KR101647961B1 - 유체 전달 시스템을 위한 유동 제어 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에서 서술되는 실시예들은 기판 프로세싱 시스템 내에서 유체를 전달하는 어플리케이션을 제시한다. 보다 구체적으로, 본 명세서에서 서술되는 실시예들은 기판 프로세싱 시스템 내에서 프로세싱 화학제의 전달을 위한 어플리케이션을 제시한다. 일 실시예에서는 유체 전달 시스템이 제시된다. 이러한 유체 전달 시스템은 유체를 공급하기 위한 벌크 유체 공급원, 상기 벌크 유체 공급원으로부터 유동하는 유체의 비율을 제어하고 모니터링하기 위한 유체 전달 모듈, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제1 스트림 라인, 상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제1 스위치, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제2 스트림 라인, 상기 제2 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 스위치를 포함하고, 상기 유체 전달 모듈이 미리 결정된 비율에 따라서 제1 스트림 라인 및 제2 스트림 라인을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 상기 벌크 유체 공급원으로부터의 유체를 분할한다.
Description
본 명세서에서 서술되는 실시예들은 반도체 프로세싱, 보다 구체적으로는 기판 프로세싱 시스템 내의 유체 전달(fluid delivery)을 위한 장치에 관한 것이다.
칩(chip) 제조 설비는 넓은 분야의 기술로 구성된다. 반도체 기판을 포함하는 카세트(cassette)들은 이들이 프로세스되거나 검사되는 설비 내의 여러 스테이션(station)으로 보내진다. 반도체 프로세싱은 기판상에 물질을 증착하는 것과 기판으로부터 물질을 제거하는 과정을 포함한다. 통상적인 프로세스는 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 전기-화학적 도금(electro-chemical plating)(ECP), 화학 기계적 연마(chemical mechanical planarization)(CMP), 식각, 세정 등을 포함한다. 상기 프로세스 중에서 대략 25% 정도는 액체 화학제(liquid chemial) 프로세스를 수반한다.
반도체 프로세싱에 관한 한가지 이슈는 프로세스 용액 내의 화학제 농도를 정밀하게 제어하기 위하여 유체의 정확한 전달을 포함한다. 종래의 유체 전달 시스템은 벌크 공급부(bulk supply), 로컬 저장부(local reservoir), 또는 병(bottle)으로부터 프로세싱 화학제와 같은 유체를 취하고, 계량 펌프 및/또는 유량계를 이용하여 유체를 전달한다. 통상적인 시스템은 일정한 압력을 가지는 고정식 오리피스(fixed orifice)를 사용한다. 더욱 구체적으로, 이러한 시스템은, 예를 들어 제어 밸브와 같은 오리피스와, 제어 밸브 상류에서 일정한 유체 압력을 유지하여 일정한 유동 속도를 유지하는, 예를 들어 유량계와 같은 압력 조절기로 유동을 제어할 수 있다.
분배되는 유체의 양을 측정하는데 이용가능한 다양한 유량계 기술이 있으며, 이들 중 빈번하게 사용되는 기술 중 하나는 차압 기술(differential pressure technology)이다. 차압 기술은 유체의 유동 속도를 측정하기 위하여 오리피스 출구 측 상에 유량계를 배치함으로써 압력 측정을 구체화한다. 그러나, 유량계는 미립자를 발생시키기 쉬우며 주기적인 관리(service) 및 보정(calibration)을 필요로 한다. 또한, 종래의 유량계 기술은 작은 부피 또는 매우 낮은 유동 속도에 대해서는 정확한 측정을 제공할 수 없다. 더욱 정확한 질량 유동 측정이 가능한 기술은 비용을 더 상승시키게 된다.
또한, 때때로는 2개의 상이한 화학제가 선택적으로 혼합 및/또는 웨이퍼의 각 측면으로 전달될 필요가 있다. 그러나 종래의 유량계 기술은 단일 유체의 유동 속도만을 측정할 수 있을 뿐이다. 종래의 유량계 기술은 유체를 2개 또는 그보다 많은 유체 스트림(stream)으로 분할하는 것을 제어 또는 모니터링할 수 없다.
따라서, 유체 전달을 제어할 수 있고, 유체 전달 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 복수의 스트림으로의 유체 활용을 증가시킬 수 있도록 구성된 유체 전달 시스템이 요구된다.
