KR102628015B1 - 질량 유량 제어기, 반도체 소자의 제조장치 및 그의 관리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질량 유량 제어기, 반도체 소자의 제조장치 및 그의 관리방법을 개시한다. 상기 제어기는 챔버 내에 가스를 제공할 수 있다. 상기 제어기는, 그의 사용 초기에 표준 유속으로 상기 챔버 내에 제공되는 상기 가스의 절대 부피를 획득하고, 그의 사용 이후에 상기 표준 유속으로 설정되는 실측 유속에 따라 공급되는 상기 가스의 검출 유속을 획득하고, 상기 검출 유속을 상기 표준 유속과 비교하여 상기 실측 유속의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 검증할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조장치 및 그의 관리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질량 유량 제어기, 반도체 소자의 제조장치 및 그의 제조방법 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 박막 증착 공정, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제조될 수 있다. 상기 박막 증착 공정 및 식각 공정에는 다양한 종류의 가스들이 사용될 수 있다. 상기 가스들은 챔버 내의 상기 기판 상에 제공될 수 있다. 상기 가스들의 유량은 주로 질량 유량 제어기(mass flow controller)에 의해 조절될 수 있다. 상기 질량 유량 제어기의 사용시간이 증가하면, 상기 질량 유량 제어기의 정확도(accuracy)는 사용시간에 반비례하여 감소할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 질량 유량 제어기를 주기적으로 검증할 수 있는 반도체 소자의 제조장치 및 그의 관리방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 질량 유량 제어기를 교정할 수 있는 반도체 소자의 제조장치 및 그의 관리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 질량 유량 제어기를 개시한다. 그의 제어기는, 챔버 내에 제공되는 가스의 유량을 제어하는 질량 유량 제어기에 있어서, 그의 사용 초기에 표준 유속으로 상기 챔버 내에 제공되는 상기 가스의 절대 부피를 획득하고, 그의 사용 이후에 상기 표준 유속으로 설정되는 실측 유속에 따라 공급되는 상기 가스의 검출 유속을 획득하고, 상기 검출 유속을 상기 표준 유속과 비교하여 상기 실측 유속의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 검증한다.
본 발명의 일 예에 따른 반도체 소자의 제조장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 가스를 제공하는 제 1 및 제 2 질량 유량 제어기들; 및 상기 제 1 및 제 2 질량 유량 제어기들에 연결된 제어 부를 포함한다. 여기서, 상기 제어 부는 상기 제 1 질량 유량 제어기의 표준 유속으로 상기 챔버 내에 제공되는 상기 가스의 절대 부피를 획득하고, 상기 표준 유속으로 설정되는 상기 제 2 질량 유량 제어기의 실측 유속에 따라 공급되는 상기 가스의 검출 유속을 획득하고, 상기 검출 유속을 상기 표준 유속과 비교하여 상기 실측 유속의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 검증할 수 있다.
본 발명의 일 예에 다른 반도체 소자의 제조장치의 관리방법은, 질량 유량 제어기의 표준 유속을 사용하여 상기 챔버 내의 가스의 절대 부피를 획득하는 단계; 및 상기 절대 부피를 사용하여 상기 질량 유량 제어기의 실측 유속의 풀 스케일 불량을 주기적으로 검증하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 실측 유속의 상기 풀 스케일 불량을 주기적으로 검증하는 단계는: 상기 표준 유속에 대응되는 실측 유속으로 상기 챔버 내에 상기 가스를 제공하는 단계; 상기 절대 부피에 근거한 상기 질량 유량 제어기의 검출 유속을 획득하는 단계; 및 상기 검출 유속을 상기 표준 유속과 비교하여 상기 실측 유속의 상기 풀 스케일 불량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 반도체 소자의 제조장치의 제어 부는 질량 유량 제어기의 사용 초기에 표준 유속으로 챔버 내에 제공되는 가스의 절대 부피를 획득하고, 상기 질량 유량 제어기의 사용 이후 상기 표준 유속으로 설정되는 실측 유속에 따라 공급되는 상기 가스의 검출 유속을 획득하고, 상기 검출 유속과 상기 표준 유속을 비교할 수 있다. 상기 제어 부는 상기 표준 유속과 상기 검출 유속의 비교 결과에 따라 상기 실측 유속의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 주기적으로 검증할 수 있다. 