KR20200128183A - MEMS-기반 코리올리 (coriolis) 질량 유량 제어기 - Google Patents
MEMS-기반 코리올리 (coriolis) 질량 유량 제어기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200128183A KR20200128183A KR1020207031376A KR20207031376A KR20200128183A KR 20200128183 A KR20200128183 A KR 20200128183A KR 1020207031376 A KR1020207031376 A KR 1020207031376A KR 20207031376 A KR20207031376 A KR 20207031376A KR 20200128183 A KR20200128183 A KR 20200128183A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- housing
- housing portion
- inlet
- outlet
- flow sensor
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 53
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 8
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 8
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 2
- -1 polychlorotrifluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/844—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details microfluidic or miniaturised flowmeters
- G01F1/8445—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details microfluidic or miniaturised flowmeters micromachined flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8404—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters details of flowmeter manufacturing methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8422—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details exciters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8427—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
- G01F1/8431—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details electronic circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/78—Direct mass flowmeters
- G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
- G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
- G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/001—Means for regulating or setting the meter for a predetermined quantity
- G01F15/002—Means for regulating or setting the meter for a predetermined quantity for gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/001—Means for regulating or setting the meter for a predetermined quantity
- G01F15/003—Means for regulating or setting the meter for a predetermined quantity using electromagnetic, electric or electronic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/005—Valves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/12—Cleaning arrangements; Filters
- G01F15/125—Filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/32—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by using flow properties of fluids, e.g. flow through tubes or apertures
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
- G05D7/0641—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means
- G05D7/0652—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means the plurality of throttling means being arranged in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
- H01L21/682—Mask-wafer alignment
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0688—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by combined action on throttling means and flow sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Immunology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Flow Control (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
질량 유량 제어기 어셈블리는 캐비티, 복수의 내부 통로들, 제 1 유입구, 제 1 유출구, 제 2 유입구, 및 제 2 유출구를 규정하는 하우징을 포함한다. 밸브가 하우징에 연결되고, 하우징의 제 2 유출구에 유체로 커플링된 유입구 및 하우징의 제 2 유입구에 유체로 커플링된 유출구를 갖는다. 밸브는 하우징의 제 2 유출구로부터 하우징의 제 2 유입구로의 유체 플로우를 제어하도록 구성된다. MEMS (microelectromechanical) 코리올리 (Coriolis) 유량 센서가 캐비티 내에 배치되고, 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 하우징의 제 1 유입구에 유체로 커플링된 유입구를 포함하고 그리고 MEMS 코리올리 유량 센서를 통해 흐르는 유체의 질량 유량 레이트 및 밀도 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된다. MEMS 코리올리 유량 센서의 유출구가 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 하우징의 제 2 유출구에 유체로 커플링된다. 하우징의 제 2 유입구는 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 하우징의 제 1 유출구에 유체로 커플링된다.
Description
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2018년 3월 30일 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 62/650,657 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.
본 개시는 기판 프로세싱, 보다 구체적으로 MEMS (microelectromechanical) 코리올리 유량 센서들을 포함하는 질량 유량 제어기들을 사용하여 기판 프로세싱 시스템에서 가스들과 같은 유체들의 플로우를 제어하는 것에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상의 막을 증착, 에칭, 애시, 세정 또는 달리 처리하도록 사용된다. 처리 동안, 기판은 프로세싱 챔버 내에 배치될 수도 있고 하나 이상의 가스 혼합물들에 노출될 수도 있다. 일부 예들에서, 플라즈마가 화학 반응들이 발생하게 하도록 사용될 수도 있다.
질량 유량 제어기들은 기판 프로세싱 챔버로 전달된 가스들의 계측을 제어하도록 사용된다. 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD), 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 및/또는 원자 층 에칭 (atomic layer etching; ALE) 과 같은 프로세스들을 위한 보다 최신 레시피들은 상대적으로 낮은 가스 플로우 레이트들 및 빠른 가스 교환 시간들을 필요로 한다. 이들 적용예들에 열 기반 또는 압력 기반 질량 유량 제어기들과 같은 현재 질량 유량 제어기들을 사용할 때 문제들에 직면하게 된다.
질량 유량 제어기 어셈블리는 캐비티, 복수의 내부 통로들, 제 1 유입구, 제 1 유출구, 제 2 유입구, 및 제 2 유출구를 규정하는 하우징을 포함한다. 밸브가 하우징에 연결되고, 하우징의 제 2 유출구에 유체로 커플링된 유입구 및 하우징의 제 2 유입구에 유체로 커플링된 유출구를 갖는다. 밸브는 하우징의 제 2 유출구로부터 하우징의 제 2 유입구로의 유체 플로우를 제어하도록 구성된다. MEMS (microelectromechanical) 코리올리 (Coriolis) 유량 센서가 캐비티 내에 배치되고, 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 하우징의 제 1 유입구에 유체로 커플링된 유입구를 포함하고 그리고 MEMS 코리올리 유량 센서를 통해 흐르는 유체의 질량 유량 레이트 및 밀도 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된다. MEMS 코리올리 유량 센서의 유출구는 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 하우징의 제 2 유출구에 유체로 커플링된다. 하우징의 제 2 유입구는 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 하우징의 제 1 유출구에 유체로 커플링된다.
다른 특징들에서, 하우징은 제 1 하우징 부분, 제 1 하우징 부분에 연결된 제 2 하우징 부분, 및 제 2 하우징 부분에 연결된 제 3 하우징 부분을 포함한다. 캐비티는 제 2 하우징 부분과 제 3 하우징 부분 사이에 규정된다.
다른 특징들에서, 밸브는 제 3 하우징 부분에 연결된다. 인쇄 회로 기판이 밸브에 인접한 제 3 하우징 부분에 연결된다. 제 1 하우징 부분은 제 1 유입구 및 MEMS 코리올리 유량 센서의 유입구와 유체로 연통하는 이동식 필터를 포함한다.
다른 특징들에서, 제 1 커넥터 플러그가 제 3 하우징 부분에 의해 규정된 제 1 캐비티에 배치된다. 제 1 커넥터 플러그는 복수의 도전체들을 가이드한다 (guide). 복수의 도전체들의 제 1 단부들이 복수의 본딩 배선들에 의해 각각 MEMS 코리올리 유량 센서에 연결된다. 제 2 커넥터 플러그가 제 3 하우징 부분의 제 2 캐비티에 배치된다. 제 2 커넥터 플러그는 복수의 도전체들을 가이드한다. 복수의 도전체들의 제 2 단부들이 인쇄 회로 기판 상에 배치된 복수의 트레이스들에 각각 연결된다.
다른 특징들에서, 제어기가 복수의 트레이스들, 복수의 도전체들 및 복수의 본딩 배선들에 의해 MEMS 코리올리 유량 센서에 연결된다. 유체는 가스를 포함한다. 질량 유량 제어기의 어셈블리 컴포넌트들의 가스-노출된 표면들은 비금속성 재료들로 이루어지거나; 비금속성 코팅으로 코팅되는 것 중 하나이다.
다른 특징들에서, 복수의 패스너들은 제 1 하우징 부분, 제 2 하우징 부분 및 제 3 하우징 부분과 함께 연결된다. 제 1 시일 (seal) 이 제 1 하우징 부분과 제 2 하우징 부분 사이에 배치된다. 제 2 시일 이 제 1 하우징 부분과 제 2 하우징 부분 사이에 배치된다.
