TWI399628B - 用以調節流體流量之系統與電腦程式及用以結束分配程序之方法 - Google Patents

Description

用以調節流體流量之系統與電腦程式及用以結束分配程序之方法

本發明一般關於分配流體之領域。更特定言之，本發明關於控制分配程序結束時的流體流量之系統及方法。

半導體之製造通常需要將各種液體分配在矽晶圓上。在旋塗式玻璃(「SOG」)方法中，藉由噴嘴將通常為二氧化矽溶液的SOG材料分配至矽晶圓之中心上。接著以高速旋轉晶圓，從而橫跨晶圓而展開SOG材料。所分配的SOG材料之數量、SOG材料溶液之表面張力、SOG材料溶液之黏度、SOG材料之氧化物濃度與晶圓之旋轉速率會影響所獲得的膜厚度。

在許多半導體製造系統中，使用幫浦與閥以控制從噴嘴所分配的液體之數量。在分配程序期間，控制器根據液體之流速以及已在進行的分配程序的時間之數量而決定已分配多少液體。當已分配適當數量的液體時，控制器可以向噴嘴之控制閥上游發信來關閉閥，從而切斷至噴嘴的流體流量。也定位在噴嘴之上游的吸回閥可以將剩餘在噴嘴中的流體吸出噴嘴外。

為了達到適當均勻性的橫跨晶圓之SOG材料層，流體必須完全地斷開，而無小滴在分配程序結束之後撞擊晶圓。許多半導體製造系統採用開式/閉式氣動閥來終止分配程序。開式/閉式閥通常採用比所需速度快的單一速度關閉來產生完全斷開。換言之，當控制器發信分配程序結束時，開式/閉式閥通常會猛地關上。此可以造成流體在分配程序結束時嚴重地振盪，從而可能造成小滴或過多的流體滴至晶圓上，因而影響晶圓上膜厚度之均勻性。

已開發用於此問題的一個辦法係使用比例閥，其中可以將關閉之變化之速率（即加速度）設定為預定義數值，以便閥可以慢於「猛地關上」而關閉。此類閥之一個範例為氣動控制閥，其使用針閥來控制氣動控制閥中的壓力。根據針閥之狀態，可控制氣動控制閥之關閉之狀態。在該等系統中，選擇並施加特定加速度於控制閥，以便隨著閥關閉，關閉之變化之速率實質上係恆定的。雖然此類系統可以減少分配程序結束時過多流體之小滴，但是其仍可以使過多流體可得以沈積在晶圓上。

是否使用開式/閉式閥或具有關閉之預定速率的比例閥，先前技術半導體製造系統遭受進一步的缺乏。在控制閥關閉之後，吸回閥得到嚙合，該吸回閥將剩餘流體拖入分配噴嘴中。太快速地將流體吸回至噴嘴中可以使小滴留在噴嘴中。該等小滴可以結晶，從而導致下一分配程序中的問題。

本發明之各具體實施例提供控制流體流量之系統及方法，其消除或至少實質上減少先前技術流體控制系統及方法之缺點。

本發明之一項具體實施例可以包含一控制器，其進一步包括一處理器、一電腦可讀取記憶體與儲存在該電腦可讀取記憶體中的一組電腦指令。電腦指令可以由處理器所執行以產生流量控制信號，以根據用於關閉範圍之第一片段的第一關閉速率參數而關閉流體控制閥，並且產生流量控制信號以根據用於關閉範圍之第二片段的第二關閉速率參數而關閉流量控制閥。

本發明之另一具體實施例可以包含電腦程式產品，其包括儲存在電腦可讀取記憶體中的一組電腦指令。該組電腦指令可以包括以下指令：其可執行以產生流量控制信號來根據用於關閉範圍之第一片段的第一關閉速率參數而關閉流體控制閥，並且產生流量控制信號來根據用於關閉範圍之第二片段的第二關閉速率參數而關閉流體控制閥。

本發明之另一具體實施例可以包含結束分配程序之方法，其包括產生流量控制信號以根據用於關閉範圍之第一片段的第一關閉速率參數而關閉流體控制閥，決定應施加第二關閉速率參數，以及產生流量控制信號以根據用於關閉範圍之第二片段的第二關閉速率參數而關閉流體控制閥。

本發明之另一具體實施例可以包含一控制器，其進一步包括一處理器、一電腦可讀取記憶體與儲存在該電腦可讀取記憶體中的一組電腦指令。電腦指令可以包括以下指令：其可由處理器所執行，以決定已關閉流體控制閥並且產生吸回控制信號，其配置成造成吸回閥將流體推至噴嘴的端部。

本發明之另一具體實施例可以包括一電腦程式產品，其包括儲存在電腦可讀記憶體中的一組電腦指令，其可由電腦處理器所執行，其中該組電腦指令包括以下指令：其可執行以決定已關閉流體控制閥並且產生吸回控制信號，其配置成造成吸回閥將流體推至噴嘴的端部。

本發明之另一具體實施例可以包含用於分配程序的方法，其包括決定已關閉流體控制閥並且產生吸回控制信號，其配置成造成吸回閥將流體推至噴嘴的端部。

本發明之具體實施例提供先前技術所沒有的優點，與藉由關閉流體控制閥而結束分配程序之系統及方法，該結束係採用減小過多流體滴將在分配程序結束之後撞擊晶圓之機率的方式。

本發明之具體實施例藉由以下方式而提供另一優點：減少已結束分配程序之後流體小滴在分配噴嘴中的結晶。

本發明之具體實施例藉由以下方式而提供另一優點：使一使用者能利用該組相同的電腦指令採用任一數量的技術來解決用於任一數量的應用之關閉控制問題，包含不同流速、分配系統設定以及分配流體。

