KR20200095569A - 화학 증착 프로세스들에서 전구체들을 제어하기 위한 기술들 - Google Patents

화학 증착 프로세스들에서 전구체들을 제어하기 위한 기술들 Download PDF

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Abstract

전구체 흐름을 제어하기 위한 장치. 장치는, 프로세서, 및 플럭스(flux) 제어 루틴을 포함하는 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함할 수 있다. 플럭스 제어 루틴은 전구체 흐름을 모니터링하기 위해 프로세서 상에서 동작가능할 수 있으며, 전구체를 전달하기 위해 가스 전달 시스템의 셀(cell)로부터 수신되는 검출된 신호 강도에서의 변화에 기초하여 전구체 플럭스 값을 결정하기 위한 플럭스 계산 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

화학 증착 프로세스들에서 전구체들을 제어하기 위한 기술들
관련 출원들
본 출원은, TECHNIQUES FOR CONTROLLING PRECURSORS IN CHEMICAL DEPOSITION PROCESSES라는 명칭으로 2017년 12월 29일자로 출원된 미국 가특허 출원번호 제62/611,645호에 대한 우선권 및 TECHNIQUES FOR CONTROLLING PRECURSORS IN CHEMICAL DEPOSITION PROCESSES라는 명칭으로 2018년 04월 05일자로 출원된 미국 특허 출원번호 제15/946,483호에 대한 우선권을 주장하며, 이들은 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
기술분야
본 실시예들은 증착 프로세스들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 화학 증착 프로세스들에서 전구체들의 관리에 관한 것이다.
오늘날, 반도체 디바이스 제조와 같은 디바이스 제조는, 3차원 구조체들을 포함하여, 정밀한 두께 제어를 가지고 얇은 필름을 형성하기 위하여 화학 증착 프로세스들을 수반할 수 있다. 이러한 화학 증착 프로세스들은, 다른 프로세스들 중에서도, 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 및 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD)을 포함한다.
이러한 화학 증착 프로세스들은 고체 소스, 가스 소스, 또는 액체 소스, 예컨대 앰플로부터 전구체들을 전달하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 전구체는 앰플로부터 프로세스 챔버로 전달될 수 있으며, 여기에서 전구체는 기판 상에 층 또는 서브-층을 형성하도록 반응한다. 현재의 장치에 있어서, 전달되는 전구체의 양은 적절하게 특징화되지 않을 수 있으며, 이는 기판-대-기판, 앰플-대-앰플, 또는 앰플의 수명에 걸쳐 전구체의 전달의 가변성을 초래할 수 있다. 앰플 수명 종료를 검출하는데 있어서의 지연이 상당한 양의 웨이퍼(기판) 폐기를 초래할 수 있다. 예방 조치로서, 사용자들은 앰플을 통한 캐리어 가스 흐름을 추적할 수 있으며, 실제 수명 종료 이전에 앰플 웰(well) 내의 전구체의 사용을 중단할 수 있고, 이는 앰플의 상당한 부분이 사용되지 않게 하여 더 높은 전체 비용을 야기할 수 있다.
이러한 그리고 다른 고려사항들에 관하여, 본 개시가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 전구체 흐름을 제어하기 위한 장치는, 프로세서, 및 플럭스(flux) 제어 루틴을 포함하는 프로세서에 결합된 메모리 유닛을 포함할 수 있다. 플럭스 제어 루틴은 전구체 흐름을 모니터링하기 위해 프로세서 상에서 동작가능할 수 있다. 플럭스 제어 루틴은, 전구체를 전달하기 위한 가스 전달 시스템의 셀(cell)로부터 수신되는 검출된 신호 강도에서의 변화에 기초하여 전구체 플럭스 값을 결정하기 위한 플럭스 계산 프로세서를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예에 있어서, 전구체 흐름을 제어하기 위한 방법은, 가스 전달 시스템을 통해 전구체의 흐름을 제공하는 단계, 전구체의 흐름에 의해 초래되는 가스 전달 시스템의 셀 내의 검출된 신호 강도의 변화를 측정하는 단계, 및 검출된 신호 강도의 변화에 기초하여 전구체 플럭스 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 전구체 흐름을 제어하기 위한 장치는, 전구체를 출력하기 위한 소스, 및 소스에 통신가능하게(communicatively) 결합된 센서 어셈블리를 포함할 수 있다. 센서 어셈블리는, 전구체를 수신하고 전도시키기 위해 소스에 결합되는 셀, 셀 내로 광을 송신하기 위해 셀의 제 1 측면에 배치되는 광원, 및 셀을 통해 송신되는 광을 검출하기 위해 광원에 대향되어 셀의 제 2 측면 상에 배치되는 검출기를 포함할 수 있다. 장치는 또한 제어 시스템을 포함할 수 있으며, 제어 시스템은 셀을 통한 전구체의 흐름 동안 셀로부터 수신되는 검출된 광 강도의 변화에 기초하여 전구체 플럭스 값을 결정하도록 배열된다.
도 1a는 본 개시의 실시예들에 따른 화학 증착을 위한 시스템을 도시한다.
도 1b는 도 1a의 시스템의 제어 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 1c는 본 개시의 실시예들에 따른 화학 증착을 위한 다른 시스템을 도시한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 개시의 실시예들에 따른 센서 어셈블리의 동작을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a의 센서 어셈블리에 의해 수집되는 예시적인 신호들을 예시한다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 제어 시스템의 다양한 출력들의 그래픽적 묘사를 도시한다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 전구체 플럭스 및 시간에 걸쳐 적분된 플럭스를 도시하는 복합 그래프이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d는, 본 개시의 실시예들에 따른, 적분된 플럭스 또는 연관된 엔티티들과 시스템의 동작 파라미터들 사이의 관계를 예시하는 예시적인 그래프들이다.
도 7은, 본 개시의 실시예들에 따른, 온도 보상을 이용하거나 또는 이용하지 않는, 시간의 함수로서 적분된 전구체 플럭스 거동을 예시한다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 프로세스 흐름을 나타낸다.
도 9a는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 프로세스 흐름을 나타낸다.
도 9b는 본 개시의 실시예들에 따른 모델 시스템을 나타낸다.