다른 특징들에서, 유입구 튜브가 하우징의 제 1 유입구에 연결된다. 유출구 튜브가 하우징의 제 1 유출구에 연결된다. 유입구 튜브 및 유출구 튜브는 금속으로 이루어지고 비금속성 코팅을 포함한다. 비금속성 코팅은 원자 층 증착을 사용하여 증착된다.
다른 특징들에서, MEMS 코리올리 유량 센서는 측정 동안 공진 주파수로 진동하고, 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 내경 (내부 직경) 을 갖는 반도체 재료로 이루어진 튜브를 포함한다. MEMS 코리올리 유량 센서는 100 sccm 미만인 플로우 레이트들을 측정하도록 구성된다. 하우징은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 유리, 세라믹, 플라스틱 및 반도체 재료로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어진다. MEMS 코리올리 유량 센서는 캐비티에서 제 2 하우징 부분에 본딩된다.
다른 특징들에서, MEMS 코리올리 유량 센서는 붕소-프리 (boron-free) 실리콘 표면을 포함한다. 제 2 하우징 부분은 스테인리스 스틸로 이루어진다. 붕소-프리 실리콘 표면은 캐비티에서 제 2 하우징 부분에 본딩된다.
다른 특징들에서, MEMS 코리올리 유량 센서는 튜브의 운동에 응답하여 신호를 생성하기 위해 용량성 센싱 회로를 포함한다. 제어 회로는 튜브의 공진 주파수로 튜브를 진동시키도록 구성된 액추에이터 회로, 및 용량성 센싱 회로로부터 신호를 수신하도록 구성된 판독 회로를 포함한다.
기판 프로세싱 시스템은 프로세싱 챔버를 포함한다. 기판 지지부가 기판을 지지하도록 프로세싱 챔버 내에 배치된다. 가스 전달 시스템은 프로세스 가스 혼합물들을 프로세싱 챔버로 전달하도록 구성되고 질량 유량 제어기 어셈블리를 포함하는, 가스 전달 시스템을 포함한다.
유량 제어 시스템은 병렬로 배치된 N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들을 포함하고, 여기서 N은 1보다 큰 정수이다. 제 1 밸브가 N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들의 제 1 유입구들에 연결된다. N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들의 유출구들은 함께 연결된다. 바이패스 오리피스 (bypass orifice) 가 N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들에 병렬로 연결된다.
본 개시의 추가 적용가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적으로 하고 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른, MEMS (microelectromechanical)-기반 코리올리 유량 센서를 갖는 질량 유량 제어기 (MFC) 를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른, MEMS 코리올리 유량 센서를 포함하는 MFC 어셈블리의 사시 배선 프레임도이다.
도 3은 본 개시에 따른 도 2의 MFC 어셈블리의 배선 프레임도이다.
도 4는 본 개시에 따른, 도 2의 밸브 및 제어 어셈블리의 배선 프레임도의 반대 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시에 따른, 제 2 하우징 부분에 MEMS 코리올리 유량 센서의 부착을 예시하는 측단면도이다.
도 5c 및 도 5d는 각각 본 개시에 따른, C-시일의 평면도 및 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시에 따른, 제 2 하우징 부분에 MEMS 코리올리 유량 센서를 부착하는 방법들의 예들을 예시하는 플로우차트들이다.
도 7은 MEMS 코리올리 유량 센서를 위한 제어기 및 MEMS 코리올리 유량 센서의 부분들의 예의 전기적 개략도 및 기능적 블록도이다.
도 8은 보다 높은 질량 유량 레이트들을 수용하도록 병렬로 연결된 복수의 MEMS 코리올리 MFC들의 기능적 블록도이다.
도 9는 보다 높은 질량 유량 레이트들을 수용하도록 병렬로 연결된 복수의 MEMS 코리올리 MFC들 및 바이패스 경로의 기능적 블록도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
도 1은 본 개시에 따른, MEMS (microelectromechanical)-기반 코리올리 유량 센서를 갖는 질량 유량 제어기 (MFC) 를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른, MEMS 코리올리 유량 센서를 포함하는 MFC 어셈블리의 사시 배선 프레임도이다.
도 3은 본 개시에 따른 도 2의 MFC 어셈블리의 배선 프레임도이다.
도 4는 본 개시에 따른, 도 2의 밸브 및 제어 어셈블리의 배선 프레임도의 반대 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시에 따른, 제 2 하우징 부분에 MEMS 코리올리 유량 센서의 부착을 예시하는 측단면도이다.
도 5c 및 도 5d는 각각 본 개시에 따른, C-시일의 평면도 및 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시에 따른, 제 2 하우징 부분에 MEMS 코리올리 유량 센서를 부착하는 방법들의 예들을 예시하는 플로우차트들이다.
도 7은 MEMS 코리올리 유량 센서를 위한 제어기 및 MEMS 코리올리 유량 센서의 부분들의 예의 전기적 개략도 및 기능적 블록도이다.
도 8은 보다 높은 질량 유량 레이트들을 수용하도록 병렬로 연결된 복수의 MEMS 코리올리 MFC들의 기능적 블록도이다.
도 9는 보다 높은 질량 유량 레이트들을 수용하도록 병렬로 연결된 복수의 MEMS 코리올리 MFC들 및 바이패스 경로의 기능적 블록도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템들 및 방법들은 반도체 기판들에 대해 기판 프로세싱 챔버로 전달된 하나 이상의 가스 플로우들의 질량 유량 레이트 및/또는 밀도와 같은 플로우 파라미터들을 측정하기 위한 MEMS (microelectromechanical) 코리올리 유량 센서를 포함하는 질량 유량 제어기 (mass flow controller; MFC) 에 관한 것이다. 전술한 기술이 가스들의 질량 유량 레이트들의 측정을 기술하지만, 본 개시는 액체들 또는 액체들 및 가스들의 혼합물들과 같은 다른 유체들의 질량 유량 제어에 관한 것이다. 게다가, 본 개시는 반도체 프로세싱 분위기들에서 질량 유량 제어를 기술하지만, 전술한 개시는 임의의 다른 분위기에서 질량 유량의 측정에 적용된다.
본 명세서에 기술된 일부 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서는 반도체 프로세스들 및 재료들을 사용하여 제조된다. 기판 프로세싱 시스템들의 가스 전달 시스템에 의해 전달된 가스들은 60 psig까지 상대적으로 고압들로 전달될 수도 있다. 본 개시에 따른 시스템들 및 방법들은 MEMS 코리올리 유량 센서 주변에 가스 봉쇄 (contai㎚ent) 를 제공하여 결국 MEMS 코리올리 유량 센서가 고장난다. 일부 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서는 가스들의 봉쇄를 제공하도록 MFC 어셈블리의 인접한 하우징 부분들 또는 블록들 사이에 규정된 캐비티에 장착되어 결국 MEMS 코리올리 유량 센서가 고장난다.
