KR102361473B1 - 액 공급 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 액 공급 방법 - Google Patents

액 공급 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 액 공급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액 공급 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치와 액 공급 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 액 공급 유닛은, 액을 저장하는 액 저장부재와; 기판에 액을 토출하는 노즐과; 액 저장부재로부터 액을 노즐로 공급하는 액 공급 라인과; 액 공급 라인 상에 설치되며, 액에 유동압을 제공하는 압력 제공 부재와; 압력 제공 부재를 제어하는 제어기를 포함하되, 압력 제공 부재는, 내부 공간을 가지는 작동실과; 액 저장부재 측에 제공되어 액 저장부재로부터 액을 흡입하는 흡입구와 노즐 측에 제공되어 노즐로 액을 토출하는 토출구와 흡입구와 토출구를 연결하며 액이 흐르는 유로가 형성된 바디와; 바디 내에 배치되고 일측에 유로가 제공되고 타측에 작동실이 제공되도록 위치되는 다이어프램과; 다이어프램을 유로를 향하는 방향 또는 유로로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 구동 부재와; 작동실의 압력을 선택적으로 감압 또는 가압하도록 조절하는 압력 조절부를 더 포함할 수 있다.

Description

액 공급 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 액 공급 방법{UNIT FOR SUPPLYING LIQUID AND APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE WITH THE UNIT}
본 발명은 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치와 이를 이용하여 액을 공급하는 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 반도체 웨이퍼 등의 기판 상에 포토레지스트를 도포하고, 레지스트막을 소정의 회로 패턴에 따라 노광하고, 현상 처리함으로써 회로 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정이 이용되고 있다. 포토리소그래피 공정에서 약액은 외부에 약액이 저장된 탱크에서 펌프를 통해서 노즐로 공급되어 기판 상에 도포된다. 노즐은 기판의 상부에 약액을 공급하여 기판을 처리하는 공정을 수행한다.
도 1 및 도 2는 각각 종래의 포토레지스트를 노즐에 공급하는 펌프의 모습을 나타낸다. 도 1은 펌프가 포토레지스트를 흡입하는 모습을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 종래의 펌프(500)는 피스톤(540)을 토출구(570) 반대 방향으로 이동시켜 내부 공간(530)을 확장하고, 확장된 내부 공간(530)의 부피만큼 흡입구(560)를 통해 포토레지스트를 흡입한다. 포토레지스트를 흡입하는 동안, 감압 부재(530)를 통해 작동실(520)을 감압하여 작동실(520) 내부를 진공상태를 만들어 피스톤(540)과 다이어프램(550)을 밀착시킨다.
도 2는 펌프가 포토레지스트를 토출하는 모습을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 종래의 펌프(500)는, 피스톤(540)을 토출구(570)를 향하는 방향으로 이동시켜 토출구(570)를 통해 포토레지스트를 토출한다. 종래의 펌프(500)는 포토레지스트를 흡입하는 경우뿐만 아니라 포토레지스트를 토출하는 경우에도 작동실(520)을 진공 상태로 만들어 피스톤(540)과 다이어프램(550)을 밀착시켜 축소된 내부 공간(530)의 부피만큼 포토레지스트를 토출한다.
다만, 펌프(500)가 포토레지스트를 토출하는 경우에도 작동실(520)을 진공 상태로 만들어 피스톤(540)과 다이어프램(550)을 밀착시키는 경우, 포토레지스트를 토출하려는 방향과 반대 방향으로 반력이 발생한다. 이에 따라 토출압에 손실이 발생하고, 포토레지스트를 원하는 유량으로 토출하기 위해서 출력이 큰 모터를 사용해야하는 문제점이 있다. 또한, 기판에 미소한 양의 약액을 공급할 때 약액의 양을 조절하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 기판 상에 약액을 공급할 때 압력 제공 부재에 발생하는 압력 손실을 제거할 수 있는 약액 공급 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치와 약액을 공급하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 상에 약액을 공급할 때 압력 제공 부재가 약액을 토출하는 압력을 증가시킬 수 있는 약액 공급 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치와 약액을 공급하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시예에서 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 액 공급 유닛은, 액을 저장하는 액 저장부재와; 기판에 액을 토출하는 노즐과; 액 저장부재로부터 액을 노즐로 공급하는 액 공급 라인과; 액 공급 라인 상에 설치되며, 액에 유동압을 제공하는 압력 제공 부재와; 압력 제공 부재를 제어하는 제어기를 포함하되, 압력 제공 부재는, 내부 공간을 가지는 작동실과; 액 저장부재 측에 제공되어 액 저장부재로부터 액을 흡입하는 흡입구와 노즐 측에 제공되어 노즐로 액을 토출하는 토출구와 흡입구와 토출구를 연결하며 액이 흐르는 유로가 