KR20230028800A - 미세 전자기계 디바이스들에 기반한 질량 유동 제어 - Google Patents

미세 전자기계 디바이스들에 기반한 질량 유동 제어 Download PDF

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Abstract

질량 유동 제어 장치, 이를 포함하는 시스템들 및 이를 사용하는 방법들의 실시예들이 본 명세서에 개시된다. 일 실시예에서, 질량 유동 제어 장치는 가스 유동 채널에서 가스 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 밸브, 가스 유동의 상태에 응답하여 신호를 생성하도록 구성된 MEMS(micro-electromechanical) 디바이스와 같은 센서 디바이스, 및 센서 디바이스로부터 수신된 신호에 기초하여 유동 조절 밸브를 제어하기 위해 유동 조절 밸브 및 센서 디바이스에 동작가능하게 결합된 프로세싱 디바이스를 포함한다.

Description

미세 전자기계 디바이스들에 기반한 질량 유동 제어
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 가스의 유량(flow rate)을 제어하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
[0002] 가스의 유량을 제어하는 것은 제조 시스템들에서 공통 과제를 제시한다. 일부 제조 시스템들에서, 프로세스 가스들(즉, 반도체 제조 프로세스들 동안 사용되는 가스들) 및/또는 세정 가스들(즉, 제조된 디바이스 및/또는 전자 디바이스 제조에 사용되는 챔버를 세정하는 데 사용되는 가스들)은, 높은 질량 유량(즉, 분당 500 표준 리터 이상)을 포함하는 정밀 전달 목표들, 및 낮은 유량(즉, 분당 10 표준 리터 이하)을 정밀하게 제어하는 기능을 가질 수 있다. 기존의 제조 시스템들은 프로세스 가스들의 질량 유량을 측정하고 제어하기 위해 흔히 하나 이상의 질량 유동 제어기(mass flow controller, MFC)를 사용한다.
[0003] MFC의 각각의 유형(예를 들어, 열 기반 MFC, 압력 기반 MFC, 감쇠율 기반 MFC 등)은 MFC가 사용되는 응용 분야들에 따라 하나 이상의 제한들을 부과할 수 있다. 예를 들어, 열 MFC는 열 센서를 사용하여 유동(flow)을 측정하고 니들 밸브를 제어하여 다운스트림 프로세스 챔버의 방향으로 유동을 조절한다. 이러한 열 센서들의 피드백은 매우 느리므로 MFC의 응답 속도가 느려진다(대략 100밀리초이거나 그보다 김). 이로 인해 열 MFC들은 정밀한 가스 제어 및 타이밍 요건들을 갖는 제조 응용 분야들에서 실용적이지 않다.
[0004] 본 개시내용의 특정 실시예들은 MEMS(micro-electromechanical) 디바이스들에 기초한 질량 유동 제어를 조절하기 위한 장치들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 본 개시내용의 일 측면에서, 질량 유동 제어 장치는 가스 유동 채널에서 가스 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 밸브, 가스 유동의 상태(condition)들에 응답하는 신호를 생성하도록 구성된 센서 디바이스(예를 들어, MEMS 디바이스) 및 유동 조절 밸브 및 센서 디바이스에 동작가능하게 결합된 프로세싱 디바이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스는 센서 디바이스로부터 수신된 신호에 기초하여 유동 조절 밸브를 제어하도록 구성된다.
[0005] 본 개시내용의 다른 측면에서, 시스템은 프로세스 챔버, 가스 공급원으로부터 프로세스 챔버로 가스를 전달하도록 배열된 가스 유동 채널, 가스 유동 채널 내의 가스 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 밸브, 하나 이상의 MEMS(micro-electromechanical) 디바이스들, 및 유동 조절 밸브와 MEMS 디바이스에 동작가능하게 결합된 프로세싱 디바이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 MEMS 디바이스들은 가스 유동 채널 내의 가스 유동의 상태들에 응답하는 가스 유동 신호들을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스는 하나 이상의 MEMS 디바이스들로부터 수신된 신호들에 기초하여 유동 조절 밸브를 제어하도록 구성된다.
[0006] 본 개시내용의 다른 측면에서, 방법은 유동 채널에서 질량 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 밸브에 제어 신호를 전송하는 단계, MEMS 디바이스로부터 피드백 신호를 수신하는 단계, MEMS 디바이스로부터의 피드백 신호에 기초하여 업데이트된 제어 신호를 계산하는 단계, 및 업데이드된 제어 신호를 유동 조절 밸브로 전송하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, MEMS 디바이스는 유동 조절 밸브로부터 다운스트림에 배치된다. 일부 실시예들에서, 피드백 신호는 질량 유동의 상태들을 나타낸다.
[0007] 본 개시내용은 첨부 도면들의 도면들에서 한정이 아니라 예로서 예시되며, 도면들에서 유사한 참조들은 유사한 엘리먼트들을 나타낸다. 본 개시내용에서 "일(an)" 또는 "하나(one)의" 실시예들에 대한 상이한 참조들은 반드시 동일한 실시예들에 대한 것은 아니며 그러한 참조들은 적어도 하나를 의미한다는 점에 유의해야 한다.
[0008] 도 1은 본 개시내용의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버, 가스 공급원 및 유동 제어 장치를 포함하는 예시적인 시스템을 예시한다.
[0009] 도 2는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 유동 제어 장치를 예시한다.
[0010] 도 3a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 MEMS 디바이스의 평면도를 예시한다.
[0011] 도 3b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 MEMS 디바이스의 측면도를 예시한다.
[0012] 도 3c는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 MEMS 디바이스의 독립형 감지 엘리먼트를 예시한다.
[0013] 도 4는 본 개시내용의 실시예들에 따라 직렬의 다수의 센서 디바이스들을 갖는 예시적인 유동 제어 장치를 예시한다.
[0014] 도 5는 본 개시내용의 실시예들에 따른 유동비 제어기를 사용하는 예시적인 유동 제어 장치를 예시한다.
[0015] 도 6은 본 개시내용의 실시예들에 따른 가스 유동 채널에서의 가스 유동을 조절하는 방법을 예시한다.
[0016] 도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따라 사용하기 위한 컴퓨터 시스템을 예시하는 블록도이다.
[0017] 본 명세서에 기술된 실시예들은 질량 유동 제어 장치, 질량 유동 제어 장치를 가스 전달 시스템(예를 들어, 프로세싱 챔버용)에 통합하는 시스템, 및 질량 유동 제어 장치를 이용하여 가스 유동 채널에서 가스 유동을 조절하는 방법에 관한 것이다. 질량 유동 제어 장치는 일부 실시예들에서 가스 유동 채널의 가스 유동을 조절하기 위한 유동 조절 밸브, 가스 유동 상태들에 응답하는 신호들을 생성하기 위한 센서 디바이스, 및 유동 조절기와 센서 디바이스 둘 모두에 동작가능하게 결합된 프로세싱 디바이스를 포함하는 유동 조절기를 포함한다. 센서 디바이스는 신호를 프로세싱 디바이스로 전송하는 가스 유동 채널의 유동 경로에 직접 배치되는 독립형 감지 엘리먼트를 갖는 MEMS 디바이스일 수 있다. 그런 다음 프로세싱 디바이스는 MEMS 디바이스의 신호에 기초하여 (가스 유동을 증가시키거나 제한함으로써) 목표 유량에 도달하도록 온도, 압력, 가스 속도 및 가스 유량과 같은 가스 유동의 하나 이상의 파라미터들을 계산하고 유동 조절 밸브를 작동시킨다.
