KR20060026365A - 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치 - Google Patents

반도체 제조 설비의 약액 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 약액 공급 장치는 소정의 공정을 진행하기 위한 약액이 채워진 저장용기, 약액을 임시로 저장하여 공정이 진행되는 설비로 공급하고, 약액에 포함됨 기포를 제거하기 위한 버퍼 탱크 및 저장용기와 버퍼 탱크를 연결시켜 버퍼 탱크로 약액을 공급하는 약액 공급관을 포함하는 약액 공급 유닛과, 버퍼 탱크에 연결되고, 진공압을 이용하여 약액 공급관 내의 공기를 버퍼 탱크 쪽으로 유입시키고 버퍼 탱크에서 약액의 위로 떠오른 기포를 외부로 배기시키는 기포 제거 유닛을 포함한다.
약액, 기포 제거 유닛, 약액 공급 유닛, 버퍼 탱크, 진공압

Description

반도체 제조 설비의 약액 공급 장치{Solution supplier for the semi-conductor fabricating facility}
도 1은 종래의 스핀 코터 설비의 약액 공급 유닛 및 기포 제거 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 의한 스핀 코터 설비의 약액 공급 유닛 및 기포 제거 장치의 개념도이다.
본 발명은 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공압을 발생시키는 기포 제거 유닛을 이용하여 약액 공급 유닛 내의 기포를 제거하는 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼의 표면에 막을 생성시키는 박막 증착 공정, 웨이퍼 상에 생성된 막을 패터닝하는 포토리소그래피 공정 및 웨이퍼의 표면을 세정하는 세정공정 등 많은 반도체 제조 공정에서 화학용액(이하, 약액　이라 한다.)이 사용된다. 각 공정에 사용되는 약액은 저장 용기에 저장되며, 저장용기는 약액을 외부환경으로부터 보호하고 공정이 진행되는 설비 쪽으로 약액을 공급한다.
포토리소그래피 공정 중 웨이퍼 상에 포토레지스트 약액을 코팅하는 공정에는 포토레지스트 약액이 사용된다. 그리고, 포토레지스트 코팅 공정 보통 웨이퍼를 고속으로 회전시키면서 웨이퍼 상에 포토레지스트 약액을 분사하는 스핀 코터에 의해 진행된다.
도 1을 참조하여 스핀 코터 설비를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 스핀 코터 설비의 약액 공급 유닛 및 기포 제거 장치의 개념도이다.
스핀 코터 설비(1)는 포토레지스트 약액이 채워진 저장 용기(10), 저장 용기(10)에 채워진 포토레지스트 약액이 공정에 사용되도록 임시적으로 저장하고 포토레지스트 약액에 포함된 기포를 제거하기 위한 버퍼 탱크(20), 버퍼 탱크(20)에 연결되며 포토레지스트 코팅 공정을 진행하는 스핀 코터(30)를 포함한다. 그리고, 저장 용기(10)와 버퍼 탱크(20) 사이에는 제 1 약액 공급관(40)이 설치되어 저장용기(10)에 채워진 포토레지스트 약액을 버퍼 탱크(20)로 공급한다. 또한, 버퍼 탱크(20)와 스핀 코터(30) 사이에는 제 2 약액 공급관(50)이 설치되며, 버퍼 탱크(20)에 채워진 포토레지스트 약액을 스핀 코터(30)로 공급한다.
저장 용기(10)에 채워 포토레지스트 약액은 소모품이기 때문에 일정시간 사용하면, 저장 용기에 채워진 약액이 전부 소진된다. 따라서, 포토레지스트 코팅 공정을 진행하기 위해서는 새로운 저장 용기(10)로 교체해야 한다. 여기서, 저장 용기(10)에 채워진 포토레지스트 약액이 전부 소진되면 제 1 약액 공급관(40)에 공기가 유입된다. 제 1 약액 공급관(40)으로 유입된 공기가 버퍼 탱크(20)로 유입될 경 우 버퍼 탱크(20)에 저장된 포토레지스트 약액에 기포가 발생된다. 기포가 포함된 포토레지스트 약액이 스핀 코터(30)로 공급될 경우 포토레지스트 코팅 불량을 유발시킨다.