형성된 바디와; 바디 내에 배치되고 일측에 유로가 제공되고 타측에 작동실이 제공되도록 위치되는 다이어프램과; 다이어프램을 유로를 향하는 방향 또는 유로로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 구동 부재와; 작동실의 압력을 선택적으로 감압 또는 가압하도록 조절하는 압력 조절부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 압력 조절부는, 작동실의 압력을 측정하는 압력 센서와; 작동실을 감압하는 감압 라인과 작동실을 가압하는 가압라인을 포함하는 압력 제공 라인과; 압력 제공 라인의 개폐를 조절하는 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어기는, 압력 제공 부재가 액을 토출하지 않는 경우 작동실을 감압하여 구동 부재와 다이어프램이 밀착되도록 조절 밸브를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어기는, 압력 제공 부재가 액을 토출하지 않는 경우 작동실이 진공 상태로 유지되도록 조절 밸브를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어기는, 압력 센서로부터 측정된 작동실의 압력이 기 설정된 액의 목표 유량을 충족하지 못하는 압력일 경우 작동실을 가압하여 기 설정된 액의 목표 유량이 충족되도록 조절 밸브와 구동 부재의 작동을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어기는, 압력 제공 부재가 액을 흡입하는 경우 구동 부재가 작동실을 향하는 방향으로 이동하고, 압력 제공 부재가 액을 토출하는 경우 구동 부재가 작동실과 멀어지는 방향으로 이동하도록 구동 부재의 작동을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 바디 내에서 직선운동 되는 피스톤과; 피스톤을 구동시키는 구동기를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 액은 포토레지스트일 수 있다.
또한, 본 발명은 액 공급 유닛을 제공한다. 일 실시예에 따르면 액 공급 유닛은, 액을 저장하는 액 저장부재와; 기판에 액을 토출하는 노즐과; 액 저장부재로부터 액을 노즐로 공급하는 액 공급 라인과; 액 공급 라인 상에 설치되며, 액에 유동압을 제공하는 압력 제공 부재와; 압력 제공 부재를 제어하는 제어기를 포함하되, 압력 제공 부재는, 내부 공간을 가지는 작동실과; 액 저장부재 측에 제공되어 액 저장부재로부터 액을 흡입하는 흡입구와 노즐 측에 제공되어 노즐로 액을 토출하는 토출구와 흡입구와 토출구를 연결하며 액이 흐르는 유로가 형성된 바디와; 바디 내에 배치되고 일측에 유로가 제공되고 타측에 작동실이 제공되도록 위치되는 다이어프램과; 다이어프램을 유로를 향하는 방향 또는 유로로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 구동 부재와; 작동실의 압력을 선택적으로 감압 또는 가압하도록 조절하는 압력 조절부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 압력 조절부는, 작동실의 압력을 측정하는 압력 센서와; 작동실을 감압하는 감압 라인과 작동실을 가압하는 가압라인을 포함하는 압력 제공 라인과; 압력 제공 라인의 개폐를 조절하는 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어기는, 압력 제공 부재가 액을 토출하지 않는 경우 작동실이 진공 상태로 유지되도록 조절 밸브를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어기는, 압력 제공 부재가 액을 토출하는 경우 압력 센서로부터 측정된 작동실의 압력이 기 설정된 액의 목표 유량을 충족하지 못하는 압력일 경우 작동실을 가압하여 기 설정된 액의 목표 유량이 충족되도록 조절 밸브를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어기는, 압력 제공 부재가 액을 흡입하는 경우 구동 부재가 작동실을 향하는 방향으로 이동하고, 압력 제공 부재가 액을 토출하는 경우 구동 부재가 작동실과 멀어지는 방향으로 이동하도록 구동 부재의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 액 공급 방법을 제공한다. 일 실시예에 따르면 액 공급 방법은, 압력 제공 부재가 액을 토출하지 않는 경우 작동실을 감압하고, 압력 제공 부재가 액을 토출하는 경우 작동실을 가압할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 압력 제공 부재가 액을 토출하지 않는 경우 작동실은 진공 상태로 유지될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 압력 제공 부재가 액을 흡입하는 경우 구동 부재가 작동실을 향하는 방향으로 이동되고, 압력 제공 부재가 액을 토출하는 경우 구동 부재가 작동실과 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 압력 제공 부재가 액을 토출하는 경우 작동실의 압력을 측정하여 작동실의 압력이 기 설정된 액의 목표 유량을 충족하지 못하는 압력일 경우 작동실을 가압하여 기 설정된 액의 목표 유량을 충족시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상에 약액을 공급할 때 압력 제공 부재에 발생하는 압력 손실을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상에 약액을 공급할 때 압력 제공 부재가 약액을 토출하는 압력을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 펌프가 포토레지스트를 흡입하는 모습을 나타낸다.