[0018] 일반적으로, 제조 프로세스에서 사용되는 프로세스 가스의 유량을 정밀하게 제어하여 프로세스를 더 잘 제어하고 정밀한 프로세싱 제약 조건들을 충족하도록 하는 것이 유리하다. 일반적으로 약 100밀리초 이상인 현재 MFC들의 낮은 과도 응답 속도들은 소량의 가스 및 약 100밀리초 이하의 펄스 폭들을 갖는 연속적인 하나 이상의 가스들의 펄스들("질량 유동 펄스들")의 전달과 같이 가스 주입을 정밀하게 제어해야 하는 응용 분야들에는 적합하지 않다.
[0019] 본 개시내용의 실시예들은 빠르고(즉, 약 1밀리초 미만의 과도 응답) 정확한 유동 피드백을 제공하기 위해 가스의 유동 경로 내에서 직접 MEMS 디바이스를 이용함으로써 현재 MFC의 한계를 유리하게 극복한다. MEMS 디바이스에 동작가능하게 결합된 EtherCAT® 플러그인 모듈(EPM)과 같은 프로세싱 디바이스는 전통적인 MFC들에 비해 빠른 유동 피드백에 기초하여 MFC 또는 독립 작동 가능 밸브를 더 빠르게 제어할 수 있다. 다양한 실시예들이 피드백의 유일한 소스로서 MEMS 디바이스를 이용할 수 있지만, MFC 디바이스로부터의 유동 피드백은 예를 들어 교정 또는 검증을 위해(예를 들어, 측정된 신호들 사이의 일관성을 보장하기 위해) MEMS 피드백과 함께 유리하게 사용될 수도 있다.
[0020] 유동 피드백에 더하여, MEMS 디바이스는 공급원, 밸브 근처, 프로세스 챔버 입구 근처(즉, 전달 지점) 또는 프로세스 챔버를 포함해 가스 공급 라인의 임의의 위치에서 빠르고 정확한 온도 측정값들을 제공하도록 유리하게 사용될 수 있다. 온도 측정값들은 프로세싱 디바이스에 의해 실시간으로 모니터링될 수 있으며, 이는 차례로 가스 공급 라인의 다른 위치들에 있는 가열 장치들에 전원 출력 커맨드들을 전송할 수 있다.
[0021] 특정 실시예들은 유리하게 가스 공급 라인의 다양한 위치들에서 하나 이상의 MEMS 디바이스들 활용하며, 이는 유동 조절 밸브들과 MEMS 디바이스들 사이의 거리들로 인한 시간 지연들을 처리하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시예들은 또한 유동 비율 제어기를 포함하는 시스템 아키텍처들에서 다수의 MEMS 디바이스들을 유리하게 이용되며, 다수의 MEMS 디바이스들은 병렬 및 직렬 구성들 모두에서 다양한 유동 경로들에 걸쳐 이용된다. 예를 들어 직렬로 연결된 다수의 센서들은 개별 센서들의 드리프트(drift)를 처리하고 교정 및 진단 목적들로 사용될 수 있다.
[0022] 특정 실시예들은 또한, 펄스형 가스 전달 시스템들에서 하나 이상의 MEMS 디바이스들을 유리하게 이용하여 몇 밀리초 이하의 펄스 폭들(예를 들어, 20밀리초 펄스들)로 하나 이상의 상이한 가스들의 정확한 펄스들을 신속하게 연속적으로 전달한다.
[0023] 제조 시스템에서 사용되는 가스의 유량을 제한하기 위해 사용되는 MFC 또는 그 컴포넌트들에 대해 본 명세서에서 여러 실시예들이 논의된다. 그러나, 본 명세서에 기술된 실시예들은 건물 환기 시스템들 및 의료용 환기 장치들과 같은 제조 이외의 다른 목적들에도 적용된다는 것을 이해해야 한다.
[0024] 도 1은 본 개시내용의 실시예들에 따른 챔버(101)(예를 들어, 반도체 프로세싱 챔버), 가스 공급원(160) 및 유동 제어 장치(200)들을 포함하는 시스템(100)을 묘사한다. 챔버(101)는 부식성 플라즈마 환경이 제공되는 프로세스들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 챔버(101)는 플라즈마 식각기 또는 플라즈마 식각 반응기, 플라즈마 세정기 등을 위한 챔버일 수 있다. 대안적 실시예들에서, 부식성 플라즈마 환경에 노출되거나 노출되지 않을 수 있는 다른 프로세싱 챔버들이 사용될 수 있다. 챔버 컴포넌트들의 일부 예들은 화학 기상 증착(CVD) 챔버, 물리 기상 증착(PVD) 챔버, 원자층 증착(ALD) 챔버, 이온 보조 증착(IAD) 챔버, 에칭 챔버 및 프로세싱 챔버들의 다른 유형들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 챔버(101)는 전자 디바이스 제조 시스템에 사용되는 임의의 챔버일 수 있다.
[0025] 일 실시예에서, 챔버(101)는 챔버 본체(102) 및 내부 체적(106)을 둘러싸는 샤워헤드(130)를 포함한다. 샤워헤드(130)는 샤워헤드 베이스 및 샤워헤드 가스 분배 플레이트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 샤워헤드(130)는 일부 실시예들에서 뚜껑 및 노즐로, 또는 다른 실시예들에서 다수의 파이 형상 샤워헤드 격실들 및 플라즈마 생성 유닛들로 교체될 수 있다. 챔버 본체(102)는 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 티타늄과 같은 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 챔버 본체(102)는 일반적으로 측벽들(108) 및 바닥(110)을 포함한다.
[0026] 외부 라이너(116)는 챔버 본체(102)를 보호하기 위해 측벽(108)들에 인접하게 배치될 수 있다. 외부 라이너(116)는 하나 이상의 구멍(aperture)들을 포함하도록 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 라이너(116)는 알루미늄 산화물로 제조된다.
[0027] 배기 포트(126)는 챔버 본체(102) 내에 정의될 수 있고, 내부 체적(106)을 펌프 시스템(128)에 결합할 수 있다. 펌프 시스템(128)은 챔버(101)의 내부 체적(106)의 압력을 배출하고 조절하기 위해 사용되는 하나 이상의 펌프 및 스로틀 밸브들을 포함할 수 있다.
[0028] 가스 공급원(160)은 샤워헤드(130)를 통해 내부 체적(106)으로 공급 라인(112)을 통해 프로세스 및/또는 세정 가스들 제공하도록 챔버(101)에 결합될 수 있다. 유동 제어 장치(200)는 가스 공급원(160) 및 챔버(101)에 결합될 수 있다. 유동 제어 장치(200)는 가스 공급원(160)으로부터 내부 체적(106)으로의 가스의 유동을 측정하고 제어하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 흐름 제어 장치(200)가 도 2를 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가스 공급원(160)가 챔버(101)에 결합되어 가스를 내부 체적(106)에 제공할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 하나 이상의 유동 제어 장치(200)가 각각의 가스 공급원(160) 및 챔버(101)에 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 단일 유동 제어 장치(200)는 하나 이상의 가스 공급원(160)들에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 제어 장치(200)는 (예를 들어, 하나 이상의 공급 라인(112)들을 통해) 챔버(101)로, 또는 다른 프로세싱 챔버들로의 가스들의 유동을 제어하기 위한 유동비 제어기를 포함할 수 있다.
