KR20150044934A - 향상된 가스 유량 제어를 위한 방법들 및 장치 - Google Patents

향상된 가스 유량 제어를 위한 방법들 및 장치 Download PDF

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Abstract

반도체-프로세싱 챔버로의 가스 유동을 제어하기 위한 방법들 및 장치가 개시된다. 방법 들 및 장치는, 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 비활성화하는 단계; 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하는 단계; 상류 압력이, 저장된 상류 압력 값에 도달할 때, 저장된 포지션에 기초하여 유동 비율 제어기의 밸브들을 미리 설정된 포지션으로 이동시키는 단계 － 저장된 포지션 및 저장된 상류 압력 값은 이전 프로세스 실행 동안에 저장되었음 －; 정상 상태 유동 비율 제어기 출력 유동들이 도달되었는지를 결정하는 단계; 및 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화하는 단계를 포함한다. 많은 부가적인 특징들이 개시된다.

Description

향상된 가스 유량 제어를 위한 방법들 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR ENHANCED GAS FLOW RATE CONTROL}
[0001] 본 출원은 "METHODS AND APPARATUS FOR ENHANCED GAS FLOW RATE CONTROL" 이라는 명칭으로 2012년 8월 21일에 출원된 미국 특허 출원 일련번호 제 13/591,212 호(대리인 문서 번호 제 16437USA/FEG/SYNX/CROCKER S 호)로부터 우선권을 주장하며, 이로써 상기 미국 특허 출원은 그 전체 내용이 모든 목적들을 위해 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 발명은 일반적으로, 전자 디바이스 제조를 위한 가스 유량(flow rate) 제어에 관한 것으로, 더 구체적으로, 가스 유량 제어가 더 정밀해지도록 향상시키는 방법들 및 장치에 관한 것이다.
[0003] 반도체 프로세싱은 유량 변화들 및 섭동들(perturbations)에 특히 민감할 수 있다. 따라서, 반도체 프로세싱 챔버들을 위한 가스 전달 시스템들은 정확한 레이트들 및 압력들로 정상 유동들(steady flows)을 전달하려고 한다. 종래 기술의 가스 전달 시스템들은, 가스 공급부들을 공유하는 다중-챔버 구조들(architectures) 및 다중-주입 지점에서의 혼합 비율 정확도, 반복성, 및 재현성(reproducibility)을 개선하기 위한 유동-분할(splitting) 방법들을 사용한다. 유동 분할은 또한, 다수의 적용예들에서 가스 전달 시스템의 비용을 상당히 절감한다. 유동 분할 디바이스들은 간단한 Y-파이핑에서부터 실시간 유동 피드백 비율 제어기들(FRC들)의 범위에 이르며, FRC들은 FRC의 출력 채널들을 통해 분배되는 가스들의 상대적인 유량들을 능동적으로(actively) 제어하려고 한다. 그러나, 새로운 기술들은 계속해서 더 작은 임계 치수들을 달성하기 때문에, 더 고도의 유동 제어 정밀도가 바람직하다. 따라서, 가스 유량 제어가 더 정밀해지도록 향상시키기 위한 방법들 및 장치가 필요하다.
[0004] 반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동을 제어하는 방법을 위해 본 발명의 방법들 및 장치가 제공된다. 방법은, 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 비활성화하는 단계; 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하는 단계; 상류 압력(upstream pressure)이, 저장된 상류 압력 값에 도달할 때, 저장된 포지션에 기초하여 유동 비율 제어기의 밸브들을 미리 설정된 포지션으로 이동시키는 단계 － 저장된 포지션 및 저장된 상류 압력 값은 이전 프로세스 실행 동안에 저장되었음 －; 정상 상태 유동 비율 제어기 출력 유동들이 도달되었는지를 결정하는 단계; 및 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화하는 단계를 포함한다.
