KR20140135650A - 과도 가스 흐름의 계측 방법 - Google Patents

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Abstract

흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법은 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 챔버로 처리 가스를 흘리는 단계 및 연속적 데이터 샘플 포인트 각각에 대해 압력 데이터, 온도 데이터, 및 시간 값을 포함하는 연속적 데이터 샘플 포인트들을 측정하는 단계를 포함한다. 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들이 식별되고, 그룹 각각은 다른 그룹과 일 이상의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유하고, 비율 값은 연속적 데이터 샘플 포인트들의 각각에 대해 계산되고, 비율 값 각각은 각각의 시간 값에 대한 온도 및 가스 압축성 데이터의 곱과 압력 데이터 사이의 비율이다. 비율 값들의 최적선은 적어도 하나의 그룹 내에서 결정되고, 다음으로 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트는 압력 상승률 기법을 이용하여 계산되고 압력 상승률 기법은 적어도 하나의 그룹 내에서 적어도 하나의 시간 값에 대한 최적선으로부터 결정된 비율 값을 활용한다.

Description

과도 가스 흐름의 계측 방법{METROLOGY METHOD FOR TRANSIENT GAS FLOW}
본 발명은 가스 흐름을 측정하는 계측 (metrology) 방법에 관련하고 특히 본 발명은 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 테스트 챔버로 흘려지는 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 이상들 (transient flow anomalies) 이 검출될 수도 있도록 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 (flow rate) 를 계산하는 방법에 관련한다.
질량 흐름 제어기 (MFC) 와 같은 고-정밀 가스 전달 및 측정 시스템은 반도체 웨이퍼 제작 및 다른 타입의 재료 처리와 같은 응용에서 유용하다. 많은 경우에, 이 가스 전달 시스템의 정확성이 검증되는 것이 필요하다.
질량 흐름 검증기 (mass flow verifier; MFV) 는 MFC 또는 다른 유체 전달 피시험 디바이스 (device-under-test; DUT)의 정확성을 검증하는데 이용될 수도 있다. 질량 흐름 검증기의 하나의 타입은 상승률 (rate-of-rise; ROR) 흐름 검증기이다. 통상적 ROR 흐름 검증기는 테스트 챔버 볼륨, 압력 센서, 온도 센서, 및, 하나의 업스트림 (upstream) 밸브 그리고 하나의 다운스트림 (downstream) 밸브인, 2개의 분리 밸브들을 포함할 수도 있다. 밸브들은 유휴상태 (idle) 동안 닫힐 수도 있고, 계측 테스트 작동이 개시되는 경우 열릴 수도 있고, 흐름 검증기를 통해 MFC로부터 가스의 흐름을 허용한다. 가스 흐름이 안정된다면, 하류 밸브는 닫힐 수도 있고, 결과적으로 가스 압력은 볼륨 내에서 상승하기 시작할 수도 있다. 압력 센서는 압력 상승을 측정할 수도 있다. 이 측정은 MFV로의 유입구 (inlet) 흐름 레이트를 계산하는데 이용될 수도 있고, 이로써 DUT의 가스 흐름 정확성 성능을 검증한다.
제1 실시예에서, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 (transient flow rate) 계산 방법은 처리 가스가 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 챔버로 흘려지는 동안 압력 상승률 기법을 이용한다. 본 방법은 질량 흐름 제어기를 통해 챔버로 처리 가스를 흘리는 단계 및 연속적 데이터 샘플 포인트 각각에 대해 압력 데이터, 온도 데이터, 및 시간 값을 포함하는 연속적 데이터 샘플 포인트들을 측정하는 단계를 포함한다. 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들은 식별되고 그룹 각각은 다른 그룹과 일 이상의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유하고, 비율 값은 연속적 데이터 샘플 포인트들의 각각에 대해 계산되고 비율 값 각각은 각각의 시간 값에 대한 온도 및 가스 압축성의 곱과 압력 데이터 사이의 비율이다. 비율 값의 최적선 (line of best fit) 은 적어도 하나의 그룹 내에서 결정되고, 다음으로 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트는 압력 상승률 기법을 이용하여 계산되고 압력 상승률 기법은 적어도 하나의 그룹 내에서 적어도 하나의 시간 값에 대한 최적선으로부터 결정된 비율 값을 활용한다.
제2 실시예에서, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법은 처리 가스가 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 챔버로 흘려지는 동안 압력 데이터 및 온도 데이터의 최적선을 이용한다. 본 방법은 질량 흐름 분석기를 통해 챔버로 처리 가스를 흘리는 단계 및 연속적 데이터 샘플 포인트 각각에 대해 압력 데이터, 온도 데이터, 및 시간 값을 포함하는 연속적 데이터 샘플 포인트들을 측정하는 단계를 포함한다. 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들은 식별되고 그룹 각각은 다른 그룹과 일 이상의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유한다. 적어도 하나의 그룹 내에서 압력 데이터의 최적선이 결정되고 적어도 하나의 그룹 내에서 온도 데이터의 최적선이 결정된다. 다음으로, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트는 압력 상승률 기법을 이용하여 계산되고 압력 상승률 기법은 적어도 하나의 그룹 내에서 적어도 하나의 시간 값에 대한 최적선으로부터 결정된 압력 값 및 적어도 하나의 그룹에서 적어도 하나의 시간 값에 대한 최적선으로부터 결정된 온도 값을 활용한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 방법들이 실시될 수도 있는 질량 흐름 검증기 구성의 개략도를 도시한다.
도 2a 내지 2c는 본 명세서에 개시된 방법들에 따라 테스트된 처리 가스에 대한 흐름 레이트 대 시간 그래프를 도시한다.
본 명세서에서 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법이 개시되며, 처리 가스는 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 테스트 챔버로 전달된다. 이하 설명에서, 다수의 (numerous) 특정한 세부 사항이 본 실시예의 철저한 이해를 제공하도록 나타내진다. 그러나 본 실시예가 이 특정한 세부 사항의 몇몇 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것은 당업자에게 명확할 것이다. 다른 예시에서, 잘 알려진 처리 동작은 본 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 개시되지 않는다.