[0029] 샤워헤드(130)는 챔버 본체(102)의 측벽(108) 상에서 지지될 수 있다. 샤워헤드(130)(또는 덮개)는 챔버(101)의 내부 체적(106)에 대한 접근을 허용하도록 개방될 수 있고, 닫혀있는 동안 챔버)101)에 대한 밀봉을 제공할 수 있다. 가스 공급원(160)은 챔버(101)에 결합되어 프로세스 및/또는 세정 가스들 샤워헤드(130) 또는 뚜껑 및 노즐을 통해(예를 들어, 샤워헤드 또는 뚜껑 및 노즐의 구멍들을 통해) 내부 체적(106)에 제공할 수 있다. 샤워헤드(130)는 유전체 에치(유전체 재료들의 에칭)에 사용되는 프로세싱 챔버들에 사용될 수 있다. 샤워헤드(130)는 가스 분배 플레이트(GDP)를 포함할 수 있고, GDP 전체에 걸쳐 다수의 가스 전달 홀(132)들(채널들이라고도 함)을 가질 수 있다. 샤워헤드(130)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 다층 보호 코팅에 의해 보호되는 금속 또는 합금 플레이트로 형성될 수 있다. 금속 또는 합금 플레이트는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 다른 금속 또는 금속 합금으로 구성될 수 있다. 샤워헤드(130)는 알루미늄 베이스 또는 아노다이즈드 알루미늄 베이스에 접착된 GDP가 형성될 수 있다. GDP는 Si 또는 SiC로 만들어지거나 Y2O3, Al2O3, Y3Al5O12 (YAG) 등과 같은 세라믹일 수 있다.
[0030] 전도성 재료들의 에칭에 사용되는 프로세싱 챔버들의 경우, 샤워헤드 대신 뚜껑이 사용될 수 있다. 뚜껑은 뚜껑의 중앙 홀에 맞는 중앙 노즐을 포함할 수 있다. 뚜껑은 Al2O3, Y2O3, YAG와 같은 세라믹 또는 Y4Al2O9와 Y2O3-ZrO2의 고용체(solid-solution)를 포함하는 세라믹 화합물일 수 있다. 노즐은 또한 Y2O3와 같은 세라믹, YAG, 또는 Y4Al2O9 을 포함하는 세라믹 화합물 및 Y2O3-ZrO2의 고용체일 수 있다.
[0031] 챔버(101)에서 기판들을 처리하기 위해 사용될 수 있는 프로세싱 가스들의 예들은 C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, CHF3, CH2F3, F, NF3, Cl2, CCl4, BCl3 및 SiF4와 같은 할로겐 함유 가스들 및 특히 O2 또는 N2O와 같은 다른 가스들을 포함한다. 이들 가스들 중 임의의 가스의 유량들은 유동 제어 장치(200)에 의해 측정되고 조절될 수 있다. 원격 플라즈마는 이들 및/또는 다른 프로세싱 가스들 중 임의의 가스로부터 형성될 수 있고 그 후 공급 라인(112)을 통해, 유동 제어 장치(200)를 통해 챔버(101)로 전달될 수 있다. 따라서 원격 플라즈마는 C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, CHF3, CH2F3, F, NF3, Cl2, CCl4, BCl3 및 SiF4, 및 특히 O2, 또는 N2O와 같은 다른 가스들로 구성될 수 있다. 캐리어 가스들의 예들로는 N2, He, Ar 및 프로세스 가스들에 불활성인 다른 가스(예를 들어, 비반응성 가스)들이 포함된다.
[0032] 기판 지지 어셈블리(148)는 샤워헤드(130) 아래의 챔버(101)의 내부 체적(106)에 배치된다. 기판 지지 어셈블리(148)는 프로세싱 동안 기판(144)을 유지한다. 링(예를 들어, 단일 링)은 정전 척(150)의 일부를 덮을 수 있고, 프로세싱 동안 덮힌 부분이 플라즈마에 노출되는 것을 보호할 수 있다. 링은 일 실시예에서 실리콘 또는 석영일 수 있다. 내부 라이너는 기판 지지 어셈블리(148)의 주변부 상에 코팅될 수 있다. 내부 라이너는 Al2O3, Y2O3, YAG, Y4Al2O9를 포함하는 세라믹 화합물 및 Y2O3-ZrO2의 고용체와 같은 할로겐 함유 가스 저항 재료, 다른 희토류 함유 또는 비희토류 함유 세라믹 재료들, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 내부 라이너는 외부 라이너(116)와 동일한 재료들 제조될 수 있다.
[0033] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서 디바이스(170)들은 내부 체적(106) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서 디바이스(170)들은 샤워헤드(130) 근처(예를 들어, 샤워헤드(130)의 10cm)에 위치할 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 센서 디바이스들이 기판(144) 근처(예를 들어, 10cm 이내)에 위치할 수 있으며, 이는 반응 사이트 근처의 상태들을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
[0034] 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(148)는 정전 척(150)을 지지하는 받침대(152)를 포함한다. 정전 척(150)은 열 전도성 베이스 및 본드에 의해 열 전도성 베이스에 본딩된 정전 퍽을 더 포함하며, 본드는 일 실시예에서 실리콘 본드일 수 있다. 정전 척(150)의 열 전도성 베이스 및/또는 정전 퍽(electrostatic puck)은 기판 지지 조립체(148)의 측면 온도 프로파일을 제어하기 위해 하나 이상의 선택적인 내장 가열 엘리먼트들, 내장 열 절연체들, 및/또는 도관을 포함할 수 있다. 정전 퍽은 추가로 그루브, 메사 및 정전 퍽의 상부 표면에 형성될 수 있는 다른 표면 특징들과 같은 다수의 가스 통로들을 더 포함할 수 있다. 가스 통로들은 정전기 퍽에 천공된 홀들을 통해 헬륨과 같은 열 전달(또는 후면) 가스의 공급원에 유동가능하게 결합될 수 있다. 작동시, 배면 가스는 제어된 압력으로 가스 통로들에 제공되어 정전 퍽과 지지 기판(144) 사이의 열 전달을 향상시킬 수 있다. 정전 척(150)은 척킹 전원에 의해 제어되는 적어도 하나의 클램핑 전극을 포함할 수 있다.
[0035] 도 2는 본 개시내용의 실시예들에 따른 유동 제어 장치(200)를 묘사한다. 유동 제어 장치(200)는 제조 시스템에서 사용되는 프로세스 가스 및/또는 세정 가스의 질량 유량(flow rate)을 측정 및 제어하도록 구성될 수 있으며, MFC의 일 휴형으로 볼 수 있다. 유동 제어 장치(200)는 가스 유동 채널(240)을 통해 가스 공급원(160) 및 챔버(101)에 결합될 수 있다. 가스 유동 채널은 도 1의 공급 라인(112)에 대응될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 제어 장치(200)는 유동비 제어기(flow ratio controller) 또는 펄스형 질량 유동 시스템에 통합될 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, 유동 제어 장치(200)는 적어도 유동 조절기(210), 센서 디바이스(220) 및 프로세싱 디바이스(230)를 포함할 수 있다. 가스 공급원(160)으로부터의 가스는 흐름 조절기(210)를 통해 가스 흐름 채널(240)을 통해 정의된 흐름 경로(242)를 통과하여 챔버(101)로 흐른다. 다른 실시예들에서, 가스 유동 채널(240)은 챔버(101)가 아닌 다른 곳에서 종료될 수 있다. 예를 들어, 가스 유동 채널(240)은 가스를 개방 환경(예를 들어, 배기 시스템) 또는 폐쇄된 환경(예를 들어, 건물 또는 차량 환기 시스템)으로 전달할 수 있다.