상기 풀 스케일 불량이 문턱 값보다 클 경우, 상기 제어 부는 상기 실측 유속을 상기 검출 유속으로 교정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 반도체 소자의 제조장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 반도체 소자의 제조장치의 관리방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 3은 도 2의 절대 부피를 계산하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4는 도 2의 제 1 내지 제 n 유량 제어기들의 제 1 내지 제 n 실측 유속들의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 검증하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5는 도 4의 상기 검출 유속을 상기 표준 유속과 비교하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2는 도 1의 반도체 소자의 제조장치의 관리방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 3은 도 2의 절대 부피를 계산하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4는 도 2의 제 1 내지 제 n 유량 제어기들의 제 1 내지 제 n 실측 유속들의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 검증하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5는 도 4의 상기 검출 유속을 상기 표준 유속과 비교하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 반도체 소자의 제조장치(100)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 반도체 소자의 제조장치(100)는 박막 증착 장치, 식각 장치, 열처리 장치, 확산 장치, 또는 이온주입 장치일 수 있다. 일 예에 따르면, 반도체 소자의 제조장치(100)는 챔버(10), 가스 공급 부(20), 가스 배기 부(50), 센서들(60) 및 제어 부(70)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(10)는 기판(ex, silicon wafer, glass)에 대해 외부로부터 독립된 공간을 제공할 수 있다.
상기 가스 공급 부(20)는 상기 챔버(10)로 연결될 수 있다. 상기 가스 공급 부(20)는 가스(22)를 상기 챔버(10) 내에 공급할 수 있다. 상기 가스(22)는 퍼지 가스(ex, N2), 증착 가스(ex, SiH4, NH3, NO2, O3, TEOS), 식각 가스(ex, SF6, HF, CH3, CH4, HCl, HBr, H2SO4, H2), 또는 불활성 가스(ex, Ar, He) 를 포함할 수 있다. 상기 가스(22)는 그의 종류에 따라 서로 다른 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 퍼지 가스는 상온(ex, 20℃)의 온도를 가질 수 있다. 상기 증착 가스 또는 식각 가스는 상기 퍼지 가스의 온도보다 높은 고온(ex, 50℃ 내지 약 200℃)의 온도를 가질 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 가스 공급 부(20)는 탱크들(30), 및 질량 유량 제어기들(40, 이하, MFC)을 포함할 수 있다.
상기 탱크들(30)은 상기 가스(22)의 원료들을 서로 다른 온도와 압력으로 저장할 수 있다. 상기 탱크들(30)은 제 1 내지 제 n 탱크들(32, 34-36)을 포함할 수 있다.
상기 MFC들(40)은 상기 탱크들(30)과 상기 챔버(10) 사이에 배치될 수 있다. 상기 MFC들(40)은 상기 가스(22)의 유속 및/또는 유량을 제어할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 MFC들(40)은 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 MFC(42)는 기준(reference) MFC 일 수 있다.
상기 제 1 MFC(42)는 상기 챔버(10) 내에 제공될 상기 가스(22)의 유량을 제어할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 1 MFC(42)는 새로운 MFC 및/또는 기준(reference) MFC일 수 있다. 상기 제 1 MFC(42)는 그의 사용 초기에 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 표준 유속(standard flow rate, 23)으로 제공할 수 있다. 사용시간이 경과함에 따라 상기 제 1 MFC(42)는 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 제 1 실측 유속(24a)으로 제공할 수 있다. 이상적으로, 상기 표준 유속(23)과 상기 제 1 실측 유속(24a)은 서로 일치되어야 하나, 상기 제 1 실측 유속(24a)은 상기 제 1 MFC(42)의 사용 시간에 따라 유동적으로 변화될 수 있다. 즉, 상기 제 1 실측 유속(24a)은 상기 제 1 MFC(42)의 사용 초기에 상기 표준 유속(23)과 일치하나, 상기 제 1 MFC(42)의 일정 사용 시간 이후에 상기 표준 유속(23)과 달라질 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 표준 유속(23)은 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 절대 부피 계산 시에 사용되는 유속이고, 상기 제 1 실측 유속(24a)은 상기 제 1 MFC(42)의 검출 유속으로의 교정 시에 사용되는 유속일 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 제조장치(100)의 초기 가동 및/또는 예방정비 후에, 상기 표준 유속(23)은 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 상기 절대 부피를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 상기 제 1 MFC(42)의 사용 후에, 상기 제 1 실측 유속(24a)은 그의 정확도 검증 및/또는 교정에 사용될 수 있다.