처리 가스 흐름의 레이트 (rate) 의 정확한 측정 및 가스 흐름 이상들의 검출은 처리 가스가 반응 챔버로 주의 깊게 제어된 방식으로 공급되도록 요구하는, 연속적인 플라즈마 에칭과 같은, 다수의 (a number of) 현대 반도체 웨이퍼 제작 처리에 적용된다. 본 명세서에 정의된 바와 같이, 처리 가스 흐름의 과도 흐름 레이트는 세트 포인트 (set point) 흐름 레이트 (또는 세트 포인트) 로부터 시간이 흐름에 따른 흐름 레이트의 편차이고, 세트 포인트 흐름 레이트는 미리 결정된 일정 상태 (steady state) 흐름일 수도 있고 또는 변동적 (variable) 흐름 레이트이도록 구성될 수도 있다. 세트 흐름 레이트로부터의 과도 흐름 레이트의 편차는 과도 흐름 이상들을 설명한다. 처리 가스 흐름의 과도 흐름 레이트를 계산하는 것은 (본 명세서에 설명된 표준 흐름 레이트 기법으로 흘려진 처리 가스의 일정 상태 흐름 레이트를 계산한 것과 비교하여) 처리 가스 흐름의 실제 흐름 레이트를 더 정확하게 나타내고, 뿐만 아니라 일반적으로 검출되지 않을 수도 있는 과도 흐름 이상들을 설명한다. 예를 들어, 과도 흐름 이상들은 일정 상태 흐름 동안, 처리 가스가 처음 흐르기 시작하여 처리 가스 흐름 레이트가 미리 결정된 세트 포인트로 증가하는 포인트까지의 턴-온 기간 동안, 또는 처리 가스 흐름 레이트의 세트 포인트 흐름 레이트가 정지되고 흐름 레이트가 처리 가스가 흐르는 것이 중단될 때까지 감소하는 턴-오프 기간 동안 발생할 수 있다. 또한, 과도 흐름 이상들은 처리 가스의 흐름 레이트가 처리 레시피에 따른 제1 세트 포인트로부터 제2 세트 포인트까지 조정되는 과도 기간 동안 발생할 수 있다. 대부분의 경우, 반도체 웨이퍼 제작 처리 동안의 처리 가스의 전달은 처리 가스 흐름 레이트가 주의 깊게 제어되는 것을 요구한다. 특히, 일정 상태 기간, 턴-온 기간, 과도 기간, 및/또는 턴-오프 기간 동안 반응 챔버로 흘려진 처리 가스의 흐름 레이트는, 제작 처리의 처리 레시피에 의해 정의된 가스 흐름 세트 포인트들이 충족되도록 제어되어야 한다. 처리 레시피에 의해 또한 정의될 수도 있는 흐름 기간은 턴-온 기간과 턴-오프 기간 사이의 시간의 길이이다. 과도 기간 동안의 처리 가스 흐름 지연 뿐만 아니라 MFC 턴-온 기간 및 턴-오프 기간 동안의 흐름 오버슈트 (overshoot) 및/또는 흐름 언더슈트 (undershoot) 와 같은 과도 흐름 이상들은 처리 시프트 (shift) 를 발생시킬 수도 있고 웨이퍼 처리, 정확성, 또는 반복성에 영향을 미칠 수도 있다.
처리 가스 흐름은 또한 반응 챔버로부터 MFC 업스트림에 의해 통상적으로 제어된다. 이로써, 처리 가스 흐름 레이트가 제어될 수 있는 정확성은 일반적으로 처리 가스가 통과하도록 요구되는 MFC의 정확성에 의해 좌우된다. 따라서, MFC의 정확성은 흐름 오버슈트 및/또는 흐름 언더슈트와 같은 과도 흐름 이상들이 플라즈마 처리 시스템에서 MFC를 구현하기 전에 존재하는지를 결정하도록 테스트되어야 한다.
도 1은 테스트 될 수도 있는 복수의 질량 흐름 제어기들 (MFCs) (10a 내지 10g) 을 포함하는 압력 상승률 (rate of rise; RoR) 기법을 활용하도록 구성되는 질량 흐름 검증기 (MFV) (50) 의 개략도이다. MFV (50) 는 본 명세서에 기술된 방법들을 실시하는데 이용될 수도 있다. MFV (50) 는 임의의 MFC들 (10a 내지 10g) 로부터 처리 가스의 흐름을 수용할 수 있는 알려진 볼륨의 엔클로징된 (enclosed) 테스트 챔버 (20) 를 포함한다. MFC들 (10a 내지 10g) 각각은 MFC들을 통해 전달되는 처리 가스들의 흐름 레이트를 제어한다. 유입구 밸브들 (23a 내지 23g) 은 각각의 MFC (10a 내지 10g) 로부터 테스트 챔버 (20) 로 처리 가스의 흐름을 개폐한다 (shut on and off). 유출구 밸브들 (22) 은 테스트 챔버 (20) 로부터 (도시되지 않은) 배기 영역으로 가스의 흐름을 개폐한다. 또한, MFV (50) 는 테스트 챔버 (20) 를 배기하고 퍼징 (purging) 하기 위해 진공 소스를 제공하는 적어도 하나의 진공 펌프를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 테스트 챔버 (20) 는 터보분자 펌프 (12) 및 기계식 펌프 (13) 와 유체 연통할 수도 있다.
MFV (50) 는 테스트 챔버 (20) 내에서 가스의 압력 및 온도를 각각 측정하도록 구성되는 적어도 3개의 압력 센서들 (25a 내지 25c) 및 적어도 하나의 온도 센서 (TC) (21) 를 더 포함한다. 적어도 3개의 압력 센서들 (25a 내지 25c) 은 각각 압력계일 수도 있고, 또는 테스트 챔버 (20) 의 내부의 압력을 측정하기 위한 다른 적합한 센서들일 수도 있다. 압력 센서 각각은 상이한 범위의 압력에 민감하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제1 압력계 (25a) 는 약 100 mTorr 까지의 압력을 측정할 수 있고, 제2 압력계 (25b) 는 약 10 Torr 까지의 압력을 측정할 수 있고, 그리고 제3 압력계 (25c) 는 약 10 mTorr 내지 약 400 Torr의 압력을 측정할 수 있다. 제1 압력계 및 제2 압력계 (25a, 25b) 는 앤도버 메사추세츠 (Andover Massachusetts) 의 MKS 인스투르먼츠 (MKS Instruments) 로부터 구입될 수 있다. 제3 압력계 (25c) 는 레드먼드 워싱턴 (Redmond Washington) 의 파로사이언티픽 주식회사 (Paroscientific, Inc) 로부터 구입될 수 있다.
