KR20220085075A - 약액 순환 장치, 약액 디스펜싱 장치 및 이들을 포함하는 약액 공급 시스템 - Google Patents

약액 순환 장치, 약액 디스펜싱 장치 및 이들을 포함하는 약액 공급 시스템 Download PDF

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KR20220085075A
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 약액이 유입되는 유입구, 상기 유입구를 통해 유입된 상기 약액이 일시적으로 저류(貯留)되는 개구부, 및 상기 개구부 내에 저류된 상기 약액이 유출되는 유출구를 포함하는 약액조; 상기 약액조의 상기 유입구로 상기 약액을 공급하는 공급 유로 및 상기 약액조의 상기 유출구에서 회수된 상기 약액을 상기 공급 유로로 재공급하는 회수 유로를 포함하는 약액 순환 장치; 상기 약액 순환 장치의 상기 공급 유로로 상기 약액을 공급하는 약액 공급원; 및 상기 약액조의 상기 개구부로 이동하여 상기 개구부에 저류된 상기 약액을 흡입하여 임시 저장하며, 피처리 기판으로 이동하여 임시 저장된 상기 약액을 상기 피처리 기판 상에 토출하는 약액 디스펜싱 장치를 포함하는 약액 공급 시스템을 제공한다.

Description

약액 순환 장치, 약액 디스펜싱 장치 및 이들을 포함하는 약액 공급 시스템{CHEMICAL LQUID CIRCULATION APPARATUS, CHEMICAL LQUID DISPENSING APPARATUS, AND CHEMICAL LQUID SUPPLY SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 약액 순환 장치, 약액 디스펜싱 장치 및 이들을 포함하는 약액 공급 시스템에 관한 것이다.
최근에, 반도체 소자의 미세한 가공을 위해, 극자외선 광(extreme ultra violet)을 이용하는 리소그래피(lithography) 공정이 제안되고 있다. 극자외선 리소그래피(lithography) 공정에서는 초미세 선폭을 갖는 회로 패턴이 형성될 수 있다. 이러한 초미세 선폭을 갖는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 이에 맞추어. 웨이퍼에 도포되는 약액에는 극도로 작은 파티클이 매우 적은 수로 포함되어야 하나, 약액 공급 장치를 통해 공급하는 약액에 포함된 파티클들을 이러한 수준에 적합하도록 유지하는 데에는 한계가 있었다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 고청정도의 약액을 공급할 수 있는 약액 순환 장치, 약액 디스펜싱 장치 및 이들을 포함하는 약액 공급 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는, 약액이 유입되는 유입구, 상기 유입구를 통해 유입된 상기 약액이 일시적으로 저류(貯留)되는 개구부, 및 상기 개구부 내에 저류된 상기 약액이 유출되는 유출구를 포함하는 약액조; 상기 약액조의 상기 유입구로 상기 약액을 공급하는 공급 유로 및 상기 약액조의 상기 유출구에서 회수된 상기 약액을 상기 공급 유로로 재공급하는 회수 유로를 포함하는 약액 순환 장치; 상기 약액 순환 장치의 상기 공급 유로로 상기 약액을 공급하는 약액 공급원; 및 상기 약액조의 상기 개구부로 이동하여 상기 개구부에 저류된 상기 약액을 흡입하여 임시 저장하며, 피처리 기판으로 이동하여 임시 저장된 상기 약액을 상기 피처리 기판 상에 토출하는 약액 디스펜싱 장치를 포함하는 약액 공급 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 공급된 약액을 제1 방향으로 가압하여 외부 장치로 공급하는 공급 유로; 및 상기 외부 장치에서 유출된 상기 약액을 회수하여 상기 공급 유로로 재공급하는 회수 유로를 포함하며, 상기 공급 유로 상에는, 상기 약액을 가압하는 순환 펌프와, 상기 순환 펌프의 후단에 배치되어 상기 약액의 파티클들을 필터링하는 필터와, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로를 연결하는 약액 저장부를 포함하는 약액 순환 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 아암; 상기 아암에 연결되며, 내부 공간을 갖는 시린지부; 상기 내부 공간에 배치되며 상기 내부 공간의 압력을 조절하는 시린지 펌프; 상기 시린지부에 체결되며 상기 내부 공간과 연통되어 상기 시린지 펌프의 동작에 따라 피처리액을 흡입 또는 토출하고, 투광성 재질로 이루어진 노즐부; 및 상기 시린지부에 연결되어 상기 내부 공간에 세정액을 공급하는 세정액 밸브 유닛을 포함하는 약액 디스펜싱 장치를 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 약액 순환 장치는 약액을 반복적으로 순환시켜 약액의 청정도를 높일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 약액 디스펜싱 장치는 약액 순환 장치와 분리되어, 약액 순환 장치가 약액의 순환을 계속적으로 유지하게 할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 약액 공급 시스템은 공급되는 기판에 청정도를 높은 약액을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 공급 시스템의 측면도이다.
도 2는 도 1의 약액 공급 시스템의 블록도이다.
도 3은 도 1의 약액 순환 장치의 블록도이다.
도 4는 도 1의 I방향에서 바라본 약액조의 평면도이다.
도 5는 도 4의 II-II'를 따라 절개하고 바라본 단면도이다.