도면들이 반드시 축적이 맞춰져야 하는 것은 아니다. 도면들은 단지 표현들이며, 본 개시의 특정 파라미터들을 표현하도록 의도되지 않는다. 도면들은 본 개시의 예시적인 실시예들을 묘사하도록 의도되며, 따라서 범위를 제한하는 것으로서 간주되지 않아야 한다. 도면들 내에서, 유사한 번호들이 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
또한, 도면들 중 일부 도면들에서 예시적인 명료성을 위하여 특정 엘리먼트들이 생략되거나 또는 축적이 맞춰지지 않고 예시된다. 단면도들은, 예시적인 명료성을 위하여, "실제" 단면도에서는 보일 수 있는 특정 배경 라인들을 생략하는, "슬라이스(slice)들" 또는 "근시(near-sighted)" 단면도들의 형태일 수 있다. 또한, 명료성을 위하여, 일부 참조 번호들이 특정 도면들에서 생략될 수 있다.
이제 이하에서 본 실시예들이, 일부 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 더 완전하게 설명될 것이다. 본 개시의 내용이 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에서 기술되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 이러한 실시예들은 본 개시가 완전하고 철저해질 수 있도록 제공되며, 본원의 범위를 당업자들에게 완전하게 전달할 것이다. 도면들에서, 유사한 도면번호들이 전체에 걸쳐 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
본원에서 설명되는 실시예들은 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 프로세스들과 같은 화학 증착 프로세스들에서 전구체들의 신규한 프로세싱 및 제어를 제공한다. ALD는 일반적으로 주어진 재료의 단분자층을 증착하기 위해 2개 이상의 반응물에 대한 순차적인 노출을 수반한다. 다양한 실시예들에 있어서, 화학 증착 프로세스는, 산화물들, 질화물들, 탄화물들, 유전체들, 반도체들, 또는 금속들을 포함하는 임의의 적절한 재료를 증착하기 위해 수행될 수 있다. 화학 증착 프로세스는 실시예들에서 상세화되는 바와 같이 전구체 흐름이 흐르는 것의 제어를 수반할 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 화학 증착을 위한 시스템(100)이 도시된다. 시스템(100)은 일반적으로, 증착 챔버(110)로 지칭되는 프로세스 챔버에 가스상 종으로서 제공되는 적어도 하나의 전구체의 사용을 수반한다. 시스템(100)은 상이한 실시예들에서 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 및 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD)을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다. 시스템(100)은, 앰플(104)과 같은 소스를 포함하며, 여기에서 앰플(104)은 고체, 액체 또는 가스를 포함할 수 있다. 앰플(104)은 가스상 종을 생성하기 위해 상승된 온도로 유지될 수 있으며, 이러한 종은 본원에서 전구체로서 지칭될 수 있다. 앰플(104)은, 공지된 CVD 또는 ALD 시스템들에서와 같이, 증착 챔버(110)로 적어도 하나의 가스상 종, 및 일부 경우들에 있어서, 다수의 가스상 종을 전도시키도록 구성된 전달 시스템(114)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 전달 시스템(114)은 복수의 가스 라인들, 밸브들, 및 흐름 제어기들을 포함할 수 있다. 전달 시스템(114)의 적어도 일 부분은 핫 챔버(106) 내에 포함될 수 있으며, 여기에서 핫 챔버(106)는 앰플(104)에 대하여 상승된 온도로 유지되고, 이는, 적어도 증착 챔버(110)에 진입할 때까지 전구체(들)가 가스상 상태로 남아 있는 것을 보장한다.
시스템(100)은, 앰플(104)과 증착 챔버(110) 사이의 적어도 하나의 전구체의 흐름을 모니터링하도록 배열된 센서 어셈블리(108)를 더 포함할 수 있다. 센서 어셈블리(108)는 제어 시스템(112)에 결합될 수 있으며, 여기에서 제어 시스템(112)은 사용자에게 정보 또는 신호들을 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 온도, 전구체 흐름, 등을 포함하는 시스템(100)의 동작 파라미터들을 제어하기 위한 제어 신호들을 전송할 수 있다. 제어 시스템(112)의 일 실시예의 세부사항들이 도 1b에 도시되고 이하에서 추가로 논의된다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 제어 시스템(112)은 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 제어 시스템(112)은 다양한 하드웨어 엘리먼트들, 소프트웨어 엘리먼트들, 또는 하드웨어/소프트웨어의 조합을 포함할 수 있다. 하드웨어 엘리먼트들의 예들은, 디바이스들, 로직 디바이스들, 컴포넌트들, 프로세서들, 마이크로프로세서들, 회로들, 프로세서 회로들, 회로 엘리먼트들(예를 들어, 트랜지스터들, 저항기들, 커패시터들, 인덕터들, 등), 집적 회로들, 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)들, 및 프로그램가능 로직 디바이스(programmable logic device; PLD)들을 포함할 수 있다. 하드웨어 엘리먼트들의 예들은 또한, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP)들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 메모리 유닛들, 로직 게이트들, 레지스터들, 반도체 디바이스, 칩들, 마이크로칩들, 칩 셋들, 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 엘리먼트들의 예들은, 소프트웨어 컴포넌트들, 프로그램들, 애플리케이션들, 컴퓨터 프로그램들, 애플리케이션 프로그램들, 시스템 프로그램들, 소프트웨어 개발 프로그램들, 기계 프로그램들, 운영 시스템 소프트웨어, 미들웨어, 펌웨어, 소프트웨어 모듈들, 루틴들, 서브루틴들, 및 함수들을 포함할 수 있다. 소프트웨어 엘리먼트들의 예들은 또한, 방법들, 절차들, 소프트웨어 인터페이스들, 애플리케이션 프로그램 인터페이스(application program interface; API)들, 명령어 세트들, 컴퓨팅 코드, 컴퓨터 코드, 코드 세그먼트들, 컴퓨터 코드 세그먼트들, 워드들, 값들, 심볼들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 실시예가 하드웨어 엘리먼트들 및/또는 소프트웨어 엘리먼트들을 사용하여 구현되는지 여부를 결정하는 것은, 주어진 구현에 대하여 희망되는 바와 같은 임의의 수의 인자들, 예컨대 희망되는 계산 레이트(rate), 전력 레벨들, 열 허용 오차, 프로세싱 사이클 예산, 입력 데이터 레이트들, 출력 데이터 레이트들, 메모리 자원들, 데이터 버스 속도 및 다른 설계 또는 성능 제약들에 따라 변화할 수 있다.