[0005] 몇몇 실시예들에서, 본 발명은 유동 비율 제어기 조립체를 제공한다. 조립체는 제어기; 입력 가스 라인; 입력 가스 라인에 커플링되고 입력 가스 라인의 상류 가스 압력을 감지하도록 이루어진 압력 센서; 입력 가스 라인에 커플링된 입력부 및 복수의 출력부들을 갖는 팬-아웃 매니폴드(fan-out manifold); 복수의 질량 유동 센서들 － 각각의 질량 유동 센서는 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력부들 중 상이한 출력부에 동작식으로(operatively) 커플링되고 각각의 출력부를 통하는 가스 유동을 감지하도록 이루어짐 －; 및 복수의 조정 가능한 밸브들 － 각각의 밸브는 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력부들 중 상이한 출력부에 동작식으로 커플링되고 각각의 출력부를 통하는 가스 유동을 제어하도록 이루어짐 － 을 포함한다. 제어기는 복수의 조정 가능한 밸브들에 동작식으로 커플링되고, 저장된 포지션에 기초하여 밸브들을 미리 결정된 포지션으로 설정하기 위해서 밸브들의 각각의 포지션을 제어하도록 이루어진다.
[0006] 또 다른 실시예들에서, 본 발명은 하나 또는 그 초과의 프로세싱 챔버들을 위한 가스 전달 시스템을 제공한다. 시스템은 복수의 질량 유동 제어기들을 포함하는 가스 공급 패널; 가스 공급 패널에 커플링된 입력 가스 라인을 갖는 유동 비율 제어기 조립체를 포함하고, 유동 비율 제어기 조립체는 하나 또는 그 초과의 프로세싱 챔버들에 커플링되도록 이루어진 복수의 출력 가스 라인들을 포함한다. 유동 비율 제어기 조립체는 제어기; 입력 가스 라인에 커플링되고 입력 가스 라인의 상류 가스 압력을 감지하도록 이루어진 압력 센서; 입력 가스 라인에 커플링된 입력부 및 복수의 출력 가스 라인들을 갖는 팬-아웃 매니폴드; 복수의 질량 유동 센서들 － 각각의 질량 유동 센서는 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력 가스 라인들 중 상이한 출력 가스 라인에 동작식으로 커플링되고 각각의 출력 가스 라인을 통하는 가스 유동을 감지하도록 이루어짐 －; 및 복수의 조정 가능한 밸브들 － 각각의 밸브는 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력 가스 라인들 중 상이한 출력 가스 라인에 동작식으로 커플링되고 각각의 출력 가스 라인을 통하는 가스 유동을 제어하도록 이루어짐 － 을 포함한다. 제어기는 복수의 조정 가능한 밸브들에 동작식으로 커플링되고, 저장된 포지션에 기초하여 밸브들을 미리 정해진 포지션으로 설정하기 위해서 밸브들의 각각의 포지션을 제어하도록 이루어진다.
[0007] 많은 다른 양태들이 제공된다. 본 발명의 다른 특징들 및 양태들이 이하의 상세한 설명, 첨부된 청구항들 및 첨부 도면들로부터 더 완전히 자명해질 것이다.
[0008] 도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 예시적인 가스 전달 시스템을 도시하는 개략적인 블럭도이다.
[0009] 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 예시적인 유동 피드백 비율 제어기(FRC)를 도시하는 개략적인 블럭도이다.
[00010] 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 FRC를 사용하여 가스 유동을 제어하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
[00011] 도 4는 종래의 FRC를 통한, 시간에 걸친 가스 유량과, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC를 통한, 시간에 걸친 가스 유량의 예시적인 비교를 도시하는 그래프이다.
[00012] 도 5는 종래의 FRC의 상류의, 시간에 걸친 가스 압력과, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC의 상류의, 시간에 걸친 가스 압력의 예시적인 비교를 도시하는 그래프이다.
[00013] 본 발명은 프로세싱 챔버들 내로의 가스 유동을 제어하기 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공한다. 특히, 본 발명은, 유동에 최소 양의 섭동들이 있는 상태로 원하는 양의 가스를 제공하는, 프로세싱 챔버 내로의 유량을 찾는 정착 시간(settling time)을 감소시킨다. 가스 유동 제어를 개선하는 종래 기술 방법들은 유동 비율 제어기들을 통해 정상 상태 유동을 달성하려고 하지 않는다. 본 발명에 따라 정착 시간을 감소시킴으로써, 비정상 유동(transient flow)이 제거되거나 최소화되고 그리고 더 엄격한(tighter) 프로세스 제어가 가능해지는데, 이는 챔버로의 가스 전달이 더 양호하게 정의되고 과도적인 체류 시간이 상당히 감소되기 때문이다.