본 명세서에서 서술되는 실시예들은 기판 프로세싱 시스템 내에서 유체를 전달하는 어플리케이션을 제시한다. 보다 구체적으로, 본 명세서에서 서술되는 실시예들은 기판 프로세싱 시스템 내에서 프로세싱 화학제의 전달을 위한 어플리케이션을 제시한다. 일 실시예에서는 유체 전달 시스템이 제시된다. 이러한 유체 전달 시스템은 유체를 공급하기 위한 벌크 유체 공급원, 상기 벌크 유체 공급원으로부터 유동하는 유체의 비율을 제어하고 모니터링하기 위한 유체 전달 모듈, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제1 스트림 라인, 상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제1 스위치, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제2 스트림 라인 및 상기 제2 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 스위치를 포함하고, 상기 유체 전달 모듈이 미리 결정된 비율에 따라서 제1 스트림 라인 및 제2 스트림 라인을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 상기 벌크 유체 공급원으로부터의 유체를 분할한다.
다른 실시예에서는 유체 전달 시스템이 제시된다. 이러한 유체 전달 시스템은 상기 벌크 유체 공급원으로부터 유체의 유동을 제어하기 위한 제어 밸브, 상기 제어 밸브로부터 상류에 위치하는 유량계, 상기 유량계로부터 상류에 위치하는 제1 압력 변환기, 상기 유량계와 상기 제어 밸브 사이에 위치하는 제2 압력 변환기 및 상기 제어 밸브로부터 하류에 위치하는 스위치, 상기 스위치와 연결되는 제1 스트림 라인과 상기 스위치와 연결되는 제2 스트림 라인을 포함하며, 상기 제1 스트림 라인 및 제2 스트림 라인은 상기 스위치로부터 하류에 위치한다.
또 다른 실시예에서는, 기판의 화학 기계적 폴리싱을 위한 시스템이 제공된다. 이러한 시스템은 플래튼 조립체(platen assembly), 상기 플래튼 조립체 상에 지지되는 폴리싱 표면, 하나 또는 그보다 많은 폴리싱 헤드로서 폴리싱 동안 상기 폴리싱 헤드상에서 기판이 유지되는 하나 또는 그보다 많은 폴리싱 헤드 및 상기 폴리싱 표면으로 유체를 전달하기 위한 유체 전달 시스템을 포함한다. 상기 유체 전달 시스템은 유체를 공급하기 위한 벌크 유체 공급원, 상기 벌크 유체 공급원으로부터 유동하는 유체의 비율을 제어하고 모니터링하기 위한 유체 전달 모듈, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제1 스트림 라인, 상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제1 스위치, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제2 스트림 라인 및 상기 제2 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 스위치를 포함하고, 상기 유체 전달 모듈이 미리 결정된 비율에 따라서 제1 스트림 라인 및 제2 스트림 라인을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 상기 벌크 유체 공급원으로부터의 유체를 분할한다.
또 다른 실시예에서는, 유체 전달 시스템을 통한 유체의 유동을 제어하기 위한 방법이 제시된다. 이러한 방법은 유체 전달 시스템을 통해 유체를 유동시키는 단계로서, 상기 유체 전달 시스템이, 유체를 공급하기 위한 벌크 유체 공급원, 상기 벌크 유체 공급원으로부터 유동하는 유체의 비율을 제어하고 모니터링하기 위한 유체 전달 모듈, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제1 스트림 라인, 상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제1 스위치, 상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제2 스트림 라인 및 상기 제2 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 스위치를 포함하고, 상기 유체 전달 모듈이 미리 결정된 비율에 따라서 제1 스트림 라인 및 제2 스트림 라인을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 상기 벌크 유체 공급원으로부터의 유체를 분할하는, 유체 전달 시스템을 통해 유체를 유동시키는 단계, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치 각각을 간헐적으로(intermittently) 차단시킴으로써 제1 스트림 라인 및 제2 스트림 라인 각각에 대한 차압을 측정하는 단계, 및 상기 제1 스트림 라인 및 제2 스트림 라인으로부터의 차압 측정치를 비교함으로써 양 스트림 라인이 개방될 때 유동의 비율을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징을 전술한 상기 방식이 상세히 이해될 수 있도록 하기 위하여, 위에서 간략히 요약한 본 발명의 더욱 구체적인 설명이 실시예를 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 실시예 중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나 첨부된 도면은 오직 본 발명의 전형적인 실시예만을 도시할 뿐이므로, 첨부된 도면이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 아니되며 본 발명은 균등한 효과적인 다른 실시예를 포함한다는 점에 유의하여야 한다.
도 1은 화학 기계적 폴리싱 시스템의 일 실시예에 대한 평면도이다.
도 2a는 본 명세서에서 서술되는 일 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2b는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 3a는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 3b는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 1은 화학 기계적 폴리싱 시스템의 일 실시예에 대한 평면도이다.
