KR20180044931A - 유체 제어 시스템 - Google Patents

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KR20180044931A
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KR1020187007598A
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필립 라이언 바로스
그레그 패트릭 멀리건
크리스 멜서
홍 펭
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아이커 시스템즈, 인크.
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Abstract

예를 들어 공정 챔버에 전달되는 유체 혼합물에서의 구성 성분들의 농도를 직접 제어하는 개선된 유체 전달 시스템 및 방법이 개시된다. 유체 혼합물의 압력이 또한 직접 제어될 수 있다. 유체 혼합물에서의 모든 구성 성분의 농도를 측정할 수 있는 농도 센서는 폐루프 피드백 시스템 하에서 구성 가스들의 유량을 변화시키도록 사용되는 신호를 제공하도록 사용된다. 하나 이상의 압력 센서의 신호 출력은 폐루프 피드백 시스템 하에서 구성 가스들의 유량을 변화시키도록 사용된 신호를 제공하도록 또한 사용될 수 있다. 이러한 2개의 극히 중요한 공정 변수들을 직접 제어하는 것에 의해, 본 발명의 실시예들은 종래 기술 이상의 측정 정확도에서의 상당한 장점을 제공하고, 실시간 공정 제어를 가능하게 하며, 시스템 레벨 응답 시간을 감소시키고, 상당한 풋 프린트 감소를 갖는 시스템을 가능하게 한다.

Description

유체 제어 시스템
본 출원은 그 전체 내용이 참조에 의해 본원에 통합되는 Philip Ryan Barros 등에 의해 "유체 제어 시스템"이라는 명칭으로 2015년 8월 17일자 출원된 미국 가출원 제62/206,267호에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 유체 혼합물에 대한 농도 및 압력을 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이며, 특히 유체 혼합물에서의 구성 성분들의 농도를 직접 제어하는 유체 전달 시스템에 관한 것이다.
유체 전달에 대한 정밀한 제어는 많은 산업 분야에서 중요하다. 예를 들어, 반도체의 제조는 건식 에칭 또는 증착과 같은 공정을 위하여 가스의 정밀한 제어를 요구한다. 반도체의 제조에서 많은 다른 공정은 제어된 조건 하에서 2개 이상의 가스의 정밀한 반응을 또한 요구한다. 이러한 형태의 공정 단계들을 위하여, 처리 챔버 내로 도입되는 유체의 양(통상적으로 압력으로서 설명됨)과 조성(비율 또는 농도로서 설명됨)은 중요한 파라미터들이다. 유체 혼합물에서의 구성 성분들의 압력 또는 농도에서의 변화는 이러한 형태의 제조 공정시에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 반도체 산업이 반도체 디바이스를 계속 소형화함에 따라서, 반도체 제조 공정에서 사용되는 가스의 정확한 유량 제어에 대한 요구가 점점 더 중요해지고 있다. 보다 짧은 제조 공정 시간과 가스의 보다 정확한 양 및 유량이 요구된다.
현대 반도체 제조를 위하여, 유체 유량의 측정 및 조정은 전형적으로 하나 이상의 질량 유량 컨트롤러(mass flow controller, MFC)들의 사용에 의해 달성된다. 종래의 질량 유량 컨트롤러(MFC)들은 일반적으로 4개의 주요 부분을 포함한다: 유량계, 제어 밸브, 밸브 액튜에이터, 및 컨트롤러. 유량계는 유동 경로에서의 유체의 질량 유량을 측정하고, 그 유량을 나타내는 전기 신호를 제공한다. 전형적으로, 유량계는 질량 유량 센서 및 바이패스를 포함할 수 있다. 질량 유량 센서는 바이패스에 유체적으로 결합되는 센서 도관에서의 유체의 질량 유량을 측정한다. 센서 도관에서의 유체의 질량 유량은 바이패스에서 유동하는 유체의 질량 유량과 관련되며, 이러한 둘의 합은 질량 유량 컨트롤러에 의해 제어되는 유동 경로를 통한 전체 유량이다. 작동시에, 유량은 전압 신호로서 MFC에 공급된다. 신호는 증폭되고 처리되며, 유량을 변경하도록 비례 제어 밸브에 공급된다. 이를 위해, MFC는, 질량 유량 센서로부터의 신호를 사전 결정된 값과 비교하고, 이에 따라 필요한 유량을 달성하도록 비례 밸브를 조절하는 폐루프 제어 시스템을 포함한다.
불행하게, 현재의 기술의 질량 유량 컨트롤러에는 많은 문제점들이 존재한다. MFC들은 특정 유체 형태 및 특정 유량 레벨에 대해 교정 및 조정되어야만 하며, 이러한 교정 및 조정은 매우 시간 소모적이고 노동 집약적이다. 전형적인 MFC들은 또한 신호 드리프트, 대리 교정 유체(surrogate calibration fluid)들 및 작동 조건을 사용할 필요성, 및 제한된 동적 범위와 같은 인자들에 의해 유발되는 고유한 부정확성을 겪는다. 다수의 가스 구성을 제어하는 다수의 MFC의 사용은 개별 에러가 추가되기 때문에 더욱 큰 시스템 부정확성을 초래한다.
많은 응용 분야에서 MFC들의 사용이 갖는 또 다른 중요한 문제는, MFC 디바이스에 의해 결정되는 변수인 시스템 가스 도관들을 통한 질량 유량이 제어될 필요가 있는 공정 변수가 실제로 아니라는 것이다. 많은 응용 분야에서, 중요한 공정 변수들은 혼합물에서의 구성 가스의 농도와 공정 챔버에 있는 가스 혼합물의 전체 압력이다. 가스 농도는 MFC를 통해 오직 간접적으로만 제어되는 한편, 가스 압력은 트로틀 밸브와 같은 별도의 메커니즘에 의해 제어되어야만 한다. 중요한 공정 변수의 이러한 간접적인 제어는 정확성과 효율성을 감소시키며, 그러므로 유체 전달 시스템의 전반적인 성능을 저하시킨다.
그러므로, 유체 전달 시스템에서 유체 혼합물의 농도 및 압력을 제어하기 위한 개선된 시스템 및 방법이 필요하다.
한 양태에서, 본 발명의 실시예는, 각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스; 각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스의 각각으로부터의 유동 경로 내에 배치되는데 적합한, 가스 유량을 제어하기 위한 적어도 2개의 조절 가능한 제어 밸브; 상기 조절 가능한 제어 밸브의 하류에 있는 유동 경로로서, 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스가 상기 유동 경로를 통하여 가스 혼합물로 결합되어 공정 챔버로 전달되는, 상기 유동 경로; 상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서; 및 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 적어도 하나의 가스 형태의 유량을 제어하도록 상기 조절 가능 밸브를 조절하는 컨트롤러를 포함하는, 공정 챔버를 위한 가스 전달 시스템을 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명의 실시예는 가스 혼합물 내의 하나 이상의 가스의 농도를 제어하는 방법을 포함할 수 있으며, 상기 방법은, 각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스를 제공하는 단계; 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스가 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버로 전달되도록 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스를 유동 경로를 따라서 유동시키는 단계; 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서를 제공하는 단계; 상기 센서를 사용하여 상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하는 단계; 및 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 각각의 다른 가스 형태에 대한 유량을 제어하도록 상기 유동 경로 내의 조절 가능한 제어 밸브를 조절하는 단계를 포함한다.
상기된 내용은 후술하는 본 발명의 상세한 설명이 더욱 잘 이해될 수 있기 위해 본 발명의 특징 및 기술적 이점을 다소 광범위하고 비제한적인 방식으로 개괄하였다. 본 발명의 추가 특징 및 이점은 이하에서 설명될 것이다. 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조를 변형 또는 설계하기 위한 기본으로서 용이하게 이용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식되어야 한다. 또한, 당업자는 이러한 등가 구성이 첨부된 청구 범위에 설명된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것으로 이해해야 한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 당업자에게 더욱 잘 이해될 수 있고, 그 많은 특징 및 이점이 명백해질 수 있다.
도 1은 전형적인 종래 기술의 유체 전달 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략도.