본 명세서에 기술된 일부 예들에서, MFC 어셈블리의 유입구로부터 MFC의 유출구로의 가스 플로우 경로는 금속 프리 (free) 이다. 일부 예들에서, 가스 플로우 경로는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어진 유입구 튜브들 및 유출구 튜브들과 같은 일부 컴포넌트들을 포함한다. 금속으로 이루어지고 가스들에 노출되는 유입구 튜브들, 유출구 튜브들, 내부 통로들, 시일들 (seals), 등의 표면들은 비금속 코팅으로 코팅된다. 일부 예들에서, MFC 어셈블리의 하나 이상의 하우징 부분들 또는 블록들은 가스 플로우를 위한 내부 통로들을 규정한다. 일부 예들에서, 하우징 부분들은 비금속 재료로 코팅된 금속으로 이루어진다. 대안적으로, 하우징 부분들은 비금속성 재료들로 이루어진다. MEMS 코리올리 유량 센서는 하나 이상의 반도체 재료들로 이루어진다. 밸브는 비금속성 코팅으로 코팅된 가스-노출된 표면들을 갖는 비금속성 재료들 또는 금속성 재료들로 이루어질 수도 있다.
일부 예들에서, 복수의 MEMS 코리올리 유량 센서들은 단일 MEMS 코리올리 유량 센서를 사용하여 수용될 수도 있는 것과 달리 보다 높은 플로우 레이트들을 수용하도록 (바이패스 오리피스와 함께 또는 없이) 병렬로 배치된다.
일부 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서는 유입구, 튜브, 유출구, 액추에이터 회로 및 센싱 회로를 포함한다. 코리올리 질량 유량 센서들은 스테인리스 스틸 튜브들을 사용하여 질량 유량 레이트들 및 고 플로우 레이트들에서 밀도를 측정하도록 사용되지만, 스테인리스 스틸 튜브들은 보다 낮은 플로우 레이트들, 예컨대 200 sccm (standard cubic centimeters) 미만에서 사용될 수 없다. 본 명세서에 기술된 제안된 적용예들 중 일부는 100 sccm 미만 그리고 일부 상황들에서 30 또는 심지어 10 sccm 미만의 플로우 레이트들로 플로우 제어를 필요로 할 수도 있다.
측정된 저 플로우 레이트들로 인해, 스테인리스 스틸 튜브들의 직경은 제작이 어렵거나 불가능할 것이다. 달리 말하면, 목표된 질량 유량 레이트들을 측정하기 위해, 튜브들의 내경은 통상적으로 스테인리스 스틸 튜브들 및 보다 높은 플로우 레이트들에 대해 사용되는 훨씬 보다 높은 직경들 대신 통상적으로 대략 수십 ㎛ (예를 들어 100 ㎛ 미만 예컨대 30 ㎛) 일 것이다. 부가적으로, 일차 공진은 질량으로 나눈 강성 (stiffness) 의 비의 제곱근에 의해 결정된다. 스테인리스 스틸 및 실리콘과 같은 반도체 재료들이 비슷한 강성 값들을 갖지만, 실리콘은 훨씬 보다 작은 질량을 갖는다. 따라서, 실리콘은 보다 높은 공진 주파수를 갖는다. 그 결과, 실리콘을 사용하는 질량 유량 센서들은 진동에 의해 잡음이 유발되는 경향이 적다.
MEMS 코리올리 유량 센서의 튜브는 반도체 재료를 사용한 반도체 프로세싱 동안 제조된다. 예를 들어, 튜브는 제 1 기판 및 제 2 기판의 외부 표면들 내로 튜브의 목표된 형상의 미리 결정된 프로파일의 1/2을 에칭함으로써 형성될 수도 있다. 미리 결정된 프로파일은 반원형, 타원형, 직사각형, "U"-형상, 그리고/또는 다른 프로파일을 포함할 수도 있다. 미리 결정된 1/2 프로파일들이 에칭된 후, 제 1 기판 및 제 2 기판은 서로 대면하는 1/2 프로파일들과 직접 콘택트하여 배치되고 정렬된다. 이어서 제 1 기판 및 제 2 기판은 함께 본딩된다. 이어서, 컨포멀한 (conformal) 증착 프로세스는 튜브를 생성하도록 정렬된 프로파일의 내측 표면 상에 박층을 증착하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 튜브는 실리콘, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 카바이드 또는 다른 반도체 재료로 이루어질 수도 있다. 그 후, 튜브는 제 1 기판 및 제 2 기판으로부터 제거된다. 예를 들어, 제 1 기판 및 제 2 기판의 재료는 용해되거나 재료-선택적 에칭 프로세스를 사용하여 제거된다.
사용시, 가스 또는 액체와 같은 유체가 MEMS 코리올리 유량 센서의 유입구로 입력된다. 유체는 유입구 통과하고, 튜브가 진동함에 따라 MEMS 코리올리 센서의 튜브 둘레를 흐르고 유출구로 나간다. 측정 동안, 제어기는 튜브의 공진 주파수로 튜브를 진동시키도록 액추에이터를 제어하고, 센싱 회로에 의해 생성된 신호를 수신하고 프로세싱하고, 그리고 신호에 기초하여 유체의 질량 유량 레이트 및 밀도를 정확하게 계산한다. MEMS 유량 센서는 센서를 통해 흐르는 유체의 질량 유량 레이트 및 밀도 모두를 정확하게 측정한다. 측정값들은 압력 및 온도에 독립적이다.
일부 예들에서, 튜브는 인접한 유입구들 및 유출구들을 갖는 "D"-형상 루프와 같은 커브된 루프를 형성한다. 액추에이터는 튜브의 공진 주파수로 튜브를 진동시킨다. 유체가 튜브 내로 도입되면, 오실레이션의 공진 주파수가 튜브 및 튜브의 유체와 연관된 상승된 관성으로 인해 변화된다. 오실레이션 (ΔfB) 의 공진 주파수의 변화는 유체의 밀도 (ρ) 에 정비례하거나 
이다.
유체가 튜브 둘레를 이동할 때, 오실레이션의 축으로부터 멀어지게 이동하는 유체는 튜브의 유입구 근방의 오실레이션 축으로부터 멀어지게 연장하는 튜브의 제 1 섹션에 힘을 가한다. 유체에 다시 가해지는 힘은 유체로 하여금 튜브의 각 운동량 (angular momentum) 과 매칭하도록 각 운동량의 상승을 경험하게 한다. 유출구 근방의 오실레이션 축을 향해 다시 연장하는 튜브의 제 2 섹션을 통해 오실레이션 축을 향해 유체가 다시 이동하기 때문에, 유체는 제 2 섹션의 각 운동량을 감소하게 하도록 제 2 섹션에 힘을 가한다.
그 결과, 튜브의 제 1 섹션은 튜브의 중앙 부분에 대해 마이너스 (negative) 위상 시프트를 경험하는 (예를 들어, 제 1 섹션의 뒤쳐짐 (lag behind)) 한편, 튜브의 제 2 부분은 튜브의 중앙 부분에 대해 포지티브 (positive) 위상 시프트를 경험한다 (예를 들어, 제 2 섹션은 튜브의 중앙 부분에 앞서 오실레이팅한다). 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 위상 차 정도는 MEMS 코리올리 유량 센서의 튜브를 통해 흐르는 질량의 양 또는 질량 유량 레이트에 정비례한다.
MEMS 코리올리 유량 센서를 통한 유체의 질량 유량 레이트는 이하에 제시된 튜브의 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 위상 시프트 또는 시간 지연 (lag) 과 관련된다:
K u 는 튜브의 온도 종속 강성이고, K는 형상-종속 인자이고, d는 튜브의 폭이고, τ는 시간 지연이고, ω는 오실레이션 또는 진동 주파수이고, 그리고 I u 는 튜브의 관성이다.
