KR101923388B1 - 약액 공급 성능이 향상된 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 피처리 기판의 표면에 공급하는 약액을 수용해두는 수용 버퍼와, 상기 버퍼로부터 연장된 제1배관을 통해 약액을 중력에 의해 공급받아 약액을 공급하고, 상기 수용 버퍼의 하측에 위치하는 약액 이송 펌프를; 포함하여 구성되어, 수용 버퍼로부터 약액 이송 펌프까지 약액의 위치에너지를 이용하여 약액이 공급됨에 따라, 기체로 가압함에 따라 약액 내에 기포가 발생된 상태로 도포되는 것을 방지하여, 기판의 도포 품질을 향상시키는 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

약액 공급 성능이 향상된 기판 처리 장치 {APPARATUS OF TREATING SUBSTRATE WITH IMPROVED PHOTORESIST SUPPLYING PERFORMANCE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피처리 기판의 표면에 약액을 입히기 위하여 약액을 공급하는 과정에서 약액에 유입되는 기포의 함량을 줄이는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
LCD 등 플랫 패널 디스플레이를 제조하는 공정에서는 유리 등으로 제작된 피처리 기판의 표면에 레지스트액 등의 약액을 도포하는 코팅 공정이 수반된다. 특히 최근에는 피처리 기판의 표면에 도포하는 약액의 점도가 점점 높아짐에 따라, 기포의 발생이 약액 도포 품질에 미치는 영향이 점점 높아지고 있다.
플랫 패널 디스플레이의 크기가 작았던 종래에는 피처리 기판의 중앙부에 약액을 도포하면서 피처리 기판을 회전시키는 것에 의하여 피처리 기판의 표면에 약액을 도포하는 스핀 코팅 방법이 사용되었다.
그러나, 디스플레이 화면의 크기가 대형화됨에 따라 스핀 코팅 방식은 거의 사용되지 않으며, 피처리 기판의 폭에 대응하는 길이를 갖는 슬릿 형태의 약액 노즐과 피처리 기판을 상대 이동시키면서 약액 노즐로부터 약액을 피처리 기판의 표면에 도포하는 방식의 코팅 방법이 사용되고 있다.
즉, 도1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(8)는 기판(G)을 지지하는 스테이지(60)와, 기판(G)의 폭만큼 긴 폭으로 형성되어 도면부호 70d로 표시된 방향으로 기판(G)과 상대이동하여 기판(G)의 표면에 약액(99)을 일정 두께로 도포하는 약액 노즐(70)과, 약액 노즐(70)에 약액(99)을 공급하는 약액 공급 기구(80)로 구성된다.
이와 같이 구성된 기판 처리 장치(8)는 기판(G)과 약액 노즐(70)의 상대 이동을 하면서 기판(G)의 표면에 약액(99)을 도포하는 1회의 공정에 사용되는 될 양의 약액(99)을 약액 디스펜스 펌프(1)에 채워놓은 후 약액 노즐(70)을 통해 약액을 도포한다. 보다 구체적으로는, 도2에 도시된 바와 같이, 캐니스터(90)로부터 버퍼(81)에 약액(99)을 충전시키며, 펌프충전밸브(83a)를 개방하여 버퍼(81)로부터 약액 공급관(83)을 통해 약액 디스펜스 펌프(82) 내부의 챔버(미도시)에 1회의 기판 코팅 공정에 사용될 양의 약액(99)을 채운 후, 노즐개폐밸브(83b)를 개방하여 기판(G)과 약액 노즐(20)의 상대 이동(70d)을 하면서 기판(G)의 표면에 약액(99)을 도포한다.
이 때, 도3에 도시된 바와 같이, 캐니스터(90)로부터 공급관(90L)을 통해 도면부호 99x1으로 공급되어 버퍼(81)에 채워진 약액(99)이 약액 디스펜스 펌프(82)로 공급하기 위해서는, 버퍼(81)의 상측에서 고압의 질소 가스를 가압하여, 기체에 의해 가압된 약액이 약액 공급관(83)을 통해 약액 디스펜스 펌프(1)로 이동하게 된다.