상기 표준 유속(23)과 상기 제 1 실측 유속(24a)은 SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute)의 가스 유량 단위로 표시될 수 있다. 상기 SCCM은 표준 온도(ex, 0℃ 또는 273K) 및 표준 압력(ex, 1.01기압=1.01bar, 14.72psia)에서 cm3/min의 상기 가스(22)의 양(amount) 및/또는 부피(volume)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 가스(22)의 부피가 일정할 경우, 상기 SCCM의 계산에 대한 표준 조건은 상기 표준 온도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 MFC(42)는 그의 사용 초기에 상기 가스(22)를 약 270.78SCCM의 표준 유속(23)으로 상기 챔버(10) 내에 제공할 수 있다. 상기 제 1 MFC(42)는 상기 제 1 실측 유속(24a)의 검증 및/또는 교정 시에 상기 표준 유속(23)에 근거하여 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 제공할 수 있다.
상기 제 2 내지 제 n MFC들(44-46)의 각각은 사용된 MFC(used MFC)일 수 있다. 상기 제 2 내지 제 n MFC들(44-46)은 상기 가스(22)를 제 2 내지 제 n 실측 유속들(24b-24n)으로 제공할 수 있다. 상기 제 2 내지 제 n 실측 유속들(24b-24n)은 SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute)의 단위로 표시될 수 있다. 상기 제 2 내지 제 n MFC들(44-46)은 상기 제 2 내지 제 n 실측 유속들(24b-24n)의 정확도 검증 및/또는 교정 시에, 상기 표준 유속(23)에 근거하여 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 제공할 수 있다.
상기 가스 배기 부(50)는 상기 챔버(10)에 연결될 수 있다. 상기 가스 배기 부(50)는 상기 챔버(10) 내의 가스(22)를 배기할 수 있다. 상기 가스 배기 부(50) 내의 가스(22)는 반응 후 가스를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 가스 배기 부(50)는 밸브(52), 펌프(54) 및 스크러버(56)를 포함할 수 있다.
상기 밸브(52)는 상기 챔버(10)와 상기 펌프(54) 사이에 배치될 수 있다. 상기 밸브(52)는 상기 가스(22)의 배기를 제어할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 정확도 검증 및/또는 교정 시에 상기 밸브(52)는 클로즈될 수 있다. 이와 달리, 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 정확도 검증 및/또는 교정 시에 상기 밸브(52)는 오픈될 수 있다.
상기 펌프(54)는 상기 밸브(52)와 상기 스크러버(56) 사이에 배치될 수 있다. 상기 펌프(54)는 소정의 펌핑 압력으로 상기 가스(22)를 상기 스크러버(56)에 펌핑할 수 있다.
상기 스크러버(56)는 상기 가스(22)를 재생 및/또는 배기할 수 있다. 예를 들어, 상기 스크러버(56)는 상기 가스(22)를 물 또는 용매에 필터링하여 대기 중에 배기시킬 수 있다.
상기 센서들(60)은 상기 챔버(10) 내에 배치될 수 있다. 상기 센서들(60)은 상기 챔버(10) 내의 가스(22)의 압력 및 온도를 감지할 수 있다. 상기 센서들(60)은 제 1 및 제 2 센서들(62, 64)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 센서(62)은 온도 센서를 포함할 수 있다. 상기 제 2 센서(64)는 압력 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어 부(70)는 상기 챔버(10) 외부에 배치될 수 있다. 상기 제어 부(70)는 MFC들(40), 상기 밸브(52), 상기 펌프(54) 및 상기 제 1 및 제 2 센서들(62, 64)에 연결될 수 있다. 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 및 제 2 센서들(62, 64)의 감지신호를 수신하여 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 온도 및 압력을 판별 및/또는 판단할 수 있다. 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 내지 제 n MFC(42, 44-46)를 제어하여 상기 가스(22)의 유량을 조절할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 내지 제 n MFC(42, 44-46) 중 어느 하나 내에 배치될 수 있다.