도 4는 다양한 입구 압력에서 동일한 밸브와 가스에 대한 유량 대 전압에 대한 전형적인 특성 곡선을 도시한 도면.
첨부 도면은 축척으로 그려지도록 의도된 것은 아니다. 도면들에서, 다양한 도면들에 예시된 각각의 동일 또는 거의 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호로 표시된다. 명료성의 목적을 위하여, 모든 구성 요소가 모든 도면에서 도면 부호가 표시되지 않는다.
본 발명의 실시예들은, 예를 들어 공정 챔버로 전달되는 유체 혼합물에서의 구성 성분들의 농도를 직접 제어하는 개선된 유체 전달 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 공정 챔버 내의 유체 혼합물의 압력은 또한 직접 제어된다. 사실 현대의 반도체 제조에 사용되는 모든 유체 전달 시스템은 농도 및 압력을 간접적으로 제어하도록 질량 유량 컨트롤러를 사용한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 유체 혼합물에서의 모든 구성 성분의 농도를 측정할 수 있는 농도 센서는 폐루프 피드백 시스템 하에서 구성 가스의 유량을 변화시키도록 사용되는 신호들을 제공하도록 사용된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 압력 센서의 신호 출력은 또한 폐쇄 루프 피드백 시스템 하에서 구성 가스의 유량을 변화시키도록 사용되는 신호를 제공하도록 사용된다. 이러한 2개의 매우 중요한 공정 변수들을 직접 제어하는 것에 의해, 본 발명의 실시예들은 종래 기술 이상의 측정 정확도에서 상당한 이점을 제공하고, 실시간 공정 제어를 가능하게 하며, 시스템 레벨 응답 시간을 감소시키고, 상당한 풋 프린트 감소를 갖는 시스템을 가능하게 한다.
다음의 설명 및 도면은 예시적인 것이며 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다. 완전한 이해를 돕기 위해 많은 구체적인 세부 사항이 설명된다. 그러나, 특정 예에서, 널리 공지되거나 또는 종래의 세부 사항은 설명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 설명되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "유체"는 액체, 가스 및 슬러리를 포함하는 유동할 수 있는 임의의 상태의 물질일 수 있다. 간략화 및 명료성의 이유 때문에, 본 명세서에 기술된 실시예는 임의의 형태의 유체 전달 시스템에 적용 가능할 수 있고, 가스 전달 시스템에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 할지라도, 본 명세서에서의 많은 설명은 가스 및 가스 혼합물에 관한 것이다.
도 1은 전형적인 종래 기술의 유체 전달 시스템(100)을 도시한다. 복수의 가스 공급원(101)은 가스 질량 유량 컨트롤러(102)들에 의해 시간 경과에 따른 질량(또는 체적) 유량으로서 제어된다. 이러한 MFC들로부터의 가스는 혼합 매니폴드(104)로 보내질 수 있으며, 결과적인 가스 혼합물은 가스 도관(105)들을 통해 공정 챔버(115)로 유동한다. 각각의 가스에 대한 유량은 피드백 제어 루프의 제어하에서 가변 유량 밸브(103)들에 의해 제어된다. 제어 전자 기기(120)는 각각의 센서를 통한 유량을 나타내는 신호를 MFC들의 각각으로부터 수신한다. 제어 신호는 필요한 가스 유량에 대한 설정값과 각각의 MFC에 의해 감지된 실제 질량 유량을 나타내는 피드백 신호 사이의 차이에 기초하여 발생된다. 구성 가스들의 유체 유동 경로에 위치된 가변 유량 밸브(103)들(전형적으로 질량 유량 센서의 하류에 있는)은 구성 가스들의 각각의 질량 유량을 변화시키도록 제어될 수 있다(예를 들어, 개폐 될 수 있다). 전형적으로, 적어도 하나의 추가적인 MFC는 가스 혼합물의 전체 유량을 제어하도록 혼합 매니폴드로부터 하류에 위치된다.
중요하게, 필요한 가스 유량에 대한 설정값은 각각의 구성 가스의 결합된 질량 유량들이 필요한 농도를 갖는 가스 혼합물을 형성하기 위해 결합될 수 있도록 계산되어야만 한다. 이러한 계산 방법은 널리 공지되어 있고 오늘날의 모든 반도체 제조 공정에서 거의 보편적으로 사용되지만, 수학적 모델링 및/또는 계산은 결코 100% 정확하지 않다. 유체 유량의 형태를 측정하고 제어하도록 현대의 MFC를 사용하는데 있어서 고유한 에러의 원인은 MFC의 사용에 있어서의 개선에 관한 해마다 출원된 수많은 특허 출원에 설명된 것처럼 오랫 동안 인식되었다. 아울러, 필요한 혼합물에서 가스의 수가 증가함에 따라서, 각각과 관련된 에러의 합이 누적되고, 결과적인 혼합물은 필요한 농도로부터 점점 벗어난다. 그럼에도 불구하고 유체 유량, 특히 가스 유량을 공정 툴로 조정하기 위한 MFC의 독점적 사용은 반도체 제조 공정에서 아주 흔하다.
본 기술 분야에서 용인된 지혜와는 다를지라도, 본 출원인은 가스 혼합물에서의 구성 가스들의 농도의 직접적인 제어를 통해 상당한 이점이 달성될 수 있다는 것을 인식하였다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 가스 농도를 직접 측정하고 폐루프 피드백 시스템 하에서 구성 가스들의 유량을 변화시키는데 사용되는 신호를 제공하도록 하나 이상의 농도 센서를 사용한다. 일부 실시예들은 공정 챔버 가스 압력을 직접 측정하고 폐루프 피드백 시스템 하에서 구성 가스의 유량을 변화시키는데 사용되는 신호를 제공하도록 압력 센서를 사용한다. 가스 유량을 제어하도록 다수의 MFC의 사용을 제거하는 것에 의해, 측정 정확도가 상당히 증가될 수 있다. 일부 실시예에서, 구성 가스들의 농도에 대한 측정 정확도는 예를 들어 60 PPM 미만, 40 PPM 미만, 20 PPM 미만 또는 10 PPM 미만과 같은 100 PPM 미만일 것이다. 전형적인 종래 기술 시스템에서 발견된 다수의 MFC를 제거하는 것은 본 발명의 실시예들이 상당히 작은 풋 프린트를 가지는 것을 가능하게 한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예의 개략도이다. 유체 전달 시스템(200)은 가스 도관(205)들을 통해 공정 챔버(215)에 가스 혼합물을 제공하기 위한 복수의 가스 소스(201-1 내지 201-n)(총체적으로 201)를 포함한다. 가스는 가스 소스(201)들로부터의 가스가 공정 챔버보다 높은 압력에 있다는 사실에 의해 가스 소스들(유동 경로의 "상류측" 단부)로부터 공정 챔버("유동 경로"의 "하류측" 단부)로 유동할 것이다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 유체 전달 시스템(200)을 가로질러 이러한 압력차를 제공하는 다양한 방법이 있다. 예를 들어, 도 2의 실시예에서, 진공 시스템(216)은 공정 챔버(215) 내부의 압력을 낮추도록 사용되며, 이러한 것은 플라즈마 에칭과 같은 다양한 처리 단계들에 요구될 뿐만 아니라 시스템 전체에 걸쳐서 상당한 압력차를 생성한다.
복수의 가스 소스(201)는 가스 혼합물을 위한 구성 가스들을 제공한다. 가스 실린더, 벌크 저장 탱크, 파이프 라인, 또는 직접 가스 공급 또는 발전 설비를 포함하는 임의의 적절한 형태의 가스 소스가 사용될 수 있다. 4개의 상이한 가스 소스(2011, 2012, 2013,... 201n)가 도 3에 도시되어 있지만, 임의의 수의 가스 소스들이 사용될 수 있다. 예를 들어, HBr, NF3, O2 및 SF6의 혼합물은 반도체 제조 동안 실리콘의 딥 트렌치 플라즈마 에칭(deep trench plasma etching)을 위해 공정 챔버로 전달될 수 있다.
