KR20230141344A - 약액 탱크 및 이를 가지는 약액 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 약액 공급 장치에 관한 것으로서, 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 약액을 공급하는 노즐로 약액을 공급하는 펌프; 및 상기 노즐과 상기 펌프 사이에 연결되어 상기 약액 내에 용존된 기체를 제거할 수 있는 버블 제거 배관;을 포함하고, 상기 버블 제거 배관은, 일단에서 타단으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 형태의 제 1 배관; 및 상방에서 하방으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 형태의 제 2 배관;을 포함하며, 상기 제 1 배관 및 제 2 배관은 직렬적으로 연결되어 상기 약액이 상기 제 1 배관 및 제 2 배관을 따라 이동될 때 상기 약액 내에 용존된 기체를 제거할 수 있다.

Description

약액 탱크 및 이를 가지는 약액 공급 장치{Chemical agent supply tank and and apparatus for suppling chemical agent supply with the tank}

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 약액 탱크 및 이를 가지는 약액 공급 장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조를 위해서 다양한 공정을 수행하기 위한 다양한 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 이러한 반도체 공정 중 포토리소그래피 공정(photo-lithography process)은 기판 상에 소정의 포토레지스트 패턴(photoresist pattern)을 형성시키는 공정이다. 이러한 포토리소그래피 공정은 주요하게 코팅 공정, 열처리 공정, 노광 공정(exposure process), 및 현상 공정(develop process)을 포함할 수 있고, 복수의 장치들을 이용해서 수행되고 있다. 이러한 포토리소그래피 공정은 반도체 소자의 집적도를 결정해주기 때문에 반도체 제조 공정 능력을 판단할 수 있는 기준으로 평가되고 있다.

최근, 반도체 소자의 고집적화와 생산성 향상을 위하여, 코팅 공정, 열처리 공정, 및 현상 공정이 하나의 포토 트랙(photo track) 장치에 결합되어 자동화되고 있다. 나아가, 노광 장치도 이러한 포토 트랙 장치와 인-라인으로 배치되어 전술한 공정들이 연속적으로 수행될 수 있도록 구성됨에 따라서, 생산성이 크게 향상되었다.

기판의 대구경화와 더불어, 포토 트랙 장치 내에서 코팅 공정을 수행하기 위한 기판들을 이송하는 로봇과 현상 공정을 수행하기 위한 기판들이 서로 간섭됨에 따라서 처리 효율성이 저하되고 있다. 이에 따라, 이러한 간섭을 줄이기 위하여, 코팅 공정과 현상 공정을 층으로 분리하는 다층 구조의 포토 트랙 설비가 개발되고 있다.

한편, 코팅 공정 및 기타 공정들을 수행하기 위해서, 기판 상에 도포되는 약액은 약액 공급 장치에 의해 일정량씩 기판 표면에 분배된다. 약액 공급 장치는 약액을 보관하는 탱크를 포함한다. 상기 탱크의 외부는 약액을 기체의 가압에 의해 공급되도록 하는 가압 탱크가 감싸고 있으며, 상기 가압 탱크에 의해 가압되는 기체의 의해 약액이 배관을 따라 기판 상에 공급된다.