제1 압력 센서 및 제2 압력 센서 (25a, 25b) 는 바람직하게는 빠른 응답 시간을 갖고 바람직하게는 약 0.5 밀리세컨드로부터 약 5 밀리세컨드 마다 판독을 취할 수 있다. 짧은 수명 (lifespan) 을 갖는 과도 가스 흐름 이상들이 관측될 수도 있도록 짧은 간격에서 판독을 취하는 것이 바람직하다. 넓은 범위의 압력에 응답하는 제3 압력 센서 (25c) 는 센서들 (25a, 25b) 에 기준 센서로서 이용될 수도 있다. 또한, 더 느린 응답 시간을 갖는 제3 압력 센서 (25c) 는 테스트 챔버 (20) 로 향해지는 처리 가스의 일정 상태 표준 흐름 레이트를 측정하는데 이용될 수도 있다. 처리 가스의 일정 상태 표준 흐름 레이트를 측정하기 위한 예시적인 챔버 구성은 그 전부가 본 명세서에 참조로서 인용되는 공동 양도된 미국 특허 제7,376,520호에서 발견될 수도 있다.
다른 실시예들에서 제1 압력 센서 (25a) 에 의해 측정가능한 최대 압력은 100 mTorr 보다 작을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제2 압력 센서 및 제3 압력 센서 (25b, 25c) 의 측정가능한 압력 범위가 또한 변화할 수도 있으나, 압력 센서들 (25a 내지 25c) 의 각각의 최대 측정가능한 압력 및 최소 측정가능한 압력은 가스 흐름 레이트 및 과도 가스 흐름 레이트가 가스 흐름 레이트 측정에 대해 설정된 시간 제약 내에서 그리고 가스 흐름 레이트의 예상된 동작 범위에 걸쳐서 압력 측정 및 온도 측정을 이용하여 정확히 계산될 수 있도록, 설정되어야 한다.
MFV에 대한 RoR 기법의 기본적 원리는 테스트 챔버 (20) 내에서 매스 밸런스 (mass balance) 의 변화를 측정하는 것이다. 매스 밸런스 방정식 (mass balance equation) 을 이용하고, 테스트 챔버 내에서 가스에 기체 압축성 보정 (correction) 을 한 이상 기체 법칙 (ideal gas law) 을 적용하여, 표준 흐름 레이트 (standard flow rate; SFR) 가 이하의 수학식을 따라 MFV의 챔버 내에서, 시간의 흐름에 따라, 가스 압력 및 가스 온도를 측정함으로써 획득될 수 있다.
[수학식 1]
SFR = (dm / dt)(1/dstd) = (Tstd/pstd)(V) (d (p/(T*Z))/dt)
dstd, Tstd, 및 pstd 각각은 SEMI E12-0303 (질량 흐름 미터 및 질량 흐름 제어기에 이용되는 표준 압력, 온도, 밀도, 및 흐름 단위 (unit) 에 대한 표준) 에 의한 표준 밀도, 표준 온도, 및 표준 압력이고, m은 가스의 질량, V는 테스트 챔버의 볼륨, T는 가스 절대 온도, Z는 가스 압축성 팩터, p는 압력이다. 일반적으로, 표준 흐름 레이트 (SFR) 는 시간에 따른 (d/ dt) 처리 가스의 질량 (m) 의 변화를 계산하고 처리 가스의 표준 밀도로 나눔으로써 결정된다.
질량 흐름 제어기들 (10a 내지 10g) 는 (도시되지 않은) 가스 공급 설비로부터 압력 조절된 처리 가스를 수용하도록 각각 구성된다. 처리 가스는 가스 라인들 (5a 내지 5g) 을 통해, 각각의 전면 제어 밸브 (11a 내지 11g) 를 통해 각각의 MFC (10a 내지 10g) 로 이동하고, MFC (10a 내지 10g) 는 테스트 챔버 (20) 로 처리 가스를 전달할 수도 있다. 가스 공급 설비는 MFC 각각으로 특정하게 형성된 (formulated) 처리 가스를 전달하도록 구성되고, MFC 각각은 테스트 챔버 (20) 로 처리 가스의 흐름 레이트 및 흐름 기간을 제어할 수 있다.
MFC (10a 내지 10g) 각각을 나가고 (exiting) 이어서 테스트 챔버 (20) 로 들어가는 (entering) 가스 흐름 레이트의 정확성은 MFC들 (10a 내지 10g) 의 캘리브레이션 (calibration) 및 조건 (condition) 에 의해 좌우된다. 따라서, MFC (10a 내지 10g) 각각은 허용가능한 허용오차 (tolerance) 범위 내에서 MFC 각각의 가스 흐름 레이트를 제어할 수 있는 것이 바람직하다. 일정 상태 기간, 턴-온 기간, 과도 기간, 및/또는 턴-오프 기간 동안 테스트 챔버 (20) 로의 과도 가스 흐름 레이트가 허용 가능하다는 것을 보장하기 위해, MFC (10a 내지 10g) 각각의 캘리브레이션 및 조건을 검증하는 것이 필요하다.
위의 수학식 1과 관련하여, 개개의 MFC (10a 내지 10g) 에 의해 제공되는 가스 흐름 레이트를 결정하는데 이용되는 볼륨은 개개의 MFC (10a 내지 10g) 의 출력부로부터 테스트 챔버 (20) 를 통해 모든 유동적으로 (fluidly) 연결된 배관 (plumbing) 볼륨들을 포함한다. 따라서, MFC (10a 내지 10g) 각각과 테스트 챔버 (20) 사이의 배관은 명확히 정의되고 이해되는 것이 바람직하다.
테스트 챔버 (20) 는 바람직하게는 테스트 챔버 내에 공급되는 가스의 압축성 효과를 감소시키기 충분히 큰 볼륨을 가진다. 바람직하게는, 테스트 챔버 (20) 의 볼륨은 약 10 리터 내지 100 리터이고, 더 바람직하게는 테스트 챔버 (20) 볼륨은 약 15 리터 내지 50 리터이다. 대체의 실시예에서 테스트 챔버 (20) 는 100 리터 보다 더 큰 볼륨을 가질 수도 있다. 대체의 실시예에서, 약 5 리터, 약 1 리터, 약 0.5 리터, 또는 더 작은 볼륨과 같은, 10 리터 보다 작은 볼륨들이 이용될 수도 있으나, 테스트 챔버 내에 공급되는 가스의 압축성 효과들은 더 큰 효과들을 가질 수 있고 따라서 확인되는 것이 필요할 수도 있다.
