KR20160102126A - 처리액 공급 장치, 처리액 공급 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

처리액의 공급을 행하면서, 처리액의 물성 또는 처리액 공급부의 특성에 따라 처리액의 유량 조절 기구를 동작시키는 조작량을 적절히 조절하는 기술을 제공한다. 기판(W)에 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치에 있어서, 처리액 공급부는, 조작량에 따라 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절 기구(402)를 개재하여 기판(W)을 향해 처리액을 토출 공급하고, 유량 검출부(403)는 기판(W)에 공급되는 처리액의 유량을 검출한다. 시스템 동정부(181)는, 상기 처리액 공급부의 시스템 모델에 따른 시스템 파라미터의 결정을 행하고, 유량 제어부(182)는 상기 시스템 파라미터를 이용하여 유량 조절 기구의 새로운 조작량을 결정한다.

Description

처리액 공급 장치, 처리액 공급 방법 및 기억 매체{PROCESSING LIQUID SUPPLY DEVICE, PROCESSING LIQUID SUPPLY METHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 처리가 행해지는 기판에 대하여 처리액을 공급하는 기술에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판(이하, 웨이퍼라고 함)을 수평으로 유지하고, 연직축 둘레로 회전시키면서, 종류가 상이한 처리액을 순차적으로 전환하고 공급하여, 웨이퍼의 처리를 행하는 액 처리 공정이 알려져 있다.
상기 액 처리 공정은, 기판을 유지하는 기판 유지부, 및 처리액의 공급을 실행하는 처리액 공급부를 구비한 처리 유닛에 의해 실행된다. 그리고, 다수 매의 웨이퍼를 수용한 캐리어와 처리 유닛과의 사이에서 웨이퍼의 반송을 실행하는 기판 반송 장치와, 복수의 처리 유닛을 마련한 기판 처리 시스템이 알려져 있다.
상술한 처리 유닛에 있어서는, 종류가 상이한 처리액을 전환하여 공급 가능하도록, 복수의 처리액 공급부가 마련된다. 또한 기판 처리 시스템에는, 이 처리 유닛이 복수 대 마련되므로, 기판 처리 시스템 내에는 다수의 처리액 공급부가 마련된다.
처리액 공급부에는, 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브 등의 유량 조절 기구가 마련된다. 그리고, 각 처리액 공급부로부터의 처리액의 공급량을 정확하게 조절하기 위해서는, 처리액의 공급압 또는 점도, 및 유량 조절 밸브의 유량 특성, 또는 전후의 압력 손실 등, 처리액 공급부의 특성에 따른 밸브체에 대한 적절한 개방도를 설정해야 한다.
예를 들면 자동 제어에 의해, 목표로 하는 공급량에 대하여 처리액의 유량을 정밀도 좋게 추종시키기 위해서는, 밸브체의 개방도(조작량)와 처리액의 유량과의 대응 관계 등에 의해 제어 파라미터를 조정할 필요가 있다. 따라서, 복수 종류의 처리액의 공급을 행하는 처리 유닛에 있어서는, 밀도 또는 점도 등의 물성차가 큰 처리액에 관해서는, 개별로 처리액 공급부의 제어 파라미터를 조정해야 한다. 또한 제어 파라미터는, 처리액의 공급 유량 범위에 따라 적정값이 바뀌는 경우가 있으므로, 웨이퍼의 처리 레시피를 변경하는 경우 등에도 조정 조작이 발생하는 경우가 있다. 또한 제어 파라미터의 최적값은, 처리액 공급부의 특성에도 의존하기 때문에, 동종의 처리액 및 처리 레시피를 이용하는 경우라도 처리 유닛마다 상이한 조정이 필요해진다. 이 때문에, 복수의 처리 유닛을 구비한 기판 처리 시스템 전체에서는, 제어 파라미터의 조정에 필요한 공정수가 방대해진다.
여기서 인용 문헌 1에는, 니들 밸브의 개방도에 따라 처리액의 공급 유량을 변화시키는 기판 처리 장치에 있어서, 처리액 공급 배관을 유통하는 처리액의 유량을 기억해 두는 기술이 기재되어 있다. 당해 문헌에 의하면, 처리 조건 또는 처리액의 공급 유량이 설정되면, 이 설정 결과에 따라 니들 밸브의 개방도를 미리 조절해 둠으로써, 처리액의 공급 당초부터 적절한 유량 설정이 행해지는 취지가 주장되고 있다.
그러나 인용 문헌 1에 기재된 기술은, 니들 밸브의 위치와 공급 유량과의 대응 관계를 설정 유량마다 미리 파악해 두어야 한다. 이 때문에, 처리 레시피 등의 변경 때마다 상기 대응 관계를 파악하는 조작이 필요해진다는 점에 있어서 문제를 가지고 있다.
일본특허공개공보 2010-123709호 : 청구항 2 ~ 4, 단락 0015 ~ 0021
본 발명은, 처리액의 공급을 행하면서, 처리액의 물성 또는 처리액 공급부의 특성에 따라 처리액의 유량 조절 기구를 동작시키는 조작량을 적절히 조절하는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 처리액 공급 장치는, 기판 유지부에 유지된 처리 대상의 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치에 있어서,
조작량에 따라 동작이 조절됨으로써, 상기 처리액을 저류하는 처리액 저류부로부터 공급되는 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절 기구와, 상기 유량 조절 기구에서 유량 조절된 처리액을 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 향해 토출하는 공급 노즐을 구비한 처리액 공급부와,
상기 공급 노즐에 공급되는 처리액의 유량을 검출하는 유량 검출부와,
상기 조작량의 시계열 샘플값, 및 상기 유량 검출부에서 검출된 유량의 시계열 샘플값에 대하여, 각각 시스템 파라미터를 곱해 얻어진 곱셈값의 합에 기초하여, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 추산 유량을 얻는 시스템 모델을 동정(同定)하기 위하여, 상기 시스템 파라미터의 결정을 행하는 시스템 동정부와,
상기 시스템 동정부에서 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 새로운 상기 조작량을 결정하고, 결정된 조작량을 상기 유량 조절 기구에 출력하는 유량 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 처리액 공급 장치는, 하기의 구성을 구비하고 있어도 된다.