그러나, 기체를 가압하여 약액을 공급하는 방식을 이용할 경우, 약액 내에 버블(bubble)이 발생하거나, 약액 자체 내에서 버블이 형성되는 경우가 있다. 또, 약액 배관 내에서 연결부의 느슨함이나 약액 교환시 버블이 완벽하게 제거되지 못한 경우 등과 같이 다양한 원인에 의해 버블이 발생할 수 있다. 이러한 버블을 포함하는 약액은 기판 상에 도포된 후 후공정이 진행될 때, 버블에 의해 결함이 발생하거나 혹은 공정 트러블(trouble)을 발생시켜 생산성에 차질을 주게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기체를 가압하여 약액을 공급하는 방식을 이용할 때, 약액 내에 버블이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 약액 탱크 및 이를 가지는 약액 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 약액 탱크는, 약액을 저장하는 내부공간을 구비하는 용기; 및 상기 용기 내에 구비되며, 상기 약액을 가압하여 약액 배출 배관을 통해 상기 약액을 이송시키기 위한 가압수단;을 포함하고, 상기 가압수단은, 다이아프램(diaphragm) 구조로 되어 있어 상기 용기 내로 공급되는 가스의 압력에 따라 상기 용기의 상하부로 이동할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 용기의 상부에는 상기 가스가 유출되거나, 혹은 유입되는 가스 배관이 연결될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 가압수단은 상기 가스 배관을 따라 공급되는 상기 가스에 의해 체적이 증가하여 상기 약액을 가압할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 가압수단은 상기 가스 배관을 따라 외부로 배출되는 상기 가스에 의해 체적이 감소할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 배관은, 상기 가스를 공급하는 가스 공급 배관; 및 상기 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 배관;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스 배출 배관은 상기 가스 공급 배관의 어느 일부에 연결되어 밸브의 개폐에 따라 상기 가스를 상기 용기 내부로 공급하거나, 혹은 상기 가스 배출 배관을 따라 상기 가스를 외부로 배출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 용기의 하부에는 상기 내부공간으로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 배관이 연결될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 가압수단의 재질은 폴리에틸렌 수지를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 용기 내부로 공급되어 상기 가압수단의 체적을 변화시키는 상기 가스는 상기 약액과 직접적으로 접촉되지 않을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 가스는 질소가스(N-₂)를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 약액 공급 장치는, 다이아프램(diaphragm) 구조로 되어 있어 용기 내로 공급되는 가스의 압력에 따라 상기 용기의 상하부로 이동가능한 가압수단을 구비하는 약액 탱크; 및 상기 약액 탱크 내에 저장된 약액을 가압하여 노즐로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 라인;을 포함하고, 상기 상기 용기의 상부에는 상기 가스가 유출되거나, 혹은 유입되는 가스 배관이 연결되며, 상기 가스 배관은, 상기 가스를 공급하는 가스 공급 배관; 및 상기 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 배관;을 포함하고, 상기 가스 배출 배관은 상기 가스 공급 배관의 어느 일부에 연결되어 밸브의 개폐에 따라 상기 가스를 상기 용기 내부로 공급하거나, 혹은 상기 가스 배출 배관을 따라 상기 가스를 외부로 배출하며, 상기 용기의 하부에는 상기 내부공간으로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 배관이 연결되고, 상기 용기 내부로 공급되어 상기 가압수단의 체적을 변화시키는 상기 가스는 상기 약액과 직접적으로 접촉되지 않을 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 여러 실시예들에 따르면, 다이아프램 튜브 내 가스 주입을 통한 다이아프램 튜브 체적 변화를 통해 버퍼 탱크 내에서 약액과 가스의 접촉을 차단함으로써, 약액 탱크내 가스 가압방식에 따른 버블 발생 요인을 최소화할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

또한, 약액 공급 장치 내부에 발생된 버블을 제거하기 위해 약액을 공급하는 노즐과 연결된 배관의 어느 일부에 배관의 직경을 상이하게 제어함으로써, 약액 내에 포함된 버블을 제거할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 탱크의 구조에 따른 약액 내에 버블일 발생하지 않도록 차단하는 과정을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 배관의 구조에 따른 약액 내에 포함된 버블의 제거 과정을 보여주는 개략적인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 나타내는 개략적인 평면도이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 인덱스 모듈(100), 공정 처리 모듈(200)을 포함한다. 인덱스 모듈(100)은 로드 포트(120), 이송 프레임(140)을 포함한다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 및 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 배열될 수 있다. 본 명세서에서, 로드 포트(120), 이송 프레임(140) 및 공정 처리 모듈(200)이 배열된 방향을 제1 방향(12)(또는, x축 방향), 상부에서 볼 때 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)(또는, y축 방향), 제1, 2 방향(12, 14)을 포함한 평면(xy 평면)과 수직한 방향을 제3 방향(16)(또는, z축 방향)이라 지칭한다.

로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 복수의 로드 포트(120)는 제2 방향(14)을 따라 배치될 수 있다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(200)의 공정 효율, 생산 효율 등에 따라 증감할 수 있다. 캐리어(130)는 FOUP(Front Opening Unified Pod)이 사용될 수 있고, 캐리어(130) 내부에는 복수의 기판(W)들을 수평하게 수납하기 위한 슬롯이 형성될 수 있다.

공정 처리 모듈(200)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 공정 챔버(260)를 포함한다. 이송 챔버(240)는 제1 방향(12)에 평행하게 연장 형성되고, 길이 방향의 양측에 공정 챔버(260)들이 배치될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 적층되게 배치될 수 있다. 한편, 공정 챔버(260)들은 이송 챔버(240)의 일측에만 배치될 수도 있다.

버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치되고, 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220) 내부에는 기판(W)이 배치되는 슬롯이 형성된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140) 및 이송 챔버(240)와 개방되거나, 개폐가 가능하도록 형성될 수 있다.