도 2a는 본 명세서에서 서술되는 일 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2b는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 3a는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 3b는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템의 개략적인 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 실시예들은 반도체 프로세싱, 보다 구체적으로 기판 프로세싱 시스템 내의 유체 전달을 위한 장치에 관한 것이다. 유동 제어기는 일반적으로 유체 전달 시스템에서 가장 비싼 부품이며, 모든 유형의 부품의 재료 비용 중 가장 큰 비율을 나타낸다. 본 명세서에서 서술되는 실시예들은 유리하게도 고비용의 유동 제어기의 추가를 필요로 하지 않고도 유체 스트림이 동일한 양 또는 미리 정해진 비율의 2개 또는 그보다 많은 스트림(stream)으로 분할되는 것을 제어 및/또는 모니터링하기 위한 수단을 제공한다. 일 실시예에서는, 제어 밸브가 유동 측정 장치의 상류에 위치되고/위치되거나 추가적인 (복수의) 압력 변환기(pressure transducer)가 제어 밸브의 하류측에 위치되고, 이로써 유동 제어기와 분배 지점 사이의 분배 배관(dispense tubing)과 관련된 배압(back pressure)이 측정될 수 있다.
본 명세서에서 서술되는 실시예들이 실행될 수 있는 장치가 특별한 장치로 제한되는 것은 아니지만, 캘리포니아 Santa Clara에 위치한 Applied Materials, Inc.에서 판매하는 REFLEXION® LK CMP 시스템 및 MIRRA MESA® 시스템에서 상기 실시예들을 실행하는 것이 특히 유리하다. 또한, 다른 제조업체로부터 구입할 수 있는 CMP 시스템도 본 명세서에서 서술된 실시예로부터 이점을 얻을 수 있다. 본 명세서에 서술되는 실시예는 오버헤드 원형 트랙 폴리싱 시스템(overhead circular track polishing system) 상에서도 실행될 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 서술되는 실시예에 따른 유체 전달 시스템(200)을 포함하는 화학 기계적 폴리싱("CMP") 시스템(100)의 일 실시예를 도시하는 평면도이다. CMP 시스템(100)은 팩토리 인터페이스(factory interface)(102), 세정기(cleaner)(104) 및 폴리싱 모듈(106)을 포함한다. 팩토리 인터페이스(102)와 폴리싱 모듈(106) 사이에서 기판(170)을 이송하기 위하여 습식 로봇(wet robot)(108)이 제공된다. 습식 로봇(108)은 폴리싱 모듈(106)과 세정기(104) 사이에서 기판을 이송하도록 구성될 수도 있다. 팩토리 인터페이스(102)는 하나 또는 그 보다 많은 카세트(114)와 하나 또는 그 보다 많은 이송 플랫폼(116) 사이에서 기판(170)을 이송하도록 구성되는 건식 로봇(dry robot)(110)을 포함한다. 도 1에 도시된 일 실시예에는, 4개의 기판 저장 카세트(114)가 도시되어 있다. 건식 로봇(110)은 4개의 카세트(114)와 하나 또는 그 보다 많은 이송 플랫폼(116) 사이에서 이송을 용이하게 하기에 충분한 운동 범위를 가진다. 선택적으로, 건식 로봇(110)은 건식 로봇(110)을 팩토리 인터페이스(102) 내에서 측방향으로 위치시키기 위해 레일 또는 트랙(112) 상에 장착될 수 있으며, 이로써, 대형의 또는 복잡한 로봇 연동장치(linkage)를 필요로 하지 않고도 건식 로봇(110)의 운동 범위를 증가시키게 된다. 건식 로봇(110)은 추가로 세정기(104)로부터 기판을 수용하여 깨끗하게 폴리싱된 기판을 기판 저장 카세트(114)로 반송하도록 구성된다. 도 1에 도시된 실시예에서는 비록 하나의 기판 이송 플랫폼(116)이 도시되어 있지만, 2개 또는 그보다 많은 기판 이송 플랫폼이 제공될 수 있으며, 이로써, 동시에 2개 이상의 기판이 습식 로봇(108)에 의해서 폴리싱 모듈(106)로 이송되도록 대기열(queue)에 포함될 수 있다.