도 6(a) 내지 도 7(b)는 도 5의 커버부의 동작을 도시한 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 도 5의 개구부의 변형예이다.
도 9는 도 1의 약액 디스펜싱 장치의 확대도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 약액 디스펜싱 장치의 디스펜싱 과정을 설명하는 도면이다.
도 11은 도 1의 세정 장치의 평면도이다.
도 12는 도 11의 III-III'을 따라 절개하고 바라본 단면도이다.
도 13 및 도 14는 약액 디스펜싱 장치가 세정 장치를 통해 세정되는 과정을 도시한 도면이다.
도 15는 도 1의 약액 순환장치에 의한 약액 내의 파티클 감소 효과를 도시한 그래프이다.
도 16(a)는 비교예의 약액 순환장치의 약액 압력 그래프이다.
도 16(b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 순환장치의 약액 압력 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 공급 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 공급 시스템에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 공급 시스템의 측면도이고, 도 2는 도 1의 약액 공급 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 공급 시스템(1)은 약액 순환 장치(200), 약액조(300), 약액 디스펜싱 장치(500) 및 세정 장치(400)를 포함할 수 있다. 도 1에는 약액 순환 장치(200), 약액조(300), 약액 디스펜싱 장치(500) 및 세정 장치(400)가 각각 1개 배치된 것으로 도시되어 있으나, 하나의 약액 공급 시스템(1)을 구성하는 약액 순환 장치(200), 약액조(300), 약액 디스펜싱 장치(500) 및 세정 장치(400)의 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 약액 공급 시스템(1)은 1개의 약액조(300)에 복수의 약액 순환 장치(200)와 복수의 약액 디스펜싱 장치(500)가 배치될 수 있다. 또한, 약액 공급 시스템(1)은 복수의 약액조(300)에 각각 복수의 약액 순환 장치(200)와 복수의 약액 디스펜싱 장치(500)가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 약액 공급 시스템(1)은 약액 공급원(100)에서 공급된 약액을 약액 순환 장치(200)에서 연속적으로 순환시키며 약액조(300)로 공급한다. 약액조(300)로 공급된 약액은 약액 디스펜싱 장치(500)를 통해 흡입되고, 웨이퍼(W)에 토출될 수 있다. 또한, 약액 디스펜싱 장치(500)는 세정 장치(400)에서 세정 및 건조될 수 있다.
일 실시예의 경우, 약액 공급 시스템(1)이, 피처리 기판인 웨이퍼(W)에 약액(CL)을 도포하는 스핀 코팅 장치(600)에 적용된 경우를 예로 들어 설명한다. 스핀 코팅 장치(600)는 척(chuck)(630) 상에 배치되는 피처리 기판인 웨이퍼(W)를 회전축(610)을 통해 고속 회전시키는 장치로서, 척(630)의 둘레에는 약액(CL)이 비산하는 것을 방지하기 위한 보울(bowl)(620)이 배치될 수 있다. 이외에도, 일 실시예의 약액 공급 시스템(1)은 약액을 도포하는 다양한 장치 및 설비에 적용할 수 있다. 또한, 일 실시예는 약액 공급 시스템(1)에서 공급하는 약액이 포토레지스트(photoresist)인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 세정액과 같은 다양한 종류의 약액이 사용될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예의 약액 공급 시스템(1)에 포함된 약액 순환 장치(200), 세정 장치(400) 및 약액 디스펜싱 장치(500)는 제어부(700)에 의해 제어될 수 있다.
도 3을 참조하면, 약액 순환 장치(200)는 약액 공급원(100)으로부터 제1 유로(L1)를 통해 공급받은 약액을 일 방향(D1)으로 유동하여 공급 유로인 제2 유로(L2)를 통해 외부 장치인 약액조(300)로 공급할 수 있다. 또한, 약액조(300)에서 유출된 약액은 회수 유로인 제3 유로(L3)를 통해 회수하여 제1 유로(L1)로 재공급할 수 있다. 따라서, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는 약액조(300)와 순환 유로를 형성하여, 공급된 약액을 순환시킬 수 있다.
제2 유로(L2)와 제3 유로(L3)의 사이에는 약액 저장부(210)를 배치하여, 약액 공급원(100)으로부터 공급받은 약액을 일시적으로 저류할 수 있다. 따라서, 약액 공급원(100)을 교체하기 위해, 약액 공급원(100)을 제1 유로(L1)에서 분리하더라도, 소정의 시간동안 제2 유로(L2)를 통해 공급하는 약액의 유량을 일정하게 유지할 수 있다. 일 실시예의 경우, 약액 저장부(210)는 트랩 탱크일 수 있다.
제2 유로(L2)에는 약액을 가압하기 위한 순환 펌프(220)가 배치될 수 있다. 일 실시예의 경우, 순환 펌프(220)는 자기부상 원심 펌프(magnetic levitation pump)일 수 있다. 순환 펌프(220)의 후단에는 제2 유로(L2)를 흐르는 약액을 필터링하기 위한 필터(F)가 배치될 수 있다. 필터(F)에서 필터링된 파티클들은 드레인 유로(Drain)를 통해 배출될 수 있다.