[0037] 일부 실시예들에서, 유동 조절기(210)는 유동 경로(242)를 통한 가스 유동을 제한하도록 구성되고, 하나 이상의 유동 조절 밸브를 포함할 수 있으며, 이들은 각각 예를 들어 솔레노이드 밸브, 압전 밸브 또는 전동 밸브와 같은 작동가능한 밸브일 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 조절기는 밸브 외에 유동 또는 온도 감지 컴포넌트들과 같은 다른 컴포넌트들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 유동 조절기(210)는 열 기반 MFC, 압력 기반 MFC 또는 감쇠율 기반 MFC와 같은 MFC로서 기능한다.
[0038] 유동 조절기(210)가 열 기반 MFC로서 기능하는 일부 실시예들에서, 유동 조절기(210)는 가스 유동 채널(240)로부터 분기되는 모세관 바이패스 채널을 포함한다. (예를 들어, 프로세싱 디바이스(230) 또는 온보드 프로세싱 디바이스에 의해) 가스 유량에 비례하는 온도 델타를 계산하도록 모세관의 시작 및 끝에서 온도 센서들이 사용된다.
[0039] 유동 조절기(210)가 압력 기반 MFC로서 기능하는 일부 실시예들에서, 유동 조절기(210)는 유동 조절 밸브 및 온도 센서로부터 업스트림 및 다운스트림에 2개의 압력 변환기들을 포함한다. 가스 유량은 온도와 업스트림 및 다운스트림 압력의 제곱의 차이의 곱에 비례한다.
[0040] 유동 조절기(210)가 감쇠율 기반 MFC로 기능하는 일부 실시예들에서, 유동 조절기(210)는 미리 결정된 체적의 저장소로의 가스 유동을 제어하기 위한 밸브들 및 저장소 내의 감쇠 압력(decaying pressure)을 측정하기 위한 압력 센서를 포함한다. 가스 유량은 압력의 변화율에 비례한다.
[0041] 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(220)는 유동 조절기(210)로부터 다운스트림에 배치된다. 센서 디바이스(220)는 유동 조절기(210)의 일부(예를 들어, 유동 조절기(210)의 유동 조절 밸브에 인접)이거나, 유동 조절기(210)의 부근(예를 들어, 10센티미터 이내), 챔버(101) 또는 샤워헤드(130)의 입구 부근(예를 들어, 10센티미터 이내), 또는 챔버(101) 내부(센서 디바이스(170)들에 대해 도 1에 예시된 바와 같음, 이는 센서 디바이스(220)와 동일하거나 유사할 수 있음)에 있을 수 있다.
[0042] 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(220)는 MEMS 디바이스(222)를 포함하며, 이는 가스 유동의 상태들에 응답하는 하나 이상의 신호들을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, MEMS 디바이스(222)는 가스 온도 또는 가스 유량을 나타내는 하나 이상의 신호들 생성하도록 구성될 수 있다. 예시적인 MEMS 디바이스는 도 3과 관련하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(220)(및/또는 본 명세서에 기술된 다른 센서 디바이스들)는 1밀리초 미만의 과도 응답을 갖는 임의의 디바이스이고, MEMS 디바이스 또는 비-MEMS 디바이스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(220)는 MEMS 디바이스(222)가 유동 경로(242)에 직접 삽입되도록 가스 유동 채널(240)에 장착된다. 가스 누출을 방지하기 위한 씰(seal)이 형성되도록 센서 디바이스(220)가 가스 유동 채널에 결합된다. 일부 실시예들에서, 센서 디바이스(220)는 MEMS 디바이스(222)가 씰(예를 들어, 금속 씰)을 통해 고정되는 장착 플레이트를 포함한다.
[0043] 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스(230)는 CPU(central processing unit), 마이크로제어기, PLC(programmable logic controller), SoC(system on a chip), 서버 컴퓨터, 또는 다른 적절한 유형의 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 프로세싱 디바이스(230)는 유동 조절기(210)의 작동과 관련된 프로그래밍 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 디바이스(230)는 센서 디바이스(220) 및 선택적으로 유동 조절기(210)로부터 피드백 신호들를 수신하고, 온도, 유량 및/또는 가스 유동의 다른 파라미터들을 수신한다. 프로세싱 디바이스(230)는 수신된 피드백 신호들에 기초하여 유동 조절기(210)에 제어 신호들을 더 전송한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스(230)는 고속 피드백 프로세싱을 위해 구성되고, 예를 들어 EPM을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스는 챔버(101)를 사용하는 제조 프로세스를 위한 프로세스 레시피 또는 프로세스 레시피의 하나 이상의 단계들을 실행하도록 구성된다. 예를 들어, 레시피는 특정 시간에, 특정 지속시간 동안 및 특정 가스들에 대해 발생하도록 특정 유량들로 가스 유동들을 지정할 수 있다. 다른 예로서, 레시피는 하나 이상의 가스들의 펄스들을 지정할 수 있다.
[0044] 도 3a 및 도 3b는 당업자에게 친숙할 반도체 제조 기술들을 사용하여 제조될 수 있는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 MEMS 디바이스(300)의 평면도 및 측면도를 각각 예시한다. MEMS 디바이스(300)는 도 2와 관련하여 설명된 MEMS 디바이스(222)와 동일하거나 유사할 수 있다. MEMS 디바이스(300)의 전체 치수는 약 2mm 내지 약 10mm의 길이(L), 약 1mm 내지 약 5mm의 폭(W) 및 약 0.1mm 내지 약 1mm의 두께(T)에 의해 특징화될 수 있다. MEMS 디바이스(300)는 실질적으로 평면 형상을 갖는 세장형 지지 구조(302)를 포함한다. 세장형 지지 구조(302)는 실리콘, 그 위에 형성된 하나 이상의 산화물 층들을 갖는 실리콘, 또는 임의의 다른 적합한 재료와 같은 절연 재료 또는 반도체로 형성될 수 있다. 세장형 지지 구조물(302)은 그 공기역학적 특성을 개선할 수 있는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 테이퍼 영역은 나노와이어(308)와 같은 독립형 감지 엘리먼트가 매달려 있는 캐비티(306)를 추가로 정의할 수 있다.
[0045] 전극(304)은 세장형 지지 구조(302)의 평평한 단부로부터 나노와이어(308)까지 연장되는 세장형 지지 구조(302)의 표면 상에 배치되는 것으로 예시되어 있다. 전극(304)들은 하나 이상의 전도성 금속들로 형성될 수 있다. 전극들은 하나 이상의 디바이스(예, 프로세싱 디바이스(230))들이 동작가능하게 결합될 수 있는 전기 접점들의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전극(304)들의 일부는 전극(304)을 부식으로부터 보호하기 위해 세장형 지지 구조(302)의 내부를 통해 캡슐화되거나 형성될 수 있다.
[0046] 도 3c는 2개의 전극(304)들 사이에 매달린 나노와이어(308)의 확대도를 예시한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "나노와이어"라는 용어는 1 마이크로미터 미만의 적어도 2차원을 갖는 도전체를 지칭한다. 일부 실시예들에서, 나노와이어(308)는 백금과 같은 전극(304)들과 동일한 전도성 재료로 형성된다. 예를 들어, 나노와이어(308)는 세장형 지지 구조(302) 상에 금속(예를 들어, 백금)을 증착하고 세장형 지지 구조(302)를 선택적으로 에칭함으로써 형성될 수 있으며, 그 결과 공동(306)을 가로질러 매달린 독립형 나노와이어(308)가 생성된다. 일부 실시예들에서, 나노와이어(308)는 단일 연속 필라멘트일 수 있지만, 전도성 경로를 형성하도록 배열된 나노입자들 또는 나노튜브들로부터 형성될 수도 있다. 다른 연속적 또는 비연속적 구조들은 이러한 구조들이 배선을 통해 측정될 임피던스를 허용한다면 사용될 수 있다.