도 2는 일반적인 펌프가 포토레지스트를 토출하는 모습을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 도포 블럭 또는 현상 블럭을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 5는 도 3의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 6은 도 3의 액처리 챔버의 일 실시예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재의 단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재가 액을 흡입하지 않는 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재가 액을 흡입하는 모습을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재가 액을 토출하는 모습을 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 3은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 도포 블럭 또는 현상 블럭을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이며, 도 5는 도 3의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(20, index module), 처리 모듈(30, treating module), 그리고 인터페이스 모듈(40, interface module)을 포함한다. 일 실시예에 의하며, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)은 순차적으로 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)이 배열된 방향을 X축 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 X축 방향(12)과 수직한 방향을 Y축 방향(14)이라 하고, X축 방향(12) 및 Y축 방향(14)에 모두 수직한 방향을 Z축 방향(16)이라 한다.
인덱스 모듈(20)은 기판(W)이 수납된 용기(10)로부터 기판(W)을 처리 모듈(30)로 반송하고, 처리가 완료된 기판(W)을 용기(10)로 수납한다. 인덱스 모듈(20)의 길이 방향은 Y축 방향(14)으로 제공된다. 인덱스 모듈(20)은 로드포트(22)와 인덱스 프레임(24)을 가진다. 인덱스 프레임(24)을 기준으로 로드포트(22)는 처리 모듈(30)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(10)는 로드포트(22)에 놓인다. 로드포트(22)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(22)는 Y축 방향(14)을 따라 배치될 수 있다.
용기(10)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기(10)가 사용될 수 있다. 용기(10)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(22)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(24)의 내부에는 인덱스 로봇(2200)이 제공된다. 인덱스 프레임(24) 내에는 길이 방향이 Y축 방향(14)으로 제공된 가이드 레일(2300)이 제공되고, 인덱스 로봇(2200)은 가이드 레일(2300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(2200)은 기판(W)이 놓이는 핸드(2220)를 포함하며, 핸드(2220)는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
처리 모듈(30)은 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행한다. 처리 모듈(30)은 도포 블럭(30a) 및 현상 블럭(30b)을 가진다. 도포 블럭(30a)은 기판(W)에 대해 도포 공정을 수행하고, 현상 블럭(30b)은 기판(W)에 대해 현상 공정을 수행한다. 도포 블럭(30a)은 복수 개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공된다. 현상 블럭(30b)은 복수 개가 제공되며, 현상 블럭들(30b)은 서로 적층되게 제공된다. 도 4의 실시예에 의하면, 도포 블럭(30a)은 2개가 제공되고, 현상 블럭(30b)은 2개가 제공된다. 도포 블럭들(30a)은 현상 블럭들(30b)의 아래에 배치될 수 있다. 일 예에 의하면, 2개의 도포 블럭들(30a)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 2개의 현상 블럭들(30b)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도포 블럭(30a)은 공정 챔버(3200, 3600), 반송 챔버(3400), 그리고 버퍼 챔버(3800)를 가진다. 공정 챔버(3200, 3600)는 열 처리 챔버(3200)와 액처리 챔버(3600)를 포함할 수 있다. 열처리 챔버(3200)는 기판(W)에 대해 열처리 공정을 수행한다. 열처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다. 액처리 챔버(3600)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 액막을 형성한다. 액막은 포토레지스트막 또는 반사방지막일 수 있다.
도 6은 도 3의 액처리 챔버의 일 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 액처리 챔버(3600)는 하우징(3610), 기판 지지 유닛(3620), 액 공급 유닛(300)을 포함한다.
처리 용기(3611)는 내부에 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(3611)는 하우징(3610)의 내부에 위치한다. 처리 용기(3611)는 상부가 개방된 형상으로 제공된다. 처리 용기(3611)는 컵의 형상으로 제공된다. 처리 용기(3611)는 기판 지지 유닛(3620)을 감싸며 제공된다.
기판 지지 유닛(3620)은 처리 공간에 위치한다. 기판 지지 유닛(3620)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 기판 지지 유닛(3620)은 지지판(3621), 지지 핀(3622), 척 핀(3624), 지지축(3626) 그리고 회전 구동기(3628)를 포함한다. 지지판(3621)은 기판(W)을 지지한다.