필터(F)의 전단과 후단에는 각각 유압을 측정하기 위한 제1 및 제2 압력 센서(230, 240)가 배치될 수 있다. 제2 압력 센서(240)와 순환 펌프(220)는 서로 피드백(FB1) 제어될 수 있다. 필터(F)의 후단에는 약액의 유량을 조절하기 위한 모터 니들 밸브(motor needle valve)(250) 및 유량계(260)가 배치될 수 있으며, 모터 니들 밸브(250)와 유량계(260)는 서로 피드백(FB2) 제어될 수 있다. 제1 및 제3 유로(L1, L3)와 드레인 유로(Drain)에는 유로의 유지 보수를 위한 밸브(DV1 ~ DV3)가 배치될 수 있다.
일 실시예의 약액 순환 장치(200)는 약액 디스펜싱 장치(500)와 분리되어 있으므로, 약액 디스펜싱 장치(500)의 동작과 무관하게 약액을 일정한 압력으로 끊임없이 순환시킬 수 있다. 따라서, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는 약액 디스펜싱 장치(500)가 동작하지 않는 때에도, 약액을 순환시킬 수 있으므로, 약액 공급원(100)으로부터 공급받은 약액이 정체되어 뭉치는 것이 방지될 수 있다. 특히, 포토레지스트의 경우, 흐름이 정체될 경우, 포토레지스트에 포함된 폴리머가 서로 결합하여 파티클들이 자체적으로 발생하는 경향이 있다. 일 약액 순환 장치(200)는 약액을 연속적으로 순환하므로, 약액에서 파티클들이 자체적으로 발생하는 것이 방지될 수 있다.
또한, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는 연속적인 순환을 통해, 약액을 반복적으로 필터링하게 되므로, 약액의 청정도가 비약적으로 향상될 수 있다. 도 15를 참조하여 이에 대해 설명한다. 도 15는 약액의 재순환 횟수와 약액의 파티클들의 잔존 비율간의 상관 관계를 도시한 그래프이다. 도 15를 참조하면, 약액을 1회 필터링하면 파티클들의 잔존 비율이 28%로 감소하며, 5회 필터링하면 파티클들의 잔존 비율이 3%로 감소하며, 10회 이상 필터링하면 파티클들의 잔존 비율이 1% 이하로 감소하는 것을 볼 수 있다. 기존의 약액 순환 장치에서는 약액이 디스펜싱될 때에만 약액의 흐름이 발생하며 필터링되므로, 약액이 디스펜싱되기 전까지 1회를 초과하여 필터링되기 어려웠다. 반면에, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)의 경우, 약액이 디스펜싱 여부와 무관하게 연속적으로 순환되며 필터링될 수 있다. 따라서 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는 약액 내에 잔존하는 파티클들의 잔존 비율을 비약적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는 약액을 복수회에 거쳐 필터링함으로써 약액의 청정도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 약액 공급 장치는 약액의 공급과 정체를 반복하므로, 약액의 유속이 약 0.33ml/sec ~ 1.0ml/sec 내에서 유지되었다. 반면에, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는, 약액을 연속적으로 순환하므로, 기존의 약액 공급 장치에 비해, 약액의 순환 속도를 매우 낮게 유지할 수 있다. 즉, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는, 약액의 유속이 약 0.01ml/sec ~ 0.05ml/sec까지 낮출 수 있다. 약액의 유속이 높아지면 유로 내에서 버블(bubble)이 발생이 증가하게 된다. 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는, 약액이 연속적으로 순환되며, 낮은 유속으로 공급되므로, 유로 내에서의 버블의 발생이 효과적으로 감소될 수 있다.
또한, 기존의 약액 공급 장치는 펌프와 밸브에 의해 약액이 순환과 정체를 반복하므로, 공급되는 약액의 유압이 불안정하게 진동하게 된다. 반면에 일 실시예의 경우, 순환 펌프(220)에 의해 공급되는 약액의 유입이 일정하게 유지될 수 있다.
도 16(a) 및 도 16(b)를 참조하여 이에 대해 설명한다. 도 16(a)는 비교예의 약액 순환장치의 약액 압력 그래프이고, 도 16(b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 순환장치의 약액 압력 그래프이다. 도 16(a)를 참조하면, 비교예의 경우, 약액의 압력이 -13kPa ~ 18kPa 사이를 진동하는 강한 맥동이 측정된 것을 볼 수 있다. 도 16(b)를 참조하면, 일 실시예의 경우, 약액의 압력이 10kPa에서 ±5% 넘지 않은 범위 내의 약한 맥동만 측정된 것을 볼 수 있다.
