(57)【要約】【課題】ガスフローを測定する方法及び装置を提供する。【解決手段】一実施形態において、ガス制御のための較正回路を用いて、特に、裏側冷却、処理ガス分配、パージガス分配、クリーニング剤分配、キャリアガス分配及び修復ガス分配に利用されるガスフローを検証及び／又は較正する。【選択図】図１
2008089575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス源と、
入口、第１の出口及び第２の出口を有する誘導弁であって、前記第２の出口が処理チャンバに結合している誘導弁と、
前記ガス源と前記誘導弁の前記入口の間で流体結合された調整装置と、
前記誘導弁の前記第１の出口に流体結合されたオリフィスであって、前記処理チャンバと実質的に同じ耐フロー性を有するオリフィスと、
前記オリフィスを通るフローを受けるように構成されたセンシング回路とを含む処理チャンバを有する処理システムにおいてガスフローを測定する装置。
【請求項２】
前記調整装置が、蒸気分配モジュール、分流器、圧力コントローラ、調整器又はマスフローコントローラのうち少なくとも１つを含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記センシング回路が、較正容積を有するタンクを含む請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記センシング回路が、前記較正容積内に配置された振動部材を含む請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記センシング回路が、前記較正容積に配置されたガスの電気的又は磁気的特徴のうち少なくとも１つを検出するよう構成されたセンサを含む請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記センシング回路が、カンチレバーにより支持されたタンクを含む請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記センシング回路が、
前記ガスフローを受ける較正容積と、
前記センシング回路に入る前記ガスの流量及び／又は圧力を決める、前記較正容積中の前記ガスの少なくとも１つの特性及び／又は属性を測定するよう配列されたセンサとを含む請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記センシング回路が、
前記ガスフローを受ける非較正容積と、
前記センシング回路に入る前記ガスの流量及び／又は圧力を決める、前記非較正容積中の前記ガスの少なくとも１つの特性及び／又は属性における変化を測定するよう配列されたセンサとを含む請求項１記載の装置。
【請求項９】
ガスフローを流量制御装置により設定する工程と、
処理チャンバと実質的に同じ耐フロー性を有するオリフィスを通してセンシング回路へ前記流量制御装置から前記ガスを流す工程と、
前記センシング回路を用いて求められたフローを前記流量制御装置の設定と比較する工程と含む半導体処理システムにおいてガスフローを測定する方法。
【請求項１０】
終点に達するまで前記センシング回路に存在するガスの特徴をサンプリングする工程を含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記サンプリング工程が、信頼限界に達するまでサンプリングする工程を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記サンプリング工程が、データが所定の範囲内に収束するまでサンプリングする工程を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記サンプリング工程が、約５ミリ秒未満の頻度率でサンプリングする工程を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記ガスを前記センシング回路の較正容積へ流す工程と、
前記較正容積内の前記ガスの少なくとも１つの特性及び／又は属性をセンシングする工程と、
前記センシングされた特性及び／又は属性から前記センシング回路に入る前記ガスの流量及び／又は圧力を決める工程とを含む請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記ガスを前記センシング回路の非較正容積へ流す工程と、
