유체 유량 제어 시스템 및 방법 document_id A220623030940

반도체들을 제조하는 경우에는 종종 실리콘 웨이퍼 상에 다양한 액체들을 디스펜싱할 필요가 있다. SOG(spin on glass) 방법들에서, SOG 재료, 일반적으로 이산화 실리콘 용액은 노즐에 의해 실리콘 웨이퍼의 중심에 디스펜싱 된다. 웨이퍼가 고속으로 직접 회전됨에 따라, 웨이퍼 전반에 걸쳐서 SOG 재료가 분산된다. 디스펜싱된 SOG 재료의 양, SOG 재료 용액의 표면 장력, SOG 재료 용액의 점성, SOG 재료의 산화물 집중도(oxide concentration), 및 웨이퍼의 회전 속도가 코팅막 두께의 형성에 영향을 미친다. 많은 반도체 제조 시스템들에서, 펌프들과 밸브들이 노즐로부터 디스펜싱 되는 액체의 양을 제어하도록 사용된다. 디스펜스 프로세스 동안, 제어기는 액체의 플로우 레이트(flow rate) 및 진행된 디스펜스 프로세스의 시간량을 기초로 하여 얼마나 많은 액체가 디스펜싱되어야 하는지를 판단한다. 적정 양의 액체가 디스펜싱 될 때, 제어기는 노즐의 상류측 제어 밸브가 폐쇄되도록 신호 처리하여, 노즐로의 유체 유량을 폐쇄할 수 있다. 썩백 밸브(suckback valve), 또는 노즐의 상류측에 위치된 밸브는 노즐로부터 토출되었으나 노즐 내에 남아있는 유체를 빨아 들인다. 웨이퍼 전반에 걸쳐 SOG 재료층의 적절한 균일성을 획득하기 위하여, 디스펜스 프로세스의 종료 후, 웨이퍼로 떨어지는 액적(droplet)이 발생되지 않도록 유체는 깨끗하게 단절되어야만 한다. 많은 반도체 제조 시스템들은 개/폐식 공압 밸브를 사용하여 디스펜스 프로세스를 종료한다. 개/폐식 밸브는 통상적으로 깨끗한 단절이 형성되도록 요구되는 것보다 더 빠른 단일 속도로 폐쇄될 것이다. 이에 따라, 제어기가 디스펜스 프로세스의 종료에 따라 신호 처리할 때, 개/폐 밸브는 통상적으로 쾅 닫혀버릴 수 있다. 이는 디스펜스 프로세스의 종료시 유체를 심각하게 진동시켜, 잠재적으로 액적들 또는 과도한 유체를 웨이퍼 상에 낙하시켜, 웨이퍼 상의 코팅막 두께의 균일성에 영향을 주게 된다. 이러한 문제점에 대하여 개발된 일 해결 방법은 비례 밸브들(proportional valve)을 사용하여, 폐쇄 변화 레이트(rate of change of closure)(즉, 가속도도)를 소정의 값으로 설정할 수 있는 그 밸브는 쾅 닫히는 것보다 느리게 폐쇄될 수 있도록 한다. 이러한 밸브의 일 예는 공압 제어 밸브(pneumatic control valve)이며, 이는 공압 제어 밸브에서 압력을 제어하도록 니들 밸브를 사용한다. 니들 밸브의 상태에 기초한, 공압 제어 밸브의 폐쇄 레이트(rate of closure)가 제어된다. 이러한 시스템들에 있어서, 특정 가속도를 선택하여 이를 제어 밸브에 적용하되, 그 폐쇄 변화 레이트는 밸브 폐쇄시 실질적으로 일정하다. 이러한 시스템이 디스펜스 프로세스의 종료시 과도한 유체에 의한 액적들은 감소시킬 수 있는 반면, 여전히 대부분의 과도한 유체가 웨이퍼 상에 도포 될 수도 있다. 개/폐 밸브 또는 소정의 폐쇄 레이트를 갖는 비례 밸브가 사용될지라도, 종래 반도체 제조 시스템들은 또 다른 결함을 겪는다. 제어 밸브가 폐쇄된 후, 썩백 밸브는 디스펜스 노즐 내에 남아있는 유체를 끌어올리는 것에 관여되었다. 노즐 내부로 다시 유체를 급속으로 빨아들이는 것은 노즐 관내에 액적을 남길 수 있다. 이러한 액적들은 결정화되어, 다음 디스펜스 프로세스 진행중 문제를 야기시킨다.