本發明之較佳具體實施例係解說在各圖式中，相同數字係用以指各圖之相同及對應零件。

本發明之具體實施例提供控制流體分配以確保在分配程序結束時完全斷開流體而且減少流體在分配噴嘴中的結晶之系統及方法。本發明之一項具體實施例可以包含一控制器，其可以產生依據第一關閉速率參數的流量控制信號，以造成一控制閥因關閉範圍之第一片段而關閉；並且產生依據第二關閉速率參數的流量控制信號，以造成該控制閥因關閉範圍之第二片段而關閉。關閉速率參數可以導致在受控速率、速率變化、或變化速率之變化而關閉該閥。藉由調整關閉速率參數，可以減小或防止分配程序結束時的嚴重振盪。此外，控制器可以產生吸回控制信號以造成吸回閥將流體推至噴嘴的端部、將流體吸入噴嘴中或協助更平穩或更快速地切斷分配。因為將流體推至噴嘴的端部，所以流體可以吸收剩餘在噴嘴中的小滴。

圖1為流體分配系統10之一項具體實施例之概略表示。流體分配系統10可以包含流體控制裝置12、與控制裝置12進行流體通信的流量監視器14、與流量監視器14進行流體通信的吸回裝置16、以及與吸回閥16進行流體通信的噴嘴18。吸回閥16之出口可以導入噴嘴18，以將液體分配給晶圓或其他物件。控制器20可藉由一或多個信號線路而耦合至流量監視器14、流體控制裝置12以及吸回裝置16。

依據本發明之一項具體實施例，流體控制裝置12可以包含任一比例控制閥。換言之，流體控制裝置12可以包含任一流體控制閥，其中可以根據所施加之流量控制信號中的變化而改變關閉之速率。比例流體控制裝置之一項具體實施例係說明在PCT申請案PCT/US03/22579中，其名稱為「液體流量控制器與精確分配設備及系統」（「液體流量控制器應用」），申請日期為2003年7月18日，其要求臨時申請案第60/397,053號之優先權，該臨時申請案的申請日期為2002年7月19日，名稱為「液體流量控制器與精確分配設備及系統」，並且係關於美國專利第6,348,098號，其名稱為「流量控制器」，申請日期為2000年1月20日，以及臨時申請案第60/397,162號，名稱為「流體流量測量與比例流體流量控制裝置」，申請日期為2002年7月19日，該等申請案之各申請案係以引用的方式併入本文中。在液體流量控制器應用之具體實施例中，結合圖3所說明的流體控制裝置可以包含流體控制閥，其調節流體流量；以及比例氣動控制閥，其調節流體控制閥打開或關閉的快速程度以及打開或關閉的程度。

在分配程序期間，例如旋塗式玻璃流體、去離子水、光阻劑、聚醯胺、顯影劑、化學機械拋光(「CMP」)淤漿之流體或其他流體可以流經分配系統10。流量監視器14可以測量指示流速的流體流量參數（例如橫跨限制的壓力差、特定感測器中的壓力或其他參數）並且使測量與控制器20通信。根據本發明之一項具體實施例的控制器20可以計算流體之流量，並且根據流體之流速而計算要分配的預定數量之流體所需要的時間之數量。在由控制器20所決定的分配程序結束時，控制器20可以產生流量控制信號以造成流量控制裝置12關閉。

此外，控制器20可以產生吸回控制信號，以造成吸回裝置16將流體推至噴嘴18中或將流體吸入噴嘴18。控制器可以配置成產生吸回控制，以便吸回閥可以將流體推至噴嘴的端部並接著將流體緩慢地吸回至噴嘴中。藉由採用適當速度而將流體吸回至噴嘴中，可以防止噴嘴中的駐留流體小滴。此外，控制器20可以產生吸回控制信號以協助結束分配程序。在本發明之此具體實施例中，若流體控制裝置無法足夠快速地關閉，則吸回裝置可以嚙合以開始將流體吸取至噴嘴中，從而協助終止至晶圓的流體流量。

依據本發明之一項具體實施例的控制器20可以包括處理器22，例如通用處理器（例如由美國加州Santa Clara英特爾公司製造的8051處理器）、RISC處理器（例如由美國亞利桑那州的Chandler微晶技術公司所製造的PIC 18c452處理器）或其他處理器、可由處理器所存取的電腦可讀取記憶體24（例如RAM、ROM、磁性儲存器、光學儲存器、快閃記憶體）、以及儲存在記憶體24中可由處理器22所執行的電腦指令25。依據本明之一項具體實施例，控制器20可以執行電腦可執行指令25，來根據第一關閉速率參數而產生流量控制信號，以造成控制裝置12採用流量控制裝置之閥關閉範圍之第一片段內的關閉之第一變化速率而關閉，而且根據第二關閉速率參數而產生流量控制信號以造成流量控制裝置在閥關閉範圍之第二片段內關閉。控制器可以從根據第一關閉速率參數而產生流量控制信號，切換至根據一斷點處的第二關閉速率參數而產生流量控制信號。此外，控制器20可以執行電腦可執行指令25來產生吸回控制信號，以造成吸回閥將流體推至噴嘴18中或將流體吸入噴嘴18中。

圖2A至2F為流程圖，其解說用於控制器的各種操作模式，用以依據本發明之具體實施例而產生流量控制信號及吸回控制信號。圖2G為閥輪廓曲線圖，用於依據本發明之一具體實施例而關閉的一範例閥。圖2A至2F之程序可以實施為儲存在電腦可讀取記憶體中的電腦可執行指令。例如，圖2A至2F之程序可以實施為較大控制程式之次常式、相同程式之部分、程序之模組或依據熟習此項技術者所瞭解的任何合適的程式化架構。

依據本發明之一項具體實施例，當運行控制程式的控制器決定應結束分配程序時，控制器可以斷定一中斷並且進入分配結束程序。在分配結束程序期間，控制器可以產生流量控制信號以依據多個關閉速率參數而關閉流體控制閥，並且可以產生吸回控制信號以造成流體得以推至或吸入至噴嘴中。