이를 방지하기 위해서, 포토레지스트 약액이 전부 소진된 저장 용기를 새로운 저장용기(10)로 교체한 후에 기포 제거 장치(60)를 이용하여 제 1 약액 공급관(40) 및 제 1 약액 공급관(40)을 통해 버퍼 탱크(20)로 유입된 공기를 제거한다.
기포 제거 유닛(60)은 저장 용기(10)에 연결되어 저장 용기(10)에 질소가스를 공급하는 질소가스 공급관(61) 및 버퍼 탱크(20)에 연결되어 포토레지스트 약액의 위로 떠오른 기포를 외부로 배기시키는 배기관(70)을 포함한다. 여기서, 질소가스 공급관(61)은 저장용기(10) 교체 후 새로운 저장 용기(10)에 연결되고, 포토레지스트 약액이 버퍼 탱크(20)의 최고 수위까지 채워지면 저장 용기(10)로부터 분리된다. 미설명 부호 63은 질소가스 공급관(61)에 설치되어 질소가스 공급관(61)을 개폐시키는 제 1 개폐밸브이고, 미설명 부호 73은 배기관(70)에 설치되어 배기관(70)을 개폐시키는 제 2 개폐밸브이다.
이와 같이 구성된 기포 제거 유닛의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
포토레지스트 약액이 전부 소진된 저장 용기를 새로운 저장 용기(10)로 교체하면, 교체된 저장 용기(10)에 질소가스 공급관(61)을 연결시켜 저장 용기(10)로 질소가스를 공급한다. 그러면, 질소가스의 주입 압력에 의해 저장 용기(10)에 채워진 포토레지스트 약액이 제 1 약액 공급관(40)으로 밀려 올라가 버퍼 탱크(20)로 공급된다. 이때, 제 1 약액 공급관(40)에 유입된 공기도 포토레지스트 약액과 함께 버퍼 탱크(20)로 유입된다. 그리고, 버퍼 탱크(20)로 유입된 공기는 포토레지스트 약액 내에서 기포로 작용한다.
상술한 기포는 포토레지스트 약액이 버퍼 탱크(20)의 최고 수위까지 공급되는 동안 포토레지스트 약액의 수면 위로 떠오른다. 포토레지스트 약액이 최고 수위에 도달하면, 제 2 개폐밸브(73)가 개방되고 떠오른 기포는 개방된 배기관(73)을 통해 외부로 배기된다.
그러나, 종래에서와 같이 제 1 약액 공급관(40)의 내부로 유입된 공기를 제거하기 위해 저장 용기(10)에 질소가스를 주입할 경우 몇 가지 문제점이 발생된다. 첫 번째는 저장 용기(10)를 운반하는 도중 저장 용기에 충격이 가해질 경우 충격으로 인해 약해진 부분이 질소가스의 주입압력에 의해 깨지는 문제점이 있다.
두 번째로, 작업자의 실수로 인해 질소가스의 주입 압력을 설정된 압력보다 높을 경우 질소가스로 인해 포토레지스트 약액에 기포가 발생되는 문제점이 있다. 기포가 발생된 포토레지스트 약액이 계속적으로 버퍼 탱크(20)로 공급되고, 점성이 있는 포토레지스트 약액의 수면 위로 기포가 완전히 떠오르지 않은 상태에서 포토레지스트 코팅 공정이 진행되면, 포토레지스트 코팅 불량이 발생될 수 있다.
세 번째는, 저장 용기(10)에서 질소가스 공급관(61)을 분리시킬 때 저장 용기(10)에 주입된 질소가스와 함께 포토레지스트 약액의 냄새도 질소가스 공급관이 분리된 부분을 통해 저장 용기(10)의 외부로 노출되어 라인 내의 공기를 오염시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 진공압을 이용하여 제 1 약액 공급관에 유입된 공기를 제거하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 소정의 공정을 진행하기 위한 약액이 채워진 저장용기, 약액을 임시로 저장하여 공정이 진행되는 설비로 공급하고 약액에 포함됨 기포를 제거하기 위한 버퍼 탱크 저장용기와 버퍼 탱크를 연결시켜 버퍼 탱크로 약액을 공급하는 약액 공급관을 포함하는 약액 공급 유닛과, 버퍼 탱크에 연결되고 진공압을 이용하여 약액 공급관 내의 공기를 버퍼 탱크 쪽으로 유입시키고 버퍼 탱크에서 약액의 위로 떠오른 기포를 외부로 배기시키는 기포 제거 유닛을 포함하는 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치를 제공한다.
일예로, 기포 제거 유닛은 버퍼 탱크에 일측단부가 연결되고 진공압을 이용하여 기포를 흡입하는 제 1 진공배관, 제 1 진공배관의 타측 단부에 연결되고 버퍼 탱크로부터 기포와 함께 유입된 소량의 약액을 걸러내는 여과기, 제 1 진공배관에 진공압을 발생시켜 약액 공급관 내의 공기를 버퍼 탱크로 유입시키고 기포를 제 1 진공배관 쪽으로 흡입시키는 진공펌프 및 진공펌프와 여과기를 연결시키는 제 2 진공배관으로 구성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 의한 스핀 코터 설비의 약액 공급 유닛 및 기포 제거 장치의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 스핀 코터 설비(100)는 포토레지스트 코팅 공정이 진행되는 스핀 코터(110), 스핀 코터(110)로 포토레지스트 약액을 공급하는 약액 공급 유닛(120) 및 약액 공급 유닛(120) 내의 공기와 기포를 제거하는 기포 제거 유닛(150)을 포함한다.
약액 공급 유닛(120)은 저장용기(121), 버퍼 탱크(130), 제 1 약액 공급관(140) 및 제 2 약액 공급관(145)을 포함한다.
저장용기(110)에는 공정에 사용될 포토레지스트 약액이 채워진다. 버퍼 탱크(130)는 저장 용기(121)에 채워진 포토레지스트 약액이 공정에 사용되도록 임시적으로 저장하고, 포토레지스트 약액에 포함된 기포가 포토레지스트 약액과 함께 스핀 코터(110)로 공급되는 것을 방지한다.
한편, 제 1 약액 공급관(140)은 저장 용기(121)와 버퍼 탱크(130)를 연결시켜 저장용기(121)에 채워진 포토레지스트 약액을 버퍼 탱크(130)로 공급한다. 제 1 약액 공급관(140)에는 버퍼 탱크(130) 내에 채워진 포토레지스트 약액의 수위를 감지센서(142)가 설치된다. 제 2 약액 공급관(145)은 버퍼 탱크(130)와 스핀 코터(110)를 연결시켜 버퍼 탱크(130)에 채워진 포토레지스트 약액을 스핀 코터(110)로 공급한다.
기포 제거 유닛(150)은 포토레지스트 약액이 전부 소진된 저장 용기를 새로운 저장용기(121)로 교체한 후에 제 1 약액 공급관(140) 내에 채워진 공기를 버퍼 탱크(130) 쪽으로 흡입시킨다. 그리고, 기포 제거 유닛(150)은 버퍼 탱크(130) 쪽으로 흡입된 후 버퍼 탱크(130)에 공급된 포토레지스트 약액과 혼합되어 포토레지 스트 약액 내에 기포로 작용하는 공기를 버퍼 탱크(130)의 외부로 흡입하여 버퍼 탱크(130) 내의 기포를 제거한다.
이와 같은 작용을 하는 기포 제거 유닛(150)은 제 1 진공배관(151), 여과기(160), 제 2 진공배관(170) 및 진공펌프(180)로 구성된다.
제 1 진공배관(151)은 버퍼 탱크(130)와 여과기(160)를 연결시킨다. 제 1 진공배관(151)에는 제 1 개폐밸브(153)가 설치된다. 제 1 개폐밸브(153)는 저장용기(121)가 교체된 후에 제 1 진공배관(151)을 개방하는 방향으로 작동한다. 그리고, 제 1 개폐밸브(153)는 버퍼 탱크(130)에 존재하는 기포가 완전히 제거되면 제 1 진공배관(151)을 폐쇄하는 방향으로 동작하여 버퍼 탱크(130)에 채워진 포토레지스트 약액이 제 1 진공배관(151) 쪽으로 유입되는 것을 방지한다. 이러한, 제 1 진공배관(151)은 진공펌프(180)에서 발생시킨 진공압을 버퍼 탱크(130) 및 제 1 약액 공급관(140)에 차례대로 전달하여 제 1 약액 공급관(140)에 채워진 공기를 버퍼 탱크(130) 쪽으로 유입시킨다. 이와 아울러 제 1 진공배관(151)은 소정시간 경과 후 포토레지스트의 수면으로 완전히 떠오른 기포를 버퍼 탱크(130)의 외부로 흡입한다.
여과기(160)는 진공압에 의해 기포와 함께 제 1 진공배관(151)으로 흡입된 소량의 포토레지스트 약액을 걸러내어 포토레지스트 약액이 진공펌프(180) 쪽으로 흡입되는 것을 방지한다. 여과기(160)의 바닥면에는 약액 배기관(162)이 연결된다. 약액 배기관(162)은 여과기(160)에 채워진 포토레지스트 약액을 지정된 장소로 배기시켜 포토레지스트 약액이 진공펌프(180) 쪽으로 유입되는 것을 방지한다.
제 2 진공배관(170)은 여과기(160)와 진공펌프(180)를 연결시켜 진공펌프 (180)에서 발생시킨 진공압을 여과기(160)를 통해 제 2 진공배관(151) 쪽으로 전달한다. 제 2 진공배관(170)에는 제 2 개폐밸브(171)가 설치된다.
진공펌프(180)는 진공압을 발생시켜 제 1 약액 공급관(140)에 채워진 공기를 버퍼 탱크(130) 쪽으로 흡입하고, 버퍼 탱크(130)에서 포토레지스트 약액의 수면으로 떠오른 기포를 제 1 진공배관(151) 쪽으로 흡입하여 제거한다. 진공펌프(180)는 도 2에 도시된 바와 같이 기포 제거 유닛(150)에 독립적으로 설치되거나, 포토레지스트 코팅 공정이 진행되는 라인을 지나가는 메인 진공배관이 연결된 진공펌프를 이용할 수도 있다. 메인 진공배관이 연결된 진공펌프를 이용하여 기포 제거 유닛(150)에 진공압을 발생시키는 경우 제 2 진공배관(170)을 메인 진공배관에 연결시켜야 한다.
이와 같이 구성된 기포 제거 유닛의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
포토레지스트 약액이 전부 소진된 저장 용기가 새로운 저장 용기(121)로 교체되면, 제 2 개폐밸브(171) 및 제 1 개폐밸브(153)가 차례대로 개방된다. 제 1 및 제 2 개폐밸브(153,171)가 개방되면, 진공펌프(180)에서 발생시킨 진공압이 제 2 진공배관(170), 여과기(160), 제 1 진공배관(151), 버퍼 탱크(130) 및 제 1 약액 공급관(140)에 차례대로 전달된다.
진공압이 제 1 약액 공급관(140)에 전달되면, 포토레지스트 약액의 소진으로 제 1 약액 공급관(140) 내로 유입되었던 공기가 진공압에 의해 버퍼 탱크(130) 쪽으로 흡입된다. 흡입된 공기는 버퍼 탱크(130)에 남아 있던 포토레지스트 약액 및 공기가 흡입된 후에 진공압에 의해 저장용기(121)에서 버퍼 탱크(130)로 공급된 포 토레지스트 약액과 혼합된다. 혼합된 공기는 포토레지스트 약액 내에서 기포로 존재하게 된다. 그리고, 포토레지스트 약액 내에 존재하는 기포는 포토레지스트 약액이 버퍼 탱크(130)의 일정 수위까지 공급되는 소정의 시간동안 포토레지스트 약액의 수면 위로 떠오른다.
포토레지스트 약액이 버퍼 탱크(130)의 일정 수위에 도달하면, 흡입 압력에 의해 포토레지스트 약액 위로 떠오른 기포와 함께 소량의 포토레지스트 약액이 제 1 진공배관(151) 쪽으로 흡입된다. 따라서, 버퍼 탱크(130) 내의 기포는 완전히 제거되며, 추가로 포토레지스트 약액 내에 기포가 발생되지 않는다.
버퍼 탱크(130)에서 기포가 완전히 제거되면, 포토레지스트 약액이 제 1 진공배관(151)으로 더 이상 흡입되지 않도록 제 1 개폐밸브(153)가 폐쇄되는 방향으로 동작하여 제 1 진공배관(151)을 폐쇄시킨다.
그리고, 제 1 개폐밸브(153) 및 여과기(160) 사이의 제 1 진공배관(151)에 잔류된 기포 및 포토레지스트 약액이 여과기(160) 쪽으로 완전히 흡입되면, 제 2 개폐밸브(171)가 폐쇄되는 방향으로 동작하여 제 2 진공배관(170)을 폐쇄시킨다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 기포 제거 유닛에 진공압을 발생시켜 약액 공급관 내의 공기 및 버퍼 탱크에 채워진 약액 내의 기포를 외부로 배기시키면 라인 내의 공기가 약액의 냄새로 인해 오염되는 것을 방지할 수 있고, 기포를 제거한 후에 추가로 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 저장용기가 깨지는 것을 최소화할 수 있다.

Claims (3)

  1. 소정의 공정을 진행하기 위한 약액이 채워진 저장용기, 상기 약액을 임시로 저장하여 공정이 진행되는 설비로 공급하고, 약액에 포함됨 기포를 제거하기 위한 버퍼 탱크 및 상기 저장용기와 상기 버퍼 탱크를 연결시켜 상기 버퍼 탱크로 상기 약액을 공급하는 약액 공급관을 포함하는 약액 공급 유닛; 및
    상기 버퍼 탱크에 연결되고, 진공압을 이용하여 상기 약액 공급관 내의 공기를 상기 버퍼 탱크 쪽으로 유입시키고 상기 버퍼 탱크에서 약액의 위로 떠오른 기포를 외부로 배기시키는 기포 제거 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기포 제거 유닛은
    상기 버퍼 탱크에 일측단부가 연결되고, 상기 진공압을 이용하여 상기 기포를 흡입하는 제 1 진공배관;
    상기 제 1 진공배관의 타측 단부에 연결되고, 상기 버퍼 탱크로부터 기포와 함께 유입된 소량의 약액을 걸러내는 여과기;
    상기 제 1 진공배관에 상기 진공압을 발생시켜 상기 약액 공급관 내의 공기를 상기 버퍼 탱크로 유입시키고, 상기 기포를 상기 제 1 진공배관 쪽으로 흡입시키는 진공펌프; 및
    상기 진공펌프와 상기 여과기를 연결시키는 제 2 진공배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 진공배관 및 상기 제 2 진공배관에는 상기 저장용기를 교체하여 상기 기포를 제거할 경우에만 제 1 진공배관 및 제 2 진공배관을 개방하는 개폐 밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 약액 공급 장치.
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