前記非較正容積内の前記ガスの少なくとも１つの特性及び／又は属性をセンシングする工程と、
前記センシングされた特性及び／又は属性から前記センシング回路に入る前記ガスの流量及び／又は圧力を決める工程とを含む請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記センシング回路に入る前記ガスの前記流量及び／又は圧力を決めるのが、前記センシング回路上流の既知の容積を用いずに求められる請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
処理チャンバ及びセンシング回路に結合したガス源を有する処理システムを提供する工程であって、前記センシング回路が前記処理チャンバと実質的に同じ耐フロー性を有する工程と、
流量制御装置を設定して、目標量で前記ガス源からの処理ガスのフローを提供する工程であって、前記目標量が前記処理チャンバにおける基板処理について選択された所定の量であり、前記流量制御装置から出る前記フローが実際の量である工程と、
前記処理チャンバを迂回しながら、前記処理ガスを前記実際の量で前記センシング回路へ流す工程と、
前記実際の流量の測定表示をセンシングする工程と、
前記流量制御装置の前記設定を調節して、前記実際の量と前記目標量の差を補正する工程と、
前記処理ガスを前記流量制御装置から前記処理チャンバに流し、その中にある基板を処理する工程とを含む半導体処理システムにおいてガスフローを測定する方法。
【請求項１８】
前記センシング工程が、
前記処理ガスを較正容積へ流す工程と、
前記センシング回路に入る前記ガスの流量及び／又は圧力を決める、前記較正容積中の前記処理ガスの少なくとも１つの特性及び／又は属性を測定する工程とを含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記センシング工程が、
前記処理ガスを非較正容積へ流す工程と、
前記センシング回路に入る前記ガスの流量及び／又は圧力を決める、前記非較正容積中の前記処理ガスの少なくとも１つの特性及び／又は属性における変化を測定する工程とを含む請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記センシング工程が、
終点に達する、信頼限界に達する、又はデータが所定の範囲内に収束する、のうち少なくとも１つまで前記センシング回路に存在するガスの特徴をサンプリングする工程を含む請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（発明の分野)
本発明の実施形態は、一般的に、ガスフロー測定方法及び装置に関する。特に、本発明の実施形態は、一般的に、半導体処理チャンバ及び関連のユーティリティに提供されるガスフローを測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
(関連技術の説明)
ガスフローの正確な制御は、多くのマイクロエレクトロニクス装置製造処理にとって不可欠な、重要な処理制御属性である。半導体処理チャンバにおいて、基板と基板サポートの間にガスを提供することは、基板と基板サポートの間の熱伝達を改善するのに周知の方法である。これによって、基板温度制御の精度及び均一性が向上する。加えて、処理チャンバへ流れる処理ガスの正確な制御が、特に、限界寸法及びフィルム厚さ収縮で所望の処理結果を得るには必要である。更に、ガスを処理チャンバ流出ストリームに添加して、基板処理の環境影響を緩和してもよい。流出ストリームに添加されたガスを良好に制御することが、コスト有効性と適切な改善の両方を確保するのに必要である。
【０００３】
半導体処理チャンバに用いる従来のガス分配システムは、マスガスフローメータ（ＭＦＣ）を主たる流量調整装置として含む。しかしながら、ＭＦＣの精度は、実際のガスフローの不確実性に起因する複数の因子に影響される。例えば、ＭＦＣの精度は、一般的に、温度、ライン圧力及び容積の変化により変わる。ＭＦＣ不正確性によるガスフロー設定点からのずれは、処理欠陥、排出制御不良、貴重なガスの無駄の一因となる。
【０００４】
