特許 7382339 ＭＥＭＳに基づくコリオリ質量流コントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-08

(45)【発行日】2023-11-16

(54)【発明の名称】ＭＥＭＳに基づくコリオリ質量流コントローラ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/84 20060101AFI20231109BHJP

【ＦＩ】

G01F1/84

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2020552898

(86)(22)【出願日】2019-03-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-08-12

(86)【国際出願番号】 US2019024583

(87)【国際公開番号】W WO2019191428

(87)【国際公開日】2019-10-03

【審査請求日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】62/650,657

(32)【優先日】2018-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スミス・デニス

(72)【発明者】

【氏名】レイマー・ピーター

(72)【発明者】

【氏名】ゴパラクリシャナン・スダカー

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００３７７０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２９９２０４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ １／８４

Ｂ８１Ｂ ３／００－ ７／０４

Ｂ８１Ｃ １／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量流コントローラ組立体であって、
キャビティ、複数の内部通路、第１の注入口、第１の流出口、第２の注入口、および第２の流出口を画定する筐体と、
前記筐体に接続され、前記筐体の前記第２の流出口に流体で連結された注入口および前記筐体の前記第２の注入口に流体で連結された流出口を有し、前記筐体の前記第２の流出口から前記筐体の前記第２の注入口まで流体の流れを制御するように構成された弁と、
前記キャビティ内に配列された微小電気機械（ＭＥＭＳ）コリオリ流量センサであって、前記複数の内部通路の少なくとも１つにより前記筐体の前記第１の注入口に流体で連結された注入口を含み、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサを通って流れる流体の質量流量および密度のうち少なくとも一方を測定するように構成されたＭＥＭＳコリオリ流量センサと
を備え、
前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサの流出口は、複数の内部通路の少なくとも１つにより前記筐体の前記第２の流出口に流体で連結され、
前記筐体の前記第２の注入口は、前記複数の内部通路の少なくとも１つにより前記筐体の前記第１の流出口に流体で連結される質量流コントローラ組立体。

【請求項2】

請求項１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記筐体は、
第１の筐体部分と、
前記第１の筐体部分に接続した第２の筐体部分と、
前記第２の筐体部分に接続した第３の筐体部分と
を含み、
前記キャビティは、前記第２の筐体部分と前記第３の筐体部分の間で画定される質量流コントローラ組立体。

【請求項3】

請求項２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記弁は、前記第３の筐体部分に接続され、前記質量流コントローラ組立体は、前記弁に近接して前記第３の筐体部分に接続されたプリント回路基板をさらに備える質量流コントローラ組立体。

【請求項4】

請求項２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第１の筐体部分は、前記第１の注入口、および前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサの注入口と流体でつながっている取り外し可能なフィルタを含む質量流コントローラ組立体。

【請求項5】

請求項３に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第３の筐体部分により画定された第１のキャビティ内に配列された第１のコネクタプラグをさらに備える質量流コントローラ組立体。

【請求項6】

請求項５に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第１のコネクタプラグは、複数の導体を誘導し、前記複数の導体の第１の端部は、複数のボンドワイヤによりそれぞれ前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサに接続される質量流コントローラ組立体。

【請求項7】

請求項６に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第３の筐体部分の第２のキャビティ内に配列された第２のコネクタプラグをさらに備える質量流コントローラ組立体。

【請求項8】

請求項７に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第２のコネクタプラグは、前記複数の導体を誘導し、前記複数の導体の第２の端部は、前記プリント回路基板上にそれぞれ配列された複数のトレースに接続される質量流コントローラ組立体。

【請求項9】

請求項８に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記複数のトレース、前記複数の導体、および前記複数のボンドワイヤにより前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサに接続されるコントローラをさらに備える質量流コントローラ組立体。

【請求項10】

請求項１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記流体はガスを備え、前記質量流コントローラ組立体の構成要素のガスに暴露される表面は、
非金属材料から作られる、または
非金属コーティングでコートされる
うちの一方である質量流コントローラ組立体。

【請求項11】

請求項２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第１の筐体部分、前記第２の筐体部分、および前記第３の筐体部分を一緒に接続する複数の締結具をさらに備える質量流コントローラ組立体。

【請求項12】

請求項１１に記載の質量流コントローラ組立体であって、
前記第１の筐体部分と前記第２の筐体部分の間に配列された第１のシールと、
前記第２の筐体部分と前記第３の筐体部分の間に配列された第２のシールと
をさらに備える質量流コントローラ組立体。

【請求項13】

請求項１に記載の質量流コントローラ組立体であって、
前記筐体の前記第１の注入口に接続された注入管と、
前記筐体の前記第１の流出口に接続された流出管と
をさらに備える質量流コントローラ組立体。

【請求項14】

請求項１３に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記注入管および前記流出管は、金属から作られ、非金属コーティングを含む質量流コントローラ組立体。

【請求項15】

請求項１４に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記非金属コーティングは、原子層堆積を使用して堆積させられる質量流コントローラ組立体。

【請求項16】

請求項１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、半導体材料から作られた、測定中に共鳴周波数で振動させられる、内径が１０μｍ～１００μｍの範囲の管を含む質量流コントローラ組立体。

【請求項17】

請求項１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、１００ｓｃｃｍ未満の流量を測定するように構成される質量流コントローラ組立体。

【請求項18】

請求項１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記筐体は、ステンレス鋼、アルミニウム、ガラス、セラミック、プラスチック、および半導体の材料からなるグループから選択された材料から作られる質量流コントローラ組立体。

【請求項19】

請求項２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、前記キャビティ内で前記第２の筐体部分に接合される質量流コントローラ組立体。

【請求項20】

請求項２に記載の質量流コントローラ組立体であって、
前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、ホウ素を含まないケイ素表面を含み、
前記第２の筐体部分は、ステンレス鋼から作られ、
前記ホウ素を含まないケイ素表面は、前記キャビティ内で前記第２の筐体部分に接合される質量流コントローラ組立体。

【請求項21】

請求項１６に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、
前記管の動きに応答して信号を発生させる、前記管に近接して配列された静電容量検出回路と、
制御回路であって、
前記管の共鳴周波数で前記管を振動させるように構成されたアクチュエータ回路、および
前記静電容量検出回路から前記信号を受信するように構成された読出回路
を含む制御回路と
を含む質量流コントローラ組立体。

【請求項22】

基板処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で基板を支持するように配列された基板支持物と、
処理ガス混合物を前記処理チャンバに配送するように構成され、請求項１に記載の質量流コントローラ組立体を備えるガス配送システムと
を備える基板処理システム。

【請求項23】

流れ制御システムであって、
並列に配列された、請求項１に記載のＮ個の質量流コントローラ組立体であって、Ｎは２以上の整数であるＮ個の質量流コントローラ組立体と、
前記Ｎ個の質量流コントローラ組立体の第１の注入口に接続された第１の弁と
を備え、
前記Ｎ個の質量流コントローラ組立体の流出口は、一緒に接続される流れ制御システム。