[0047] 나노와이어(308)는 직경 또는 폭/두께보다 긴 길이(LW)를 갖도록 제조되며, 그 치수들은 나노와이어(308)가 저속 및 고속 가스 유동 모두에 노출될 때 편향될 수 있도록 선택된다. 일부 실시예들에서, LW는 길이가 1밀리미터 미만, 예를 들어 약 1마이크로미터 내지 약 500마이크로미터, 또는 약 10마이크로미터 내지 약 200마이크로미터이다. 일부 실시예들에서, LW는 그 직경 또는 폭/두께보다 약 10 내지 약 100,000배 더 크다. 일부 실시예들에서, 나노와이어(308)는 약 50나노미터 내지 약 500나노미터의 직경 또는 두께/폭을 갖는 원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 당업자는 다른 치수들이 이용될 수 있음을 인식할 것이다.
[0048] 일부 실시예들에서, MEMS 디바이스(300)는 상이한 치수들을 따라 상이한 감도들을 갖는 다수의 센서 모드를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, MEMS 디바이스(300)는 고정 전류가 나노와이어(308)를 통과하여 나노와이어(308)의 온도를 상승시켜 저항을 증가시키는 CCA(constant current anemometry)를 위해 구성될 수 있다. 작동 중에, 와이어 위의 가스 유동은 대류를 통해 나노와이어(308)로부터 열을 제거하고, 일정한 전류 및 일정한 가스 속도에서의 저항은 정상 상태에 도달할 것이다. 가스 속도의 증가 또는 감소는 나노와이어(308)의 저항을 각각 감소 또는 증가시켜 측정된 전압 출력이 가스 유량 상관되도록 할 것이다.
[0049] 다른 예로서, MEMS 디바이스(300)는 EFV(elastic filament velocimetry)를 위해 구성될 수 있다. 가스 속도는 가스 유동에 의한 편향으로 인한 나노와이어(308)의 변형과 상관관계가 있을 수 있다. 이 동작에서, 작은 전류가 나노와이어(308)를 통과하여 무시할 수 있는 가열을 야기할 수 있다. 작동 중에, 가스 유동은 나노와이어(308)를 편향시켜 나노와이어(308)의 저항을 변화시키는 내부 응력을 야기한다. 저항의 변화는 가스 유량과 상관될 수 있다.
[0050] 일부 실시예들에서, 나노와이어(308)는 CCA 또는 EFV를 개별적으로 수행하기 위해 각각 사용될 수 있는 별도의 전극들 쌍들을 갖는 2개 이상의 나노와이어들과 MEMS 디바이스(300) 상에서 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 나노와이어들은 비공선적 배향으로 배향될 수 있다.
[0051] 이제 도 4 및 도 5를 참조하며, 이들은 유동 제어 장치(200)의 변형예들을 예시한다. 도 4는 본 개시내용의 실시예들에 따라 직렬로 연결된 다수의 센서 디바이스(220)들을 갖는 예시적인 유동 제어 장치(400)를 예시한다. 도 2와 관련하여 기술된 것과 동일하거나 유사할 수 있는 센서 디바이스(220)들이 가스 유동 채널(240)을 따라 다양한 위치들에서 직렬 구성으로 배열된다. 일부 실시예들에서, 2개, 3개 또는 그 이상의 센서 디바이스(220)들이 존재할 수 있다. 유동 조절기(210) 근처, 유동 조절기(210)로부터 다운스트림에 및 챔버(101) 근처에 위치된 센서 디바이스(220)는 프로세싱 디바이스(230)에 의해 가스 유동 채널(240)의 다양한 위치들에서 유량을 검증하여, 예를 들어 센서 디바이스(220) 들 중 하나 이상의 디바이스 내의 드리프트 또는 고장을 처리(account for)할 수 있다. 프로세싱 디바이스(230)는 또한 유동 조절기(210)를 제어할 때 신호 지연들을 처리하기 위해 유동 조절기(210)로부터 다양한 거리들에 있는 센서 디바이스(220)들로부터의 신호들을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가 센서 디바이스(220)들은 예를 들어 유동 조절기(210)로부터 업스트림에 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 센서 디바이스들이 배기/전방선(foreline) 유량 측정들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 가스 공급원(160) 근처의 센서 디바이스 및 유동 조절기(210)로부터 다운스트림에 있는 하나 이상의 센서 디바이스들은 반응 속도 또는 효율을 계산하기 위해 가스 공급원(160) 근처의 업스트림로부터의 모든 유량을 다운스트림의 유량(예를 들어, 배기/전방선 유량)과 비교하기 위해 프로세싱 디바이스(230)에 의해 사용될 수 있다.
[0052] 도 5는 본 개시내용의 실시예들에 따른 유동비 제어기(510)를 이용하는 예시적인 유동 제어 장치(500)를 예시한다. 프로세싱 디바이스(230) 및 그에 대한 연결부들이 도면을 가리지 않도록 도 5에서 생략된다. 유동비 제어기(510)는 유입 유동 경로(520)로부터의 가스 유동을 각각 가스 유동 채널들(532 및 534)에 의해 정의된 2개 이상의 개별 유동 경로들(522 및 524)로 분할하도록 구성될 수 있다. 센서 디바이스(220)들은 가스 유동들의 상태들을 모니터링하기 위해 유동 경로들(522 및 524)를 따라 다양한 위치들에서 병렬로(또는 다른 구성들로) 배열된다. 각각의 센서 디바이스(220)들은 유량 및/또는 온도를 나타내는 신호들을 생성한다. 2개 이상의 유동 경로들 내의 센서 디바이스(220)들로부터의 신호들은 프로세싱 디바이스(230)에 제공되고, 프로세싱 디바이스(230)는 이러한 다양한 유동 경로들로 전달되는 가스의 현재 비율을 결정하기 위해 이러한 신호들을 사용한다. 유동비 제어기(510)는 목표 유동비를 달성하기 위해 다양한 유동 경로들로 전달되는 가스의 양을 조정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 경로들(522 및 524) 또는 추가 유동 경로들을 통해 혼합 및 라우팅될 수 있는 하나 초과의 가스 유동이 유동비 제어기(510)에 의해 수용될 수 있다.