圖2A解說用於分配結束程序的最初常式之一項具體實施例。在步驟32中，控制器可以決定用於流體控制閥的當前閥位置。熟習此項技術者應瞭解，當前閥位置將對應於分配程序期間的控制閥之位置，並且可以基於一設定點（例如流量設定點），其斷定成或由控制器所儲存以調節分配程序。在步驟35中，控制器可以進一步計算閥關閉斷點。如以下所說明，斷點可以對應於控制器將在根據第一關閉速率參數而產生流量控制信號，與根據第二關閉速率參數而產生流量控制信號之間進行切換的閥位置。閥斷點可以基於閥關閉範圍（步驟32中所決定的當前閥位置減去關閉或閒置閥位置）以及預定義斷點參數。

在本發明之一項具體實施例中，斷點參數可以為閥關閉範圍之百分比。例如，若當前閥位置為100單位、端點為10單位而且斷點參數為20，則斷點範圍數值將為相對於閥端點的18單位(0.20^＊ 90)。因為用以關閉閥的端點為10單位，所以斷點可以具有28單位之斷點位置數值。在本發明之其他具體實施例中，斷點可以為預定義數值。

在步驟36中，控制器可以將First_Segment旗標設定為正確並且返回至主要控制程式以啟動模式選擇常式。First_Segment旗標指示流體控制閥係在其關閉範圍之第一片段中。換言之，First_Segment旗標指示流量控制閥是否已充分關閉以達到斷點。

若控制器具有用於分配結束程序的多個操作模式，則控制器可以進入模式選擇常式，例如圖2B所解說的程序。在圖2B之範例中，控制器具有五個操作模式。用於特定分配程序的操作模式可加以預定義、可以由與控制器進行通信的管理系統所斷定、或可採用任一方式加以建立。在本發明之一項具體實施例中，控制器可以重複用於特定操作模式的程序，直至關閉流體控制閥或直至不再斷定分配結束中斷。

圖2C解說在第一操作模式（例如自圖2B之模式1）下的控制器之操作之一項具體實施例。基於圖2C至2F之目的，關閉速率參數為加速度參數，其對應於關閉速率加速度中的變化速率。在圖2C之具體實施例中，於步驟37中，控制器可以決定用於閥的剩餘關閉範圍。繼續閥最初係在100單位並且具有10單位之端點的先前範例，用於模式1之第一疊代的新範圍將為90單位。如以下說明，在隨後的疊代中，剩餘的範圍可以等於在步驟40或步驟42中採用先前疊代所計算數值變化，或者可以根據新的閥位置與端點而加以計算。

在步驟38中，控制器可以決定First_Segment旗標是否為正確，若為正確，則可以根據第一加速度因數而產生流量控制信號。數值變化（疊代結束時端點與閥位置之間的差異）將為在步驟37中所決定的範圍除以第一加速度因素（步驟40）。採用先前範例，並且假定第一加速度因數為10，則用於第一疊代的數值變化為9（即90/10）。另一方面，若First_Segment旗標為錯誤，則控制器可以根據第二加速度因數而產生流量控制信號。在此情況下，端點與閥位置之間的數值變化將為在步驟37中決定的範圍除以第二加速度因數（步驟42）。

控制器可以根據用於疊代的數值變化（即在步驟40或步驟42中決定的數值）以及閥端點或閒置位置而決定新的閥位置（步驟44）。此外，繼續閒置位置為10單位以及數值變化9的先前範例，在第一疊代結束時新的閥位置為19單位。

在步驟46中，控制器可以決定新的閥位置是否少於斷點位置。若新的閥位置少於斷點位置，則在步驟48中控制器可以將First_Segment旗標設定為錯誤。否則，控制器可以將First_Segment旗標保留為正確。採用先前範例，新的閥位置為19單位而且斷點位置為28單位（自圖2A），因此將First_Segment旗標改變為錯誤。控制器接著可以退出圖2C之常式。

若在特定疊代之後仍設定分配結束旗標，則控制器可以再次進入圖2C之程序。控制器可以繼續透過圖2C之程序而疊代，同時設定分配結束旗標。在下一疊代中，在步驟37中計算的範圍將為在先前疊代之步驟44中計算之新的閥位置減去端點（例如先前範例中的19－10或9）。在此情況下，新的範圍將等於在先前疊代之步驟40或步驟42中決定的數值變化。

應注意隨著控制器透過依據圖2C之具體實施例的模式1之程序而疊代，閥位置將接近端點。若配置成疊代足夠的次數，則閥位置與端點之間差異可以變得很小，以致該差異無法在控制器之解析度內得到偵測。因此，控制器可以繼續透過模式1之程序而疊代，直至在步驟44中計算之新的閥位置與端點之間的差異係在特定數值以下，而且當該差異係在預定數值以下時，可以產生具有充分大小的流量控制信號來確保閥已被關閉。

圖2D為在第二操作模式（例如自圖2B之模式2）下的控制器之操作之一項具體實施例的流程圖。在模式2中，控制器以類似於當控制器係在模式1中時的方式而進行作業，以下情況除外：在模式2中，設定第一加速度因數以便流量控制信號將造成流體控制閥儘可能快速地關閉直至達到斷點。在達到斷點之後，控制器可以根據第二加速度因數而產生流量控制信號，以便流體控制閥將較緩慢地關閉。

在圖2D之具體實施例中，於步驟50中，控制器可以決定剩餘關閉範圍。若為第一疊代，則剩餘範圍將為在圖2A之步驟32中決定的閥位置減去閥的端部位置。此外，在步驟52中，控制器可以決定是否將First_Segment旗標設定為正確。若將First_Segment旗標設定為正確，則控制器可以產生流量控制信號，以便流體控制閥將儘可能快速地關閉。因此，在步驟54中，控制器可以根據控制閥儘可能快速地關閉而決定用於特定疊代的數值變化（即疊代結束時閥位置與端點之間的差異）。若相反，First_Segment旗標為錯誤，則控制器可以根據第二加速度因數而產生流量控制信號。在此情況下，數值變化將為剩餘關閉範圍除以第二加速度因數（步驟56）。

接著在步驟58中，控制器可以決定新的閥位置，其可以等於閥端點位置加上在步驟54或步驟56中決定的數值變化。在步驟60中，控制器可以決定新的閥位置是否少於斷點位置，而且若少於斷點位置，則可以將First_Segment旗標設定為錯誤（步驟62）。否則，控制器可以將First_Segment旗標保留為正確。控制器接著可以退出圖2D之常式。