그러나, 버퍼(81)에 담긴 약액(99)을 기체로 가압하는 과정에서, 헨리의 법칙에 따른 기체의 양이 약액(99)에 유입되므로, 약액 디스펜스 펌프(1)로 이송되는 약액(99)에 기포(99a)가 함유되면서 약액의 도포 품질이 저하되는 문제가 야기되었다. 특히, 약액(99)의 점도가 점점 높아질수록 약액(99)에 함유된 기포(99a)가 피처리 기판의 도포 품질에 보다 큰 악영향을 미치므로, 피처리 기판(G)에 도포되는 약액(99)에 기포의 함량을 보다 낮추는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 피처리 기판의 표면에 약액을 도포하는 공정에서, 기포가 함유된 약액이 피처리 기판에 도포되어 도포 품질을 저하하는 것을 억제하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 피처리 기판의 표면에 약액 도포 품질을 보다 신뢰성있게 향상시키며 공정의 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 피처리 기판의 표면에 약액을 입히는 기판 처리 장치로서, 상기 피처리 기판의 표면에 공급하는 약액을 수용해두는 수용 버퍼와; 상기 버퍼로부터 연장된 제1배관을 통해 약액을 공급받아 약액을 공급하고, 상기 수용 버퍼와 동일 높이이거나 하측에 위치하는 약액 이송 펌프를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
이와 같이, 본 발명은 수용 버퍼의 하측에 약액 이송 펌프를 구비함으로써, 수용 버퍼에 담겨진 약액의 위치에너지를 이용하여 약액 이송 펌프로 공급할 수 있게 되므로, 종래에 기체를 가압하여 약액 이송 펌프에 공급되는 과정에서 약액에 기포가 함유되어 도포 품질이 저하되었던 문제를 해소할 수 있다.
즉, 본 발명은, 상기 수용 버퍼로부터 상기 약액 이송 펌프로 제1배관을 통해 전달되는 약액은 중력에 의하여 자연 낙하하여 이송될 수 있다.
이 때, 상기 제1배관은 상기 수용 버퍼의 바닥면으로부터 상기 약액 이송 펌프로 연장되어, 제1배관을 통해 약액 이송 펌프로 약액이 이송되는 과정에서 수용 버퍼에 담긴 약액이 하측에서부터 중력에 의해 약액 이송 펌프로 원활히 이송될 수 있다.
이 때, 상기 수용 버퍼에는 약액의 수용 높이의 상측에 배기구가 형성될 수 있다. 이를 통해, 수용 버퍼에 담긴 약액이 제1배관을 통해 약액 이송 펌프로 이송되는 동안에 수용 버퍼 내의 공기가 빈 공간의 체적 변화에도 원활히 약액이 약액 이송 펌프로 이송될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 수용 버퍼의 상측에 배기구가 형성되는 대신에, 수용 버퍼에 담긴 약액이 제1배관을 통해 약액 이송 펌프로 이송되는 양만큼 캐니스터로부터 수용 버퍼에 약액이 공급되어, 수용 버퍼 내의 빈 공간의 체적을 일정하게 유지시킬 수도 있다.
여기서, 수용 버퍼 내의 약액이 제1배관을 통해 약액 이송 펌프로 이송되기 시작한 직후에 캐니스터로부터 수용 버퍼로 약액이 보충되도록 구성되면, 수용 버퍼 내의 빈 공간이 제1배관을 통해 약액이 약액 이송 펌프로 이송되지 아니한 때에 비하여 다소 팽창된 상태로 유지되면서 대기압보다 약간 작은 부압 상태가 되므로, 수용 버퍼 내의 기체가 헨리 효과에 의한 약액에 용해되는 효과를 완전히 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 제1배관에는 상기 약액이 상기 수용 버퍼로부터 상기 약액 수용부로부터 이송하는 동안에 기포의 함량을 측정하는 기포 감지 센서를; 더 포함하여 구성되고, 상기 기포 감지 센서에 의하여 상기 제1배관을 통과하는 약액에 정해진 함량 이상의 기포가 포함되면 상기 제1배관을 폐쇄시킴으로써, 기포가 기준치 이상으로 함유된 약액이 피처리 기판에 도포되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 약액 이송 펌프는 베인 펌프, 원심펌프, 리니어 펌프 등 다양한 형태의 펌프 형태로 적용될 수 있다. 이 때, 약액을 펌핑하는 공정 중에 기체가 유입되는 것을 차단하기 위해서는, 상기 약액 이송 펌프는 약액 수용부를 구비하여 상기 제1배관을 통해 유입된 약액을 물리적으로 가압하여 밀어내는 방식의 펌프가 약액을 밀어내는 과정에서 기포가 약액에 용해되는 것을 억제할 수 있으므로 바람직하다.
예를 들어, 상기 약액 이송 펌프는, 상기 제1배관과 연결되는 유입 포트와, 밀어내는 약액을 배출하는 유출 포트가 형성되어 있고, 상기 약액 수용부를 형성하는 실린더와; 상기 실린더의 내부에서 왕복 이동하면서 가압면이 상기 약액을 물리적으로 밀어내는 피스톤을; 포함하여 구성된 피스톤 펌프로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 유출 포트는 상기 피스톤이 왕복 이동하는 상기 가압면에 대향한 위치에 형성되어, 약액 이송 펌프의 약액 수용부로 이송된 약액을 약액 노즐을 향하여 공급하는 과정에서, 피스톤에 의해 가압되는 약액이 유출 포트를 통해 곧바로 배출되므로 약액 이송 펌프로부터 약액이 배출되는 과정에서 약액 내에서 기포가 발생되는 것을 억제할 수 있다.
