KR100648198B1 - 밸브 시스템 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

케미컬의 공급 불량을 신속하게 확인 및 대처할 수 있는 반도체 기판 가공 장치는, 프로세스 챔버, 척 어셈블리, 반도체 기판으로 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 라인,ⅰ)케미컬 공급 라인 상에 설치된 본체,ⅱ)본체의 유로를 통과하는 유량을 조절하기 위한 조절 유닛,ⅲ)유량을 지시하기 위한 인디케이터 및 ⅳ)조절 유닛의 작동 시점으로부터 인디케이터 유닛의 지시 변화를 센싱하여 유량의 변화율을 나타내는 센싱 유닛을 갖는 밸브 시스템, 그리고 유량의 변화율에 따라 반도체 기판에 대한 가공 공정을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 센싱 유닛은, 튜브 내로 신호를 방출하여 지시핀의 위치를 감지하는 적어도 하나 이상의 검출 센서, 조절 유닛이 유로를 개방 또는 폐쇄하는 시점으로부터 검출 센서가 지시핀의 위치를 감지하기까지의 시간을 측정하는 타이머 및 측정된 시간으로부터 유량의 변화율을 산출하는 프로세서를 포함한다. 본체를 통과하는 유량이 변화됨에 따른 인디케이터의 유닛의 지시 변화로부터 케미컬의 유량 변화율을 산출할 수 있다. 따라서 케미컬의 공급 불량을 신속하게 확인 및 대처할 수 있다.

Description

밸브 시스템 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 장치{VALVE SYSTEM AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 밸브 시스템을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 밸브 시스템의 작동을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 밸브 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：반도체 기판 가공 장치 110：프로세스 챔버
112：바울 114：제1 배출부
116：진공 라인 117：차단부
118：제2 배출부 120：회전척
122：플레이트 124：회전축
126：구동 모터 130：케미컬 공급 모듈
132：분사 노즐 134：트랜스퍼 암
136：가이드 모터 138：케미컬 공급 라인
140：밸브 시스템 141：본체
142：유입 포트 143：유출 포트
144：제1 조절부 145：제2 조절부
146：조절 놉 147：로크
148：인디케이터부 149,249：튜브
150：센싱부 151,251：제1 검출 센서
152：제2 검출 센서 155：타이머
156,256：지시핀 157：프로세서
160,260：제어 시스템 161,261：제1 위치
162,262：제2 위치 W：반도체 기판 가공 장치
본 발명은 밸브 시스템 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 케미컬의 공급을 조절하기 위한 밸브 시스템 및 이를 이용하여 반도체 기판을 화학 처리하는 반도체 기판 가공 장치에 관한 것이다.
현재 반도체 장치에 대한 연구는 보다 많은 데이터를 단시간 내에 처리하기 위하여 고집적 및 고성능을 추구하는 방향으로 진행되고 있다. 반도체 장치를 제조하기 위해서는 막 형성, 패턴 형성, 금속 배선 형성 등과 같은 일련의 단위 공정들 을 순차적으로 수행한다.
상기 일련의 단위 공정들 중에는 케미컬을 사용하는 공정이 많다. 예를 들어, 세정 공정, 표면 처리 공정, 감광막 형성 공정, 현상 공정 등에서는 액체 상태의 케미컬들을 사용하여 수행된다. 이러한 케미컬들은 일정시간동안 일정유량으로 공급되어야 하는 경우가 많으며, 이를 위하여 일반적인 반도체 기판 가공 장치에서는 엘에프씨(Liquid Flow Controller, LFC)와 같은 컨트롤러를 포함하는 유량 제어 장치가 구비된다.
엘에프씨를 포함하는 유량 제어 장치의 일예로서, 그래그(Gregg et.al) 등에게 허여된 미합중국 특허 제 6,199,599호에 개시되어 있다. 그러나 상기 인용발명에서와 같이 엘에프씨를 이용하여 케미컬의 유량을 조절하더라도, 공정을 시작 후 소정의 시간이 경과할 동안은 케미컬이 정확한 유량만큼 공급되지 않거나, 케미컬 공급 차단 시에도 케미컬이 일정 비율로 감소하지 않는 등과 같은 문제가 발생한다. 이는, 갑작스럽게 케미컬의 유량을 조절하여 케미컬 공급 라인에 케미컬의 난조가 발생되는 이유, 케미컬 공급 라인 내에 기포가 존재하는 이유, 엘에프씨의 고장 이유, 케미컬 저장소에서의 문제 발생 이유 등으로부터 기인한다.