[0053] 도 6은 본 개시내용의 실시예들에 따라 유동 채널에서 질량 유동을 조절하기 위한 방법(600)을 예시한다. 방법(600)의 동작들의 일부 또는 전부는 예를 들어, 유동 제어 장치(200)의 프로세싱 디바이스(230)와 같은 유동 제어 장치의 프로세싱 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 동작들의 일부 또는 전부는 또한 MFC 또는 다른 적절한 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
[0054] 블록(610)에서, 프로세싱 디바이스(예를 들어, 프로세싱 디바이스(230))는 유동 조절 밸브(예를 들어, 유동 조절기(210)의 유동 조절 밸브)에 제어 신호를 전송하며, 이는 유동 채널(예를 들어, 가스 유동 채널(240))에서 질량 유동을 조절하도록 구성된다. 신호는 예를 들어 유동 조절 밸브에 대한 유동 임계값 또는 설정값(setpoint)을 나타낼 수 있으며, 이는 가스 유동 채널에 대한 목표 유량을 달성하도록 유동 조절 밸브를 작동시킨다. 일부 실시예들에서, 유동 조절 밸브는 압전 밸브, 솔레노이드 밸브 또는 전동 밸브와 같은 작동 가능한 밸브를 포함한다. 질량 유동은 기체 종, 비기체 종(예를 들어, 기화된 전구체) 또는 이들의 조합의 유동을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기술된 실시예들 중 임의의 실시예는 일반적으로 질량 유동에 사용될 수 있고 기체 종의 유동들에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
[0055] 블록(620)에서, 센서 디바이스(예를 들어, MEMS 디바이스(222))로부터의 피드백 신호가 프로세싱 디바이스에 의해 수신된다. 센서 디바이스는 MEMS 디바이스이거나 과도 응답이 1밀리초 이하인 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백 신호는 가스 유동의 상태(예를 들어, 가스 온도, 가스 속도 또는 유량, 가스 압력 등)를 나타낸다. 일부 실시예들에서, MEMS 디바이스는 (예를 들어, 도 2에 묘사된 바와 같이) 유동 조절 밸브로부터 다운스트림에 배치된다. 일부 실시예들에서, MEMS 디바이스는 (예를 들어, 도 4에 묘사된 바와 같이) 유동 조절 밸브로부터 업스트림에 배치된다. 일부 실시예들에서, MEMS 디바이스는 가스 유동 채널의 유동 경로(예를 들어, 유동 경로(242))에 직접 배치되는 독립형 감지 엘리먼트(예를 들어, 나노와이어(308))를 포함한다.
[0056] 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스에 의해 다수의 신호들이 수신되는 하나 초과의 MEMS 디바이스가 (예를 들어, 도 4 및 도 5에 묘사된 바와 같이) 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 MEMS 디바이스들 중 임의의 디바이스에 의해 생성된 피드백 신호들의 과도 응답은 1밀리초 미만이다.
[0057] 일부 실시예들에서, 유동 조절 밸브는 하나 이상의 센서 디바이스들을 포함하는 MFC의 일부이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 유동 조절 밸브는 열 기반 MFC, 압력 기반 MFC 또는 감쇠율 기반 MFC의 일부이다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스는 MFC 디바이스와 연관된 하나 이상의 센서 디바이스들로부터 신호들을 수신한다. 이러한 신호들은 전형적으로 약 100밀리초 이상의 과도 응답 속도를 갖지만, 프로세싱 디바이스는 이러한 신호들을 예를 들어 검증 또는 교정 목적들로로 MEMS 디바이스에 의해 수신된 신호와 비교할 수 있다.
[0058] 블록(630)에서, 프로세싱 디바이스는 MEMS 디바이스로부터의 피드백 신호에 기초하여 업데이트된 제어 신호를 계산한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스는 피드백 신호에 기초하여 질량 유동 온도, 질량 유동 압력, 질량 속도 또는 질량 유량, 또는 다른 파라미터를 계산한다. 일부 실시예들에서, 질량 유량의 감소 비율(즉, 가장 높은 측정 가능한 유량을 가장 낮은 측정 가능한 유량으로 나눈 것)은 적어도 200이다. 일부 실시예들에서, 업데이트된 제어 신호는 목표 유량이 달성되도록 보장하기 위해 유동 조절 밸브에 대한 새로운 임계값 또는 설정값에 대응한다. 예를 들어, 계산된 유량이 목표보다 큰 경우, 업데이트된 제어 신호는 유동 조절 밸브가 유동을 추가로 제한하도록 하는 새로운 임계값 또는 설정값에 대응한다. 일부 실시예들에서, 다중 MEMS 디바이스로부터 다수의 신호들이 수신되면, 프로세싱 디바이스는 예를 들어 다수의 신호들로부터 평균 신호를 계산하고/하거나 신호들의 불일치를 검출할 수 있다. 이러한 불일치는 MEMS 디바이스들 중 하나의 고장 또는 드리프트를 나타낼 수 있다.
[0059] 블록(640)에서, 프로세싱 디바이스는 업데이트된 제어 신호를 유동 조절 밸브에 전송한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 디바이스는 MEMS 디바이스로부터의 피드백 신호에 기초하여 하나 이상의 펄스화된 제어 신호들을 생성한다. 예를 들어, 펄스형 제어 신호는 유동 조절 밸브가 예를 들어 50밀리초 미만, 40밀리초 미만, 30밀리초 미만 또는 20밀리초 미만의 펄스 폭들을 갖는 가스 유동 펄스들을 생산하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(600)은 예를 들어 제조 시스템을 위한 프로세스 레시피의 실행의 일부로서 여러 사이클들에 걸쳐 수행된다.
[0060] 설명을 간단하게 하기 위해, 본 개시내용의 방법들은 일련의 액트들로 묘사되고 설명된다. 그러나, 본 개시내용에 따른 액트들은 다양한 순서들로 및/또는 동시에, 그리고 본 명세서에 제시 및 설명되지 않은 다른 액트들과 함께 발생할 수 있다. 또한, 개시된 발명의 대상에 따른 방법들을 구현하기 위해 예시된 모든 액트들이 요구되는 것이 아닐 수 있다. 또한, 당업자는 방법들이 대안적으로 상태 다이어그램 또는 이벤트들을 통해 일련의 상호 관련된 상태들로 표현될 수 있음을 이해하고 인식할 것이다. 추가로, 본 명세서에 개시된 방법들은 이러한 방법들을 수행하기 위한 명령어들을 컴퓨팅 디바이스들로 전송 및 전달하는 것을 용이하게 하기 위해 제조 물품 상에 저장될 수 있음을 이해해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "제조 물품(article of manufacture)"이라는 용어는 임의의 컴퓨터 판독 가능 디바이스 또는 저장 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 것으로 의도된다.
[0061] 도 7은 컴퓨터 시스템(700)의 예시적인 형태로 머신의 도식적 표현을 예시하며, 시스템 내에서 명령어(예를 들어, 머신이 본 명세서에서 논의된 방법론들 중 임의의 하나 이상의 방법론을 수행하게 하기 위한 것)들의 세트가 실행될 수 있다. 다른 구현들에서, 머신은 LAN, WAN, 인트라넷, 엑스트라넷 또는 인터넷의 다른 머신들에 연결(예를 들어, 네트워크 연결)될 수 있다. 머신은 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 머신으로서 동작하거나 피어 투 피어(또는 분산) 네트워크 환경에서 피어 머신으로서 동작할 수 있다. 머신은 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, PDA, 휴대폰, 웹 기기, 서버, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지 또는 해당 머신에서 수행할 액션들을 지정하는 명령어들의 세트를 (순차적으로 또는 달리) 실행할 수 있는 임의의 머신일 수 있다. 또한 단일 머신만 예시되어 있지만 "머신"이라는 용어는 여기에서 논의된 방법론들 중 임의의 하나 이상의 방법론을 수행하기 위해 개별적으로 또는 공동으로 명령어들의 세트(또는 다수의 세트들)을 실행하는 머신들의 임의의 집합을 포함하는 것으로 간주된다. 컴퓨터 시스템(700)의 컴포넌트들의 일부 또는 전부는 본 명세서에 기술된 임의의 전자 컴포넌트들(예를 들어, 프로세싱 디바이스(230) 또는 챔버(101) 또는 유동 조절기(210)의 동작과 관련하여 이용되는 임의의 전자 컴포넌트들)에 의해 이용되거나 이를 예시할 수 있다.