가스 소스(201)들은 구성 가스 도관(202)들 및 조절 가능한 제어 밸브(203-1 내지 203-n)들(총체적으로 203)에 의해 혼합 매니폴드(204)에 결합된다. 가스 도관들은 이를 통해 유동하는 가스들을 수용하는데 적절한 임의의 물질, 예를 들어 316L 전해 도금된 스테인리스강 배관으로 형성될 수 있다. 도관들의 크기는 전형적으로 이를 통과하는 가스 유량의 양에 의존한다. 예를 들어, 0.635 ㎝(0.25 인치) 배관이 전형적이다. 본 발명의 실시예들은 또한 당업계에 공지된 모듈형 가스 블록들을 통해 실시될 수 있다.
조절 가능한 제어 밸브(203)들은 가스 소스(201)들로부터, 가스 혼합물을 형성하도록 구성 가스들이 결합되는 혼합 매니폴드(204)로의 가스의 유량을 제어하며, 가스 혼합물은 그런 다음 하류측 가스 공급 라인(205)을 통해 혼합 매니폴드(204)로부터 밖으로 유동한다. 일부 실시예에서, 구성 가스들은 균일한 가스 혼합물을 형성하도록 혼합된다. 혼합 매니폴드(204)는 상이한 구성 가스를 혼합하고 짧은 유동 경로에서 균일한 가스 혼합물을 발생시키도록 설계된다. 일부 실시예에서, 혼합 매니폴드(204)는 유동에서 강렬한 난류를 발생시키는 정적 가스 혼합기를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 나선 형상의 요소는 난류 발생기로서 기능하도록 혼합 매니폴드(204)에 수용될 수 있다. 일부 실시예에서, 층류 가스(높은 유량 캐리어)를 난류로 이동시키도록 설계된 외부 난류 발생기는 불안정한 유동 상태를 생성하여 혼합을 가속하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 인젝터는 하부 유동 가스의 유속을 증가시키고 전체 캐리어 가스 유량으로부터 90°향하도록 유동 경로 내에 위치될 수 있다.
조절 가능한 제어 밸브(203)들은 바람직하게 완전 개방과 완전 폐쇄 사이의 범위를 통해 연속 조정할 수 있는 비례 제어 밸브들이다. 도 2에서, 조절 가능한 제어 밸브(203)들은 공압식 밸브로서 도시되어 있지만, 가스의 유량이 필요한 정확도로 제어될 수 있는 한, 당업계에 공지된 임의의 다른 형태의 밸브(또는 형태들의 조합)가 사용될 수 있다. 조절 가능한 제어 밸브(203)들은 솔레노이드 액튜에이터, 압전 액튜에이터, 스테퍼 액튜에이터 등을 포함하는 밸브 액튜에이터를 통해 작동될 수 있다.
농도 센서(206)는 가스 공급 라인(205)으로부터 가스 혼합물을 수용하도록 유체 유동 경로 내에 위치된다. 도 2의 실시예에서, 농도 센서(206)는 혼합 매니폴드로부터 공정 챔버로의 주 가스 유동 경로와 비슷하게 위치된다. 대안적으로, 도 3에 도시된 시스템(300)에서, 농도 센서(206)는 가스 유동 경로의 슬립 스트림(slip-stream)(302)(측면 스트림) 상에 위치될 수 있고, 가스는 진공 소스(304)에 의해 농도 센서(206)를 통해 흡입되고, 그런 다음 배기 가스(도시되지 않음)를 통해 배출될 수 있다. 일부 실시예에서, 제한기 및 차단 밸브(303)는 농도 센서를 통과하는 가스/유체의 압력을 제어하도록 사용될 수 있다. 제한기 및 차단 밸브(303)는 다른 실시예들에서 제한기 및 차단 밸브(303)가 고정 또는 조정 가능한 오리피스 또는 별개의 차단 밸브를 포함할 수 있을지라도 도 2에 도시된 바와 같이 단일 디바이스일 수 있다. 용어들이 본 명세서에서 사용됨에 따라서, 농도 센서를 통해 유동하는 가스가 실제로 공정 챔버로 이동하지 않더라도, 농도 센서는 이러한 실시예들 중 어느 하나에서의 유체 유동 경로 내에 있는 것으로 간주될 것이다.
특정 실시예에서, 예를 들어 초음파 센서 또는 푸리에 변환 적외선 분광학 및/또는 근적외선 분광학을 사용하는 광학 센서를 포함하는 초음파 센서 또는 광학 센서를 포함하는 농도 센서들의 다른 형태가 또한 사용될 수 있을지라도, 농도 센서(206)는 질량 분석계이이다. 일부 실시예에서, 농도 센서(206)는 다수의 상이한 구성을 함유하는 혼합물에 대해서도, 혼합물에서의 임의의 구성 가스들에 대한 농도를 결정할 수 있는 센서이다.
농도 센서로서 사용되는 질량 분석계는 가스 혼합물의 일부로부터 이온 전류(ion current)를 발생시켜 이를 가속하고, 검출기에 의해 수신되도록 질량 필터를 통과시키며, 검출기는 이러한 이온 전류의 세기에 따른 신호를 출력한다. 질량 분석계로부터의 실시간 신호는 원자 질량의 전체 스펙트럼(예를 들어, 최대 200AMU), 오직 특정 질량 범위, 또는 단일 질량을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 농도 센서는 사중극자(quadrupole) 질량 분석계일 수 있다. 공지된 농도를 갖는 교정 가스 화합물을 사용하여 질량 분석계를 교정하고 샘플 가스의 신호 세기를 비교하는 것에 의해, 농도 센서(206)는 모든 구성 가스의 농도를 포함하는, 샘플 가스의 상세한 화학 분석을 제공할 수 있다. 예를 들어, 질량 분석계 교정은 각각의 구성 가스를 100% 농도로(즉, 유동 경로에 존재하는 어떠한 다른 가스 없이) 간헐적으로 유동시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 이러한 것은 질량 분석계가 각각의 가스 동위원소(들)의 원자 질량 단위를 확인하고, 100% 농도로 있을 때 그 동위원소에 대한 전류의 진폭을 교정하는 것을 가능하게 한다. 교정은 모든 농도가 정기적으로 교정되도록 모든 가스에 대해 연속으로, 신호 가스에 대해 주기적으로, 또는 교정 가스를 회전시키는 것에 의해 주기적으로 행해질 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 바이패스 라인(330)은 차단 밸브(303)의 하류이지만 농도 센서(206)의 상류이도록 슬립 스트림(302) 상에 위치된다. 이러한 바이패스 라인은 슬립 스트림에 있는 모든 또는 대부분의 가스가 매우 빠르게 배출되는 것을 가능하게 하며, 이는 센서 자체를 통한 비교적 작은 가스 유량을 요구하는 농도 센서에 대해 특히 유용하다.
도 2의 실시예에서, 유량 센서(207)는 유체 유동 경로 내에 위치되고, 가스 혼합물의 유량을 측정하도록 사용된다. 도 2의 실시예에서, 유량 센서(207)는 예를 들어 열 질량 유량 센서, 코리올리 유량계(Coriolis flow meter), 또는 쵸크 유동 압력 센서(choked flow pressure sensor) 또는 층류 차동 압력 센서(laminar differential pressure sensor)와 같은 압력 센서와 같은, 1차 유체 유동 경로를 따라서 공정 챔버로 유동하는 가스의 양을 측정하도록 사용될 수 있는 임의의 적합한 형태의 센서일 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 챔버 압력 센서(217)(예를 들어, 압력계)는 공정 챔버 자체 내에 위치될 수 있다. 다음에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 유량 센서(207) 또는 챔버 압력 센서(217)들 중 어느 하나가 존재하거나, 또는 모두 존재하지는 않을 것이다. 다른 실시예에서, 두 형태의 센서가 존재할 수 있다. 다음에 설명된 바와 같이, 일부 실시예에서, 유량 센서 및/또는 압력 센서들은 전체 가스 유량을 제어하도록 제어 파라미터로서만 사용될 수 있고, 가스 혼합물에서의 가스의 비율을 조절하도록 사용되는 피드백 제어 루프에 대한 제어 파라미터로서 사용되지 않는다.