(a) 상기 유량 제어부는, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 목표 유량과, 상기 시스템 동정부에서 결정된 시스템 파라미터에 기초하여 상기 조작량을 결정하는 것. 이 때, 상기 기판 유지부에는, 상이한 기판이 교체로 유지되고, 상기 유량 제어부는, 앞의 기판과 교체되어 상기 기판 유지부에 유지된 다음의 기판에 대하여 처리액의 공급을 개시할 시, 상기 앞의 기판에의 처리액의 공급을 정지할 시에 결정된 상기 시스템 파라미터를 이용하여 상기 조작량을 결정하는 것.
(b) 상기 유량 제어부는, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 유량의 목표 유량과, 상기 유량 검출부에서 검출된 처리액의 유량과의 차분값에 기초하여, PID 제어에 의해 상기 조작량을 결정하고, 상기 시스템 동정부에서 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 상기 PID 제어의 제어 파라미터를 결정하는 것. 이 때, 상기 유량 제어부는, 상기 유량 검출부에서 검출된 처리액의 유량이 미리 설정한 변동 범위를 초과하여 변동된 경우에, 상기 유량 대신에, 상기 변동이 검출되기 전에 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 얻어진 상기 추산 유량으로부터 상기 차분값을 산출하고, 이 차분값에 기초하여 상기 조작량을 결정하는 것.
(c) 상기 유량 조절 기구는, 밸브체의 개방도에 따라 처리액의 유량을 증감하는 유량 조절 밸브인 것.
본 발명은, 처리액의 물성 또는 처리액 공급부의 특성이 주는 영향이 시스템 모델을 통하여 파악되고, 그 결과에 기초하여 조작량을 결정한다. 이 때문에, 처리액의 물성 또는 처리액 공급부의 특성이 변화된 경우라도, 처리액의 공급을 행하면서 적절한 유량 조절을 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 따른 처리 유닛을 구비한 기판 처리 시스템의 개요를 나타내는 평면도이다.
도 2는 상기 처리 유닛의 개요를 나타내는 종단 측면도이다.
도 3은 상기 처리 유닛에 마련된 처리액 공급부 및 그 제어 기구를 나타내는 블록도이다.
도 4는 웨이퍼에 처리액을 공급하는 처리의 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 5는 처리액 공급부의 동작을 나타내는 제 1 타임 차트이다.
도 6은 처리액 공급부의 동작을 나타내는 제 2 타임 차트이다.
도 7은 목표 유량(r)이 변경된 후의 처리액 공급부의 동작을 나타내는 타임 차트이다.
도 8은 상기 처리액 공급부의 다른 실시 형태를 나타내는 설명도이다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반입반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접하여 마련된다.
반입반출 스테이션(2)은, 캐리어 배치부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 배치부(11)에는, 복수 매의 기판, 본 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼(W))를 수평 상태로 수용하는 복수의 캐리어(C)가 배치된다.
반송부(12)는, 캐리어 배치부(11)에 인접하여 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(14) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접하여 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하고, 웨이퍼 유지 기구를 이용하여 전달부(14)와 처리 유닛(16) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은, 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예컨대 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 우선, 반입반출 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 배치부(11)에 배치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출된 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 배치한다. 전달부(14)에 배치된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 배치된다. 그리고, 전달부(14)에 배치된 처리가 끝난 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 배치부(11)의 캐리어(C)에 복귀된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 처리 유닛(16)은, 챔버(20)와, 기판 유지 기구(30)와, 처리 유체 공급부(40)와, 회수컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는, 기판 유지 기구(30)와 처리 유체 공급부(40)와 회수컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(21)가 마련된다. FFU(21)는, 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
기판 유지 기구(30)는, 유지부(31)와, 지주부(32)와, 구동부(33)를 구비한다. 유지부(31)는, 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 지주부(32)는, 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 있어서 유지부(31)를 수평으로 지지한다. 구동부(33)는, 지주부(32)를 연직축 둘레로 회전시킨다. 이러한 기판 유지 기구(30)는, 구동부(33)를 이용하여 지주부(32)를 회전시킴으로써 지주부(32)에 지지된 유지부(31)를 회전시키고, 이에 의해, 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
처리 유체 공급부(40)는, 웨이퍼(W)에 대하여 처리 유체를 공급한다. 처리 유체 공급부(40)는, 처리 유체 공급원(70)에 접속된다.
회수컵(50)은, 유지부(31)를 둘러싸도록 배치되고, 유지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수컵(50)의 바닥부에는, 배액부(51)가 형성되어 있고, 회수컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액부(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부에 배출된다. 또한, 회수컵(50)의 바닥부에는, FFU(21)로부터 공급되는 기체를 처리 유닛(16)의 외부에 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
본 실시의 형태에 있어서, 각 처리 유닛(16)의 처리 유체 공급부(40)는, 기판 유지 기구(기판 유지부)(30)에 유지된 웨이퍼(W)에 처리 유체인 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치를 구성하고 있다. 이 처리액 공급 장치는, 처리액의 공급을 실행하면서, 처리액의 종류 또는 공급 조건, 기기의 특성 등이 처리액의 유량 조절에 주는 영향을 파악하고, 그 결과에 기초하여 유량을 조절하는 기능을 구비하고 있다.
이하, 도 3을 참조하여 처리액 공급 장치의 구성에 대하여 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 각 처리 유닛(16)의 처리 유체 공급부(40)는, 기판 유지 기구(30)에 유지된 웨이퍼(W)에 대하여 처리액을 토출하는 공급 노즐(41)과, 이 공급 노즐(41)에 접속되고, 처리액의 공급, 정지 동작 또는 유량 조절을 실행하는 처리액 공급 유닛(400)을 구비한다. 이들 공급 노즐(41) 및 처리액 공급 유닛(400)은, 본 실시의 형태의 처리액 공급부를 구성한다. 각 처리 유닛(16)에는 처리액의 종류마다 처리액 공급부가 마련되어 있다.