계속 도 1을 참조하면, 폴리싱 모듈(106)은 복수의 폴리싱 스테이션(124)을 포함하며, 이들 폴리싱 스테이션 상에서는 기판이 하나 또는 그 보다 많은 폴리싱 헤드(126) 내에 유지되며 폴리싱된다. 폴리싱 스테이션(124)은, 2개 또는 그보다 많은 기판의 폴리싱이 단일 폴리싱 스테이션(124)을 이용하여 동시에 이루어질 수 있도록, 2개 또는 그보다 많은 폴리싱 헤드(126)와 동시에 접촉(interface)하도록 크기가 결정된다. 폴리싱 헤드(126)는 도 1에 점선으로 도시된 오버헤드 트랙(overhead track)(128)에 장착되는 캐리지(미도시)에 연결된다. 오버헤드 트랙(128)은 폴리싱 스테이션(124) 및 로드 컵(122) 위에서 폴리싱 헤드(126)를 선택적으로 위치시키는 것을 용이하게 하는 폴리싱 모듈(106) 주위에 캐리지가 선택적으로 위치될 수 있게 할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서 오버헤드 트랙(128)은 폴리싱 헤드(126)를 유지하는 캐리지가 선택적으로 그리고 독립적으로 로드 컵(122) 및 폴리싱 스테이션(124) 위에서 회전되거나/되고 이들로부터 떨어지게 될 수 있는 원형 형상을 갖는다. 오버헤드 트랙(128)은 타원형(elliptical), 달걀형(oval), 선형, 또는 기타 적절한 배향(orientation)을 포함하는 다른 형상을 가질 수 있으며, 폴리싱 헤드(126)의 운동은 다른 적절한 수단을 이용하여 용이해질 수 있다.
도 1에 도시된 일 실시예에서는, 2개의 폴리싱 스테이션(124)이 폴리싱 모듈(106)의 대향 코너에 배치되는 것으로 도시된다. 습식 로봇(108)에 가장 가까운 폴리싱 스테이션(124)들 사이의 폴리싱 모듈(106)의 코너에 하나 이상의 로드 컵(122)이 존재한다. 로드 컵(122)은 습식 로봇(108)과 폴리싱 헤드(126) 사이에서의 이송을 용이하게 한다. 선택적으로, (점선으로 도시된) 제3 폴리싱 스테이션(124)이 로드 컵(122) 반대편의 폴리싱 모듈(126)의 코너에 위치될 수 있다. 대안적으로, (역시 점선으로 도시된) 제2의 로드 컵(122) 쌍이 습식 로봇 인근에 배치된 로드 컵(122) 반대편의 폴리싱 모듈(106)의 코너에 배치될 수 있다. 추가 폴리싱 스테이션(124)은 더 큰 설치 면적(footprint)을 가지는 시스템의 폴리싱 모듈(106) 내에 통합될 수 있다.
각각의 폴리싱 스테이션(124)은 동시에 2개 이상의 기판을 폴리싱할 수 있는 폴리싱 표면(130) 및 각각의 기판에 대한 상당(matching) 개수의 폴리싱 유닛을 포함한다. 각각의 폴리싱 유닛은 폴리싱 헤드(126), 폴리싱 파편(debris)을 제거하고 패드의 기공(pore)을 개방시킴으로써 패드를 드레싱(dress)하는 패드 컨디셔닝(conditioning) 조립체(132), 및 폴리싱 유체 전달 아암(arm)(134)을 포함한다. 일 실시예에서는, 각각의 폴리싱 스테이션(124)이 복수의 패드 컨디셔닝 조립체(132, 133)를 포함한다. 일 실시예에서는, 각각의 폴리싱 스테이션(124)이 각각의 폴리싱 스테이션(124)으로 유체 스트림을 전달하기 위한 복수의 유체 전달 아암(134, 135)을 포함한다. 폴리싱 표면(130)은 프로세싱 중에 폴리싱 표면(130)을 회전시키는 플래튼 조립체(platen assembly)(250)(도 2 참조) 상에 지지된다. 일 실시예에서, 폴리싱 표면(130)은 화학 기계적 폴리싱 및/또는 전기화학적 기계적 폴리싱 프로세스 중 하나 이상에 적합하다. 다른 실시예에서는, 플래튼 조립체(250)가 폴리싱 중에 약 10 rpm 내지 약 150 rpm, 예를 들어 약 80 rpm 내지 약 100 rpm과 같은 약 50 rpm 내지 약 110 rpm 속도로 회전될 수 있다.
CMP 시스템(100) 및 CMP 시스템상에서 실행되는 프로세스의 제어를 용이하게 하기 위하여, 중앙 처리 유닛(CPU)(192), 메모리(194), 및 지원 회로(196)를 포함하는 제어기(190)가 CMP 시스템(100)에 연결된다. CPU(192)는 다양한 구동 및 압력을 제어하기 위해 산업적 환경(industrial setting)에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(194)는 CPU(192)에 연결된다. 메모리(194), 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 로컬(local) 또는 리모트(remote) 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 디지털 저장부와 같은 즉시 이용가능한 메모리(readily available memory) 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로(196)는 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위하여 CPU(192)에 연결된다. 이러한 회로는 캐쉬(cache), 전력 공급부, 클록 회로(clock circuit), 입력/출력 회로, 서브 시스템 등을 포함한다.