이 때, 상기 피스톤의 상기 가압면은 상기 가압면에 대향하는 상기 실린더의 대향면과 동일한 형상으로 형성되어, 약액 수용부로부터 약액이 배출되는 과정에서 약액의 와류를 최소화하여 약액 와류에 따른 기포의 발생을 억제한다.
그리고, 상기 피스톤이 왕복 이동하는 상기 실린더 내의 제1공간과 약액이 유입되어 배출되는 상기 약액 수용부는 가요성 재질의 밀봉막에 의하여 분할되고, 상기 밀봉막은 상기 피스톤에 일부가 고정되어 상기 피스톤의 왕복 이동에 따라 함께 이동하는 것에 의하여, 피스톤의 왕복 이동에 따라 피스톤 주변의 약액에 기포가 발생되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 상기 밀봉막은 상기 피스톤의 가압면에 접시머리나사로 고정되어, 밀봉막과 피스톤의 고정 구조에서 돌출된 부분이 없게 구성함으로써, 피스톤의 가압면 주변에서 약액의 와류에 의한 기포 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 유입 포트는 상기 피스톤의 왕복 이동 경로의 측면에 위치하도록 구성될 수 있다. 이 때, 상기 피스톤이 상기 유입 포트를 가리지 않도록 후퇴한 상태에서 상기 수용 버퍼로부터 상기 약액 수용부로 약액이 공급되게 작용할 수 있다. 이에 의하여, 약액 수용부가 충분히 확보된 상태에서 약액이 수용 버퍼로부터 약액 이송 펌프로 이송됨에 따라, 수용 버퍼로부터 약액이 원활히 약액 이송 펌프로 유입될 수 있다.
한편, 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 피스톤이 상기 유입 포트를 가린 상태로부터 상기 유입 포트를 가리지 않은 상태로 후퇴 이동하면서 상기 수용 버퍼로부터 상기 약액 수용부로 약액이 공급될 수도 있다. 이를 통해, 약액 수용부에 약한 부압이 작용하게 되어, 수용 버퍼로부터 약액 수용부로 중력에 더하여 부압에 의한 흡인력으로 약액이 이송됨에 따라 약액의 이송 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 약액 이송 펌프는 약액 노즐과 직접 연결될 수도 있지만, 상기 약액 이송 펌프와 상기 약액 노즐의 사이에는 상기 약액을 상기 약액 노즐에 예정된 압력으로 공급하는 약액 디스펜스 펌프가 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 약액 디스펜스 펌프는 상기 약액 노즐의 상측에 상기 약액 노즐과 근접 위치함에 따라, 약액 디스펜스 펌프에서 제어되는 가압력으로 약액의 토출압이 정교하게 조절되면서 피처리 기판의 표면에 토출되는 약액의 단위 시간당 토출량을 정확하게 제어할 수 있다.
이에 따라, 수용 버퍼의 하측에 위치한 약액 이송 펌프는 약액 디스펜스 펌프의 하측에 위치하게 되며, 약액 이송 펌프로부터 배출된 약액은 약액 디스펜스 펌프로 공급되면서, 2단계의 이송을 거쳐 피처리 기판의 표면에 약액이 토출되어 도포된다.
상기와 같은 구성의 기판 처리 장치는, 상기 피처리 기판을 거치시키는 스테이지를 더 포함하여 구성되고, 상기 약액 노즐은 상기 피처리 기판에 대하여 이동하면서 상기 약액 노즐로부터 상기 피처리 기판의 표면에 약액을 도포하는 구성일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 상기 피처리 기판을 부상 시키는 부상 스테이지와, 상기 부상 스테이지 상에서 상기 피처리 기판을 이송시키는 이송 부재를 더 포함하고, 상기 약액 노즐은 부상된 상태로 이송하는 상기 피처리 기판의 표면에 약액을 도포하는 구성일 수도 있다.