若在特定疊代之後仍設定分配結束旗標，則控制器可以再次進入圖2D之常式。控制器可以繼續透過圖2D之程序而疊代，同時設定分配結束旗標，直至在步驟58中決定之新的閥位置與端部位置之間的差異係在特定數值以下。

圖2E為在第三操作模式（例如自圖2B之模式3）下的控制器之操作之一項具體實施例的流程圖。在模式3中，控制器以類似於當控制器係在模式2時的方式進行作業，以下情況除外：控制器將產生流量控制信號，以依據用於關閉範圍之第一片段的第一加速度因數而關閉流體控制閥；並且將產生流量控制信號，以在關閉範圍之第二片段內儘可能快速地關閉閥。

在圖2E之具體實施例中，於步驟64中，控制器可以決定剩餘關閉範圍。若為第一疊代，則剩餘範圍將為在圖2A之步驟32中決定的閥位置減去閥的端部位置。此外，在步驟66中，控制器可以決定是否將First_Segment旗標設定為正確。若將First_Segment旗標設定為正確，則控制器可以依據第一加速度因數而產生流量控制信號。在此情況下，數值變化將為自步驟64的剩餘關閉範圍除以第一加速度因數(步驟68)。然而若First_Segment旗標為錯誤，則控制器可以根據造成流體控制閥儘可能快速地關閉之第二加速度因數而產生流量控制信號。因此，在步驟70中，控制器可以根據控制閥儘可能快速地關閉而決定用於其中First_Segment旗標為錯誤之特定疊代的數值變化(即疊代結束時閥位置與端點之間的差異)。

接著在步驟72中，控制器可以決定新的閥位置，其可以等於閥端點位置加上在步驟68或步驟70中決定的數值變化。在步驟74中，控制器可以決定新的閥位置是否少於斷點位置，而且若少於斷點位置，則可以將First_Segment旗標設定為錯誤(步驟76)。否則，控制器可以將First_Segment旗標保留為正確。控制器接著可以退出圖2E之常式。

若在特定疊代之後仍設定分配結束旗標，則控制器可以再次進入圖2E之程序。控制器可以繼續透過圖2E之程序而 疊代，同時設定分配結束旗標，直至在步驟72中決定之新的閥位置與端部位置之間的差異係在特定數值以下。

在第四操作模式(例如自圖2B之模式4)中，控制器可以產生流體控制信號，以儘可能快速地或依據特定加速度因數而關閉流體控制閥。因此，流體控制閥可以「砰地關上」，或依據特定加速度因數而關閉。

圖2F為在第五操作模式(例如自圖2B之模式5)下的控制器之操作之一項具體實施例的流程圖。在模式5中，依據本發明之一項具體實施例的控制器可以產生流量控制信號，以造成流體控制閥儘可能快速地關閉(步驟78)。一旦已關閉流體控制閥，則無論依據步驟78而儘可能快速地關閉或依據多個加速度因數而關閉，控制器均可以產生吸回控制信號，以造成吸回閥將流體推至分配噴嘴中(步驟82)。可以憑經驗校準控制器用於特定系統設定及流體來產生吸回控制信號，以便吸回將流體推至噴嘴的端部，而不從噴嘴中分配流體。接著控制器可以產生吸回控制信號，以造成吸回閥依據此項技術中所瞭解的任何吸回控制方案而將流體吸引至噴嘴中(步驟84)。可以憑經驗校準控制器來將流體足夠緩慢地吸回至噴嘴中，以防止駐留小滴形成於噴嘴中。此校準可基於(例如)分配程序設定、噴嘴組態以及所分配的流體。

應注意雖然根據分離的軟體常式而說明圖2A至2F，但是可以將圖2A至2F之程序實施為相同程式之部分、程式之模組、物件或依據任何合適的程式化語言及架構。應進一步注意可以將控制器配置成依據結合圖2A至2F所說明的各模式、全部模式或任何模式組合而操作。此外，圖2A至2F係經由範例所提供，而非計劃用以限制控制器可以依據多個加速度因數產生流量控制信號所用的方式。

雖然圖2C至2D之範例中的關閉速率參數為加速度因數，其造成關閉之變化速率（即關閉速率加速度）於關閉範圍之第一片段及第二片段內在不同速率情況下發生變化，但是也可以配置本發明之具體實施例以便關閉速率參數對應於特定關閉速率。在此情況下，流體控制閥可以依據用於關閉範圍之第一片段的第一關閉速率而關閉，以及採用用於關閉速率之第二片段的第二關閉速率而關閉。此外，關閉速率參數可以對應於關閉速率中的特定變化速率（即關閉速率加速度），以便閥可以採用用於關閉速率之第一片段的第一關閉速率加速度而關閉，以及採用用於關閉速率之第二片段的第二關閉速率加速度而關閉。

圖2G解說閥關閉輪廓，用於依據本發明之一項具體實施例而關閉的一範例閥。x軸表示時間而y軸表示由一或多個壓力感測器所偵測的壓力差（以伏特測量）。因為流體之流速係與壓力差成比例，所以壓力差指示流體控制閥已關閉的數量。

在圖2G之範例中，控制器可以在點85處決定應結束分配程序。對於閥關閉範圍之第一片段（例如直至點86）而言，控制器可以產生流量控制信號以依據第一關閉速率參數而關閉流量控制閥，從而導致曲線圖中表示在點85與86之間的流速減小。對於關閉範圍之第二片段（例如在已將閥關閉至或超過斷點86之後）而言，控制器可以根據第二關閉速率參數而產生流量控制信號。當已關閉（表示為點87）閥時，控制器可以產生保持流量控制閥關閉所需要的流量控制信號。