전술한 바와 같은 이유들로 프로세스 챔버 내에 케미컬이 갑자기 과다하게 공급되거나 과소하게 공급되는 등 케미컬의 불량 공급 문제가 발생되고 있다. 케미컬의 불량 공급은 프로세스 챔버의 오염, 반도체 기판의 손상, 파티클의 발생 등으로 이어질 수 있다.
현재 반도체 기판은 대구경화되는 추세이고, 반도체 기판 상에는 고집적, 고 성능의 반도체 장치들이 제조되기 때문에 상기 반도체 기판의 단가는 계속 증가하고 있다. 따라서 전술한바와 같은 문제들로 인하여 고가의 반도체 기판이 손상 또는 부정확하게 가공될 경우, 막대한 경제적 및 시간적 손실은 너무나 자명한 사실이며, 이에 대한 대책마련이 시급히 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케미컬을 안정적으로 공급 및 차단할 수 있는 밸브 시스템을 제공한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 밸브 시스템을 이용하여 반도체 기판을 정밀하게 가공할 수 있는 반도체 기판 가공 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따른 밸브 시스템은, 유입 포트와 유출 포트를 연통시키는 유로가 형성된 본체, 본체의 유로를 통과하는 유량을 조절하기 위한 조절 유닛, 본체를 통과하는 유량을 지시하기 위한 인디케이터 유닛 및 유량이 변화됨에 따른 인디케이터 유닛의 지시 변화를 센싱하여 유량 변화율을 나타내기 위한 센싱 유닛을 포함한다. 이 경우, 인디케이터 유닛은, 유로와 연통되어 유량에 대응하게 작동 유체가 유출입되며 수직 방향으로 눈금이 형성된 튜브 및 작동 유체에 의하여 튜브 내에서 승강되는 지시핀을 포함한다. 센싱 유닛은, 튜브 내로 신호를 방출하여 지시핀의 위치를 감지하는 적어도 하나 이상의 검출 센서, 조절 유닛의 작동 변화 시점으로부터 검출 센서가 지시핀의 위치를 감지하기까지의 시간을 측정하는 타이머 및 측정된 시간으로부터 유량의 변화율을 산출하는 프로세서를 포함한다. 두개 이상의 검출 센서들이 설치된 경우, 타이머는 지시핀이 검출 센서들 사이를 통과하는데 소요되는 시간을 측정하고, 프로세서는 이를 이용하여 유량 변화율을 산출한다.
전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 관점에 따른 반도체 기판 가공 장치는, 프로세스 챔버, 척 어셈블리, 반도체 기판으로 케미컬(chemical solution)을 공급하는 케미컬 공급 라인,ⅰ)케미컬 공급 라인 상에 설치된 본체,ⅱ)본체의 유로를 통과하는 유량을 조절하기 위한 조절 유닛,ⅲ)유량을 지시하기 위한 인디케이터 및 ⅳ)조절 유닛의 작동 변화 시점으로부터 인디케이터 유닛의 지시 변화를 센싱하여 유량의 변화율을 나타내는 센싱 유닛을 갖는 밸브 시스템, 그리고 유량의 변화율에 따라 반도체 기판에 대한 가공 공정을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 이 경우, 케미컬로서는 탈이온수(deionized water), 현상액, 감광액 또는 신너(thinner)가 선택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 본체를 통과하는 유량이 변화됨에 따른 인디케이터의 유닛의 지시 변화로부터 케미컬의 유량 변화율을 산출할 수 있다. 따라서 케미컬의 공급 불량을 신속하게 확인 및 대처할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 관점들에 따른 밸브 시스템 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 장치의 실시예들에 대하여 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시한 밸브 시스템을 설명하기 위한 사시도를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 기판 가공 장치(100)는 반도체 기판(W)에 대하여 소정의 처리 공정을 수행하기 위한 장치로서, 크게 프로세스 챔버(110), 회전척(120), 케미컬 공급 모듈(130), 밸브 시스템(140) 그리고 제어 시스템(160)을 포함한다.