일 예로서, 제어 시스템(112)은 다양한 하드웨어 출력들을 포함할 수 있으며, 이러한 출력들은, 사용자 인터페이스 상에 출력될 수 있거나 또는 다른 방식으로 출력될 수 있는, 시스템(100)의 다른 컴포넌트들을 제어하기 위한 신호들로서 구현될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 하드웨어 출력들은, 이하에서 상세화되는 바와 같이, 시스템(100)의 컴포넌트들을 제어하기 위해 제어 시스템(112)에 의해 입력들로서 이용될 수 있다. 표 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 하드웨어 출력들의 리스트를 포함한다. 이러한 예에 있어서, 앰플(104)의 온도와 같은 온도뿐만 아니라 가스 압력, 전구체 농도, 및 헬스 모니터(health monitor)(기준 신호)가 출력 될 수 있다.
[표 1]
Figure pct00001
이러한 출력들은 주기적으로, 간헐적으로, 그리고 서로 (시간적으로) 동시에 또는 개별적으로 수집될 수 있다.
이제 표 2를 참조하면, 동작들 또는 기능들의 세트가 도시되며, 여기에서 기능들은 본 개시의 일부 실시예들에 따라 제어 시스템(112)에 의해 수행될 수 있으며, 여기에서 이러한 기능들은 다음의 논의에서 상세화된다.
[표 2]
Figure pct00002
이제 도 1b를 참조하면, 제어 시스템(112)의 다른 묘사가 도시된다. 다양한 실시예들에 있어서, 제어 시스템(112)는 프로세서(150), 예컨대 공지된 유형의 마이크로프로세서, 전용 반도체 프로세서 칩, 범용 반도체 프로세서 칩, 또는 유사한 디바이스를 포함할 수 있다. 제어 시스템(112)은 프로세서(150)에 결합된 메모리 또는 메모리 유닛(160)을 더 포함할 수 있으며, 여기에서 메모리 유닛(160)은 이하에서 설명되는 바와 같은 플럭스 제어 루틴(162)을 포함한다. 플럭스 제어 루틴(162)은, 이하에서 상세화되는 바와 같이, 시스템(100) 내의 전구체 플럭스 또는 전구체 흐름을 제어하기 위해 프로세서(150) 상에 동작가능할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 플럭스 제어 루틴(162)은 수명-종료 프로세서(164), 익스커션(excursion) 프로세서(166), 및 막힘-검출 프로세서(168), 온도 제어 프로세서(170), 및 플럭스 계산 프로세서(172)를 포함할 수 있으며, 여기에서 이러한 프로세서들의 구현은 이하에서 논의되는 실시예들에 대하여 설명된다.
메모리 유닛(160)은 제품을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 메모리 유닛(160)은 광학, 자기 또는 반도체 저장부와 같은 임의의 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체 또는 기계 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 저장 매체는 본원에서 설명되는 로직 흐름들 중 하나 이상의 구현하기 위한 다양한 유형들의 컴퓨터 실행가능 명령어들을 저장할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 또는 기계-판독가능 저장 매체의 예들은, 휘발성 메모리 또는 비-휘발성 메모리, 착탈가능 또는 비-착탈가능 메모리, 소거가능 또는 비-소거가능 메모리, 기입가능 또는 재-기입가능 메모리, 등을 포함하는, 전자 데이터를 저장할 수 있는 임의의 유형적인 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어들의 예들은 임의의 적절한 유형의 코드, 예컨대 소스 코드, 컴파일링된 모드, 번역된 코드, 실행가능 코드, 정적 코드, 동적 코드, 객체-지향 코드, 비주얼 코드, 등을 포함할 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다.
메모리 유닛(160)은, 시스템(100)을 동작시키기 위한 파라미터들을 포함하는 시스템 데이터베이스(180)를 포함할 수 있다. 예시적인 파라미터들은, 예를 들어, 기준선 앰플 측면 온도 및 기준선 앰플 하단 온도를 포함하며, 여기에서 이러한 파라미터들은, 수행될 동작들을 제어하기 위한, 예컨대 수행될 온도 보상을 위한 시작 포인트들로서 설정될 수 있다. 제어를 겪는 다른 파라미터들은 흐름 레이트뿐만 아니라 증착 시간을 포함할 수 있다. 시스템 데이터베이스(180) 내에 또한 저장될 수 있는 파라미터들인 추가적인 파라미터들은, 프로세스의 온도가 안전한 범위 내에 머무르는 것을 보장하기 위한 제한들을 할당하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 파라미터들 중에는 앰플 측면 온도 최소값, 앰플 측면 온도 최대값, 앰플 하단 온도 최소값, 앰플 하단 온도 최대값, 핫 챔버 온도, 및 전구체 열화 온도가 있다.
이제 도 1c를 참조하면, 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 화학 증착을 위한 시스템(118)이 도시된다. 시스템(118)은 일반적으로, 증착 챔버(110)로 지칭되는 프로세스 챔버에 가스상 종으로서 제공되는 다수의 전구체들의 사용을 수반한다. 시스템(118)은 시스템(100)과 유사하게 동작할 수 있지만, 반면 시스템(118)은 제 1 전구체에 대한 제 1 앰플(104A) 및 제 2 전구체에 대한 제 2 앰플(104B)을 포함한다. 제어 시스템(112)은, 이하의 논의에서 상세화되는 원리들에 따라 제 1 앰플(104A) 및 제 2 앰플(104B)을 독립적으로 제어하도록 역할할 수 있다. 이러한 구성은 2개의 상이한 전구체들의 제어를 용이하게 하며, 여기에서 상이한 전구체들은 CVD 또는 ALD 프로세스에서 상이하게 응축되는 종을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 시스템(100) 또는 시스템(118)과 같은 시스템은, NH3 또는 H2와 같은, 가스 소스로부터 증착 챔버로 가스상 종을 공급하는 가스 흐름 장치와 결합될 수 있다. 이와 같이, CVD 또는 ALD 시스템은 가스상 전구체를 전달하기 위해 가스 소스를 이용할 수 있지만, 반면 적어도 하나의 다른 전구체가 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 능동 제어 하에서 앰플로부터 전달된다.