因此本發明之具體實施例可以依據各關閉速率參數而產生流量控制信號，以造成流體控制閥（例如圖1之流體控制裝置12中的流體控制閥）關閉。控制器可以根據用於關閉範圍之第一片段（例如用於流體控制閥之關閉之第一範圍）的第一關閉速率參數而產生流量控制信號，以造成流體控制閥採用第一關閉速率、關閉速率加速度、或關閉速率加速度之變化速率而關閉，並且可以根據用於關閉範圍之第二片段的第二關閉速率參數而進一步產生流量控制信號，以造成流體控制閥採用第二關閉速率、關閉速率加速度、或關閉速率加速度之變化而關閉。控制器可以在使流量控制信號基於第一關閉速率參數與斷點處的第二關閉速率參數之間進行切換。

應注意第一關閉速率參數、第二關閉速率參數與斷點可加以定義用於特定分配程序及系統。該等參數可以依據以下而改變：所分配的流體之流體特性，尤其係表面張力與黏度；分配系統組態；分配流體所採用的速率以及分配程序所用的應用。憑經驗的測試與校準可用以決定第一關閉速率參數、第二關閉速率參數與斷點，其為特定分配程序減小過多流體沈積在晶圓上的可能性。

應進一步注意本發明之具體實施例還可以施加額外關閉速率參數。例如，控制器可以執行電腦指令以根據用於流體控制閥關閉範圍之第一片段的第一關閉速率參數而產生流體控制信號，根據用於流體控制閥關閉範圍之第二片段的第二關閉速率參數而產生流體控制信號，以及根據用於流體控制範圍之第三片段的第三關閉速率參數而產生流體控制信號。控制器可以在根據一或多個預定義斷點處的各關閉速率參數而產生流體控制信號之間自動地切換。因此，控制器可以產生用於流體控制閥的任意複雜關閉輪廓。

此外，控制器可以造成吸回閥協助結束分配控制，以決定分配程序結束時的流體高度。控制器可以配置成造成吸回閥在分配期間某時間定義的一點處（例如從0%至50%的分配結束前之分配時間或其他時間）開始移動流體。移動流體可以將流體推至噴嘴的端部或將流體拖入噴嘴中，如控制器組態所定義。

圖3為其中可實施本發明之具體實施例的流體控制系統之一項具體實施例之概略表示。流體控制裝置90係顯示為具有液體入口線路92及液體出口線路93，用以最終分配液體至使用點，例如可以為晶圓的一基板（未顯示）。流體控制裝置90可以包含流體控制閥94，例如流體流量控制應用中所說明的流體控制閥；以及氣動比例控制閥96，其係氣動式連接至流體控制閥94。液體出口線路93係與摩擦流量元件97進行流體通信，以便退出流體控制裝置90的所有液體可進入摩擦流量元件97。可與流體控制裝置90之外罩整合的第一壓力感測器98（例如壓力轉換器）係固定在摩擦流量元件97之入口處或附近（例如在流體控制閥94之出口處或附近），以感測第一壓力；而第二壓力感測器100（例如壓力轉換器）係固定在摩擦流量元件97之出口處或附近，以感測第二壓力。或者，可以使用單一差壓感測裝置。接觸流體的壓力感測器之部分較佳係由先進惰性材料（針對應用所用的流體）（例如藍寶石）製造，或者採用與其接觸的流體相容之材料（例如全氟聚合物）加以塗布。感測器感測流體路徑中的壓力與溫度，並且傳送指示所感測的壓力與溫度之信號至控制器。

各壓力感測器98、100（或單一差壓感測裝置）係與控制器102進行通信，如具有比例、積分與微分(PID)回授組件的控制器。隨著各感測器98與100對其個別流體線路中的壓力與溫度進行取樣，其傳送取樣資料至控制器102。控制器102可以比較該等數值並且計算橫跨摩擦流量元件97的壓力下降。將基於該壓力下降的自控制器102之信號傳送至氣動比例控制閥96，在較佳地補償溫度及/或黏度及/或密度之後，該比例控制閥相應地調變流體控制閥94。

更明確地說，較佳採用例如去離子水或異丙醇之合適流體作為流體標準而校準該系統用於所分配的流體。例如，一旦較佳以實驗方式將該系統校準為標準，則自動地輸入或決定要分配的流體之特徵，例如黏度與密度，以便可將要分配的流體與標準及所建立的關係進行比較。基於此關係，使橫跨摩擦流量元件之測量的壓力下降（如視需要而校正溫度、黏度等）與同所需或目標流量比較的流量相關聯，而且藉由氣動比例控制閥96而相應地調變流體控制閥94。

較佳包含可程式化比例閥104的吸回裝置係與比例控制閥（其可以與氣動比例控制閥96相同或不同）進行通信，並且由該控制器（或由一不同控制器）所控制。其係在流體分配停止或處於轉換中時驅動，從而將流體推至分配噴嘴中，因而減少或消除當流體分配操作中斷時可掉落至晶圓上之不合需要的小滴之形成，並且將流體從分配噴嘴中吸回以最小化或防止其暴露於大氣中。可相應地控制吸回閥104打開與關閉的速率及程度。較佳將吸回閥104定位在流體控制閥94之下游。

藉由（例如）利用控制氣動比例控制閥96而控制流體控制閥94之壓力，可以控制各流體分配參數。例如，在要分配的液體為低黏度液體的情況下，可以採用壓力而仔細地調變流體控制閥94以確保流體的均勻分配。

此外，可以調節流體控制閥94關閉所用的速率。藉由改變流體控制閥94之關閉速率，可以減少或防止分配程序結束時過多流體之滴落。一旦特徵化所用的特定流體控制閥94之壓力對體積關係，則可以獲得無限的靈活性。

圖3所解說的具體實施例僅為其中可以實施本發明之各具體實施例的分配系統之一項具體實施例。圖3之流體控制裝置（例如流體控制閥94及比例氣動控制閥96）可以回應於流體控制信號以關閉流體流量徑路。流體控制信號可以基於一或多個關閉速率參數，如結合圖2A至2E所說明。此外，吸回控制裝置可以回應於吸回控制信號，以將流體推至分配噴嘴中或將流體吸入噴嘴中，如結合圖2F所說明。