공정 챔버(215)는 유체 유동 경로를 빠져나가는 가스 혼합물의 목적지이다. 공정 챔버(215) 내에 있으면, 가스 혼합물은 이러한 목적을 위해 공정 챔버(215) 내에 배치된 샘플 물질들을 처리하도록 사용된다. 이러한 처리는 에칭, 증착, 화학 결합, 코팅, 반응 등을 포함할 수 있다. 예로서, 가스 혼합물은 반도체 제조 동안 실리콘을 플라즈마 에칭하도록 사용될 수 있다. 공정 챔버(215)는 처리될 물질을 보유하도록 충분한 크기의 용기이어야 한다. 반도체 제조에 사용되는 것과 같은 공정 챔버의 구성은 당업계에 널리 공지되어 있다.
특정 실시예에서, 2개 이상의 하류측 제어 밸브(218-1 내지 218-n)(총체적으로 218)들은 공정 챔버 내의 상이한 영역 또는 구역들로 향하는 가스 혼합물 유동의 부분을 제어하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 공정 가스(가스 혼합물)의 75%를 처리될 샘플의 가장자리로, 공정 가스의 25%를 샘플의 중심으로 유도하는 것이 바람직할 수 있다. 가스 유동 경로는 각각의 분할선들을 통한 유량을 제어하는 하류 제어 밸브(218)들을 구비한 유동 분배기(208)를 사용하여 분할될 수 있다. 분할선들은 필요에 따라 2개의 상이한 구역으로 공정 가스를 유도하도록 공지된 공급 라인 위치 결정 및 배열을 사용하여 공정 챔버 내로 도입될 수 있다. 조절 가능한 제어 밸브(203)들과 관련하여 상기된 바와 같이, 하류 제어 밸브(218)들은 또한 밸브 액튜에이터들을 통해 작동되는 연속 조절 가능한 비례 제어 밸브일 수 있다.
제어 전자 기기(220)는 혼합 가스에서의 각각의 구성 가스에 대해 필요한 농도를 나타내는 설정값 및 각각의 구성 가스에 대한 실제 측정된 농도를 나타내는 농도 센서로부터의 전기 신호 출력에 따라서 제어 밸브의 위치를 제어한다. 제어 전자 기기(220)는 일반적으로 프로세서 및 메모리를 가지는 호스트 컴퓨터(210)에 연결된 컨트롤러(212)를 포함한다. 이러한 디바이스들(예를 들어, 프로세서, 메모리, 데이터 저장, 입력 및 출력 디바이스들)의 세부 사항들은 널리 공지되어 있으며, 명료성을 위해 생략된다. 컨트롤러(212)는 소프트웨어, 비휘발성 메모리, 하드웨어 및/또는 펌웨어 또는 그 조합에 의해 실현될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 방법을 수행하는 비일시적 프로세서 판독 가능 명령을 포함할 수 있다.
실시예에 따라서, 컨트롤러(212)는 일반적으로, 센서(농도 센서(206)와 같은)로부터의 출력 신호에 기초하여 조절 가능한 제어 밸브의 위치를 제어하기 위해 제어 신호를 발생시키고 조절 가능한 제어 밸브에 제어 신호를 통신하도록 구성된다. 농도 센서(206)와 같은 센서는 전형적으로 특정 구성 가스의 농도와 같은 특정 특성을 나타내는 미가공 신호(raw signal)를 생성한다. 미가공 신호는 제어 전자 기기에 통신되며, 여기에서, 전형적으로 조정, 즉, 정상화되고 선형화되며, 동적 응답에 보상된다.
조정된 신호는 그런 다음 각각의 구성 가스에 대해 필요한 농도 레벨을 나타내는 설정값 신호(전형적으로 호스트 컴퓨터(210)에 의해 제공되는)와 함께 컨트롤러(212)에 제공된다. 혼합물에서의 각각의 가스에 대한 센서 신호와 설정 신호(에러 신호) 사이의 차이에 기초하여, 컨트롤러(212)는 조절 가능한 제어 밸브들의 각각에 대한 구동 신호를 발생시킨다. 일부 실시예에서, 전통적인 피드백 제어 방법들은 비례 제어, 적분 제어, 비례 적분(PI) 제어, 미분 제어, 비례 미분(PD) 제어, 적분-미분(ID) 제어, 및 비례-적분-미분(PID) 제어 등과 같은 구동 신호를 생성하도록 사용된다.
일단 발생되면, 구동 신호들은 각각의 조절 가능한 제어 밸브(203)를 제어하는 밸브 액튜에이터에 통신된다. 구동 신호에 응답하여, 밸브 액튜에이터들은 조절 가능한 제어 밸브들을 개방 또는 폐쇄하고, 그러므로 특정 밸브를 통한 가스 유량을 증가시키거나 또는 감소시킨다. 혼합 매니폴드에 유입되는 상이한 구성 가스들의 유량의 비율을 변화시키는 것에 의해, 가스 혼합물의 조성(즉, 각각의 구성의 농도)은 혼합물에서의 각각의 가스에 대해 필요한 농도 레벨로 조절될 수 있다.
"내부" 제어 루프로서 고려될 수 있는 혼합물에서의 구성 가스들의 비율을 제어하는 것에 더하여, 공정 챔버로 유입되는 가스의 양(통상적으로 압력으로 표현되는)이 또한 제어되어야만 한다. 전체 가스 유량은 "외부" 제어 루프로서 고려될 수 있다. 컨트롤러(212)는 또한, 유량 센서(207)로부터 또는 압력 센서(217)로부터 출력 신호를 수신하고 상기된 바와 동일한 형태로 적어도 부분적으로 센서 신호 출력에 기초하여 조절 가능한 제어 밸브(203)들의 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 유량 센서 신호 출력 및 유량 설정값으로부터 발생된 구동 신호에 대한 임의의 구동 신호 또는 변경은 모든 구성 가스 제어 밸브에 균일하게 적용될 것이다. 즉, 유량 센서 또는 압력 센서 신호 출력은 가스 혼합물의 전체 유량을 증가시키거나 또는 감소시키도록 외부 제어 루프의 일부로서만 사용되고 구성 가스 비율 또는 모든 개별 구성 가스에 의해 만들어진 가스 혼합물의 백분율을 변경하지 않는다.
일부 실시예에서, 챔버 압력 센서(217)들은 구성 가스들의 유량을 제어하는데 사용하기 위한 및/또는 진공 밸브 컨트롤러를 통해 공정 챔버를 위한 진공 밸브를 제어하기 위한 피드백 신호를 제공하도록 사용된다. 이러한 챔버 압력 센서들의 사용은 중요한 공정 변수(공정 챔버 내의 가스 압력)의 직접 제어를 가능하게 하는데 바람직하다. 일부 실시예에서, 열 유량 센서 또는 코리올리 유량계와 같은 유량 센서는 가스의 질량 유량이 모니터링되는(예를 들어, 기준 정보를 제공하거나 또는 펌프 성능에서의 감쇠 또는 챔버 내에서의 에너지 레벨에 대한 변화를 나타내는) 것을 가능하게 하도록 또한 존재할 수 있지만, 이러한 유량 센서들로부터의 출력은 상기된 바와 같이 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하는데 사용되는 내부 피드백 제어 루프에 대한 제어 파라미터로서 사용되지 않는다. 그러므로, 본 발명의 실시예들은 가스 혼합물에서의 가스의 비율을 제어하도록 개별적으로 조절 가능한 제어 밸브를 조절하기 위한 내부 루프 제어 파라미터들로서 질량 유량을 완전히 제거한다. 챔버 압력 센서들 및/또는 질량 유량 센서들로부터의 피드백은 모든 구성 가스 제어 밸브를 균일하게 조절하는 것에 의해 가스 혼합물의 전체 유량을 증가시키거나 또는 감소시키는 외부 루프 제어 파라미터로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 유량 센서 출력(챔버 압력 센서 출력을 포함하는)은 챔버 압력을 하향 조정하거나(전체 가스 유량을 감소키는 것에 의해) 또는 동등하게(과잉 가스 유량이 이용 가능하고 예를 들어, 배기로 선로를 바꿀 때) 하도록 하류 제어 밸브(218)를 제어하기 위해 또한 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 조절 가능한 제어 밸브들은 피드-포워드 제어 모드(feed-forward control mode)로 구동될 수 있다. 고정 설정값 명령은 상기된 피드백 로직을 바이패스하여 각각의 제어 밸브에 직접 전송될 수 있다. 일부 예에서, 특정 설정값은 예를 들어 시스템 시동시에 공정 챔버를 신속하게 차지하기 위하여 시스템 작동 동안 필요한 것보다 훨씬 빠른 속도로 가스 혼합물을 유동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 급속 충전을 위해 사용되는 유량은 60%보다 큰, 75%보다 큰, 90%보다 큰, 또는 99%보다 큰 것과 같은, 필요한 구성 가스 농도들과 일치하는 각각의 조절 가능한 밸브에 대해 최대 유량의 50%보다 클 수 있다. 이러한 것은 종래 기술 이상의 시동시에 시스템 응답 시간의 상당한 감소를 허용한다. 구성 가스들의 질량 유량을 제어하도록 MFC들을 사용하여 농도 및 압력을 오직 간접적으로만 제어하는 전형적인 종래 기술의 시스템에서, 필요한 가스 유량에 대한 설정값은 전형적으로 시스템 시동시에 입력되고 변경되지 않는다. 가스 유량의 총 체적에 대한 큰 변화는 구성 가스들의 농도에서 바람직하지 않은 변화를 만들 수 있다. 그 결과, 구성 가스의 비율은 시스템 시동시에 급속 충전 동안 보장될 수 없었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따라서, 농도가 직접적으로 측정되어 제어 파라미터로서 사용되기 때문에, 전체 가스 유량은 용이하게 증가될 수 있는 한편(공정 챔버를 필요한 압력으로 신속하게 충전하도록) 모든 구성 가스에 대해 필요한 농도를 유지한다.