지지판(3621)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 지지판(3621)의 저면에는 회전 구동기(3628)에 의해 회전가능한 지지축(3626)이 고정결합된다. 지지 핀(3622)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(3622)은 지지판(3621)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 지지판(3621)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀들(3622)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(3622)은 지지판(3621)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척 핀(3624)은 복수 개 제공된다. 척 핀(3624)은 지지판(3621)의 중심에서 지지 핀(3622)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(3624)은 지지판(3621)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(3624)은 지지판(3621)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀(3624)은 지지판(3621)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 지지판(3621)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 기판 지지 유닛(3620)이 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(3624)은 대기 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척 핀(3624)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(3624)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
액 공급 유닛(300)은 기판 처리 공정 시 기판(W)으로 액을 공급한다. 액은 감광액으로 제공될 수 있다. 일 예로 감광액은 포토레지스트일 수 있다. 액 공급 유닛(300)은 노즐(3612), 액 공급 라인(3680), 액 저장부재(3630), 압력 제공 부재(3640), 석백 밸브(3650), 역류 방지 밸브(3660) 그리고 제어기(3670)를 포함한다.
노즐(3612)은 노즐 지지대(3615), 지지축(3613), 그리고 구동부(3614)와 연결된다. 지지축(3613)의 하단에는 구동부(3614)가 결합된다. 구동부(3614)는 지지축(3613)을 회전 및 승강 운동시킨다. 노즐 지지대(3615)는 구동부(3614)와 결합된 지지축(3613)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(3612)은 노즐 지지대(3615)의 끝단 저면에 설치된다.
노즐(3612)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 액을 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(3612)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가질 수 있다. 노즐(3612)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 노즐(3612)은 구동부(3614)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(3612)이 하우징(3610)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(3612)이 하우징(3610)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 노즐(3612)은 액을 기판(W)의 중앙영역에 공급한다.
액 저장부재(3630)는 액 공급원(미도시)로부터 공급된 액을 저장하며, 액 공급 라인(3680)에 액을 공급한다. 일 예에서, 액은 감광액일 수 있다.
가압 부재(3631)는 액 저장부재(3630) 내부를 가압한다. 가압 부재(3631)는 액 저장부재(3630)와 연결된다. 가압 부재(3631)는 노즐(3612)에서 액을 공급 시 액 저장부재(3630) 내부에 액을 가압할 수 있다. 일 예로 가압 부재(3631)는 가스를 이용해 액 저장부재(3630) 내부를 가압할 수 있다. 가스는 질소 가스 또는 공기로 제공될 수 있다.
액 공급 라인(3680)은 액이 흐르는 라인이다. 액 공급 라인(3680)의 일단은 액 저장부재(3630)와 연결되며, 타단은 노즐(3612)과 연결된다.
압력 제공 부재(700)는, 액 공급 라인 상에 설치된다. 압력 제공 부재(700)는 액에 유동압을 제공하여 액을 액 저장부재(3630)로부터 흡입하거나 노즐(3612)로 토출시킨다.
석백 밸브(3650)는 액 공급라인상에 설치된다. 석백 밸브(3650)는, 노즐(3612)에서 토출되는 액의 토출이 중단되는 경우 노즐(3612)에 잔류하는 액이 기판(W)에 적하되는 것을 방지한다. 석백 밸브(3650)는 노즐(3612)과 압력 제공 부재(700) 사이에 설치된다. 석백 밸브(3650)는 이하 서술하는 압력 제공 부재(700)와 동일한 구조로 제공될 수 있다.
역류 방지 밸브(3660)는 액 공급라인에 설치된다. 역류 방지 밸브(3660)는 액이 압력 제공 부재(700)에서 액 저장부재(3630)로 역류되는 것을 방지한다. 역류 방지 밸브(3660)는 액 저장부재(3630)와 압력 제공 부재(700) 사이에 설치된다. 일 예로 역류 방지 밸브(3660)는 온오프 밸브로 제공될 수 있다.
제어기(3670)는 압력 제공 부재(700)와 석백 밸브(3650)의 작동을 제어한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재(700)의 단면도를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 압력 제공 부재(700)는 바디(710), 다이어프램(720), 작동실(740), 구동 부재(730) 및 압력 조절부(760)를 포함한다.