테스트 챔버 (20) 는 테스트 챔버 (20) 내에 상승된 온도를 유지하기 위해 능동적으로 제어되는 히터 (40) 를 선택적으로 포함할 수도 있다. 히터는 가스 라인 (5) 과 같은 임의의 가스 라인들 내에 통합될 수도 있고, 그리고/또는 히터는 테스트 챔버 (20) 내에 통합될 수도 있다. 테스트 챔버 (20) 내의 온도는 테스트 챔버 (20) 내에 위치된 적어도 하나의 온도 센서 (21) 에 의해 모니터링될 수 있다. 적어도 하나의 온도 센서 (21) 는 열전대 (thermocouple) 또는 다른 적합한 온도 센서일 수 있다. 바람직한 실시예에서, MFV (50) 는 3개의 온도 센서들 (21) 을 포함한다. 3개의 온도 센서들 (21) 은 바람직하게는 테스트 챔버 (20) 내의 평균 온도가 확인될 수도 있도록 구성된다. 바람직하게는, 온도 센서들 (21) 은 테스트 챔버 (20) 로 들어가는 처리 가스의 온도를 측정한다. 대체의 실시예에서, 온도 센서들 (21) 은 테스트 챔버 (20) 의 챔버 벽의 온도를 측정하도록 구성될 수도 있다.
MFV (50) 는 적어도 3개의 압력 센서들 (25a 내지 25c) 및 적어도 하나의 온도 센서 (21) 로부터 출력 신호들을 수신하고 전면 제어 밸브들 (100), 유입구 밸브들 (23), 및 유출구 밸브들 (22) 의 동작을 제어하는 제어 시스템 (100) 을 포함한다. 제어 시스템 (100) 은 유출구 밸브들 (220) 이 닫힌 후에 테스트 챔버 (20) 내에서 처리 가스의 압력 및 온도의 측정을 수신하고, 제어 시스템 (100) 수학식 1에 따라 테스트 챔버로 흐르는 처리 가스의 과도 가스 흐름 레이트를 계산하도록 본 명세서에 기술된 방법을 이용한다. 다음으로, 제어 시스템 (100) 은 가스 흐름에 대한 미리 결정된 세트 포인트들과 과도 가스 흐름 레이트의 결과들을 비교할 수도 있고, 이로써 MFC (10a 내지 10g) 각각의 흐름 레이트를 검증한다. 대체의 실시예에서 제어 시스템 (100) 은 결과들을 출력하거나, 디스플레이하거나, 저장할 수도 있고, 또는 그렇지 않으면 결과들을 전송 (convey) 할 수도 있다. 바람직한 실시예에서 계산된 과도 가스 흐름 레이트와 세트 포인트 또는 세트 포인트들 사이의 비교는 흐르는 처리 가스의 과도 가스 흐름 이상들을 설명하는데 이용될 수 있다.
테스트 챔버 (20) 는 바람직하게는 스테인리스 강철 (steel) 로 형성된다. 테스트 챔버 (20) 는 단일 피스로 만들어질 수도 있고, 또는 대체의 실시예에서 테스트 챔버는 여러개의 피스들로 만들어질 수도 있다. 추가의 실시예에서, 테스트 챔버 (20) 는 고체 알루미늄 블록 밖에서 머시닝 (machining) 될 수도 있다. 바람직하게는, 테스트 챔버는 우수한 열 전도도를 가진다. 또한, 테스트 챔버 (20) 로의 튜빙 (tubing) 관통은 용접과 대조적으로 오-링들 (o-rings) 의 이용을 통해 실링 (sealing) 될 수 있다. 다른 실시예에서, 용접이 활용될 수 있다.
MFV (50) 의 동작 동안, 히터 (40) 가 테스트 챔버 (20) 내에서 상승된, 즉, 주위 이상의 (above ambient), 그리고 균일한 온도를 유지하는데 이용될 수도 있다. 상승된 온도는, 그렇지 않으면, 더 낮은 온도에서 응축하는 처리 가스들의 흐름 레이트 측정을 가능하게 한다. MFC (10a 내지 10g) 로부터의 가스 다운스트림의 응축은 가스 흐름 레이트 측정에 에러를 도입할 수 있다. 또한, 응축된 가스들은 압력 센서들 (25a 내지 25c) 을 이용하여 수행되는 압력 측정에 불리하게 영향을 미칠 수 있다. 일 실시예에서, 테스트 챔버 (20) 로 이끄는 가스 유입구들은 가스 유입구들의 가열된 벽들과 가스 스트림 사이에 접촉하는 큰 표면 영역 (large surface area of contact) 을 제공하도록 설계될 수 있다. 따라서, 가스 유입구들은 테스트 볼륨으로 벤팅 (venting) 하자마자 응축을 피하도록 테스트 볼륨으로 들어가기 전에 가스를 미리-가열하도록 설계될 수 있다.
테스트 챔버 (20) 및 압력 센서들 (25a 내지 25c) 은, 일정 상태 가스 흐름들 뿐만 아니라, 과도 가스 흐름 레이트 및 과도 가스 흐름 이상들이 넓은 범위의 흐름 레이트, 예컨대, 0.1 sccm 내지 10,000 sccm, 상에서 정확히 그리고 반복적으로 계산될 수도 있도록 MFV (50) 에 압력의 변화를 검출하는 능력을 제공하고, sccm 은 분당 표준 입방 센트미터를 언급한다. 처리 레시피는 처리 가스를 흘리도록 미리 결정된 시간의 길이 같은 정보를 포함할 수도 있을 뿐만 아니라 어느 세트 흐름 레이트가 이용되어야 하는지 결정하는데 이용될 수도 있다. 테스트하는 동안 유출구 밸브들 (22) 은 테스트 챔버 (20) 볼륨으로부터 처리 가스를 배기하도록 턴-오프 기간 후에 열릴 수도 있다. 이어서 전면 제어 밸브들 (11) 이 MFC (10a 내지 10g) 가 새로운 턴-온 기간을 시작할 수도 있도록 (즉, MFC들 (10a 내지 10g) 이 각각의 유입구 밸브 (23a 내지 23g) 를 통해 테스트 챔버 (20) 로 처리 가스를 전달할 수도 있도록) 각각의 MFC (10a 내지 10g) 로 처리 가스를 공급하기 위해 열릴 수도 있다.