또한, 기존의 약액 공급 장치는 펌프와 밸브가 동작하며 약액이 순환과 정체를 반복하게 되는 데, 이 과정에서 유로 내에서 버블의 발생이 더욱 증가하게 되며, 펌프와 밸브의 개폐되는 과정에서 펌프와 밸브로부터 떨어져 나온 파티클들에 의해 약액 내의 파티클들이 더욱 증가하게 된다. 반면에, 일 실시예의 약액 순환 장치(200)는 약액이 연속적으로 순환하므로, 펌프와 밸브의 동작이 최소화되어 약액에 버블이 발생하거나 파티클들이 발생하는 것이 효과적으로 감소될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 약액조(300)는 약액 순환 장치(200)에서 공급된 약액을 일시적으로 저류(貯留)하여, 약액 디스펜싱 장치(500)가 약액을 흡입하도록 제공할 수 있다. 도 4를 참조하면, 약액조(300)에는 약액이 저류되는 개구부(320)가 배치될 수 있다. 하나의 약액조(300)에는 적어도 하나의 개구부(320)가 배치될 수 있다. 실시예에 따라서는, 복수의 약액조(300)가 하나의 그룹을 이루어 배치될 수도 있다. 하나의 약액조(300)에 배치된 개구부(320)의 개수는 약액 순환 장치(200)의 개수에 대응되도록 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 복수의 개구부(320)에 하나의 약액 순환 장치(200)가 배치될 수도 있다. 약액 디스펜싱 장치(500)는 복수의 개구부(320)에 각각 대응되는 개수로 배치될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 약액 디스펜싱 장치(500)는 개구부(320)의 개수 보다 적은 개수로 마련될 수도 있다. 약액 디스펜싱 장치(500)가 복수개 배치된 경우에, 복수의 약액 디스펜싱 장치(500)는 각각, 별개의 개구부(320)에 저류된 약액을 흡입할 수 있다.
약액조(300)에 복수의 개구부(320)가 배치되고, 약액 순환 장치(200)도 복수개로 구비된 경우에, 복수의 약액 순환 장치(200) 중 적어도 두개의 약액 순환 장치(200)는 복수의 개구부(320)에 각각 적어도 일부가 동일한 약액을 공급할 수 있다. 또한, 복수의 약액 순환 장치(200) 중 적어도 두개의 약액 순환 장치(200)는 복수의 개구부(320)에 각각 상이한 종류의 약액을 공급할 수도 있다.
일 실시예는, 약액조(300)에 복수의 개구부(320)가 배치되며, 복수의 개구부(320)가 각각 별도의 약액 순환 장치(200)가 연결된 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4를 참조하면, 상부에서 보았을 때, 약액조(300)의 몸체(310)에는 제1 내지 제9 개구부(320-1 ~ 320-9)가 배치될 수 있다. 제1 내지 제9 개구부(320-1 ~ 320-9)에는 각각 제1 내지 제9 약액 순환 장치(200-1 ~ 200-3)가 연결될 수 있다. 또한, 제1 내지 제9 약액 순환 장치(200)에는 각각 제1 내지 제9 약액 공급원(100-1 ~ 100-9)이 배치될 수 있다. 이하에서는 도 5를 참조하여, 제1 내지 제3 개구부(320)를 중심으로 설명한다. 제4 내지 제9 개구부(320-4 ~ 320-9)의 구성은 제1 내지 제3 개구부(320-1 ~ 320-3)와 동일하므로, 제4 내지 제9 개구부(320-4 ~ 320-9)에 대해서는 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 제1 내지 제3 개구부(320-1 ~ 320-3)는 각각 유입구(330-1) 및 유출구(330-2)가 배치되어, 각각 제1 내지 제3 약액 순환 장치(200-1 ~ 200-3)로부터 제2 유로들(L2-1 ~ L2-3)을 통해 제1 내지 제3 약액(CL1 ~ CL3)을 공급받을 수 있다. 제1 내지 제3 개구부(320-1 ~ 32-3) 내에는 각각 제1 내지 제3 약액(CL1 ~ CL3)이 저류되었다가 약액 디스펜싱 장치(500)를 통해 흡입될 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 개구부(320-1 ~ 320-3)에 저류되어 있던 제1 내지 제3 약액(CL1 ~ CL3)은 제3 유로들(L3-1 ~ L3-3)을 통해 제1 내지 제3 약액 순환 장치(200-1 ~ 200-3)로 유출될 수 있다.
따라서, 제1 내지 제3 약액(CL1 ~ CL3)은 제1 내지 제3 개구부(320-1 ~ 320-3)에서 일시적으로 저류된 후에, 제1 내지 제3 약액 순환 장치(200-1 ~ 200-3)로 회수되어, 연속적으로 순환하는 흐름(F1 ~ F3)을 가질 수 있다.
실시예에 따라서, 적어도 하나의 개구부(320)에는 커버부(350)가 배치될 수 있다. 일 실시예의 경우, 제3 개구부(320-3)에 커버부(350)가 배치된 경우를 예로 들어 설명한다. 커버부(350)는 개구부(320)를 커버하여 약액(CL)을 외부의 수분 또는 산소로부터 차단할 수 있다. 또한, 커버부(350)가 개구부(320)를 커버한 후에, 개구부(320) 내에 질소 가스와 같은 가스를 채워, 약액(CL)이 외부의 수분 또는 산소와 접촉하는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수도 있다. 일 실시예의 경우, 커버부(350)는 압력 공급원(360)에서 공급관(361)을 통해 공급되는 액체 또는 기체에 의해 팽창 또는 수축하는 벌룬(balloon)으로 이루어질 수 있다. 커버부(350)는 신축성 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 커버부(350)는 과불화탄성체(Perfluoroelastomer Material, FFKM)와 같은 재질을 열성형하여 형성할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 커버부(350)는 조리개 구조 및 셔터(shutter) 구조와 같이, 다양한 구조가 채용될 수 있다.