바디(710)는 흡입구(712), 토출구(714) 및 유로(716)를 가진다. 흡입구(712)는 액 저장부재(3630) 측에 제공되어 액 저장부재(3630)로부터 액을 흡입한다. 토출구(714)는 노즐(3612) 측에 제공되어 노즐(3612)로 액을 토출한다. 유로(716)는 흡입구(712)와 토출구(714)를 연결한다. 유로(716) 내부에는 액이 흐른다. 다이어프램(720)은 바디(710) 내에 배치된다. 다이어프램(720)은 일측에 유로(716)가 제공되고 타측에 작동실(740)이 제공되도록 위치된다. 작동실(740)은 내부 공간을 가진다. 작동실(740)의 내부 공간은 선택적으로 감압 또는 가압된다. 구동 부재(730)는 다이어프램(720)을 유로(716)를 향하는 방향 또는 유로(716)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 일 예에서, 구동 부재(730)는 피스톤(732)과 구동기(734)를 포함한다.
피스톤(732)은 바디(710) 내에서 직선운동 된다. 구동기(734)는 피스톤(732)을 구동시킨다. 일 예에서, 구동기(734)는 모터로 제공될 수 있다.
압력 조절부(760)는, 압력 센서(762), 압력 제공 라인(761) 및 조절 밸브(764)를 포함한다. 압력 센서(762)는 작동실(740)의 압력을 측정한다. 압력 제공 라인(761)은 감압 라인(765)과 가압 라인(767)을 포함한다. 감압 라인(765)에 감압 부재(766)가 설치되어 작동실(740)을 감압하도록 부압을 제공한다. 가압 라인(767)은 감압 라인(765)과 작동실(740)을 가압한다. 가압 라인(767)에는 공압을 제공하기 위한 기체 저장실(768)이 설치된다. 일 예에서 기체는 공기 또는 질소일 수 있다. 조절 밸브(764)는 압력 제공 라인(761)의 개폐를 조절한다. 조절 밸브(764)는 감압 조절 밸브(7641)와 가압 조절 밸브(7642)를 포함한다. 감압 조절 밸브(7641)는 감압 라인(765)을 온오프하고, 가압 조절 밸브(7642)는 가압 라인(767)을 온오프한다.
이하에서는, 도 8 내지 도 10을 참조하여 기판(W)에 액을 공급하는 액 공급 방법을 설명한다. 제어기(770)는 이하 서술하는 액 공급 방법을 수행하기 위해 조절 밸브(764)와 구동기(734)를 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재(700)가 액을 토출하지 않는 상태를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 압력 제공 부재(700)가 액을 토출하지 않는 경우, 작동실(740)을 감압하여 피스톤(732)과 다이어프램(720)을 밀착시킨다. 이는, 압력 제공 부재(700)가 액을 흡입할 경우 피스톤(732)의 이동거리와 유로(716)의 체적변화가 비례하여 액의 흡입량이 기 설정된 흡입량이 되도록 한다.
감압 조절 밸브(7641)가 개방되어 작동실(740)에 부압이 가해진다. 이때, 가압 조절 밸브(7642)는 잠긴 상태이다. 일 예에서, 작동실(740)은 진공 상태가 될 때까지 감압될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재(700)가 액을 흡입하는 모습을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 압력 제공 부재(700)가 액을 흡입하는 경우 구동기(734)는 피스톤(732)을 작동실(740)을 향하는 방향으로 이동시킨다. 도 8과 마찬가지로, 압력 제공 부재(700)가 액을 흡입하는 경우 작동실(740)을 감압하여 피스톤(732)과 다이어프램(720)을 밀착시킨다.
피스톤(732)과 다이어프램(720)이 밀착되어, 피스톤(732)의 이동거리와 액의 흡입량이 비례하게 된다. 감압 조절 밸브(7641)가 개방되어 작동실(740)에 부압이 가해진다. 이때, 가압 조절 밸브(7642)는 잠긴 상태이다. 일 예에서, 작동실(740)은 진공 상태가 될 때까지 감압될 수 있다.
피스톤(732)이 작동실(740)로 이동하면서 다이어프램(720)이 피스톤(732)의 이동 방향으로 압축되고, 유로(716)는 체적이 증가한다. 유로(716)의 체적이 증가한만큼 흡입구(712)로부터 액이 흡입된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제공 부재(700)가 액을 토출하는 모습을 나타낸다. 도 10을 참조하면, 압력 제공 부재(700)가 액을 토출하는 경우 구동기(734)는 피스톤(732)을 작동실(740)과 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 압력 제공 부재(700)가 액을 토출하는 경우 작동실(740)을 가압하여 피스톤(732)이 다이어프램(720)을 노즐(3612) 방향으로 민다. 가압 조절 밸브(7642)가 개방되어 작동실(740)에 정압이 가해진다. 이때, 감압 조절 밸브(7641)는 잠긴 상태이다.