【請求項24】

請求項２３に記載の流れ制御システムであって、前記Ｎ個の質量流コントローラ組立体と並列に接続されたバイパスオリフィスをさらに備える流れ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年３月３０日に提出された米国仮特許出願第６２／６５０，６５７号明細書の利益を主張する。上記で参照した出願の開示全体は、参照により本明細書に組み入れられる。

【0002】

本開示は、基板処理に関し、より詳細には微小電気機械（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ、ＭＥＭＳ）コリオリ流量センサを含む質量流コントローラを使用して、基板処理システム内のガスなどの流体の流れを制御することに関する。

【背景技術】

【0003】

ここで提供する背景の記述は、一般に本開示の関連を提示するためのものである。この背景技術の節で記述する範囲で、本出願で名前を挙げた発明者の著作物だけではなく、提出時点で他の点では従来技術とみなされなくてよい記述の様態も、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術と認められない。

【0004】

基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板上で膜を堆積させ、エッチングし、灰化し、洗浄し、または他の方法で扱うために使用される。扱う間に基板を処理チャンバ内に配列し、１つまたは複数のガス混合物に暴露してよい。いくつかの例では、プラズマを使用して、化学反応を起こさせてよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

質量流コントローラを使用して、基板処理チャンバに配送されるガスの計量を制御する。化学蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）、および／または原子層エッチング（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ、ＡＬＥ）などの処理用のより最近のレシピは、比較的低いガス流量および高速のガス交換時間を必要とする。熱または圧力に基づく質量流コントローラなどの現在の質量流コントローラをこれらの用途で使用するとき、いくつかの問題に遭遇してきた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

質量流コントローラ組立体は、キャビティ、複数の内部通路、第１の注入口、第１の流出口、第２の注入口、および第２の流出口を画定する筐体を含む。弁は筐体に接続され、筐体の第２の流出口に流体で連結された注入口、および筐体の第２の注入口に流体で連結された流出口を有する。弁は、筐体の第２の流出口から筐体の第２の注入口に至る流体の流れを制御するように構成される。微小電気機械（ＭＥＭＳ）コリオリ流量センサは、キャビティ内に配列され、複数の内部通路の少なくとも１つにより筐体の第１の注入口に流体で連結された注入口を含み、ＭＥＭＳコリオリ流量センサを通って流れる流体の質量流量および密度のうち少なくとも一方を測定するように構成される。ＭＥＭＳコリオリ流量センサの流出口は、複数の内部通路の少なくとも１つにより筐体の第２の流出口に流体で連結される。筐体の第２の注入口は、複数の内部通路の少なくとも１つにより筐体の第１の流出口に流体で連結される。

【0007】

他の特徴では、筐体は、第１の筐体部分と、第１の筐体部分に接続された第２の筐体部分と、第２の筐体部分に接続された第３の筐体部分とを含む。キャビティは、第２の筐体部分と第３の筐体部分の間に画定される。

【0008】

他の特徴では、弁は第３の筐体部分に接続される。プリント回路基板は、弁に近接して第３の筐体部分に接続される。第１の筐体部分は、第１の注入口と、およびＭＥＭＳコリオリ流量センサの注入口と、流体でつながっている取り外し可能なフィルタを含む。

【0009】

他の特徴では、第１のコネクタプラグは、第３の筐体部分により画定された第１のキャビティ内に配列される。第１のコネクタプラグは、複数の導体を誘導する。複数の導体の第１の端部は、複数のボンドワイヤによりそれぞれＭＥＭＳコリオリ流量センサに接続される。第２のコネクタプラグは、第３の筐体部分の第２のキャビティ内に配列される。第２のコネクタプラグは、複数の導体を誘導する。複数の導体の第２の端部は、それぞれプリント回路基板上に配列された複数のトレースに接続される。

【0010】

他の特徴では、コントローラは、複数のトレース、複数の導体、および複数のボンドワイヤによりＭＥＭＳコリオリ流量センサに接続される。流体はガスを備える。質量流コントローラ組立体の構成要素の、ガスに暴露される表面は、非金属の材料から作られる、または非金属コーティングでコートされるうちの一方である。

【0011】

他の特徴では、複数の締結具は、第１の筐体部分、第２の筐体部分、および第３の筐体部分を一緒に接続する。第１のシールは、第１の筐体部分と第２の筐体部分の間に配列される。第２のシールは、第２の筐体部分と第３の筐体部分の間に配列される。

【0012】

他の特徴では、注入管は、筐体の第１の注入口に接続される。流出管は、筐体の第１の流出口に接続される。注入管および流出管は、金属から作られ、非金属コーティングを含む。非金属コーティングは、原子層堆積を使用して堆積させられる。

【0013】

他の特徴では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、半導体材料から作られた、測定中に共鳴周波数で振動させられる、内径が１０μｍ～１００μｍの範囲の管を含む。ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、１００ｓｃｃｍ未満の流量を測定するように構成される。筐体は、ステンレス鋼、アルミニウム、ガラス、セラミック、プラスチック、および半導体の材料からなるグループから選択された材料から作られる。ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、キャビティ内で第２の筐体部分に接合される。

【0014】

他の特徴では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、ホウ素を含まないケイ素表面を含む。第２の筐体部分は、ステンレス鋼から作られる。ホウ素を含まないケイ素表面は、キャビティ内で第２の筐体部分に接合される。

【0015】

他の特徴では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、管の動きに応答して信号を発生させる、管に近接して配列された静電容量検出回路を含む。制御回路は、管の共鳴周波数で管を振動させるように構成されたアクチュエータ回路と、静電容量検出回路から信号を受信するように構成された読出回路とを含む。

【0016】

基板処理システムは、処理チャンバを備える。基板支持物を処理チャンバ内に配列して、基板を支持する。ガス配送システムは、処理チャンバに処理ガス混合物を配送し、質量流コントローラ組立体を含む。

【0017】

流れ制御システムは、並列に配列されたＮ個の質量流コントローラ組立体を含み、ここでＮは２以上の整数である。第１の弁は、Ｎ個の質量流コントローラ組立体の第１の注入口に接続される。Ｎ個の質量流コントローラ組立体の流出口は、一緒に接続される。バイパスオリフィスは、Ｎ個の質量流コントローラ組立体と並列に接続される。

【0018】

本開示の適用可能性の領域は、詳細な説明、特許請求の範囲、および図面からさらに明らかになるであろう。詳細な説明および特有の例は、例示だけを目的とすることが意図され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【0019】

本開示は、詳細な記述および添付図面からより完全に理解されるようになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明による、微小電気機械（ＭＥＭＳ）に基づくコリオリ流量センサを伴う質量流コントローラ（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＭＦＣ）を含む基板処理システムの機能構成図である。