MEMS 코리올리 유량 센서의 ΔfB를 검토함으로써 측정되는 유체의 밀도 측정값을 사용하여, 관성 I u 이 계산될 수도 있고, MEMS 코리올리 유량 센서를 통해 이동하는 유체의 질량 유량 레이트의 정확한 판독을 발생시킨다. 그 결과, MEMS 코리올리 유량 센서는 밀도 및 질량 유량 레이트 모두의 정확한 결정들을 제공한다.
일부 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서는 밀도 관련 제 1 신호 및 질량 유량 레이트 관련 제 2 신호를 포함하여 적어도 2 개의 신호를 제어기에 제공한다. 예를 들어, 일 신호는 튜브의 오실레이션 주파수 측정값들을 포함할 수도 있고 다른 신호는 위상 시프트 또는 시간 지연 측정값들을 포함할 수도 있다. 제어기는 신호를 수신하고 MEMS 코리올리 유량 센서를 통해 이동하는 유체의 밀도 및 질량 유량 레이트를 계산한다. 제어기는 목표된 플로우 레이트로 유체의 플로우를 조정하기 위해 MEMS 코리올리 유량 센서의 유출구 (또는 유입구) 에 배치된 밸브의 개구부를 조정한다. 다양한 타입들의 밸브들이 솔레노이드 밸브들, 압전 밸브들, 및 MEMS 밸브들을 포함하여 고려된다.
다양한 타입들의 MEMS 코리올리 유량 센서들과 관련한 부가적인 정보는 "Mass Flow Sensor with Integrated Capacitive Readout" 및 R. J. Wiegerink, 978-1-4244-2978-3/09 I.E.E.E. Transactions of Industrial Electronics (2009) 및 "Coriolis Mass Flow, Density and Temperature Sensing with a Single Vacuum Sealed MEMS Chip" D. Sparks, R. Smith, S. Massoud-Ansari, 및 N. Najafi, Solid-State Sensor, Actuator and Microsystems Workshop (2004) 에서 확인할 수 있고, 모두 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다.
이제 도 1을 참조하면, 예시적인 기판 프로세싱 시스템 (120) 이 도시된다. CCP (capacitively coupled plasma) 를 사용하는 에칭, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition) 또는 원자 층 증착 (ALD) 을 위한 프로세싱 챔버가 도시되지만, 본 명세서에 기술된 MEMS-기반 코리올리 질량 유량 제어기들 및 방법들은 임의의 다른 타입의 기판 프로세싱 시스템들에서 유체들의 질량 유량 레이트 및/또는 밀도를 센싱하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 MEMS-기반 코리올리 질량 유량 제어기들 및 방법들은 리모트 플라즈마 또는 유도 결합 플라즈마 (inductively coupled plasma; ICP) 를 사용하는 기판 프로세싱 시스템들에서 사용될 수 있다. 부가적으로, 기판 프로세싱 시스템들은 스핀 척들, 에칭 시스템들, 증착 시스템들, 등과 같은 정밀한 질량 유량 제어 및/또는 밀도 측정값들을 필요로 하는 임의의 다른 반도체 장비에서 사용될 수 있다.
기판 프로세싱 시스템 (120) 은 기판 프로세싱 시스템 (120) 의 다른 컴포넌트들을 둘러싸고 (사용된다면) RF 플라즈마를 담는 프로세싱 챔버 (122) 를 포함한다. 기판 프로세싱 시스템 (120) 은 상부 전극 (124) 및 ESC (electrostatic chuck) (126) 또는 다른 기판 지지부를 포함한다. 동작 동안, 기판 (128) 이 ESC (126) 상에 배치된다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (124) 은 프로세스 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드와 같은 가스 분배 디바이스 (129) 를 포함할 수도 있다. 가스 분배 디바이스 (129) 는 프로세싱 챔버의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분을 포함할 수도 있다. 베이스 부분은 일반적으로 원통형이고 프로세싱 챔버의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분의 반대편 단부로부터 방사상 외측으로 연장한다. 샤워헤드의 베이스 부분의 기판-대면 표면, 또는 대면플레이트는 복수의 홀들을 포함하고 이를 통해 전구체, 반응물질들, 에칭 가스들, 불활성 가스들, 캐리어 가스들, 다른 프로세스 가스들 또는 퍼지 가스가 흐른다. 대안적으로, 상부 전극 (124) 은 도전 플레이트를 포함할 수도 있고 프로세스 가스들이 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다.
ESC (126) 는 하부 전극으로서 기능하는 베이스플레이트 (130) 를 포함한다. 베이스플레이트 (130) 는 세라믹 멀티-존 가열 플레이트에 대응할 수도 있는, 가열 플레이트 (152) 를 지지한다. 내열 층 (154) 이 가열 플레이트 (152) 와 베이스플레이트 (130) 사이에 배치될 수도 있다. 베이스플레이트 (130) 는 베이스플레이트 (130) 를 통해 냉각제를 흘리기 위한 하나 이상의 채널들 (136) 을 포함할 수도 있다.
플라즈마가 사용되면, RF 생성 시스템 (140) 이 RF 전압을 생성하고 상부 전극 (124) 및 하부 전극 (예를 들어, ESC (126) 의 베이스플레이트 (130)) 중 하나로 출력한다. 상부 전극 (124) 및 베이스플레이트 (130) 중 다른 하나는 DC 접지되거나, AC 접지되거나, 또는 플로팅할 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (140) 은 매칭 및 분배 네트워크 (144) 에 의해 상부 전극 (124) 또는 베이스플레이트 (130) 에 피딩되는 RF 전력을 생성하는 RF 전력 생성기 (142) 를 포함할 수도 있다. 다른 예들에서, 플라즈마는 유도적으로 또는 리모트로 생성될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (150) 은 하나 이상의 가스 소스들 (152-1, 152-2, …, 및 152-N) (집합적으로 가스 소스들 (152)) 을 포함하고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이다. 가스 소스들 (152) 은 밸브들 (154-1, 154-2, …, 및 154-N) (집합적으로 밸브들 (154)) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFC) (156-1, 156-2, …및 156-N) (집합적으로 MFC들 (156)) 에 의해 매니폴드 (160) 에 연결된다. 단일 가스 전달 시스템 (150) 이 도시되지만, 2 개 이상의 가스 전달 시스템들이 사용될 수 있다.
온도 제어기 (163) 가 가열 플레이트 (132) 에 배치된 복수의 TCEs (thermal control elements) (164) 에 연결될 수도 있다. 온도 제어기 (163) 는 ESC (126) 및 기판 (128) 의 온도를 제어하기 위해 복수의 TCEs (164) 을 제어하도록 사용될 수도 있다. 온도 제어기 (163) 는 채널들 (136) 을 통한 냉각제 플로우를 제어하도록 냉각제 어셈블리 (166) 와 연통할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 어셈블리 (166) 는 냉각제 펌프, 저장부 및/또는 하나 이상의 온도 제어기들을 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (163) 는 ESC (126) 를 냉각하기 위해 채널들 (113) 을 통해 냉각제를 선택적으로 흘리도록 냉각제 어셈블리 (166) 를 동작시킨다.