圖4為方塊圖，其解說控制器102之一項具體實施例，該控制器可以產生流體控制信號以節制/打開氣動比例控制閥(例如圖3之氣動比例控制閥96)，其將依次造成流體控制閥(例如圖3之流體控制閥94)打開或關閉。控制器102可以包含電源供應105、外罩保持處理器106、壓力電路108、輔助功能電路110、控制閥驅動器112、吸回閥驅動器114、適當介面116、I/O電路118與控制處理器120。控制處理器120可以包含快閃記憶體122，其可以儲存一組電腦可執行指令124，其可執行成根據從壓力電路接收的壓力信號而產生流量控制信號。可以依據此項技術中所瞭解或開發的用以產生閥控制信號之任何方案而產生流量控制信號。控制器102之各組件可透過資料匯流排126而進行通信。監督器單元128可以監視控制器102之各功能。應注意雖然電腦可執行指令124係顯示為單一記憶體中的軟體，但是電腦可讀指令可以實施為軟體、韌體、硬體指令，或採用此項技術者所瞭解的任一合適程式化方式加以實施。此外，指令可以分佈在多個記憶體當中並且可以由多個處理器所執行。

在操作中，電源供應105可以提供電源給控制器102之各組件。壓力電路108可以從上游及下游壓力感測器讀取壓力並且提供上游及下游感測壓力信號給控制處理器120。控制處理器120可以根據從壓力電路108及控制閥驅動器112接收的壓力信號而計算流量控制信號，並依次可以根據流量控制信號而產生驅動信號。流量控制信號之產生可以依據 液體流量控制器應用中說明的方法，或依據此項技術中所瞭解的任何控制信號產生方案而出現。在分配程序結束時，控制器可以根據結合圖2A至2E所說明的各關閉速率參數而產生流量控制信號。此外，控制器可以產生結合圖2F所說明的吸回控制信號。用以產生流量控制信號及吸回信號之方法可以實施為軟體或其他電腦可執行指令(例如指令124)，其係儲存在可由控制處理器120所存取的電腦可讀取記憶體(例如RAM、ROM、快閃記憶體、磁性儲存器或此項技術中所瞭解的其他電腦可讀取記憶體)中。

針對控制器102之其他組件，外罩保持處理器106可以為通用處理器，其執行各種包含引導與其他裝置的通信之功能，或此項技術中所瞭解的任何其他可程式化功能。通用處理器之一個範例為Intel 8051處理器。輔助功能電路110可以與其他裝置連接。吸回閥驅動器114可以控制吸回閥(例如圖3之吸回閥104)。適當介面116及I/O電路118可以提供各種構件，藉由該等構件可與至/由控制器102的資料進行通信。額外組件可以包含監督器單元128，其可以執行此項技術中所瞭解的裝置監視功能、各種eeprom或其他記憶體、擴展埠或此項技術中所瞭解的其他電腦組件。

圖5為方塊圖，其解說控制器102之控制邏輯電路之一項具體實施例，該控制器可以產生閥驅動信號以節制/打開比例控制閥。控制器102之數個組件係解說為包含控制處理器120、適當介面116與監督器單元128。此外，顯示擴展埠130。擴展埠130可用以添加子板以擴展控制器102之功能性。

在圖5之具體實施例中，將外罩保持處理器106之功能分為三個部分：處理部分132、記憶體裝置部分134與雙埠RAM部分136。記憶體裝置部分134可以包含各種記憶體，包含快閃記憶體、RAM、EEPROM與此項技術中所瞭解的其他電腦可讀取記憶體。提供快閃記憶體給外罩保持處理器106之一個優點在於，其允許經由（例如）適當介面116而輕易地下載韌體更新。此外，記憶體裝置部分134可以包含用於晶片選擇與位址解碼的功能性。應注意可以將記憶體裝置部分134、雙埠RAM部分136與處理部分132之各部分具崁入於單一處理器中。在本發明之一項具體實施例中，透過對雙埠RAM部分136的相互存取，控制處理器120與外罩保持處理器之處理部分132可以共享資料。控制處理器120與外罩保持處理器之處理部分132可以由單一系統時脈138（例如20 MHz時脈）或不同系統時脈所驅動。

控制處理器120可以包含快閃記憶體122，其可以儲存一組電腦可執行指令124，其可執行成根據從壓力電路接收的壓力信號，依據液體流量控制器應用中說明的控制方案而產生流量控制信號。此外，控制處理器120可以執行指令124來依據各關閉速率參數而產生流量控制信號，以造成流體控制閥（例如圖3之流體控制閥94）關閉。控制器可以根據用於關閉範圍之第一片段的第一關閉速率參數而產生流量控制信號，並且可以進一步產生流量控制信號以造成流體控制閥依據用於關閉範圍之第二片段的第二關閉速率參數而關閉。控制器可以在使流量控制信號基於第一關閉速率參數與斷點處的第二關閉速率參數之間進行切換。藉由校準用於特定流體與分配系統的關閉速率參數，本發明之具體實施例可以防止在已結束分配程序之後過多的流體滴掉落至晶圓上。

控制處理器120也可以執行指令124以產生吸回控制信號，其配置成造成吸回閥將流體推至分配噴嘴的端部，並接著將流體吸回至噴嘴中。隨著將流體推至分配噴嘴的端部，流體可以吸收剩餘在噴嘴中的流體小滴。接著可以將流體吸回至噴嘴中以防止噴嘴周圍的氣流造成流體之結晶。可以足夠緩慢地吸回流體以防止過多流體之小滴剩餘在噴嘴中。

雖然已參考特定具體實施例而說明本發明，但是應瞭解該等具體實施例係用於解說，而本發明之範疇不限於這些具體實施例。可以對以上說明的具體實施例進行許多的變更、修改、添加及改進。預期該等變更、修改、添加及改進係在以下申請專利範圍所詳細說明的本發明之範疇內。