도 2a는 본 명세서에서 서술되는 일 실시예에 따른 유체 전달 시스템(200)의 개략적인 도면이다. 유체 전달 시스템(200)은 프로세스 화학제 또는 화학제들을 폴리싱 시스템(100)에 공급하기 위한 벌크(bulk) 유체 공급원(202), 벌크 유체 공급원(202)으로부터 스트림 라인(stream line)(203)을 통해서 유동하는 유체 스트림의 유동 속도를 제어하고 모니터링하기 위한 유체 전달 모듈(204), 그리고 기판 프로세싱을 위한 각각의 폴리싱 스테이션(124)의 플래튼 조립체(250)로의 유체 유동을 조절하는 복수의 입/출력 밸브일 수 있는 제1 및 제2 스위치(206, 208)를 포함한다. 일 실시예에서는, 유체 전달 중에 또는 유체 전달 이후에, 제1 및 제2 스위치(206, 208)가 유체 분배 프로세스를 위해 배관(203a, 230b)을 통해 유체 스트림을 지향시킬 수 있다. 배관(230a, 230b)은 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 비닐, 및 프로세스 화학제와 화학적으로 조화될 수 있는 기타 플라스틱 재료와 같은 신축성 재료(flexible material)로 형성될 수 있다. 배관(230a, 230b)은 임의의 직경, 신축성, 및 벽 두께로 구성될 수 있다.
유체 전달 모듈(204)은 벌크 유체 공급원(202)으로부터 전달되는 유체의 양을 측정하고, 상기 유체를 미리 규정된 비율에 따라서 제1 스트림 라인(220) 및 제2 스트림 라인(222)을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 분할하고, 이 유체를 제1 스트림 라인(220)을 따라 위치하는 제1 스위치(206) 및 제2 스트림 라인(222)을 따라 위치하는 제2 스위치(208)를 통해 계량된(metered) 양으로 플래튼 조립체(250)로 전달하도록 더 구성된다. 유체 전달 모듈(204)은 배관(229)을 통한 벌크 유체 공급원(202)으로부터 유체의 유동을 제어하기 위한 제어 밸브(210)를 포함할 수 있다. 배관(229)은 PTFE, 비닐, 및 상기 유체와 화학적으로 조화될 수 있는 기타 플라스틱 물질과 같은 신축성 재료로 형성될 수 있다. 배관(229)은 임의의 직경, 신축성, 및 벽 두께로 구성될 수 있다. 유체 전달 모듈(204)은 스트림 라인(203)을 통해 유동하는 유체의 유동 속도를 모니터링하기 위한 유량계(212)를 더 포함할 수 있다. 유량계(212)는 피드백 루프(미도시)를 통해서 제어 밸브(210)와 소통한다.
유체 전달 모듈(204)은 압력 탐지 수단, 예를 들어 제1 압력 변환기(214) 및 제2 압력 변환기(216)를 더 포함할 수 있다. 압력 변환기(214, 216)는 일정 지점에서 스트림 라인(203) 내의 유체의 저항 또는 임피던스의 정도를 결정하는데 사용될 수 있다. 임피던스는 스트림 라인(203) 내의 여러 위치에서 차압(differential pressure)을 측정 및 계산함으로써 결정될 수 있다. 스트림 라인(203) 내의 유체의 차압을 측정함으로써, 제1 스트림 라인(220) 및 제2 스트림 라인(222) 내에서 유동하는 유체의 비율이 결정되며, 이러한 비율의 일관성(consistency)이 실시간으로 모니터링될 수 있다.
일 실시예에서는, 제어 밸브(210)가 유량계(212)로부터 상류에 위치하며, 제1 압력 변환기(214)가 제어 밸브(210) 및 유량계(212) 사이에 위치되어 스트림 라인(203)을 통해 유동하는 유체의 압력을 모니터하고, 제2 압력 변환기(216)는 유량계(212)로부터 하류에 위치한다. 임피던스의 제1 측정치는 유체가 유량계(212)를 통해 유동하기 전에 제1 압력 변환기(214)에 의해 확보될 수 있다.