도 6(a) 내지 도 7(b)를 참조하여, 커버부(350)의 동작에 대해 설명한다. 도 6(a) 및 도 7(a)는 커버부(350)를 상부에서 본 평면도이며, 도 6(b) 및 도 7(b)는 커버부(350)의 단면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하면, 커버부(350)의 내부에 채워져 있던 액체 또는 기체가 공급관(361)을 통해 배출(AF1)되면, 커버부(350)는 수축하여 커버부(350)의 하부에 저류된 약액(CL3)이 노출될 수 있다. 따라서, 도 1의 약액 디스펜싱 장치(500)를 통해 약액(CL3)을 흡입할 수 있다.
도 7(a) 및 도 7(b)를 참조하면, 공급관(361)을 통해 커버부(350)의 내부에 액체 또는 기체가 공급(AF2)되면, 커버부(350)는 팽창하여 개구부(320-3)를 커버할 수 있다.
*개구부의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 도 8(a) 및 도 8(b)를 참조하며 개구부의 변형예에 대해 설명한다. 도 8(a)는 개구부를 상부에서 본 평면도이며, 도 8(b)는 개구부의 단면도이다.
앞서 설명한 실시예의 경우, 유입구와 유출구가 개구부의 저면에 배치된 반면에, 일 실시예는 유입구(1330-1)가 개구부(1320-1)의 측벽에 배치되며, 유출구(1330-2)는 개구부(1320-1)의 저면에 배치된 경우이다. 일 실시예는, 유입구(1330-1)를 통해 유입되는 약액(CL)이 측벽(1321)을 따라 시계 방향(D3)으로 회전하여 자연스럽게 와류를 형성할 수 있다. 일 실시예의 경우, 유입구(1330-1)를 통해 유입된 약액(CL)이 시계 방향(D3)으로 회전하도록, 유입구(1330-1)가 측벽(1321)의 일 측에 배치되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 실시예에 따라서는, 약액(CL)이 반시계 방향으로 회전하도록, 유입구가 측벽의 타 측에 배치될 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하여, 약액 디스펜싱 장치(500)에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 약액 디스펜싱 장치(500)는 약액조(300)에 저류된 약액을 흡입하여 임시 저장한 후, 피처리 기판인 웨이퍼(W) 상으로 이동하여 임시 저장된 약액(CL)을 웨이퍼(W) 상에 토출할 수 있다. 약액 디스펜싱 장치(500)는 복수개 배치될 수 있다. 복수의 약액 디스펜싱 장치(500)는 각각 서로 다른 개구부에 저류된 서로 다른 종류의 약액(CL)을 각각 흡입한 후, 웨이퍼(W) 상에 토출할 수 있다. 또한, 하나의 약액 디스펜싱 장치(500)에서 흡입할 수 있는 양을 초과하는 양의 약액을 토출할 필요가 있는 경우에는, 복수의 약액 디스펜싱 장치(500)는 각각 서로 다른 개구부에 저류된 동일한 종류의 약액(CL)을 동시에 흡입한 후, 웨이퍼(W) 상에 순차적으로 토출할 수 있다. 도 1 및 도 9를 참조하면, 약액 디스펜싱 장치(500)는 전후좌우로 이동하는 아암(arm)(510), 아암(510)에 연결되며 내부 공간(522)을 갖는 시린지부(520), 시린지부(520)의 내부 공간(522)에 배치된 시린지 펌프(525), 시린지부(520)에 체결된 노즐부(550), 세정액 밸브 유닛(530) 및 카메라 유닛(540)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 카메라 유닛(540)은 생략될 수 있다.
시린지부(520)는 아암(510)에 연결되어 상하좌우로 이동할 수 있는 몸체로서, 내부 공간(522)을 가지며, 내부 공간(522)에는 시린지 펌프(525)가 배치되어, 내부 공간(522)의 압력을 조절할 수 있다. 일 실시예의 경우, 시린지 펌프(525)는 다이어 프램(524)을 전후로 이동시키는 다이어프램 밸브(diaphragm valve)일 수 있다. 시린지 펌프(525)는 전후로 이동하여 세정액 공급 유로(521)를 개폐할 수 있다. 또한, 시린지 펌프(525)는 전후로 이동하여 내부 공간(522)의 체적을 변화시킴으로써 내부 공간(522)의 압력을 조절할 수 있다. 노즐부(550)는 시린지 유로(523)를통해 시린지부(520)의 내부 공간(522)과 연통되어, 내부 공간(522)의 압력 변화에 따라 유로(551)에 약액(CL)이 흡입 또는 토출될 수 있다. 이때, 노즐부(550)를 통해 토출되는 약액(CL)의 양을 흡입된 약액(CL)의 양보다 적게 하여, 토출되는 약액(CL)의 마지막 부분이 방울져 떨어지는 스플래시(splash) 현상을 발생하는 것을 방지할 수 있다.
노즐부(550)는 유로(551)를 통해 흡입 또는 토출되는 약액(CL)을 시각적으로 인식 가능하도록 투광성 재질로 이루어질 수 있다. 노즐부(550)는 카본 나노 튜브(carbon nano tube) 및 카본 블랙(carbon black)과 같은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 시린지부(520)에는 노즐부(550)와 전기적으로 접속되는 접지 전극(527)이 배치되어, 약액(CL)을 흡입 또는 토출하는 과정에서, 노즐부(550)에 축적된 정전기를 제거할 수 있다.