従来の圧力制御システムは比較的信頼性があることが証明されているが、既存の技術での実地経験によれば、フローのより正確な測定の需要が増えている。例えば、裏側基板冷却用途に用いるガスフローの制御が不良だと、基板温度制御不良となって、フィルム付着又はエッチング結果の不良を招き、次世代の回路設計には耐えられない。
【０００５】
従って、ガスフローを測定する改善された方法及び装置で、半導体処理システムにおけるガスの分配がより高い信頼性及び精度で行われることが求められている。
【概要】
【０００６】
ガスフローを測定する方法及び装置が提供される。一実施形態において、ガスフローを測定する較正回路を利用して、特に、裏側冷却、処理ガス分配、パージガス分配、クリーニング剤分配、キャリアガス分配及び修復ガス分配に利用されるガスフローを検証及び／又は較正する。
【０００７】
一実施形態において、処理システムにおいてガスフローを測定する装置は、ガス源、誘導弁、オリフィス、調整装置及びセンシング回路を含む。調整装置は、ガス源及び誘導弁の入口の間で流体結合されている。オリフィスは、誘導弁の第１の出口に流体結合されており、処理チャンバと実質的に同じ耐フロー性を有している。センシング回路は、オリフィスを通過するガスのフローを受けるように構成されている。
【０００８】
一実施形態において、センシング回路は、ガスフローを受けるのに較正容積を利用する。較正容積中のガスから測定された特性及び／又は属性から、センシング回路に入るガスの流量及び／又は圧力を検証する。
【０００９】
他の実施形態において、センシング回路は、ガスフローを受ける非較正容積を利用する。非較正容積中のガスの経時で測定された特性及び／又は属性における変化から、センシング回路に入るガスの流量及び／又は圧力を検証する。
【００１０】
他の実施形態において、調整装置は、蒸気分配モジュール、分流器、圧力コントローラ、調整器又はマスフローコントローラのうち少なくとも１つを含む。他の実施形態において、センシング回路は、較正容積を有するタンクを含む。他の実施形態において、センシング回路は較正容積に配置された振動部材を含む。他の実施形態において、センシング回路はセンサを含み、これは、較正容積中に配置されたガスの電気的又は磁気的特徴のうち少なくとも１つを検出するよう構成されている。更に他の実施形態において、センシング回路はカンチレバーにより支持されたタンクを含む。
【００１１】
半導体処理システム中のガスフローを測定する方法も提供されている。一実施形態において、半導体処理システムにおいてガスフローを測定する方法は、ガスフローを流量制御装置により設定する工程と、処理チャンバと実質的に同じ耐フロー性を有するオリフィスを通してセンシング回路へ流量制御装置からガスを流す工程と、センシング回路を用いて求められたフローを流量制御装置の設定と比較する工程とを含む。
【００１２】
他の実施形態において、本方法は、終点に達するまでセンシング回路に存在するガスの特徴をサンプリングする工程を含む。他の実施形態において、本方法は、信頼限界に達するまでサンプリングする工程を含む。他の実施形態において、本方法は、データが所定の範囲内に収束するまでサンプリングする工程を含む。更に他の実施形態において、本方法は、約５ミリ秒未満の頻度率でサンプリングする工程を含む。
【詳細な説明】
【００１３】
図１に、例示の半導体処理チャンバ１２０に結合された本発明のガス分配システム１４０の一実施形態を有する基板処理システム１００の簡略図を示す。処理チャンバ１２０は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、エッチチャンバ、イオン注入、熱処理、アッシング、脱気、配向又はその他真空処理技術を実施するように構成されている。
【００１４】
処理チャンバ１２０は、チャンバ本体１２２に配置された基板サポート１２４を含む。基板サポート１２４は、通常、処理中、基板１２６を支持する。基板サポート１２４は、通常、熱伝達ガス（以降、裏側ガスと呼ぶ）を、基板１２６と基板サポート１２４の間で画定された領域１１８へ分配するために中に形成された通路を含む。領域１１８のサイズは図１では明瞭にするために誇張してある。一般的な裏側ガスとしては、ヘリウム、窒素及びアルゴンが例示される。
【００１５】
チャンバ本体１２２は、通常、少なくとも１つの処理ガス入口１２８とポンピングポート１３４とを含む。処理ガス入口１２８は、通常、従来から知られている通り、処理及び任意でその他のガスを、処理チャンバ１２０の内部容積に与えて、基板処理を促進する。チャンバ本体１２２に入るガスは、ガス分配板又はシャワーヘッド１３０により基板１２６全体に分配される。