프로세스 챔버(110)의 내부에는 반도체 기판(W)을 수용하기 위한 공간이 마련되고, 상기 공간에 회전척(120) 및 케미컬 공급 모듈(130)이 설치된다. 프로세스 챔버(110)에서는 반도체 기판(W)에 대한 다양한 단위 가공 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 세정 공정, 표면 처리 공정, 감광막 형성 공정, 또는 현상 공정이 수행될 수 있다. 본 실시에에서는 감광막 형성 공정을 수행하기 적합한 프로세스 챔버(110)를 예를 들어 설명하기로 한다. 프로세스 챔버(110)에서 수행되는 공정의 종류에 따라서 도 1에 도시된 바와 다르게 프로세스 챔버(110)의 내외부가 구성될 수 있으며, 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있는 바 이에 대한 설명 및 도면 도시는 생략하기로 한다.
프로세스 챔버(110)의 내부 중심에는 회전척(120)이 설치되고, 회전척(120)의 상부에 케미컬 공급 모듈(130)이 인접하게 배치된다.
회전척(120)은 반도체 기판(W)의 하면에 접촉하여 지지하는 원판형 플레이트(122), 플레이트(122)의 하부에 연결되어 회전력을 전달하는 회전축(124) 및 회전축(124)을 통하여 플레이트(122)에 회전력을 전달하는 구동 모터(126)를 포함한다. 플레이트(122)는 구동 모터(126)에 의하여 동일 수평면상에서 회전되고, 플레이트(122)가 회전됨에 따라 플레이트(122) 상의 반도체 기판(W)도 따라서 수평 회전된다.
반도체 기판(W)의 둘레에는 반도체 기판(W)의 회전에 의해 반도체 기판(W)의 가장자리로부터 비산되는 케미컬을 차단하기 위한 바울(112)이 설치된다. 바울(112)은 상부가 개방된 컵 형상을 갖고 있으며, 반도체 기판(W)의 로딩 및 언로딩을 위해 상하 이동 가능하도록 설치된다.
바울(112)의 하부에는 회전축(124)을 둘러싸도록 제1 배출부(114)가 설치된다. 제1 배출부(114)는 바울(112)의 하부 중앙 부위에 연결되어 있으며, 일종의 파이프 형상을 갖는다. 한편, 반도체 기판(W)을 플레이트(122)에 진공 흡착하기 위하여, 회전축(124)의 내부에는 반도체 기판(W)을 흡착하기 위한 진공 라인(116)이 형성된다. 제1 배출부(114)는 케미컬을 배출하며, 프로세스 챔버(110) 내부의 기류 흐름을 조절하기 위해서도 이용된다.
바울(112)의 하부 가장자리에는 반도체 기판(W)으로부터 비산되어 바울(112)에 차단되는 코팅물질을 배출하기 위한 제2 배출부(118)가 연결되어 있다. 또한, 바울(112)의 내측벽에 의해 차단되어 바울(112)의 바닥으로 이동된 코팅물질이 제1 배출부(114)로 유입되지 않도록 제1 배출부(114)와 제2 배출부(118) 사이에 차단부(117)가 구비되어 있다. 차단부(117)는 원형 링 형상을 갖고, 제1 배출부(114)를 둘러싸도록 배치된다.
회전척(120) 상에 지지된 반도체 기판(W)의 상부에는 케미컬 공급 모듈(130) 이 구비된다. 케미컬 공급 모듈(130)은 크게 분사 노즐(132), 트랜스퍼 암(134), 가이드 모터(136) 및 케미컬 라인(138)을 포함한다.