압력 센서들 (25a, 25b) 은 과도 흐름 이상들을 캡쳐 (capture) 하기 위해 빠른 압력 데이터 샘플링 레이트 (sampling rate) 를 갖도록 그리고 매우 정확하도록 구성된다. 압력 센서들 (25a, 25b) 은 약 5 내지 20 밀리세컨드의 처리 응답 시간을 갖는다. 일 실시예에서, 압력 센서들 (25a, 25b) 은 약 0.5 밀리세컨드 내지 약 5 밀리 세컨드의 미리 결정된 압력 데이터 샘플링 레이트를 갖도록 구성된다. 바람직하게는, 압력 센서 (25a, 25b) 의 압력 데이터 샘플링 레이트는 약 0.5 내지 2 밀리세컨드이고, 더 바람직하게는 압력 데이터 샘플링 레이트는 약 1 밀리세컨드이다.
바람직하게는 계산된 과도 흐름 레이트는 MFC가 미리 결정된 흐름 허용오차 내에서 동작하고 있다는 것을, 즉, 흐름 오버슈트 및/또는 흐름 언더슈트 또는 다른 과도 가스 흐름 이상들이 처리 가스 흐름들 동안 발생하고 있지 않는다는 것을, 검증하도록 흐름 기간 각각에 대한 MFC의 가스 흐름 세트 포인트와 비교된다. 일반적으로, MFC (10a 내지 10g) 각각은 각각의 미리 결정된 흐름 허용오차 내에서 동작하도록 분리하여 캘리브레이트 (calibrate) 될 수 있다. 또한, MFC (10a 내지 10g) 각각에 대해 10개의 가스 흐름들이 검증되는 것 그리고 MFC 각각을 적절히 캘리브레이트하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 10개 포인트 가스 캘리브레이션 같은 멀티-포인트 (multi-point) 가스 캘리브레이션이 수행될 수도 있다. 10개 포인트 가스 캘리브레이션은 MFC (10a 내지 10g) 의 작동 범위 상에서 동일하게 이격된 10개 가스 흐름 세트포인트들의 검증을 포함하고, 최소의 가스 흐름 레이트로 시작하여 최대의 가스 흐름 레이트로 끝나고 (예컨대, 약 10 sccm 에서 시작하고 약 500 sccm 에서 끝나고), MFC (10a 내지 10g) 각각은 각각의 미리 결정된 흐름 허용오차들 내에서 수행되도록 캘리브레이트될 수도 있다.
계산된 흐름 레이트로부터 노이즈를 필터링할 뿐만 아니라, 과도 흐름 오버슈트들 및/또는 언더슈트들과 같은 흐름 이상들을 검출하도록, 과도 흐름 레이트를 계산하는 이하의 방법이 수행된다. 처리 가스는 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 테스트 챔버로 흘려진다. 바람직하게는 처리 가스는 미리 결정된 처리 가스 흐름 세트 포인트를 따라 흘려진다. 볼륨 내의 압력 데이터 및 온도 데이터의 연속적 데이터샘플 포인트들은 시간의 함수로서 측정되고, 시간 값은 연속적 데이터 샘플 포인트 각각에 할당된다. 연속적 데이터 샘플 포인트들은 바람직하게는 미리 결정된 데이터 샘플링 레이트로 측정된다. 압력 데이터 및/또는 온도 데이터는 바람직하게는 처리가 압력 데이터 및/또는 온도 데이터로부터 노이즈를 감소시키도록 그리고 처리된 압력 데이터 및/또는 온도 데이터를 제공하도록 디지털 필터로 처리된다. 바람직하게는 처리 단계는 최소 자승 커프 피트 (least squares curve fit) 을 이용하여 압력 데이터 및/또는 온도 데이터를 디지털로 필터링하는 단계를 포함하고, 또는 대안적으로, 멀티포인트 디지털 필터링 처리가 압력 데이터 및/또는 온도 데이터를 처리하는데 이용될 수 있다.
압력 데이터와 온도 및 가스 압축성 데이터의 곱 사이의 비율 값은 바람직하게는 시간 값 각각에 대해 계산된다. 바람직하게는 처리된 압력 데이터 및/또는 처리된 온도 데이터가 비율 값 각각을 계산하는데 이용될 수 있다. 비율 값들이 계산된 후, 각각의 비율 값들 및 각각의 시간 값들을 지금 포함한 연속적 데이터 샘플 포인트들이 그룹들로 식별된다. 물론, 대체의 실시예에서, 그룹들은 비율 값들이 계산되기 전에 식별될 수도 있고, 비율 값들은 식별된 그룹 내에서 그리고 더 바람직하게는 식별된 그룹 각각 내에서 연속적 데이터 샘플 포인트 각각에 대해 계산된다. 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들은 그룹 각각이 다른 그룹과 일 이상의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유하도록 식별된다. 다시 말해서, 그룹 각각은 연속적 데이터 샘플 포인트들의 중복된 (overlapping) 그룹들이 식별되도록 인접한 그룹과 일 이상의 데이터 샘플 포인트들을 공유한다.
압력 데이터와 온도 및 가스 압축성 데이터의 곱의 비율 값들을 포함하는 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들이 식별된 후, 비율 값의 최적선이 적어도 하나의 그룹에 대해 결정된다. 바람직하게는 최적선은 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹 각각에 대해 결정된다. 비율 값의 최적선은 바람직하게는 최소 자승 라인 피트 (least squares line fit) 이다. 그러나, 대체의 실시예에서, 최적선은 연속적 데이터 샘플 포인트들에 맞춰진 곡선일 수도 있다. 다음으로, 최적선은 식별된 그룹 내에서 시간 값에 대한, 그리고 더 바람직하게는 식별된 그룹 각각 내에서 시간 값에 대한, 압력 데이터 및 온도 데이터의 비율 값을 결정하는데 이용될 수도 있다. 다음으로, 최적선으로부터 결정된 비율 값은 본 명세서에 설명된 표준 흐름 레이트 방정식에 통합될 수도 있고, 다음으로 과도 흐름 레이트는 계산될 수도 있다.
추가의 실시예에서, 최적선은 적어도 하나의 그룹 내에서, 그리고 바람직하게는 식별된 그룹 각각 내에서, 압력 데이터 및 온도 데이터 각각에 대해 결정된다. 다음으로, 각각의 최적선들은 식별된 그룹 내에서 시간 값에 대한, 그리고 더 바람직하게는 식별된 그룹 각각 내에서 시간 값에 대한, 압력 데이터 및 온도 데이터로부터 각각의 압력 값 및 각각의 온도 값을 결정하는데 이용될 수도 있다. 압력 데이터 및 온도 데이터의 최적선들은 바람직하게는 최소 자승 라인 피트들이다. 그러나, 대체의 실시예에서는, 최적선들은 각각의 압력 데이터 및 온도 데이터에 맞춰진 곡선일 수도 있다. 다음으로, 최적선들 및 가스 압축성로부터 결정된 압력 값 및 온도 값은 본 명세서에 설명된 표준 흐름 레이트 방정식에 통합될 수도 있고 다음으로 과도 흐름 레이트는 계산될 수도 있다.