실시예에 따라서, 약액 디스펜싱 장치(500)는 노즐부(550)를 통해 흡입 또는 토출되는 약액(CL)의 수위(LL)를 촬영하여 제어부(700)로 전송하기 위한 카메라 유닛(540)을 포함할 수 있다. 카메라 유닛(540)은 노즐부(550)의 촬영이 용이하도록 시린지부(520)의 하부에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 실시예에 따라서, 카메라 유닛(540)은 시린지부(520)와 분리되어 배치될 수도 있다. 카메라 유닛(540)은 노즐부(550)를 전체적으로 촬영할 수 있는 화각(PA)을 갖도록 배치될 수 있으며, 노즐부(550)의 유로(551)에 초점이 맞도록 설정되어, 노즐부(550)에 흡입된 약액(CL)의 수위(LL)를 정밀하게 촬영할 수 있다. 또한, 노즐부(550)에 흡입된 약액(CL)이 토출되는 과정을 촬영할 수 있다. 카메라 유닛(540)은 CCD 혹은 CMOS 이미지 센서를 포함할 수 있다.
카메라 유닛(540)은 노즐부(550)를 통해 흡입 또는 토출되는 약액(CL)의 수위(LL)를 촬영한 이미지를 생성하여 도 2의 제어부(700)로 전송할 수 있다. 제어부(700)는 카메라 유닛(540)에서 촬영된 이미지를 판별하여, 약액이 기설정된 기준 수위로 흡입되었는지 식별할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 촬영된 약액(CL)의 수위(LL)와 기저장된 데이터를 기초로 흡입된 약액(CL)의 부피를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 카메라 유닛(540)에서 촬영된 이미지를 판별하여, 약액이 정상적으로 토출되는 지를 식별할 수 있다.
세정액 밸브 유닛(530)은 노즐부(550에 부착되어 세정액 공급 유로(521)를 통해 시린지부(520)의 내부 공간(522)에 세정액을 공급할 수 있다. 세정액 밸브 유닛(530)은 제6 유로(L6)를 통해 세정액 공급원(420)과 연결되어 세정액을 공급받을 수 있다. 세정액 밸브 유닛(530)을 통해 내부 공간(522)에 공급된 세정액은 시린지 펌프(525)의 가압에 의해 노즐부(550)를 통해 배출될 수 있으며, 이 과정에서 노즐부(550)의 유로(551)가 세정될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하여, 약액 디스펜싱 장치(500)에 약액(CL)이 흡입된 후, 웨이퍼(W)에 토출되는 과정에 대해 설명한다.
도 10a를 참조하면, 약액 디스펜싱 장치(500)는 시린지 펌프(525)를 후퇴시켜 내부 공간(522)을 압력이 감소된 부압 상태로 형성할 수 있다. 내부 공간(522)이 부압 상태가 되면, 시린지 유로(523)를 통해 노즐부(550)의 유로(551) 내부의 공기가 흡입되어, 약액조(300)에서 약액(CL)이 흡입될 수 있다. 실시예에 따라서, 카메라 유닛(540)은 노즐부(550)에 흡입되는 약액(CL)의 수위(LL)를 촬영하여 이미지를 생성하고, 도 2의 제어부(700)로 전송할 수 있다. 카메라 유닛(540)의 촬영은 노즐부(550)에 약액(CL)이 흡입되는 동안 연속적으로 이루어질 수 있다. 제어부(700)는 카메라 유닛(540)에서 전송된 이미지를 기초로 노즐부(550)에 흡입되고 있는 약액(CL)의 부피값을 실시간으로 산출할 수 있으며, 산출된 부피값과 기준값과 비교하고, 산출된 부피값과 기준값이 같아지면, 시린지 펌프(525)의 동작을 정지시켜 노즐부(550)에 기준값의 약액(CL)이 흡입되게 할 수 있다.
도10b를 참조하면, 약액 디스펜싱 장치(500)는 시린지 펌프(525)를 전진시켜 내부 공간(522)을 가압함으로써, 노즐부(550)에 흡입된 약액(CL)을 토출할 수 있다. 실시예에 따라서, 카메라 유닛(540)은 노즐부(550)에서 토출되는 약액(CL)의 수위(LL)를 촬영하여 이미지를 생성하고, 도 2의 제어부(770)로 전송할 수 있다. 카메라 유닛(540)의 촬영은 노즐부(550)에 약액(CL)이 토출되는 동안 연속적으로 이루어질 수 있다. 제어부(700)는 카메라 유닛(540)에서 전송된 이미지를 기초로 약액(CL)의 수위(LL)가 감소되고 있는 지를 판별하여, 노즐부(550)에서 약액(CL)이 정상적으로 토출되는 지를 식별할 수 있다.