이송 프레임(140)은 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142) 및 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 제2 방향(14)에 평행하게 연장 형성되고, 인덱스 로봇이(144)이 설치되어 제2 방향(14)을 따라 이동될 수 있다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 인덱스암(144c)을 포함한다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합되고, 베이스(144a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동가능하고 회전가능하게 설치된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수가 제공되어 각각 개별 구동될 수 있다. 각각의 인덱스암(144c)은 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200), 또는 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송시 사용될 수 있다.

이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 또는 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 제1 방향(12)에 평행하게 연장 형성되고, 메인 로봇(244)이 설치되어 제1 방향(12)을 따라 이동될 수 있다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 메인암(244c)을 포함한다. 베이스(244a)는 가이드 레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합되고, 베이스(244a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동가능하고 회전가능하게 설치된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수가 제공되어 각각 개별 구동될 수 있다.

공정 챔버(260)에는 기판(W)에 대해 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)[도 2 참조]가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 공정에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 한편, 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있고, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수도 있다.

기판 처리 장치(300)[도 2 참조]는 기판(W)을 가열 처리하는 가열 공정 및 냉각 처리하는 냉각 공정을 수행할 수 있다. 또, 기판 처리 장치(300)[도 2 참조]는 기판(W)을 액 처리하는 세정 공정을 수행할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 기판 처리 장치(300)를 가열 장치로 예시하여 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 기판 처리 장치는 식각 장치, 포토리소그래피 장치 등도 적용 가능함을 밝혀 둔다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)를 보여주는 개략적인 단면도이다. 기판 처리 장치(300)는 기판(W) 상에 감광액(Photoresist)을 도포하는 코팅 장치로 사용되거나, 혹은 기판(W)의 세정 장치로 사용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 하우징(310), 처리 용기부(320), 승강부(330), 기판 지지부(340), 지지 구동부(350), 베이스부(360), 액 토출부(370), 기류 공급부(380)를 포함한다.

하우징(310)은 내부 공간을 제공한다. 하우징(310)의 일측은 개구(미도시)가 형성되어 기판(W)이 반출입되는 통로로 사용될 수 있다. 개구에는 도어(미도시)가 설치되어 개구를 개폐할 수 있다. 기판 처리 공정시에 개구가 차단되어 하우징(310) 내부 공간이 밀폐된다. 하우징(310)의 일측에는 배기구(315, 316)가 형성되어, 하우징(310) 내에 형성된 기류가 외부로 배기될 수 있다.

처리 용기부(320)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 처리 용기부(320)는 상부가 개방된다. 처리 용기부(320)는 복수의 회수통(322, 324, 326)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 3개의 제1, 2, 3 회수통(322, 324, 326)을 가지는 것을 상정하여 설명하지만, 회수통의 개수는 증감 가능하다. 회수통(322, 324, 326)은 상하 방향[또는, 제3 방향(16)]을 따라 이격 배치되게 제공된다. 또한, 회수통(322, 324, 326)은 상하로 적층될 수 있게 제공된다. 각각의 제1 회수통(322), 제2 회수통(324), 제3 회수통(326)은 공정에 사용된 처리 액 중 서로 상이한 처리 액을 회수할 수 있다. 처리 용기부(320)에는 상하 방향[또는, 제3 방향(16)]으로 형성되어 기판 처리를 마친 처리 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간(R1, R2, R3)이 제공된다.

제1 회수통(322)은 기판 지지부(340)를 둘러싸고, 제2 회수통(324)은 제1 회수통(322)을 둘러싸며, 제3 회수통(326)은 제2 회수통(324)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 회수통(322, 324, 326)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 제1 회수통(322)의 내측 공간(R1), 제1 회수통(322)과 제2 회수통(324)의 사이 공간(R2), 제2 회수통(324)과 제3 회수통(326)의 사이 공간(R3)은 처리 액이 유입되는 유입 공간(R1, R2, R3)으로 기능한다. 각각의 회수통(322, 324, 326)은 저면부 아래로 각각의 회수관이 연장되어, 유입 공간(R1, R2, R3)에 유입된 처리 액이 배출될 수 있다. 배출된 처리 액은 외부의 처리 액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.

승강부(330)는 회수통(322, 324, 326)에 결합되어 회수통(322, 324, 326)을 승강시킨다. 제1 승강부(332)는 제1 회수통(322), 제2 승강부(334)는 제2 회수통(324), 제3 승강부(336)는 제3 회수통(326)에 각각 연결된다. 각각의 승강부(332, 334, 336)는 각각의 구동 유닛(333, 335, 337)에 연결되어 상하 이동에 대한 구동력을 전달받을 수 있다. 승강부(330)는 각각의 회수통(322, 324, 326)의 높이를 제어하여 유입 공간(R1, R2, R3)의 크기, 높이, 위치 등을 조절할 수 있다.