시스템 시동시에 이러한 급속 충전 동안, 급속 충전 공정 동안 사용되는 특정 설정값은 다수의 다른 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 조절 가능한 밸브(203)들(혼합 매니폴드에 유입되는 상이한 구성 가스들의 유량을 제어하는)은 혼합물에서의 각각의 가스에 대해 필요한 농도 레벨에 비례하는 양만큼 조절될 수 있다. 그러므로, 필요한 비율이 60/20/20인 3개의 가스의 혼합물에 대해, 제1 밸브는 그 풀 스케일(full scale)의 60%로 개방되고 다른 2개의 밸브는 풀 스케일의 20%로 개방될 수 있다. 일부 상황에서, 이러한 형태의 가장 단순한 설정값 결정은, 전체 유량이 각각의 밸브의 풀 스케일에 크게 의존하기 때문에, 이러한 방법이 가스 비율에서 심각한 에러를 유발할 가능성이 있음에도 불구하고 충분할 수 있다.
다른 실시예에서, 개별 설정값은 다음의 식에 따라서 각각의 밸브의 풀 스케일을 고려하여 조절될 수 있다:
각각의 밸브에 대한 설정값 = 설정값 비율 * 전체 유량/밸브 풀 스케일
상기 예에서, 60, 20 및 20%의 설정값을 사용하여, 제1 밸브가 1000 sccm의 풀 스케일을 가지며, 제2 밸브가 600 sccm의 풀 스케일을 가지며, 제3 밸브가 500 sccm의 풀 스케일을 가지는 것으로 가정한다. 상기 식을 사용한 조절된 설정값은 제1 밸브에 대해 60% * 1000/1000 = 60%이며; 제2 밸브에 대해 20% * 1000/600 = 33.3%이며; 제3 밸브에 대해 20% * 1000/500 = 40%이다.
일부 실시예에서, 개별 설정값은 또한 혼합되는 가스들의 형태를 고려하여 조절될 수 있다. 풀 스케일 밸브 유량들은 전형적으로 질소를 교정 가스로서 사용하여 결정된다. 다른 가스에 대한 유량을 계산하도록, 보고된 풀 스케일 유량은 적절한 전환 계수에 의해 조절될 수 있다. 다양한 공정 가스들을 위한 전환 계수는 당업계에 널리 공지되어 있다.
일부 실시예에서, 최적의 개시 설정값 위치를 선택하기 위해 상이한 입구 압력에서 밸브 및 실제 가스에 대한 실제 특성 곡선이 표시된다. 도 4는 20 psia(401), 25 psia(402), 30 psia(403) 및 35 psia(404)의 입구 압력에서 동일한 밸브 및 가스에 대한 유량 대 전압의 전형적인 특성 곡선을 도시한다. 각각의 공정 가스에 대한 특성 곡선은 시스템 메모리에 저장될 수 있다. 시스템 시동시에, 개별 설정값은 예를 들어, 상기된 방법들 중 하나를 사용하는 것에 의해 실제 가스 유량(sccm)에서 계산할 수 있다. 측정된 입구 압력을 사용하여, 시스템 컨트롤러는 필요한 계산된 유량에 적합한 밸브 전압을 결정하도록 적절한 저장 곡선(실제 측정된 입구 압력에 가장 가까운)을 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템에 의해 사용되는 이전의 설정값은 또한 데이터에 저장될 수 있으며, 시스템이 마주치는 특정 조건에 대한 정확한 밸브 설정값을 예측하도록 사용될 수 있다. 유사한 조건이 검출될 때, 저장된 설정값은 피드백 제어 루프가 작동하기를 대기함이 없이 제어 밸브로 전송될 수 있다. 제1 피드백이 수신되고 컨트롤러가 조절 가능한 제어 밸브들을 작동시키도록 결합되면, 본 명세서에 설명된 정상적인 피드백 제어 모드는 결합될 수 있고, 계산된 설정값들 및/또는 특성 곡선들은 시스템 작동의 암시를 위해 사용되지 않을 수 있다.
많은 상이한 양태 및 실시예가 가능하다. 이러한 양태들 및 실시예들 중 일부는 본 명세서에서 설명된다. 본 명세서를 읽은 후에, 당업자는 이러한 양태들 및 실시예들이 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 실시예들은 아래에 열거된 항목들 중 하나 이상에 따른 것일 수 있다:
항목 1. 공정 챔버를 위한 가스 전달 시스템으로서,
각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스;
각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스의 각각으로부터의 유동 경로 내에 배치되는데 각각이 적합한, 가스 유량을 제어하기 위한 적어도 2개의 조절 가능한 제어 밸브;
상기 조절 가능한 제어 밸브의 하류에 있는 유동 경로로서, 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스가 상기 유동 경로를 통해 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버로 전달되는, 상기 유동 경로;
상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서; 및
상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 적어도 하나의 가스 형태의 유량을 제어하도록 상기 조절 가능한 밸브들을 조절하는 컨트롤러를 포함하는 가스전달 시스템.
항목 2. 항목 1에 있어서, 유량 센서 또는 압력 센서를 추가로 포함하고, 상기 컨트롤러는 공정 챔버로 전달되는 상기 가스 혼합물의 압력을 제어하도록 상기 적어도 2개의 조절 가능한 밸브를 또한 조절하는 가스전달 시스템.
항목 3. 공정 챔버를 위한 가스 전달 시스템으로서,
각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스;
각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스의 각각으로부터 유동 경로 내에 배치되는데 각각이 적합한, 가스 유량을 제어하기 위한 적어도 2개의 조절 가능한 제어 밸브;
상기 조절 가능한 제어 밸브의 하류에 있는 유동 경로로서, 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스가 상기 유동 경로를 통해 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버로 전달되는, 상기 유동 경로;
상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서; 및
상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 적어도 하나의 가스 형태의 유량을 제어하도록 상기 조절 가능한 밸브들를 조절하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 농도 센서로부터의 출력은 상기 가스 혼합물 내의 가스 형태들 중 적어도 하나의 농도를 변화시키도록 상기 2개의 조절 가능한 밸브 중 적어도 하나를 개별적으로 조절할 수 있는 제1 피드백 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되는 가스전달 시스템.
항목 4. 항목 3에 있어서, 유량 센서 및/또는 압력 센서를 추가로 포함하고, 유량 센서 및/또는 압력 센서로부터의 출력은 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도를 변화시키지 않고 상기 공정 챔버에 전달되는 가스 혼합물의 압력을 증가시키거나 감소시키도록 상기 적어도 2개의 조절 가능한 밸브를 균일하게 조절하는 제2 피드백 루프에 대한 제어 파라미터로서 사용되는 가스전달 시스템.