【0021】

【図2】本開示による、ＭＥＭＳコリオリ流量センサを含むＭＦＣ組立体のワイヤフレーム透視図である。

【0022】

【図3】本開示による図２のＭＦＣ組立体の第１の側面図のワイヤフレーム図である。

【0023】

【図4】本開示による図２の弁および制御組立体の反対側の側面図のワイヤフレーム図である。

【0024】

【図5A】本開示による、第２の筐体部分にＭＥＭＳコリオリ流量センサを取り付けることを例示する側面横断面図である。

【図5B】本開示による、第２の筐体部分にＭＥＭＳコリオリ流量センサを取り付けることを例示する側面横断面図である。

【0025】

【図5C】本開示によるＣ字形シールの平面図である。

【図5D】本開示によるＣ字形シールの側面図である。

【0026】

【図6A】本開示による、第２の筐体部分にＭＥＭＳコリオリ流量センサを取り付けるための方法の例を示す流れ図である。

【図6B】本開示による、第２の筐体部分にＭＥＭＳコリオリ流量センサを取り付けるための方法の例を示す流れ図である。

【0027】

【図7】ＭＥＭＳコリオリ流量センサ用コントローラおよびＭＥＭＳコリオリ流量センサの部分の例に関する概略の電気的機能構成図である。

【0028】

【図8】より高い質量流量に適応させるために並列に接続された多重ＭＥＭＳコリオリＭＦＣの機能構成図である。

【0029】

【図9】並列に接続された多重ＭＥＭＳコリオリＭＦＣ、およびより高い質量流量に適応させるためのバイパス経路の機能構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図面では、類似要素および／または同一要素を識別するために参照番号を再利用することがある。

【0031】

本開示による基板処理システムおよび基板処理方法は、半導体基板用基板処理チャンバに配送される１つまたは複数のガス流の質量流量および／または密度などの流れパラメータを測定するための微小電気機械（ＭＥＭＳ）コリオリ流量センサを含む質量流コントローラ（ＭＦＣ）に関する。上述の説明は、ガスの質量流の測定について記述しているが、本開示は、液体または液体の混合物、およびガスなどの他の流体の質量流制御に関する。さらに、本開示は、半導体処理環境での質量流制御について記述しているが、前記の開示は、任意の他の環境での質量流測定に適用される。

【0032】

本明細書で記述するいくつかの例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、半導体処理および半導体材料を使用して製作される。基板処理システムでガス配送システムにより配送されるガスは、最大６０ｐｓｉｇまでの比較的高い圧力で配送されてよい。本開示によるシステムおよび方法は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサが故障した場合にＭＥＭＳコリオリ流量センサの周囲でガス封じ込めを提供する。いくつかの例では、ＭＦＣ組立体の近接する筐体部分またはブロックの間に画定されるキャビティ内にＭＥＭＳコリオリ流量センサを搭載して、ＭＥＭＳコリオリ流量センサが故障した場合にガスの封じ込めを提供する。

【0033】

本明細書で記述するいくつかの例では、ＭＦＣ組立体の注入口からＭＦＣの流出口に至るガス流路は、金属を含まない。いくつかの例では、ガス流路は、ステンレス鋼などの金属から作られた注入管および流出管などのいくつかの構成要素を含む。金属から作られ、ガスに暴露される、注入管、流出管、内部通路、シールなどの表面は、非金属コーティングでコートされる。いくつかの例では、ＭＦＣ組立体の１つまたは複数の筐体部分またはブロックは、ガス流用の内部通路を画定する。いくつかの例では、筐体の一部分は、非金属材料でコートされた金属から作られる。あるいは、筐体の一部分は、非金属材料から作られる。ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、１つまたは複数の半導体材料から作られる。弁は、非金属材料から、または非金属コーティングでコートされた、ガスに暴露される表面を伴って金属材料から作られてよい。

【0034】

いくつかの例では、多重ＭＥＭＳコリオリ流量センサを（バイパス管路ありで、またはなしで）並列に配列して、単一ＭＥＭＳコリオリ流量センサを使用して他の方法で適応させてよい流量よりも高い流量に適用させる。

【0035】

いくつかの例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、注入口、管、流出口、アクチュエータ回路、および検出回路を含む。コリオリ質量流センサを使用して、ステンレス鋼管を使用して高流量で質量流量および密度を測定してきたが、ステンレス鋼管は、２００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）未満の流量などのより低い流量に使用することができない。本明細書で記述する、提案する用途のいくつかは、１００ｓｃｃｍ未満の流量で、いくつかの状況では３０ｓｃｃｍ未満または１０ｓｃｃｍ未満の流量でさえ、流れ制御を必要とすることがある。

【0036】

測定すべき流量が低いことに起因して、ステンレス鋼管の直径は、製造するのが困難である、または不可能である。換言すれば、所望の質量流量を測定するためには、管の内径は、典型的にはステンレス鋼管およびより高い流量のために使用されるはるかに大きな直径ではなく、典型的には数１０μｍ（たとえば、３０μｍなどの１００μｍ未満）のオーダーである。追加で、１次共鳴は、剛性を質量で割った比のルートにより決定される。ステンレス鋼、およびケイ素などの半導体材料は、同等の剛性値を有するが、ケイ素は、はるかに小さな質量を有する。したがって、ケイ素は、より高い共鳴周波数を有する。その結果、ケイ素を使用する質量流センサは、振動により引き起こされる雑音をより受けにくい。

【0037】

ＭＥＭＳコリオリ流量センサの管は、半導体材料を使用して半導体処理中に製作される。たとえば、所望の形状をした管の所定のプロファイルの２分の１を第１の基板および第２の基板の外部表面の中にエッチングすることにより管を形成してよい。所定のプロファイルは、半円形の、楕円の、長方形の、「Ｕ字」形の、および／または他のプロファイルを含んでよい。所定の半分のプロファイルをエッチングした後、第１の基板および第２の基板は、向かい合った半分のプロファイルと直接接触して配列され、整列する。次いで、第１の基板および第２の基板を一緒に接合する。次いで、等角堆積処理を使用して、整列したプロファイルの内面上に薄層を堆積させて、管を生み出す。たとえば、管は、ケイ素、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、または他の半導体材料から作られてよい。その後、管は、第１の基板および第２の基板から取り除かれる。たとえば、第１の基板および第２の基板の材料は、材料選択制エッチング処理を使用して溶解される、または取り除かれる。

【0038】

使用中、ＭＥＭＳコリオリ流量センサの注入口にガスまたは液体などの流体を入力する。流体は、注入口を通過し、管が振動したときにＭＥＭＳコリオリセンサの管の周囲を流れ、流出口から出る。測定中、コントローラは、アクチュエータを制御して、管の共鳴周波数で管を振動させて、検出回路が発生させた信号を受信し、処理し、信号に基づき流体の質量流量および密度を正確に計算する。ＭＥＭＳ流量センサは、センサを通って流れる流体の質量流量と密度の両方を正確に測定する。測定は、温度および圧力に依存しない。