다양한 실시예들에 있어서, 센서 어셈블리(108)는, 전자기 방사, 음향 신호들, 등을 포함하는, 전구체를 모니터링하기 위한 임의의 적절한 컴포넌트들을 가지고 배열될 수 있다. 실시예들이 이러한 맥락으로 제한되지 않는다. 센서 어셈블리(108)는, 이하에서 상세화되는 바와 같이, 센서 어셈블리(108)를 통해 송신되는 적절한 신호의 신호 강도의 변화를 측정함으로써 전구체 플럭스 또는 농도를 결정할 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 센서 어셈블리(108)의 동작의 원리가 도시된다. 센서 어셈블리(108)는 적외선, 가시광, 또는 자외선 소스와 같은 광원(120) 및 광원(120)을 향한 검출기(122)를 포함할 수 있다. 검출기(122)는, 광원(120)에 대해 사용되는 방사 소소의 유형에 대하여 적절한 임의의 검출기일 수 있다. 센서 어셈블리(108)는 셀(124)로서 도시된 챔버를 더 포함할 수 있으며, 여기에서 셀(124)은, 전구체(126)가 앰플(104)로부터 증착 챔버(110)로 이동할 때, 전구체(126)를 수신하고 전구체(126)를 전도시키도록 배열된다. 도 2a에서와 같이 전구체(126)가 셀(124) 내에 없을 때, 검출기(122)는 배경 신호(130)와 같은 신호를 등록할 수 있다. 배경 신호(130)는 광원(120)으로부터의 방사의 파장의 함수로서 송신된(검출된) 강도를 나타낸다. 일부 실시예들에 있어서, 배경 신호(130)는 도 3a에 도시된 것과 같이 무변동(featureless)일 수 있다. 전구체(126)가 셀(124) 내에 존재할 때, 전구체는 광원(120)에 의해 방출되는 방사를 흡수할 수 있으며, 여기에서 검출기(122)는 전구체 신호(134)를 등록한다. 설명의 명료성을 위하여, 전구체 신호(134)는 피크(136)를 나타내도록 도시되며, 반면 전구체 신호(134)는, 일부 실시예들에서 다수의 피크들을 포함하는, 다수의 특징들을 포함할 수 있다. 특히, 셀(124) 내의 전구체(126)의 존재는, 배경 신호(130)와는 대조적으로, 전구체 신호(134) 내의 검출된 방사의 전체 강도를 감소시킬 수 있다. 이하에서 상세화되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 있어서, 복수의 인스턴스(instance)들에 걸친 전구체 신호(134)의 모니터링뿐만 아니라 배경 신호(130)의 레코딩이 증착 프로세스의 동작을 제어하기 위해 이용된다.
도 3a 및 도 3b에 추가로 도시된 바와 같이, 센서 어셈블리는 또한 기준 신호(132)를 수집할 수 있으며, 여기에서 기준 신호(132)는 시간에 걸친 검출기(122)의 검출기 성능의 상대적인 변화들을 나타낸다. 기준 신호(132)의 강도에서의 변화들은 검출기(122)의 성능에서의 열화를 나타낼 수 있다. 배경 신호(130) 및 전구체 신호(134)를 측정하는 것과 함께, 다양한 인스턴스들에서 기준 신호(132)를 수집함으로써, 전구체(126)의 양이 시간에 걸쳐 정확하게 결정될 수 있다. 특히, 전구체(126)에 의한 광 흡수는 셀(124) 내의 전구체(126)의 부분 압력에 직접적으로 비례할 수 있다. 이와 같이, 물리적 모델링은 전구체 신호(134)의 반복된 측정에 기초하여 다수의 인스턴스들에서 전구체 플럭스를 계산하기 위해 이용될 수 있으며, 이는 전구체(126)를 수반하는 화학 증착 프로세스들의 더 양호한 제어를 용이하게 한다. 전구체 플럭스를 측정하는 것에 더하여, 셀(124) 내의 총 압력과 같은 셀 압력이 또한 측정될 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 제어 시스템(112)의 다양한 출력들의 그래픽적 묘사가 도시된다. 커브(402)는 시간의 함수로서 앰플(104)의 온도를 예시한다. 이러한 예에 있어서, 온도는 시간의 함수로서 상대적으로 일정하다. 증착 프로세스 동안, 온도를 변화시키는 것은 전구체의 더 높은 부분 압력을 생성하기 위하여 앰플(104)을 가열함으로써 전구체 플럭스의 변화를 야기할 수 있다.
커브(406)는, 예를 들어, 검출기가 측정된 시간 기간에 걸쳐 동일하게 기능하는 것을 나타내는, 검출기의 기준 강도를 나타낸다. 센서의 헬스는, 현재 시간에서의 기준 강도에 대한 특정 시간에 취해지는 기준 강도 값의 비교로부터 결정될 수 있다. 따라서, 기준 강도의 값이 시간에 걸쳐 실질적으로 열화하는 경우, 이러한 열화는 센서의 나쁜 헬스의 표시로서 여겨질 수 있다. 커브(408)는 시간의 함수로서 챔버 내의 압력을 나타내며, 반면 커브(404)는 시간의 함수로서 전구체의 농도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 전구체는 농도(412)의 일련의 펄스들로 전달되며, 이는 압력의 대응하는 펄스들을 야기한다.
이제 도 5를 참조하면, 센서 어셈블리(108)를 통해 전도되는 전구체의 플럭스와 같은 시스템을 통해 이송되는 전구체 플럭스를 나타내는 커브(502)가 도시된다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 전구체 플럭스를 결정하기 위해 물리학-기반 계산이 수행되며, 여기에서 계산은 검출기(122)와 같은 센서에서 또는 앰플로부터 증착 챔버로 전구체를 전도시키기 위해 사용되는 가스라인들 내에서 일정한 압력 또는 온도를 요구하지 않는다. 도 5의 예에 있어서, 커브(502)는 일련의 펄스들(506)을 나타내며, 이는 전구체의 펄스들에 의해 생성되는 전구체 플럭스 내의 펄스들을 나타낸다. 커브(504)는 시간에 걸친 전구체의 적분된 플럭스를 나타내며, 이는 펄스들(506)의 합을 나타낸다. 커브(504)는 임의의 주어진 순간에서 증착 챔버로 전달되는 전구체의 양을 나타낼 수 있다. 센서 어셈블리(108)와 같은 센서 어셈블리는 화학 증착 프로세스 동안 동작 상태로 유지될 수 있으며, 따라서 임의의 펄스(506)가 레코딩되고, 여기에서 주어진 인스턴스에서의 적분된 플럭스는 그 포인트까지 레코딩된 모든 플럭스 펄스들의 합을 나타낸다.
