 (317) 는 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 B를 전달하도록 동작한다. 그리고, 시간 t0에서, 충전 제어 밸브들 (305 및 307) 은 폐쇄된다. 따라서, 시간 t0에서, 가스 공급 시스템 (300) 은 저장부들 (311 및 313) 로부터 프로세스 가스 조성물 A 및 프로세스 가스 조성물 B 양자를 각각 처음으로 전달한다. 또한, 시간 t0에서, 저장부 (313) 와 비교하여 저장부 (311) 내에서 보다 큰 압력의 감소 레이트로 나타낸 바와 같이, 저장부 (311) 로부터 프로세스 가스 조성물 A의 플로우 레이트는 저장부 (313) 로부터 프로세스 가스 조성물 B의 플로우 레이트보다 높다.
시간 t1로부터 시간 t2까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 확립하도록 동작된다. 시간 t2' (시간 t2와 같거나 시간 t2 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t2'으로부터 시간 t3까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t3에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t3' (시간 t3과 같거나 시간 t3 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t3 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t4로부터 시간 t5까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t5' (시간 t5와 같거나 시간 t5 직후), 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t5'으로부터 시간 t6까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t6에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t6' (시간 t6와 같거나 시간 t6 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t6 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t0으로부터 시간 t7까지, 프로세스 가스 조성물 B가 안정된 플로우 레이트로 그리고 질량 유량 제어기 (317) 및 전달 제어 밸브 (321) 에 의해 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 방해받지 않는 방식으로 전달됨에 따라 저장부 (313) 내 압력이 강하한다. 시간 t0으로부터 시간 t7까지, 저장부 (311) 는 2회 재충진된다. 또한, 시간 t0으로부터 시간 t7까지, 저장부 (313) 는 재충진되지 않는다. 이어서, 시간 t7에서, 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물 B의 전달이 즉시 정지하도록 전달 제어 밸브 (321) 는 폐쇄된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스 조성물의 전달은 초의 단편, 약 0.5 초 또는 0.1 초 또는 심지어 그 이하 내에 수행될 수 있다. 시간 t7 후에, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은, 다가오는 프로세스 단계가 프로세스 가스 조성물 C를 전달하기 위해 저장부 (313) 를 사용해야 한다는 것을 인식한다. 따라서, 시간 t7'에서, 가스 공급 시스템 (300) 은 다가오는 프로세스 단계에서 사용하기 위해 저장부 (313) 를 준비하도록 동작한다. 구체적으로, 시간 t7'에서, 배기 제어 밸브 (339) 는 저장부 (313) 의 내용물들을 배기 모듈 (331) 로 비우는 것을 제공하도록 개방된다. 시간 t7'으로부터, 저장부 (313) 가 사용을 위한 준비 시 비워지기 때문에 저장부 (313) 내 압력은 강하한다. 시간 t7 내지 t7'에서, 저장부 (311) 내 압력은 프로세스 가스 조성물 A는 안정된 플로우 레이트로 그리고 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 방해받지 않는 방식으로 계속해서 전달되기 때문에 계속해서 강하한다.
시간 t8로부터 시간 t9까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t9' (시간 t9와 같거나 시간 t9 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t9'으로부터 시간 t10까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t10에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t10' (시간 t10과 같거나 시간 t10 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t10 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t11로부터 시간 t12까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 C의 플로우를 확립하도록 동작된다. 시간 t12' (시간 t12와 같거나 시간 t12 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (307) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 C를 사용하여 저장부 (313) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t12'으로부터 시간 t13까지, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 C로 충진됨에 따라 저장부 (313) 내 압력은 상승한다. 시간 t13에서, 충전 제어 밸브 (307) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t13' (시간 t13과 같거나 시간 t13 직후) 에 프로세스 가스 조성물 A로 저장부 (311) 충진 시 공동 공급 라인 (303) 의 사용을 허용하도록, 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 C의 전달이 정지된다. 시간 t13 후에, 저장부 (313) 내 압력은, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 C를 프로세스 모듈 (325) 로 전달하도록 사용하기 위해 준비된 스탠바이 모드에 있기 때문에 안정적으로 홀딩된다. 일부 실시예들에서, 설정점 압력은 저장부 (311) 의 재충진을 트리거하여, 가스 공급 제어 모듈 (400) 로 하여금 저장부 (311) 내에서 설정점 압력 도달 여부를 인식하게 하도록, 그리고 저장부 (313) 의 현재 충진을 정지한 것에 응답하여, 저장부 (311) 의 즉각적으로 필요한 충진을 허용하도록 규정될 수 있다.
시간 t14로부터 시간 t15까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t15' (시간 t15와 같거나 시간 t15 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t15'으로부터 시간 t16까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t16에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t16' (시간 t16과 같거나 시간 t16 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다. 시간 t16 후에, 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 A가 계속해서 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력이 강하한다.