【００１６】
ポンピングポート１３４は、チャンバ本体１２２中に形成されている。ポンピングポート１３２は、通常、ポンピングシステムに結合されていて、このシステムは、チャンバ圧力を制御し、処理副生成物をチャンバ本体１２２の内部容積から除去する。ポンピングシステムは、一般的に、図示されていない１つ以上の真空ポンプ及びスロットル弁を含む。
【００１７】
処理ガスポート１４４を提供して、流出ストリームが流れる管１６０に修復ガスを分配し、ポンピングポート１３４を介してチャンバ本体１２２から出すようにしてもよい。例えば、ガスを与えて、有害な反応副生成物、過剰な処理ガス又はガス状チャンバ廃棄物と反応させ、且つ／又は吸収して、流出ストリームから特定の材料の除去及び／又は回収を促してもよい。
【００１８】
パージポート１３２を、チャンバ本体１２２に与えてもよい。不活性ガスをパージポート１３２を通して、処理チャンバ１２０に提供して、処理ガス及び／又は処理副生成物がチャンバ１２０の特定の領域に入るのを防いでもよい。パージガスとしては、窒素及びヘリウムが例示される。
【００１９】
ガスは、通常、１つ以上のガス分配回路から入口ポート１２８、領域１１８、パージポート１３２及び処置ガスポート１４４に入る。各ガス分配回路は、通常、中を流れるガスを正確に制御するための機構を有しており、そのうち少なくとも１つは、本発明のガス分配システム１４０として構成されていてもよい。簡潔にするために、１つのガス分配システム１４０が、入口ポート１２８、領域１１８、パージポート１３２及び処置ガスポート１４４に夫々送られるガス分配ライン１１２、１１４、１１６、１３８に結合して示されている。実際には、各ライン１１２、１１４、１１６、１３８は夫々、専用の別個の回路ガス分配システム１４０に結合されている。
【００２０】
一実施形態において、ガス分配システム１４０は、ガス源１０２、マスフローメータ（ＭＦＣ)１４２、誘導弁１０６及び較正回路１０４を含む。誘導弁１０６は、ガス源１０２からのフローを、較正回路１０４又はライン１１２、１１４、１１６、１３８のうちの１つに管１１０を通して選択的に向ける。ＭＦＣ１４２はガス源１０２と誘導弁１０６の間に配置されている。通常、ＭＦＣ１４２を利用して、ガス源１０２から、較正回路１０４か管１１０へのフローをモニター及び制御して、ガス分配システム１４０を処理チャンバ１２０へ結合する。
【００２１】
較正回路１０４は、ガスフローを正確に測定するよう構成されている。較正回路１０４は、オリフィス１０８とセンシング回路１４６とを含む。オリフィス１０８は、センシング回路１４６と誘導弁１０６の間に配置されている。オリフィス１０８のサイズは、その制限によって固定フロー条件が維持されるようなものとする。一実施形態において、オリフィスのサイズは、実際の処理チャンバ１２０の制限をシミュレートして選択する。これによって、処理チャンバ１２０に流れるＭＦＣ１４２と同様の条件が作成されて、そこで較正回路１０４を用いてフローを検証する。実際の処理チャンバ１２０へのフローは必要としない。オリフィスは、実験、実証的分析又はその他好適な方法により求められる。一実施形態において、オリフィス１０８は、オリフィスの下流圧力を測定し、所望の圧力が得られるまでオリフィスサイズを調節することにより求められる。他の実施形態において、オリフィスのサイズを選択して、実際の処理チャンバ１２０の制限とは異なるものとしてもよい。ただし、フローが固定フロー条件に維持される場合に限る。
【００２２】
オリフィス１０８は、臨界フロー（例えば、固定フロー）状態をセンシング回路１４６に形成するようなサイズとする。センシング回路１４６への臨界フローとは、フローがマスフロー及びオリフィス１０８のアパーチャサイズにより決まることを意味する。オリフィス１０８上流のフロー（例えば、ＭＦＣ１４２での）は一定で、圧力変動に影響されないため、上流容積をフロー計算中に考慮する必要はない。
【００２３】
オリフィス１０８は固定又は可変制限であってよい。一実施形態において、オリフィス１０８は機械加工されたアパーチャである。他の実施形態において、オリフィス１０８は、ニードル弁等調節可能なものであってもよい。
【００２４】