여기서, 상기 부상 스테이지는 상기 피처리 기판을 초음파 진동에 의하여 부상시킴으로써, 에어 분사 방식에 비하여 피처리 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 되어, 피처리 기판의 온도차이에 의한 약액의 얼룩짐 현상을 억제하는 이점을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 피처리 기판의 표면에 공급하는 약액을 수용해두는 수용 버퍼의 하측에 약액 이송 펌프를 위치시키고, 수용 버퍼로부터 약액 이송 펌프까지 약액의 위치에너지를 이용하여 약액이 공급됨에 따라, 기체로 가압함에 따라 약액 내에 기포가 발생된 상태로 도포되는 것을 방지하여, 기판의 도포 품질을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 수용 버퍼와 약액 이송 펌프의 사이에 기포 감지 센서를 구비함에 따라, 기포가 기준치 이상으로 함유된 약액이 피처리 기판에 도포되는 것을 미연에 방지하여 도포 불량을 예방하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 수용 버퍼에 담긴 약액이 제1배관을 통해 약액 이송 펌프로 이송되는 양만큼 캐니스터로부터 수용 버퍼에 약액이 공급되어, 수용 버퍼 내의 빈 공간의 체적을 일정하게 유지시키는 것에 의하여, 약액의 위치 에너지에 의해서도 원활한 약액 이송을 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이 뿐만 아니라, 본 발명은, 수용 버퍼 내의 약액이 제1배관을 통해 약액 이송 펌프로 이송되기 시작한 직후에 캐니스터로부터 수용 버퍼로 약액이 보충되도록 구성됨으로써, 수용 버퍼 내에 약액이 채워지지 아니하여 기체가 채워져 있는 빈 공간이 대기압보다 약간 작은 부압 상태로 유지됨에 따라, 수용 버퍼 내의 기체가 헨리 효과에 의한 약액에 용해되는 효과를 완전히 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 실린더의 내부에서 왕복이동하는 피스톤을 포함하여 구성된 피스톤 펌프로 구성되어, 약액 수용부의 유출 포트를 피스톤이 왕복 이동에 따른 가압면에 대향하는 위치에 형성하여, 약액 이송 펌프로부터 약액을 배출하는 과정에서 약액 내에 기포가 발생되는 것을 억제하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 약액 이송 펌프의 피스톤 가압면의 형상을 이에 대향하는 실린더의 대향면과 동일한 형상으로 형성되어, 약액 수용부로부터 약액이 배출되는 과정에서 약액의 와류를 최소화하여 약액 와류에 따른 기포의 발생을 억제하는 이점도 얻을 수 있다.
특히, 본 발명은 상기와 같이 물리적 가압력에 의하여 밀어내는 방식으로 약액 디스펜스 펌프로 약액을 공급하므로, 100cp이상의 중점도 약액 뿐만 아니라, 1000cp 이상의 고점도 약액에 대해서도 기포가 발생되지 않게 이송하는 것을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 피처리 기판의 표면에 도포되도록 공급하는 약액의 품질을 보다 신뢰성있게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 도시한 사시도
도2는 도1의 약액 공급 구성을 도시한 개략도
도3은 도2의 버퍼의 구성을 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 사시도,
도5는 도4의 절단선 V-V에 따른 단면도,
도6a 및 도6b는 도4의 'A'부분의 확대도로서 수용 버퍼와 기판 이송 펌프의 상세 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 사시도, 도5는 도4의 절단선 V-V에 따른 단면도, 도6은 도4의 'A'부분의 확대도로서 수용 버퍼와 기판 이송 펌프의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 프레임(2) 상에 설치되어 가진기(V)에 의한 초음파 가진으로 부상력(110p)을 발생시키는 부상 스테이지(110)와, 부상 스테이지(110)의 부상력(110p)에 의하여 부상된 피처리 기판(G)을 파지한 상태로 이송하는 이송 부재(120)와, 필요에 따라 레일(132)을 따라 이동 가능하고 약액 도포 처리 공정 중에는 정지된 상태로 위치하는 갠츄리(130)와, 갠츄리(130)를 연결하는 크로스헤드(135)에 고정되어 부상된 상태로 이송하되는 피처리 기판(G)의 표면에 약액을 토출하는 약액 노즐(140)과, 정교한 압력 제어로 약액 노즐(140)에 약액을 공급하는 약액 디스펜스 펌프(150)와, 약액 디스펜스 펌프(150)에 1회분의 약액을 공급하는 약액 이송 펌프(160)와, 약액 이송 펌프(160)의 상측에 위치하여 캐니스터(90)로부터 약액(99)을 공급받아 수용하고 있다가 약액(99)의 위치에너지를 이용하여 약액 이송 펌프 (160)의 약액 수용부(160c)로 공급하는 수용 버퍼(170)를 포함하여 구성된다.
상기 부상 스테이지(110)는 다수의 가진판이 가진기(V)에 의하여 가진되면서 그 상면에 초음파 진동에 의한 부상력(110p)이 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부상 스테이지(110)는 다수의 에어 분출공이 구비되어, 에어 분사력에 의하여 부상력(110p)을 작용시킬 수도 있다. 이에 따라, 부상 스테이지(110)에 공급된 피처리 기판(G)은 부상력(110p)에 의하여 부상된 상태를 유지한다.
상기 이송 부재(120)는 부상 스테이지(110)의 양측을 따라 배열된 이송 레일(122)을 따라 에어 베어링(120b)이 부상된 상태로 이동하며, 피처리 기판(G)이 얹혀지는 위치에는 흡입압(120a)을 인가한다. 이에 따라, 피처리 기판(G)은 이송 부재(120)에 흡착 고정된 상태로 이송 부재(120)의 위치에 따라 함께 이동하게 된다.
상기 약액 노즐(140)은 피처리 기판(G)이 이송 부재(120)에 의하여 하측을 통과하는 동안에 약액(99)을 토출하여, 피처리 기판(G)의 표면에 약액을 입힌다.