바람직하게는 할당된 시간 값은 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹 각각의 중간값 (median) 데이터 샘플 포인트들에 대한 시간 값이다. 대안적으로, 시간 값은 바람직하게는 각각의 식별된 그룹 내에 평균 (mean) 데이터 샘플 포인트에 대한 시간 값이다. 본 명세서에 이용된 것으로서, "중간 (median) 데이터 샘플 포인트"는 연속적 데이터 샘플 포인트 들의 그룹 각각의 중앙의 (middle) 데이터 샘플 포인트인 데이터 샘플 포인트이다. 또한, 본 명세서에 이용된 것으로서, "평균 (mean) 데이터 샘플 포인트"는 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹 각각의 산술적 평균의 (average) 데이터 샘플 포인트인 데이터 샘플 포인트이다.
전술된 방법 동안, 그리고 처리 가스 전달 동안, 테스트 챔버 내부의 처리 가스 압력 및 처리 가스의 온도의 측정이 취해진다. 데이터 샘플 포인트 측정들은 처리 가스 전달의 미리 결정된 기간 동안 미리 결정된 데이터 샘플링 레이트로 취해져야 한다. 바람직하게는 미리 결정된 데이터 샘플링 레이트는, 약 1 밀리세컨드, 2 밀리세컨드, 또는 5 밀리세컨드의 데이터 샘플링 레이트와 같은, 약 0.5 내지 10 밀리세컨드이다. 다음으로, 연속적 데이터 샘플 포인트들은 그룹들로 식별되고 그룹 각각은 다른 그룹과 적어도 하나의 데이터 샘플 포인트를 공유한다. 바람직하게는 식별된 그룹 각각이 인접한 식별된 그룹과 약 5 내지 500개의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유한다. 더 바람직하게는 식별된 그룹 각각이 인접한 식별된 그룹과 약 50 내지 150의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유한다. 예를 들어, 식별된 그룹들은 인접한 식별된 그룹과 100개의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유할 수도 있다. 바람직하게는 인접한 식별된 그룹들의 연속적 데이터 샘플 포인트들의 적어도 50%가 공유된다. 더 바람직하게는 인접한 식별된 그룹들의 연속적 데이터 샘플 포인트들의 적어도 90%가 공유되고, 가장 바람직하게는 인접한 식별된 그룹들의 연속적 데이터 샘플 포인트들의 적어도 99%가 공유된다.
예시로서, 그리고 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 과도 흐름 이상들은 본 명세서에 개시된 계측 방법을 이용하여 관측될 수도 있다. 도 2a는 N2 가스에 대한 과도 흐름 이상들을 도시하고 여기서 세트 포인트 흐름 레이트는 5 sccm 이고 흐름 기간은 약 11 초동안 지속된다. 이 예시에서, 가스 흐름 턴-오프 기간 동안 관측되는 가스 흐름의 지수적 (exponential) 감쇄 (106) 뿐만 아니라 MFC 처리 가스 흐름 지연 (105) 이 가스 흐름 턴-온 기간의 안정된 (settling) 기간 동안 관측된다.
또한, 도 2b는 주로 MFC 가스 흐름의 턴-온 기간 동안 과도 흐름 이상들을, 즉, MFC 세트 포인트들로부터의 편차를, 설명한다. N2 가스에 대한 과도 흐름 이상들이 도시되고, 여기서 세트 포인트 흐름 레이트는 33 sccm 이고 흐름 기간은 약 5.5 초 동안 지속된다. 이 예시에서, MFC 처리 가스 흐름 지연 (105) 이 가스 흐름 턴-온 기간의 안정된 기간 동안 관측된다.
도 2c는 2개의 연속적인 흐름 기간들 A 및 B 동안 과도 흐름 이상들의 세부사항들을 도시한다. 이 예시에서, MFC는 300 ccm 의 세트 포인트 흐름 레이트에서 O2 가스를 전달하고 있고, 흐름 기간 각각은 약 10 초 동안 지속된다. 제1 흐름 기간 A 동안, 계측 방법은 과도 MFC 흐름 언더슈트 (108) 를 검출했고, 제2 흐름 기간 B 동안, 계측 방법은 과도 MFC 흐름 오버슈트 (109) 를 검출했다. 도시된 바와 같이, 계측 방법은 2개의 흐름 기간들의 각각에서 MFC 턴-온 및 턴-오프 기간들 동안 오버슈트 또는 언더슈트를 검출했다. 흐름 오버슈트들 및/또는 흐름 언더슈트들이 관측되는 동안, 이는 결함있는 MFC (10a 내지 10g) 를, 즉, MFC (10a 내지 10g) 가 교체되고 리캘리브레이트 (recalibrate) 되는 것이 필요한, 신호로 알릴 수도 있고, 또는 과도 흐름 이상들은 상기 MFC (10a 내지 10g) 에 포함된 가스 라인 내의 막힘 (blockage) 을 신호로 알릴 수도 있다.