図２は、センシング回路１４６の一実施形態の概略図である。センシング回路１４６は、通常、中に配置された振動部材２０４を有するタンク２０２を含む。センサ２０６は、振動部材２０４と、振動部材２０４の振動周波数の測定表示をプロセッサ２０８に提供するのに好適なやり方でインタフェースする。これは、タンク２０２内のガス密度に相互に関連している。一実施形態において、センサ２０６は加速度計又はその他好適なセンサである。
【００２５】
一実施形態において、タンク２０２は既知又は所定の容積を有する。オリフィス１０８を通ってガス源１０２からセンシング回路１４６に流れるガスは、タンク２０２内部の圧力、及びタンク２０２内のガスの密度を増加する。タンク２０２の容積が既知であるため、振動部材２０４の周波数は、タンク２０２内のガスの質量と相互に関連している。振動部材２０４の振動周波数における変化は、既知のタンク容積を与えると、タンク２０２内の密度変化に関連した情報を与える。これはまた、ＭＦＣ１４２を通るマスフローにも関係する。このように、振動部材の周波数を利用して、ＭＦＣ１４２を通るフローを検証及び／又は較正する。
【００２６】
他の実施形態において、タンク２０４の容積は既知でなくてもよい。本実施形態においては、振動部材２０４の周波数における変化を用いて、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証及び／又は較正する。
【００２７】
図３は、センシング回路３００の他の実施形態の概略図である。センシング回路３００は、概して、振動部材２０４と、その中に配置された第２の部材３０２とを有するタンク２０２を含む。第２の部材３０２は、振動部材２０４の反対に位置している。第１のセンサ２０６は、振動部材２０４と、振動部材２０４の振動周波数の測定表示をプロセッサ２０８に提供するのに好適なやり方でインタフェースする。第２のセンサ３０４は、第２の部材３０２と、第２の部材３０２の振動周波数の測定表示をプロセッサ２０８に提供するのに好適なやり方でインタフェースする。
【００２８】
振動部材２０４は一定の周波数で駆動してよい。振動部材２０４からのエネルギーは、タンク２０２内に配置されたガスを通して移動して、第２の部材３０２が一定の周波数で振動する。第２の部材３０２の振動は、振動部材２０４とは異なる位相シフト及び振動振幅を有する。これらの量は、センサ２０６、３０４により測定され、タンク内の圧力変化に関連しており、経時にわたって、マスフローに関連する。これを利用して、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証及び／又は較正する。
【００２９】
図４は、センシング回路４００の他の実施形態の概略図である。センシング回路４００は、概して、表面４０４からカンチレバー配向で装着されたタンク４０２を含む。タンク４０２内のガスの質量は、カンチレバータンクの偏向に関連しており、これは、センサ４０６により測定される。センサ４０６はひずみゲージ又はＬＶＤＴ等の距離測定装置であってもよい。ガスがタンク４０２へ流れると、タンク４０２内のガスの圧力及び密度が増加して、タンク４０２の配向を変化させる。これは、タンク４０２に添加されたガスの追加質量と相互に関連している。タンク内のガス質量の変化によるタンク配向の変化は、センサ４０６により測定される。このように、センサ４０６からの情報を利用して、ＭＦＣ１４２を検証及び／又は較正する。
【００３０】
図５は、センシング回路５００の他の実施形態の概略図である。センシング回路５００は、概して、タンク５０２、変位装置５０４及びセンサ５０６を含む。タンク５０２は較正容積を有する。変位装置５０４を動作させて、タンク５０２を振動させる等して、タンク５０２を動かす。変位装置５０４は、トランスデューサ、アクチュエータ又はその他好適な振動生成装置である。加速度計又はその他好適な検出器であるセンサ５０６は、タンク５０２とインタフェースして、プロセッサ２０８にタンク振動周波数の測定表示を提供する。タンク５０２内のガスの質量が増加すると、振動周波数が予測できるやり方で変化する。これは、タンク５０２へのマスフローを示す。このように、センサ５０６により得られる情報を利用して、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証する。
【００３１】