약액 노즐(140)로부터 토출되는 약액은 전체 토출구에 걸쳐 균일한 토출압이 유지되어야 하므로, 약액의 토출압을 조절하는 약액 디스펜스 펌프(150)는 약액 노즐(140)에 근접한 위치에 배치된다. 바람직하게는, 도5에 도시된 바와 같이, 약액 디스펜스 펌프(150)는 크로스 헤드(135)의 상측에 근접 배치되어, 약액 디스펜스 펌프(150)로부터 배출(99x3)되는 약액의 압력이 정교하게 조절된다.
상기 수용 버퍼(170)는 정해진 도포 분량의 약액(99)을 보관하고 있는 캐니스터(90)로부터 약액 공급관(71)을 통해 약액(99)을 공급받는다. 이에 따라, 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 수용 버퍼(170)에는 약액(99)이 수용된 상태로 유지된다.
수용 버퍼(170)의 바닥면에는 약액 이송 펌프(160)의 약액 수용부(161c)까지 연장된 제1배관(72)이 연결되는 유출 포트(170a)가 형성되어 있어서, 피처리 기판(G)에 대한 1회의 약액 도포 처리 공정 마다 약액(99)은 제1배관(72)을 통해 약액 이송 펌프(160)로 공급한다.
여기서, 수용 버퍼(170)에 수용된 약액을 약액 이송 펌프(160)로 공급하는 것은 약액 이송 펌프(160)보다 상측에 위치한 수용 버퍼(170) 내의 약액(99)의 위치에너지를 이용하여 행해진다. 즉, 제1배관(72)의 개폐 밸브(72a)를 개방하면, 중력에 의하여 제1배관(72)을 통해 약액 이송 펌프(160)의 약액 수용부(161c)로 공급된다. 이 때, 수용 버퍼(170)의 상측에는 배기공(170x)이 형성되어, 수용 버퍼(170) 내에 약액(99)이 채워지지 아니한 빈 공간(170c)의 압력 변동에 의하여 약액(99)이 중력에 의하여 원활히 배출(99x1)되지 아니하는 것을 방지하도록 배기구(170a)가 형성될 수 있다.
한편, 수용 버퍼(170) 내에 수용되는 약액(99)의 양이 변동되면, 단위 시간당 제1배관(72)을 통해 약액 이송 펌프(160)로 공급되는 유량이 변동될 수 있으므로, 제1배관(72)을 통해 약액 이송 펌프(160)로 공급되는 약액의 분량만큼 캐니스터(90)로부터 수용 버퍼(170)에 약액이 보충 공급(99x0)된다.
이와 같이, 수용 버퍼(170)로부터 약액 디스펜스 펌프(150)까지 약액을 기체로 가압하여 이송하는 대신에, 수용 버퍼(170)를 약액 이송 펌프(160)의 상측에 위치시키고 약액 이송 펌프(160)까지 중력 등의 위치 에너지를 이용하여 자연 낙하하는 형태로 이송하고, 약액 이송 펌프(160)에서는 피스톤 등으로 물리적인 가압에 의하여 약액(99)을 이송하는 것에 의하여, 약액(99)에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 피처리 기판(G)에 도포되는 약액 도포 품질을 향상시킬 수 있다. 이 때, 수용 버퍼(170)가 약액 이송 펌프(160)의 상측에 위치하는 것이 바람직하지만, 수용 버퍼(170)가 약액 이송 펌프(160)와 동일한 높이에 위치하더라도, 수용 버퍼(170)에 수용된 약액의 수위가 약액 이송 펌프(160)보다 높게 위치하더라도 중력 등의 위치에너지에 의해 약액 이송 펌프(160)로 기포없이 고점도의 약액을 이송할 수 있다.
한편, 수용 버퍼(170)의 내부에는 수용된 약액(99)을 교반하는 교반기(177)가 구비되어, 약액(99)을 교반하도록 구성될 수 있다. 이에 의하여, 약액 내의 일부 성분이 침전되지 아니하고 전체적으로 균일한 밀도 분포를 유지하여, 균질화된 상태의 약액을 피처리 기판(G)에 도포할 수 있도록 한다.
한편, 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 수용 버퍼(170)의 상측에 배기구(170a)를 형성하지 않을 수도 있다. 이와 동시에, 수용 버퍼(170)에 담긴 약액(99)이 제1배관(72)을 통해 약액 이송 펌프(160)로 이송되는 양만큼 캐니스터(90)로부터 수용 버퍼(170)에 약액(99)을 공급(99x0)하되, 수용 버퍼(170) 내의 약액(99)이 제1배관(72)을 통해 약액 이송 펌프(160)로 이송되기 시작하여 빈 공간(170c)의 체적이 다소 팽창된 상태에서, 캐니스터(90)로부터 수용 버퍼(170)에 약액(99)이 보충 공급(99x0)할 수 있다.