MFV (50) 의 제어 시스템 (100) 에 의해 계산될 수도 있는 가스 흐름 레이트는 MFC (10a 내지 10g) 가 그것의 특정된 가스 흐름 레이트 허용오차 내에서 작동하고 있는지 결정하도록 테스트된 MFC (10a 내지 10g) 에 대해 대응하는 미리 결정된 처리 가스 세트포인트와 비교될 수 있다. MFC가 그것의 특정된 허용오차 내에서 동작하고 있지 않다면, 평가는 적절하고 동등한 흐름 레이트 조정 팩터 (appropriate equivalent flow rate adjustment factor) 가 적용가능한지, 즉, 오프셋 팩터의 이용, 또는 MFC (10a 내지 10g) 가 교체되거나 수리되는 (serviced) 것이 필요한지 결정하도록 수행될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, MFV (50) 는 제어 시스템 (100) 에 연결될 수 있다. 디지털 및 아날로그 제어 디바이스들 (devices) 의 조합을 이용하여 제어 시스템 (100) 은 사용자 특정된 입력들에 따라 MFV (50) 의 동작을 제어한다. 또한, 제어 시스템 (100) 은 사용자에게 분석 및 제시를 위한 MFV (50) 와 관련된 데이터를, 즉, 압력, 온도, 밸브 상태들, 획득하도록 기능한다. 일 실시예에서, MFV를 제어하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 가 컴퓨터 시스템의 디스플레이 상에 렌더링 (rendering) 된다. 또한, 제어 시스템 (100) 은 흐름 기간에 대한 미리 결정된 기간 및 처리 가스 압력 및 온도 측정들이 취해질 수도 있는 미리 결정된 간격들과 같은 정보를 포함할 수도 있는 미리 결정된 처리 레시피에 저장될 수도 있다. GUI는 MFV (50) 를 구성하기 위한 다수의 옵션들을 사용자에게 주도록 정의된다. 일 실시예에서, GUI는 수행되는 특정한 가스 흐름 레이트 캘리브레이션 테스트에 기초된 MFV (50) 의 자동화된 구성에 옵션을 제공할 수 있다. 예를 들어, GUI에 의해 제공되는 사용자 인터페이스를 통해, 사용자는 멀티 포인트 가스 캘리브레이션이 과도 흐름 이상들이 존재하는지 결정하도록 일 이상의 MFC (10a 내지 10g) 상에서 수행될 수 있음을 특정할 수 있다. 또한, 사용자는 MFC (10a 내지 10g) 각각에 대해 테스트된 최대 및/또는 최소 흐름 레이트를 특정하기 위한 옵션들을 제공받을 수 있다. MFV (50) 나 MFV의 동작에 관련된 임의의 다른 설정가능한 (configurable) 파라미터가 GUI 내에 사용자-설정가능한 항목 (item) 으로서 주어질 수 있다.
제어 시스템 (100) 은 과도 가스 흐름 레이트 계산 각각에 관련된 수학적 계산들을 수행하는데 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템 (100) 은 과도 가스 흐름 레이트를 계산하도록, 과도 흐름 이상들을 계산하도록, 보정된 (corrected) 가스 흐름 레이트를 계산하도록, 그리고 MFC 캘리브레이션 기록들 (records) 과 보정된 가스 흐름 레이트를 비교하도록 MFV (50) 로부터 획득된 데이터를 이용하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 시스템 (100) 은 온도, 압력 및 특정한 가스 특성의 작용으로서 비-이상적 가스 거동과 같이 다른 영향들에 대해 가스 흐름 레이트 측정들을 보정하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템 (100) 및 GUI는 가스 흐름 레이트 캘리브레이션 결과들을 저장 (archive) 하는데 이용될 수 있다. 저장된 가스 흐름 레이트 캘리브레이션 결과들은 시간-의존 추세 및 처리 모듈-의존 추세를 식별하도록 분석될 수 있다.
본 명세서의 방법들은 방법들의 특정한 실시예들에 관련하여 상세히 기술되었으나, 당업자에게 첨부된 청구항의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 채용된다는 것이 분명할 것이다.

Claims (20)

  1. 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 (transient flow rate) 계산 방법으로서, 상기 처리 가스는 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 챔버로 흘려지고,
    상기 질량 흐름 제어기를 통해 상기 챔버로 처리 가스를 흘리는 단계;
    연속적 데이터 샘플 포인트 (successive data sample point) 각각에 대해 압력 데이터, 온도 데이터, 및 시간 값을 포함하는 연속적 데이터 샘플 포인트들을 측정하는 단계;
    측정된 상기 압력 데이터를 디지털 필터로 처리하는 단계로서, 상기 디지털 필터는 측정된 상기 압력 데이터로부터 노이즈를 감소시키고 처리된 압력 데이터를 제공하는, 상기 디지털 필터로 처리하는 단계;
    연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들을 식별하는 단계로서, 그룹 각각은 다른 그룹과 일 이상의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유하는, 상기 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들을 식별하는 단계;
    상기 연속적 데이터 샘플 포인트들의 각각에 대한 비율 값들을 계산하는 단계로서, 비율 값 각각은 각각의 시간 값에 대한 온도 및 가스 압축성 (compressiblility) 데이터의 곱과 처리된 상기 압력 데이터 사이의 비율인, 상기 비율 값들을 계산하는 단계;
    적어도 하나의 그룹 내에서 상기 비율 값들의 최적선 (line of best fit) 을 결정하는 단계; 및
    압력 상승률 기법 (pressure rate of rise technique) 을 이용하여 흘려진 상기 처리 가스의 상기 과도 흐름 레이트를 계산하는 단계로서, 상기 압력 상승률 기법은 상기 적어도 하나의 그룹 내에 적어도 하나의 시간 값에 대한 상기 최적선으로부터 결정되는 비율 값을 활용하는, 상기 과도 흐름 레이트를 계산하는 단계를 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 가스는 상기 질량 흐름 제어기를 통해, 미리 결정된 세트 포인트 (set point) 로 흐르고, 상기 방법은 상기 미리 결정된 세트 포인트에 대하여, 계산된 상기 과도 흐름 레이트를 비교하는 단계 및 과도 가스 흐름 이상들이 검출되는지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    흘려진 상기 처리 가스의 계산된 상기 과도 흐름 레이트를 출력하는 단계, 흘려진 상기 처리 가스의 계산된 상기 과도 흐름 레이트를 디스플레이하는 단계, 및/또는 흘려진 상기 처리 가스의 계산된 상기 과도 흐름 레이트를 저장하는 단계 및/또는
    어떠한 과도 흐름 레이트 이상들이 검출되는지를 결정하는 단계 및
    흘려진 상기 처리 가스의 상기 과도 흐름 이상들을 출력하는 단계, 흘려진 상기 처리 가스의 상기 과도 흐름 이상들을 디스플레이하는 단계, 및/또는 흘려진 상기 처리 가스의 상기 과도 흐름 이상들을 저장하는 단계를 더 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비율 값들을 계산하기 전에 측정된 상기 온도 데이터를 상기 디지털 필터로 처리하는 단계를 더 포함하고, 상기 디지털 필터는 측정된 상기 온도 데이터로부터 노이즈를 감소시키고 처리된 온도 데이터를 제공하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 필터는 (a) 최소 자승 커브 피트 (least squares curve fit), 또는 (b) 멀티포인트 디지털 필터링 처리를 이용하여 상기 압력 데이터를 처리하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    그룹 각각은
    (a) 인접한 그룹과 약 5 내지 500 개의 연속적 데이터 샘플 포인트들;
    (b) 인접한 그룹과 약 50 내지 150개의 연속적 데이터 샘플 포인트들; 또는
    (c) 인접한 그룹과 약 100개의 데이터 샘플 포인트들을 공유하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속적 데이터 샘플 포인트들은
    (a) 약 10 밀리세컨드, (b) 약 2 밀리세컨드, (c) 약 1 밀리세컨드 또는 (d) 약 0.5 밀리세컨드의 미리 결정된 데이터 샘플링 레이트 (sampling rate) 로 측정되는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    그룹 각각은
    (a) 인접한 그룹과 연속적 데이터 샘플 포인트들의 적어도 약 50%;
    (b) 인접한 그룹과 연속적 데이터 샘플 포인트들의 적어도 약 90%; 또는
    (c) 인접한 그룹과 연속적 데이터 샘플 포인트들의 적어도 약 99%를 공유하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 최적선으로부터 상기 비율 값을 결정하는데 이용되는 상기 시간 값은
    (a) 상기 그룹의 중간 (median) 시간 값; 또는
    (b) 상기 그룹의 평균 (mean) 시간 값인, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제어 시스템은 흘려진 상기 처리 가스의 상기 과도 흐름 레이트를 계산하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 과도 흐름 레이트 및/또는 상기 과도 흐름 이상들을 디스플레이하는 디스플레이를 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 질량 흐름 제어기를 캘리브레이트 (calibrate) 하는 단계를 포함하고.