항목 5. 항목 3에 있어서, 상기 제1 피드백 루프을 위한 제어 파라미터들은 상기 가스 혼합물 또는 구성 가스들 중 임의의 것의 측정된 유량을 포함하지 않는 가스전달 시스템.
다.
항목 6. 항목 3에 있어서, 상기 제1 피드백 루프를 위한 제어 파라미터들은 측정된 가스 압력을 포함하는 가스전달 시스템.
항목 7. 가스 혼합물 컨트롤러로서,
가스 혼합물 내의 제1 가스 형태의 농도를 결정하기 위한 농도 센서; 및
상기 가스 혼합물 내의 제1 가스 형태의 가스의 농도를 제어하기 위해 상기 농도 센서의 출력에 따라서 조절 가능한 밸브를 통해 제1 가스 형태의 가스의 유량을 제어하도록 상기 조절 가능한 밸브를 조절하는 컨트롤러를 포함하는 가스 혼합물 컨트롤러.
항목 8. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 공정 챔버에서의 상기 가스 혼합물의 압력을 결정하기 위한 압력계를 추가로 포함한다.
항목 9. 항목 8에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 공정 챔버에서의 상기 가스 혼합물의 압력에 따라서 상기 조절 가능한 밸브를 추가로 조절한다.
항목 10: 항목 8에 있어서, 상기 컨트롤러는 가스 혼합물의 전체 유량을 증가시키거나 또는 감소시키도록 모든 조절 가능한 밸브를 균일하게 조절하는 것에 의해 상기 공정 챔버에서의 상기 가스 혼합물의 압력에 따라서 상기 조절 가능한 밸브를 추가로 조절한다.
항목 11. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 농도 센서는 초음파 센서 및/또는 광 센서를 포함한다.
항목 12. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 농도 센서는 푸리에 변환 적외선 분광학 및/또는 근적외선 분광학을 사용하는 광학 센서를 포함한다.
항목 13. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 농도 센서는 질량 분석계를 포함한다.
항목 14. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 가스 형태 또는 유체 형태는 위험한 가스 또는 유체를 포함한다.
항목 15. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 가스 형태 또는 유체 형태는 독성, 부식성 또는 인화성 가스 또는 유체를 포함한다.
항목 16. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 공정 챔버는 반도체 제조를 위해 사용된다.
항목 17. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도는 질량 유량 센서 또는 압력 센서의 사용없이 제어된다.
항목 18. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도는 질량 유량 컨트롤러의 사용없이 제어된다.
항목 19. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 가스 혼합물에서의 임의의 구성 가스의 측정된 유량은 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프의 제어 파라미터로서 사용되지 않는다.
항목 20. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 측정된 유량은 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되지 않는다.
항목 21. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 측정된 질량 유량은 가스 소스로들부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되지 않는다.
항목 22. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 측정된 가스 농도는 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하기 위한 제어 변수로서 사용된다.
항목 23. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조절 가능한 밸브들의 제어는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도에 기초한 피드백 제어 루프의 일부이다.
항목 24. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 측정된 가스 농도는 가스 소스로들부터의 가스의 유량을 제어하기 위한 제어 변수로서 사용된다.
항목 25. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조절 가능한 밸브들의 제어는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도에 기초한 피드백 제어 루프의 일부이다.
항목 26. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 피드백 제어 루프에서 사용된 센서 출력만이 상기 가스 혼합물에서의 구성 가스들의 농도를 측정하는 농도 센서로부터의 출력이다.
항목 27. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 피드백 제어 루프에서 사용된 센서 출력들만이 상기 가스 혼합물에서의 구성 가스들의 농도를 측정하는 농도 센서로부터 및 상기 공정 챔버 내의 가스 압력을 측정하는 압력 센서로부터의 출력이다.
항목 28. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 가스 혼합물에서의 각각의 가스에 대해 측정된 가스 농도는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스의 백분율을 제어하는 제어 변수로서 사용된다.
항목 29. 선행의 항목들 중 어느 하나에 있어서, 상기 농도 센서로부터 상류의 바이패스 라인을 추가로 포함하고, 상기 바이패스 라인은 상기 상류 유동 경로 내의 가스의 일부 또는 전부가 상기 농도 센서를 통과하지 못하도록 배출되는 것을 허용한다.
항목 30. 가스 혼합물 내의 하나 이상의 가스의 농도를 제어하는 방법으로서,
각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는, 복수의 가스 소스를 제공하는 단계;
상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들이 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버에 전달되도록 유동 경로를 따라서 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들을 유동시키는 단계;
상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서를 제공하는 단계;
상기 센서를 사용하여 상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하는 단계; 및
상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 각각의 다른 가스 형태에 대한 유량을 제어하도록 상기 유동 경로 내의 조절 가능한 제어 밸브를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
항목 31. 항목 31에 있어서, 상기 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들이 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버에 전달되도록 유동 경로를 따라서 상기 복수의 가스 소스를 유동시키는 단계는 시스템 작동 동안 사용될 유량보다 상당히 높은 속도로 상기 가스 혼합물을 상기 공정 챔버에 전달하도록 계산된 설정값을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
항목 32. 항목 31에 있어서, 상기 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들이 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버에 전달되도록 유동 경로를 따라서 상기 복수의 가스 소스를 유동시키는 단계는, 60%보다 큰, 75%보다 큰, 90%보다 큰, 또는 99%보다 큰 것과 같은, 필요한 구성 가스 농도들과 일치하는 각각의 조절 가능한 밸브에 대해 최대 유량의 50%보다 큰 유량으로 상기 공정 챔버에 상기 가스 혼합물을 전달하도록 계산된 설정값을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
본 발명의 실시예들에 따른 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품은 많은 신규 양태들을 가진다. 본 발명이 다른 목적들을 위해 다른 시스템들, 방법들 또는 컴퓨터 프로그램 제품들로 구현될 수 있기 때문에, 모든 양태들이 모든 실시예에 존재할 필요는 없다. 더욱이, 설명된 실시예들의 많은 양태들은 개별적으로 특허 가능할 수 있다. 본 명세서에 기술된 도면들은 대체로 개략적인 것이며, 달리 언급되지 않는 한 본 발명의 실시예를 반드시 적절한 비율 또는 규모로 도시한 것은 아니다.
본 명세서에 기술된 발명은 광범위한 적용 가능성을 가지며, 본 명세서의 예들에서 논의되고 도시된 바와 같이 많은 이점을 제공할 수 있다. 실시예들은 특정 적용에 따라 크게 달라질 것이며, 모든 실시예들이 모든 이점을 제공하고 본 발명에 의해 달성 가능한 모든 목적을 충족시키는 것은 아니다. 일반적인 설명 또는 예들에서 상기된 모든 활동성이 요구되는 것은 아니며, 특정 활동의 일부가 요구되지 않을 수 있고, 추가적인 하나 이상의 활동이 상기된 것들에 더하여 수행될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 또한, 활동이 나열되는 순서는 반드시 수행되는 순서가 아니다.
당업자에 의해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 양태들은 전체적으로 하드웨어로, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현된 시스템, 방법, 또는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함할 수 있다. 본 발명의 한 실시예가 실행될 수 있는 프로그램 환경은 예시적으로 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 손파지 컴퓨터와 같은 특수 목적 디바이스들을 통합한다. 이러한 디바이스들(예를 들어, 프로세서, 메모리, 데이터 저장 장치, 입력 및 출력 장치들)의 세부 사항들은 널리 공지되어 있으며, 명료성을 위해 생략된다.
또한, 본 발명의 양태들은 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드가 구현된 적어도 하나의 물리적(예를 들어, 비일시적) 컴퓨터 판독 가능 매체에서 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 또는 그 임의의 적절한 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 컴퓨터 판독 가능 신호 매체, 또는 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 또는 그 임의의 적절한 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 보다 구체적인 비제한적인 예는 적어도 하나의 와이어를 가지는 전기 접속, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 콤팩트 디스크, 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스 또는 그 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 실재하는 매체일 수 있다.