他の実施形態において、タンク５０２の壁は、変位装置５０４により摂動して振動する。タンク５０２内の圧力が変化すると、壁にかかる応力が変化し、振動の周波数が予測可能に変化する。振動は、センサ５０６により測定される。容積が既知であるため、経時による圧力変化は、センシング回路５００に入るマスフローに関連し、これを利用して、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証及び／又は較正する。
【００３２】
図６は、センシング回路６００の他の実施形態の概略図である。センシング回路６００は、タンク６０２、信号生成器６０４及びセンサ６０６を含む。タンク６０２は較正容積を有する。信号生成器６０４及びセンサ６０６はタンク６０２の内側又は外側に装着されていてよい。
【００３３】
一実施形態において、信号生成器６０４は、タンク６０２の較正容積内側に音響パルスを生成するように構成されている。音響パルスの局所速度は、媒体（例えば、タンク内のガス）の密度及び温度に関係している。音響パルスの速度は、センサ６０６により測定され、タンク６０２内のガスの密度に関係している。タンク６０２の容積が既知であるため、タンク６０２内のガスの質量は、センサ情報を用いて求められ、これを利用して、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証及び／又は較正する。
【００３４】
他の実施形態において、信号生成器６０４は、ＲＦ信号又はその他電磁パルスをタンク６０２に提供して、タンク内のガスの密度を測定してもよい。これらの信号の特徴は、圧力により予測可能に変化する。センサ６０６を利用して、信号の特徴の少なくとも１つの測定表示を与える。経時による測定された特徴の変化は、センシング回路６００へのマスフローと相互に関連しており、これを利用して、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証及び／又は較正する。
【００３５】
他の実施形態において、センサ６０６は、タンク６０２内のガスの電気的又は磁気的特徴のうち少なくとも１つの変化を検出するように構成されている。電気的又は磁気的特徴は、圧力により予測可能に変化し、センサ６０６により測定される。センサ６０６により与えられたガスの電気的又は磁気的特徴の変化の測定を用いて、回路６００を通る流量を求める。経時による圧力変化は、タンク６０２の既知の容積におけるマスフローに関連しており、これを利用して、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証及び／又は較正する。
【００３６】
図７は、センシング回路７００の他の実施形態の概略図である。センシング回路７００は、概して、中にピストン７０４を有するタンク７０２を含む。ピストン７０４は既知の重量及び表面積を有する。ピストン７０４は、タンク７０２内の圧力に応じて対向部材７０６に対して配置される。対向部材７０６はスプリングで、且つ／又はガスの容積を密閉している。ピストン７０４を動かすのに必要な力は、ピストン７０４上の圧力と共に、ピストン７０４の質量及び表面積、対向部材７０６のスプリング力から決まる。これは、制御するか、ピストン変位の関数として知ることができる。一実施形態において、センサ７０８は、ピストン７０４とインターフェースして、ピストンに作用する力が直接求められる。他の実施形態において、センサ７０８は、ピストン７０４の変位を求めるように構成されている。力は、ピストン７０４の表面積により圧力に関連しており、既知の容積での経時による圧力変化は、タンク７０４へのマスフローに関連しており、これを利用して、ＭＦＣ１４２を通る流量を検証及び／又は較正する。
【００３７】
図８は、センシング回路８００の他の実施形態の概略図である。センシング回路８００は、概して、中にピストン７０４を有するタンク８０２を含む。オリフィス１０８からのフローが、夫々ピストン７０４の上下に配置された第１と第２の入口８１０、８１２を通してタンク８０２へと提供される。ピストン７０４は既知の特徴を有しており、入口８１０、８１２を流れるフローの比に比例して変位される。少なくとも１つのセンサを利用して、ピストン７０４の相対変位を求める。図８に示す実施形態において、センサ８０４、８０６を利用して、ピストン７０４の変位を求める。これは、ＭＦＣ１４２を流れるフローと相互に関連している。