일 실시예에서는, 제2 압력 변환기(216)가 유량계(212)의 하류에 위치한다. 제2 압력 변환기(216)도 2개의 유체 스트림 사이의 비율을 결정하는데 사용될 수 있는 임피던스를 측정할 수 있다. 일 실시예에서는, 2개의 유체 스트림의 비율이 동일할 수 있거나 또는 이러한 비율이 프로세싱 요구 조건에 기초하여 미리 정해진 비율의 임의의 조합일 수 있다. 유체 스트림에 대해 미리 정해진 비율을 사용함으로써, 제어기(190)는 미리 결정된 비율에 따라 2개의 유체 스트림을 제어하고 모니터링할 수 있다. 압력 변환기(214, 216)에 의해 측정된 임피던스는 유체의 유동 속도 및 스트림 라인(203)에 걸친 차압을 결정하는데 사용될 수도 있다. 또한, 제2 압력 변환기(216)를 유량계(212)로부터 하류에 위치시킴으로써, 제2 압력 변환기(216)는 임피던스 측정 및 차압 결정에서 제2 측정치로서 작용하는 추가 압력 데이터를 제공할 수 있다.
작동에 있어서, 차압 측정은 제1 스위치(206) 및 제2 스위치(208) 각각을 개별적으로 차단시킴으로써 제1 스트림 라인(220) 및 제2 스트림 라인(222) 각각에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(206)는 제2 스위치(208)가 개방된 상태로 유지되고 제2 스트림 라인(222)에 대한 차압이 측정되는 동안 폐쇄될 수 있다. 제1 스트림 라인(220) 및 제2 스트림 라인(222)으로부터의 개별적인 차압 측정의 비율은 양(both)/모든 스트림 라인이 개방될 때 유동의 비율이다. 이러한 비율 측정은 스트림 라인을 통한 유동 비율의 일관성을 모니터링하고, 예를 들어 폴리싱 슬러리(polishing slurry)에 의한 스트림 라인의 폐색(clogging)으로 인한, 필요조건(requirement)으로부터의 임의의 일탈(divergence)을 실시간으로 탐지하기 위하여 주기적으로 사용될 수 있다.
도 2b는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템(260)의 개략적인 도면이다. 전달되는 유체의 임피던스 및 차압은 상이한 구성의 유체 전달 시스템(260)에서 측정될 수 있다. 유체 전달 시스템(260) 내의 부품 중 일부는 도 2a에서 설명된 바와 같은 유체 전달 시스템(200)에도 존재한다. 일 실시예에서는, 유체 전달 시스템(260)이 벌크 유체 공급원(202), 스트림 라인(203)을 통해 벌크 유체 공급원(202)으로부터 유동하는 유체 스트림을 제어하고 모니터링하기도 하는 유체 전달 모듈(262), 그리고 제1 및 제2 스위치(206, 208)를 포함한다. 유체 전달 모듈(262)에는 유량계(212)가 제어 밸브(210)로부터 상류에 위치한다. 제1 압력 변환기(214)는 유량계(212)로부터 상류에 위치한다. 제2 압력 변환기(216)는 유량계(212)와 제어 밸브(210) 사이에 위치한다. 제3 압력 변환기(264)가 제어 밸브(210)로부터 하류에 위치한다. 일 실시예에서, 유체는 벌크 유체 공급원(202)으로부터 제1 압력 변환기(214)를 지나 유동하며, 여기에서 제1 압력 변환기(214)에 의해서 제1 임피던스가 측정될 수 있다. 유체가 유량계(212)를 통해 유동한 후, 유체가 제어 밸브(210)에 도달하기 전에 제2 압력 변환기(216)에 의해서 제2 임피던스가 측정될 수 있다. 제1 임피던스 측정치 및 제2 임피던스 측정치는 미리 정해진 비율이 달성되었는지 여부를 결정하기 위하여 비교될 수 있다. 미리 결정된 비율이 달성되지 않았다면, 미리 결정된 비율을 달성하기 위하여 스트림 라인 내의 압력을 조정하도록 인-시츄(in-situ) 실시간 조정이 이루어질 수 있다. 미리 결정된 비율이 달성되었다면, 스트림 라인을 통한 비율의 일관성을 평가하기 위하여 제3 압력 변환기(264)에 의해 제3 임피던스 측정치가 측정될 수 있다. 압력 변환기가 유량계(212) 또는 제어 밸브(210)로부터 하류에 위치하여 압력의 제2 측정치를 얻고 압력 변환기로부터 측정된 비율이 이전의 압력 변환기로부터 측정된 비율과 매칭되는지 여부를 결정하며, 이러한 비율의 일관성이 전체에 걸쳐 유지된다는 것이 중요하다.