【0039】

いくつかの例では、管は、近接した注入口および流出口を伴う、「Ｄ字」形状のループなどの湾曲したループを形成する。アクチュエータは、管の共鳴周波数で管を振動させる。管の中に流体を導入したとき、振動の共鳴周波数は、管および管内の流体に関連して慣性が増大するために変化する。振動の共鳴周波数の変化（Δｆ_B）は、流体の密度（ρ）に正比例する、すなわちΔｆ_B∝ρである。

【0040】

流体が管の周囲を移動するとき、振動軸から離れて移動する流体は、管の注入口近くで振動軸から離れて伸長する管の第１のセクションに力を加える。流体に対して戻して加えられる力により、流体は、管の角運動量と調和する角運動量の増加を体験する。流体が、流出口の近くで振動軸に向かって戻って伸長する管の第２のセクションを通って振動軸に向かって戻って移動するとき、流体は、その角運動量が低下するようになるように第２のセクションに力を加える。

【0041】

その結果、管の第１のセクションは、管の中央部分に対して負の位相シフトを体験する（たとえば、第１のセクションは遅れる）のに対して、管の第２の部分は、管の中央部分に対して正の位相シフトを体験する（たとえば、第２のセクションは、管の中央部分の前に振動する）。第１の部分と第２の部分の間の位相差の程度は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサの管を通って流れる質量および質量流量の量に正比例する。

【0042】

ＭＥＭＳコリオリ流量センサを通る流体の質量流量は、次式に示すように、管の第１の部分と第２の部分の間の位相シフトまたは時間遅れに関係がある。

【数1】

式中、Ｋ_uは管の温度依存性剛性であり、Ｋは形状依存性因子であり、ｄは管の幅であり、τは時間遅れであり、ωは振動周波数または振動数であり、Ｉ_uは管の慣性である。

【0043】

ＭＥＭＳコリオリ流量センサのΔｆ_Bを調べることにより測定される管の密度測定値を使用して慣性Ｉ_uを計算してよく、その結果、ＭＥＭＳコリオリ流量センサを通って移動する流体の質量流量の正確な読取値が得られる。その結果、ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、密度と質量流量の両方を正確に決定することができる。

【0044】

いくつかの例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、密度に関係がある第１の信号および質量流量に関係がある第２の信号を含む、少なくとも２つの信号をコントローラに提供する。たとえば、一方の信号は、管の振動周波数測定値を含んでよく、他方の信号は、位相シフトまたは時間遅れの測定値を含んでよい。コントローラは、信号を受信し、ＭＥＭＳコリオリ流量センサを通って移動する流体の密度および質量流量を計算する。コントローラは、ＭＥＭＳコリオリ流量センサの流出口（または注入口）に配列された弁の開口部を調節して、流体の流れを所望の流量に調節する。ソレノイド弁、圧電弁、およびＭＥＭＳ弁を含むさまざまなタイプの弁が企図される。

【0045】

さまざまなタイプのＭＥＭＳコリオリ流量センサに関係がある追加情報を、Ｊ． Ｈａｎｅｖｅｌｄ、Ｔ． Ｓ． Ｊ． Ｌａｍｍｅｒｉｎｋ、Ｍ． Ｊ． ｄｅ Ｂｏｅｒ 、およびＲ． Ｊ． Ｗｉｅｇｅｒｉｎｋ、「Ｍｉｃｒｏ－Ｃｏｒｉｏｌｉｓ Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｒｅａｄｏｕｔ（一体化した静電容量読出を伴うマイクロコリオリ質量流センサ）」、９７８－１－４２４４－２９７８－３／０９、Ｉ．Ｅ．Ｅ．Ｅ． Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、２００９年、ならびにＤ． Ｓｐａｒｋｓ、Ｒ． Ｓｍｉｔｈ、Ｓ． Ｍａｓｓｏｕｄ－Ａｎｓａｒｉ、およびＮ． Ｎａｊａｆｉ、「Ｃｏｒｉｏｌｉｓ Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ、 Ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｓｉｎｇｌｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｅａｌｅｄ ＭＥＭＳ Ｃｈｉｐ（単一真空密封ＭＥＭＳチップを伴うコリオリ質量流、密度、および温度の検出）」、Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒ 、Ａｃｔｕａｔｏｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、２００４年で見いだすことができ、これら両方は、この文書によって全体が参照により本明細書に組み入れられる。

【0046】

次に図１を参照すると、例示的基板処理システム１２０が示されている。容量結合プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）を使用するエッチング、化学蒸着法、または原子層堆積（ＡＬＤ）用の処理チャンバを示すが、本明細書で記述するＭＥＭＳに基づくコリオリ質量流コントローラおよび方法を使用して、任意の他のタイプの基板処理システム内の流体の質量流量および／または密度を検出することができる。たとえば、本明細書で記述するＭＥＭＳに基づくコリオリ質量流コントローラおよび方法は、遠隔プラズマまたは誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）を使用する基板処理システムで使用することができる。追加で、基板処理システムは、スピンチャック、エッチングシステム、堆積システムなどのような、精密な質量流制御および／または密度の測定値を必要とする任意の他の半導体設備で使用することができる。

【0047】

基板処理システム１２０は、基板処理システム１２０の他の構成要素を取り囲み、かつ（使用する場合には）ＲＦプラズマを包含する処理チャンバ１２２を含む。基板処理システム１２０は、上部電極１２４および静電チャック（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｈｕｃｋ、ＥＳＣ）１２６、または他の基板支持物を含む。堆積中、基板１２８はＥＳＣ１２６の上に配列される。

【0048】

単なる例として、上部電極１２４は、処理ガスを導入して分配するシャワーヘッドなどのガス分配機器１２９を含んでよい。ガス分配機器１２９は、処理チャンバの最上部表面に接続された一方の端部を含む茎状部分を含んでよい。基底部分は、概して円筒状であり、処理チャンバの最上部表面から間隔を置いて配置された場所で、茎状部分の反対側端部から放射状に外側に伸長する。シャワーヘッドの基底部分の基板を向く表面またはフェースプレートは、前駆物質、反応物、エッチングガス、不活性ガス、キャリアガス、他の処理ガス、またはパージガスが流れる複数の孔を含む。あるいは、上部電極１２４は、導電性プレートを含んでよく、処理ガスは、別の手法で導入されてよい。

【0049】

ＥＳＣ１２６は、下部電極の役割を果たすベースプレート１３０を含む。ベースプレート１３０は、セラミック製マルチゾーン加熱プレートに対応してよい加熱プレート１３２を支持する。加熱プレート１３２とベースプレート１３０の間に耐熱性層１３４を配列してよい。ベースプレート１３０は、ベースプレート１３０を通して冷却液を流すための１つまたは複数のチャネル１３６を含んでよい。

【0050】

プラズマを使用する場合、ＲＦ発生システム１４０は、ＲＦ電圧を発生させ、上部電極１２４および下部電極（たとえば、ＥＳＣ１２６のベースプレート１３０）の一方にＲＦ電圧を出力する。上部電極１２４およびベースプレート１３０の他方は、直流接地されてよい、交流接地されてよい、または電源に接続されていなくてよい。単なる例として、ＲＦ発生システム１４０は、整合および分配ネットワーク１４４により上部電極１２４またはベースプレート１３０に供給されるＲＦ電力を発生させるＲＦ電力発生器１４２を含んでよい。他の例では、プラズマを誘導的に、または遠隔で発生させてよい。