피스톤(732)이 작동실(740)로 방향으로 이동하면서 다이어프램(720)이 피스톤(732)의 이동 방향으로 신장되고, 유로(716)는 체적이 감소한다. 이론적으로, 유로(716)의 체적이 감소한만큼 흡입구(712)로부터 액이 토출된다.
그러나, 피스톤(732)이 작동실(740)을 향해 이동되는 과정에서 피스톤(732)에는 피스톤(732)의 이동 방향과 반대 방향의 부하가 발생한다. 이와 같은 부하는, 압력 제공 부재(700) 내부의 마찰 또는 액을 공급하는 공급 라인에 설치된 구성에 의한 저항에 의해 발생된다.
압력 제공 부재(700)에 발생된 부하는, 피스톤(732)과 다이어프램(720)을 밀착시킨다. 따라서, 압력 제공 부재(700)가 액을 토출할 경우에는 작동실(740)을 별도로 감압하여 피스톤(732)과 다이어프램(720)을 밀착시키지 않는다.
다만, 압력 제공 부재(700)에 발생된 부하는, 기 설정된 목표 유량을 토출하기 위한 압력보다 더 큰 압력이 압력 제공 부재(700)에 제공될 것을 요한다. 또한, 이와 같은 부하는 모터와 같은 구동기(734)의 출력이 커질 것을 요하고 이에 따라 모터의 크기가 커지게 되는 문제가 있다.
본 발명은, 기 설정된 목표 유량을 토출하기 위한 압력을 제공하기 위해, 먼저, 액의 토출 시 작동실(740)의 압력을 측정한다. 이때, 압력 센서(762)로부터 측정된 작동실(740)의 압력이 기 설정된 액의 목표 유량을 토출할 수준에 달하지 못하는 압력일 경우 작동실(740)을 가압하여 기 설정된 액의 목표 유량을 충족시킬 수 있는 압력이 되도록 가압 조절 밸브(7642)를 개방하고, 요구되는 압력을 보충한다.
만약, 작동실(740)의 압력이 기 설정된 액의 목표 유량을 토출할 수준인 경우 작동실(740)은 가압되지 않을 수 있다.
본 발명에 따르면, 압력 제공 부재(700)가 액을 토출하는 경우 압력 센서(762)로부터 측정된 작동실(740)의 압력이 기 설정된 액의 목표 유량을 충족하지 못하는 압력일 경우 작동실(740)을 가압하여 기 설정된 액의 목표 유량을 충족시킬 수 있는 이점이 있다.
상술한 액 공급 유닛에서 공급되는 액은 감광액을 예로 들어 설명하였으나, 이와는 달리, 현상액, 세정액을 공급할 수도 있다.
다시 도 5를 참조하면, 반송 챔버(3400)는 도포 블럭(30a) 내에서 열처리 챔버(3200)와 액처리 챔버(3600) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 챔버(3400)는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공된다. 반송 챔버(3400)에는 반송 유닛(3420)이 제공된다. 반송 유닛(3420)은 열처리 챔버(3200), 액처리 챔버(3600), 그리고 버퍼 챔버(3800) 간에 기판을 반송한다. 반송 챔버(3400) 내에는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공되는 가이드 레일(3300)이 제공되고, 반송 유닛(3420)은 가이드 레일(3300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다.
버퍼 챔버(3800)는 복수 개로 제공된다. 버퍼 챔버(3800)는 기판(W)을 일시적으로 보관할 수 있다. 버퍼 챔버들(3800) 중 일부는 인덱스 모듈(20)과 반송 챔버(3400) 사이에 배치된다. 이하, 이들 버퍼 챔버를 전단 버퍼(3802)(front buffer)라 칭한다. 전단 버퍼들(3802)은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치된다. 버퍼 챔버들(3802, 3804) 중 다른 일부는 반송 챔버(3400)와 인터페이스 모듈(40) 사이에 배치된다 이하. 이들 버퍼 챔버를 후단 버퍼(3804)(rear buffer)라 칭한다. 후단 버퍼들(3804)은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치된다. 전단 버퍼들(3802) 및 후단 버퍼들(3804) 각각은 복수의 기판들(W)을 일시적으로 보관한다. 전단 버퍼(3802)에 보관된 기판(W)은 인덱스 로봇(2200) 및 반송 유닛(3420)에 의해 반입 또는 반출된다. 후단 버퍼(3804)에 보관된 기판(W)은 반송 유닛(3420) 및 제1로봇(4602)에 의해 반입 또는 반출된다.