분사 노즐(132)은 반도체 기판(W)을 향하여 감광물질로 작용하는 케미컬을 분사하기 위한 장치로서, 트랜스퍼 암(134)에 의하여 반도체 기판(W)의 상부에 배치된다. 트랜스퍼 암(134)은 수직 및 수평 지지대를 포함하고, 트랜스퍼 암(134)의 하부에는 가이드 모터(136)가 설치된다.
분사 노즐(132)은 트랜스퍼 암(134)에 의하여, 반도체 기판(W)의 상면에 인접하게 하강하거나 반도체 기판(W)의 상면으로부터 멀어지게 승강될 수 있으며, 트랜스퍼 암(134)의 하부에 연결된 가이드 모터(136)에 의하여 수평 이동/회전하게 될 수도 있다. 즉, 분사 노즐(132)은 트랜스퍼 암(134)에 의하여 반도체 기판(W)의 상부의 특정 지점 및 각도에서 또는 이동하면서 케미컬을 공급/분사할 수 있다.
케미컬은 케미컬 라인(138)을 통하여 분사 노즐(132)에 공급된다. 케미컬 라인(138)은 프로세스 챔버(110) 외부의 케미컬 저장 탱크(도시되지 않음)로부터 연장되어 프로세스 챔버(110) 내부의 분사 노즐(132)에 연결된다. 프로세스 챔버(110) 외부로 연장된 케미컬 라인(138) 상에는 밸브 시스템(140)이 설치된다.
밸브 시스템(140)은 케미컬 라인(138)을 통하여 공급되는 케미컬의 유량을 안정적으로 조절하기 위한 장치로서, 크게 본체(141), 제1 조절부(144), 제2 조절부(145), 인디케이터부(148) 및 센싱부(150)로 이루어진다.
본체(141)의 일측에는 유입 포트(142)와 유출 포트(143)가 형성된다. 본체(141)는 내부에는 유입 포트(142)와 유출 포트(143)를 서로 연통시키며 케미컬의 통로가 되는 유로(도시되지 않음)가 형성된다. 유입 포트(142)는 상기 케미컬 저장 탱크 방향의 케미컬 라인(138)에 연결되고 유출 포트(143)는 프로세스 챔버(110) 방향의 케미컬 라인(138)에 연결된다. 본체(141)의 타측에는 본체(141) 내부의 유로를 간섭하여 상기 유로를 통과하는 케미컬의 유량을 제어하는 제1 조절부(144)가 형성된다. 또한, 유입 포트(142)에는 본체(141) 내부의 유로를 개폐하는 제2 조절부(145)가 설치된다. 제2 조절부(145)는 온/오프 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.
제1 조절부(144)는 크게 조절 놉(control knob,146), 로크(lock,147), 니들(needle, 도시되지 않음)로 이루어진다. 상기 니들은 본체(141) 내부의 유로 상에 배치되어 유체 흐름을 간섭하고, 조절 놉(146)은 상기 니들의 상단부에 연결되어 외부에 노출되며, 회전함에 따라 상기 니들을 승강시켜 본체(141) 내부 유로의 간섭 정도 즉, 개방 정도를 조절한다. 니들과 조절 놉(146) 사이에는 로크(147)가 설치된다. 로크(147)는 니들을 특정 높이에 고정시켜, 유로의 개방 정도를 일정하게 유지시킨다.
제2 조절부(145)는 유입 포트(142)에 인접하게 배치되어, 본체(141)의 유로를 개폐한다. 제2 조절부(145)로서는 유로를 원격 또는 수동으로 조절할 수 있는 밸브라면 어떠한 것도 실질적으로 모두 이용 가능하다. 예를 들어, 제2 조절부(145)는 게이트 밸브나, 스톱 밸브 등으로도 구성될 수 있으나, 그 작동 용이성을 위하여 온/오프 솔레노이드 밸브로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 작동 유체는 공압 또는 유압 실질적으로 무관한다.
인디케이터부(148)는 밸브 시스템(140)의 타측에 형성된다. 인디케이터부(148)는 본체(141) 내부의 유로를 통과하는 케미컬의 유량을 지시하기 위한 장치로서, 크게 눈금이 형성된 튜브(149)와, 튜브(149) 내부에 배치되며 튜브(149)로 유입된 유체에 의하여 승강하여 유량을 지시하는 지시핀(156)으로 이루어진다. 도 2에 도시된 밸브 시스템(140)에는 케미컬이 공급되지 않아 지시핀(156)이 부상되지 않은 상태가 도시되어 있다.