【0051】

ガス配送システム１５０は、１つまたは複数のガス供給源１５２－１、１５２－２、…、および１５２－Ｎ（集合的にガス供給源１５２）を含み、ここでＮは１以上の整数である。ガス供給源１５２は、弁１５４－１、１５４－２、…、および１５４－Ｎ（集合的に弁１５４）ならびに質量流コントローラ１５６－１、１５６－２、…、および１５６－Ｎ（集合的に質量流コントローラ１５６）により多岐管１６０に接続される。単一のガス配送システム１５０を示すが、２つ以上のガス配送システムを使用することができる。

【0052】

温度コントローラ１６３は、加熱プレート１３２内に配列された複数の熱制御要素（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｌｅｍｅｎｔ、ＴＣＥ）１６４に接続されてよい。温度コントローラ１６３を使用して、複数のＴＣＥ１６４を制御して、ＥＳＣ１２６および基板１２８の温度を制御してよい。温度コントローラ１６３は、チャネル１３６を通る冷却液の流れを制御するために、冷却液組立体１６６に通じていてよい。たとえば、冷却液組立体１６６は、冷却液ポンプ、貯蔵器、および／または１つもしくは複数の温度センサを含んでよい。温度コントローラ１６３は、冷却液組立体１６６を動作させて、チャネル１３６を通して冷却液を選択的に流して、ＥＳＣ１２６を冷却する。

【0053】

弁１７０およびポンプ１７２を使用して、処理チャンバ１２２から反応物を排出してよい。システムコントローラ１８０を使用して、基板処理システム１２０の構成要素を制御してよい。

【0054】

次に図２～図４を参照すると、ＭＦＣ組立体２００は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサを取り囲む筐体２０１を含む。いくつかの例では、筐体２０１は、一緒に取り付けられた第１の筐体部分２０４、第２の筐体部分２０８、および第３の筐体部分２１０を含む。以下でさらに示し、記述するように、１つまたは複数のシールまたは密封リングを使用して、第１の筐体部分２０４、第２の筐体部分２０８、および／または第３の筐体部分２１０の間にシールを提供して、１次流体密封または２次流体密封を提供する。いくつかの例では、第１の筐体部分２０４、第２の筐体部分２０８、および／または第３の筐体部分２１０は、ステンレス鋼もしくはアルミニウムなどの金属から、またはガラス、セラミック、プラスチック（限定するわけではないがポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）など）などの非金属材料から、または半導体材料から作られる。

【0055】

図２および図３では、弁および制御部分２１２は、第３の筐体部分２１０に近接して配列される。第１の筐体部分２０４は、注入管２１３に接続される。いくつかの例では、注入管２１３は、ステンレス鋼などの金属材料から作られる。いくつかの例では、注入管２１３は、注入管２１３の内面上に形成された非金属コーティング２１４を含む。いくつかの例では、非金属コーティング２１４は、その上にＡＬＤなどの処理を使用して堆積された半導体材料を含む。いくつかの例では、非金属コーティングは、ケイ素（Ｓｉ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_xＮ_y）（ここでｘおよびｙは整数である）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、または他の材料などの材料を含む。いくつかの例では、非金属コーティングは、５ｎｍ以下の厚さを有するが、より厚い、またはより薄いコーティングを使用することができる。

【0056】

第１の筐体部分２０４は、ガスまたは液体などの流体を受け入れるための注入管２１３に流体で接続された注入口２１６を含む。流出管２１７は、流れ測定および流れ制御の後に弁を使用して出力するための流出口２１８に接続される。いくつかの例では、流出管２１７はまた、その内面上に非金属コーティング２１４を含んでよい。いくつかの例では、第１の筐体部分２０４は、第１の筐体部分２０４内に画定されたキャビティ２２０（図３）内に取り外し可能に受け入れられるフィルタ要素２１９をさらに含む。フィルタ要素２１９は、ＭＦＣ組立体２００に入る流体をフィルタ処理する。他の例では、第１の筐体部分２０４は省略され、流体は、フィルタ処理なしで第２の筐体部分２０８に入力される。

【0057】

第２の筐体部分２０８は、第１の筐体部分２０４に近接して配列され、密封されて第１の筐体部分２０４と接触する。第２の筐体部分２０８は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２を受け入れるためのキャビティ２２１（図３）を画定する。第２の筐体部分２０８はまた、以下でさらに記述するように、流体を経路設定するための１つまたは複数の内部通路を画定する。

【0058】

第３の筐体部分２１０は、第２の筐体部分２０８に近接して配列され、密封されて第２の筐体部分２０８と接触する。第３の筐体部分２１０は、以下でさらに記述するように、コネクタプラグ２２４、２２６を受け入れるためのキャビティ、および流体を経路設定するための１つまたは複数の内部通路を画定する。弁および制御部分２１２は、締結具２３１により第３の筐体部分２１０に接続された弁２３０を含む。筐体（図示せず）は、使用中に弁および制御部分２１２の周囲に配列されてよい。スペーサ２３３を使用して、ＰＣＢ２２８と筐体の間に所定の隙間を維持してよい。

【0059】

導体２２７は、コネクタプラグ２２４、２２６によりキャビティ２２１からコネクタプラグ２２６の対向する表面まで誘導される。導体２２７の端部２２９をプリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）２２８のトレース２３４に付着させて、ＰＣＢ２２８に付着した１つもしくは複数の回路（図４では４２０で示す）への接続、および／または１つもしくは複数の外部コネクタ（たとえば、プラグコネクタ２３８）との接続を提供する。

【0060】

図３では、流体は、注入口２１６の中に入り、第１の筐体部分２０４内の内部通路２４０を通り、フィルタ媒体２４２を通って流れる。フィルタ媒体２４２によりフィルタ処理された後、流体は通路２４４、２４６を通って、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の注入口まで流れる。ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２は、第２の筐体部分２０８により画定されるキャビティ２２１内に配列されるが、他の場所を使用することができる。流体は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の管を通過する。ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の流体流出口は、内部通路２５２および２５４により弁２３０の注入口２５６に接続される。弁２３０の流出口２５８は、内部通路２６２、２６４、および２６６により流出口２１８に接続される。

【0061】

いくつかの例では、第１の筐体部分２０４は、第１の筐体部分２０４および第２の筐体部分２０８内の内腔２７２内に位置する１つまたは複数の締結具２７０により第２の筐体部分２０８に接続される。同様に、第２の筐体部分２０８は、第２の筐体部分２０８および第３の筐体部分２１０内の内腔２７６内に配列された１つまたは複数の締結具２７４により第３の筐体部分に接続される。