이를 통해, 수용 버퍼(170) 내의 빈 공간(170c)이 제1배관(72)을 통해 약액이 약액 이송 펌프(160)로 이송되지 아니한 때에 비하여 다소 팽창된 상태로 유지되므로, 빈 공간(170c)의 압력은 대기압보다 약간 작은 부압 상태로 유지되고, 이에 따라 수용 버퍼(170)에 수용된 약액(99)에 헨리 효과에 의해 기체가 용해되는 것을 방지할 수 있으면서, 꺼꾸로 약액(99)에 함유되어 있는 기포를 빈 공간(170c)으로 빠져나오게 유도하므로, 수용 버퍼(170)로부터 약액 이송 펌프(160)로 이송되는 약액(99)내에 기포를 완전히 제거하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 제1배관(72)에는 중력에 의하여 이송되는 약액(99) 내의 기포양을 감지하는 기포 감지 센서(180)가 설치되어, 약액(99) 내의 기포가 정해진 값을 초과하여 함유되어 있는 경우에는 개폐 밸브(72a, 73x)가 모두 폐쇄되어, 기포가 다량으로 함유된 약액(99)이 피처리 기판(G)에 도포되는 것을 방지한다.
상기 약액 이송 펌프(160)는 수용 버퍼(170)로부터 기포없는 약액(99)을 자연 낙하 방식으로 약액 수용부(161c)에 공급받아, 약액 수용부(161c)의 체적이 감소하는 방식으로 약액에 가압력을 가하여 약액 디스펜스 펌프(150)로 기포 발생없이 약액을 공급한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 약액 이송 펌프(160)에 의하여 직접 약액 노즐(140)로 약액이 공급되는 구성을 포함하지만, 약액 노즐(140)의 토출구에서의 토출압을 정교하게 조절할 수 있도록 약액 노즐(140)에 근접하게 약액 디스펜스 펌프(150)가 위치하여야 하므로, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 약액 이송 펌프(160)는 약액의 토출압을 정교하게 조절하는 약액 디스펜스 펌프(150)로 약액을 공급하는 2단계를 거친다. 더욱이, 수용 버퍼(170)와 동일 높이이거나 하측에 약액 이송 펌프(160)가 위치하므로, 약액 이송 펌프(160)를 약액 노즐(140)에 근접 배치하는 것이 어렵기도 하기 때문이다. 이와 같이, 2단계로 약액을 공급하는 구성에 의하여 기포를 보다 확실하게 없애면서 약액 노즐(140)에서의 토출압을 정교하게 조절함으로써 약액의 도포 품질을 향상시키는 이점을 얻을 수 있다.
약액 이송 펌프(160)는 베인 펌프 등 공지된 다양한 형태의 펌프가 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 약액 이송 펌프(160)는 내부 공간이 마련된 실린더(161)와, 실린더(161) 내부에서 왕복 이동하는 피스톤(162)과, 약액 수용부(161c)의 체적을 조절하도록 피스톤(162)이 위치한 영역과 약액(99)이 수용되는 영역을 분할하면서 가요성 재질로 형성된 밀봉 막(163)을 포함하는 피스톤 펌프로 형성될 수 있다.
여기서, 피스톤(162)은 실린더(161)의 내부 단면보다 약간 작은 단면으로 이루어지고, 피스톤 로드(162b)이 가동 수단에 의하여 왕복 이동하도록 제어되는 것에 의하여 실린더(161) 내부에서 왕복 이동한다. 이 때, 가동 수단은 리니어 모터로 형성되어 정해진 길이의 왕복이동 스트로크를 신뢰성있게 왕복할 수 있게 하여, 약액의 토출량과 토출압을 보다 정확하게 유지할 수 있다.
그리고, 피스톤(162)이 왕복 이동하는 실린더(161) 내의 제1공간(162c)과 약액이 유입되었다가 배출(99x2)되는 약액 수용부(161c)는 가요성 재질의 밀봉막(163)에 의하여 분할되며, 상기 밀봉막(163)은 피스톤(162)에 접시머리나사(162a)로 고정되어 피스톤(162)의 왕복 이동에 따라 함께 이동하면서 접혀지고 펼쳐지는 것이 반복된다. 이를 통해, 약액 수용부(161c)에 수용된 약액이 피스톤(162)과 실린더(161)의 내벽 사이 틈새로 스며들면서, 피스톤(162)의 왕복 이동에 따라 피스톤 주변에서 기포가 발생되는 것을 억제하면서 밀봉성을 확보한다.
또한, 밀봉막(163)은 피스톤(162)의 가압면(162s)에 접시머리나사(162a)로 고정됨에 따라, 밀봉막(163)과 피스톤(162)의 고정 구조에서 돌출된 부분이 없게 형성되므로, 피스톤(162)이 왕복 이동하는 동안에 가압면(162s) 주변의 약액에 와류에 의한 기포 발생을 억제할 수 있다.