튜브(149)는 본체(141) 내부의 유로에 병렬 배치되어, 유로를 통과하는 케미컬의 유량에 비례하는 수위로 유체가 유입된다. 튜브(149) 내로 유입되는 유체는 유로를 통과하는 케미컬 또는 다른 작동 유체가 이용할 수 있다. 전술한, 본체(141), 제1 조절부(144), 제2 조절부(145) 및 인디케이터부(148)에 대한 기술은 많은 공개공보에 개시되어 있는바, 당업자라면 상기의 설명만으로도 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 밸브 시스템(140)에는 인디케이터부(148)에 인접하게 센싱부(150)가 설치된다.
센싱부(150)는 본체(141)를 통과하는 유량이 변화됨에 따라 인디케이터부(148)의 지시 변화를 센싱하여 유량 변화율을 나타내기 위한 장치로서, 크게 제1검출 센서(151), 제2 검출 센서(152), 타이머(155) 및 프로세서(157)로 이루어진다.
제1 및 제2 검출 센서(151,152)는 튜브(149)에 나란하게 수직방향으로 배치되고, 지시핀(156)을 감지하기 위하여 수평방향으로 신호를 송신하고, 지시핀(156)에 반사된 신호를 수신한다. 제1 및 제2 검출 센서(151,152)는 광 센서, 초음파 센서 또는 자기장 센서가 선택될 수 있다. 제1 및 제2 검출 센서(151,152)는 사용이 비교적 용이하고 주변 상황의 영향을 적게 받으며 센싱 감도도 우수한 레이저 광 센서를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 및 제2 검출 센서(151,152)는 센싱 감도의 균일성을 얻기 위하여 동일한 것이 바람직하나, 다를 수도 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 더 참조하여 제1 및 제2 검출 센서(151,152)를 이용한 유량 변화율 산출 공정에 대하여 자세하게 설명한다.
도 3은 도 2에 도시한 밸브 시스템의 작동을 설명하기 위한 개략적인 개념도를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 제1 및 제2 조절부(144,145)가 개방되면 케미컬이 본체(141)를 통하여 프로세스 챔버(110) 내로 일정 유량 공급된다. 본체(141)를 통하는 유량에 대응하게 튜브(149) 내로 작동 유체가 유입되고, 지시핀(156)은 작동 유체에 의하여 상승된다. 지시핀(156)은 현재 본체(141)를 통과하는 케미컬의 유량을 지시하게 된다.
케미컬의 공급을 중지하기 위하여 제2 조절부(145)가 유로를 폐쇄하도록 작동 변환되거나, 케미컬의 공급량을 줄이기 위하여 제1 조절부(144)가 유로를 간섭할 경우, 감소된 유량에 대응하게 튜브(149) 내로 유입되는 작동 유체도 감소한다. 이 결과, 지시핀(156)은 제2 위치(162)에서 제1 위치(161)로 하강하게 된다.
이 결과, 지시핀(156)은 제1 검출 센서(151)가 배치된 지점을 지나 제2 검출 센서(152)가 배치된 지점을 통과하게 된다. 지시핀(156)이 제1 검출 센서(151)가 배치된 지점을 통과하는 순간 제1 검출 센서(151)로부터 방출된 제1 신호는 지시핀(156)에 의하여 간섭받게 되고, 이와 유사하게 지시핀(156)이 제2 검출 센서(152) 가 배치된 지점을 통과하는 순간 제2 검출 센서(152)로부터 제2 방출된 신호는 지시핀(156)에 의하여 간섭받게 된다.