[0062] 예시적인 컴퓨터 시스템(700)은 버스(710)를 통해 서로 통신하는, 프로세싱 디바이스(프로세서)(702), 메인 메모리(704)(예를 들어, ROM, 플래시 메모리, 동기식 DRAM(SDRAM) 또는 램버스 DRAM(RDRAM)과 같은 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 등), 정적 메모리(706)(예를 들어, 플래시 메모리, SRAM(static random access memory) 등) 및 데이터 저장 디바이스(720)를 포함한다.
[0063] 프로세서(702)는 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등과 같은 하나 이상의 범용 프로세싱 디바이스들을 표현한다. 보다 구체적으로, 프로세서(702)는 CISC(complex instruction set computing) 마이크로프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로프로세서, 또는 다른 명령어 세트들을 구현하는 프로세서 또는 명령어 세트들의 조합을 구현하는 프로세서들일 수 있다. 프로세서(702)는 또한 ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), DSP(digital signal processor), 네트워크 프로세스 등과 같은 하나 이상의 특수 목적 프로세싱 디바이스들일 수 있다. 프로세서(702)는 본 명세서에서 논의된 동작들을 수행하기 위한 명령어(740)들을 실행하도록 구성된다.
[0064] 컴퓨터 시스템(700)은 네트워크 인터페이스 디바이스(708)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(700)은 또한 비디오 디스플레이 유닛(712)(예를 들어, 액정 디스플레이(LCD), 음극선관(CRT) 또는 터치 화면), 영숫자 입력 장치(714)(예를 들어, 키보드), 커서 제어 디바이스(716)(예를 들어, 마우스) 및 신호 생성 디바이스(722)(예를 들어, 스피커)를 포함할 수 있다.
[0065] 전력 디바이스(718)는 컴퓨터 시스템(700) 또는 그 컴포넌트들 중 하나 이상에 전력을 공급하는 데 사용되는 배터리의 전력 레벨을 모니터링할 수 있다. 전력 디바이스(718)는 전력 레벨의 표시, 컴퓨터 시스템(700) 또는 그 컴포넌트들 중 하나 이상의 종료 이전에 남아 있는 시간 윈도우, 전력 소비율, 컴퓨터 시스템이 외부 전원 또는 배터리 전력을 사용하고 있는지 여부에 대한 표시자, 다른 전력 관련 정보를 제공하기 위한 하나 이상의 인터페이스들을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 전력 디바이스(718)와 관련된 표시들은 원격으로 액세스 가능(예를 들어, 네트워크 연결을 통해 원격 백업 관리 모듈에 액세스 가능)할 수 있다. 일부 구현들에서, 전력 디바이스(718)에 의해 사용되는 배터리는 컴퓨터 시스템(700)에 로컬이거나 그로부터 원격인 무정전 전원 공급 장치(UPS)일 수 있다. 그러한 구현에서, 전력 디바이스(718)는 UPS의 전력 레벨에 대한 정보를 제공할 수 있다.
[0066] 데이터 저장 디바이스(720)는 본 명세서에 설명된 더 많은 방법론들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상의 방법론 또는 기능을 구현하는 명령어(740)들(예를 들어, 소프트웨어)의 하나 이상의 세트가 저장된컴퓨터 판독 가능 저장 매체(724)(예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체)를 포함할 수 있다. 이들 명령어(740)들은 또한 컴퓨터 시스템(700), 메인 메모리(704) 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 또한 구성하는 프로세서(702)에 의해 실행되는 동안 메인 메모리(704) 및/또는 프로세서(702) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 명령어(740)들은 추가로, 네트워크 인터페이스 디바이스(708)를 통해 네트워크(730)(예를 들어, 네트워크(14))에서 전송되거나 수신될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체(724)가 단일 매체인 것으로 예시적인 구현에서 도시되지만, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(724)는 명령어(740)들의 하나 이상의 세트들을 저장하는 단일 매체 또는 다중 매체(예를 들어, 중앙 집중식 또는 분산형 데이터베이스, 및/또는 연관 캐시들 및 서버들)를 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
[0067] 전술한 설명에서, 수많은 세부사항이 설명된다. 그러나, 본 개시내용의 혜택을 받는 당업자에게는 본 개시내용이 이러한 특정 세부 사항들 없이도 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 특정 실시예들이 본 명세서에 기술되었지만, 이들은 단지 예로서 제시된 것이며 제한이 아님을 이해해야 한다. 본 출원의 폭과 범위는 본 명세서에 기술된 실시예들 중 임의의 실시예에 의해 제한되어서는 안 되며, 다음 및 이후에 제출되는 청구범위 및 그 등가물에 따라서만 정의되어야 한다. 실제로, 본 명세서에 기술된 것들에 더하여, 본 개시내용의 다른 다양한 구현들 및 수정들이 전술한 설명 및 수반되는 도면들로부터 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 그러한 다른 구현들 및 수정들은 본 개시내용의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.
[0068] 설명의 일부를 형성하고 예시로서 특정 실시예들을 도시하는 첨부 도면을 참조하였다. 이들 개시된 실시예들은 당업자가 실시예들을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명되지만, 다른 실시예들이 사용될 수 있고 개시된 실시예들의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 개시된 실시예들에 대해 변경들이 행해질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 도시되고 설명된 방법들의 블록들은 일부 다른 실시예들에 표시된 순서대로 반드시 수행되는 것은 아니다. 또한, 일부 다른 실시예들에서, 개시된 방법들은 설명된 것보다 많거나 적은 블록들을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 본 명세서에서 별도의 블록들로 설명된 일부 블록들은 일부 다른 실시예들에서 결합될 수 있다. 역으로, 본 명세서에서 단일 블록으로 설명될 수 있는 것은 일부 다른 실시예들에서 다수의 블록들로 구현될 수 있다. 추가로, 접속사 "또는"은 달리 표시되지 않는 한 적절한 경우 본 명세서에서 포괄적인 의미인 것으로 의도되며, 즉, "A, B 또는 C"라는 문구는 "A", "B", "C", "A 및 B", "B 및 C", "A 및 C" 및 "A, B 및 C"의 가능성들을 포함하도록 의도된다.
[0069] "예" 또는 "예시적"이라는 단어는 본 명세서에서 예, 실례 또는 예증으로서 역할을 한다는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 "예" 또는 "예시적"으로 기술된 임의의 측면 또는 설계는 반드시 다른 측면 또는 설계보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되지 않는다. 오히려 "예" 또는 "예시적"라는 단어의 사용은 구체적인 방식으로 개념들을 제시하기 위한 것이다. 본 명세서에서 "약" 또는 "대략"이라는 용어가 사용되는 경우, 이는 제시된 공칭 값이 ±10% 이내의 정확성을 갖는 것을 의미하는 것으로 의도된다.