[00014] 피드백-기반 제어 단독으로는 몇가지 고유의 제한들을 갖는다. 제어되는 변수에서 편차가 발생할 때까지는 정정 액션이 취해지지 않는다. 따라서, 외란(disturbance) 동안에 또는 설정점이 변경되는 동안, 제어되는 변수가 설정점으로부터 벗어나지 않는 완벽한 제어는 이론적으로 불가능하다. 피드백 제어는 공지된(예를 들어, 예상 가능한) 또는 측정 가능한 외란들의 영향들을 보상하기 위한 예측 제어 액션을 제공하지 않는다. 프로세스 레시피들(process recipes)이 엄격한 공차들을 갖는 몇몇 경우들에서, 피드백 제어는 프로세스들에 대해 충분하지 않을 수 있다. 상당한 또는 반복적인 섭동이 일어난다면, 프로세스는 연장된 기간 동안 비정상 상태로 동작할 수 있고 원하는 정상 상태에 충분히 신속하게 도달하지 않을 수 있다.
[00015] 본 발명은, 적절한 시간에, 종래의 유동 비율 설정점 피드백 제어기를 사용하는 것으로부터, 이전 프로세싱 실행들에 기초하여 미리 결정된 포지션에 유동 제어기의 밸브 개구들을 직접 설정하는 것으로 스위칭하기 위해서, 이전 프로세싱 실행들로부터의 피드 포워드(feed forward) 정보를 사용한다.
[00016] 본 발명은 또한, 본 발명의 방법들을 구현하기 위해서 2개의 상이한 모드들로 동작할 수 있는 신규한 유동 비율 제어기(FRC)를 포함한다. 피드백 모드에서, FRC 밸브들은 명시된 설정점에 기초하여 원하는 유동 비율을 달성하기 위해서, 감지된 유동에 기초하여 제어기에 의해서 계속해서 조정된다. 피드 포워드 모드에서, FRC 밸브들은 이전 프로세싱 실행들 동안에 결정된 사전에 저장된 포지션들로 설정된다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 본 발명의 신규한 FRC는, (1) 피드백 모드에서의 동작(예를 들어, 피드백 데이터에 기초하여 밸브 포지션들을 반복적으로 조정하는 것)을 용이하게 하기 위한 질량 유동 센서들 및 (2) 피드 포워드 모드에서의 동작(예를 들어, 피드 포워드 데이터에 기초하여 최종 포지션으로 밸브들을 설정하는 것)을 용이하게 하기 위해 이전 프로세스 실행들로부터 밸브 포지션들을 검출하고 저장하기 위한 밸브 포지션 센서들 및 메모리, 둘 모두를 포함할 수 있다. 부가적으로, 신규한 FRC는 복수의 밸브들을 포함할 수 있고, 이러한 복수의 밸브들은 (1) 원하는 유동 비율을 달성하는 포지션들을 찾기 위해 서로에 대해 조정될 수 있고 뿐만 아니라(both) (2) 사전에-저장된 포지션들에 기초하여 절대 포지션들(absolute positions)로 설정될 수 있다.
[00017] 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 예시적인 가스 전달 시스템(100)이 도시된다. 시스템(100)은 복수의 질량 유동 제어기들(MFC)(104)(오직 3개만 도시됨)을 포함하는 가스 공급 패널(102)을 포함한다. MFC들(104)은 본 발명의 신규한 유동 비율 제어기(FRC) 조립체(106)와 유체 소통(fluid communication)된다. 프로세싱 동안에 수행될 프로세스 레시피들에 따라, MFC들(104)로부터 FRC(106)에 공급되는 상이한 가스들의 개수는 변할 것이다. FRC 조립체(106)는 출력 라인들의 매니폴드를 통해서 하나 또는 그 초과의 프로세싱 챔버들(108, 110)에 커플링된다. 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 챔버들(108, 110)은 프로세싱 챔버들(108, 110) 내의 하나 초과의 구역에 가스들을 수용하도록 이루어질 수 있고, 따라서 매니폴드는 단일 프로세싱 챔버(108, 110)를 피딩하는 다수의 라인들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 시스템(100)의 여러가지 컴포넌트들은 제어기들, 센서들, 계량기들, 및/또는 중앙 처리 시스템으로의 연결들을 포함할 수 있다. 다른 개수들의 질량 유동 제어기들, 구역들, 챔버들, 등이 채용될 수 있다.