예를 들면 처리액 공급 유닛(400)은, 공급 노즐(41)에의 처리액의 공급 및 중단을 실행하는 개폐 밸브(401)와, 처리액의 유량 조절을 실행하는 유량 조절 밸브(402)와, 공급 노즐(41)에 공급되는 처리액의 유량을 검출하는 유량 검출부인 유량계(403)와, 유량계(403)에의 처리액의 공급 및 중단을 실행하는 개폐 밸브(404)가 하류측으로부터 이 순으로 마련되어 있다. 또한 개폐 밸브(404)는, 복수의 처리 유닛(16)에 대하여 공통으로 마련된 처리액 공급원(701)(도 2에 나타내는 처리 유체 공급원(70)에 상당함)에 접속되어 있다.
처리액 공급 유닛(400)에 마련된 유량 조절 밸브(402)는, 본 실시의 형태의 유량 조절 기구에 상당하고, 미도시의 밸브체를 구비한다. 당해 밸브체는, 외부로부터 입력되는 밸브 개방도(조작량)를 나타내는 신호에 기초하여, 전체 폐지 상태(개방도 0 %)와 전체 개방 상태(개방도 100 %)의 사이에서 개폐한다.
여기서 상술한 처리액 공급부(처리액 공급 유닛(400) 및 공급 노즐(41))를 하나의 선형 시스템이라 전제하고, 이 시스템에 입력되는 조작량을 u(t), 공급 노즐(41)로부터 토출되는 처리액의 유량을 x(t), 유량계(403)에서 검출되는 처리액의 유량을 y(t)로 한다.
이 경우에, 과거의 i 시점(i = 1 ~ n)까지의 조작량의 시계열 샘플값(u(t－i)), 및 공급 노즐(41)로부터 토출되는 유량의 시계열 샘플값(x(t－i))을 이용하여, 현재의 유량(x(t))은 이하의 (1), (2) 식으로 추산할 수 있다.
[수 1]
Figure pat00001
[수 2]
Figure pat00002
여기서 ai, bi는, 상기 (1), (2) 식으로 나타내지는 시스템 모델의 시스템 파라미터이며, v(t)는, 평균값이 제로인 이산값 확률 잡음이다.
잡음(v)의 변동폭이 충분히 작은 경우에는, 공급 노즐(41)로부터 토출되는 처리액의 유량(x) 대신에, 유량계(403)에서 검출된 처리액의 검출 유량(y)을 이용할 수 있다. 따라서 (1) 식의 시스템 모델은, 조작량의 시계열 샘플값(u(t－i)), 및 검출 유량의 시계열 샘플값(y(t－i))에 대하여, 각각 시스템 파라미터(ai, bi)를 곱해 얻어진 곱셈값의 합으로 나타낼 수 있다고 할 수 있다.
이를 바꾸어 말하면, 검출 유량의 시계열 샘플값(y(t－i))과, 조작량의 시계열 샘플값(u(t－i))을 이용하여, 시스템 파라미터(ai, bi)를 구할 수 있으면, 현재부터 과거의 i 시점까지의 처리액 공급부의 상태 또는 처리액의 종류 또는 공급 조건을 근거로 하여 처리액의 공급 유량(x)을 추산하는 것이 가능해진다.
따라서 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 예의 처리액 공급 장치는, 유량 조절 밸브(402)에 입력되는 조작량(u)(밸브체의 개방도)과, 유량계(403)에서 검출된 검출 유량(y)을 취득하고, (1) 식에 나타내는 시스템 모델의 시스템 파라미터를 결정하는 시스템 동정부(181)를 구비하고 있다.
여기서 입력 신호(본 예에서는 유량 조절 밸브(402)의 조작량(개방도)), 및 출력 신호(x)(본 예에서는 유량계(403)의 검출 유량(y))의 시계열 샘플값을 이용하여, (1) 식에서 나타내진 시스템 모델에 있어서의 시스템 파라미터를 결정하는 것은, 시스템 동정이라 불리고, 그 방법은 일반적으로 알려져 있다.
시스템 파라미터를 결정하는 알고리즘은, 예를 들면 최소 이승법 또는 보조 변수법 등을 들 수 있다(예를 들면, 아다치 슈이치 저, '시스템 동정의 기초」 도쿄 전기 대학 출판국(2009 년도 출판) 참조).
예를 들면 시스템 동정부(181)는, 과거의 i 시점까지의 조작량(u), 처리액의 검출 유량(y)의 시계열 샘플값을 순차적으로 갱신하여 기록하는 미도시의 레지스터를 구비하고, 이들 시계열 샘플값에 기초하여 시스템 파라미터(ai, bi)를 결정한다. 시계열 샘플수(n)는, 예를 들면 통계적 방법 등에 기초하여 결정할 수 있다. 시계열 샘플수가 많아질수록, 정밀도가 높은 시스템 모델을 구축할 수 있는 한편, 시계열 샘플수의 증가에 수반하여 시스템 파라미터를 결정할 시의 계산량 또는 필요한 레지스터의 용량이 커진다. 이 때문에, 본 예의 시스템 동정부(181)에서는, n = 2 ~ 4 정도의 범위 내의 정해진 시계열 샘플수가 채용되고 있다.
예를 들면 시스템 동정부(181)는, 수십 밀리초 ~ 수백 밀리초 간격으로 시스템 파라미터를 결정하고, 그 결과를 출력한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 시스템 동정부(181)에서 결정된 시스템 파라미터는, 유량 조절 밸브(402)의 조작량의 결정을 행하는 유량 제어부(182)에 입력된다.
본 예의 유량 제어부(182)는, (1) 시스템 동정부(181)로부터 취득한 시스템 파라미터를 이용한 웨이퍼(W)의 처리 개시 시에 있어서의 유량 조절 밸브(402)의 개방도 설정, (2) 웨이퍼(W)에 처리액을 공급하고 있는 기간 중의 유량 조절, 및 (3) 유량계(403)에 이상이 발생했을 때의 처리액의 유량 추정을 실행한다.
먼저, 상기 (1)의 기능에 대하여 설명한다.
도 1, 도 2를 이용하여 설명한 바와 같이, 본 예의 기판 처리 시스템(1)에 있어서는, 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)로부터, 순차적으로 웨이퍼(W)를 취출하고, 이 웨이퍼(W)를 각 처리 유닛(16)으로 반입하여 처리액에 의한 처리를 실행한다. 따라서, 각 처리 유닛(16)에 있어서는, 처리 대상의 웨이퍼(W)가 기판 유지 기구(30)에 교체로 유지되고, 각 웨이퍼(W)에 공급되는 처리액의 적산량이 서로 동일하게 되도록, 목표 유량(r)으로 정해진 시간만큼 처리액이 공급된다.