기판 지지부(340)는 하우징(310)의 내부 공간에서 기판(W)을 지지하고 회전시킨다. 기판 지지부(340)는 처리 용기부(320) 내측 공간에 배치된다. 기판 지지부(340)는 회전 지지판(341), 고정 지지판(342)을 포함한다.

회전 지지판(341)은 상부에서 바라볼 때 대략 원형의 상부 테두리를 가진다. 회전 지지판(341)은 고정 지지판(342)의 외측 영역에 위치된다. 회전 지지판(341)은 지지 구동부(350)에 의해 회전된다. 회전 지지판(341) 상에는 지지핀(346), 척핀(347)이 제공된다. 고정 지지판(342)은 상부에서 바라볼 때 대략 원형의 상부 테두리를 가진다. 고정 지지판(342)은 기판 지지부(340)의 중앙 영역에 위치된다.

지지 구동부(350)는 기판 지지부(340)를 회전시키거나 승강시킬 수 있다. 지지 구동부(350)는 기판 지지부(340) 회전 지지판(341)에 연결된다. 지지 구동부(350)는 구동축부(352) 및 구동기(354)를 포함한다. 구동축부(352)는 구동기(354)에 의해 회전되어 회전 지지판(341)이 회전되게 한다. 또한, 구동기(354)에 의해 구동축부(352)가 상하 방향으로 이동되거나 신축되어 기판 지지부(340)의 높이가 조절될 수 있다.

베이스부(360)는 처리 용기부(320)를 감싸며 상부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 베이스부(360)는 바닥부(361)와 벽부(363)를 포함한다. 베이스부(360)는 컵 형상으로 제공된다. 바닥부(361)는 원판 형상으로 제공되고 배기관(365)이 연결될 수 있다. 벽부(363)는 바닥부(361)의 측단으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 베이스부(360)는 내산성이 높은 수지 소재로 제공될 수 있다. 베이스부(360)는 실질적으로 처리 용기부(320)의 전체의 외벽으로 기능한다.

액 토출부(370)[또는, 전면 액 토출부(370)]는 기판 처리 공정시 기판(W)으로 처리 액을 공급한다. 액 토출부(370)는 기판(W)의 전면으로 처리 액을 공급한다. 액 토출부(370)는 처리 액을 공급할 수 있는 노즐(372) 및 배관(374)으로 구성되며, 액 토출부(370)의 일단은 후술할 약액 공급 장치(400)[도 3 참조]에 연결된다. 배관(374)의 어느 일부에는 처리 액 내에 잔존하는 버블(bubble)을 제거할 수 있도록 버블 제거 배관(376)이 연결된다. 버블 제거 배관(376)에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다.

일 예로서, 감광액과 같은 처리 액이 액 토출부(370)에 구비된 노즐(372)에서 토출되어 기판(W) 전면 상에 코팅될 수 있다. 다른 예로서, IPA와 같은 유기 용제가 액 토출부(370)에 구비된 노즐(372)에서 토출되어 기판(W) 전면을 건조시킬 수 있다.

기류 공급부(380)는 하우징(310)의 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급부(380)는 팬(382), 기류 공급 라인(384), 필터(386)을 포함한다. 팬(382)은 하우징(310) 상부에 설치되어 하우징(310) 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급 라인(384)은 외부의 에어를 하우징(310)에 공급한다. 필터(386)는 에어에 포함된 불순물을 필터링한다.

배기구(315, 316)는 가스 배기 장치(미도시)와 연결된다. 각각의 배기구(315, 316)는 가스 배기 장치(미도시)의 메인 배기 라인(미도시)에 각각 연결된다. 또한, 복수의 기판처리 장치(300)들의 배기구(315, 316)가 가스 배기 장치(미도시)의 메인 배기 라인(미도시)에 각각 연결될 수 있다. 도 3에서는 두개의 배기구(315, 316)를 예시하지만, 약액 종류, 공정 부산물의 종류 등에 따라 배기구의 개수는 증감 가능하며 각각의 배기구가 가스 배기 장치(미도시)의 메인 배기 라인(미도시)으로 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.