[00018] 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 예시적인 유동 피드백 비율 제어기(FRC) 조립체(106)의 세부 사항들을 도시한다. FRC 조립체(106)는 제어기(204)의 프로그램에 따른(programmatic) 제어 하에서 동작되는 FRC(202)를 포함한다. 라인 압력 센서(206)는 가스 공급 패널(102)의 MFC들(104)로부터 오는 가스의 상류 라인 압력(Pup)의 판독(reading)을 제공한다. 입력 라인(Qin)이 FRC(202) 내의 팬 아웃 매니폴드로 피딩되어, 또한 FRC(202) 내의 복수의 질량 유동 센서들(MFS)(208, 210, 212, 214)(예를 들어, 열 MFS) 사이에서 가스 유동을 분할한다. 그런 다음에 분할된 가스 라인의 각각의 지류(branch)는, 제어기(204)의 제어 하에서, 각각의 프로세스 라인 또는 레그(leg)를 통해, 각각의 조정 가능한 밸브(216, 218, 220, 222)로 이어진다. 조정 가능한 밸브들(216, 218, 220, 222)의 출력부들(Q1 내지 Q4)은 프로세싱 챔버들(108, 110)의 유입구들에 커플링될 수 있다.
[00019] 제어기(204)는 조정 가능한 밸브들(216, 218, 220, 222)의 각각의 밸브 포지션을 설정하고 뿐만 아니라 조정 가능한 밸브들(216, 218, 220, 222)의 각각의 현재 포지션을 판독(그리고 저장)하도록 이루어진다. 제어기는 또한, 라인 압력 센서(206)로부터 Pup 및 MFS들(208, 210, 212, 214)의 각각의 유량 값들을 판독하고 저장하도록 이루어진다. 몇몇 실시예들에서, 제어기는 FRC(202)로부터 분리된 별개의 컴퓨터로서 구현될 수 있고, 그리고 몇몇 실시예들에서는, 제어기(204)는 FRC(202)와 통합되거나 내장(embedded)될 수 있다. 다른 개수들의 MFS들, 밸브들, 출력부들, 등이 채용될 수 있다. 임의의 적합한 MFS들 및/또는 조정 가능한 밸브들이 사용될 수 있다.
[00020] 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 FRC 조립체(106)를 사용하여 가스 유동을 제어하는 예시적인 반복적 방법(300)을 도시하는 흐름도이다. 처음에, 프로세싱 레시피의 단계들이 수행되고 정상 상태 유동들이 달성될 때 Pup에 대한 값들 및 밸브 포지션들이 저장되며, 그런 다음에 저장된 정보는 프로세스의 후속 실행들에 피드 포워딩된다. 피드 포워딩된 정보는, Pup가 도달될 때 FRC 밸브 포지션들을 설정하는 데에 사용된다. 이 방식으로, FRC 조립체(106)는 정확한 정상 상태 밸브 포지션들을 찾기 위해서 각각의 새로운 프로세스 실행에 대해서 피드백 방법들을 사용해야 하는 것을 피한다.
[00021] 이하의 예시적인 방법(300)이 개별 단계들의 시퀀스로서 설명되지만, 본 발명은 그런 식으로 제한되지 않음을 주목한다. 이하에서 설명된 단계들은 단지, 본 발명의 이해를 용이하게 하는 예시적인 목적들을 위한 것이다. 임의의 개수의 부가적인 단계들이 포함될 수 있고, 몇몇 단계들이 생략되거나 결합될 수 있으며, 후속하는 단계들의 임의의 부분들이 하위 단계들로 나뉘어질 수 있다. 부가적으로, 단계들이 제시되는 특정 시퀀스는 단지 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 이러한 단계들, 또는 임의의 결합 또는 하위 단계들은 임의의 실현 가능한 순서로 수행될 수 있음이 이해되어야 한다.