그러나, 처리액 공급 유닛(400)(유량 조절 밸브(402))에 의한 유량 조절이 신속하게 안정되지 않으면, 예를 들면 후술하는 도 6에 나타내는 바와 같이, 처리액의 공급을 개시하고 나서 정지할 때까지의 공급 시간이 길어진다.
따라서 본 예의 유량 제어부(182)는, 새롭게 기판 유지 기구(30)에 유지된 웨이퍼(W)의 처리를 개시할 시, 앞의 웨이퍼(W)에의 처리액의 공급을 정지할 시 이용한 시스템 파라미터를 이용하여, 조작량(u)(유량 조절 밸브(402)의 개방도)을 결정한다.
예를 들면 간단하게, n = 2의 경우에 대하여 (1) 식의 시스템 모델을 구체적으로 기재하면, 하기 (3) 식으로 나타내진다.
[수 3]
Figure pat00003
이 경우에 있어서, 처리액이 모든 시점에서 목표 유량(r)으로 충분히 안정된 상태로 공급되고 있는 경우를 상정한다. 이 경우에는, x(t) = x(t-1) = x(t-2) = r이 된다. 또한, 시각(t-1, t-2) 시점에서의 유량 조절 밸브(402)의 개방도를 MV로 하면 (3) 식은 하기 (4) 식으로 나타내진다.
[수 4]
Figure pat00004
상기 (4) 식을 MV에 대하여 정리한 결과가 하기 (5) 식이다.
[수 5]
Figure pat00005
여기서, 'MV'는 처리액이 목표 유량(r)으로 안정될 시의 유량 조절 밸브(402)의 개방도의 조작량(u)이기 때문에, 다음의 웨이퍼(W)의 처리를 개시할 시, 이 조작량을 설정하면, 처리액을 제로에서 목표 유량(r)으로 자연스럽게 천이할 수 있게 된다.
실제의 장치에서는, 조작 신호의 전달 또는 기기의 응답, 처리액 중의 압력 전파 등의 지연에 의해, 처리액의 유량이 제로로부터 상승 개시될 때까지는 어느 정도의 시간이 걸린다. 그러나, 유량 조절 밸브(402)의 개방도를 미리 상기 조작량분만큼 열어 두고, 이 상태에서 처리액의 공급을 개시함으로써, 처리액의 유량이 목표 유량(r)에 도달할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
이상에 설명에 기초하여, 유량 제어부(182)는, 시스템 동정부(181)로부터 취득한 시스템 파라미터를 기록하는 레지스터를 구비하고, 앞의 웨이퍼(W)의 처리의 종료 시에 취득한 시스템 파라미터를 이용하여, 하기 (5)' 식에 기초하여 다음의 웨이퍼(W)의 처리 개시 시의 조작량(u)(유량 조절 밸브(402)의 개방도(MVini))을 결정한다.
[수 6]
Figure pat00006
또한, (3) ~ (5) 식을 이용하여 설명한 케이스는, MVini를 도출하는 방법을 설명하기 위한 가상적인 케이스이다. 또한, 실제로 처리액의 공급 조건 또는 처리액 공급 유닛(400)의 기기의 특성에 큰 변화가 없으면, 시스템 파라미터의 값은 크게 변화하지 않는다. 따라서 실제로는, 앞의 웨이퍼(W)의 처리가 종료될 시 유량 제어부(182)가 기록하는 시스템 파라미터는, 처리액이 목표 유량(r)으로 안정된 상태로 흐르고 있는 시각에 결정한 것이 아니어도 된다.
또한 예를 들면, 처리 레시피의 변경의 전후에서 목표 유량(r)이 변경되는 경우라도, 목표 유량(r)에 따른 조작량에 의해, 유량 조절 밸브(402)를 미리 연 상태에서 처리액의 공급을 개시함으로써, 유량 조절 밸브(402)를 닫은 상태에서 처리액의 공급을 개시하는 경우에 비해, 처리액의 유량이 안정될 때까지의 시간을 단축하는 효과가 예상된다.
이어서, 상기 (2)의 기능에 대하여 설명한다.
본 예의 처리액 공급 장치에 있어서는, 가산부(183)에서, 처리액의 목표 유량(r)과 유량계(403)에서 검출된 검출 유량(y)과의 차분값(Δy(t) = r - y(t))이 산출되고, 이 차분값이 유량 제어부(182)에 입력된다. 예를 들면 유량 제어부(182)는, 상기 차분값에 기초하여, PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어에 의해 조작량을 결정한다.
보다 상세하게는 PID 제어는, 예를 들면 하기 (6) 식에 기초하여, 상기 차분값(Δy)이 제로에 가까워지도록 조작량의 변화폭(Δu(t))을 결정한다.
[수 7]
Figure pat00007
여기서 비례 게인(Kp) 또는 적분 시간(Ti), 미분 시간(Td)(이하, 이들 값을 일괄하여 PID 제어의 '제어 파라미터'라고 함)의 산출에 있어서는, 낭비 시간 또는 처리액 공급부의 1차 지연의 시정수를 결정할 필요가 있다.
기술한 (1) 식에서 나타내지는 시스템 모델로부터는, 이들 낭비 시간 또는 1차 지연을 결정할 수 없으므로, 하기 (7) 식을 이용하여 처리액 공급부의 응답 관계를 다시 표현한다. (7) 식은, 유량이 안정된 상태에서, x(t-i), u(t-i)는 일정하므로, (1) 식을 각각 x(t-1), u(t-L)로 정리함으로써 얻어진다.
[수 8]
Figure pat00008
여기서, 우변 제 2 항 중의 L은 낭비 시간이며, 유량 제어부(182)로부터 취득한 bi 중, 값이 최대가 되는 i를 낭비 시간(L)이라 한다.
처리액 공급부의 응답을 (7) 식으로 나타냈을 때, 이 계의 1차 지연의 시정수(T), 게인(K)은 각각 하기 (8), (9) 식으로 나타내진다.