【0062】

いくつかの例では、「Ｃ字形」シール（図５Ｃおよび図５Ｄに示す例）などのシールリングを使用して、注入管２１３および第１の筐体部分２０４の間にシールを提供する。「Ｃ字形」シールはまた、一方の筐体部分から、図２の２８０、２８２、および２８４で識別される場所などの別の筐体部分まで内部管路が通過する場所で使用されてよい。Ｃ字形シールは、対応する内部通路を取り巻く溝２８６内に位置する。溝２８６は、筐体部分の一方または両方の中に形成されてよく、圧縮されていない状態でＣ字形シールの高さ未満の高さを有してよい。Ｃ字形シールは、圧縮され、溝２８６の放射状に外側の部分に対して放射状に外側に移動して、近接する筐体部分が締結具により一緒に付着したときにシールを形成する。

【0063】

図４では、ボンドワイヤまたは他のコネクタ（一般に４１０で識別される）を使用して、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の端子を導体２２７に接続してよい。回路４２０（１つまたは複数の集積回路など）は、ＰＣＢ２２８に接続される。締結具４３０を使用して、キャビティ２２０内にフィルタ要素２１９を取り外し可能に付着させてよい。

【0064】

キャビティ２２１内で第２の筐体部分２０８にＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２を付着させる方法はさまざまある。例は、圧縮可能なエラストマーシール、または「Ｃ字形」形状のシールもしくはＣ字形シールなどの機械的シールの使用を含む。構成要素を一緒に保持する機械的締結具によりシールに対する圧力を維持することができる。他の例では、以下でさらに記述するように、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２と第２の筐体部分２０８の間に接合材料を適用し、圧力を加え、材料を溶融させる。他の例では、以下でさらに記述するように、赤外線（ＩＲ）加熱を使用して、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の材料に第２の筐体部分２０８の材料を溶融させることができる。さらに他の例では、ろう付けを使用して、キャビティ２２１内で第２の筐体部分２０８にＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２を付着させることができる。ろう付けは、フィルタ金属を溶融させて、フィルタ金属が、連結される構成要素よりも低い溶融点を有する継ぎ目の中にフィルタ金属を流すことにより、構成要素を一緒に連結することを伴う。

【0065】

次に図５Ａ～図５Ｄを参照すると、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の最下部表面５０８がキャビティ２２１内で第２の筐体部分２０８の上部表面５１０に付着して示されている。図５Ａでは、第２の筐体部分２０８内に形成された内部通路２４６は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の注入口５１２に流体を配送する。いくつかの例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の最下部表面５０８は、接合材料を使用してキャビティ２２１内で第２の筐体部分の上部表面５１０に接合される。いくつかの例では、接合材料は、ケイ素（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、ホウケイ酸ガラス、ガラスフリット、石英、および／または金属を含む。

【0066】

図５Ｂの他の例では、キャビティ２２１内で第２の筐体部分２０８の上部表面５１０にＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の最下部表面５０８を接合する代わりに、またはそれに加えて、シール５２２を使用してよい。シール５２２は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２と第２の筐体部分２０８の一方または両方により画定される溝５２３内に位置する。溝５２３は、圧縮を引き起こすために第２の筐体部分２０８にＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２を接続したとき、圧縮されていないシール５２２よりも低い高さを有する。図５Ｃおよび図５Ｄにシール５２２のある例を示す。これらの例では、シール５２２は、（図示するように）放射状に内側を向く、または放射状に外側を向く（図示せず）「Ｃ字形」形状の横断面を有する「Ｃ字形」シールを含む。

【0067】

次に図６Ａを参照すると、キャビティ２２１内で第２の筐体部分の上部表面５１０にＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の最下部表面５０８を付着させるための方法６００が示されている。６１０で、内部通路２４６の周囲の領域内で第２の筐体部分に接合材料を適用する。６１２で、任意選択でさらにまた、注入口および流出口の周囲でＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の基板に接合材料を適用する。いくつかの例では、印刷または堆積を使用して接合材料を適用する。

【0068】

６１４で、第２の筐体部分２０８の内部通路２４６は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の基板の注入口５１２（および流出口）と接触して配列され、整列する。６１８で、圧力を加えて、構成要素を一緒に保持する。６２０で、熱を加える。フラッシュランプ、レーザ、赤外線ヒータ、誘導ヒータ、マイクロ波ヒータ、および／または他のタイプのヒータを使用して加熱を遂行することができる。いくつかの例では、加熱は、所定の期間に２５０℃～４００℃の範囲の温度まで加熱することを含む。

【0069】

次に図６Ｂを参照すると、キャビティ２２１内で第２の筐体部分の上部表面５１０にＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の最下部表面５０８を付着させるための別の方法６２８が示されている。６３０で、第２の筐体部分２０８の内部通路２４６は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の基板の注入口５１２（および流出口）と接触して配列され、整列する。６３４で、圧力を加える。６３６で、赤外線加熱を使用して、ステンレス鋼、および／またはＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の基板の材料を溶融して、キャビティ２２内で第２の筐体部分の上部表面５１０にＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の最下部表面５０８を接合する。いくつかの例では、赤外線ヒータの波長は、３μｍ～６μｍまたは４μｍ～５μｍの範囲である。

【0070】

次に図７を参照すると、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２が、より詳細に示されている。ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２は、内部通路７１２により、半導体材料から作られた管７１４に接続された注入口７１０を含む。管７１４の流出口は、内部通路７１８によりＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２の流出口７２０に接続される。ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２は、ＭＥＭＳ制御回路７５０に接続された複数の外部パッドまたは接点７３０をさらに含む。ＭＥＭＳ制御回路７５０は、アクチュエータ回路７５２および読出回路７５４を含む。アクチュエータ回路７５２は、出力信号を発生させて、管７１４の共鳴周波数で管７１４を振動させる。たとえば、アクチュエータ回路７５２は、管７１４を振動させる静電力を生み出す。読出回路７５４を静電容量検出回路７００に接続して、管７１４のねじれ、管７１４の共鳴周波数の変化、および／または位相シフトもしくは時間遅れを検出する。

【0071】

次に図８を参照すると、ＭＥＭＳコリオリ流量センサの流量範囲は、所与の処理でガスの所望の流量範囲よりも少ない最大流量に制限されてよい。並列に接続されたＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐ（ここでＰは２以上の整数である）からなるアレイ８００を使用して、ガスの流量範囲を増大させることができる。

【0072】

弁８２２の注入口は、１つまたは複数のガス供給源からガスまたはガス混合物を受け取る。弁８２２の流出口は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐの注入口に接続される。ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐの流出口は、対応する弁８２４－１、８２４－２、…、および８２４－Ｐに接続される。弁８２４－１、８２４－２、…、および８２４－Ｐの流出口は、処理チャンバ、多岐管、シャワーヘッド、または他の場所に配送するための共通ノード８３０に接続される。いくつかの例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐは、同じ流量範囲を有する。他の例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐは、異なる流量範囲を有する。