도 3a는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템(300)의 개략적인 도면이다. 대안적인 실시예의 유체 전달 시스템(300)은 도 2b의 유체 전달 시스템(260)과 유사하다. 일 실시예에서는, 유체 전달 시스템(300)이 벌크 유체 공급원(202), 스트림 라인(203)을 통해 벌크 유체 공급원(202)으로부터 유동하는 유체 스트림을 제어하고 모니터링하기도 하는 유체 전달 모듈(304), 그리고 제1 및 제2 스위치(206, 208)를 포함한다. 유체 전달 모듈(204)에는 유량계(212)가 제어 밸브(210)로부터 상류에 위치한다. 제1 압력 변환기(214)는 유량계(212)로부터 상류에 위치한다. 제2 압력 변환기(216)는 유량계(212)와 제어 밸브(210) 사이에 위치한다. 유체 전달 모듈(304)을 통해 유동하는 유체는, 미리 결정된 비율에 따라, 제1 스트림 라인(220) 및 제2 스트림 라인(222)을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 분할될 수 있다. 제1 스트림 라인(220)에는, 제2 제어 밸브(210)가 제1 스위치(206)로부터 상류에 위치하며, 제2 스트림 라인(222)에는, 제2 유량계(212)가 제2 스위치(208)로부터 상류에 위치한다. 이러한 구성은 스트림 라인을 통한 유체의 전체 유동에 영향을 주지 않으면서 2개의 스트림 중 하나를 제어하고 모니터링하는데 사용될 수 있다. 유체가 유체 전달 모듈(304)을 통과하고 제1 스트림 라인(220) 및 제2 스트림 라인(222)을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 분할된 이후에, 제1 스트림 라인(220)을 통해 유동하여 제2 제어 밸브(310)로 진행하는 스트림은 유체 전달 모듈(304)에 의해 미리 정해진 유동 속도로 진행할 것이다. 이후 제2 스트림 라인(222)을 통해 유동하여 제2 유량계(312)로 진행하는 스트림의 유동 속도가 모니터링될 수 있다.
도 3b는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템(320)의 개략적인 도면이다. 도 3b의 시스템(320)은 도 3a의 유체 전달 시스템(300)과 유사하다. 일 실시예에서는, 유체 전달 시스템(320)이 벌크 유체 공급원(202), 스트림 라인(203)을 통해 벌크 유체 공급원(202)으로부터 유동하는 유체 스트림을 제어하고 모니터링하기도 하는 유체 전달 모듈(304), 그리고 제1 및 제2 스위치(206, 208)를 포함한다. 유체 전달 시스템(320)과 유체 전달 시스템(300) 사이의 차이점은 제2 제어 밸브(310)와 제2 유량계(312)의 위치이다. 본 구성에서는, 제2 제어 밸브(310) 및 제2 유량계(312)가 제1 및 제2 스위치 중 오직 하나(206 또는 208)로부터 상류에 위치한다. 제2 제어 밸브(310)나 제2 유량계(312) 없이 제2 스트림 라인(222)을 통해 유동하여 제2 스위치(208)로 진행하는 유체는 유체 전달 모듈(304)에 의해 미리 결정된 유동 속도로 진행할 것이다. 제1 스트림 라인(220)을 통해 유동하여 제2 제어 밸브(310) 및 제2 유량계(312) 모두와 제1 스위치(206)로 진행하는 유체는 제어되고 모니터링될 것이다. 제1 스트림 라인(220)을 통해 유동하여 제1 스위치(206)로 진행하는 유체의 유동 속도는 유체의 전체 유동에 영향을 주지 않으면서 제2 스트림 라인(222)을 통해 유동하여 제2 스위치(208)로 진행하는 유체의 유동 속도에 매칭되도록 제어되고 모니터링될 수 있다.
도 4는 본 명세서에서 서술되는 다른 실시예에 따른 유체 전달 시스템(400)의 개략적인 도면이다. 일 실시예에서는, 유체 전달 시스템(400)이 벌크 유체 공급원(202), 스트림 라인(203)을 통해 벌크 유체 공급원(202)으로부터 들어가는 유체 스트림을 제어하고 모니터링하기도 하는 유체 전달 모듈(404), 그리고 스위치(408)를 포함한다. 유체 전달 모듈(404)에서는, 유량계(212)가 제어 밸브(210)로부터 상류에 위치한다. 제1 압력 변환기(214)는 유량계(212)로부터 상류에 위치한다. 제2 압력 변환기(216)는 유량계(212)와 제어 밸브(210) 사이에 위치한다. 선택적으로, 제3 압력 변환기(406)가 스위치(408) 앞에 위치할 수 있다. 스위치(408)는 3방향 스위치(three-way switch) 또는 2개의 2방향 스위치를 포함할 수 있다.