현상 블럭(30b)은 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 그리고 액처리 챔버(3600)를 가진다. 현상 블럭(30b)의 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 그리고 액처리 챔버(3600)는 도포 블럭(30a)의 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 그리고 액처리 챔버(3600)와 대체로 유사한 구조 및 배치로 제공되므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 현상 블록(30b)에서 액처리 챔버들(3600)은 모두 동일하게 현상액을 공급하여 기판을 현상 처리하는 현상 챔버로 제공된다.
인터페이스 모듈(40)은 처리 모듈(30)을 외부의 노광 장치(50)와 연결한다. 인터페이스 모듈(40)은 인터페이스 프레임(4100), 부가 공정 챔버(4200), 인터페이스 버퍼(4400), 그리고 반송 부재(4600)를 가진다.
인터페이스 프레임(4100)의 상단에는 내부에 하강기류를 형성하는 팬필터유닛이 제공될 수 있다. 부가 공정 챔버(4200), 인터페이스 버퍼(4400), 그리고 반송 부재(4600)는 인터페이스 프레임(4100)의 내부에 배치된다. 부가 공정 챔버(4200)는 도포 블럭(30a)에서 공정이 완료된 기판(W)이 노광 장치(50)로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 선택적으로 부가 공정 챔버(4200)는 노광 장치(50)에서 공정이 완료된 기판(W)이 현상 블럭(30b)으로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 일 예에 의하면, 부가 공정은 기판(W)의 에지 영역을 노광하는 에지 노광 공정, 또는 기판(W)의 상면을 세정하는 상면 세정 공정, 또는 기판(W)의 하면을 세정하는 하면 세정공정일 수 있다. 부가 공정 챔버(4200)는 복수 개가 제공되고, 이들은 서로 적층되도록 제공될 수 있다. 부가 공정 챔버(4200)는 모두 동일한 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 선택적으로 부가 공정 챔버(4200)들 중 일부는 서로 다른 공정을 수행하도록 제공될 수 있다.
인터페이스 버퍼(4400)는 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 노광 장치(50), 그리고 현상 블럭(30b) 간에 반송되는 기판(W)이 반송도중에 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 인터페이스 버퍼(4400)는 복수 개가 제공되고, 복수의 인터페이스 버퍼들(4400)은 서로 적층되게 제공될 수 있다.
일 예에 의하면, 반송 챔버(3400)의 길이 방향의 연장선을 기준으로 일 측면에는 부가 공정 챔버(4200)가 배치되고, 다른 측면에는 인터페이스 버퍼(4400)가 배치될 수 있다.
반송 부재(4600)는 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 노광 장치(50), 그리고 현상 블럭(30b) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 부재(4600)는 1개 또는 복수 개의 로봇으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 부재(4600)는 제1로봇(4602) 및 제2로봇(4606)을 가진다. 제1로봇(4602)은 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 그리고 인터페이스 버퍼(4400) 간에 기판(W)을 반송하고, 인터페이스 로봇(4606)은 인터페이스 버퍼(4400)와 노광 장치(50) 간에 기판(W)을 반송하고, 제2로봇(4604)은 인터페이스 버퍼(4400)와 현상 블럭(30b) 간에 기판(W)을 반송하도록 제공될 수 있다.