10．．．流體分配系統

12．．．流體控制裝置

14．．．流量監視器

16．．．吸回裝置

18．．．噴嘴

20．．．控制器

22．．．處理器

24．．．記憶體

25．．．電腦指令

90．．．流體控制裝置

92．．．液體入口線路

93．．．液體出口線路

94．．．流體控制閥

96．．．氣動比例控制閥

97．．．摩擦流量元件

98．．．第一壓力感測器

100．．．第二壓力感測器

102．．．控制器

104．．．可程式化比例閥

105．．．電源供應

106．．．外罩保持處理器

108．．．壓力電路

110．．．輔助功能電路

112．．．控制閥驅動器

114．．．吸回閥驅動器

116．．．適當介面

118．．．I/O電路

120．．．控制處理器

122．．．快閃記憶體

124．．．電腦可執行指令

126．．．資料匯流排

128．．．監督器單元

130．．．擴展埠

132．．．處理部分

134．．．記憶體裝置部分

136．．．雙埠RAM部分

138．．．系統時脈

參考以上結合附圖所作的詳細說明，可獲得對本發明及其優點的更全面瞭解，其中相同參考數字指示相同特徵，並且其中：圖1為其中可實施本發明的流體分配系統之一項具體實施例之概略表示；圖2A解說用於分配結束程序的最初常式之一項具體實施例；圖2B解說依據本發明之一項具體實施例的模式選擇常式；圖2C解說依據本發明之一項具體實施例用以關閉的流體控制閥之方法；圖2D解說用以關閉流體控制閥的方法之另一具體實施例；圖2E解說用以關閉流體控制閥的方法之另一具體實施例；圖2F解說控制吸回閥之方法之一項具體實施例；圖2G解說閥關閉輪廓曲線圖，用於依據本發明之一項具體實施例而關閉的一閥；圖3為分配系統之一項具體實施例之概略表示；圖4為控制器之一項具體實施例之概略表示；以及圖5為用於控制器的控制電路之一項具體實施例之概略表示。

10．．．流體分配系統

12．．．流體控制裝置

14．．．流量監視器

16．．．吸回裝置

18．．．噴嘴

20．．．控制器

22．．．處理器

24．．．記憶體

25．．．電腦指令

Claims (42)