[수 9]
Figure pat00009
[수 10]
Figure pat00010
이상에 설명한 방법에 의해, 낭비 시간(L), 1차 지연의 시정수(T), 게인(K)이 결정되면, Ziegler-Nichols법(하기 (10) 식) 또는 1/4 감쇠법(하기 (11) 식) 등의 공지의 방법을 이용하여 PID 제어의 제어 파라미터를 결정할 수 있다.
[수 11]
Figure pat00011
[수 12]
Figure pat00012
유량 제어부(182)는, 제어 종료 시에 (7) 식 ~ (11) 식을 이용하여 설명한 방법으로 제어 파라미터를 결정한다((11) 식을 채용하는 경우에는, Kp, Ti, Td 대신에, K'p, T'i, T'd가 (6) 식의 계산에 이용됨).
또한, 당해 제어 파라미터에 대해서도 최신의 값이 유량 제어부(182)의 레지스터 내에 기록되고, 예를 들면 새로운 웨이퍼(W)의 처리를 개시할 시 이용된다.
그리고, 이 제어 파라미터에 기초하여 (6) 식으로부터 조작량(u(u(t) = u(t-1) ＋ Δu(t))을 구하고, 유량 조절 밸브(402)에 대하여 출력함으로써, 처리액의 유량 조절을 실행한다.
마지막으로 (3)의 기능에 대하여 설명한다.
시스템 동정부(181) 또는 가산부(183)에 검출 유량(y)을 출력하는 유량계(403)는, 처리액류에 포함되는 기포가 통과하는 이른바 '기포 발생' 등에 의해, 이상값이 출력되는 경우가 있다. 이 경우에 당해 이상값에 기초하여 PID 제어를 실행하면, 처리 레시피대로 처리액을 공급하지 못하고, 올바른 처리가 실시되지 않을 우려가 있다.
한편, (1) 식에 기초하여 산출한 처리액 추산 유량은, 단기적으로는 공급 노즐(41)로부터 토출되는 처리액의 유량과 일치하고 있다고 상정해도 된다. 따라서, 유량 제어부(182)는, 유량계(403)로부터 취득하는 검출 유량(y)을 감시하고, 그 값이 미리 설정한 변동 범위를 초과하여 변동된 경우에는, 검출 유량(y)을 사용한 PID 제어의 제어 파라미터를 결정하는 동작을 정지한다.
또한 유량 제어부(182)는, 검출 유량(y)이 변동 범위를 초과하기 전(예를 들면 직전)에 취득한 시스템 파라미터(ai, bi)를 이용하여 (1) 식에 기초하여 처리액의 추산 유량을 계산하고, 이 추산 유량을 이용하여 조작량(u)을 산출하는 동작을 실행한다(이하, '예외 처리'라고 함). 이 때 유량 제어부(182)는, (1) 식의 시스템 모델을 가상적인 유량계로서 이용하고 있게 된다.
또한 유량 제어부(182)는, 검출 유량(y)이 변동 범위를 초과하고 있는 상태가 정해진 시간 이상 계속되지 않는 경우에는 PID 제어를 계속하고, 검출 유량(y)이 변동 범위를 초과하고 있는 상태가 정해진 시간 이상 계속된 경우에는 이상의 원인이 기포 발생이 아닌 기구의 고장 등일 가능성이 높으므로, 처리액의 공급을 정지하고, 제어 장치(4)를 통하여 유저에 알람을 발보한다.
이상에 설명한 시스템 동정부(181), 유량 제어부(182), 가산부(183)는, 기판 처리 시스템(1)의 제어 장치(4)의 제어부(18) 내에 마련해도 된다. 또한, 각 처리 유닛(16), 또는 복수 대의 처리 유닛(16)마다 처리액 공급 장치용의 컴퓨터를 마련하고, 당해 컴퓨터에 이들 기능을 갖게 해도 된다. 이 때, 상술한 방법에 의해 처리액의 유량을 조절하는 방법은, 프로그램으로서 제어 장치(4)의 기억부(19) 또는 처리액 공급 장치용의 컴퓨터의 기억부에 저장되고, 컴퓨터에 인스톨된다. 이들 기억부는, 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체로서 구성된다.
이하, 도 4의 순서도 및 도 5, 도 6의 타임 차트를 참조하여 상술한 처리액 공급 장치의 동작에 대하여 설명한다.
또한, 도 5 ~ 도 7의 각 타임 차트에 있어서, 최상단의 차트(a)는, 유량 제어부(182)로부터 출력되는 조작량(u)(유량 조절 밸브(402)의 개방도)의 시간 변화를 나타내고, 중단의 차트(b)는, 처리액의 공급 및 중단을 실행하는 개폐 밸브(401, 404)의 개폐 상태의 변화를 나타내고 있다. 또한, 하단의 차트(c)는, 유량계(403)의 검출 유량의 시간 변화를 나타내고 있다.
먼저, 새로운 처리 대상의 웨이퍼(W)가 기판 유지 기구(30)에 유지되면(시작), 유량 제어부(182)는, 앞의 웨이퍼(W)의 처리를 종료할 시 산출한 제어 파라미터를 레지스터로부터 판독한다(단계(S101)). 또한 유량 제어부(182)는, 마찬가지로 앞의 웨이퍼(W)의 처리 시에 산출한 시스템 파라미터를 레지스터로부터 판독한다(단계(S102)).
그리고 유량 제어부(182)는, 판독한 시스템 파라미터를 이용하여, (5)'식에 기초하여 유량 조절 밸브(402)의 초기 조작량(유량 조절 밸브(402)의 개방도(MVini))을 산출하고, 유량 조절 밸브(402)에 출력한다(단계(S103)). 그 결과, 도 5의 (a)의 시각(t0)에 나타내는 바와 같이 유량 조절 밸브(402)의 개방도가 MVini로 조절된다. 한편 개폐 밸브(401, 404)는 폐지 상태인 채이므로, 공급 노즐(41)로부터 웨이퍼(W)에의 처리액의 공급은 개시되지 않는다.