도 4 및 도 5의 예는 전구체 플럭스 모니터링에 관한 것이지만, 다른 실시예들에 있어서, 부산물들 또는 2차 전구체들이 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 일부 화학 시스템들에 있어서, 전구체는 이송 동안 분해(decompose)될 수 있으며, 여기에서 전구체뿐만 아니라 분해의 부산물이 검출기 셀을 통과할 수 있다. 따라서, 추가적인 검출기를 추가함으로써, 전구체 검출기, 부산물 검출기, 및 헬스 검출기가 존재하며, 이러한 검출기 시스템들은 전구체 대 부산물의 상대적인 흐름을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
전구체 플럭스 및 적분된 전구체 플럭스의 결정은 본 개시의 다양한 실시예들에 따라 증착 프로세스를 모니터링하거나, 특징짓거나, 또는 제어하기 위해 사용될 수 있다. 도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d는, 적분된 플럭스 또는 연관된 엔티티들과 시스템(100)과 같은 시스템의 특정 실험적 또는 동작 파라미터들 사이의 관계를 예시하는 예시적인 그래프들이다. 도시된 데이터는 (3,3-디메틸-1-부틴) 디코발트헥사카르보닐(CCTBA) 전구체를 사용하는 코발트의 증착을 나타낸다. 이러한 화학 시스템은 단지 예시적인 것이며, 다른 실시예들에 있어서, 다른 금속 유기 또는 할로겐 종이 코발트 또는 다른 금속을 증착하기 위해 사용될 수 있다.
도 6a에, 도시된 바와 같은 증착 시간 윈도우에 걸쳐 수집된 측정들에 대한, 적분된 플럭스와 증착 시간 사이의 관계가 도시된다. 적분된 플럭스는 이상에서 설명된 바와 같은 센서 어셈블리를 사용하여 결정된다. 도시된 바와 같이, 적분된 플럭스는 증착 시간과의 양호한 선형 핏(fit)을 보여준다. 도 6b는 캐리어 가스 흐름 레이트와 적분된 플럭스 사이의 관계를 도시하며, 이는 다시 한번 100 sccm 내지 400 sccm 사이의 캐리어 흐름 레이트에 걸쳐 선형 거동을 보여준다. 도 6c는 앰플 하단 온도와 적분된 플럭스 사이의 관계를 도시하며, 이는 다시 한번 32 C 내지 38 C 사이의 온도 범위에 걸쳐 선형 거동을 보여준다.
도 6d에, 플럭스의 함수로서 증착물의 측정된 두께가 도시되며, 이는 2개의 상이한 유닛들(알파 및 베타)에 대한 선형 관계를 보여준다. 우측을 향한 데이터는 앰플 수명의 시작을 향해 수집된 데이터를 나타내며, 반면 증착물 두께 및 플럭스의 감소는 앰플 전구체 재료가 소비됨에 따라 발생한다.
따라서, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 데이터는 코발트와 같은 화학 증착 시스템 내에서 적분된 플럭스가 증착 시간, 캐리어 흐름 레이트, 및 앰플 온도를 포함하는 파라미터들에 어떻게 민감한지를 예시한다. 다른 실시예들에 있어서, 프로세스 챔버로의 임의의 다른 흐름의 희석 흐름, 증착 단계들의 수, 또는 챔버 압력이 전구체 플럭스를 제어하기 위해 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전구체 플럭스에 관한 정보는, 예를 들어, 프로세스 안정성을 달성하고 증착 프로세스에서 드리프트(drift)를 방지하거나 또는 카운터하기 위해 증착 프로세스를 동적으로 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 도 7은, TaN를 증착하기 위한 원자층 증착 시스템에 대한 시간의 함수로서 적분된 전구체 플럭스 거동을 예시한다. 다이아몬드 심볼들은 시간의 함수로서 적분된 전구체 플럭스를 나타내며, 여기에서, 최대 약 4500에 이르는 웨이퍼에 대하여, 일련의 증착들 동안 어떠한 온도 조정도 수행되지 않는다. 수평 점선들에 의해 상한 및 하한이 도시된다. 예시된 바와 같이, 온도가 조정되지 않을 때 전구체 플럭스는 일반적으로 약 1500의 웨이퍼의 프로세싱의 인스턴스에 이르기까지 상한과 하한 사이에 남아 있으며, 더 높은 웨이퍼 수들에서 하한 아래로 실질적으로 감소한다. 주어진 상한 및 하한은 목표 동작 범위를 나타낼 수 있으며, 결과들은, 전구체의 보상되지 않은 흐름이 1500 웨이퍼 이상에서 목표 동작 범위 내에 프로세스를 유지할 수 없음을 예시한다. 삼각형 심볼들은 시간의 함수로서 적분된 전구체 플럭스를 나타내며, 여기에서 본 개시의 실시예들에 따른 온도 조정이 일련의 증착들 동안 수행된다. 이러한 데이터의 세트에 있어서, 전구체 앰플의 온도는 이하에서 상세화되는 절차들에 따라서 조정될 수 있다. 결과적으로, 적분된 플럭스는 (3500의 웨이퍼에 이르기까지) 측정되는 범위의 전체에 걸쳐 유지된다.
이제 도 8을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 프로세스 흐름(800)이 도시된다. 프로세스 흐름(800)은 이상에서 설명된 바와 같이 그리고 도면에 표시된 바와 같이 프로세서들에 의해 구현될 수 있다. 특히, 일부 동작들은 2개 이상의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 블록(802)에서, 주어진 증착 프로세스에 대해 적분된 전구체 플럭스가 설정된다. 설정점이 수립될 수 있으며, 여기에서 적분된 플럭스는 이상에서 설명된 실시예들에 따른 센서 어셈블리를 사용하는 전구체의 측정들에 기초하여 결정될 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 다수의 파라미터들이 설정되거나 또는 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 기준선 앰플 측면 온도 및 기준선 앰플 하단 온도가 수행될 온도 보상을 위한 시작 포인트들로서 설정될 수 있다. 추가적인 파라미터들은, 프로세스의 온도가 안전한 범위 내에 머무르는 것을 보장하기 위한 제한들을 할당하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 파라미터들 중에는 앰플 측면 온도 최소값, 앰플 측면 온도 최대값, 앰플 하단 온도 최소값, 앰플 하단 온도 최대값, 핫 챔버 온도, 및 전구체 열화 온도가 있다.