제1로봇(4602) 및 제2로봇(4606)은 각각 기판(W)이 놓이는 핸드를 포함하며, 핸드는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)에 평행한 축을 기준으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
700: 압력 제공 부재
710: 바디
712: 흡입구
714: 토출구
716: 유로
720: 다이어프램
730: 구동 부재
760: 압력 조절부

Claims (17)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 액을 저장하는 액 저장부재와;
    상기 기판에 상기 액을 토출하는 노즐과;
    상기 액 저장부재로부터 상기 액을 상기 노즐로 공급하는 액 공급 라인과;
    상기 액 공급 라인 상에 설치되며, 상기 액에 유동압을 제공하는 압력 제공 부재와;
    상기 압력 제공 부재를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 압력 제공 부재는,
    내부 공간을 가지는 작동실과;
    상기 액 저장부재 측에 제공되어 상기 액 저장부재로부터 상기 액을 흡입하는 흡입구, 상기 노즐 측에 제공되어 상기 노즐로 액을 토출하는 토출구, 그리고 상기 흡입구와 상기 토출구를 연결하며 상기 액이 흐르는 유로가 형성된 바디와;
    일측에 상기 유로가 제공되고 타측에 작동실이 제공되도록 상기 바디 내에 배치되는 다이어프램과;
    상기 다이어프램을 상기 유로를 향하는 방향 또는 상기 유로로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 구동 부재와;
    상기 작동실의 압력을 선택적으로 감압 또는 가압하도록 조절하는 압력 조절부를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 작동실을 감압하고 상기 노즐이 상기 액을 토출하는 경우 상기 작동실을 가압하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 조절부는,
    상기 작동실의 압력을 측정하는 압력 센서와;
    상기 작동실을 감압하는 감압 라인과 상기 작동실을 가압하는 가압라인을 포함하는 압력 제공 라인과;
    상기 압력 제공 라인의 개폐를 조절하는 조절 밸브를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 작동실이 진공 상태로 유지되도록 상기 조절 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하는 경우,
    상기 압력 센서로부터 측정된 상기 작동실의 압력이 기 설정된 상기 액의 목표 유량을 충족하지 못하는 압력일 경우 상기 작동실을 가압하여 기 설정된 상기 액의 목표 유량이 충족되도록 상기 조절 밸브와 상기 구동 부재의 작동을 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 구동 부재가 상기 작동실을 향하는 방향으로 이동하고,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하는 경우 상기 구동 부재가 상기 작동실과 멀어지는 방향으로 이동하도록 상기 구동 부재의 작동을 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바디 내에서 직선운동 되는 피스톤과;
    상기 피스톤을 구동시키는 구동기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액은 포토레지스트인 기판 처리 장치.
  9. 액을 저장하는 액 저장부재와;
    기판에 상기 액을 토출하는 노즐과;
    상기 액 저장부재로부터 상기 액을 상기 노즐로 공급하는 액 공급 라인과;
    상기 액 공급 라인 상에 설치되며, 상기 액에 유동압을 제공하는 압력 제공 부재와;
    상기 압력 제공 부재를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 압력 제공 부재는,
    내부 공간을 가지는 작동실과;
    상기 액 저장부재 측에 제공되어 상기 액 저장부재로부터 상기 액을 흡입하는 흡입구와 상기 노즐 측에 제공되어 상기 노즐로 액을 토출하는 토출구와 상기 흡입구와 상기 토출구를 연결하며 상기 액이 흐르는 유로가 형성된 바디와;
    상기 바디 내에 배치되고 일측에 상기 유로가 제공되고 타측에 작동실이 제공되도록 위치되는 다이어프램과;
    상기 다이어프램을 상기 유로를 향하는 방향 또는 상기 유로로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 구동 부재와;
    상기 작동실의 압력을 선택적으로 감압 또는 가압하도록 조절하는 압력 조절부를 더 포함하되,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 작동실을 감압하고 상기 노즐이 상기 액을 토출하는 경우 상기 작동실을 가압하는 액 공급 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 압력 조절부는,
    상기 작동실의 압력을 측정하는 압력 센서와;
    상기 작동실을 감압하는 감압 라인과 상기 작동실을 가압하는 가압라인을 포함하는 압력 제공 라인과;
    상기 압력 제공 라인의 개폐를 조절하는 조절 밸브를 더 포함하는 액 공급 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 작동실이 진공 상태로 유지되도록 상기 조절 밸브를 제어하는 액 공급 유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출할 시에,
    상기 압력 센서로부터 측정된 상기 작동실의 압력이 기 설정된 상기 액의 목표 유량을 충족하지 못하는 압력일 경우 상기 작동실을 가압하여 기 설정된 상기 액의 목표 유량이 충족되도록 상기 조절 밸브를 제어하는 액 공급 유닛.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 구동 부재가 상기 작동실을 향하는 방향으로 이동하고,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하는 경우 상기 구동 부재가 상기 작동실과 멀어지는 방향으로 이동하도록 상기 구동 부재의 작동을 제어하는 액 공급 유닛.
  14. 제9항의 액 공급 유닛을 이용하여 액을 공급하는 방법에 있어서,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 작동실을 감압하고, 상기 노즐이 상기 액을 토출하는 경우 상기 작동실을 가압하는 액 공급 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 작동실은 진공 상태로 유지되는 액 공급 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하지 않는 경우 상기 구동 부재가 상기 작동실을 향하는 방향으로 이동되고,
    상기 노즐이 상기 액을 토출하는 경우 상기 구동 부재가 상기 작동실과 멀어지는 방향으로 이동되는 액 공급 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐이 액을 토출하는 경우 상기 작동실의 압력을 측정하여 상기 작동실의 압력이 기 설정된 상기 액의 목표 유량을 충족하지 못하는 압력일 경우 상기 작동실을 가압하여 기 설정된 상기 액의 목표 유량을 충족시키는 액 공급 방법.
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