상기의 경우와 반대로, 본체(141)를 통과하는 케미컬의 유량이 증가되면, 튜브(149) 내로 유입되는 작동 유체의 유량이 증가하게 되고, 지시핀(156)은 제1 위치(161)에서 제2 위치(162)로 상승하게 된다. 이 결과, 지시핀(156)은 제2 검출 센서(152)가 배치된 지점을 지나 제1 검출 센서(151)가 배치된 지점을 통과하게 된다. 지시핀(156)이 제2 검출 센서(152)가 배치된 지점을 통과하는 순간 제2 검출 센서(152)로부터 방출된 제2 신호는 지시핀(156)에 의하여 간섭받게 되고, 이와 유사하게 지시핀(156)이 제1 검출 센서(151)가 배치된 지점을 통과하는 순간 제1 검출 센서(151)로부터 제1 방출된 신호는 지시핀(156)에 의하여 간섭받게 된다. 이와 같이, 제1 및 제2 신호들에 대한 간섭 정보는 타이머(155)에 제공된다.
타이머(155)는 제1 신호가 간섭받은 시점으로부터 제2 신호가 간섭받는 시점까지의 시간(유량 감소 시) 또는, 제2 신호가 간섭받은 시점으로부터 제1 신호가 간섭받는 시점까지의 시간(유량 증가 시)을 측정한다. 타이머(155)는 디지털 방식 또는 아나로그 방식 어느 것이든 실질적으로 무관하다. 단, 아나로그 방식일 경우, 측정된 시간에 대응하는 전기적 신호를 방출하는 변환기를 더 이용하는 것이 바람직하다. 타이머(155)로부터 측정된 시간은 프로세서(157)에 제공된다.
프로세서(157)는 타이머(155)로부터 측정 시간을 제공받아 유량 변화율을 산출하기 위한 장치로서, 저장 매체를 포함한다. 상기 저장 매체에는 기본적인 제1 및 제2 신호 간의 간섭기간에 대응하는 유량 변화율이 기 설정되어 있다. 프로세서 (157)는 상기 저장 매체에 저장된 기본적인 제1 및 제2 신호 간의 간섭기간으로부터 유량 변화율을 산출한다. 이는 간단한 비교 연산 모듈과 연동되도록 프로세스를 구성함으로써 달성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 센싱부(150)는 본체(141)를 통과하는 유량이 변화됨에 따라 인디케이터부(148)의 지시핀(156)이 제1 신호와 제2 신호를 연속적으로 간섭하는 시간을 측정하여 유량 변화율을 산출한다. 센싱부(150)로부터 산출된 유량 변화율은 전기적 신호로 변환되어 제어 시스템(160)에 제공된다. 인디케이터부(148)의 지시핀(156)이 물리적으로 작동되는 관계로, 지시핀(156)은 비교적 정확하게 본체(141)를 통과하는 유량의 변화를 측정할 수 있으며, 본 실시예와 같이 비교적 정화하게 통과 유량을 지시하는 지시핀(156)의 변화를 측정할 경우, 유량 변화율을 정확하게 산출할 수 있다.
제어 시스템(160)은 프로세스 챔버(110)에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정을 전체적으로 제어하는 장치로서, 크게 컨트롤 유닛과 디스플레이 유닛으로 이루어진다. 컨트롤 유닛 및 디스플레이 유닛은 각기 제어 시스템(160) 내부에 하나의 모듈로서 구성되는바 구체적으로 도시하지 않지만, 당업자라면 현재까지의 공개공보들로부터 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
제어 시스템(160)의 컨트롤 유닛은 센싱부(150)로부터 산출된 유량 변화율을 제공받아 프로세스 챔버(110)에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정을 제어하고, 상기 제어 상태 및 프로세스 챔버(110)에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정 상태는 디스플레이 유닛을 통하여 표시된다.