[00022] 방법(300)은, 처음 프로세스 실행에서, 현재 단계에 대해 가스 유동이 시작되는 단계(302)에서 시작한다. FRC 조립체(106)는, 조립체(106)가 피드백을 사용하여 설정점 비율을 달성하는 밸브 포지션들을 찾도록 이루어지는, 비율 설정점 모드 활성화 상태로 동작하도록 설정된다. FRC 조립체(106)는, 현재 프로세스 단계에 대해서 FRC 조립체(106)로부터의 정상 상태 유동이 달성될 때까지, 단계(304)에서 밸브들(216, 218, 220, 222)을 계속 조정한다. 단계(306)에서, 정상 상태 유동 FRC(202) 밸브 포지션들이 제어기(204)에 의해서 현재 프로세스 단계에 대한 Pup와 함께 판독되고 저장된다. 단계(308)에서, 방법(300)은 처음 프로세스 실행에서 부가적인 프로세스 단계들이 있는지를 결정한다. 부가적인 프로세스 단계들이 있다면, 흐름은, 처음 프로세스 실행의 다음 단계가 시작하는(예를 들어, 현재 단계가 되는) 단계(310)로 진행하고 상기 단계들이 다음 프로세스 단계에 대해 반복된다. 처음 프로세스 실행이 완료되었다면, 흐름은 다음 프로세스 실행이 시작하는 단계(312)로 진행한다.
[00023] 다수의 다른 종래의 단계들(예를 들어, 진공 배기, 퍼징, 펌핑-다운)과 함께, 단계(312)에서 다음 프로세스 실행을 시작하는 것은 프로세싱된 기판(들)을 챔버(들)로부터 제거하고 새로운 기판(들)을 챔버(들) 내로 로딩하는 것을 포함한다. 일단 기판(들)이 챔버(들)에서 교체되고 챔버(들)가 프로세싱을 다시 시작하도록 준비되면, 방법(300)은 단계(314)로 이동한다. 단계(314)에서, 현재 프로세싱 단계에 대한 가스 유동은 비율 설정점 피드백 동작 모드 비활성화 상태로 시작된다. 즉, 밸브들(216, 218, 220, 222)은 전혀 조정되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 밸브들(216, 218, 220, 222)은 적합한 시작 포지션 또는 처음 포지션으로 설정된다. 시작 포지션은, 원하는 Pup가 도달되는 것을 허용하도록 또는, 그렇지 않으면 가스 유동의 섭동들을 최소화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 처음에 폐쇄되었던 모든 밸브들(216, 218, 220, 222)은 (예를 들어, 동일하거나 유사한 밸브 포지션으로와 같이, 미리 결정된 포지션으로) 개방될 수 있다. 그러나, 라인 길이들, 벤드들(bends) 및 프로세스 라인들의 전체 용적이 변할 수 있기 때문에, 다른 실시예들에서는, 더 긴 라인 길이들, 더 많은 벤드들 및/또는 더 큰 전체 용적들을 갖는, 프로세스 라인을 위한 밸브들이 처음에 그리고/또는 더 개방될 수 있다. 일반적으로, 밸브들(216, 218, 220, 222)에 대해 원하는 시작/처음 포지션을 결정하는 데에 프로세스 성능이 사용될 수 있다.