시간 t16에서, 저장부 (311) 의 충진 사이클의 완료 후, 공동 공급 라인 (303) 은 프로세스 가스 조성물 C로 저장부 (313) 의 충진을 완료하도록 다시 사용될 수 있다. 따라서, 시간 t17로부터 시간 t18까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 C의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t18' (시간 t18과 같거나 시간 t18 직후), 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (307) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 C를 사용하여 저장부 (313) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t18'으로부터 시간 t19까지, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 C로 충진됨에 따라 저장부 (313) 내 압력은 상승한다. 시간 t19에서, 충전 제어 밸브 (307) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t19' (시간 t19와 같거나 시간 t19 직후) 에, 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로의 프로세스 가스 조성물 C의 전달이 정지된다. 시간 t19 후에, 저장부 (313) 내 압력은, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 C를 프로세스 모듈 (325) 로 전달하도록 사용하기 위해 준비된 스탠바이 모드에 있기 때문에, 안정적으로 홀딩된다.
시간 t20으로부터 시간 t21까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t21' (시간 t21과 같거나 시간 t21 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 는 폐쇄되고, 개방된다면, 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t21'으로부터 시간 t22까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t22에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t22' (시간 t22와 같거나 시간 t22 직후) 에 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다.
시간 t0으로부터 시간 t22까지, 심지어 저장부 (311) 의 복수의 재충진 사이클들 동안, 그리고 저장부 (313) 의 준비 및 충진 동안, 프로세스 가스 조성물 A는 안정된 플로우 레이트로 저장부 (311) 로부터 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 방해받지 않는 방식으로 전달된다는 것이 이해되어야 한다. 이어서, 시간 t22에서, 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물 A의 전달로부터 프로세스 가스 조성물 C의 전달로 단계 변화를 유발하도록 전달 제어 밸브 (319) 는 폐쇄되고, 전달 제어 밸브 (321) 는 개방된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스 조성물의 이러한 단계 변화는 초의 단편, 약 0.5 초 또는 0.1 초 또는 심지어 그 이하 내에 수행될 수 있다. 시간 t22로부터, 프로세스 가스 조성물 C가 질량 유량 제어기 (317) 및 전달 제어 밸브 (321) 에 의해 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달됨에 따라 저장부 (313) 내 압력은 강하한다. 시간 t22에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 다음 프로세스 단계가 프로세스 가스 조성물 A를 사용할 것이라는 것을 인식한다. 따라서, 시간 t22에서, 가스 공급 제어 모듈 (400) 은 저장부 (311) 내 압력을 안정적으로 홀딩함으로써 저장부 (311) 내에 프로세스 가스 조성물 A를 유지하도록 동작한다.
일부 실시예들에서, 시간 t22 전에, 배기 제어 밸브 (343) 는 개방될 수 있고 질량 유량 제어기 (317) 는 저장부 (313) 로부터 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 전달 제어 밸브 (321) 로 연장하는 연결 라인들 내 프로세스 가스 조성물 C의 균일하고 안정적인 플로우를 확립하도록 동작할 수 있다. 그리고, 이들 실시예들에서, 시간 t22에서, 또는 시간 t22 직전에, 배기 제어 밸브 (343) 는 폐쇄될 수 있다. 이러한 방식으로, 시간 t22에서 전달 제어 밸브 (321) 가 개방되자마자 프로세스 가스 조성물 C의 균일하고 안정적인 플로우는 전달 제어 밸브 (321) 로부터 전달될 수 있다.
시간 t23으로부터 시간 t24까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 C의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t24' (시간 t24와 같거나 시간 t24 직후) 에, 배기 제어 밸브 (309) 는 폐쇄되고, 개방된다면, 이어서 충전 제어 밸브 (307) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 C를 사용하여 저장부 (313) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t24'으로부터 시간 t25까지, 저장부 (313) 가 프로세스 가스 조성물 C로 충진됨에 따라 저장부 (313) 내 압력은 상승한다. 시간 t25에서, 충전 제어 밸브 (307) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t25' (시간 t25와 같거나 시간 t25 직후) 에, 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 C의 전달이 정지된다. 시간 t25 후에, 프로세스 가스 조성물 C가 질량 유량 제어기 (317) 및 전달 제어 밸브 (321) 에 의해 저장부 (313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달됨에 따라 저장부 (313) 내 압력은 강하한다.