【0073】

コントローラ８５０は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２－２、…、および２２２－Ｐ、ならびに弁８２４－１、８２４－２、…、および８２４－Ｐと通信する。使用中、コントローラ８５０は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２１－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐから得られるフィードバックに基づき弁８２２、ならびに弁８２４－１、８２４－２、…、および８２４－Ｐを制御して、所望の流量を提供する。

【0074】

次に図９を参照すると、ＭＥＭＳコリオリ流量センサの流量範囲は、所与の処理でガスの所望の流量範囲よりも少ない最大流量に制限されてよい。並列に接続されたＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐ（ここでＰは２以上の整数である）ならびにオリフィス９２６からなるアレイ９００を使用して、流量範囲を増大させることができる。

【0075】

遮断弁９２２の注入口は、１つまたは複数のガス供給源からガスまたはガス混合物を受け取る。弁９２２の流出口は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐの注入口、ならびにオリフィス９２６に接続される。ガスの一部は、オリフィス９２６を通って流れ、ガスの残りの部分は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐを通って流れる。

【0076】

ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐの流出口は、対応する弁９２４－１、９２４－２、…、および９２４－Ｐに接続される。弁９２４－１、９２４－２、…、および９２４－Ｐの流出口、ならびにオリフィス９２６は、配送用共通ノード９３０に接続される。いくつかの例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐは、同じ流量範囲を有する。他の例では、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐは、異なる流量範囲を有する。

【0077】

コントローラ８５０は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２２－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐ、ならびに弁８２４－１、８２４－２、…、および８２４－Ｐと通信する。使用中、コントローラ８５０は、ＭＥＭＳコリオリ流量センサ２２１－１、２２２－２、…、および２２２－Ｐから得られるフィードバックに基づき弁８２２、ならびに弁８２４－１、８２４－２、…、および８２４－Ｐを制御して、所望の流量を提供する。

【0078】

前記の記述は事実上、単に例示的であり、本開示、本開示の適用分野、または用途を限定することを意図するものでは決してない。本開示の広範な教示をさまざまな形態で実装することができる。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を研究すると他の修正が明らかになるので、本開示の真の範囲を特定の例に限定すべきではない。本開示の原理を変えることなく方法の中の１つまたは複数のステップを異なる順序で（または同時に）実行してよいことを理解されたい。さらに、実施形態の各々についてある種の特徴を有するとして上記で記述しているが、本開示の任意の実施形態に関して記述するそれらの特徴の任意の１つまたは複数は、その組合せについて明示的に記述していない場合でさえ、その他の実施形態のいずれかの特徴の中に実装することができる、および／またはその他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることができる。換言すれば、記述する実施形態は、相互に排他的ではなく、１つまたは複数の実施形態と別の１つの実施形態との置換は、相変わらず本開示の範囲に入る。

【0079】

要素間の（たとえば、モジュール、回路素子、半導体層などの間の）空間的関係および機能的関係について、「接続される」、「係合する」、「連結される」、「近接する」、「の隣に」、「の最上部に」、「上に」、「下に」、および「配置された」を含むさまざまな用語を使用して記述されている。「直接」として明示的に記述しない限り、上記の開示で第１の要素と第２の要素の間の関係について記述するとき、その関係は、第１の要素と第２の要素の間に他の介在する要素がまったく存在しない直接的関係である可能性があるが、さらにまた第１の要素と第２の要素の間に１つまたは複数の介在する要素が（空間的または機能的に）存在する間接的関係である可能性がある。本明細書で使用するとき、Ａ、Ｂ、およびＣのうち少なくとも１つという語句は、非排他的論理ＯＲを使用する論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。

【0080】

いくつかの実装形態では、コントローラは、上述の例の一部であってよいシステムの一部である。そのようなシステムは、１つもしくは複数の処理ツール、１つもしくは複数のチャンバ、処理するための１つもしくは複数のプラットフォーム、および／または特有の処理構成要素（ウエハペダル、ガス流システムなど）を含む半導体処理設備を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは半導体基板を処理する前、処理する間、および処理後に自身の動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、１つまたは複数のシステムのさまざまな構成要素または下位区分を制御してよい「コントローラ」と呼ばれることがある。処理要件および／またはシステムのタイプに応じてコントローラをプログラムして、処理ガスの配送、温度設定（たとえば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、出力設定、無線周波数（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体配送設定、位置および動作の設定、ツールおよび他の移送ツールの中へ、およびそれらから外へのウエハ移送、ならびに／または特有のシステムに接続された、もしくはそれとインタフェースをとるロードロックを含む、本明細書で開示する処理のいずれも制御してよい。

【0081】

大まかに言って、コントローラは、さまざまな集積回路、論理回路、メモリ、および／または命令を受け取り、命令を発行し、動作を制御し、クリーニング動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどを行うソフトウェアを有する電子回路として規定されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形をとるチップ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）として規定されるチップ、および／またはプログラム命令（たとえば、ソフトウェア）を実行する１つもしくは複数のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、半導体ウエハ上での、もしくは半導体ウエハのための、またはシステムに対する特定の処理を行うための動作パラメータを規定するさまざまな個々の設定（またはプログラムファイル）の形でコントローラに伝達される命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つもしくは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハのダイを製作する間、１つまたは複数の処理ステップを達成するために処理技術者により規定されるレシピの一部であってよい。

【0082】

コントローラは、いくつかの実装形態では、システムと一体化された、システムに連結された、システムに他の方法でネットワーク化された、またはそれらを組み合わせたコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに結合されてよい。たとえば、コントローラは、「クラウド」の中にあってよい、または半導体工場のホストコンピュータシステムのすべて、もしくは一部であってよく、これにより、ウエハ処理の遠隔アクセスを可能にすることができる。コンピュータは、製作動作の現在の進展を監視し、過去の製作動作の履歴を調べ、複数の製作動作から傾向または性能指標を調べるためにシステムへの遠隔アクセスを可能にして、現在の処理のパラメータを変更して、現在の処理に続く処理ステップを設定してよい、または新しい処理を開始してよい。いくつかの例では、遠隔コンピュータ（たとえば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでよいネットワークを介してシステムに処理レシピを提供することができる。遠隔コンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよく、パラメータおよび／または設定は、次いで遠隔コンピュータからシステムに伝達される。いくつかの例では、コントローラは、１つまたは複数の動作の間に遂行すべき処理ステップごとにパラメータを指定する、データの形をとる命令を受け取る。パラメータは、遂行すべき処理のタイプ、およびコントローラがインタフェースをとる、または制御するように構成されたツールのタイプに特有であってよいことを理解されたい。したがって、上記で記述したように、コントローラは、本明細書で記述する処理および制御などの共通の目的に向かって作動する、一緒にネットワーク化された１つまたは複数の別個のコントローラを備えることによるなど、分散させられてよい。そのような目的のための分散コントローラのある例は、処理チャンバ上の処理を制御するために組み合わせる、（プラットフォームレベルで、または遠隔コンピュータの一部としてなど）遠隔に位置する１つまたは複数の集積回路と通信状態にある、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路である。