【００３８】
図９は、センシング回路９００の他の実施形態の概略図である。センシング回路９００は、概して、切り替え弁９０８を通るオリフィス１０８に結合した複数のタンク（タンク９０２、９０４、９０６として図示）を含む。各タンク９０２、９０４、９０６は異なる範囲の流量で用いる異なる較正容積を有する。例えば、タンク９０２の容積は小さく、タンク９０４の容積は中間で、タンク９０６の容積は大きい。弁９０８を利用して、回路９００中のフローを、容積に釣り合った流量を有するタンクへ向けて、適当なサンプリング期間にわたって良好なデータ分解能が得られるようにする。例えば、低い流量を測定するときは、小タンク９０２を利用して、特定の期間にわたる特定の圧力上昇についてより大きな時間分解能を得る。このように、低流量だと、小タンク９０２は、経時による急速な圧力上昇を得るのを促して、短いサンプル期間で良好な解像度を有するデータセットを与える。逆に、大タンク９０８を利用すると、そう急速でない経時による圧力上昇が得られ、高流量で良好な分解能を有するデータを与える。更に、大タンク９０８だと、長期間にわたってデータサンプルが得られる。というのは、このタンクは小タンク９０２よりも大きな容積を有していて、完全なデータセットが得られる前に、高流量で充填されるからである。圧力上昇に関するデータは、上述した技術、又はその他好適な代替を用いて得られる。
【００３９】
圧力上昇の複数のデータサンプルを利用して、フロー計算の精度を改善することによって、ＭＦＣ１４２の実際の流量の信頼性を上げることができる。上述したセンシング回路は夫々、バイパスループとダンプラインを含み、これによって、タンクを迅速に空にしたり再充填でき、更なるサンプルの迅速な取得が促進される。データサンプルは十分な速度で得られ、適当な期間で、データ点の統計的に妥当なサンプル集団が得られる。一実施形態において、サンプリングの頻度率は約５ミリ秒未満である。これによって、短い試験期間で大きなデータセットが得られて、データの精度が増大し、試験の適切な終点が迅速に識別される。
【００４０】
一実施形態において、データサンプルを得るために利用するセンサ／機器を組み合わせた測定誤差を分析して、全体の計算に与える影響を求める。この情報を利用して、信頼限界を求め、且つ／又は調節する。
【００４１】
他の実施形態において、データサンプルを得るために利用するセンサ／機器を組み合わせた測定誤差を利用して、測定データにおけるランダム誤差分布をシミュレートする。シミュレートされた誤差を各データサンプルに加える。ランダムに加えた誤差の影響を取り消すのに必要なサンプルの数を計算し、試験終点として利用する。このようにして、正確な計算を最短の試験期間内で得る。
【００４２】
例示のバイパスループ２５０及びダンプライン２５２を図２の実施形態に示す。オリフィス１０８からのフローはまずタンク２０２へ入って、圧力（密度及び／又は質量）が測定される。センシング回路２００を通るフローは、バイパスループ２５０を通る弁２５６により迂回されて、第２の弁２５８を開いて、ダンプライン２５２を通してタンク２０２を空にする。ダンプライン２５２を真空源２６０に結合して、タンク２０２からのガスの除去を促進してもよい。タンク２０２が十分に空になったら、第２の弁２５８を閉じ、オリフィス１０８からのフローを弁２５６によりタンク２０２に戻して、続くサンプルを得る。ＭＦＣ１４２を流れるフローの正確な測定を与えるデータセットが得られるまでこの処理を複数回繰り返す。
【００４３】
データセットを受けるプロセッサ２０８は、統計的収束技術及び／又は古典的なロバスト統計を用いて、フロー検証／較正の適切な終点を求める。例えば、既知の精度及びセンシング回路の測定装置の再現性に基づいて計算された好適な収束に達したら、サンプリングを終了してよい。或いは、サンプリング終点は、フローを連続的に計算し、平均値に対する収束を追跡することにより、動的に求めてもよい。
【００４４】