[00024] 가스가 유동하고 밸브들이 시작 포지션에 있는 상태에서, 방법(300)은 Pup가 모니터링되는 단계(316)로 이동한다. FRC 조립체(106)는 이 지점에서 피드 포워드 모드로 동작되는 것으로 고려될 수 있다. 현재 실행의 현재 단계에 대응하는 이전 프로세스 실행(예를 들어, 처음 프로세스 실행 또는 그에 후속하지만 현재 실행에는 앞서는 실행) 동안에 저장된 정상 상태 Pup 값에 Pup가 도달할 때, 밸브들(216, 218, 220, 222)은 이전 프로세스 실행 동안에 정상 상태 유동이 달성되었을 때 저장되었던 밸브 포지션들로 이동된다. 즉, 이전 실행으로부터의 밸브 포지션들이 현재 실행에 피드 포워딩된다. 단계(318)에서, 제어기(204)는, MFS들(208, 210, 212, 214)을 사용하여, 현재 프로세스 실행의 현재 단계에 대해서 정상 상태 FRC 출력 유동들이 언제 달성되었는지를 결정한다. 일단 정상 상태 유동이 달성되면, 단계(320)에서 FRC 조립체(106)는, 유동 비율이 설정점으로부터 변하였다는 것이 검출된 경우, 제어기에 의해서 밸브들이 조정되는 비율 설정점 피드백 제어를 활성화함으로써, 피드백 동작 모드로 스위칭된다. 단계(322)에서, 현재 프로세스 단계에 대한 Pup의 값 및 현재 FRC 밸브 포지션들이 후속 프로세스 실행에서 사용되기 위해서 저장된다.
[00025] 단계(324)에서, 방법(300)은 현재 프로세스 실행에서 부가적인 프로세스 단계들이 있는지를 결정한다. 부가적인 프로세스 단계들이 있다면, 흐름은, 현재 프로세스 실행의 다음 단계가 시작하는(예를 들어, 현재 단계가 되는) 단계(326)로 진행하고 단계들(314 내지 324)이 다음 프로세스 단계에 대해 반복된다. 현재 프로세스 실행이 완료되었다면, 흐름은 다음 프로세스 실행이 시작하는 단계(312)로 되돌아간다.
[00026] 이제 도 4를 참조하면, 종래의 FRC를 통한, 시간에 걸친 가스 유량(플롯(402))과 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC 조립체를 통한, 시간에 걸친 가스 유량(플롯(404))의 예시적인 비교를 도시하는 그래프(400)가 제공된다. 종래의 FRC를 통한, 시간에 걸친 가스 유량 플롯(402)은, 비정상 스파이크(spike), 및 플롯(402)의 수평한 부분에 의해서 표시되는 정상 상태 유동으로의 점진적인 전이(transition)를 포함한다. 반면에, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC 조립체를 통한, 시간에 걸친 가스 유량(플롯(404))은, 제로 유동으로부터 플롯(404)의 수평한 부분에 의해서 표시되는 정상 상태 유동까지의 매우 빠른(예를 들어, 거의 수직인) 전이를 갖는 거의 계단 함수인 것으로 보인다. 몇몇 실시예들에서, 본 발명의 FRC 조립체를 이용하여, 약 50%에 이르기까지 더 빠르게 정상 상태 유량들이 도달될 수 있고, 몇몇 경우들에서는 약 75%에 이르기까지 더 빠르게, 그리고 몇몇 경우들에서는 약 100%에 이르기까지 더 빠르게 도달될 수 있다.
[00027] 도 5는 종래의 피드백 FRC와 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC 조립체 사이의 상류 가스 압력 반응의 비교에서 유사한 상대적으로 고도의 정밀 제어를 도시한다. 도 5는 종래의 FRC의 상류의, 시간에 걸친 가스 압력(플롯(502))과 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC의 상류의, 시간에 걸친 가스 압력(플롯(504))의 예시적인 비교를 도시하는 그래프(500)이다. 유량 플롯들(402, 404)과 같이, 상류 압력 플롯들(502, 504)은, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC에 의해서 더 높은 수준의 정밀도가 달성됨을 도시한다. 종래의 FRC를 통한, 시간에 걸친 상류 가스 압력(플롯(502))은 비정상 스파이크, 및 플롯(502)의 수평한 부분에 의해서 표시되는 정상 상태 압력으로의 점진적인 전이를 포함한다. 반면에, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 FRC 조립체를 통한, 시간에 걸친 상류 가스 압력(플롯(504))은, 제로 압력으로부터 플롯(504)의 수평한 부분에 의해서 표시되는 정상 상태 압력까지의 매우 빠른(예를 들어, 상대적으로 수직인) 전이를 갖는 거의 계단 함수인 것으로 보인다. 몇몇 실시예들에서, 본 발명의 FRC 조립체를 이용하여, 약 50%에 이르기까지 더 빠르게 정상 상태 압력들이 도달될 수 있고, 몇몇 경우들에서는 약 75%에 이르기까지 더 빠르게, 그리고 몇몇 경우들에서는 약 100%에 이르기까지 더 빠르게 도달될 수 있다.