밸브 (170) 및 펌프 (172) 가 프로세싱 챔버 (122) 로부터 반응물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 (180) 가 기판 프로세싱 시스템 (120) 의 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다.
이제 도 2 내지 도 4를 참조하면, MFC 어셈블리 (200) 는 MEMS 코리올리 유량 센서를 봉지하는 (enclosing) 하우징 (201) 을 포함한다. 일부 예들에서, 하우징 (201) 은 서로 부착된 제 1 하우징 부분 (204), 제 2 하우징 부분 (208), 및 제 3 하우징 부분 (210) 을 포함한다. 이하에 더 도시되고 기술될 바와 같이, 하나 이상의 시일들 또는 시일링 링들이 일차 유체 시일링 또는 이차 유체 시일링을 제공하기 위해 제 1 하우징 부분 (204), 제 2 하우징 부분 (208) 및/또는 제 3 하우징 부분 (210) 사이에 시일들을 제공하도록 사용된다. 일부 예들에서, 제 1 하우징 부분 (204), 제 2 하우징 부분 (208) 및/또는 제 3 하우징 부분 (210) 은 스테인리스 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속 또는 유리, 세라믹, 플라스틱 (예컨대 이로 제한되는 것은 아니지만 PCTFE (polychlorotrifluoroethylene)) 또는 반도체 재료와 같은 비금속 재료로 이루어진다.
도 2 및 도 3에서, 밸브 및 제어 부분 (212) 이 제 3 하우징 부분 (210) 에 인접하여 배치된다. 제 1 하우징 부분 (204) 은 유입구 튜브 (213) 에 연결된다. 일부 예들에서, 유입구 튜브 (213) 는 스테인리스 스틸과 같은 금속 재료로 이루어진다. 일부 예들에서, 유입구 튜브 (213) 는 유입구 튜브 (213) 의 내측 표면 상에 형성된 비금속성 코팅 (214) 을 포함한다. 일부 예들에서, 비금속성 코팅 (214) 은 ALD와 같은 프로세스를 사용하여 상부에 증착된 반도체 재료를 포함한다. 일부 예들에서, 비금속성 코팅은 실리콘 (Si), 실리콘 나이트라이드 (SixNy) (여기서 x 및 y는 정수들임), 실리콘 카바이드 (SiC), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 또는 다른 재료와 같은 재료를 포함한다. 일부 예들에서, 비금속성 코팅은 보다 두껍거나 보다 얇은 코팅들이 사용될 수 있지만, 5 ㎚ 이하인 두께를 갖는다.
제 1 하우징 부분 (204) 은 가스 또는 액체와 같은 유체를 수용하기 위해 유입구 튜브 (213) 에 유체로 연통되는 유입구 (216) 를 포함한다. 유출구 튜브 (217) 가 밸브를 사용한 플로우 측정 및 플로우 제어 후 유체를 출력하기 위해 유출구 (218) 에 연결된다. 일부 예들에서, 유출구 튜브 (217) 는 이들의 내측 표면들 상에 비금속성 코팅 (214) 을 또한 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제 1 하우징 부분 (204) 은 제 1 하우징 부분 (204) 에 규정된 캐비티 (220) (도 3) 에 제거가능하게 수용된 필터 엘리먼트 (219) 를 더 포함한다. 필터 엘리먼트 (219) 는 MFC 어셈블리 (200) 로 들어가는 유체를 필터링한다. 다른 예들에서, 제 1 하우징 부분 (204) 은 생략되고 유체는 필터링없이 제 2 하우징 부분 (208) 으로 입력된다.
제 2 하우징 부분 (208) 은 제 1 하우징 부분 (204) 에 인접하게 배치되고 콘택트하여 시일링한다. 제 2 하우징 부분 (208) 은 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 를 수용하기 위한 캐비티 (221) (도 3) 를 규정한다. 제 2 하우징 부분 (208) 은 또한 이하에 더 기술될 바와 같이 유체를 라우팅하기 (routing) 위한 하나 이상의 내부 통로들을 규정한다.
제 3 하우징 부분 (210) 은 제 2 하우징 부분 (208) 에 인접하게 배치되고 콘택트하여 시일링한다. 제 3 하우징 부분 (210) 은 또한 이하에 더 기술될 바와 같이 커넥터 플러그들 (224, 226) 을 수용하기 위한 캐비티들 및 유체를 라우팅하기 위한 하나 이상의 내부 통로들을 규정한다. 밸브 및 제어 부분 (212) 은 패스너들 (fasteners) (231) 에 의해 제 3 하우징 부분 (210) 에 연결된 밸브 (230) 를 포함한다. 하우징 (미도시) 이 사용 동안 밸브 및 제어 부분 (212) 둘레에 배치될 수도 있다. 스페이서 (233) 가 PCB (228) 와 하우징 사이에 미리 결정된 간격을 유지하도록 사용될 수도 있다.
커넥터들 (227) 은 캐비티 (221) 로부터 커넥터 플러그 (226) 의 반대편 표면으로 커넥터 플러그들 (224, 226) 에 의해 가이드된다 (guide). 커넥터들 (227) 의 단부들 (229) 은 PCB (228) 에 부착된 하나 이상의 회로들 (도 4에 420로 도시된) 로 그리고/또는 하나 이상의 외부 커넥터들 (예를 들어 플러그 커넥터 (238)) 과의 접속을 제공하기 위해 인쇄 회로 기판 (PCB) (228) 의 트레이스들 (234) 에 부착된다.
도 3에서, 유체가 제 1 하우징 부분 (204) 의 내부 통로 (240) 를 통해 그리고 필터 매체 (242) 를 통해 유입구 (216) 내로 흐른다. 필터 매체 (242) 에 의해 필터링된 후, 유체는 통로들 (244, 246) 을 통해 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 유입구로 흐른다. MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 는 제 2 하우징 부분 (208) 에 의해 규정된 캐비티 (221) 에 배치되지만, 다른 위치들이 사용될 수 있다. 유체는 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 튜브를 통과한다. MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 유체 유출구는 내부 통로들 (252 및 254) 에 의해 밸브 (230) 의 유입구 (256) 에 연결된다. 밸브 (230) 의 유출구 (258) 가 내부 통로들 (262, 264 및 266) 에 의해 유출구 (218) 에 연결된다.
일부 예들에서, 제 1 하우징 부분 (204) 은 제 1 하우징 부분 (204) 및 제 2 하우징 부분 (208) 의 보어들 (272) 내에 위치된 하나 이상의 패스너들 (270) 에 의해 제 2 하우징 부분 (208) 에 연결된다. 유사하게, 제 2 하우징 부분 (208) 은 제 2 하우징 부분 (208) 및 제 3 하우징 부분 (210) 의 보어들 (276) 내에 배치된 하나 이상의 패스너들 (274) 에 의해 제 3 하우징 부분에 연결된다.
일부 예들에서, "C"-시일 (예들이 도 5c 및 도 5d에 도시됨) 과 같은 시일 링은 유입구 튜브 (213) 와 제 1 하우징 부분 (204) 사이에 시일을 제공하기 위해 사용된다. "C"-시일들이 또한 사용될 수도 있고, 내부 통로들이 도 2에서 280, 282 및 284로 식별된 위치들에서와 같이, 일 하우징 부분으로부터 또 다른 하우징 부분으로 흐른다. C-시일들은 대응하는 내부 통로를 둘러싸는 홈부들 (286) 에 위치된다. 홈부들 (286) 이 하우징 부분들 중 하나 또는 모두에 형성될 수도 있고 압축되지 않은 상태의 C-시일의 높이보다 작은 높이를 가질 수도 있다. C-시일은 압축되고 인접한 하우징 부분들이 패스너들에 의해 함께 부착될 때, 시일을 형성하도록 홈부들 (286) 의 방사상으로 외측 부분에 대고 방사상 외측으로 이동한다.