【0083】

限定することなく、例示のシステムは、プラズマ・エッチング・チャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピン・リンス・チャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベル縁部エッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連づけられてよい、またはそれで使用されてよい、任意の他の半導体処理システムを含んでよい。

【0084】

上記で指摘したように、ツールにより遂行すべき１つまたは複数の処理ステップに応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインタフェース、近接するツール、隣接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツールの場所および／またはロードポートとの間でウエハの容器を運ぶ材料搬送で使用するツールのうち１つまたは複数と通信してよい。また本開示は以下の形態として実現できる。
［形態１］
質量流コントローラ組立体であって、
キャビティ、複数の内部通路、第１の注入口、第１の流出口、第２の注入口、および第２の流出口を画定する筐体と、
前記筐体に接続され、前記筐体の前記第２の流出口に流体で連結された注入口および前記筐体の前記第２の注入口に流体で連結された流出口を有し、前記筐体の前記第２の流出口から前記筐体の前記第２の注入口まで流体の流れを制御するように構成された弁と、
前記キャビティ内に配列された微小電気機械（ＭＥＭＳ）コリオリ流量センサであって、前記複数の内部通路の少なくとも１つにより前記筐体の前記第１の注入口に流体で連結された注入口を含み、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサを通って流れる流体の質量流量および密度のうち少なくとも一方を測定するように構成されたＭＥＭＳコリオリ流量センサと
を備え、
前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサの流出口は、複数の内部通路の少なくとも１つにより前記筐体の前記第２の流出口に流体で連結され、
前記筐体の前記第２の注入口は、前記複数の内部通路の少なくとも１つにより前記筐体の前記第１の流出口に流体で連結される質量流コントローラ組立体。
［形態２］
形態１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記筐体は、
第１の筐体部分と、
前記第１の筐体部分に接続した第２の筐体部分と、
前記第２の筐体部分に接続した第３の筐体部分と
を含み、
前記キャビティは、前記第２の筐体部分と前記第３の筐体部分の間で画定される質量流コントローラ組立体。
［形態３］
形態２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記弁は、前記第３の筐体部分に接続され、前記質量流コントローラ組立体は、前記弁に近接して前記第３の筐体部分に接続されたプリント回路基板をさらに備える質量流コントローラ組立体。
［形態４］
形態２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第１の筐体部分は、前記第１の注入口、および前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサの注入口と流体でつながっている取り外し可能なフィルタを含む質量流コントローラ組立体。
［形態５］
形態３に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第３の筐体部分により画定された第１のキャビティ内に配列された第１のコネクタプラグをさらに備える質量流コントローラ組立体。
［形態６］
形態５に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第１のコネクタプラグは、複数の導体を誘導し、前記複数の導体の第１の端部は、複数のボンドワイヤによりそれぞれ前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサに接続される質量流コントローラ組立体。
［形態７］
形態６に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第３の筐体部分の第２のキャビティ内に配列された第２のコネクタプラグをさらに備える質量流コントローラ組立体。
［形態８］
形態７に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第２のコネクタプラグは、前記複数の導体を誘導し、前記複数の導体の第２の端部は、前記プリント回路基板上にそれぞれ配列された複数のトレースに接続される質量流コントローラ組立体。
［形態９］
形態８に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記複数のトレース、前記複数の導体、および前記複数のボンドワイヤにより前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサに接続されるコントローラをさらに備える質量流コントローラ組立体。
［形態１０］
形態１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記流体はガスを備え、前記質量流コントローラ組立体の構成要素のガスに暴露される表面は、
非金属材料から作られる、または
非金属コーティングでコートされる
うちの一方である質量流コントローラ組立体。
［形態１１］
形態２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記第１の筐体部分、前記第２の筐体部分、および前記第３の筐体部分を一緒に接続する複数の締結具をさらに備える質量流コントローラ組立体。
［形態１２］
形態１１に記載の質量流コントローラ組立体であって、
前記第１の筐体部分と前記第２の筐体部分の間に配列された第１のシールと、
前記第２の筐体部分と前記第３の筐体部分の間に配列された第２のシールと
をさらに備える質量流コントローラ組立体。
［形態１３］
形態１に記載の質量流コントローラ組立体であって、
前記筐体の前記第１の注入口に接続された注入管と、
前記筐体の前記第１の流出口に接続された流出管と
をさらに備える質量流コントローラ組立体。
［形態１４］
形態１３に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記注入管および前記流出管は、金属から作られ、非金属コーティングを含む質量流コントローラ組立体。
［形態１５］
形態１４に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記非金属コーティングは、原子層堆積を使用して堆積させられる質量流コントローラ組立体。
［形態１６］
形態１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、半導体材料から作られた、測定中に共鳴周波数で振動させられる、内径が１０μｍ～１００μｍの範囲の管を含む質量流コントローラ組立体。
［形態１７］
形態１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、１００ｓｃｃｍ未満の流量を測定するように構成される質量流コントローラ組立体。
［形態１８］
形態１に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記筐体は、ステンレス鋼、アルミニウム、ガラス、セラミック、プラスチック、および半導体の材料からなるグループから選択された材料から作られる質量流コントローラ組立体。
［形態１９］
形態２に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、前記キャビティ内で前記第２の筐体部分に接合される質量流コントローラ組立体。
［形態２０］
形態２に記載の質量流コントローラ組立体であって、
前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、ホウ素を含まないケイ素表面を含み、
前記第２の筐体部分は、ステンレス鋼から作られ、
前記ホウ素を含まないケイ素表面は、前記キャビティ内で前記第２の筐体部分に接合される質量流コントローラ組立体。
［形態２１］
形態１６に記載の質量流コントローラ組立体であって、前記ＭＥＭＳコリオリ流量センサは、
前記管の動きに応答して信号を発生させる、前記管に近接して配列された静電容量検出回路と、
制御回路であって、
前記管の共鳴周波数で前記管を振動させるように構成されたアクチュエータ回路、および
前記静電容量検出回路から前記信号を受信するように構成された読出回路
を含む制御回路と
を含む質量流コントローラ組立体。
［形態２２］
基板処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内で基板を支持するように配列された基板支持物と、
処理ガス混合物を前記処理チャンバに配送するように構成され、形態１に記載の質量流コントローラ組立体を備えるガス配送システムと
を備える基板処理システム。
［形態２３］
流れ制御システムであって、
並列に配列された、形態１に記載のＮ個の質量流コントローラ組立体であって、Ｎは２以上の整数であるＮ個の質量流コントローラ組立体と、
前記Ｎ個の質量流コントローラ組立体の第１の注入口に接続された第１の弁と
を備え、
前記Ｎ個の質量流コントローラ組立体の流出口は、一緒に接続される流れ制御システム。
［形態２４］
形態２３に記載の流れ制御システムであって、前記Ｎ個の質量流コントローラ組立体と並列に接続されたバイパスオリフィスをさらに備える流れ制御システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】