보다 자세하게 설명하면, 제어 시스템(160)의 컨트롤 유닛은 제1 및 제2 조절부들(144,145)의 작동 변환을 감지하고, 감지 시점에 대응하는 케미컬 공급 조건을 확인한다. 케미컬 공급 조건의 예를 들면, 제2 조절부(145)가 유로를 폐쇄한 후 케미컬이 3초 내에 6㎖/min의 비율로 공급해야 할 경우라든지, 5초 내에 4㎖/min의 비율로 감소시켜야 할 경우 등이다. 제어 시스템(160)은 케미컬의 공급 조건에 대응하는 시간 내(상기 예에서는 3초 및 5초)에 센싱부(150)로부터 유량 변화율이 제공되지 않을 경우, 케미컬의 공급 조건을 변화시키거나 프로세스 챔버(110)에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정을 일시 중지시킨다. 이는 곧 케미컬의 공급이 기 설정된 시간 내에 수행되지 않아 센싱부(150)로부터 유량 변화율이 산출되지 못하였기 때문이다. 또는, 케미컬의 공급 조건에 대응하는 시간이 되기 전에 센싱부(150)로부터 유량 변화율이 제공될 경우, 제어 시스템(160)은 케미컬의 공급 조건을 변화시키거나 프로세스 챔버(110)에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정을 일시 중지시킨다. 이는 곧 케미컬의 공급이 기 설정된 시간이 경과되기 전에 수행되어 센싱부(150)로부터 유량 변화율이 너무 일찍 산출되었기 때문이다.
전술한 바와 같이, 케미컬의 공급 조건에 대응하는 시간 내에 정확한 비율로 유량이 변화되지 않으면, 제어 시스템(160)은 센싱부(150)로부터 제공된 유량 변화율을 기준으로 밸브 시스템(140)을 제어하여 케미컬을 정확한 유량으로 공급한다. 경우에 따라서 제어 시스템(160)은 워닝 신호를 방출함과 동시에 프로세스 챔버(110) 내에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정을 일시 정지시킬 수도 있다.
전술한 바와 같이, 제1 조절부(144)는 통과 유량을 조절하기 위한 장치이고, 제2 조절부(145)는 유로를 개폐하기 위한 장치이다. 따라서 제2 조절부(145)의 이상이 제1 조절부(144)의 이상에 비하여 상대적으로 더 큰 영향을 미친다. 제2 조절부(145)가 부정확하게 작동될 경우, 케미컬 공정 완료 후에도 케미컬이 프로세스 챔버(110) 내로 유입될 수 있는 등, 큰 사고를 유발할 수 있기 때문에 정확한 작동을 요구한다.
전술한 바와 같은 본 실시예에 따르면, 케미컬의 공급 유량을 실시간 또는 일정 시간마다 확인하여 밸브 시스템(140)의 이상으로 인한 케미컬 공급 불량 사고를 미연에 방지 및 신속하게 대처할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치를 설명하기 위한 밸브 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치는 상기 실시예에 따른 반도체 기판 가공 장치(100)와 센싱부(140)를 제외하고는 실질적으로 동일하다. 따라서 중복된 도면 및 설명은 생략하지만 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이며 이로써 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
센싱부(250)는 튜브(249)에 수직방향으로 배치된 제1검출 센서(251)를 포함한다. 제1검출 센서(251)는 지시핀을 감지하기 위하여 수평방향으로 신호를 송신하고, 지시핀으로부터 반사된 신호를 수신한다. 제1 검출 센서(251)는 광 센서, 초음파 센서 또는 자기장 센서가 선택될 수 있다. 이 경우, 제1 검출 센서(25)는 사용이 비교적 용이하고 주변 상황의 영향을 적게 받으며 센싱 감도도 우수한 레이저 광 센서를 선택하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 케미컬이 일정한 유량으로 공급되어 지시핀(256)이 제1 위치(261)에 위치하다가, 케미컬의 공급이 증가하여 지시핀(256)이 제2 위치(261)로 상승하면 제1 검출 센서(251)로부터 방출된 제1 신호는 간섭받게 된다. 제1 신호의 간섭 정보는 제어 시스템(260)에 제공된다.
제어 시스템(260)은 실시간으로 프로세스 챔버에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정을 확인하고, 해당 반도체 기판 가공 공정에서 케미컬이 공급되는 조건 정보를 획득한다. 예를 들면, 제어 시스템(260)은 현재 케미컬이 6㎖/min의 비율로 공급되고 있으며 이후 3초 내에 20㎖/min의 비율로 증가되어야 한다는 정보를 갖고 있다. 이후, 제어 시스템(260)은 밸브 시스템의 제1 또는 제2 조절부(144,145)가 작동 변환됨이 감지되면, 감지 시점으로부터 제1 신호가 간섭받기까지의 신호를 측정한다.