상기 밸브(52)가 클로즈될 때, 상기 제어 부(70)는 상기 가스(22)의 공급에 따른 상기 챔버(10) 내의 압력 변화를 검출할 수 있다. 일 에에 따르면, 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 MFC(42)를 이용하여 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 절대 부피를 획득할 수 있다. 상기 절대 부피는 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
여기서, 상기 V는 절대 부피(12)이고, QS는 상기 가스(22)의 표준 유속이고, dP/dt는 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 단위 시간당의 압력 변화이고, Tr/T는 규격화된(standardized) 온도이다. 상기 절대 부피(V)는 상기 챔버(10)의 크기에 따라 변화될 수 있다. 상기 챔버(10)가 식각 공정에 사용될 경우, 상기 압력 변화(dP/dt)는 챔버(10) 내벽에서 상기 가스(22)의 아웃 개싱 압력 변화에 의해 차감될 수 있다. 상기 규격화된 온도(Tr/T)는 표준 온도(ex, 0℃)의 절대 온도(Tr)를 상기 가스(22)의 실측 온도의 절대 온도(T)로 나눈 값일 수 있다. 상기 규격화된 온도(Tr/T)는 상기 가스(22)의 온도를 상기 표준 온도에 대해 표준화시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 절대 부피(V)는 상기 표준 유속(QS)을 압력 변화(dP/dt) 및 규격화된 온도(Tr/T)로 나눈 값일 수 있다. 예를 들어, 상기 절대 부피(V)는 상기 챔버(10)의 크기 및/또는 부품이 변화되지 않는 한 상기 가스(22)의 온도와 상관없이 일정할 수 있다. 상기 절대 부피(V)는 챔버(10)의 초기 세팅 및/또는 예방 정비 시에 변화될 수 있다.
또한, 상기 제어 부(70)는 상기 표준 유속(23)에 대응되는 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)과 상기 절대 부피(V)를 사용하여 검출 유속을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 밸브(52)가 클로즈될 때, 상기 제어 부(70)는 수학식 2따라 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46) 각각의 검출 유속을 획득할 수 있다.
여기서, QC는 검출 유속이다. 일 예에 따르면, 상기 검출 유속(QC)은 SCCM의 단위로 표시될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)이 상기 표준 유속(23)으로 설정될 때, 상기 제어 부(70)는 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46) 각각의 상기 검출 유속(QC)을 획득할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 검출 유속(QC)은 상기 절대 부피(V), 상기 압력 변화(dP/dt) 및 상기 규격화된 온도(Tr/T)를 곱으로 계산될 수 있다.
이와 달리, 상기 밸브(52)가 오픈되면, 상기 제어 부(70)는 수학식 3을 이용하여 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46) 각각의 검출 유속(QC)을 획득할 수 있다.
여기서, S는 상기 챔버(10) 하단 부의 밸브(52)의 위치에서의 상기 펌프(54)의 펌핑 스피드이고, P는 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 압력이다. 마찬가지로, 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)이 상기 표준 유속(23)으로 설정될 때, 상기 제어 부(70)는 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46) 각각의 상기 검출 유속(QC)을 획득할 수 있다. 일예에 따르면, 상기 검출 유속(QC)은 펌핑 스피드(S), 상기 가스(22)의 압력(P) 및 상기 규격화된 온도(Tr/T)의 곱으로 계산될 수 있다. 상기 펌핑 스피드(S)와 상기 규격화된 온도(Tr/T)가 정해지면, 상기 검출 유속(QC) 상기 가스(22)의 압력(P)에 비례하여 증가할 수 있다.