이러한 후, 웨이퍼(W)의 처리를 개시하는 시각(t1)이 되면, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 개폐 밸브(401, 404)를 열고, 처리액의 공급을 개시한다. 그 결과, 처리액 공급 유닛(400) 내를 처리액이 흐르기 시작하고, 유량계(403)로부터는 처리액의 검출 유량이 출력된다(도 5의 (c)의 시각(t1)). 이 후, 유량계(403)의 검출 유량(y)은 급격하게 상승하고, 낭비 시간 경과 후의 시각(t2)에서는, 당해 검출 유량(y)이 목표 유량(r)의 근방까지 상승한다. 이 타이밍에서 유량 제어부(182)는, 먼저 판독한 제어 파라미터를 이용한 PID 제어를 개시한다(도 4의 단계(S104) ; YES). 그리고 유량계(403)의 검출 유량(y)이 정상(기술한 변동 범위 내의 값)이면(단계(S105) ; YES), 시스템 동정부(181)는, 이 검출 유량 및 유량 제어부(182)로부터 취득한 조작량(u)을 이용하여 시스템 파라미터를 산출하고, 유량 제어부(182)에 출력한다(단계(S106)).
유량 제어부(182)는, 기술한 단계(S101)에서 판독한 제어 파라미터, 즉 (7) ~ (11) 식을 이용하여 설명한 방법에 의해 결정된 비례 게인(Kp) 또는 적분 시간(Ti), 미분 시간(Td)을 이용하여 (6) 식으로부터 조작량(u)을 구하고, 그 결과를 유량 조절 밸브(402), 시스템 동정부(181)에 출력한다(단계(S107)). 또한 이 때, 시스템 동정부(181)로부터 출력되는 최신의 시스템 파라미터를 이용하고, 그 때마다, (7) ~ (11) 식을 이용한 계산을 행하여 제어 파라미터를 갱신하고, 갱신된 제어 파라미터에 기초하여 조작량(u)을 구하는 구성으로 해도 된다.
상술한 동작의 결과, 유량 조절 밸브(402)에 있어서는, 개폐 밸브(401, 404)를 열고, 낭비 시간이 경과된 후의 시각(t2)의 타이밍에서 유량 조절 밸브(402)에 의한 유량 조절이 개시된다. 이 때, 초기 조작량이 산출되고, 유량 조절 밸브(402)의 개방도가 미리 MVini로 조절되어 있으므로, 개폐 밸브(401, 404)를 연 직후부터, 목표 유량(r)에 가까운 유량의 처리액이 흐르기 시작한다. 유량 제어부(182)는, 목표 유량(r)에 가까운 유량으로 흐르는 처리액을 PID 제어에 의해 유량 조절하므로, 비교적 짧은 시간에 검출 유량을 목표 유량(r)의 근방에서 안정시킬 수 있다.
이에 대하여 도 6은, 유량 조절 밸브(402)의 초기 개방도 조정을 행하지 않은 경우의 타임 차트를 나타내고 있다. 이 경우에는, 개폐 밸브(401, 404)를 열어도 유량 조절 밸브(402)가 닫힌 상태로 되어 있으므로, 처리액은 즉시는 흐르지 않는다(검출 유량(y)은 검출되지 않음). 그리고, 낭비 시간이 경과된 후의 시각(t2)의 타이밍에서, PID 제어에 의해 서서히 유량 조절 밸브(402)가 열리기 시작하고, 목표 유량(r)을 향해 유량 조절이 실행된다.
그러나, 유량 조절 밸브(402)가 닫힌 상태로부터 유량 조절을 행하는 경우에는, 처리액이 흐르기 시작했을 시의 유량과 목표 유량(r)과의 차가 크므로, 유량이 안정될 때까지는 어느 정도의 시간을 요하고, 또한 그것을 단축하고자 하면, 유량 조절 시에 검출 유량(y)이 목표 유량(r)을 일시적으로 초과하는 오버 슛 폭이 커지기 쉽다. 이 때문에, 초기 개방도 조정을 행한 도 5의 경우와 비교하여, 검출 유량이 목표 유량(r)의 근방에서 안정될 때까지의 시간이 길어진다.
그 결과, 웨이퍼(W)에 정해진 양의 처리액(적산량)을 공급하기 위하여 필요한 공급 시간도 길어져, 웨이퍼(W)의 처리 시간이 길어진다.
단, 초기 개방도 조정을 행하지 않은 도 6의 예에 있어서도, 시스템 동정부(181)에서 결정한 시스템 파라미터를 이용하여 제어 파라미터를 결정하고, 이 제어 파라미터를 이용하여 조작량(u)을 결정함으로써, 처리액의 공급 상태의 변화 또는 처리액 공급 유닛(400)을 구성하는 기기 특성의 변화 등을 근거로 하여 유량 조절이 행해진다고 하는 효과는 얻어지고 있다.
도 4의 설명으로 돌아오면, 처리액 공급 장치는, 수십 밀리초 ~ 수백 밀리초 간격으로 상술한 동작 사이클(단계(S104) ; YES ~ S107)을 반복한다.
이 때, 유량계(403)의 검출 유량(y)이 변동 범위를 초과하여 이상값이 된 경우에는(단계(S105) ; NO), 당해 이상값을 이용하여 결정한 시스템 파라미터의 이용을 정지하고, 그 이전에 취득한 시스템 파라미터를 이용한 추산 유량의 산출, 제어 파라미터의 결정을 행하여 처리액의 공급을 계속하는 예외 처리를 실행한다(단계(S108)).
또한 상기 동작 사이클(단계(S104) ; YES ~ S107)을 반복하고, 유량계(403)의 검출 유량(y)이 정상인 상태에서 정해진 시간만큼 처리액의 공급이 행해진 경우(도중, 예외 처리가 행해지고, 정해진 시간 내에 복귀한 경우를 포함함)에는, 처리액의 공급을 정지하여 제어 동작을 정지한다(단계(S104) ; NO, 정상 정지). 또한, 예외 처리의 상태가 정해진 시간 이상 계속된 경우에서도, 처리액의 공급을 정지하여 제어 동작을 정지하고, 또한 알람을 발보한다(단계(S104) ; NO, 이상 정지).
그 결과, 개폐 밸브(401, 404)가 닫히고(도 5의 시각(t3), 도 6의 시각(t'3)), 또한 목표 유량이 0이 됨으로써 유량 조절 밸브(402)도 닫힌다(도 5의 시각(t4), 도 6의 시각(t'4)).