유체 전달 모듈(404)은 스트림 라인(203)을 통해 유동하는 유체를 제1 스트림 라인(220) 및 제2 스트림 라인(222)을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 분할할 수 있으며, 여기서 유량계(212)는 시스템 전체에 걸쳐 일정한 유동을 보장하기 위하여 스트림 라인을 간헐적으로 모니터링할 수 있다. 제1 압력 변환기(214), 제2 압력 변환기(216), 및 제3 압력 변환기(406)가 유체가 유동하고 있는 동안 스트림 라인 내의 임피던스 및 차압을 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 정확한 측정치는 유체가 기판 프로세싱 중에 플래튼(250)으로 균일하게 분배될 수 있도록 스트림 라인 전체에 걸쳐 유체의 전체 유동을 일정하게 유지하면서 제어 밸브(210)가 복수의 스트림 사이에 동일한 비율을 유지하고 제어할 수 있게 한다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예에 대해 이루어졌으나, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예가 본 발명의 기본적 범위 내에서 고안될 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법으로서,
유체 전달 시스템을 통해 유체를 유동시키는 단계로서, 상기 유체 전달 시스템이,
벌크 유체 공급원;
상기 벌크 유체 공급원으로부터 유동하는 유체의 비율을 제어하고 모니터링하기 위한 유체 전달 모듈;
상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제1 스트림 라인;
상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제1 스위치;
상기 유체 전달 모듈로부터 하류에 위치하는 제2 스트림 라인; 및
상기 제2 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 스위치;를 포함하고, 상기 유체 전달 모듈이 미리 결정된 비율에 따라서 상기 제1 스트림 라인 및 상기 제2 스트림 라인을 통해 유동하는 2개의 스트림으로 상기 벌크 유체 공급원으로부터의 유체를 분할하는, 유체 전달 시스템을 통해 유체를 유동시키는 단계;
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 각각을 간헐적으로 차단시킴으로써 상기 제1 스트림 라인 및 상기 제2 스트림 라인 각각에 대한 차압을 측정하는 단계; 및
상기 제1 스트림 라인 및 상기 제2 스트림 라인으로부터 차압 측정치를 비교함으로써 양 스트림 라인이 개방될 때 유동의 비율을 결정하는 단계;를 포함하는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유체 전달 모듈이,
상기 벌크 유체 공급원으로부터 유체 유동을 제어하기 위한 제어 밸브;
상기 벌크 유체 공급원으로부터 유동하는 유체의 유동 속도를 모니터링하기 위한 유량계; 및
상기 유체 전달 모듈을 통해 유동하는 유체의 압력을 모니터링하기 위한 제1 압력 변환기;를 포함하는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유체 전달 모듈이,
상기 벌크 유체 공급원으로부터 유동하는 유체의 유동 속도를 모니터링하기 위한 유량계;
상기 유량계로부터 상류에 위치하는 제어 밸브;
상기 제어 밸브와 상기 유량계 사이에 위치하는 제1 압력 변환기; 및
상기 유량계로부터 하류에 위치하는 제2 압력 변환기;를 포함하는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유체 전달 모듈이,
상기 벌크 유체 공급원으로부터 유체 유동을 제어하기 위한 제어 밸브;
상기 제어 밸브로부터 상류에 위치하는 유량계;
상기 유량계로부터 상류에 위치하는 제1 압력 변환기; 및
상기 유량계와 상기 제어 밸브 사이에 위치하는 제2 압력 변환기;를 포함하고,
상기 제1 압력 변환기 및 상기 제2 압력 변환기가 상기 제1 스트림 라인 및 상기 제2 스트림 라인 내에서 유동하는 유체의 비율을 결정하기 위하여 유체의 임피던스를 측정하도록 구성되는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 유체 전달 모듈이 상기 제어 밸브로부터 하류에 위치하는 제3 압력 변환기를 더 포함하는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 임피던스의 제1 측정치를 취하고 상기 임피던스의 제1 측정치를 상기 임피던스의 제2 측정치와 비교함으로써, 상기 유체의 비율이 미리 결정된 비율로 조정될 수 있는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 스위치로부터 상류에 그리고 상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 제어 밸브; 및
상기 제2 스위치로부터 상류에 그리고 상기 제2 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 유량계;를 더 포함하는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 스위치로부터 상류에 그리고 상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 제어 밸브; 및
상기 제1 스위치로부터 상류에 그리고 상기 제1 스트림 라인을 따라 위치하는 제2 유량계;를 더 포함하는,
유체 전달 시스템을 통한 유체 유동을 제어하기 위한 방법.
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