収束の所望のレベルは、所定のレベルであっても、信頼限界を用いて動的に求めてもよい。試験が指定の信頼レベルに達したら、試験を終える。試験を終える１つの方法は、測定装置の既知の誤差レベルを用いて、収束に必要なサンプルの数を計算するのに用いることである。予測法を用いて、サンプルのその数が取れたら、検証を自動的に終わらせる。終点を求める他の方法は、フローを連続的に再計算して、平均値へのその収束をモニターすることである。試験を実施する際、集めたサンプルの夫々の組み合わせを用いて、瞬間のフローを計算する。計算したフローが所望のレベルに収束したら、試験を終わらせる。測定エラー及び全体のシステムに与える影響をモデル化する多変数モデル及び統計を用いて、計算の精度を増大してもよい。このモデルは、異なるパラメータの相互作用を示し、最良のパラメータの選択を支援する。
【００４５】
開始及び終了圧力及び／又は密度の多数のサンプルを用いると精度が増す。両読み取り値の測定誤差は、各読取り値の多数のサンプルを平均することにより減って、試験の実際の圧力デルタがより正確になる。
【００４６】
多変数モデル及び統計を用いて、個々の測定の誤差及び全体のシステム誤差へのそれらの影響をモデル化する。これらのモデルを用いて、最良のパラメータ及びシステム限界を求める。前の技術の組み合わせを用いて、流量計算の精度を更に増大する。
【００４７】
操作中、フローは、タンク内の上昇技術の標準レートを用いて求める。タンクの入口にあるオリフィスのサイズは、タンクに入る音速流を作成するようなものとする。タンクに入るフローは、ＭＦＣからのフロー及びオリフィスのサイズにのみ関係している。タンク圧力は、ＭＦＣに影響しないため、フローは一定のままとすることができる。更に、オリフィスでの音の条件によって、上流圧力の変化を防ぐため、オリフィス上流のガスラインにおけるガス質量は一定のままである。この条件下では、ガスライン上流容積はフロー計算に利用しないため、上流容積計算の必要がなくなり、全体のフロー計算における不確実性が減じる。
【００４８】
タンク入口でのオリフィスは、チャンバ注入と同様の制限を模しているため、ＭＦＣは、例えば、ベンチ又は据付け前試験中、物理的に存在する実際のチャンバを必要とすることなく、シミュレートされたチャンバ条件下で較正できる。或いは、例えば、新たなロットの基板を実施する前に行われる定期的検査等、チャンバが操作中になったら、ＭＦＣを流れるフローは、所望であれば、較正回路を用いて検証及び／又は較正してもよいものと考えられる。
【００４９】
較正回路を利用して、ＭＦＣ以外の流量制御装置を検証及び／又は較正してもよい。例えば、較正回路を利用して、蒸気分配モジュール、分流器、圧力制御器及び調整器、特に、流量制御装置からの流量（密度及び／又は圧力）を検証及び／又は構成してよい。
【００５０】
このように、ＭＦＣの特徴付けを有利に行う較正回路を有するガス分配システムを利用して、ガスを処理システムに提供する。革新的な較正回路を利用して、特に、裏側冷却、処理ガス分配、パージガス分配、クリーニング剤分配、キャリアガス分配及び修復ガス分配に利用されるガスフローを測定、検証及び／又は較正する。ガスフロー制御の精度及びサンプリング時間は最新技術よりも改善されて、コスト有効性及び次世代装置のロバスト処理が可能となる。
【００５１】
上述は本発明の実施形態に係るものであるが、本発明のその他又は更なる実施形態はその基本的な範囲から逸脱することなく考案してよく、その範囲は特許請求の範囲により決まる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
本発明の上述した特徴が詳細に理解できるよう、上に簡単にまとめた本発明を、実施形態を参照してより具体的に説明する。そのうちいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本発明の代表的な実施形態を例示するだけであり、その範囲を制限するものではなく、本発明は他の同様に有効な実施形態も認められることに留意すべきである。
【００５３】
【図１】従来の半導体処理チャンバ及び本発明の較正回路を有するガス分配システムの簡略図である。
【図２】〜
【図９】センシング回路の様々な実施形態を有する較正回路の簡略図である。
【００５４】
理解を促すために、図面間で共通する同一構成要素を示すのに、可能な場合は、同一の参照番号を用いている。一実施形態の構成は、特に挙げていないが、他の実施形態にも有利に組み込まれるものと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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