도 4에서, (일반적으로 410에서 식별되는) 본딩 배선들 또는 다른 커넥터들이 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 단자들을 커넥터들 (227) 에 연결하도록 사용될 수도 있다. 회로들 (420) (예컨대 하나 이상의 집적 회로들) 이 PCB (228) 에 연결된다. 패스너들 (430) 이 캐비티 (220) 에서 필터 엘리먼트 (219) 에 제거가능하게 부착되도록 사용될 수도 있다.
캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분 (208) 의 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 를 부착하는 다양한 방식들이 있다. 예들은 "C"-형상 시일들 또는 C 시일들과 같은 압축가능한 엘라스토머 시일 또는 기계적 시일을 사용하는 것을 포함한다. 컴포넌트들을 함께 홀딩하는 기계적 패스너들에 의해 시일들에 대한 압력이 유지될 수 있다. 다른 예들에서, 이하에 더 기술될 바와 같이 본딩 재료가 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 와 제 2 하우징 부분 (208) 사이에 도포되고, 압력이 인가되고 재료는 용융된다. 다른 예들에서, 이하에 더 기술될 바와 같이 적외선 (IR) 가열이 제 2 하우징 부분 (208) 의 재료를 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 재료로 용융하도록 사용될 수 있다. 또 다른 예들에서, 캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분 (208) 의 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 를 부착하기 위해 브레이징 (brazing) 이 사용될 수 있다. 브레이징은 충진제 금속을 용융시키고 접합부 (joint) 내로 흘림으로써 접합 컴포넌트들을 함께 접합하는 것을 수반하고, 충진제 금속은 접합된 컴포넌트들보다 낮은 용융점을 갖는다.
이제 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분 (208) 의 상부 표면 (510) 에 부착된 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 하단 표면 (508) 이 도시된다. 도 5a에서, 제 2 하우징 부분 (208) 에 형성된 내부 통로 (246) 는 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 유입구 (512) 로 유체를 전달한다. 일부 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 하단 표면 (508) 은 본딩 재료를 사용하여 캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분의 상부 표면 (510) 에 본딩된다. 일부 예들에서, 본딩 재료는 실리콘 (Si), 실리콘 다이옥사이드 (SiO2), 실리콘 나이트라이드 (SiN), 보로실리케이트 유리, 유리 프릿 (frit), 석영, 및/또는 금속을 포함한다.
도 5b의 다른 예들에서, 시일 (522) 이 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 하단 표면 (508) 을 캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분 (208) 의 상부 표면 (510) 에 본딩하는 것에 더하여 또는 대신 사용될 수도 있다. 시일 (522) 은 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 및 제 2 하우징 부분 (208) 중 하나 또는 모두에 의해 규정된 홈부 (523) 에 위치된다. 홈부 (523) 는 압축을 유발하도록 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 가 제 2 하우징 부분 (208) 에 연결될 때 압축되지 않은 시일 (522) 보다 작은 높이를 갖는다. 도 5c 및 도 5d에서, 시일 (522) 의 일 예가 도시된다. 이들 예들에서, 시일 (522) 은 (도시된 바와 같이) 방사상 내측으로 또는 방사상 외측으로 (미도시) 대면하는 "C"-형상 단면을 갖는 "C"-시일을 포함한다.
이제 도 6a를 참조하면, MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 하단 표면 (508) 을 캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분의 상부 표면 (510) 에 부착하기 위한 방법 (600) 이 도시된다. 610에서, 본딩 재료는 내부 통로 (246) 둘레의 영역의 제 2 하우징 부분에 도포된다. 612에서, 본딩 재료는 선택가능하게 유입구 및 유출구 둘레에 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 기판에 도포된다. 일부 예들에서, 본딩 재료는 인쇄 또는 증착을 사용하여 도포된다.
614에서, 제 2 하우징 부분 (208) 의 내부 통로 (246) 는 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 기판의 유입구 (512) (및 유출구) 와 콘택트하여 배치되고 정렬된다. 618에서, 압력이 컴포넌트들을 함께 홀딩하도록 인가된다. 620에서, 열이 인가된다. 가열은 플래시 램프, 레이저, 적외선 가열기, 유도성 가열기, 마이크로파 가열기, 및/또는 다른 타입들의 가열기들을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 예들에서, 가열은 미리 결정된 기간 동안 250 ℃ 내지 400 ℃의 범위의 온도로 가열하는 것을 포함한다.
이제 도 6b를 참조하면, MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 하단 표면 (508) 을 캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분의 상부 표면 (510) 에 부착하기 위한 또 다른 방법 (628) 이 도시된다. 630에서, 제 2 하우징 부분 (208) 의 내부 통로 (246) 는 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 기판의 유입구 (512) (및 유출구) 와 콘택트하여 배치되고 정렬된다. 634에서, 압력이 인가된다. 636에서, MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 하단 표면 (508) 을 캐비티 (221) 의 제 2 하우징 부분의 상부 표면 (510) 에 본딩하도록 스테인리스 스틸 및/또는 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 기판의 재료를 용융시키도록 적외선 가열이 사용된다. 일부 예들에서, 적외선 가열기의 파장이 3 내지 6 ㎛ 또는 4 내지 5 ㎛의 범위이다.
이제 도 7을 참조하면, MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 가 더 상세히 도시된다. MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 는 내부 통로 (712) 에 의해 반도체 재료로 이루어진 튜브 (714) 에 연결된 유입구 (710) 를 포함한다. 튜브 (714) 의 유출구는 내부 통로 (718) 에 의해 MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 의 유출구 (720) 에 연결된다. MEMS 코리올리 유량 센서 (222) 는 MEMS 제어 회로 (750) 에 연결된 복수의 외부 패드들 또는 콘택트들 (730) 을 더 포함한다. MEMS 제어 회로 (750) 는 액추에이터 회로 (752) 및 판독 회로 (754) 를 포함한다. 액추에이터 회로 (752) 는 튜브 (714) 의 공진 주파수로 튜브 (714) 를 진동시키도록 출력 신호를 생성한다. 예를 들어, 액추에이터 회로 (752) 는 튜브 (714) 를 진동시키는 정전력을 생성한다. 판독 회로 (754) 는 튜브 (714) 의 꼬임 (twisting), 튜브 (714) 의 공진 주파수 및/또는 위상 시프트 또는 시간 지연의 변화들을 센싱하도록 용량성 센싱 회로 (700) 에 연결된다.
이제 도 8을 참조하면, MEMS 코리올리 유량 센서들의 플로우 레이트 범위는 미리 결정된 프로세스에서 가스에 대해 목표된 플로우 레이트 범위보다 낮은 최대 플로우 레이트로 제한될 수도 있다. 병렬로 연결된 MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) (여기서 P는 1보다 큰 정수) 의 어레이 (800) 가 가스에 대한 플로우 레이트 범위를 상승시키도록 사용될 수 있다.