    가스 캘리브레이션은 처리 가스 흐름 세트 포인트를 검증하는 것 및 상기 처리 가스 흐름 세트 포인트의 미리 결정된 흐름 허용오차 (tolerance) 내에서 동작하도록 상기 질량 흐름 제어기를 캘리브레이트 하는 것을 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 질량 흐름 제어기는 멀티-포인트 가스 캘리브레이션 (calibration) 을 받고 (undergo), 상기 멀티-포인트 가스 캘리브레이션은 적어도 10개의 처리 가스 흐름 세트 포인트들의 검증 및 각각의 처리 가스 흐름 세트 포인트의 각각의 미리 결정된 흐름 허용오차 내에서 동작하도록 상기 질량 흐름 제어기를 캘리브레이트 하는 것을 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 가스의 상기 흐름 레이트는 약 0.1 sccm 내지 약 10,000 sccm 인, 흘려진 처리 가스 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    (a) 상기 연속적 데이터 샘플 포인트들에 대한 상기 비율 값들은 상기 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들이 식별되기 전에 계산되는; 또는
    (b) 측정된 상기 압력 데이터는 상기 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들이 식별된 후에 처리되는, 흘려진 처리 가스 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법의 동작들은 일 이상의 처리기 (processor) 들에 의해 실행되는 경우 컴퓨터 프로그램에 의해 수행되고, 상기 컴퓨터 프로그램은 비일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체 내에 임베디드되는 (embedded), 흘려진 처리 가스 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  17. 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법으로서, 상기 처리 가스는 질량 흐름 제어기를 통해 알려진 볼륨의 챔버로 흘려지고,
    상기 질량 흐름 제어기를 통해 상기 챔버로 상기 처리 가스를 흘리는 단계;
    연속적 데이터 샘플 포인트 각각에 대해 압력 데이터, 온도 데이터, 및 시간 값을 포함하는 연속적 데이터 샘플 포인트들을 측정하는 단계;
    연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들을 식별하는 단계로서, 그룹 각각은 다른 그룹과 일 이상의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유하는, 상기 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들을 식별하는 단계;
    상기 연속적 데이터 샘플 포인트들의 각각에 대한 비율 값들을 계산하는 단계로서, 비율 값 각각은 각각의 시간 값에 대한 온도 및 가스 압축성 데이터의 곱과 상기 압력 데이터 사이의 비율인, 상기 비율 값들을 계산하는 단계;
    적어도 하나의 그룹 내에서 상기 비율 값들의 최적선을 결정하는 단계; 및
    압력 상승률 기법을 이용하여 흘려진 상기 처리 가스의 상기 과도 흐름 레이트를 계산하는 단계로서, 상기 압력 상승률 기법은 상기 적어도 하나의 그룹 내에 적어도 하나의 시간 값에 대한 상기 최적선으로부터 결정되는 비율 값을 활용하는, 상기 과도 흐름 레이트를 계산하는 단계를 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 처리 가스는 상기 질량 흐름 제어기를 통해 미리 결정된 세트 포인트로 흐르고, 상기 방법은 상기 미리 결정된 세트 포인트에 대하여, 계산된 상기 과도 흐름 레이트를 비교하는 단계 및 과도 가스 흐름 이상들이 검출되는지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  19. 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법으로서, 상기 처리 가스는 질량 흐름 제어기를 통해 알러진 볼륨의 챔버로 흘려지고,
    상기 질량 흐름 제어기를 통해 상기 챔버로 상기 처리 가스를 흘리는 단계;
    연속적 데이터 샘플 포인트 각각에 대해 압력 데이터, 온도 데이터, 및 시간 값을 포함하는 연속적 데이터 샘플 포인트들을 측정하는 단계;
    연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들을 식별하는 단계로서, 그룹 각각은 다른 그룹과 일 이상의 연속적 데이터 샘플 포인트들을 공유하는, 상기 연속적 데이터 샘플 포인트들의 그룹들을 식별하는 단계;
    적어도 하나의 그룹 내에서 상기 압력 데이터의 최적선을 결정하고 상기 적어도 하나의 그룹 내에서 상기 온도 데이터의 최적선을 결정하는 단계; 및
    압력 상승률 기법을 이용하여 흘려진 상기 처리 가스의 상기 과도 흐름 레이트를 계산하는 단계로서, 상기 압력 상승률 기법은 상기 적어도 하나의 그룹 내에서 적어도 하나의 시간 값에 대한 상기 최적선으로부터 결정된 압력 값 및 상기 적어도 하나의 그룹에서 적어도 하나의 시간 값에 대한 상기 최적선으로부터 결정된 온도 값을 활용하는, 상기 과도 흐름 레이트를 계산하는 단계를 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 처리 가스는 상기 질량 흐름 제어기를 통해 미리 결정된 세트 포인트로 흐르고, 상기 방법은 상기 미리 결정된 세트 포인트에 대하여, 계산된 상기 과도 흐름 레이트를 비교하는 단계 및 어떠한 과도 가스 흐름 이상들이 검출되는지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 흘려진 처리 가스의 과도 흐름 레이트 계산 방법.
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