도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 수용 버퍼(170)로부터 약액(99)이 유입되는 유입 포트(161i)는 피스톤(162)의 왕복 이동 경로의 측면에 위치하며, 약액 수용부(161c)로부터 약액이 약액 디스펜스 펌프(150)로 이송되도록 배출(99x2)되는 유출 포트(161o)는 피스톤(162)의 가압면(162s)에 대향하는 면에 형성된다. 이에 따라, 약액 이송 펌프(160)의 약액 수용부(161c)로 이송된 약액을 약액 디스펜스 펌프(150)로 공급하는 과정에서, 피스톤(162)에 의해 가압되는 약액이 유출 포트(161o)를 통해 곧바로 배출(99x2)되므로 약액 이송 펌프(160)로부터 약액(99)이 배출(99x2)되는 과정에서 약액 내에서 기포가 발생되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 약액 이송 펌프(160)의 피스톤(162)의 상기 가압면(162s)은 가압면(162)에 대향하는 실린더(161)의 대향면(161s)과 동일한 형상으로 형성되어, 도6a에 도시된 피스톤(162)의 후퇴 상태에서 도6b에 도시된 피스톤(162)의 전진 상태로 피스톤(162)이 이동하는 과정에서, 피스톤(162)의 가압면(162s)과 실린더(161)의 대향면(161s)의 사이에서 약액에 와류가 발생되는 것을 최소화하여, 약액 수용부(161c)로부터 약액이 유출 포트(161o)를 통해 배출(99x2)되는 과정에서 약액 와류에 따른 기포의 발생을 억제한다.
한편, 수용 버퍼(170)로부터 약액 이송 펌프(160)의 약액 수용부(161c)로 약액(99)이 공급(99x1)되는 과정은, 도6a에 도시된 바와 같이, 피스톤(162)이 왕복 이동 경로의 측면에 위치한 유입 포트(161i)를 가리지 않도록 후퇴한 상태에서 수용 버퍼(170)로부터 약액 수용부(161c)로 약액이 공급되게 작용할 수 있다.
이와 같이, 약액 수용부(161c)의 체적이 충분히 커진 상태에서 수용 버퍼(170)로부터 약액(99)이 약액 이송 펌프(160)로 이송(99x1)됨에 따라, 수용 버퍼로부터 약액이 원활히 약액 이송 펌프로 유입될 수 있다.
발명의 다른 실시 형태에 따르면, 피스톤(162)이 유입 포트(161i)를 가린 상태로부터 유입 포트(161i)를 가리지 않은 상태로 후퇴 이동하는 동작 중에, 수용 버퍼(170)로부터 약액 수용부(161c)에 약액(99)이 공급(99x1)될 수도 있다. 이 경우에는, 약액 수용부(161c)의 체적이 팽창함에 따라 약액 수용부(161c)의 압력이 대기압보다 낮은 약간 작은 부압이 되므로, 수용 버퍼(170)로부터 약액 수용부(161c)로 약액(99)이 이동(99x1)하는 원인력으로 약액(99)의 위치에너지에 따른 중력과 함께 약액 수용부(161c)의 부압에 의한 흡인력이 부가되어, 약액의 이송 효율을 높일 수 있다. 이 실시예는, 수용 버퍼(170)가 약액 이송 펌프(160)와 동일한 높이에 있는 경우이더라도 약액의 이송이 가능해지는 잇점이 있다.
상기와 같이, 약액 이송 펌프(160)의 약액 수용부(161c)로 유입된 약액(99)은, 도6b에 도시된 바와 같이 피스톤(162)이 전진하여 약액 수용부(161c)의 체적을 줄이는 것에 의하여, 피스톤 가압면(162s)에 대향하는 대향면(161s)의 유출 포트(161o)를 통해 약액 디스펜스 펌프(150)로 기포 없이 약액을 공급할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는, 피처리 기판(G)의 표면에 도포하는 약액(99)을 수용해두는 수용 버퍼(170)와 동일 높이이거나 하측에 약액 이송 펌프(170)를 위치시키고, 수용 버퍼(170)로부터 약액 이송 펌프(160)까지 약액의 위치에너지를 이용하여 약액이 공급하고, 약액 이송 펌프(160)로부터 약액 노즐(140)의 상측에 근접 배치된 약액 디스펜스 펌프(150)까지 약액을 공급하도록 구성됨에 따라, 피처리 기판(G)에 도포되는 약액에 기포가 발생되는 것을 최소화하여 기판의 도포 품질을 향상시킬 수 있으며, 1000cp 이상의 고점도의 약액에 대해서도 기포의 발생을 억제하면서 신뢰성있게 이송할 수 있으며, 수용 버퍼와 약액 이송 펌프의 사이에 기포 감지 센서를 구비함에 따라, 기포가 기준치 이상으로 함유된 약액이 피처리 기판에 도포되는 것을 미연에 방지하여 도포 불량을 예방함으로써, 피처리 기판의 표면에 도포되도록 공급하는 약액의 품질을 보다 신뢰성있게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 한편, 도면에는 토출구와 흡입구가 각각 하나씩 형성된 구성을 예로 들어 설명하였지만, 흡입구는 실린더의 외주면에 90도, 120도, 180도 간격을 두고 2개 이상으로 형성될 수도 있다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 기판 처리 장치 110: 부상 스테이지
120: 이송 부재 130: 갠츄리
140: 약액 노즐 150: 약액 디스펜스 펌프
160: 약액 이송 펌프 161: 실린더
162: 피스톤 162s: 가압면
161s: 대향면 170: 수용 버퍼
163: 밀봉 부재

Claims (23)