밸브 (822) 의 유입구가 하나 이상의 가스 소스들로부터 가스 또는 가스 혼합물을 수용한다. 밸브 (822) 의 유출구가 MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 의 유입구들에 연결된다. MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 의 유출구는 대응하는 밸브들 (824-1, 824-2, …, 및 824-P) 에 연결된다. 밸브들 (824-1, 824-2, …, 및 824-P) 의 유출구들은 프로세싱 챔버, 매니폴드, 샤워헤드 또는 다른 위치로 전달을 위해 공통 노드 (830) 에 연결된다. 일부 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 은 동일한 플로우 레이트 범위를 갖는다. 다른 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 은 상이한 플로우 레이트 범위를 갖는다.
제어기 (850) 가 MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 및 밸브들 (824-1, 824-2, …, 및 824-P) 과 통신한다. 사용시, 제어기 (850) 는 목표된 플로우레이트를 제공하기 위해, MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 로부터 피드백에 기초하여 밸브 (822) 및 밸브들 (824-1, 824-2, …, 및 824-P) 을 제어한다.
이제 도 9를 참조하면, MEMS 코리올리 유량 센서들의 플로우 레이트 범위는 미리 결정된 프로세스에서 가스에 대해 목표된 플로우 레이트 범위보다 낮은 최대 플로우 레이트로 제한될 수도 있다. 병렬로 연결된 MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) (여기서 P는 1보다 큰 정수) 및 오리피스 (926) 의 어레이 (900) 가 플로우 레이트 범위를 상승시키도록 사용될 수 있다.
셧오프 밸브 (922) 의 유입구가 하나 이상의 가스 소스들로부터 가스 또는 가스 혼합물을 수용한다. 밸브 (922) 의 유출구가 MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 의 유입구들에 그리고 오리피스 (926) 에 연결된다. 가스 중 일부는 오리피스 (926) 를 통해 흐르고 그리고 나머지 가스는 MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 을 통해 흐른다.
MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 의 유출구가 대응하는 밸브들 (924-1, 924-2, …, 및 924-P) 에 연결된다. 밸브들 (924-1, 924-2, …, 및 924-P) 의 유출구들 및 오리피스 (926) 가 전달을 위해 공통 노드 (930) 에 연결된다. 일부 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 은 동일한 플로우 레이트 범위를 갖는다. 다른 예들에서, MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 은 상이한 플로우 레이트 범위를 갖는다.
제어기 (850) 가 MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 및 밸브들 (824-1, 824-2, …, 및 824-P) 과 통신한다. 사용시, 제어기 (850) 는 목표된 플로우레이트를 제공하기 위해, MEMS 코리올리 유량 센서들 (222-1, 222-2, …, 및 222-P) 로부터 피드백에 기초하여 밸브 (822) 및 밸브들 (824-1, 824-2, …, 및 824-P) 을 제어한다.
전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 적용예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 자명해질 것이기 때문에 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들 각각은 특정한 특징들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시예에 대해 기술된 이들 특징들 중 임의의 하나 이상의 특징들이 다른 실시예들의 임의의 실시예에서 구현될 수 있고 그리고/또는 이러한 조합이 명시적으로 기술되지 않지만, 다른 실시예들의 임의의 실시예의 특징들과 결합될 수 있다. 달리 말하면, 기술된 실시예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시예들의 다른 실시예와의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 및 기능적 관계들은, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)", 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트가 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하도록 해석되지 않아야 한다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드 포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 프로세싱 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
Claims (24)
- 캐비티, 복수의 내부 통로들, 제 1 유입구, 제 1 유출구, 제 2 유입구, 및 제 2 유출구를 규정하는 하우징;
상기 하우징에 연결된 밸브로서, 상기 하우징의 상기 제 2 유출구에 유체로 커플링된 유입구 및 상기 하우징의 상기 제 2 유입구에 유체로 커플링된 유출구를 갖고, 상기 밸브는 상기 하우징의 상기 제 2 유출구로부터 상기 하우징의 상기 제 2 유입구로의 유체 플로우를 제어하도록 구성되는, 상기 밸브; 및
상기 캐비티 내에 배치된 MEMS (microelectromechanical) 코리올리 (Coriolis) 유량 센서로서, 상기 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 상기 하우징의 상기 제 1 유입구에 유체로 커플링된 유입구를 포함하고 그리고 상기 MEMS 코리올리 유량 센서를 통해 흐르는 유체의 질량 유량 레이트 및 밀도 중 적어도 하나를 측정하도록 구성되는, 상기 MEMS 코리올리 유량 센서를 포함하고,
상기 MEMS 코리올리 유량 센서의 유출구는 상기 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 상기 하우징의 상기 제 2 유출구에 유체로 커플링되고, 그리고
상기 하우징의 상기 제 2 유입구는 상기 복수의 내부 통로들 중 적어도 하나에 의해 상기 하우징의 상기 제 1 유출구에 유체로 커플링되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은,
제 1 하우징 부분;
상기 제 1 하우징 부분에 연결된 제 2 하우징 부분; 및
상기 제 2 하우징 부분에 연결된 제 3 하우징 부분을 포함하고,
상기 캐비티는 상기 제 2 하우징 부분과 상기 제 3 하우징 부분 사이에 규정되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 밸브는 상기 제 3 하우징 부분에 연결되고, 상기 밸브에 인접한 상기 제 3 하우징 부분에 연결된 인쇄 회로 기판을 더 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 하우징 부분은 상기 제 1 유입구 및 상기 MEMS 코리올리 유량 센서의 유입구와 유체로 연통하는 이동식 필터를 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 3 하우징 부분에 의해 규정된 제 1 캐비티 내에 배치된 제 1 커넥터 플러그를 더 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 커넥터 플러그는 복수의 도전체들을 가이드하고 (guide), 상기 복수의 도전체들의 제 1 단부들은 복수의 본딩 배선들에 의해 각각 상기 MEMS 코리올리 유량 센서에 연결되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 3 하우징 부분의 제 2 캐비티에 배치된 제 2 커넥터 플러그를 더 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 커넥터 플러그는 상기 복수의 도전체들을 가이드하고, 상기 복수의 도전체들의 제 2 단부들은 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치된 복수의 트레이스들에 각각 연결되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 트레이스들, 상기 복수의 도전체들 및 상기 복수의 본딩 배선들에 의해 상기 MEMS 코리올리 유량 센서에 연결된 제어기를 더 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 유체는 가스를 포함하고 그리고 상기 질량 유량 제어기 어셈블리의 컴포넌트들의 가스-노출된 표면들은,
비금속성 재료들로 이루어지거나;
비금속성 코팅으로 코팅되는 것 중 하나인, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 하우징 부분, 상기 제 2 하우징 부분 및 상기 제 3 하우징 부분을 함께 연결하는 복수의 패스너들 (fasteners) 을 더 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 하우징 부분과 상기 제 2 하우징 부분 사이에 배치된 제 1 시일 (seal); 및
상기 제 2 하우징 부분과 상기 제 3 하우징 부분 사이에 배치된 제 2 시일을 더 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징의 상기 제 1 유입구에 연결된 유입구 튜브; 및
상기 하우징의 상기 제 1 유출구에 연결된 유출구 튜브를 더 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 13 항에 있어서,
상기 유입구 튜브 및 상기 유출구 튜브는 금속으로 이루어지고 비금속성 코팅을 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 14 항에 있어서,