그리고, 검출 유량(y)이 정상인 상태에서 마지막으로 결정한 시스템 파라미터를 이용하여 계산한 제어 파라미터를 유량 제어부(182)의 레지스터에 기록하고(도 4의 단계(S109)), 또한 마지막으로 계산한 시스템 파라미터를 유량 제어부(182)의 레지스터에 기록하여(단계(S110)) 웨이퍼(W)에의 처리액의 공급 동작을 종료한다(종료).
본 실시의 형태에 따른 처리액 공급 장치에 의하면 이하의 효과가 있다. 조작량(u)에 따라 동작(밸브체의 개방도)이 조절되는 유량 조절 밸브(402)를 이용하여 웨이퍼(W)에 처리액을 공급함에 있어서, 처리액의 종류 또는 공급 조건, 상기 유량 조절 밸브(402) 등의 기기의 특성이 주는 영향이 시스템 모델을 통하여 파악되고, 그 결과에 기초하여 조작량(u)을 결정한다. 이 때문에, 처리액의 종류 또는 공급 조건, 기기의 특성이 변화된 경우라도, 유저에 의한 수작업을 필요로 하지 않고, 처리액의 공급을 행하면서 적절한 유량 조절을 자동적으로 실행할 수 있다.
여기서, 전회의 웨이퍼(W)의 처리의 종료 시에 취득한 시스템 파라미터를 이용하여, 금회의 웨이퍼(W)의 처리 개시 시의 조작량(u)(유량 조절 밸브(402)의 개방도(MVini))을 결정하는 방법은, 전회와 금회에서 목표 유량이 변화하는 경우에도 적용할 수 있다. 예를 들면 도 7은, 전회의 목표 유량(r')과 금회의 목표 유량(r(<r'))이 상이한 경우의 예를 나타내고 있다. 이 때, 유량 조절 밸브(402)를 닫은 상태로부터 유량 조정을 개시하는 경우와 비교하여, 유량 조절 밸브(402)의 개방도의 변화 폭이 작은 경우에는, 초기 개방도 조정을 행하지 않은 경우(도 6)와 비교하여 조기에 처리액의 유량을 안정화시킬 수 있다.
또한, 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절 기구는 유량 조절 밸브(402)로 구성하는 경우에 한정되지 않는다. 도 8은 처리액 공급 유닛(400a) 내에 유량 조절 기구인 시린지 펌프(406)를 마련한 처리액 공급 장치의 예를 나타내고 있다. 시린지 펌프(406)는, 삼방 밸브(405)의 유로 전환에 의해 처리액 공급원(701)에 접속되고, 내부의 시린지를 당겨 처리액을 충전한다. 그리고, 삼방 밸브(405)의 유로를 공급 노즐(41) 측으로 전환하여, 시린지에 의해 처리액을 밀어내 공급 노즐(41)로부터 토출한다.
이 예의 경우에는, 시린지 펌프(406) 내의 시린지의 이동 속도가 유량을 조절하기 위한 조작량(u)이 된다.
이어서, 처리액 공급 장치에 의해 공급되는 처리액의 예를 들면, 도 1, 도 2에 나타내는 기판 처리 시스템(1)의 예에서는, 유기성의 오염 또는 파티클을 제거하기 위한 SC1(암모니아수와 과산화 수소수의 혼합 수용액), 금속 오염의 제거를 행하는 SC2(염산, 과산화 수소수 및 순수의 혼합 용액), 금속 부재의 표면의 자연 산화물을 제거하기 위한 DHF(Diluted Hydrofluoric acid) 등의 각종 약액, 또한 웨이퍼(W)에 공급된 약액을 린스 세정하기 위한 DIW(Deionized Water) 등의 린스액이 처리액으로서 이용된다.
또한 도 2에 나타내는 처리 유닛(16)은, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막 또는 노광 시의 반사 방지막 등의 도포막을 형성하기 위한 각종 도포액, 노광된 레지스트막을 현상하기 위한 현상액의 공급, 웨이퍼를 피접착체(예를 들면 기판)에 접착하기 위한 액상 접착제의 공급에도 이용할 수 있다.
그리고 본 예의 처리액 공급 장치를 이용하여 처리액이 공급되는 기판은, 반도체 웨이퍼에 한정되는 것이 아니며, FPD(Flat Panel Display)의 글라스 기판 등이어도 된다.
W : 웨이퍼
1 : 기판 처리 시스템
16 : 처리 유닛
18 : 제어부
181 : 시스템 동정부
182 : 유량 제어부
30 : 기판 유지 기구
4 : 제어 장치
400, 400a : 처리액 공급 유닛
402 : 유량 조절 밸브
403 : 유량계
41 : 공급 노즐

Claims (13)

  1. 기판 유지부에 유지된 처리 대상의 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치에 있어서,
    조작량에 따라 동작이 조절됨으로써 상기 처리액을 저류하는 처리액 저류부로부터 공급되는 처리액의 유량을 조절하는 유량 조절 기구와, 상기 유량 조절 기구에서 유량 조절된 처리액을 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 향해 토출하는 공급 노즐을 구비한 처리액 공급부와,
    상기 공급 노즐에 공급되는 처리액의 유량을 검출하는 유량 검출부와,
    상기 조작량의 시계열 샘플값 및 상기 유량 검출부에서 검출된 유량의 시계열 샘플값에 대하여 각각 시스템 파라미터를 곱해 얻어진 곱셈값의 합에 기초하여, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 추산 유량을 얻는 시스템 모델을 동정하기 위하여 상기 시스템 파라미터의 결정을 행하는 시스템 동정부와,
    상기 시스템 동정부에서 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 새로운 상기 조작량을 결정하고, 결정된 조작량을 상기 유량 조절 기구에 출력하는 유량 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 처리액 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 제어부는, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 목표 유량과, 상기 시스템 동정부에서 결정된 시스템 파라미터에 기초하여 상기 조작량을 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 장치
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 유지부에는, 상이한 기판이 교체로 유지되고,
    상기 유량 제어부는, 앞의 기판과 교체되어 상기 기판 유지부에 유지된 다음의 기판에 대하여 처리액의 공급을 개시할 시, 상기 앞의 기판에의 처리액의 공급을 정지할 시에 결정된 상기 시스템 파라미터를 이용하여 상기 조작량을 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 제어부는, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 유량의 목표 유량과, 상기 유량 검출부에서 검출된 처리액의 유량과의 차분값에 기초하여, PID 제어에 의해 상기 조작량을 결정하고, 상기 시스템 동정부에서 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 상기 PID 제어의 제어 파라미터를 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유량 제어부는, 상기 유량 검출부에서 검출된 처리액의 유량이 미리 설정한 변동 범위를 초과하여 변동된 경우에, 상기 유량 대신에, 상기 변동이 검출되기 전에 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 얻어진 상기 추산 유량으로부터 상기 차분값을 산출하고, 이 차분값에 기초하여 상기 조작량을 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유량 조절 기구는, 밸브체의 개방도에 따라 처리액의 유량을 증감하는 유량 조절 밸브인 것을 특징으로 하는 처리액 공급 장치.