상기 제어 부(70)는 상기 검출 유속(QC)을 상기 표준 유속(23)과 비교하여 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n) 각각의 풀 스케일 불량(full scale error) 및/또는 정확도(accuracy)를 검증할 수 있다. 상기 풀 스케일 불량이 문턱 값(threshold) 보다 클 경우, 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 각각을 검출 유속(QC)으로 교정할 수 있다. 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b, 24c)의 풀 스케일 불량 검증 및/또는 교정 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
이하, 본 발명의 반도체 소자의 제조장치(100)의 관리방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 반도체 소자의 제조장치(100)의 관리방법을 보여준다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 반도체 소자의 제조장치(100)의 관리방법은, 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 검증 및/또는 교정 방법일 수 있다. 일 예에 따르면, 반도체 소자의 제조장치(100)의 관리방법은, 상기 표준 유속(23)을 사용하여 챔버(10) 내에 제공되는 상기 가스(22)의 절대 부피(V)를 획득하는 단계(S10), 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 주기적으로 검증하는 단계(S20), 상기 챔버(10) 내에 제공된 상기 가스(22)의 절대 부피(V)가 그대로인지를 판별하는 단계(S30) 및 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 정확도 검증(accuracy verification)을 종료할지를 판별하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제어 부(70)은 상기 제 1 MFC(42)의 상기 제 1 실측 유속(24a)을 이용하여 상기 챔버(10)의 상기 절대 부피(V)를 획득한다(S10). 상기 절대 부피(V)는 상기 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
도 3은 도 2의 절대 부피(V)를 계산하는 단계(S10)의 일 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 상기 절대 부피(V)를 계산하는 단계(S10)는 상기 표준 유속(23)으로 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 제공하는 단계(S12), 상기 챔버(10) 내의 가스(22)의 압력 변화(dP/dt)를 획득하는 단계(S14), 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 온도를 규격화하는 단계(S16) 및 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 절대 부피(V)를 계산하는 단계(S18)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 MFC(42)는 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 상기 표준 유속(23)으로 제공한다(S12). 상기 밸브(52)가 클로즈될 때, 상기 가스(22)는 상기 챔버(10) 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 MFC(42)는 상기 챔버(10) 내에 질소(N2)의 가스(22)를 약 270.78SCCM의 상기 표준 유속(23)으로 제공할 수 있다.
다음, 상기 제어 부(70)는 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 압력 변화(dP/dt)를 획득한다(S14). 상기 제 2 센서(64)가 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 압력을 감지하면, 상기 제어 부(70)는 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)에 의한 상기 압력 변화(dP/dt)를 계산 및/또는 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버10) 내의 압력이 약 12.21mbar에서 15.02mbar로 약 500초동안에 변화되면, 상기 제어 부(70)는 약 0.00566mbar/sec의 상기 압력 변화(dP/dt)를 획득할 수 있다. 상기 챔버(10)가 식각 공정에 사용될 경우, 상기 챔버(10) 내의 압력은 약 1.2343X10-5mbar/sec의 아웃 개싱 압력 변화에 따라 상승될 수 있다. 따라서, 상기 압력 변화(dP/dt)는 상기 아웃 개싱 압력 변화만큼 차감될 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 변화(dP/dt)는 약 0.00033443 atm/min(0.0056477mbar/sec = 0.00566mbar/sec -0.000012343mbar/sec)으로 계산될 수 있다.
그 다음, 상기 제어 부(70)는 상기 가스(22)의 온도를 규격화한다(S16). 상기 제 1 센서(62)가 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 온도를 감지하면, 상기 제어 부(70)는 상기 가스(22)의 규격화된 온도(Tr/T)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스(22)가 약 22.1℃의 온도를 가질 때, 상기 규격화된 온도(Tr/T)는 약 0.92515(273.15K/(273.15+22.1)K)로 계산될 수 있다.
그리고, 상기 제어 부(70)는 상기 절대 부피(V)를 계산한다(S18). 상기 제어 부(70)는 상기 표준 유속(QS), 상기 압력 변화(dP/dt) 및 상기 규격화된 온도(Tr/T)를 수학식 1에 적용하여 상기 절대 부피(V)를 계산할 수 있다. 예를 들어, 상기 절대 부피(V)는 약 875190cc(270.78/(0.00033443X0.92515))로 계산될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 제어 부(70)는 상기 표준 유속(23)과 상기 절대 부피(V)를 이용하여 상기 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 주기적으로 검증한다(S20).