본 발명의 양태들을 위한 작동들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 적어도 하나의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 기록될 수 있다. 프로그램 코드는 사용자의 컴퓨터에서 완전히, 사용자 컴퓨터에서 부분적으로, 독립형 소프트웨어 패키지로서, 부분적으로 사용자의 컴퓨터에서 및 부분적으로 원격 컴퓨터에서 또는 전체적으로 원격 컴퓨터 또는 서버에서 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 네트워크(WAN)를 포함하는 임의의 형태의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결될 수 있거나, 또는 외부 컴퓨터에 대한 연결(예를 들어, 인터넷 서비스 제공자를 사용하는 인터넷을 통해)이 만들어질 수 있다.
본 발명의 기술이 다양한 기술을 사용하여 실시될 수 있다는 것을 또한 이해해야 한다. 컴퓨터 프로그램 명령들은 흐름도 및/또는 블록도 블록들에 지정된 기능들/행위들을 실시하기 위한 특수 목적 기계를 만들도록 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은 컴퓨터, 다른 프로그래머블 데이터 처리 장치, 또는 다른 디바이스 상에 로딩되어, 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터 실시 공정을 만들어서, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 장치에서 실행되는 명령은 본 발명의 실시예를 실시하기 위한 공정을 제공한다.
본 명세서의 도면은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템, 방법 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 실시의 구성, 기능 및 동작을 도시한다. 이와 같이, 임의의 흐름도 또는 블록도에서 각 블록은 특정 논리 기능(들)을 구현하기 위한 적어도 하나의 실행 가능 명령을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드 부분을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 임의의 흐름도 또는 블록도에서의 각각의 블록은 지정된 논리적 기능(들)을 실시하기 위해 적어도 하나의 실행 가능한 명령을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 부분을 나타낼 수 있다. 또한, 일부 대안적인 실시예에서, 블록이 열거된 순서는 반드시 블록에서 언급된 기능 또는 활동이 수행되는 순서가 아니라는 것을 유의하여야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 실질적으로 동시에 수행될 수 있거나, 또는 블록들은 수반된 기능성에 따라 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도에서의 각각의 블록 및/또는 블록들의 조합은 특정 기능들 또는 행위들을 수행하는 특정 목적 하드웨어 기반 시스템들에 의해 또는 특수 목적의 하드웨어 또는 컴퓨터 프로그램 명령들에 의해 또는 그 조합에 의해 실시될 수 있다.
본 발명의 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 제시되었지만, 개시된 형태로 본 발명을 망라하거나 또는 제한하도록 의도되지 않는다. 많은 변경 및 변형은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 본 발명의 원리 및 실제 응용을 가장 잘 설명하고 당업자가 특정 실시예에 적합한 다양한 변형을 갖는 다양한 실시예에 대해 본 발명을 이해하는 것을 가능하게 하기 위하여 선택되고 설명되었다.
상기된 명세서에서, 개념들이 특정 실시예들을 참조하여 기술되었다. 그러나, 당업자는 이하의 청구항들에서 제시된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경이 만들어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 이러한 모든 변경은 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 명세서를 읽은 후에, 당업자는 명료성을 위해 별도의 실시예와 관련하여 본 명세서에서 설명된 특정 특징들이 단일 실시예에서 조합되어 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반대로, 간략화를 위해, 단일 실시예의 맥락에서 기술된 다양한 특징이 또한 개별적으로 또는 임의의 서브 조합으로 제공될 수 있다.
본 명세서에서 "한 실시예" 또는 "실시예"는 본 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 곳에서 "한 실시예에서"라는 문구는 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것도, 다른 실시예와 상호 배타적인 별개의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 더욱이, 일부 실시예에 의해 보여질 수 있지만 다른 실시예에는 보여지지 않을 수 있는 다양한 특징들이 설명된다. 유사하게, 일부 실시예에 대하여 요건일 수 있지만 다른 실시예에 대하여 요건이 아닌 다양한 요건이 설명된다.
또한, 범위에서 언급된 값들에 대한 참조는 그 범위 내의 각각의 및 모든 값을 포함한다. 본 명세서에서 "자동", "자동화된" 또는 이와 유사한 용어가 사용될 때마다, 이러한 용어는 자동 또는 자동화된 공정 또는 단계의 수동 개시를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "포함한다", "포함하는", "구비하다", "구비하는", "가진다", "가지는" 또는 그 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 특징들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 이러한 특징들에만 한정되는 것이 아니고, 명시적으로 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 물품 또는 장치에 고유한 다른 특징들을 포함할 수 있다. 또한, 반대로 명시적으로 언급되지 않았으면, "또는"은 포함적(inclusive-or)이거나 또는 배타적이 아닌 것을 지칭한다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 어느 하나에 의해 충족된다: A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음), B는 참(또는 존재), 및 A와 B는 모두 참(또는 존재). 또한, "부정관사" 또는 "단수 표현"의 사용은 본 명세서에서 설명된 요소들 및 구성 요소들을 설명하기 위해 사용된다. 이러한 것은 단지 편의상 및 본 발명의 범위를 일반적으로 이해하기 위해 행해진다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하도록 읽혀져야하며, 단수는 달리 의미하지 않는 한 복수를 포함한다.
장점들, 다른 이점들 및 문제들에 대한 해결책들이 특정 실시예들과 관련하여 상술되었다. 그러나, 장점들, 이점들, 문제들에 대한 해결책들, 및 장점들, 이점들 또는 해결책들을 일으키거나 보다 명확하게 하는 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구항들의 중요하거나, 요구되거나, 또는 필수적인 특징으로서 해석되어서는 안된다.
본 발명 및 그 장점들이 상세히 설명되었을지라도, 다양한 변형, 대체 및 대안이 첨부된 청구항들에 의해 한정된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 명세서에 설명된 실시예들에 대해 만들어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 본원의 범위는 본 명세서에 기술된 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시예에 한정되도록 의도되지 않는다. 본 명세서에서 설명된 대응하는 실시예들이 본 발명에 따라서 이용될 수 있음에 따라서, 당업자는 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 현재 존재하거나 또는 이후에 개발될 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 본 발명의 개시 내용으로부터 용이하게 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 이러한 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 그 범위 내에 포함하도록 의도된다.

Claims (51)

  1. 공정 챔버를 위한 가스 전달 시스템으로서,
    각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스;
    각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스의 각각으로부터의 유동 경로 내에 배치되는데 각각 적합한, 가스 유량을 제어하기 위한 적어도 2개의 조절 가능한 제어 밸브;
    상기 조절 가능한 제어 밸브들의 하류에 있는 유동 경로로서, 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스가 상기 유동 경로를 통해 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버로 전달되는, 상기 유동 경로;
    상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서; 및
    상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 적어도 하나의 가스 형태의 유량을 제어하도록 상기 조절 가능한 밸브들을 조절하는 컨트롤러를 포함하는 가스 전달 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 유량 센서 또는 압력 센서를 추가로 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 공정 챔버로 전달되는 상기 가스 혼합물의 압력을 제어하도록 상기 적어도 2개의 조절 가능한 밸브를 또한 조절하는 가스 전달 시스템.
  3. 공정 챔버를 위한 가스 전달 시스템으로서,
    각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스;
    각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는 복수의 가스 소스의 각각으로부터 유동 경로 내에 배치되는데 각각이 적합한, 가스 유량을 제어하기 위한 적어도 2개의 조절 가능한 제어 밸브;
    상기 조절 가능한 제어 밸브의 하류에 있는 유동 경로로서, 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스가 상기 유동 경로를 통해 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버로 전달되는, 상기 유동 경로;
    상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서; 및
    상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 적어도 하나의 가스 형태의 유량을 제어하도록 상기 조절 가능한 밸브들를 조절하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 농도 센서로부터의 출력은 상기 가스 혼합물 내의 가스 형태들 중 적어도 하나의 농도를 변화시키도록 상기 2개의 조절 가능한 밸브 중 적어도 하나를 개별적으로 조절할 수 있는 제1 피드백 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되는 가스 전달 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 유량 센서 및/또는 압력 센서를 추가로 포함하고, 유량 센서 및/또는 압력 센서로부터의 출력은 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도를 변화시키지 않고 상기 공정 챔버에 전달되는 가스 혼합물의 압력을 증가시키거나 감소시키도록 상기 적어도 2개의 조절 가능한 밸브를 균일하게 조절하는 제2 피드백 루프에 대한 제어 파라미터로서 사용되는 가스 전달 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 피드백 루프를 위한 제어 파라미터들은 상기 가스 혼합물 또는 구성 가스들 중 임의의 것의 측정된 유량을 포함하지 않는 가스 전달 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 피드백 루프를 위한 제어 파라미터들은 측정된 가스 압력을 포함하지 않는 가스 전달 시스템.
  7. 가스 혼합물 컨트롤러로서,
    가스 혼합물 내의 제1 가스 형태의 농도를 결정하기 위한 농도 센서; 및
    상기 가스 혼합물 내의 제1 가스 형태의 가스의 농도를 제어하기 위해 상기 농도 센서의 출력에 따라서 조절 가능한 밸브를 통해 제1 가스 형태의 가스의 유량을 제어하도록 상기 조절 가능한 밸브를 조절하는 컨트롤러를 포함하는 가스 혼합물 컨트롤러.
  8. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 챔버에서의 상기 가스 혼합물의 압력을 결정하기 위한 압력계를 추가로 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  9. 제8항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 공정 챔버에서의 상기 가스 혼합물의 압력에 따라서 상기 조절 가능한 밸브들을 추가로 조절하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  10. 제8항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 가스 혼합물의 전체 유량을 증가시키거나 또는 감소시키도록 모든 조절 가능한 밸브를 균일하게 조절하는 것에 의해 상기 공정 챔버에서의 상기 가스 혼합물의 압력에 따라서 상기 조절 가능한 밸브들을 추가로 조절하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  11. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서는 초음파 센서 및/또는 광 센서를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  12. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서는 푸리에 변환 적외선 분광학 및/또는 근적외선 분광학을 사용하는 광학 센서를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  13. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서는 질량 분석계를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  14. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가스 형태 또는 유체 형태는 위험한 가스 또는 유체를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  15. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가스 형태 또는 유체 형태는 독성, 부식성 또는 인화성 가스 또는 유체를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  16. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 반도체 제조를 위해 사용되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  17. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도는 질량 유량 센서 또는 압력 센서의 사용없이 제어되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  18. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도는 질량 유량 컨트롤러의 사용없이 제어되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  19. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 혼합물에서의 임의의 구성 가스들의 측정된 유량은 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프의 제어 파라미터로서 사용되지 않는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  20. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 유량은 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되지 않는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  21. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 질량 유량은 상기 가스 소스로들부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되지 않는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  22. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 가스 농도는 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하기 위한 제어 변수로서 사용되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  23. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 가능한 밸브들의 제어는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도에 기초한 피드백 제어 루프의 일부인 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  24. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 상기 가스 농도는 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하기 위한 제어 변수로서 사용되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  25. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 가능한 밸브들의 제어는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도에 기초한 피드백 제어 루프의 일부인 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  26. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피드백 제어 루프에서 사용된 센서 출력만이 상기 가스 혼합물에서의 구성 가스들의 농도를 측정하는 하나 이상의 농도 센서로부터의 출력인 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  27. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 가능한 밸브들을 조절하도록 사용된 센서 출력들만이 상기 가스 혼합물에서의 구성 가스들의 농도를 측정하는 농도 센서로부터 및 상기 공정 챔버 내의 가스 압력을 측정하는 압력 센서로부터의 출력인 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  28. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 가스 혼합물에서의 각각의 가스에 대해 측정된 가스 농도는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스의 백분율을 제어하는 제어 변수로서 사용되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  29. 선행의 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서로부터 상류의 바이패스 라인을 추가로 포함하고, 상기 바이패스 라인은 상기 상류 유동 경로 내의 가스의 일부 또는 전부가 상기 농도 센서를 통과하지 못하도록 배출되는 것을 허용하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  30. 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 피드백 루프의 상기 제어 파라미터들은 상기 가스 혼합물 또는 상기 구성 가스들 중 임의의 것의 측정된 유량을 포함하지 않는 가스 전달 시스템.
  31. 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 피드백 루프를 위한 제어 파라미터들은 측정된 가스 압력을 포함하지 않는 가스 전달 시스템.
  32. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서는 초음파 센서 및/또는 광학 센서를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  33. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서는 푸리에 변환 적외선 분광학 및/또는 근적외선 분광학을 사용하는 광학 센서를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  34. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서는 질량 분석계를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  35. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가스 형태 또는 유체 형태는 위험한 가스 또는 유체를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  36. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가스 형태 또는 유체 형태는 독성, 부식성 또는 인화성 가스 또는 유체를 포함하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  37. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 챔버는 반도체 제조를 위해 사용되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  38. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도는 질량 유량 센서 또는 압력 센서의 사용없이 제어되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  39. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도는 질량 유량 컨트롤러의 사용없이 제어되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  40. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 혼합물에서의 임의의 구성 가스의 측정된 유량은 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되지 않는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  41. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 유량은 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되지 않는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  42. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 질량 유량은 상기 가스 소스로들부터의 가스의 유량을 제어하도록 사용되는 피드백 제어 루프를 위한 제어 파라미터로서 사용되지 않는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  43. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 가스 농도는 상기 가스 소스들로부터의 가스의 유량을 제어하기 위한 제어 변수로서 사용되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  44. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 가능한 밸브들의 제어는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도에 기초한 피드백 제어 루프의 일부인 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  45. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피드백 제어 루프에서 사용된 센서 출력만이 상기 가스 혼합물에서의 구성 가스들의 농도를 측정하는 하나 이상의 농도 센서로부터의 출력인 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  46. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 가능한 밸브들을 조절하도록 사용된 센서 출력들만이 상기 가스 혼합물에서의 구성 가스들의 농도를 측정하는 농도 센서로부터 및 상기 공정 챔버 내의 가스 압력을 측정하는 압력 센서로부터의 출력인 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  47. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 혼합물에서의 각각의 가스에 대해 측정된 가스 농도는 상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스의 백분율을 제어하는 제어 변수로서 사용되는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  48. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농도 센서로부터 상류의 바이패스 라인을 추가로 포함하고, 상기 바이패스 라인은 상기 상류 유동 경로 내의 가스의 일부 또는 전부가 상기 농도 센서를 통과하지 못하도록 배출되는 것을 허용하는 가스 전달 시스템/가스 혼합물 컨트롤러.
  49. 가스 혼합물 내의 하나 이상의 가스의 농도를 제어하는 방법으로서,
    각각의 소스가 다른 가스 형태의 가스를 제공하는, 복수의 가스 소스를 제공하는 단계;
    상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들이 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버에 전달되도록 유동 경로를 따라서 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들을 유동시키는 단계;
    상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 농도를 결정하기 위해 상기 유동 경로 내에 배치된 농도 센서를 제공하는 단계;
    상기 센서를 사용하여 상기 가스 혼합물 내의 적어도 하나의 가스 형태의 농도를 결정하는 단계; 및
    상기 가스 혼합물 내의 각각의 가스 형태의 결정된 농도에 따라서 각각의 다른 가스 형태에 대한 유량을 제어하도록 상기 유동 경로 내의 조절 가능한 제어 밸브를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들이 가스 혼합물에 결합되어 상기 공정 챔버에 전달되도록 유동 경로를 따라서 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들을 유동시키는 단계는 시스템 작동 동안 사용될 유량보다 상당히 높은 유량으로 상기 가스 혼합물을 상기 공정 챔버에 전달하도록 계산된 설정값들을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  51. 제49항에 있어서, 상기 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들이 가스 혼합물에 결합되어 공정 챔버에 전달되도록 유동 경로를 따라서 상기 복수의 가스 소스로부터의 가스들을 유동시키는 단계는, 60%보다 큰, 75%보다 큰, 90%보다 큰, 또는 99%보다 큰 것과 같은, 필요한 구성 가스 농도들과 일치하는 각각의 조절 가능한 밸브에 대해 최대 유량의 50%보다 큰 유량으로 상기 공정 챔버에 상기 가스 혼합물을 전달하도록 계산된 설정값을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
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