시간 t26에서, 프로세스 모듈 (325) 로 프로세스 가스 조성물 C의 전달로부터 프로세스 가스 조성물 A의 전달로 단계 변화를 유발하도록, 전달 제어 밸브 (321) 는 폐쇄되고 전달 제어 밸브 (319) 는 개방된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스 조성물의 이러한 단계 변화는 초의 단편, 약 0.5 초 또는 0.1 초 또는 심지어 그 이하 내에 수행될 수 있다. 시간 t26으로부터, 프로세스 가스 조성물 A가 질량 유량 제어기 (315) 및 전달 제어 밸브 (319) 에 의해 저장부 (311) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로 전달됨에 따라, 저장부 (311) 내 압력은 강하한다. 또한, 시간 t26으로부터, 저장부 (313) 로부터 어떠한 프로세스 가스도 전달되지 않기 때문에, 저장부 (313) 내 압력은 안정적으로 홀딩된다. 시간 t22로부터 시간 t26까지, 심지어 저장부 (313) 의 재충진 사이클 동안, 프로세스 가스 조성물 C는 안정적인 플로우 레이트로 그리고 저장부 (313) 로부터 질량 유량 제어기 (317) 및 전달 제어 밸브 (321) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 방해받지 않는 방식으로 전달된다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시예들에서, 시간 t26 전에, 배기 제어 밸브 (337) 는 개방될 수 있고 질량 유량 제어기 (315) 는 저장부 (311) 로부터 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 전달 제어 밸브 (319) 로 연장하는 연결 라인 내에서 프로세스 가스 조성물 A의 균일하고 안정적인 플로우를 확립하도록 동작될 수 있다. 그리고, 이들 실시예들에서, 시간 t26에서, 또는 시간 t26 직전에, 배기 제어 밸브 (337) 는 폐쇄될 수 있다. 이러한 방식으로, 시간 t26에서 전달 제어 밸브 (319) 가 개방되자마자 프로세스 가스 조성물 A의 균일하고 안정적인 플로우가 전달 제어 밸브 (319) 로부터 전달될 수 있다.
시간 t27로부터 시간 t28까지, 가스 전달 시스템 (301) (그리고 가능하면 배기 제어 밸브 (309)) 은 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물 A의 플로우를 다시 확립하도록 동작된다. 시간 t28' (시간 t28과 같거나 시간 t28 직후), 배기 제어 밸브 (309) 가 폐쇄되고, 개방된다면, 그리고 이어서 충전 제어 밸브 (305) 는 공동 공급 라인 (303) 으로부터 프로세스 가스 조성물 A를 사용하여 저장부 (311) 의 충진을 허용하도록 개방된다. 시간 t28'으로부터 시간 t29까지, 저장부 (311) 가 프로세스 가스 조성물 A로 충진됨에 따라 저장부 (311) 내 압력이 상승한다. 시간 t29에서, 충전 제어 밸브 (305) 는 폐쇄된다. 이어서, 시간 t29' (시간 t29와 같거나 시간 t29 직후) 에서, 가스 전달 시스템 (301) 으로부터 공동 공급 라인 (303) 으로 프로세스 가스 조성물 A의 전달이 정지된다.
도 3에 개시된 가스 공급 시스템 (300) 은 예로서 제공되었다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, 가스 공급 시스템 (300) 은 고유한 (305, 307과 같은) 충전 제어 밸브, (315, 317과 같은) 질량 유량 제어기, (319, 321과 같은) 전달 제어 밸브, 및 (333, 337, 339, 343과 같은) 배기 제어 밸브들을 갖는 저장부 각각을 갖는 4 이상의 저장부들을 포함하도록 확장할 수 있다. 예를 들어, 가스 공급 시스템 (300) 은 3 개의 저장부들을 포함하도록 확장되고, 이어서 확장된 가스 공급 시스템은, 상이한 프로세스 가스 조성물의 충전을 수용하도록 저장부를 배출시킬 필요 없이, 프로세스 모듈 (325) 로 3 개의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 전달 간의 급속 교번을 제공할 수 있을 것이고, 이는 확장된 가스 공급 시스템의 스케줄링을 개선할 수도 있다. 또한, 이전에 논의된 바와 같이, 가스 공급 시스템 (300) 은, 프로세스 모듈 (325) 의 복수의 전달 포트들/존들로 상이한 프로세스 가스 조성물들의 전달에 더하여, 프로세스 모듈 (325) 의 동일한 전달 포트/존으로 상이한 프로세스 가스 조성물들의 전달 사이를 스위칭을 제공하도록 사용될 수 있다.
부가적으로, 가스 공급 시스템 (300) 및 가스 공급 제어 모듈 (400) 및 스케줄러 모듈 (401) 및 프로세스 입력 모듈 (403) 은 프로세스 모듈 (325) 로 액체들의 전달을 제공하도록 수정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 액체들을 핸들링하기 위해 가스 공급 시스템 (300) 을 동작시키기 위한 방법들은, 압력이 일정한 체적의 저장부들에서 변화되는 대신, 실질적으로 일정한 압력에서 동작하는 저장 탱크들이 사용될 수 있는 것을 제외하고, 가스들을 핸들링하도록 가스 공급 시스템 (300) 을 동작시키기 위한 본 명세서에 개시된 방법들과 유사할 수 있다. 이러한 방식으로, 본 명세서에 개시된 가스 전달 시스템 (300) 과 유사한 액체 전달 시스템이 프로세스 액체들을 프로세스 모듈 (325) 로 전달하도록 사용될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템 (300) 을 활용하여 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법의 플로우차트를 도시한다. 방법은 제 1 프로세스 가스 조성물을 공동 공급 라인 (303) 으로 전달하기 위한 동작 801을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 프로세스 가스 조성물은 약 1000 sccm 이상의 플로우 레이트로 공동 공급 라인 (303) 으로 전달된다. 방법은 또한 제 1 프로세스 가스 조성물이 공동 공급 라인 (303) 으로부터 제 1 저장부 (311) 내로 흐르도록 제 1 저장부 (311) 를 공동 공급 라인 (303) 에 연결하기 위한 동작 803을 포함한다. 방법은 또한 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하기 위한 동작 805을 포함한다. 방법은 또한 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 1 프로세스 가스 조성물을 계속해서 전달하는 동안, 공동 공급 라인 (303) 으로부터 제 1 저장부 (311) 를 분리하기 위한 동작 807을 포함한다. 방법은 또한 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 1 프로세스 가스 조성물을 계속해서 전달하는 동안, 공동 공급 라인 (303) 으로 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하기 위한 동작 809를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 2 프로세스 가스 조성물은 약 1000 sccm 이상의 플로우 레이트로 공동 공급 라인 (303) 으로 전달된다. 방법은 또한 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 1 프로세스 가스 조성물을 계속해서 전달하는 동안, 제 2 프로세스 가스 조성물이 공동 공급 라인 (303) 으로부터 제 2 저장부 (313) 내로 흐르도록, 제 2 저장부 (313) 를 공동 공급 라인 (303) 에 연결하기 위한 동작 811을 포함한다.