  1. 피처리 기판의 표면에 1000cp 이상의 고점도의 약액을 입히는 기판 처리 장치로서,
    상기 피처리 기판의 표면에 공급하는 약액을 수용해두는 수용 버퍼와;
    약액 수용부로서의 실린더 및 상기 실린더 내에 왕복 이동하는 피스톤을 구비한 피스톤 펌프로서, 상기 피스톤의 가압면이 상기 약액을 유출 포트를 통해 물리적으로 밀어내고, 상기 실린더의 유입포트는 상기 피스톤의 왕복 이동 경로의 측면에 형성되어 상기 버퍼로부터 연장된 제1배관을 통해 약액을 공급받고, 상기 실린더의 상기 유출 포트는 상기 피스톤이 왕복 이동하는 상기 가압면에 대향한 위치에 형성된 약액 이송 펌프와;
    상기 약액 이송 펌프로부터 공급받은 약액을 상기 피처리 기판에 도포하는 약액 노즐과;
    상기 약액 이송 펌프와 상기 약액 노즐의 사이에 상기 약액을 상기 약액 노즐에 예정된 압력으로 공급하는 약액 디스펜스 펌프를;
    포함하고, 상기 피스톤의 상기 가압면은 상기 가압면에 대향하는 상기 실린더의 대향면과 동일한 형상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1배관은 상기 수용 버퍼의 바닥면으로부터 상기 약액 이송 펌프로 연장된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수용 버퍼에는 약액의 수용 높이의 상측에 배기구가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수용 버퍼에 수용된 약액이 상기 제1배관을 통해 상기 약액 이송 펌프로 이송되는 양만큼 캐니스터로부터 상기 수용 버퍼에 약액이 보충 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 수용 버퍼 내의 약액이 상기 제1배관을 통해 상기 약액 이송 펌프로 이송되기 시작한 직후에, 캐니스터로부터 상기 수용 버퍼로 약액이 보충 공급되어, 상기 수용 버퍼 내에서 약액이 채워지지 않은 빈 공간의 압력이 대기압보다 작은 상태를 유지하면서 약액이 상기 제1배관을 통해 상기 약액 이송 펌프로 이송되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1배관에는 상기 약액이 상기 수용 버퍼로부터 상기 약액 수용부로부터 이송하는 동안에 기포의 함량을 측정하는 기포 감지 센서를;
    더 포함하여 구성되고, 상기 기포 감지 센서에 의하여 상기 제1배관을 통과하는 약액에 정해진 함량 이상의 기포가 포함되면 상기 제1배관을 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤이 왕복 이동하는 상기 실린더 내의 제1공간과 약액이 유입되어 배출되는 상기 약액 수용부는 가요성 재질의 밀봉막에 의하여 분할되고, 상기 밀봉막은 상기 피스톤에 일부가 고정되어 상기 피스톤의 왕복 이동에 따라 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 밀봉막은 상기 피스톤의 가압면에 접시머리나사로 고정된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤이 상기 유입 포트를 가리지 않은 상태에서 상기 수용 버퍼로부터 상기 약액 수용부로 약액이 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤이 상기 유입 포트를 가린 상태로부터 상기 유입 포트를 가리지 않은 상태로 이동하면서 상기 수용 버퍼로부터 상기 약액 수용부로 약액이 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 약액 이송 펌프는 상기 수용 버퍼에 비하여 하측에 위치하여 상기 제1배관을 통해 전달되는 약액이 중력에 의해서도 상기 수용 버퍼로부터 상기 실린더로 약액을 공급받는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 수용 버퍼에는 교반기가 설치되어 상기 수용 버퍼에 수용된 약액을 교반하는 것을 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 약액 디스펜스 펌프는 상기 약액 노즐의 상측에 위치하고 있고, 상기 약액 이송 펌프는 상기 약액 디스펜스 펌프의 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 피처리 기판을 거치시키는 스테이지를 더 포함하여 구성되고,
    상기 약액 노즐은 상기 피처리 기판에 대하여 이동하면서 상기 약액 노즐로부터 상기 피처리 기판의 표면에 약액을 도포하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 피처리 기판을 부상 시키는 부상 스테이지와, 상기 부상 스테이지 상에서 상기 피처리 기판을 이송시키는 이송 부재를 더 포함하고, 상기 약액 노즐은 부상된 상태로 이송하는 상기 피처리 기판의 표면에 약액을 도포하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 부상 스테이지는 상기 피처리 기판을 초음파 진동에 의하여 부상 시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.



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