블록(804)에서, 기판 또는 웨이퍼가 주어진 증착 프로세스에 따라 프로세싱된다. 흐름은 블록(806)으로 진행하며, 여기에서, 예를 들어, 커브(504)에서 표현되는 바와 같은, 전구체에 대한 적분된 챔버 플럭스가 계산된다. 블록(808)에서, 검출기(122)와 같은 센서가 정확한 판독들이 이루어지고 있으며 기준선 판독이 정확한지 여부를 확인하기 위해 체크된다. 센서가 흐름을 조정하기 위해 블록(810)으로 진행할 필요가 있다는 결정이 이루어지는 경우, 여기에서 하나의 모드에서 센서가 조정될 필요가 있음을 나타내는 신호가 사용자에게 전송되며, 반면 다른 모드에서, 센서에 대한 조정은 자동으로 수행된다. 그런 다음 흐름은 블록(804)으로 복귀한다. 블록(808)에서, 센서가 조정될 필요가 없는 경우, 흐름은 블록(812)으로 진행하며, 여기에서 블록(806)으로부터의 적분된 전구체 플럭스가 고정된 제어 제한들에 대하여 체크된다. 전구체 플럭스가 프로세스가 제어 하에 또는 제어 제한 내에 있다는 것을 나타내는 경우, 흐름은 블록(814)으로 진행하며, 여기에서 앰플 온도에 대한 어떠한 조정도 이루어지지 않는다. 그런 다음 흐름은 블록(804)으로 복귀하며, 여기에서 웨이퍼는 전구체에 대한 조정된 앰플 온도를 갖지 않으면서 프로세싱된다.
일부 실시예들에 있어서, 프로세스 흐름(800)에서 예증되는 바와 같이, 고장 제한들 및 경고 제한들과 같은 제한들의 2개의 세트들이 지정될 수 있다. 경고 제한들이 초과되는 경우, 이러한 조건은 온도 업데이트를 트리거한다. 고장 제한들은 더 광범위하며, 여기에서, 고장 제한이 초과될 때, 이러한 조건은 (앰플 수명에 걸쳐 예상되는 점진적인 드리프트가 아닌) 어떤 것이 시스템 내에서 변화되었으며 추가적인 액션이 필요함을 나타낸다.
프로세스 흐름(800)에 있어서, 블록(812)에서 고장 조건(고장 밴드 조건)이 검출되는 경우, 흐름은 블록(816)으로 진행하며, 여기에서 앰플 아이들(idle) 시간이 체크된다. 제 1 웨이퍼가 프로세싱되는 경우 흐름은 블록(814)으로 복귀한다. 제 1 웨이퍼가 프로세싱되지 않는 경우, 흐름은 블록(818)으로 진행하며, 여기에서 고장 검출 및 분류가 수행된다. 그런 다음 흐름은 블록(820)으로 진행하며, 여기에서 사용자에게 익스커션이 검출되었음을 통지하기 위하여 통지 신호가 전송된다. 그런 다음, 흐름은 블록(814)으로 진행한다. 상이한 구현예들에 있어서, 프로세싱이 중지될 수 있거나 또는 프로세싱이 블록(804)을 통해 계속되면서 사용자에게 통지될 수 있다.
블록(812)에서, 경고 밴드 조건이 결정되는 경우, 흐름은 블록(822)으로 진행하며, 여기에서 오차(error) 계산
Figure pct00003
이 수행된다.
상이한 실시예들에 있어서, 경고 및 고장 제한들은 사용자에 의해 할당될 수 있거나 또는 대안적으로 소프트웨어 루틴에서 자동으로 계산될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 제한들은 샘플 세트의 평균으로부터의 주어진 수의 표준 편차들을 나타낸다.
특히, 블록(822)에서의 오차 계산은, 센서 잡음 및 두께 민감도에 기초하여, 실험적으로 결정된 제어 제한들을 수반할 수 있다. 계산되는 오차 값은 상부 제어 제한(upper control limit; UCL) 또는 하부 제어 제한(lower control limit; LCL)으로부터 적분된 플럭스의 감산에 기초할 수 있다. 그런 다음 흐름은 블록(824)으로 진행한다.
블록(824)에서, 온도 증분 ΔT가 결정된다. 일 실시예에 있어서, 온도 증분은
Figure pct00004
에 기초하여 계산될 수 있으며, 여기에서 P, I 및 D는 비례, 적분, 및 미분 이득들이다. 일 예에 있어서, P, D, 및 I는 튜닝 실험들로부터 실험적으로 결정될 수 있다. 그런 다음 흐름은 블록(826)으로 진행한다.
블록(826)에서, 온도 증분 ΔT는 가장 가까운 레벨로, 예컨대 가장 가까운 0. 5 ℃로 반올림된다. 그런 다음 흐름은 블록(828)으로 진행하며, 여기에서 앰플의 측면 및 하단 온도들에 대한 새로운 설정점들이 계산되며, 여기에서 TK =TK-1 +ΔT이고, 여기에서 TK는 k에서의 온도이며, Tk-1은 이전 온도 설정점이다. 그런 다음 흐름은 블록(830)으로 진행한다.
블록(830)에서, 여기에서 블록(828)에서 결정된 설정점들이 전구체를 포함하는 앰플에 대한 현재 온도 제한들에 대하여 체크된다. 블록(830)에서, 설정점들이 제한들 내에 있는 경우, 흐름은 블록(832)으로 진행한다. 이러한 제한들은 전술된 앰플 측면 온도 최소값, 앰플 측면 온도 최대값, 앰플 하단 온도 최소값, 앰플 하단 온도 최대값, 핫 챔버 온도, 및 전구체 열화 온도를 포함할 수 있다.
블록(832)에서, 앰플 온도 설정점들은 블록(828)에서 결정된 새로운 설정점들에 기초하여 업데이트된다. 그런 다음, 흐름은, 전구체 플럭스가 안정화하는 것을 기다리기 위해 블록(834)으로 진행하며, 그런 다음 블록(804)으로 복귀한다.