[00028] 따라서, 본 발명은 본 발명의 예시적인 실시예들에 관하여 개시되었지만, 이하의 청구항들에 의해서 정의된 바와 같이, 다른 실시예들이 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동을 제어하는 방법으로서,
    유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 비활성화하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하는 단계;
    상류 압력(upstream pressure)이, 저장된 상류 압력 값에 도달할 때, 저장된 포지션에 기초하여 상기 유동 비율 제어기의 밸브들을 미리 설정된 포지션으로 이동시키는 단계 － 상기 저장된 포지션 및 상기 저장된 상류 압력 값은 이전 프로세스 실행 동안에 저장되었음 －;
    정상 상태 유동 비율 제어기 출력 유동들이 도달되었는지를 결정하는 단계; 및
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화하는 단계를 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 비율 제어기의 밸브들을 처음 시작 포지션에 설정하는 단계를 더 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 유동 비율 제어기 밸브 포지션들을 저장하는 단계를 더 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 상류 압력 값을 저장하는 단계를 더 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하기 전에, 상기 유동 비율 제어기의 밸브들을 처음 시작 포지션에 설정하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 유동 비율 제어기 밸브 포지션들을 저장하는 단계; 및
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 상류 압력 값을 저장하는 단계를 더 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    전자 디바이스 제조 프로세스의 각각의 단계에 대해서,
    유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 비활성화하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하기 전에, 상기 유동 비율 제어기의 밸브들을 시작 포지션에 설정하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하는 단계;
    상류 압력이, 저장된 상류 압력 값에 도달할 때, 저장된 포지션에 기초하여 상기 유동 비율 제어기의 밸브들을 미리 설정된 포지션으로 이동시키는 단계 － 상기 저장된 포지션 및 상기 저장된 상류 압력 값은 이전 프로세스 실행 동안에 저장되었음 －;
    정상 상태 유동 비율 제어기 출력 유동들이 도달되었는지를 결정하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 유동 비율 제어기 밸브 포지션들을 저장하는 단계; 및
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에 현재 상류 압력 값을 저장하는 단계
    를 반복하는 단계를 더 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 비활성화하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하기 전에, 상기 유동 비율 제어기의 밸브들을 시작 포지션에 설정하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기를 통해서 가스 유동을 시작하는 단계;
    상류 압력이, 저장된 상류 압력 값에 도달할 때, 저장된 포지션에 기초하여 상기 유동 비율 제어기의 밸브들을 미리 설정된 포지션으로 이동시키는 단계 － 상기 저장된 포지션 및 상기 저장된 상류 압력 값은 이전 프로세스 실행 동안에 저장되었음 －;
    정상 상태 유동 비율 제어기 출력 유동들이 도달되었는지를 결정하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화하는 단계;
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 유동 비율 제어기 밸브 포지션들을 저장하는 단계; 및
    상기 유동 비율 제어기에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 상류 압력 값을 저장하는 단계를
    전자 디바이스 제조 프로세스 실행의 각각의 단계에 대해서 반복하는 단계를,
    복수의 전자 디바이스 제조 프로세스 실행들에 대해서 반복하는 단계를 더 포함하는,
    반도체 프로세싱 챔버로의 가스 유동 제어 방법.