도 4는 도 2의 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 검증하는 단계(S20)의 일 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 상기 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도를 검증하는 단계(S20)는 상기 표준 유속(23)에 대응되는 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)로 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 제공하는 단계(S21), 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 상기 압력 변화(dP/dt)를 획득하는 단계(S22), 상기 가스(22)의 온도를 규격화하는 단계(S23), 상기 절대 부피(V)에 근거한 상기 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46) 각각의 검출 유속(QC)을 획득하는 단계(S24), 상기 검출 유속(QC)을 상기 표준 유속(23)과 비교하는 단계(S25), 상기 검출 유속(QC)과 상기 표준 유속(23)의 차이로부터 계산되는 풀 스케일 불량이 문턱 값 이하인지를 판별하는 단계(S26), 상기 풀 스케일 불량이 상기 문턱 값 이하일 경우 상기 제 1 내지 제 2 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 각각을 상기 표준 유속(23)으로 인식하는 단계(S27), 및 상기 풀 스케일 불량이 상기 문턱 값보다 클 경우 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 각각을 상기 검출 유속(QC)으로 교정하는 단계(S28)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)은 상기 챔버(10) 내에 상기 표준 유속(23)과 동일한 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)로 상기 가스(22)를 제공한다(S21). 예를 들어, 상기 밸브(52)가 클로즈되면, 상기 표준 유속(23)이 약 28.93SCCM일 때, 상기 제 1 MFC(42)는 상기 챔버(10) 내에 상기 가스(22)를 상기 28.93SCCM의 상기 제 1 실측 유속(24a)으로 제공할 수 있다.
다음, 상기 제어 부(70)는 상기 챔버(10) 내의 상기 가스(22)의 상기 압력 변화(dP/dt)를 획득한다(S22). 상기 제어 부(70)는 약 3.73X10- 5 atm/min(0.00063mbar/sec)의 압력 변화(dP/dt)를 획득할 수 있다.
상기 제어 부(70)는 상기 가스(22)의 온도를 규격화한다(S23). 상기 가스(22)가 약 25.84℃일 때, 상기 규격화된 온도(Tr/T)는 약 0.91358로 계산될 수 있다.
상기 제어 부(70)는 상기 절대 부피(V)에 근거한 상기 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46) 각각의 검출 유속(QC)을 획득한다(S24). 상기 검출 유속(QC)은 수학식 2에 따라 계산될 수 있다. 예를 들어, 상기 절대 부피(V)가 약 875190cc일 때, 상기 제 1 MFC(42)의 상기 검출 유속(QC)은 약 29.81SCCM으로 계산될 수 있다.
상기 제어 부(70)는 상기 검출 유속(QC)을 상기 표준 유속(23)과 비교한다(S25).
도 5는 도 4의 상기 검출 유속(QC)을 상기 표준 유속(23)과 비교하는 단계(S25)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 상기 검출 유속(QC)을 상기 표준 유속(23)과 비교하는 단계(S25)는 상기 검출 유속(QC)과 상기 표준 유속(23)의 차이를 계산하는 단계(S32)와, 풀 스케일 불량을 계산하는 단계(S34)를 포함할 수 있다.
상기 제어 부(70)는 상기 검출 유속(QC)으로부터 상기 표준 유속(23)을 차감하여 상기 검출 유속(QC)과 상기 표준 유속(23)의 차이를 계산한다(S32). 예를 들어, 상기 검출 유속(QC)이 약 29.81SCCM이고, 상기 표준 유속(23)이 약 28.93SCCM일 경우, 상기 검출 유속(QC)과 상기 표준 유속(23)의 차이는 약 0.88SCCM으로 계산될 수 있다.
다음, 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n) 각각의 풀 스케일 불량 및 /또는 정확도를 계산한다(S34). 일 예에 따르면, 상기 풀 스케일 불량은 상기 검출 유속(QC)과 상기 표준 유속(23)의 차이에 비례하여 증가할 수 있다. 상기 풀 스케일 불량은 상기 검출 유속(QC)과 상기 표준 유속(23)의 차이를 상기 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 최대 스케일(maximum scale)로 나눈 값의 백분율로 계산될 수 있다. 예를 들어, 상기 표준 유속(23)이 약 28.93SCCM이고, 상기 검출 유속(QC)과 상기 표준 유속(23)의 차이가 약 0.88SCCM이고, 상기 제 1 MFC(42)가 약 300SCCM의 최대 스케일을 가질 경우, 상기 풀 스케일 불량은 약 0.3%로 계산될 수 있다. 상기 스케일 불량은 표시장치(미도시)에 표시될 수 있다. 제 1 내지 제 n MFC들(42, 44-46)의 상기 정확도는 풀 스케일 불량(full scale error)의 역수일 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 제어 부(70)는 상기 풀 스케일 불량이 문턱 값(threshold value) 이하인지를 판별한다(S26).