1. 一種用以調節流體流量之系統，其包括：一控制器，其進一步包括：一處理器；一電腦可讀取記憶體；一組電腦指令，其儲存在該電腦可讀取記憶體中，該等電腦指令包括可由該處理器執行的指令以：產生一流量控制信號，以根據用於一關閉範圍之一第一片段的一第一關閉速率參數而自一初始位置關閉一流體控制閥，以回應於一信號以自一初始位置關閉該流體控制閥；產生一流量控制信號，以根據用於該關閉範圍之一第二片段的一第二關閉速率參數而關閉該流體控制閥；以及根據一閥位置，在根據該第一關閉速率參數而產生該流量控制信號和根據該第二關閉速率參數而產生該流量控制信號之間作切換，其中產生該流量控制信號以自該初始位置至一完全關閉位置連續地關閉該流體控制閥。
2. 如請求項1之系統，其中該等電腦指令進一步包括可執行指令：產生該等流量控制信號至一第一閥以關閉該流體控制閥；依據一斷點，以從依據該第一關閉速率參數而產生該流量控制信號，切換為根據該第二關閉速率參數而 產生該流量控制信號。
3. 如請求項2之系統，其中該第一關閉速率參數對應於一第一關閉速率，而該第二關閉速率參數對應於一第二關閉速率。
4. 如請求項2之系統，其中該第一關閉速率參數對應於關閉速率之一第一變化速率，而該第二關閉速率參數對應於關閉速率之一第二變化速率。
5. 如請求項2之系統，其中該第一關閉速率參數為對應於一關閉速率加速度之第一變化速率的一第一加速度因數，而該第二關閉速率參數對應於該關閉速率加速度之一第二變化速率。
6. 如請求項2之系統，其中該等電腦指令進一步包括可執行指令以決定一閥位置是否少於該斷點。
7. 如請求項2之系統，其中該第一關閉速率參數對應於儘可能快速地關上該流體控制閥。
8. 如請求項2之系統，其中該第二關閉速率參數對應於儘可能快速地關上該流體控制閥。
9. 如請求項1之系統，其中該等電腦指令進一步包括可執行指令，以產生一吸回信號來造成一吸回閥將流體推至一噴嘴中。
10. 如請求項1之系統，其進一步包括：一流體控制裝置，其耦合至包括該流體控制閥的該控制器；一吸回閥，其耦合至與該流體控制裝置進行流體通信 的該控制器；以及其中該流體控制裝置係回應於該流量控制信號以關閉該流體控制閥。
11. 如請求項10之系統，其中該流體控制裝置包括該流體控制閥及一比例氣動控制閥。
12. 如請求項11之系統，其中該比例氣動控制閥係回應於該流量控制信號，以藉由施加壓力於該流體控制閥而關閉該流體控制閥。
13. 如請求項10之系統，其中該吸回閥係回應於一吸回控制信號；以及其中該等電腦指令進一步包括可執行指令以產生該吸回控制信號，其配置成造成該吸回閥將流體推至一噴嘴之該端部。
14. 如請求項1之系統，其中該等電腦指令進一步包括可執行指令，以根據用於該關閉範圍之至少一個額外片段的至少一個額外關閉速率參數而產生該流體控制信號。
15. 一種電腦程式產品，其包括儲存在一電腦可讀取記憶體中可由一電腦處理器執行的一組電腦指令，其中該組電腦指令包括可執行指令以：產生一流量控制信號，以根據用於一關閉範圍之一第一片段的一第一關閉速率參數而自一初始位置關閉一流體控制閥，以回應於一信號以自一初始位置關閉該流體控制閥；產生一流量控制信號，以根據用於該關閉範圍之一第 二片段的一第二關閉速率參數而關閉該流體控制閥；以及根據一閥位置，在根據該第一關閉速率參數而產生該流量控制信號和根據該第二關閉速率參數而產生該流量控制信號之間作切換，其中產生該流量控制信號以自該初始位置至一完全關閉位置連續地關閉該流體控制閥。
16. 如請求項15之電腦程式產品，其中該組電腦指令進一步包括可執行指令：產生該等流量控制信號以控制一第一閥以使得該流體控制閥關閉，及依據一斷點以從依據該第一關閉速率參數而產生該流量控制信號，切換為根據該第二關閉速率參數而產生該流量控制信號。
17. 如請求項16之電腦程式產品，其中該第一關閉速率參數對應於一第一關閉速率，而該第二關閉速率參數對應於一第二關閉速率。
18. 如請求項16之電腦程式產品，其中該第一關閉速率參數對應於關閉速率之一第一變化速率，而該第二關閉速率參數對應於關閉速率之一第二變化速率。
19. 如請求項16之電腦程式產品，其中該第一關閉速率參數為對應於一關閉速率加速度之第一變化速率的一第一加速度因數，而該第二關閉速率參數對應於該關閉速率加速度之一第二變化速率。
20. 如請求項16之電腦程式產品，其中該組電腦指令進一步包括可執行指令，以決定一閥位置是否少於該斷點。
21. 如請求項16之電腦程式產品，其中該第一關閉速率參數 對應於儘可能快速地關上該流體控制閥。
22. 如請求項16之電腦程式產品，其中該第二關閉速率參數對應於儘可能快速地關上該流體控制閥。
23. 如請求項15之電腦程式產品，其中該組電腦指令進一步包括可執行指令以產生一吸回控制信號，其配置成造成一吸回閥將流體推至一噴嘴之該端部。
24. 如請求項23之電腦程式產品，其中該組電腦指令進一步包括可執行指令以產生該吸回控制信號，以便一旦該流體已到達該噴嘴之該端部，則造成該吸回閥將流體吸引至該噴嘴中。
25. 如請求項15之電腦程式產品，其中該等電腦指令進一步包括可執行指令，以根據用於該關閉範圍之至少一個額外片段的至少一個額外關閉速率參數而產生該流體控制信號。
26. 一種結束一分配程序之方法，其包括：產生一流量控制信號，以根據用於一關閉範圍之一第一片段的一第一關閉速率參數而關閉一流體控制閥以回應於一信號以自一初始位置關閉該流體控制閥，及根據該第一關閉速率參數關閉該流體控制閥；決定一第二關閉速率參數應施加；產生該流量控制信號，以根據用於該關閉範圍之一第二片段的該第二關閉速率參數而關閉該流體控制閥及根據該第二關閉速率參數關閉該流體控制閥；以及根據一閥位置，在根據該第一關閉速率參數而產生該流 量控制信號和根據該第二關閉速率參數而產生該流量控制信號之間作切換，其中產生該流量控制信號以自該初始位置至一完全關閉位置連續地關閉該流體控制閥。
27. 如請求項26之方法，其進一步包括產生該等流量控制信號以控制一第一閥來關閉該流體控制閥，以及其中依據發生於一指定閥位置之一閥之位置而不管相對應之流體速度流，從依據該第一關閉速率參數而產生該流量控制信號，切換為根據該第二關閉速率參數而產生該流量控制信號。
28. 如請求項27之方法，其進一步包括決定一閥位置是否少於一斷點。
29. 如請求項27之方法，其中該第一關閉速率參數對應於儘可能快速地關上該流體控制閥。
30. 如請求項27之方法，其中該第二關閉速率參數對應於儘可能快速地關上該流體控制閥。
31. 如請求項27之方法，其中該第一關閉速率參數對應於一第一關閉速率，而該第二關閉速率參數對應於一第二關閉速率。
32. 如請求項27之方法，其中該第一關閉速率參數對應於關閉速率之一第一變化速率，而該第二關閉速率參數對應於關閉速率之一第二變化速率。
33. 如請求項27之方法，其中該第一關閉速率參數為對應於一關閉速率加速度之第一變化速率的一第一加速度因數，而該第二關閉速率參數對應於該關閉速率加速度之 一第二變化速率。
34. 如請求項26之方法，其進一步包括產生一吸回控制信號，其配置成造成一吸回閥將流體推至一噴嘴之該端部。
35. 如請求項26之方法，其進一步包括依據用於該關閉範圍之至少一個額外片段的至少一個額外關閉速率參數而產生該流量控制信號。
36. 一種用以調節流體流量之系統，其包括：一控制器，其進一步包括：一處理器；一電腦可讀取記憶體；一組電腦指令，其儲存在該電腦可讀取記憶體中，該等電腦指令包括可由該處理器所執行的指令以：產生一流量控制信號以關閉一流體控制閥；決定已關閉一流體控制閥；以及當該流體控制閥被關閉時，產生一吸回控制信號，其經配置以造成一吸回閥將一流體推至一噴嘴之端部。
37. 如請求項36之系統，進一步包括：一吸回閥，其耦合至該控制器；其中該吸回閥係回應於該吸回控制信號，以將該流體推至該噴嘴之該端部。
38. 如請求項37之系統，其中該等電腦指令進一步包括可執行指令以：產生該吸回控制信號，其配置成在該流體已到達該噴嘴之該端部之後造成該吸回閥將該流體吸引至該噴嘴中 。
39. 一種電腦程式產品，其包括儲存在一電腦可讀取記憶中可由一電腦處理器執行的一組電腦指令，其中該組電腦指令包括可執行指令以：產生一流量控制信號以關閉一流體控制閥；決定已關閉一流體控制閥；以及當該流體控制閥被關閉時，產生一吸回控制信號，其配置成造成一吸回閥將一流體推至一噴嘴之端部。
40. 如請求項39之電腦程式產品，其中該組電腦指令進一步包括可執行指令以：產生該吸回控制信號，其配置成在該流體已到達該噴嘴之該端部之後造成該回閥將該流體吸引至該噴嘴中。
41. 一種用於一分配程序之方法，其包括：決定已關閉一流體控制閥；以及產生一吸回控制信號，其經配置以造成一吸回閥將一流體推至一噴嘴之端部。
42. 如請求項41之方法，其進一步包括：產生該吸回控制信號，其配置成在該流體已到達該噴嘴之該端部之後造成該回閥將該流體吸引至該噴嘴中。