도 11 및 도 12는 도 1의 약액 공급 시스템에 채용 가능한 세정 장치(400)의 일 예를 나타낸다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상부에서 보았을 때, 몸체부(410)는 상면(411)에 적어도 하나의 세정 개구부(412)를 가질 수 있다. 세정 개구부(412)는 약액 디스펜싱 장치(500)의 노즐부(550)에 대응되는 개수로 배치될 수 있다. 즉, 약액 디스펜싱 장치(500)가 복수개인 경우, 세정 장치(400)의 세정 개구부(412)도 이에 대응하는 복수개로 배치될 수 있다. 몸체부(410)에는 세정 개구부(412)와 연결되는 세정액 공급관(413) 및 건조가스 공급관(414)이 배치될 수 있다. 세정액 공급관(413)은 제4 유로(L4)를 통해 세정액 공급원(420)과 연결될 수 있다. 건조가스 공급관(414)은 제5 유로(L5)를 통해 건조가스 공급원(430)과 연결될 수 있다. 세정 개구부(412)에는 드레인 유로(415)가 배치될 수 있다.
세정 개구부(412)는 노즐부(550)의 외부를 세척 및 건조하기 위해 노즐부(550)가 삽입되는 공간으로, 세정액 및 건조가스가 드레인 유로(415)로 용이하게 배출되도록 경사진 측면을 가질 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하여, 세정 장치(400)의 동작에 대해 설명한다.
도 13을 참조하면, 먼저, 노즐부(550)가 세정될 수 있다. 즉, 세정 개구부(412)에 노즐부(550)가 삽입되면, 세정액 밸브 유닛(530)을 통해 세정액 공급원(420)의 세정액(S)이 공급되어, 노즐부(550)의 유로(551)를 세정하며, 세정 개구부(412)에는 제4 유로(L4)를 통해 세정액(S)이 공급되어, 노즐부(550)의 외부를 세정할 수 있다. 다만, 실시예에 따라서는, 세정액(S)에 건조가스(DG)가 혼합되어 공급될 수 있다. 즉, 노즐부(550)의 세정시에, 세정액(S)과 함께 건조가스(DG)를 공급하여, 세정 효과를 향상시킬 수도 있다.
다음으로, 도 14를 참조하면, 노즐부(550)가 건조될 수 있다. 즉, 노즐부(550)의 유로(551)와 외부가 세정된 후에는, 세정액 밸브 유닛(530)을 통해 건조가스 공급원(430)의 건조가스(DG)가 공급되어, 노즐부(550)의 유로(551)를 건조하며, 세정 개구부(412)에는 제5 유로(L5)를 통해 건조가스(DG)가 공급되어, 노즐부(550)의 외부를 건조할 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 10a, 도 10b 및 도 17을 참조하여, 일 실시예의 약액 공급 시스템의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 17을 참조하면, 약액 디스펜싱 장치(500)의 노즐부(550)를 약액조(300)의 개구부(320) 상부로 이동할 수 있다(S10).
다음으로, 도 10a 및 도 17을 참조하면, 노즐부(550)를 하강하여 약액조(300)에 저류된 약액(CL)을 흡입하며, 카메라 유닛(540)을 통해 노즐부(550)에 흡입되는 약액(CL)의 수위(LL)를 모니터링 할 수 있다(S20).
다음으로, 도 1 및 도 17을 참조하면, 노즐부(550)를 상승시킨 후, 노즐부(550)를 피처리 기판인 웨이퍼(W)의 상부로 이동할 수 있다(S30).
다음으로, 도 10b 및 도 17을 참조하면, 웨이퍼(W)의 상부에서 노즐부(550)를 하강하고, 웨이퍼(W)의 표면에 약액(CL)을 토출하며, 카메라 유닛(540)을 통해 토출되는 약액(CL)의 수위(LL) 및 모니터링할 수 있다(S40).
다음으로, 도 1 및 도 17을 참조하면, 노즐부(550)를 상승하고 노즐부(550)를 세정 장치(400)로 이동할 수 있다(S50).
다음으로, 도 1 및 도 17을 참조하면, 노즐부(550)를 세척 및 건조할 수 있다(S60)
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 약액 공급원
200: 약액 순환 장치
300: 약액조
400: 세정 장치
500: 약액 디스펜싱 장치
600: 스핀 코팅 장치

Claims (20)

  1. 약액이 유입되는 유입구, 상기 유입구를 통해 유입된 상기 약액이 일시적으로 저류(貯留)되는 개구부, 및 상기 개구부 내에 저류된 상기 약액이 유출되는 유출구를 포함하는 약액조;
    상기 약액조의 상기 유입구로 상기 약액을 공급하는 공급 유로 및 상기 약액조의 상기 유출구에서 회수된 상기 약액을 상기 공급 유로로 재공급하는 회수 유로를 포함하는 약액 순환 장치;
    상기 약액 순환 장치의 상기 공급 유로로 상기 약액을 공급하는 약액 공급원; 및
    상기 약액조의 상기 개구부로 이동하여 상기 개구부에 저류된 상기 약액을 흡입하여 임시 저장하며, 피처리 기판으로 이동하여 임시 저장된 상기 약액을 상기 피처리 기판 상에 토출하는 약액 디스펜싱 장치를 포함하는 약액 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약액 순환 장치는 상기 약액조와 연결되어 순환 유로를 형성하는 약액 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 약액 순환 장치는,
    상기 공급 유로 상에 배치되어 상기 약액을 가압하는 순환 펌프;
    상기 공급 유로 상에 상기 순환 펌프의 후단에 배치되어 상기 약액의 파티클들을 필터링하는 필터; 및
    상기 공급 유로 및 상기 회수 유로를 연결하는 약액 저장부를 더 포함하는 약액 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 순환 펌프는 자기부상 원심 펌프(magnetic levitation pump)인 약액 공급 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 약액 순환 장치는 복수의 약액 순환 장치를 포함하며,