제어 시스템(260)은 케미컬의 공급 조건에 대응하는 시간 내(상기 예에서는 3초)에 제1 신호의 간섭 정보가 입력되는지를 확인한다. 케미컬의 공급 조건에 대응하는 시간 내에 제1 신호의 간섭 정보가 입력되지 않거나, 케미컬의 공급 조건에 대응하는 시간 전에 제1 신호의 간섭 정보가 입력될 경우, 제어 시스템(260)은 케미컬의 공급이 부정확하게 감소되었음을 확인할 수 있다. 또한, 제어 시스템(260)은 밸브 시스템의 제2 조절부(145)가 작동되기 이전에 이미 획득한 케미컬의 공급 유량을 기준으로부터 제1 신호가 간섭되는 시간에 대응하는 유량 변화율을 산출할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 케미컬의 공급 조건에 대응하는 시간 내에 정확한 비율로 유량이 변화되지 않으면, 제어 시스템(260)은 밸브 시스템을 제어하여 케미컬을 정확한 유량으로 공급한다. 경우에 따라서 제어 시스템(260)은 워닝 신호를 방출함과 동시에 프로세스 챔버 내에서 수행되는 반도체 기판 가공 공정을 일시 정지 또는 중지시킬 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 케미컬의 유량 변화율을 실시간 또는 일정 시각마다 산출할 수 있어 밸브 시스템의 이상으로 인하여 발생되는 케미컬의 공급 불량을 신속하게 확인 및 대처할 수 있다. 따라서 케미컬의 공급 불량으로 인한 경제적, 시간적 손실을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산 수율 및 공정 효율을 극대화 시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 유입 포트와 유출 포트를 연통시키는 유로가 형성된 본체;
    상기 유로를 통과하는 유량을 조절하기 위한 조절 유닛;
    상기 유량을 지시하기 위한 인디케이터 유닛; 및
    상기 유량이 변하됨에 따른 상기 인디케이터 유닛의 지시 변화를 센싱하여 상기 유량의 변화율을 나타내는 센싱 유닛을 구비하되,
    상기 센싱 유닛은
    상기 튜브 내로 신호를 방출하여 상기 지시핀을 감지하는 검출 센서;
    상기 조절 유닛의 작동 변화 시점으로부터 상기 검출 센서가 상기 지시핀을 감지하기까지의 시간을 측정하는 타이머; 및
    상기 측정된 시간으로부터 상기 유량의 변화율을 산출하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱 유닛은, 상기 신호가 조사되는 상기 튜브의 제1 지점으로부터 이격된 제2 지점으로 제2 신호를 방출하여 상기 지시핀을 감지하는 제2 검출 센서를 더 포함하고,
    상기 타이머는 상기 지시핀이 상기 제1 지점과 상기 제2 지점을 통과하는데 소요되는 시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 검출 센서는 광 센서, 초음파 센서 및 자기장 센서로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  7. 반도체 기판에 대한 가공 공정을 수행하기 위한 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내부에 설치되어 상기 반도체 기판을 지지하는 척 어셈블리;
    상기 척 어셀블리 상에 배치된 반도체 기판으로 케미컬을 공급하는 케미컬 공급 라인;
    ⅰ)상기 케미컬 공급 라인 상에 설치되며 내부에 상기 케미컬이 통과하는 유로가 형성된 본체, ⅱ)상기 유로를 통과하는 유량을 조절하기 위한 조절 유닛, ⅲ)상기 유량을 지시하기 위한 인디케이터 및 ⅳ)상기 유량이 변하됨에 따른 상기 인디케이터 유닛의 지시 변화를 센싱하여 상기 유량의 변화율을 나타내는 센싱 유닛을 포함하는 밸브 시스템; 그리고
    상기 유량의 변화율에 따라 상기 반도체 기판에 대한 가공 공정을 제어하기 위한 제어 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 케미컬은 탈이온수(deionized water), 현상액, 감광액 및 신너(thinner)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 장치.
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