상기 비금속성 코팅은 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 을 사용하여 증착되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 MEMS 코리올리 유량 센서는 측정 동안 공진 주파수로 진동하고, 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 내경 (internal diameter) 을 갖는 반도체 재료로 이루어진 튜브를 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 MEMS 코리올리 유량 센서는 100 sccm 미만인 플로우 레이트들을 측정하도록 구성되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 유리, 세라믹, 플라스틱 및 반도체 재료로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어지는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 MEMS 코리올리 유량 센서는 상기 캐비티에서 상기 제 2 하우징 부분에 본딩되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 MEMS 코리올리 유량 센서는 붕소-프리 (boron-free) 실리콘 표면을 포함하고,
상기 제 2 하우징 부분은 스테인리스 스틸로 이루어지고, 그리고
상기 붕소-프리 실리콘 표면은 상기 캐비티에서 상기 제 2 하우징 부분에 본딩되는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 제 16 항에 있어서,
상기 MEMS 코리올리 유량 센서는,
상기 튜브의 운동에 응답하여 신호를 생성하기 위해 상기 튜브에 인접하게 배치된 용량성 센싱 회로; 및
제어 회로로서,
상기 튜브의 공진 주파수로 상기 튜브를 진동시키도록 구성된 액추에이터 회로; 및
상기 용량성 센싱 회로로부터 상기 신호를 수신하도록 구성된 판독 회로를 포함하는, 상기 제어 회로를 포함하는, 질량 유량 제어기 어셈블리. - 프로세싱 챔버;
기판을 지지하도록 상기 프로세싱 챔버 내에 배치된 기판 지지부; 및
프로세스 가스 혼합물들을 상기 프로세싱 챔버로 전달하도록 구성되고 제 1 항에 기재된 질량 유량 제어기 어셈블리를 포함하는, 가스 전달 시스템을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템. - 병렬로 배치된 제 1 항에 기재된 N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들, 여기서 N은 1보다 큰 정수임; 및
상기 N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들의 제 1 유입구들에 연결된 제 1 밸브를 포함하고,
상기 N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들의 유출구들은 함께 연결되는, 유량 제어 시스템. - 제 23 항에 있어서,
상기 N 개의 질량 유량 제어기 어셈블리들에 병렬로 연결된 바이패스 오리피스 (bypass orifice) 를 더 포함하는, 유량 제어 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862650657P | 2018-03-30 | 2018-03-30 | |
| US62/650,657 | 2018-03-30 | ||
| PCT/US2019/024583 WO2019191428A1 (en) | 2018-03-30 | 2019-03-28 | Mems-based coriolis mass flow controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200128183A true KR20200128183A (ko) | 2020-11-11 |
| KR102662822B1 KR102662822B1 (ko) | 2024-05-02 |
Family
ID=68060516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207031376A KR102662822B1 (ko) | 2018-03-30 | 2019-03-28 | MEMS-기반 코리올리 (coriolis) 질량 유량 제어기 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11860016B2 (ko) |
| JP (1) | JP7382339B2 (ko) |
| KR (1) | KR102662822B1 (ko) |
| WO (1) | WO2019191428A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110987916B (zh) * | 2019-12-17 | 2021-01-05 | 中国科学院半导体研究所 | 一种微流控芯片及其检测方法 |
| US20230298862A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | Applied Materials, Inc. | Integrated showerhead |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6526839B1 (en) * | 1998-12-08 | 2003-03-04 | Emerson Electric Co. | Coriolis mass flow controller and capacitive pick off sensor |
| WO2009102763A1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-08-20 | Integrated Sensing Systems, Inc. | Microfluidic device and method of operation |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6418954B1 (en) * | 2001-04-17 | 2002-07-16 | Mks Instruments, Inc. | System and method for dividing flow |
| EP2240399B1 (en) * | 2008-02-11 | 2019-05-29 | Integrated Sensing Systems, Inc. | Microfluidic device and methods of operation and making |
| KR101336868B1 (ko) * | 2012-08-22 | 2013-12-05 | 한국에너지기술연구원 | 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 바이오디젤 생산 부산물로부터 합성가스 급속 생산 장치 및 방법 |
| WO2014164336A1 (en) | 2013-03-12 | 2014-10-09 | Illinois Tool Works Inc. | Mass flow controller with near field communication and/or usb interface |
| US9454158B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-09-27 | Bhushan Somani | Real time diagnostics for flow controller systems and methods |
| US10214817B2 (en) * | 2013-10-16 | 2019-02-26 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Multi-metal films, alternating film multilayers, formation methods and deposition system |
| JP6481282B2 (ja) | 2014-08-15 | 2019-03-13 | アルメックスコーセイ株式会社 | 気体流量制御装置および気体流量制御弁 |
-
2019
- 2019-03-28 WO PCT/US2019/024583 patent/WO2019191428A1/en active Application Filing
- 2019-03-28 US US17/042,059 patent/US11860016B2/en active Active
- 2019-03-28 KR KR1020207031376A patent/KR102662822B1/ko active IP Right Grant
- 2019-03-28 JP JP2020552898A patent/JP7382339B2/ja active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6526839B1 (en) * | 1998-12-08 | 2003-03-04 | Emerson Electric Co. | Coriolis mass flow controller and capacitive pick off sensor |
| WO2009102763A1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-08-20 | Integrated Sensing Systems, Inc. | Microfluidic device and method of operation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11860016B2 (en) | 2024-01-02 |
| US20210096011A1 (en) | 2021-04-01 |
| KR102662822B1 (ko) | 2024-05-02 |
| JP2021519700A (ja) | 2021-08-12 |
| JP7382339B2 (ja) | 2023-11-16 |
| WO2019191428A1 (en) | 2019-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102626481B1 (ko) | 임베딩된 전극을 갖는 세라믹 가스 분배 플레이트 | |
| JP7453149B2 (ja) | セラミックベースプレートを備えるマルチプレート静電チャック | |
| KR102525777B1 (ko) | 기생 플라즈마를 억제하고 웨이퍼-내 불균일성을 감소시키기 위한 시스템들 및 방법들 | |
| US11662237B2 (en) | MEMS coriolis gas flow controller | |
| KR102662822B1 (ko) | MEMS-기반 코리올리 (coriolis) 질량 유량 제어기 | |
| KR20210008919A (ko) | 냉각된 대면 플레이트를 갖는 샤워헤드를 갖는 기판 프로세싱 챔버 | |
| US11133211B2 (en) | Ceramic baseplate with channels having non-square corners | |
| US11959793B2 (en) | Flow metrology calibration for improved processing chamber matching in substrate processing systems | |
| CN115720681A (zh) | 真实自由基处理的远程等离子体架构 | |
| KR20220159431A (ko) | 빔 투과형 레이저 센서를 사용한 인-시츄 (in-situ) 웨이퍼 두께 및 갭 모니터링 | |
| US20210047732A1 (en) | Connector for substrate support with embedded temperature sensors | |
| TW202215621A (zh) | 用於高效率傳熱的單塊式台座 | |
| JP2023512201A (ja) | 高電力、高圧プロセス用の分割されたガス分配プレート | |
| TW202343528A (zh) | 具有自密封氣體導管及/或減少因殘留物造成的堵塞之靜電卡盤 | |
| JPWO2019191428A5 (ko) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |