KR20100124448A - 약액 공급 장치 - Google Patents

Abstract

약액 공급 장치는 기판의 처리 공정용 약액을 플로우시키는 공급 라인과, 공급 라인과 연결되고 약액이 저장되는 적어도 하나의 공급 탱크와, 공급 라인 상에 설치되고 약액 내 기포를 제거하기 위한 기포 제거 유닛을 포함하며, 기포 제거 유닛은 약액이 임시 수용되는 수직 버퍼 공간을 제공하는 몸체로 구성되고 몸체에 약액이 임시 수용될 때 기포가 부력에 의해 약액으로부터 자동 제거되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 약액 내 기포 제거를 통해 유량계 오차를 개선하여 정량 공급이 가능하다.

Description

약액 공급 장치{Apparatus of supplying chemical liquid}

본 발명은 약액을 공급하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 세정용 약액을 균일하게 공급하기 위한 약액 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판을 대상으로 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로 패턴을 형성하기 위한 단위 공정들의 반복적인 수행을 통해 제조된다. 반도체 장치의 제조 공정 중에는 다양한 종류의 케미컬(chemical), 유기 용액, 탈이온수(deionized water: DIW) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합액으로 이루어진 약액을 이용한 습식 처리 공정을 포함한다.

습식 처리 공정은 기판으로 약액을 공급함으로서 기판의 처리 공정이 이루어진다. 예를 들어 세정 또는 식각을 위한 약액을 기판으로 공급하여 기판에 잔류하는 이물질을 제거한다. 따라서, 습식 처리 공정을 수행하기 위한 장치에는 기판으로 약액을 공급하기 위한 약액 공급 장치가 구비된다.

여기서, 약액으로 케미컬과 탈이온수의 혼합액이 사용될 수 있는데, 케미컬과 탈이온수를 혼합 할 때는 일정한 비율로 혼합하게 된다. 혼합 비율은 통상 공급 라인 상에 설치되는 유량계를 통한 제어로 이루어진다. 즉, 유량계에서 측정되는 공급량을 통해서 혼합액의 비율을 확인한다.

하지만, 케미컬 또는 탈이온수 내에 존재하는 기포로 인해서 유량계에 오류가 발생하게 되고, 유량계 오류는 정량 공급이 방해하는 요인이 된다. 결과적으로, 케미컬 또는 탈이온수 등과 같은 약액 내 기포는 유량계 오류를 유발함으로써, 혼합 비율 오차를 유발하는 문제점이 되고 있다. 또한, 약액 내 기포는 공급 압력의 불균일을 초래하여 공급량의 불균일을 유발시키는 요인이기도 하다.

따라서 본 발명을 통해 해결하고자 하는 일 과제는 약액 내 기포 제거를 통해 정량 공급이 가능하고, 공급 압력의 균일성을 확보할 수 있는 약액 공급 장치를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 약액 공급 장치는 공급 라인, 공급 탱크 및 기포 제거 유닛을 포함한다. 상기 공급 라인은 기판의 처리 공정용 약액을 플로우시킨다. 상기 공급 탱크는 상기 공급 라인과 연결되고 상기 약액이 저장되며, 적어도 하나 구비된다. 상기 기포 제거 유닛은 상기 공급 라인 상에 설치되고, 상기 약액 내 기포를 제거한다. 특히, 상기 기포 제거 유닛은 상기 약액이 임시 수용되는 수직 버퍼 공간을 제공하는 몸체로 구성되고, 상기 몸체에 약액이 임시 수용될 때 상기 기포가 부력에 의해 상기 약액으로부터 자동 제거되는 것을 특징으로 하다.

이때 일 실시예에 따른 약액 공급 장치에서 상기 몸체의 약액 유입 위치는 약액 유출 위치보다 상부에 위치한다. 또한, 상기 몸체의 상단에는 포집된 기포를 배출하기 위한 배출 라인이 연결되고, 상기 배출 라인 상에는 상기 배출 라인을 개폐하기 위한 개폐 밸브가 구비될 수 있다. 또한, 상기 몸체는 상기 약액 유입 위치보다 상부에 레벨 센서가 구비되고, 상기 레벨 센서는 상기 몸체 내에 일정량 이상의 기포가 포집됨에 따라 상기 몸체에 수용되는 약액의 수위가 낮아지는 것을 센싱 하여 상기 개폐 밸브를 동작시킨다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 약액 공급 장치는 케미컬, 탈이온수 등과 같은 약액을 플로우시켜 공급 탱크로 공급하는 공급 라인 상에서 약액 내 기포를 제거함으로써, 유량계의 오류를 개선하여 공급 탱크로 약액을 정량 공급하는 것이 가능하다. 따라서, 케미컬과 탈이온수를 공급 탱크에서 혼합할 때 정량 공급을 통해 정확한 비율의 혼합액을 형성할 수 있다. 이를 통해 혼합 비율 오류 등으로 인한 관리비용과 약액 손실을 방지하여 원가를 절감할 수 있다. 또한, 약액 내 기포 제거를 통해 기포로 인한 압력 손실을 방지함으로써, 약액의 균일한 공급 압력을 형성할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 약액 공급 장치에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 발명의 명확성을 기하기 위해 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 설명하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치를 나타내는 개략적인 구 성도이고, 도 2는 도 1의 기포 제거 유닛을 나타내는 개략적인 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치(100)는 기판(W)을 대상으로 처리 공정을 수행하는 과정에서 처리 공정용 약액을 기판(W)으로 공급하기 위하여 사용될 수 있다. 여기서, 상기 기판(W)은 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 장치의 제조를 위한 기판일 수 있다. 하지만 기판(W)이 반도체용 기판으로 한정되는 것은 아니며, 동종의 기술로서 기판(W)은 유리 재질 또는 석영 재질로 이루어진 평판형 기판으로써 평면 디스플레이 장치의 주요 구성요소인 평판형 디스플레이 패널용 기판일 수도 있다.

상기 약액 공급 장치(100)는 처리 공정용 약액을 플로우시키는 공급 라인(110)과, 약액을 저장하는 공급 탱크(120), 플로우되는 약액 내 기포(B)를 제거하기 위한 기포 제거 유닛(130) 및 약액을 기판(10)으로 분사하기 위한 분사 유닛(140)을 포함할 수 있다.

여기서, 최종적으로 기판(10)에 분사되는 약액은 케미컬과 탈이온수의 혼합액이며, 케미컬과 탈이온수는 공급 탱크(120)에 저장하는 단계에서 일정 비율로 혼합되어 사용된다. 본 실시예에서는 혼합액이 사용되는 경우를 설명하지만, 약액은 단일액으로 구성 가능하며 그 구성 역시 유사하다.

본 실시예에서 공급 탱크(120)로 케미컬 및 탈이온수를 공급하기 위한 공급 라인(110) 및 기포 제거 유닛(130)이 각각 구성된다. 하지만, 각각 케미컬 및 탈이온수를 공급 탱크(120)로 공급하는 점을 제외하면, 그 구성이 실질적으로 유사하다. 따라서 이하에서는 설명의 편의성을 위해 구분 없이 설명하기로 하며, 케미컬 과 탈이온수로 구분하지 않고 약액으로 통합하여 설명하기로 한다.

상기 공급 라인(110)은 외부의 공급원으로부터 제공되는 약액을 플로우시키는 역할을 한다. 여기서, 공급 라인(110)은 케미컬을 플로우시키는 케미컬용 공급 라인(110)과 탈이온수를 플로우시키는 탈이온수용 공급 라인(110)이 각각 구비된다. 도시하진 않았지만 공급 라인(110)에는 공급 라인(110)을 개폐하기 위한 밸브가 구비되며, 이러한 개폐용 밸브는 기포 제거 유닛(130) 이전의 공급 라인(110)용 밸브와, 기포 제거 유닛(130) 이후의 공급 라인(110)용 밸브가 각각 구비될 수 있다. 또한, 공급 라인(110)에는 공급 라인(110)을 통해 공급되는 약액의 유량을 측정하기 위한 유량계(112)가 설치된다. 유량계(112)는 기포 제거 유닛(130)의 이후 라인에 구비되어, 실질적으로 공급 탱크(120)로 제공되는 약액의 유량을 측정하게 된다.

상기 공급 탱크(120)에는 저장 용기로써, 기판(10)의 처리 공정용 약액이 채워진다. 공급 탱크(120)에 채워지는 약액은 기판(10)을 대상으로 이루어지는 처리 공정에 따라서 결정되며, 약액은 세정을 위한 세정액 또는 식각을 위한 식각액일 수 있다. 예를 들어, 기판(10)에 대하여 에칭 공정을 진행하는 경우 공급 탱크(120)에는 에칭액이 채워지고, 세정 공정을 진행하는 경우 공급 탱크(120)에는 세정액이 채워진다. 통상, 공급 탱크(120)에 채워지는 약액은 케미컬 또는 탈이온수일 수 있고, 케미컬과 탈이온수의 혼합액일 수 있다. 본 실시예에서 공급 탱크(120)에는 케미컬과 탈이온수의 혼합액이 일정 비율로 저장되며, 케미컬과 탈이온수를 일정량씩 공급함으로써 설정된 비율의 혼합액을 형성한다. 따라서, 공급 탱 크(120)는 케미컬용 공급 라인(110)과 탈이온수용 공급 라인(110)이 각각 연결된다.

상기 공급 탱크(120)는 하나가 구비될 수 있고, 기판(10)으로 약액을 원활하게 공급하기 위하여 가수개의 공급 탱크(120)가 구비될 수 있다. 공급 탱크(120)가 다수개로 구비되는 경우에 병렬로 구성됨으로써, 각 공급 탱크(120)에 대한 연결관계는 실질적으로 동일하다. 결과적으로, 다수개의 공급 탱크(120)가 병렬로 구성됨으로써, 공급 탱크(120) 중에서 어느 하나가 고장 또는 오염 등에 의해 정상적으로 동작하는 못하는 경우에 나머지 공급 탱크(120)에 의해 약액 공급을 중단 없이 수행할 수 있게 된다.

상기 기포 제거 유닛(130)은 공급 라인(120)을 통해서 플로우되는 약액 내의 기포(B)를 제거하기 위하여 구비된다. 약액 내 기포(B)는 유량계(112)의 오작동을 초래하여 공급 압력이 불균일과 공급량 오류로 인한 혼합액의 혼합 비율에 오차를 발생시킨다. 따라서, 기포 제거 유닛(130)은 기포(B)로 인한 유량계(112)의 오작동을 방지하여 균일한 공급 압력을 형성하고, 혼합액의 비율 오차를 개선하기 위한 구성이다. 기포 제거 유닛(130) 공급 라인(130) 상에 연결된다. 따라서, 기포 제거 유닛(130)은 케미컬용 공급 라인(110)과 탈이온수용 공급 라인(110)에 각각 구비될 수 있다.

기포 제거 유닛(130)은 플로우되는 약액을 임시 수용하기 위한 수직 버퍼 공간을 제공한다. 이로써, 수직 버퍼 공간에 약액이 임시 수용될 때, 약액 내 기포(B)가 부력에 의해 위쪽으로 이동하여 결국에 약액과 분리되는 것으로 기포(B) 제거 방식을 갖는다. 일 예로, 기포 제거 유닛(130)은 공급 라인(120) 상에 연결되고, 수직 방향으로 연장되는 튜브형 몸체를 갖는다. 튜브형 몸체의 직경은 공급 라인(110)의 직경에 대하여 약 2배의 직경을 가질 수 있다. 하지만, 튜브형 몸체의 직경이 공급 라인(110)의 2배로 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경 가능하다. 기포 제거 유닛(130)은 PFA 재질로 이루어질 수 있다. 기포 제거 유닛(130)의 몸체는 수직하게 연장되는 구조면 충분하다.

기포 제거 유닛(130)에서 몸체로 약액이 유입되는 위치는 몸체로부터 약액이 유출되는 위치보다 상부에 위치하다. 특히, 기포 제거 유닛(130)의 몸체로부터 약액이 유출되는 위치는 몸체의 하단부에 형성되는 것이 바람직하다. 통상 기포(B)의 부력은 깊이에 비례하게 되므로, 기포 제거 유닛(130)의 몸체내에서 기포(B)의 부력이 가장 강하게 작용하여, 기포(B)의 분포가 가장 적은 하단부로부터 약액이 유출되는 것이 기포(B) 제거에 유리하다. 또한, 기포 제거 유닛(130)에서 약액의 유입 위치와 약액의 유출 위치는 소정 간격 이상 이격되는 것이 바람직하다. 약액의 유입 위치와 약액의 유출 위치가 가까운 경우 유입된 약액 분량이 기포(B)의 상승이 미쳐 이루어지기 전에 바로 유출될 수 있기 때문이다. 이 경우에 기포(B)의 제거가 효과적으로 이루어지기 힘들다.

기포 제거 유닛(130)에서 부력에 의해 상승된 기포(B)들은 내부의 상측에 포집된다. 이렇게 포집된 기포(B)들은 점차 부피가 확장되면서 기포 제거 유닛(130) 내에 임시 수용되는 약액의 수위를 낮추게 된다. 따라서, 포집된 기포(B)는 일정량 이상이 되면 배출시킨다. 이를 위해, 기포 제거 유닛(130)에는 포집된 기포(B)를 배출하기 위한 배출 라인(132)이 연결된다. 배출 라인(132)은 몸체의 상단에 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 배출 라인(132) 상에는 배출 라인(132)을 개폐시키기 위한 개폐 밸브(134)가 구비된다. 여기서, 포집된 기포(B)의 배출이 포집량과 무관하게 이루어지는 경우, 약액의 원활한 공급에 불리하다. 따라서, 본 실시예에서는 기포(B)의 포집량에 따라서 개폐 밸브(134)를 동작시키기 위하여 레벨 센서(133)를 구비한다. 레벨 센서(133)는 몸체에 설치되어, 몸체 내부에 수용되는 약액의 수위를 센싱한다. 특히, 레벨 센서(133)는 배출 라인(132)의 연결 위치보다 하부이며, 약액의 유입 위치보다는 상부에 위치하는 것이 바람직하다. 레벨 센서(133)가 약액의 유입 위치보다 하부인 경우엔, 유입되는 약액에 의한 충격으로 기포(B)가 발생되므로 바람직하지 않다. 또한, 레벨 센서(133)가 배출 라인(132)의 연결 위치와 인접한 경우에는 포집된 기포(B)의 잦은 배출로 바람직하지 않다. 결과적으로, 레벨 센서(133)의 위치는 약액의 유입 위치보다 상부에 위치하되, 유입되는 약액으로 인해 기포(B)가 발생되지 않는 범위에서 약액의 유입 위치와 인접한 것이 바람직하다.

상기 분사 유닛(140)은 공급 탱크(120)와 연결되고, 기판(10)에 대하여 처리 공정이 진행될 때 공급 탱크(120)로부터 약액을 제공받아 기판(10)으로 분사하는 역할을 한다. 이를 위해, 분사 유닛(140)은 약액을 분사하는 하나 이상의 노즐(nozzle)을 포함할 수 있고, 홀 또는 슬릿 형태를 갖는 분사구를 포함할 수 있다. 분사 유닛(120)은 기판(10)에 대한 처리 공정이 수행되는 공청 챔버(20)의 내부에 배치되며, 더욱 상세하게는 공정 챔버(20)의 내부에 놓여지는 기판(10)의 상 부에 배치될 수 있다.

여기서, 공정 챔버(20)는 기판(10)의 처리 공정을 수행하기 위한 공정 공간을 제공하는 역할을 하며, 그 내부에서 기판(10)을 대상으로 실질적인 처리 공정이 수행된다. 공정 챔버(20)의 내부에는 분사 유닛(140)과 함께 처리 공정이 수행될 때 기판(10)을 지지하기 위한 기판 지지부(미도시)가 구비될 수 있다. 기판 지지부(미도시)는 다양한 종류가 적용될 수 있으며, 경우에 따라서 기판(10)에 대한 처리 공정이 수행되는 동안 기판(10)을 회전시킬 수 있다.

이와 같이, 상기 약액 공급 장치(100)는 공급 탱크(120)로 케미컬 또는 탈이온수와 같은 약액을 플로우시키는 공급 라인(110) 상에 기포 제거 유닛(130)을 구비함으로써, 기포(B)로 인한 유량계(112)의 오차를 개선하여 정량 공급이 가능해진다. 특히, 혼합액을 사용할 때 유량계(112)의 오차는 혼합액의 비율 불량을 초래하게 되는데, 기포 제거 유닛(130)에 의한 유량계(112)의 오차를 개선하여 정확한 비율의 혼합액 형성이 가능하다. 또한, 약액 내 기포(B) 제거는 공급 라인(110) 내부의 압력을 안정화시키게 된다. 결과적으로, 공급 라인(110) 내부의 압력 안정화 및 유량계(112) 오차를 개선하여 이로 인해 발생하던 처리비용 및 관리비용을 절감할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약액 공급 장치는 공급 탱크로 약액을 플로우시키는 공급 라인 상에 기포 제거 유닛을 구비함으로써, 약액 내 기포 제거를 통해 관내 압력을 안정화시키고 유량계 오차를 개선함으로써 안정된 약액 공급이 요구되는 약액 공급 장치에 바람직하게 사용될 수 있다. 특히, 다른 종류의 약액을 공급 탱크에 일정 비율로 공급하여 혼합액을 형성하는 경우에 관내 압력 안정화 및 유량계 오차 개선을 통해 혼합액의 비율오차가 개선됨으로써, 정확한 비율의 혼합액을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.

도 2는 도 1의 기포 제거 유닛을 나타내는 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 약액 공급 장치 110: 공급 라인

112: 유량계 120: 공급 탱크

130: 기포 제거 유닛 132: 배출 라인

133: 레벨 센서 134: 개폐 밸브

140: 분사 유닛 10: 기판

20: 공정 챔버

Claims (2)

1. 기판의 처리 공정용 약액을 플로우시키는 공급 라인;

   상기 공급 라인과 연결되고 상기 약액이 저장되는 적어도 하나의 공급 탱크; 및

   상기 공급 라인 상에 설치되고, 상기 약액 내 기포를 제거하기 위한 기포 제거 유닛을 포함하며,

   상기 기포 제거 유닛은 상기 약액이 임시 수용되는 수직 버퍼 공간을 제공하는 몸체로 구성되고, 상기 몸체에 약액이 임시 수용될 때 상기 기포가 부력에 의해 상기 약액으로부터 자동 제거되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 약액 유입 위치는 약액 유출 위치보다 상부에 위치하고,

   상기 몸체의 상단에는 포집된 기포를 배출하기 위한 배출 라인이 연결되고, 상기 배출 라인 상에는 상기 배출 라인을 개폐하기 위한 개폐 밸브가 구비되며,

   상기 몸체는 상기 약액 유입 위치보다 상부에 레벨 센서가 구비되고, 상기 레벨 센서는 상기 몸체 내에 일정량 이상의 기포가 포집됨에 따라 상기 몸체에 수용되는 약액의 수위가 낮아지는 것을 센싱하여 상기 개폐 밸브를 동작시키는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.

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