방법은 또한 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로의 제 1 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하기 위한 동작 813을 포함한다. 방법은 또한 제 2 저장부 (313) 로부터 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하기 위한 동작 815를 포함한다. 일부 실시예들에서, 동작 813에서 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로의 제 1 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 것 및 동작 815에서 제 2 저장부 (313) 로부터 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것은 실질적으로 동시에 일어난다. 일부 실시예들에서, 동작 813 대신, 방법은 또한 제 2 저장부 (313) 로부터 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 동안 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하기 위한 동작을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법은 또한 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통한 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우를 캘리브레이팅하기 위한 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은 공동 공급 라인 (303) 으로의 제 1 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트를 결정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 방법은 또한 제 1 질량 유량 제어기 및 제 2 질량 유량 제어기 (315 및 317) 각각 내에 존재함에 따라, 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터 (302) 를 사용하여 공동 공급 라인 (303) 내 제 1 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 또한, 질량 유량 미터 (302) 또는 제 1 질량 유량 제어기 (315) 중 어느 것도 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는다는 것을 주의해야 한다. 방법은 또한 공동 공급 라인 (303) 내 제 1 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 공동 공급 라인 (303) 내로의 제 1 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써 제 1 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 그리고, 방법은 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통한 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 프로세스 모듈 (325) 로의 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 제 1 질량 유량 제어기 (315) 의 사용을 인에이블하도록, 제 1 질량 유량 제어기 (315) 에 의해 측정될 때 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트에 제 1 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정된 캘리브레이션 조정 인자를 적용하기 위한 동작을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법은 또한 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통한 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우를 캘리브레이팅하기 위한 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은 공동 공급 라인 (303) 으로의 제 2 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트를 결정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 방법은 또한 제 1 질량 유량 제어기 및 제 2 질량 유량 제어기 (315 및 317) 각각 내에 존재함에 따라, 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터 (302) 를 사용하여 공동 공급 라인 (303) 내 제 2 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 질량 유량 미터 (302) 또는 제 2 질량 유량 제어기 (317) 중 어느 것도 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는다는 것을 주의해야 한다. 방법은 또한 공동 공급 라인 (303) 내 제 2 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 공동 공급 라인 (303) 내로의 제 2 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써 제 2 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 방법은 또한 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통한 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 프로세스 모듈 (325) 로의 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 제 2 질량 유량 제어기 (317) 의 사용을 인에이블하도록, 제 2 질량 유량 제어기 (317) 에 의해 측정될 때 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트에 제 2 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정된 캘리브레이션 조정 인자를 적용하기 위한 동작을 포함할 수 있다.
도 8b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 8a의 방법의 연속인 플로우차트를 도시한다. 방법은 제 1 저장부 (311) 를 배출시키기 위한 동작 817을 포함한다. 방법은 또한 제 2 저장부 (313) 로부터 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 2 프로세스 가스 조성물의 전달을 계속하는 동안 공동 공급 라인 (303) 으로부터 제 2 저장부 (313) 를 분리하기 위한 동작 819를 포함한다. 방법은 또한 제 3 프로세스 가스 조성물을 공동 공급 라인 (303) 으로 전달하기 위한 동작 821을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 3 프로세스 가스 조성물은 약 1000 sccm 이상의 플로우 레이트로 공동 공급 라인 (303) 으로 전달된다. 방법은 또한 제 3 프로세스 가스 조성물이 공동 공급 라인 (303) 으로부터 제 1 저장부 (311) 내로 흐르도록 제 1 저장부 (311) 를 공동 공급 라인 (303) 에 연결하기 위한 동작 823을 포함한다. 방법은 또한 제 2 저장부 (313) 로부터 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로의 제 2 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하기 위한 동작 825를 포함한다. 방법은 또한 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 3 프로세스 가스 조성물을 전달하기 위한 동작 827을 포함한다. 일부 실시예들에서, 동작 825에서 제 2 저장부 (313) 로부터 제 2 질량 유량 제어기 (317) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로의 제 2 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 것 및 동작 827에서 제 1 저장부 (311) 로부터 제 1 질량 유량 제어기 (319) 를 통해 프로세스 모듈 (325) 로 제 3 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것은 실질적으로 동시에 일어난다.