    상기 약액조는 상기 복수의 약액 순환 장치에 각각 공급된 상기 약액이 각각 저류되는 복수의 개구부를 포함하는 약액 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 약액 순환 장치 중 적어도 두 개는,
    상기 복수의 개구부에 각각 적어도 일부가 동일한 종류의 약액을 공급하거나,
    상기 복수의 개구부에 각각 상이한 종류의 약액을 공급하는 약액 공급 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 약액 디스펜싱 장치는 복수의 약액 디스펜싱 장치를 포함하며,
    상기 복수의 약액 디스펜싱 장치는 상기 복수의 개구부에 저류된 상기 약액을 각각 흡입하는 약액 공급 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 약액 디스펜싱 장치는,
    아암;
    상기 아암에 연결되어 이동하며, 내부 공간을 갖는 시린지부;
    상기 시린지부의 상기 내부 공간의 압력을 조절하는 시린지 펌프;
    상기 시린지부에 체결되며 상기 내부 공간과 연통되어 상기 시린지 펌프의 동작에 따라 상기 약액을 흡입 또는 토출하는 노즐부; 및
    상기 시린지부에 연결되어 상기 내부 공간에 세정액을 공급하는 세정액 밸브 유닛을 포함하는 약액 공급 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 약액 디스펜싱 장치는,
    상기 노즐부에 흡입되는 상기 약액의 수위와, 상기 노즐부에서 토출되는 상기 약액의 수위를 촬영하는 카메라 유닛을 더 포함하는 약액 공급 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 노즐부는 투광성 재질로 이루어지며,
    상기 카메라 유닛은 상기 노즐부에 투영된 상기 약액의 수위를 촬영하는 약액 공급 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 노즐부는 전도성 물질을 포함하며,
    상기 시린지부는 상기 노즐부에 접속된 접지 전극을 갖는 약액 공급 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 카본 나노 튜브(carbon nano tube) 및 카본 블랙(carbon black) 중 적어도 하나를 포함하는 약액 공급 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 시린지 펌프는 상기 노즐부를 통해 흡입되는 상기 약액의 양이 상기 노즐부를 통해 토출되는 상기 약액의 양보다 크도록 상기 내부 공간의 압력을 조절하는 약액 공급 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 노즐부를 세정하는 세정 장치를 더 포함하며,
    상기 세정 장치는,
    상기 노즐부가 수용되는 세정 개구부를 갖는 몸체부;
    상기 세정 개구부에 세정액을 공급하는 세정액 공급원; 및
    상기 세정 개구부에 건조 가스를 공급하는 건조가스 공급원을 포함하는 약액 공급 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 세정 장치는,
    상기 세정 개구부에 상기 세정액과 상기 건조 가스를 순차적으로 공급하거나,
    상기 세정 개구부에 상기 세정액과 상기 건조 가스를 혼합하여 공급하는 약액 공급 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 약액조는,
    팽창 또는 수축하는 신축성 있는 재질로 이루어지며, 팽장되면 상기 개구부를 커버하여 상기 개구부에 저류된 상기 약액을 외부와 차단하는 커버부를 더 포함하는 약액 공급 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 커버부는,
    내부 압력의 변화에 따라 팽창 또는 수축하여 상기 개구부를 폐쇄 또는 개방하는 벌룬(balloon); 및
    상기 벌룬에 액체 또는 기체를 공급 또는 회수하여 상기 벌룬의 상기 내부 압력을 조절하는 압력 공급원을 포함하는 약액 공급 시스템.
  18. 공급된 약액을 제1 방향으로 가압하여 외부 장치로 공급하는 공급 유로; 및
    상기 외부 장치에서 유출된 상기 약액을 회수하여 상기 공급 유로로 재공급하는 회수 유로를 포함하며,
    상기 공급 유로 상에는, 상기 약액을 가압하는 순환 펌프와, 상기 순환 펌프의 후단에 배치되어 상기 약액의 파티클들을 필터링하는 필터와, 상기 공급 유로 및 상기 회수 유로를 연결하는 약액 저장부를 포함하는 약액 순환 장치.
  19. 아암;
    상기 아암에 연결되며, 내부 공간을 갖는 시린지부;
    상기 내부 공간에 배치되며 상기 내부 공간의 압력을 조절하는 시린지 펌프;
    상기 시린지부에 체결되며 상기 내부 공간과 연통되어 상기 시린지 펌프의 동작에 따라 피처리액을 흡입 또는 토출하고, 투광성 재질로 이루어진 노즐부; 및
    상기 시린지부에 연결되어 상기 내부 공간에 세정액을 공급하는 세정액 밸브 유닛을 포함하는 약액 디스펜싱 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 노즐부에 흡입되는 상기 피처리액의 수위와, 상기 노즐부에서 토출되는 상기 피처리액의 수위를 촬영하는 카메라 유닛을 더 포함하며,
    상기 카메라 유닛은 상기 노즐부에 투영된 상기 피처리액의 수위를 촬영하는 약액 디스펜싱 장치.
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