상기 풀 스케일 불량이 상기 문턱 값 이하일 때, 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)을 상기 표준 유속(23)으로 인식한다(S27). 예를 들어, 상기 풀 스케일 불량이 약 0.3%이고, 상기 문턱 값이 약 0.5%일 경우, 상기 제어 부(70)는 상기 풀 스케일 불량을 허용 가능한 값(acceptable values)으로 판단하여 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 교정 없이 상기 풀 스케일 불량 및/또는 정확도의 검증을 완료할 수 있다.
상기 풀 스케일 불량이 상기 문턱 값 보다 클 때, 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 각각을 상기 검출 유속(QC)으로 교정한다(S28). 상기 제어 부(70)는 상기 풀 스케일 불량을 허용 불가능한 값(unacceptable values)으로 판단할 수 있다. 상기 허용 불가능한 값의 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 각각은 상기 검출 유속(QC)으로 교정될 수 있다. 따라서, 상기 교정된 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 스케일은 상기 표준 유속(23)의 스케일과 동일하게 설정될 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도의 검증이 완료되면, 상기 제어 부(70)는 상기 챔버(10) 내에 제공된 상기 가스(22)의 상기 절대 부피(V)가 그대로인지(intact)를 판별한다(S30). 일 예에 따르면, 상기 절대 부피(V)가 그대로인지를 판별하는 단계(S30)는 상기 챔버(10)의 크기의 변화를 판별하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버(10)의 예방 정비가 수행되면, 상기 절대 부피(V)는 변화될 수 있다. 상기 절대 부피(V)가 변화될 경우, 상기 제어 부(70)는 상기 단계 “S10” 내지 상기 단계 “S30”를 다시 수행할 수 있다.
그리고, 상기 절대 부피(V)가 변화되지 않고 그대로일 경우, 상기 제어 부(70)는 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도 검증을 종료할 것인지를 판별한다(S40). 상기 제 1 내지 제 n 실측 유속들(24a, 24b-24n)의 풀 스케일 불량 및/또는 정확도 검증이 요구되면, 상기 제어 부(70)는 상기 단계 “S10” 내지 상기 단계 “S40”를 반복적으로 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (10)
- 챔버 내에 제공되는 가스의 유량을 제어하는 질량 유량 제어기에 있어서,
그의 사용 초기에 표준 유속으로 상기 챔버 내에 제공되는 상기 가스의 절대 부피를 획득하고,
그의 사용 이후에 상기 표준 유속으로 설정되는 실측 유속에 따라 교정되는 상기 가스의 검출 유속을 획득하고,
상기 검출 유속을 상기 표준 유속과 비교하여 상기 실측 유속의 불량 및 정확도를 검증하고,
상기 절대 부피는 상기 표준 유속을 상기 챔버 내의 상기 가스의 압력 변화와 상기 가스의 규격화된 온도로 나눈 값으로 계산되고,
상기 검출 유속은 상기 절대 부피, 상기 압력 변화 및 상기 규격화된 온도의 곱으로 계산되는 질량 유량 제어기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 불량은 문턱 값과 비교되되,
상기 불량이 상기 문턱 값보다 클 경우, 상기 실측 유속은 상기 검출 유속으로 교정되는 질량 유량 제어기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 불량은 상기 검출 유속과 상기 표준 유속의 차이를 상기 질량 유량 제어기의 최대 스케일로 나눈 값의 백분률로 계산되는 질량 유량 제어기.
- 제 2 항에 있어서,
상기 불량이 상기 문턱 값 이하일 경우, 상기 실측 유속을 상기 표준 유속으로 인식하는 질량 유량 제어기.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 규격화된 온도는 0℃의 절대온도를 상기 챔버 내의 제 1 센서를 통해 수신되는 상기 가스의 실측 온도의 절대 온도로 나눈 값으로 계산되는 질량 유량 제어기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버가 식각 공정에 사용될 때, 상기 압력 변화는 상기 챔버 내의 상기 가스의 아웃 개싱 압력 변화에 의해 차감되는 질량 유량 제어기.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 압력 변화는 상기 챔버 내의 제 2 센서를 통해 검출되는 질량 유량 제어기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버의 상기 가스의 배기하는 밸브가 클로즈 될 때, 상기 절대 부피 및 상기 검출 유속은 획득되는 질량 유량 제어기.
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