  8. 유동 비율 제어기 조립체로서,
    제어기;
    입력 가스 라인;
    상기 입력 가스 라인에 커플링되고 상기 입력 가스 라인의 상류 가스 압력을 감지하도록 이루어진 압력 센서;
    상기 입력 가스 라인에 커플링된 입력부 및 복수의 출력부들을 갖는 팬-아웃 매니폴드(fan-out manifold);
    복수의 질량 유동 센서들 － 각각의 질량 유동 센서는 상기 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력부들 중 상이한 출력부에 동작식으로(operatively) 커플링되고 각각의 출력부를 통하는 가스 유동을 감지하도록 이루어짐 －; 및
    복수의 조정 가능한 밸브들 － 각각의 밸브는 상기 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력부들 중 상이한 출력부에 동작식으로 커플링되고 각각의 출력부를 통하는 가스 유동을 제어하도록 이루어짐 － 을 포함하고,
    상기 제어기는 상기 복수의 조정 가능한 밸브들에 동작식으로 커플링되고, 저장된 포지션에 기초하여 상기 밸브들을 미리 결정된 포지션으로 설정하기 위해서 상기 밸브들의 각각의 포지션을 제어하도록 이루어진,
    유동 비율 제어기 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로, 상기 압력 센서에 의해서 감지된 상기 상류 가스 압력을 판독하고 저장하도록 이루어지는,
    유동 비율 제어기 조립체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로, 정상 상태 가스 유동이 달성되었는지를 결정하도록 이루어지는,
    유동 비율 제어기 조립체.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로, 상기 유동 비율 제어기 조립체를 피드백 모드와 피드 포워드 모드로 동작시키도록 이루어지는,
    유동 비율 제어기 조립체.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로,
    상기 유동 비율 제어기 조립체에서 피드백 제어를 비활성화하고;
    상기 유동 비율 제어기 조립체를 통해서 가스 유동을 시작하며;
    현재 상류 압력 값이, 저장된 상류 압력 값에 도달할 때, 저장된 포지션에 기초하여 상기 유동 비율 제어기 조립체의 조정 가능한 밸브들을 미리 설정된 포지션으로 이동시키고 － 상기 저장된 포지션 및 상기 저장된 상류 압력 값은 이전 프로세스 실행 동안에 저장되었음 －;
    정상 상태 유동 비율 제어기 조립체 출력 유동들이 달성되었는지를 결정하며; 그리고
    상기 유동 비율 제어기 조립체에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화하도록 이루어지는,
    유동 비율 제어기 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로,
    상기 유동 비율 제어기 조립체에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에, 현재 유동 비율 제어기 밸브 포지션들을 저장하도록 이루어지는,
    유동 비율 제어기 조립체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가로,
    상기 유동 비율 제어기 조립체에서 비율 설정점 피드백 제어를 활성화한 이후에 현재 상류 압력 값을 저장하도록 이루어지는,
    유동 비율 제어기 조립체.
  15. 하나 또는 그 초과의 프로세싱 챔버들을 위한 가스 전달 시스템으로서,
    복수의 질량 유동 제어기들을 포함하는 가스 공급 패널;
    상기 가스 공급 패널에 커플링된 입력 가스 라인을 갖는 유동 비율 제어기 조립체를 포함하고,
    상기 유동 비율 제어기 조립체는 하나 또는 그 초과의 프로세싱 챔버들에 커플링되도록 이루어진 복수의 출력 가스 라인들을 포함하며, 상기 유동 비율 제어기 조립체는,
    제어기;
    상기 입력 가스 라인에 커플링되고 상기 입력 가스 라인의 상류 가스 압력을 감지하도록 이루어진 압력 센서;
    상기 입력 가스 라인에 커플링된 입력부 및 복수의 출력 가스 라인들을 갖는 팬-아웃 매니폴드;
    복수의 질량 유동 센서들 － 각각의 질량 유동 센서는 상기 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력 가스 라인들 중 상이한 출력 가스 라인에 동작식으로 커플링되고 각각의 출력 가스 라인을 통하는 가스 유동을 감지하도록 이루어짐 －; 및
    복수의 조정 가능한 밸브들 － 각각의 밸브는 상기 팬-아웃 매니폴드의 복수의 출력 가스 라인들 중 상이한 출력 가스 라인에 동작식으로 커플링되고 각각의 출력 가스 라인을 통하는 가스 유동을 제어하도록 이루어짐 －
    을 포함하며,
    상기 제어기는 상기 복수의 조정 가능한 밸브들에 동작식으로 커플링되고, 저장된 포지션에 기초하여 상기 밸브들을 미리 결정된 포지션으로 설정하기 위해서 상기 밸브들의 각각의 포지션을 제어하도록 이루어진,
    하나 또는 그 초과의 프로세싱 챔버들을 위한 가스 전달 시스템.
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