  7. 기판 유지부에 유지된 처리 대상의 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 방법에 있어서,
    조작량에 따라 동작이 조절되는 유량 조절 기구를 이용하여 상기 처리액을 저류하는 처리액 저류부로부터 공급되는 처리액의 유량을 조절하는 공정과,
    상기 유량 조절 기구에서 유량 조절된 처리액을 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 향해 공급 노즐로부터 토출하는 공정과,
    상기 공급 노즐에 공급되는 처리액의 유량을 검출하는 공정과,
    상기 조작량의 시계열 샘플값 및 상기 검출된 유량의 시계열 샘플값에 대하여 각각 시스템 파라미터를 곱해 얻어진 곱셈값의 합에 기초하여, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 추산 유량을 얻는 시스템 모델을 동정하기 위하여 상기 시스템 파라미터를 결정하는 공정과,
    상기 시스템 파라미터를 결정하는 공정에서 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 새로운 상기 조작량을 결정하고, 결정된 조작량을 상기 유량 조절 기구에 출력하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조작량을 결정함에 있어서, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 목표 유량과, 상기 시스템 파라미터를 결정하는 공정에서 결정된 시스템 파라미터에 기초하여 상기 조작량을 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 유지부에는, 상이한 기판이 교체로 유지되고,
    상기 조작량을 결정함에 있어서, 앞의 기판과 교체되어 상기 기판 유지부에 유지된 다음의 기판에 대하여 처리액의 공급을 개시할 시, 상기 앞의 기판에의 처리액의 공급을 정지할 시 이용한 상기 시스템 파라미터를 이용하여, 상기 조작량을 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 조작량을 결정함에 있어서, 상기 공급 노즐로부터 토출되는 처리액의 유량의 목표 유량과, 상기 검출된 처리액의 유량과의 차분값에 기초하여, PID 제어에 의해 상기 조작량을 결정하고, 상기 시스템 파라미터를 결정하는 공정에서 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 상기 PID 제어의 제어 파라미터를 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조작량을 결정함에 있어서, 상기 검출된 처리액의 유량이 미리 설정한 변동 범위를 초과하여 변동된 경우에, 상기 유량 대신에, 상기 변동이 검출되기 전에 결정된 시스템 파라미터를 이용하여 얻어진 상기 추산 유량으로부터 상기 차분값을 산출하고, 이 차분값에 기초하여 상기 제어 파라미터를 결정하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유량 조절 기구는, 밸브체의 개방도에 따라 처리액의 유량을 증감하는 유량 조절 밸브인 것을 특징으로 하는 처리액 공급 방법.
  13. 기판 유지부에 유지된 처리 대상의 기판에 대하여 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 처리액 공급 방법을 실행시키도록 단계가 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180119137A (ko) * 2017-04-24 2018-11-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 처리 장치, 이상 검지 방법 및 기억 매체
KR20180121706A (ko) * 2017-04-28 2018-11-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 그의 액 공급량 제어 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018018942A (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 東京エレクトロン株式会社 液処理装置及び液処理方法
CN108735631B (zh) * 2017-04-24 2024-03-22 东京毅力科创株式会社 处理装置、异常探测方法以及存储介质
CN112864044A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 上海新微技术研发中心有限公司 化学品的循环管路流量控制系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100045663A (ko) * 2008-10-24 2010-05-04 세메스 주식회사 유량 제어 시스템 및 그의 유량 알람 제어 방법
KR20100048403A (ko) * 2008-10-31 2010-05-11 세메스 주식회사 유량 감지 장치, 그리고 이를 구비하는 기판 처리 장치 및 알람 제어 방법
JP2010123709A (ja) 2008-11-19 2010-06-03 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
JP2012169651A (ja) * 2004-03-09 2012-09-06 Mks Instruments Inc 半導体製造のための気体フロー分割システム及び方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69109236T2 (de) * 1990-11-09 1996-01-11 Hewlett Packard Co Verfahren und Systeme zur Identifizierung von Flüssigkeiten und Bestimmung der Strömung.
JPH07153671A (ja) * 1993-12-01 1995-06-16 Hitachi Ltd 気体圧力式液体噴出方法及びその実施装置
JP2008039513A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Hitachi Metals Ltd 質量流量制御装置の流量制御補正方法
JP5460633B2 (ja) * 2010-05-17 2014-04-02 東京エレクトロン株式会社 基板液処理装置及び基板液処理方法並びに基板液処理プログラムを記録した記録媒体
JP5255660B2 (ja) * 2011-01-18 2013-08-07 東京エレクトロン株式会社 薬液供給方法及び薬液供給システム
JP5357289B2 (ja) * 2011-03-16 2013-12-04 東京エレクトロン株式会社 塗布膜形成方法、塗布膜形成装置、及び記憶媒体
EP3034182A1 (en) * 2014-12-17 2016-06-22 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Coating system and coating method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169651A (ja) * 2004-03-09 2012-09-06 Mks Instruments Inc 半導体製造のための気体フロー分割システム及び方法
KR20100045663A (ko) * 2008-10-24 2010-05-04 세메스 주식회사 유량 제어 시스템 및 그의 유량 알람 제어 방법
KR20100048403A (ko) * 2008-10-31 2010-05-11 세메스 주식회사 유량 감지 장치, 그리고 이를 구비하는 기판 처리 장치 및 알람 제어 방법
JP2010123709A (ja) 2008-11-19 2010-06-03 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180119137A (ko) * 2017-04-24 2018-11-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 처리 장치, 이상 검지 방법 및 기억 매체
KR20180121706A (ko) * 2017-04-28 2018-11-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 그의 액 공급량 제어 방법

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