블록(830)에서 설정점들이 제한들 내에 있지 않는 경우, 흐름은 블록(836)으로 진행하며, 여기에서 전구체 앰플의 수명의 종료가 체크된다. 블록(836)에서 앰플이 앰플 수명-종료 상태라는 결정이 이루어지는 경우, 프로세스는 블록(838)으로 진행하며, 여기에서 사용자에게 예방적인 유지보수를 통지하기 위한 신호가 전송된다. 그런 다음 흐름은 블록(840)으로 진행하며, 여기에서 온도 증분이 가장 보수적인 제한들에 기초하여 재계산된다. 가장 보수적인 제한은 적용가능 최대 온도들 중 최저 또는 적용가능 최소 온도들 중 최고를 나타낼 수 있다. 그런 다음 흐름은 블록(828)으로 복귀한다. 블록(836)에서 앰플이 수명이 종료된 상태가 아니라는 결정이 이루어진 경우, 흐름은 직접적으로 블록(840)으로 진행한다. 수명-종료 결정은, 온도 보상이 용인가능 프로세스 조건들 내에 증착 프로세스를 더 이상 유지하는 것이 불가능할 때에 기초하여 이루어질 수 있다.
이제 도 9a를 참조하면, 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 예시적인 프로세스 흐름(900)이 도시된다. 프로세스 흐름(900)은 막힘-검출 프로세서(168)에 의해 구현될 수 있으며, 이는 화학 증착을 위한 전달 시스템 내의 막힘들의 존재 및 막힘 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 전구체 앰플(932) 및 센서 어셈블리(934)를 포함하는 모델 전달 시스템(930)이 도 9b에서 블록 형태로 도시된다. 프로세서 흐름(900)을 참조하면, 블록(902)에서, 전구체를 전달하는 가스라인 내의 트랜스듀서 압력이 너무 높은지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 트랜스듀서 압력은 가스 라인 내에서 캐리어 질량 흐름 제어기의 바로 하류측에서 측정될 수 있다. "너무 높음"의 표시는 통계적으로 결정될 수 있다. "양호" 레시피들의 세트는 예상되는 평균 및 표준 편차(시그마)를 결정하기 위해 이용될 수 있으며, 여기에서 (샘플 레벨 및 용인가능 신뢰도 레벨에 따라) 약 3 시그마의 편차가 압력이 높은지 여부를 결정하기 위해 사용된다. 그렇지 않은 경우, 흐름은 블록(904)으로 진행하며, 이는 가스라인 내의 막힘이 검출되지 않음을 나타낸다. 블록(902)에서 트랜스듀서 압력이 높은 경우, 흐름은 블록(906)으로 진행하며, 여기에서 센서 어셈블리(934) 압력이 너무 높은지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 그런 경우, 흐름은 블록(908)으로 진행하며, 여기에서 센서 어셈블리(934)의 하류측에서 막힘이 검출된 것을 나타내는 신호가 전송된다. 센서 어셈블리(934) 내의 압력이 너무 높은 경우, 흐름은 블록(910)으로 진행한다.
블록(910)에서, 도 9b에서 위치(4)에 의해 도시된 바이패스 모드에서 트랜스듀서 압력이 높은지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 그렇지 않은 경우, 흐름은 블록(912)으로 진행하며, 여기에서 전구체 플럭스가 낮은지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 전구체 플럭스가 낮은지 여부에 대한 결정은 센서 어셈블리(934)에서 전구체 플럭스를 측정함으로써 이루어질 수 있다. 특정 예들에 있어서, 측정된 전구체 플럭스는 평균 및 표준 편차를 포함하는 통계적 접근 방식들을 사용하여 "양호" 데이터와 비교된다. 블록(912)에서 전구체 플럭스가 낮지 않은 경우, 흐름은 블록(914)으로 진행하며, 여기에서, 위치(2)에 의해 도시된 바와 같은 전구체 앰플(932) 입구에서 막힘이 존재함을 나타내는 신호가 전송된다. 블록(912)에서 전구체 플럭스가 낮은 것으로 결정되는 경우, 흐름은 블록(916)으로 진행하며, 여기에서 위치(3)에 의해 표시되는 바와 같은 전구체 앰플(932) 출구에서 막힘이 존재함을 나타내는 신호가 전송된다.
블록(910)에서 트랜스듀서 압력이 바이패스 모드에서 높다는 결정이 이루어지는 경우, 흐름은 블록(918)으로 진행하며, 여기에서 전구체 플럭스가 낮은지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 그렇지 않은 경우, 흐름은 블록(920)으로 진행하며, 여기에서 위치(1)에 의해 표시되는 바와 같은 전구체 앰플(932) 입구의 상류측에 막힘이 존재함을 나타내는 신호가 생성된다. 그러한 경우, 흐름은 블록(922)으로 진행하며, 여기에서 위치(4)에 의해 표시되는 바와 같은 센서 어셈블리(934)와 전구체 앰플(932) 출구 사이의 막힘을 나타내는 신호가 전송된다.
요약하면, 본 실시예들은, 전구체 흐름을 용인가능한 제한들 내에서 유지하기 위하여, 화학 증착 시스템의 동작 동안 전구체 플럭스를 결정하고, 전구체 플럭스의 이러한 변화들을 실시간으로 결정하며, 앰플 온도와 같은 동작 파라미터들을 실시간으로 동적으로 조정하기 위한 능력의 장점들을 제공한다. 다른 장점들은, 전구체 흐름을 제한들 내에 유지하기 위하여 교정들이 이루어질 수 없기 이전에는 교체가 일어날 필요가 없도록 전구체 앰플의 수명을 결정하거나 또는 예상할 수 있는 능력을 포함한다. 추가적인 장점들은 전구체 전달 시스템의 다수의 상이한 위치들에서 막힘들의 존재를 결정할 수 있는 능력을 포함한다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시는 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었다. 당업자들은 그 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (15)

  1. 장치로서,
    프로세서; 및
    플럭스(flux) 제어 루틴을 포함하는 상기 프로세서에 결합된 메모리 유닛으로서, 상기 플럭스 제어 루틴은 전구체 흐름을 모니터링하기 위해 상기 프로세서 상에서 동작가능한, 상기 메모리 유닛을 포함하며, 상기 플럭스 제어 루틴은,
    전구체를 전달하기 위한 가스 전달 시스템의 셀(cell)로부터 수신되는 검출된 광 강도에서의 변화에 기초하여 전구체 플럭스 값을 결정하기 위한 플럭스 계산 프로세서를 포함하는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플럭스 계산 프로세서는,
    제 1 인스턴스(instance)에서 생성된 상기 셀 내의 제 1 기준 신호를 수신하는 것으로서, 상기 제 1 기준 신호는 검출기에 대하여 상기 제 1 인스턴스에서의 검출기 수행(performance)을 나타내며, 상기 검출기는 광원으로부터 광 강도를 검출하고;
    상기 제 1 인스턴스에서 생성된 배경 신호를 수신하는 것으로서, 상기 배경 신호는 상기 검출기에 의해 생성되며;