[0070] 또한, 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 및 "an")은 일반적으로 달리 명시되지 않는 한 또는 문맥상 단수형을 가리키는 것으로 명확하지 않는 한 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서 전반에 걸쳐 "실시예", "일 실시예", "일부 실시예들" 또는 "특정 실시예들"에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 나타낸다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치들에서 "실시예", "일 실시예", "일부 실시예들" 또는 "특정 실시예들"이라는 문구의 출현들이 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
[0071] 상세한 설명의 일부 부분들은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트들에 대한 동작들의 기호 표현들 및 알고리즘들의 관점에서 제시될 수 있다. 이러한 알고리즘 설명들 및 표현들은 데이터 프로세싱 분야의 숙련자가 그들의 작업의 내용을 다른 당업자에게 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용하는 방식이다. 여기에서 알고리즘은 일반적으로 원하는 결과로 이어지는 단계들의 자기 모순이 없는 시퀀스(self-consistent sequence)로 간주된다. 단계들은 물리량들의 물리적 조작들이 필요한 단계이다. 반드시 그런 것은 아니지만 일반적으로 이러한 양들은 저장, 전송, 결합, 비교 또는 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 이러한 신호들을 비트들, 값들, 엘리먼트들, 기호들, 문자들, 용어들, 숫자들 등으로 지칭하는 것이 주로 일반적인 용법상의 이유로 때로는 편리하다는 점이 입증되었다.
[0072] 그러나, 이들 및 유사한 용어들 모두는 적절한 물리량들과 연관되어야 하며 이러한 양들에 적용되는 단지 편리한 레이블이라는 점을 염두에 두어야 한다. 다음 논의에서 명백하게, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 설명 전반에 걸쳐 "수신", "검색", "전송", "계산", "생성", "프로세싱", "리프로세싱", "합산", "감산", "곱하기", "나누기", "최적화", "보정", "검출", "수행", "분석", "결정", "활성화", "식별", "수정", "변환", "적용", "유발", "저장", "비교" 등과 같은 용어를 사용하는 논의들은, 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적(예를들어, 전자적) 양들로서 표현되는 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 그러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 디바이스들 내에서 물리량들로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작하고 변환하는 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 액션들 및 프로세스들을 지칭한다는 것이 인지된다.
[0073] 또한, 특정 목적을 위해 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 본 개시내용이 본 명세서에서 설명되었지만, 당업자는 그의 유용성이 이에 제한되지 않으며 본 개시내용이 임의의 수의 목적들을 위해 임의의 수의 환경들에서 유리하게 구현될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 따라서, 아래에 설명된 청구항들은 그러한 청구항들이 권리를 가지는 등가물들의 전체 범위와 함께 본 명세서에 기술된 본 개시내용의 전체 범위 및 사상을 고려하여 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 질량 유동 제어 장치로서,
    가스 유동 채널(gas flow channel)에서 가스 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 밸브;
    상기 가스 유동의 상태에 응답하는 신호를 생성하도록 구성된 센서 디바이스 ― 상기 센서 디바이스의 과도 응답은 1밀리초 이하임 ―; 및
    상기 유동 조절 밸브 및 상기 센서 디바이스에 동작가능하게 결합된 프로세싱 디바이스 ― 상기 프로세싱 디바이스는 상기 센서 디바이스로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 유동 조절 밸브를 제어하도록 구성됨 ― 를 포함하는, 질량 유동 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 디바이스는 MEMS 디바이스를 포함하는, 질량 유동 제어 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 MEMS 디바이스는 독립형 감지 엘리먼트(free-standing sensing element)를 포함하는, 질량 유동 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 독립형 감지 엘리먼트는 상기 가스 유동 채널에 의해 정의되는 유동 경로에 직접 배치되는, 질량 유동 제어 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 디바이스에 의해 생성된 신호는 가스 유량(gas flow rate) 또는 가스 온도 중 하나 이상을 나타내는, 질량 유동 제어 장치.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 조절 밸브는 압전 밸브, 솔레노이드 밸브 또는 전동 밸브(motorized valve)를 포함하고, 상기 센서 디바이스는 상기 가스 유동 채널에서 상기 유동 조절 밸브로부터 다운스트림에 배치되는, 질량 유동 제어 장치.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질량 유동 제어 장치는 유동비 제어기 또는 펄스형 질량 유동 시스템에 통합되는, 질량 유동 제어 장치.
  8. 시스템으로서,
    프로세스 챔버;
    가스 공급원로부터 상기 프로세스 챔버로 가스를 전달하도록 배열된 가스 유동 채널;
    상기 가스 유동 채널에서 가스 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 밸브;
    상기 가스 유동의 상태에 응답하는 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 미세 전자기계(micro-electromechanical, MEMS) 디바이스들; 및
    상기 하나 이상의 MEMS 디바이스들로부터 수신된 신호들에 기초하여 유동 조절 밸브를 제어하기 위한 수단을 포함하는, 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 MEMS 디바이스들 중 적어도 하나의 디바이스는 상기 유동 조절 밸브로부터 다운스트림에 있고 상기 프로세스 챔버의 입구 근처에 배치되는, 시스템.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 MEMS 디바이스들 중 적어도 하나는 상기 유동 조절 밸브로부터 다운스트림에 있고 반응 사이트(reaction site) 근처의 상기 프로세스 챔버 내에 배치되는, 시스템.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 MEMS 디바이스들은 상기 유동 조절 밸브로부터 다운스트림에 있고 상기 가스 유동 채널을 따라 직렬로 배열된 복수의 MEMS 디바이스들을 포함하는, 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스는 상기 복수의 MEMS 디바이스들 각각으로부터 가스 유동 신호들을 수신하고 상기 복수의 MEMS 디바이스들 중 하나 이상에서의 드리프트(drift)를 처리하는 가스 유량을 계산하도록 구성되는, 시스템.
  13. 제8 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 조절 밸브는 상기 가스 유동 채널을 포함하는 복수의 가스 유동 채널들을 통해 가스 유동을 조절하는 유동비 제어기를 포함하고, 상기 하나 이상의 MEMS 디바이스들은 상기 복수의 가스 유동 채널들 사이에 각각 분포된 복수의 MEMS 디바이스들을 포함하는, 시스템.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 MEMS 디바이스들은 가스 유량 또는 가스 온도 중 하나 이상을 나타내는 신호들을 생성하도록 구성되는, 시스템.
  15. 방법으로서,
    프로세싱 디바이스에 의해 유동 채널의 질량 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 밸브에 제어 신호를 전송하는 단계;
    상기 프로세싱 디바이스에 의해, 상기 유동 조절 밸브로부터 다운스트림에 배치된 MEMS(micro-electromechanical) 디바이스로부터 상기 질량 유동의 상태를 나타내는 피드백 신호를 수신하는 단계;
    상기 프로세싱 디바이스에 의해, 상기 MEMS 디바이스로부터의 상기 피드백 신호에 기초하여 업데이트된 제어 신호를 계산하는 단계; 및
    상기 프로세싱 디바이스에 의해, 상기 업데이트된 제어 신호를 상기 유동 조절 밸브로 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 MEMS 디바이스는 독립형 감지 엘리먼트를 포함하는, 방법.
  17. 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 MEMS 디바이스에 의해 생성된 상기 피드백 신호는 질량 유량 또는 가스 온도 중 하나 이상을 나타내고, 상기 질량 유량의 감소 비율(turn-down ratio)이 적어도 200인, 방법.
  18. 제15 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 MEMS 디바이스에 의해 생성된 피드백 신호의 과도 응답은 1밀리초 미만인, 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 조절 밸브는 압전 밸브, 솔레노이드 밸브 또는 전동 밸브를 포함하는, 방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 디바이스에 의해, 상기 MEMS 디바이스로부터의 상기 피드백 신호에 기초하여 펄스형 제어 신호들을 생성하는 단계; 및
    상기 유동 조절 밸브가 30밀리초 미만의 펄스 폭들을 갖는 질량 유동 펄스들을 생산하도록 상기 유동 조절 밸브에 상기 펄스형 제어 신호들을 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
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