일부 실시예들에서, 방법은 또한 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통한 제 3 프로세스 가스 조성물의 플로우를 캘리브레이팅하기 위한 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은 공동 공급 라인 (303) 으로의 제 3 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트를 결정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 방법은 또한 제 1 질량 유량 제어기 및 제 2 질량 유량 제어기 (315 및 317) 각각 내에 존재함에 따라, 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터 (302) 를 사용하여 공동 공급 라인 (303) 내 제 3 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 질량 유량 미터 (302) 또는 제 1 질량 유량 제어기 (315) 중 어느 것도 제 3 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는다는 것을 주의해야 한다. 방법은 또한 공동 공급 라인 (303) 내 제 3 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 공동 공급 라인 (303) 내로의 제 3 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써 제 3 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 방법은 또한 제 1 질량 유량 제어기 (315) 를 통한 제 3 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 프로세스 모듈 (325) 로의 제 3 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 제 1 질량 유량 제어기 (315) 의 사용을 인에이블하도록, 제 1 질량 유량 제어기 (315) 에 의해 측정될 때 제 3 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트에 제 3 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정된 캘리브레이션 조정 인자를 적용하기 위한 동작을 포함한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 가스 공급 시스템, 예컨대 가스 공급 시스템 (300) 을 캘리브레이팅하기 위한 방법의 플로우차트를 도시한다. 방법은 공동 공급 라인 (300) 으로의 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트를 결정하기 위한 동작 901을 포함한다. 프로세스 가스 조성물은 공동 공급 라인 (303) 을 통해 저장부 (311, 313) 로 흐른다. 방법은 또한 저장부 (311, 313) 로부터 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스의 전달을 제어하도록 연결된 질량 유량 제어기 (315, 317) 내에 존재함에 따라 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터 (302) 를 사용하여 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하기 위한 동작 903을 포함한다. 질량 유량 미터 (302) 또는 질량 유량 제어기 (315, 317) 중 어느 것도 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는다는 것을 주의해야 한다. 방법은 또한 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 공동 공급 라인 (303) 내로의 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하기 위한 동작 905를 포함할 수 있다. 방법은 또한 질량 유량 제어기 (315, 317) 를 통한 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 측정하도록 질량 유량 제어기 (315, 317) 를 동작시키기 위한 동작 907을 포함한다. 방법은 또한 질량 유량 제어기 (315, 317) 를 통한 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 프로세스 모듈 (325) 로의 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 질량 유량 제어기 (315, 317) 의 사용을 인에이블하도록, 질량 유량 제어기 (315, 317) 에 의해 측정될 때 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트에 프로세스 가스 조성물을 위한 질량 유량 미터 (302) 에 대해 결정된 캘리브레이션 조정 인자를 적용하기 위한 동작 909를 포함한다. 일부 실시예들에서, 캘리브레이션 조정 인자는 공동 공급 라인 (303) 으로의 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트에 대한 질량 유량 미터 (302) 를 사용하여 측정될 때 공동 공급 라인 (303) 내 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트의 비에 기초한다.
단일 가스 전달 시스템으로부터 프로세스 가스 단일 전달 라인, 즉, 공동 공급 라인의 시간-공유/시분할 사용은, 프로세스 모듈로의 프로세스 가스 플로우의 변화들 간에 0.1 초 미만의 시간 정밀도로 단일 가스 전달 시스템으로 하여금 복수의 상이한 프로세스 가스 조성물들의 복수의 상이한 플로우들을 프로세스 모듈로 공급할 수 있게 한다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 가스 전달 시스템으로부터 프로세스 모듈로 복수의 출구 매니폴드들 및/또는 복수의 전달 라인들을 제공할 필요를 회피하고, 프로세스 유연성을 감소시키고 프로세스 툴의 비용을 증가시킬, 다른 공급들 중에서, 다른 동일한 프로세스 가스 조성물을 위해 복수의 질량 유량 제어기들을 사용할 필요를 회피한다는 것이 이해될 것이다.
또한, 본 명세서의 시스템들 및 방법들의 일부로서 개시된 스케줄링 모듈에 의해, 프로세스 모듈에 대해 목표된 프로세스 가스 조성물 플로우 레이트가 유지될 수 있도록 가스 전달 시스템으로부터 국부적인 저장 저장부들로 특정한 프로세스 가스 조성물들을 전달하기 위한 시간을 결정하는 것이 가능하다. 부가적으로, 프로세스 모듈로의 전달 지점에서 질량 유량 제어기들의 사용중 캘리브레이션을 위해 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 국부적인 저장 저장부들로부터 프로세스 가스들의 임의의 혼합물들의 정확한 디스펜싱을 허용한다는 것이 이해될 것이다. 그리고, 그 결과, 프로세스 모듈, 예를 들어, 다양한 프로세스 단계들을 위해 15 개 이상의 프로세스 가스 조성물들을 제공하기 위해 필요할 수도 있는 에칭 시스템이 0.5 초 미만의 프로세스 가스 조성물 스위칭 시간, 일부 경우들에서 0.1 초 미만으로 사용될 수 있고, 이는 ALD 프로세스들에서 발견될 수도 있는 프로세스 가스 조성물 시간들과 유사하다.
전술한 발명은 이해의 명료성을 목적으로 어느 정도 상세히 기술되었지만, 특정한 변경들 및 수정들이 첨부된 청구 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 본 실시예들은 한정적인 아닌 예시적으로 간주되고, 본 발명은 본 명세서에서 제공된 세부 사항들로 한정되는 것이 아니라 기술된 실시예들의 범위 및 이의 균등 범위 내에서 수정될 수도 있다.
Claims (25)
- 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템에 있어서,
특정된 시간들에 상이한 프로세스 가스 조성물들을 전달하도록 구성된 가스 전달 시스템;
미리 결정된 시간에 상기 가스 전달 시스템에 의해 전달된 미리 결정된 프로세스 가스 조성물이 공동 공급 라인을 통해 흐르도록 상기 가스 전달 시스템에 유체적으로 연결된 상기 공동 공급 라인;
상기 공동 공급 라인에 유체적으로 연결된 복수의 저장부들;
상기 복수의 저장부들에 각각 대응하는 복수의 충전 제어 밸브들로서, 상기 복수의 충전 제어 밸브들 각각은 상기 공동 공급 라인으로부터 대응하는 저장부로의 가스 플로우의 시작 및 정지를 제어하도록 연결되는, 상기 복수의 충전 제어 밸브들;
상기 복수의 저장부들에 각각 대응하는 복수의 질량 유량 제어기들로서, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 대응하는 저장부의 유출부로부터 전달된 가스의 플로우 레이트를 제어하도록 연결되는, 상기 복수의 질량 유량 제어기들; 및
상기 복수의 질량 유량 제어기들에 각각 대응하는 복수의 전달 제어 밸브들로서, 상기 복수의 전달 제어 밸브들 각각은 대응하는 질량 유량 제어기의 유출부로부터 상기 프로세스 모듈로의 가스 플로우의 시작 및 정지를 제어하도록 연결되는, 상기 복수의 전달 제어 밸브들을 포함하는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 충전 제어 밸브들은 독립적으로 제어가능하고, 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 독립적으로 동작가능하고, 상기 복수의 전달 제어 밸브들 각각은 독립적으로 제어가능한, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 전달 제어 밸브들 각각은 상기 프로세스 모듈의 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 포트에 유체적으로 연결된 각각의 유출부를 갖는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 전달 제어 밸브들의 제 1 부분 각각은 상기 프로세스 모듈의 하나 이상의 프로세스 가스 전달 포트들의 제 1 세트에 유체적으로 연결된 각각의 유출부를 갖고, 상기 복수의 전달 제어 밸브들의 제 2 부분 각각은 상기 프로세스 모듈의 하나 이상의 프로세스 가스 전달 포트들의 제 2 세트에 유체적으로 연결된 각각의 유출부를 갖는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 1/3 대기압 미만의 유입부-대-유출부 압력 차 조건 하에서 동작하도록 구성되는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 전달 시스템은 1000 sccm (standard cubic centimeters) 이상의 플로우 레이트들로 상기 공동 공급 라인을 통해 상이한 프로세스 가스 조성물들을 전달하도록 구성되는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 공동 공급 라인 내에서 프로세스 가스 플로우 레이트를 측정하도록 연결된 질량 유량 미터를 더 포함하는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 질량 유량 미터 및 상기 복수의 질량 유량 제어기들 각각은 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성되는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 질량 유량 미터 또는 상기 복수의 질량 유량 제어기들 중 어느 것도 상기 가스 전달 시스템으로부터 상기 공동 공급 라인으로 전달될 프로세스 가스 조성물에 기초하여 캘리브레이팅되지 않는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 가스 전달 시스템은 하나 이상의 질량 유량 제어기들을 포함하고, 상기 질량 유량 제어기 각각은 1000 sccm 이상의 플로우 레이트들로 미리 결정된 프로세스 가스의 제어된 플로우 레이트로 전달하도록 구성되고, 상기 가스 전달 시스템의 상기 하나 이상의 질량 유량 제어기들 각각은 자신이 전달하는 미리 결정된 프로세스 가스에 대해 캘리브레이팅되는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
배기 모듈;
상기 공동 공급 라인으로부터 상기 배기 모듈로의 가스 플로우의 시작 및 정지를 제어하도록 연결된 제 1 배기 제어 밸브;
상기 복수의 저장부들에 각각 대응하는 제 1 복수의 배기 제어 밸브들로서, 상기 제 1 복수의 배기 제어 밸브들 각각은 대응하는 저장부의 상기 유출부로부터 상기 배기 모듈로의 가스 플로우의 시작 및 정지를 제어하도록 연결되는, 상기 제 1 복수의 배기 제어 밸브들; 및
상기 복수의 질량 유량 제어기들에 각각 대응하는 제 2 복수의 배기 제어 밸브들로서, 상기 제 2 복수의 배기 제어 밸브들 각각은 대응하는 질량 유량 제어기의 상기 유출부로부터 상기 배기 모듈로의 가스 플로우의 시작 및 정지를 제어하도록 연결되는, 상기 제 2 복수의 배기 제어 밸브들을 더 포함하는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 가스 전달 시스템, 상기 복수의 충전 제어 밸브들, 상기 복수의 질량 유량 제어기들, 상기 복수의 전달 제어 밸브들, 상기 배기 모듈, 상기 제 1 배기 제어 밸브, 상기 제 1 복수의 배기 제어 밸브들, 및 상기 제 2 복수의 배기 제어 밸브들의 동작을 제어하도록 구성된 가스 공급 제어 모듈을 더 포함하는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 가스 공급 제어 모듈의 동작을 지시하도록 구성된 스케줄러 모듈로서, 상기 스케줄러 모듈은 상기 가스 공급 시스템 내의 컴포넌트들의 동작의 타이밍과 관련하여 상기 가스 공급 제어 모듈로 입력을 제공하도록 구성되는, 상기 스케줄러 모듈을 더 포함하는, 프로세스 모듈을 위한 가스 공급 시스템. - 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법에 있어서,
제 1 프로세스 가스 조성물을 공동 공급 라인으로 전달하는 단계;
상기 제 1 프로세스 가스 조성물이 상기 공동 공급 라인으로부터 제 1 저장부 내로 흐르도록 상기 제 1 저장부를 상기 공동 공급 라인에 연결하는 단계;
상기 제 1 저장부로부터 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계;
상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것을 계속하는 동안 상기 공동 공급 라인으로부터 상기 제 1 저장부를 분리하는 단계;
상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것을 계속하는 동안 제 2 프로세스 가스 조성물을 상기 공동 공급 라인으로 전달하는 단계;
상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것을 계속하는 동안 상기 제 2 프로세스 가스 조성물이 상기 공동 공급 라인으로부터 제 2 저장부 내로 흐르도록 상기 제 2 저장부를 상기 공동 공급 라인에 연결하는 단계;
상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로의 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 단계; 및
상기 제 2 저장부로부터 제 2 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계를 포함하는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로의 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 단계 및 상기 제 2 저장부로부터 상기 제 2 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계는 실질적으로 동일한 시간에 일어나는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 프로세스 가스 조성물 및 상기 제 2 프로세스 가스 조성물 각각은 1000 sccm 이상의 플로우 레이트로 상기 공동 공급 라인으로 전달되는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 공동 공급 라인 내로의 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트를 결정하는 단계;
상기 제 1 질량 유량 제어기 및 상기 제 2 질량 유량 제어기 각각 내에 존재함에 따라 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터를 사용하여 상기 공동 공급 라인 내에서 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계로서, 상기 질량 유량 미터 또는 상기 제 1 질량 유량 제어기 중 어떤 것도 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는, 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계;
상기 공동 공급 라인 내의 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 상기 총 플로우 레이트를 상기 공동 공급 라인으로의 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 상기 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써, 상기 제 1 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하는 단계; 및
상기 제 1 질량 유량 제어기를 통한 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 상기 프로세스 모듈로의 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 상기 제 1 질량 유량 제어기의 사용을 인에이블하기 위해, 상기 제 1 질량 유량 제어기에 의해 측정될 때 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트에 상기 제 1 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대해 결정된 상기 캘리브레이션 조정 인자를 적용하는 단계를 더 포함하는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 공동 공급 라인으로의 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트를 결정하는 단계;
상기 제 1 질량 유량 제어기 및 상기 제 2 질량 유량 제어기 각각 내에 존재함에 따라 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 상기 질량 유량 미터를 사용하여 상기 공동 공급 라인 내에서 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계로서, 상기 질량 유량 미터 또는 상기 제 2 질량 유량 제어기 중 어떤 것도 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는, 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계;
상기 공동 공급 라인 내에서 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 상기 총 플로우 레이트를 상기 공동 공급 라인으로의 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 상기 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써, 상기 제 2 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하는 단계; 및
상기 제 2 질량 유량 제어기를 통한 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 상기 프로세스 모듈로의 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 상기 제 2 질량 유량 제어기의 사용을 인에이블하기 위해, 상기 제 2 질량 유량 제어기에 의해 측정될 때 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트에 상기 제 2 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대해 결정된 상기 캘리브레이션 조정 인자를 적용하는 단계를 더 포함하는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 저장부를 배출하는 단계;
상기 제 2 저장부로부터 상기 제 2 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 것을 계속하는 동안 상기 공동 공급 라인으로부터 상기 제 2 저장부를 분리하는 단계;
제 3 프로세스 가스 조성물을 상기 공동 공급 라인으로 전달하는 단계;
상기 제 3 프로세스 가스 조성물이 상기 공동 공급 라인으로부터 상기 제 1 저장부 내로 흐르도록 상기 제 1 저장부를 상기 공동 공급 라인에 연결하는 단계;
상기 제 2 저장부로부터 상기 제 2 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 단계; 및
상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 3 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계를 더 포함하는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로의 상기 제 1 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 단계 및 상기 제 2 저장부로부터 상기 제 2 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계는 제 1 실질적으로 동일한 시간에 일어나고, 그리고
상기 제 2 저장부로부터 상기 제 2 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로의 상기 제 2 프로세스 가스 조성물의 전달을 정지하는 단계 및 상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 3 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계는 제 2 실질적으로 동일한 시간에 일어나는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 프로세스 가스 조성물, 상기 제 2 프로세스 가스 조성물, 및 상기 제 3 프로세스 가스 조성물 각각은 1000 sccm 이상의 플로우 레이트로 상기 공동 공급 라인으로 전달되는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 공동 공급 라인으로의 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 실제 총 플로우 레이트를 결정하는 단계;
상기 제 1 질량 유량 제어기 및 상기 제 2 질량 유량 제어기 각각 내에 존재함에 따라 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터를 사용하여 상기 공동 공급 라인 내에서 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계로서, 상기 질량 유량 미터 또는 상기 제 1 질량 유량 제어기 중 어떤 것도 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는, 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계;
상기 공동 공급 라인 내에서 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 상기 총 플로우 레이트를 상기 공동 공급 라인으로의 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 상기 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써, 상기 제 3 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하는 단계; 및
상기 제 1 질량 유량 제어기를 통한 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 상기 프로세스 모듈로의 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 상기 제 1 질량 유량 제어기의 사용을 인에이블하기 위해, 상기 제 1 질량 유량 제어기에 의해 측정될 때 상기 제 3 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트에 상기 제 3 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대해 결정된 상기 캘리브레이션 조정 인자를 적용하는 단계를 더 포함하는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 저장부로부터 상기 제 2 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 2 프로세스 가스 조성물을 전달하는 동안 또한 상기 제 1 저장부로부터 상기 제 1 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 모듈로 상기 제 1 프로세스 가스 조성물을 전달하는 단계를 더 포함하는, 프로세스 모듈로 프로세스 가스 조성물들을 공급하기 위한 방법. - 가스 공급 시스템을 캘리브레이팅하기 위한 방법에 있어서,
공동 공급 라인을 통해 저장부로 흐르는, 프로세스 가스 조성물의 상기 공동 공급 라인으로의 실제 총 플로우 레이트를 결정하는 단계;
상기 저장부로부터 프로세스 모듈로의 프로세스 가스의 전달을 제어하도록 연결된 질량 유량 제어기 내에 존재함에 따라 동등한 질량 유량 측정 기술로 구성된 질량 유량 미터를 사용하여 상기 공동 공급 라인 내에서 상기 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계로서, 상기 질량 유량 미터 또는 상기 질량 유량 제어기 중 어느 것도 상기 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트의 정확한 측정을 위해 캘리브레이팅되지 않는, 상기 공동 공급 라인 내에서 상기 프로세스 가스 조성물의 총 플로우 레이트를 측정하는 단계;
상기 질량 유량 미터에 의해 측정될 때 상기 공동 공급 라인 내에서 상기 프로세스 가스 조성물의 상기 총 플로우 레이트를 상기 공동 공급 라인으로의 상기 프로세스 가스 조성물의 상기 실제 총 플로우 레이트와 비교함으로써, 상기 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대한 캘리브레이션 조정 인자를 결정하는 단계;
상기 질량 유량 제어기를 통해 상기 프로세스 가스 조성물의 플로우 레이트를 측정하도록 상기 질량 유량 제어기를 동작시키는 단계; 및
상기 질량 유량 제어기를 통한 상기 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트의 정확한 측정치를 얻고 상기 프로세스 모듈로의 상기 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트를 정확하게 제어하도록 상기 질량 유량 제어기의 사용을 인에이블하기 위해, 상기 질량 유량 제어기에 의해 측정될 때 상기 프로세스 가스 조성물의 상기 플로우 레이트에 상기 프로세스 가스 조성물을 위한 상기 질량 유량 미터에 대해 결정된 상기 캘리브레이션 조정 인자를 적용하는 단계를 포함하는, 가스 공급 시스템을 캘리브레이팅하기 위한 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 조정 인자는 상기 공동 공급 라인 내로의 상기 프로세스 가스 조성물의 상기 실제 총 플로우 레이트에 대한 상기 질량 유량 미터를 사용하여 측정될 때 상기 공동 공급 라인 내에서 상기 프로세스 가스 조성물의 상기 총 플로우 레이트의 비에 기초하는, 가스 공급 시스템을 캘리브레이팅하기 위한 방법.
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