    상기 제 1 인스턴스 다음의 제 2 인스턴스에서 생성된 제 2 기준 신호를 수신하는 것으로서, 상기 제 2 기준 신호는 상기 검출기에 대한 상기 제 2 인스턴스에서의 상기 검출기 수행을 나타내고; 및
    상기 전구체가 상기 셀 내에서 흐를 때, 상기 제 1 인스턴스 이후의 제 3 인스턴스에서 생성된 전구체 신호를 수신하는 것에 의해 상기 전구체 플럭스 값을 결정하는, 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 플럭스 계산 프로세서는, 복수의 인스턴스들에서 상기 전구체 플럭스 값을 결정하는 것에 의해 상기 전구체의 적분된 플럭스를 계산하는, 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 플럭스 제어 루틴은 온도 제어 프로세서를 더 포함하며, 상기 온도 제어 프로세서는,
    상기 전구체 플럭스 값에 기초하여 경고 밴드 조건을 결정하고; 및
    상기 경고 밴드 조건에 기초하여 앰플의 온도를 조정하는, 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 온도 제어 프로세서는,
    온도 조정 ΔT를 결정하는 것에 의해 상기 온도를 조정하며, 여기에서
    Figure pct00005
    이고,
    여기에서 P, I 및 D는 비례, 적분 및 미분 이득들이며, 여기에서
    Figure pct00006
    은 상기 앰플의 현재 온도 제한들에 기초하는 오차인, 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 온도 제어 프로세서는,
    상기 전구체 플럭스 값에 기초하여 오차 값을 결정하는 것;
    상기 오차 값에 기초하여 온도 조정 ΔT를 결정하는 것;
    상기 앰플에 적용될 온도 설정점들의 새로운 세트를 계산하는 것; 및
    상기 온도 설정점들의 새로운 세트가 온도 제한들의 미리 결정된 세트 내에 있을 때 상기 앰플의 가열을 제어하기 위하여 상기 온도 설정점들의 새로운 세트를 적용하는 것에 의해 상기 온도를 조정하는, 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 플럭스 제어 루틴은 수명-종료 프로세서를 더 포함하며, 상기 수명-종료 프로세서는,
    상기 온도 설정점들의 새로운 세트가 상기 온도 제한들의 미리 결정된 세트 내에 있지 않을 때 앰플 수명-종료 조건에 대하여 체크하고;
    상기 앰플 수명-종료 조건이 충족되지 않았을 때 가장 보수적인 제한에 기초하여 보수적인 ΔT를 생성하기 위해 ΔT를 재계산하며; 및
    상기 보수적인 ΔT에 기초하여 상기 앰플에 적용될 온도 설정점들의 새로운 세트를 계산하는, 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 플럭스 제어 루틴은 익스커션(excursion) 프로세서를 더 포함하며, 상기 익스커션 프로세서는,
    상기 전구체 플럭스 값에 기초하여 고장 조건을 결정하고; 및
    고장 조건 동안 프로세싱되고 있는 기판이 제 1 기판이 아닐 때, 익스커션의 통지 신호를 전송하는, 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 플럭스 제어 루틴은 막힘 검출 프로세서를 더 포함하며, 상기 막힘 검출 프로세서는,
    상기 셀에 대한 셀 압력 판독을 수신하고;
    상기 전구체 플럭스 값을 수신하며; 및
    상기 셀 압력 판독 및 전구체 플럭스 값에 기초하여 막힘 위치를 결정하는, 장치.
  10. 전구체 흐름을 제어하는 방법으로서,
    가스 전달 시스템을 통해 전구체의 흐름을 제공하는 단계;
    상기 전구체의 흐름에 의해 초래되는, 상기 가스 전달 시스템의 셀 내의 검출된 광 강도에서의 변화를 측정하는 단계; 및
    검출된 광 강도에서의 상기 변화에 기초하여 전구체 플럭스 값들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 셀은 상기 전구체를 포함하는 앰플의 하류측에 배치되는, 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 변화를 측정하는 단계는,
    제 1 인스턴스에서 상기 셀 내의 제 1 기준 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제 1 기준 신호는 검출기에 대하여 상기 제 1 인스턴스에서의 검출기 수행을 나타내며, 상기 검출기는 광원으로부터 광 강도를 검출하는, 단계;
    상기 제 1 인스턴스에서 배경 신호를 수신하는 단계로서, 상기 배경 신호는 상기 검출기에 의해 생성되는, 단계;
    상기 제 1 인스턴스 다음의 제 2 인스턴스에서 제 2 기준 신호를 수신하는 단계로서, 상기 제 2 기준 신호는 상기 검출기에 대한 상기 제 2 인스턴스에서의 상기 검출기 수행을 나타내는, 단계; 및
    상기 전구체가 상기 셀 내에서 흐르고 광이 상기 광원에 의해 생성될 때, 상기 제 1 인스턴스 이후의 제 3 인스턴스에서 상기 검출기로부터 전구체 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 전구체의 흐름을 제공하는 단계는 상기 전구체의 복수의 인스턴스들에서 복수의 펄스들을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 방법은 상기 복수의 인스턴스들에서의 상기 전구체 플럭스 값을 결정하는 것에 기초하여 상기 전구체의 적분된 플럭스를 계산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 전구체 플럭스 값에 기초하여 고장 조건을 결정하는 단계; 및
    상기 고장 조건 동안 프로세싱되고 있는 기판이 제 1 기판이 아닐 때, 익스커션의 통지 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 전구체 흐름을 제어하기 위한 장치로서,
    전구체를 출력하기 위한 소스;
    상기 소스에 통신가능하게 결합된 센서 어셈블리로서, 상기 센서 어셈블리는,
    상기 전구체를 수신하고 전도시키기 위해 상기 소스에 결합되는 셀;
    상기 셀 내로 광을 송신하기 위해 상기 셀의 제 1 측면 상에 배치되는 광원; 및
    상기 셀을 통해 송신되는 광을 검출하기 위해, 상기 광원에 대향되는 상기 셀의 제 2 측면 상에 배치되는 검출기를 포함하는, 상기 센서 어셈블리; 및
    상기 셀을 통한 상기 전구체의 흐름 동안 상기 셀로부터 수신되는 검출된 광 강도의 변화에 기초하여 전구체 플럭스 값을 결정하도록 배열되는 제어 시스템을 포함하는, 장치.
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