도 3을 참조하면, 약액 공급 장치(400)는 기판 처리 장치(300) 내의 노즐(372)로 약액을 공급한다. 약액 공급 장치(400)는, 약액 저장부(402), 제 1 약액 공급부(404) 및 제 2 약액 공급부(406)를 포함한다.

먼저, 약액 저장부(402)는 약액 공급원(410) 및 트랩 탱크(420)를 포함한다. 약액 공급원(410)은 약액을 저장한다. 약액 공급원(410)은 약액이 수용되는 수용 공간을 가진다. 약액 공급원(410)은 처리액이 수용된 보틀(bottle)일 수 있다. 일 예에서, 약액은 플루오르(F)를 포함하는 감광액일 수 있다.

약액 공급 라인(460)은 약액 공급원(410)으로부터 노즐(372)로 약액을 공급한다. 트랩 탱크(420)는 약액 공급 라인(460)에 흐르는 약액의 기포를 1차적으로 제거한다. 트랩 탱크(420)는 약액 공급 라인(460)에서 노즐(372)과 약액 공급원(410) 사이에 위치된다.

약액 공급 라인(460)과 약액 저장부(402) 사이에는 제 1 약액 공급부(404) 및 제 2 약액 공급부(406)가 위치한다. 제 1 약액 공급부(404) 및 제 2 약액 공급부(406)는 약액 저장부(402)에서부터 공급되는 약액에 화학적 처리를 부가할 수 있다.

제 1 약액 공급부(404)는 제 1 버퍼 탱크(452), 필터(450) 및 디가스 모듈(454)를 포함한다. 트랩 탱크(420)로부터 공급된 약액은 제 1 버퍼 탱크(452)에서 대기하며, 이후 필터(450)를 거쳐 디가스 모듈(454)로 이송된다. 이하에서, 제 1 버퍼 탱크(452)는 약액 탱크를 의미한다.

제 1 버퍼 탱크(452)는 트랩 탱크(420)로부터 공급된 약액을 저장한다. 이후에 필터(450)로 약액을 이송하기 위해서, 일반적으로 N₂ 가스를 이용하여 제 1 버퍼 탱크(452)를 가압하여 약액을 후속 공정 유닛으로 이송하게 된다. N₂ 가압시, N₂ 기체가 약액 내에 용해된다. N₂ 기체가 용해된 약액은 필터(450) 및 디가스 모듈(454)을 통해 이송된다.

그러나, 약액 내에 용존된 N₂ 기체가 완벽하게 제거되지 않은 상태에서 밸브 및 피팅(fitting) 등을 거치면서 용존된 N₂ 기체가 기포화되어 약액 코팅시 반도체 기판(W)의 불량의 원인으로 제공된다.

이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 N₂ 가스를 이용하여 약액을 후단에 위치한 필터(450)로 공급하되, 다이아프램(diaphragm) 구조로 제 1 버퍼 탱크(452)를 구성하여 약액을 공급한다. 제 1 버퍼 탱크(452)에 대한 구성 및 약액 공급 방법은 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세하게 후술한다.

필터(450)는 약액 공급 라인(460)에 흐르는 처리액의 불순물을 여과한다. 약액은 필터(450)를 통과하는 과정에서 불순물이 여과된다. 예컨대, 약액은 필터(450)의 일단으로 유입되어 타단으로 유출될 수 있다. 필터(450)의 일단과 타단 사이에는 복수의 타공들이 형성된다. 이러한 타공은 포집 크기를 가진다. 즉, 포집 크기 이상의 불순물은 필터(450)에 의해 여과된다.

필터(450)에 의해 불순물이 여과된 약액은 디가스 모듈(454)로 이송된다. 디가스 모듈(454)은 약액 내부의 용존가스를 제거하기 위하여 진공 탈가스를 수행할 수 있다.

또한, 제 2 약액 공급부(406)는 제 2 버퍼 탱크(442), 가스탱크(444), 약액펌프(440) 및 밸브(470)를 포함한다.

제 2 버퍼 탱크(442)는 진공 탈가스 처리가 된 약액을 코팅공정이 진행되기 전까지 저장한다. 제 2 버퍼 탱크(442)에서 대기상태로 장시간 약액이 보관되면서, 약액과 접하고 있는 O₂ 기체가 일정부분 용해될 가능성이 있다. 약액 내에 용해된 O₂ 기체는 기포화되어 코팅공정 불량의 원인으로 제공된다.

약액펌프(440) 및 밸브(470)에 의해서 약액이 노즐(372)로 공급된다. 구체적으로, 약액펌프(440)는 약액 공급 라인(460)에 흐르는 처리액이 노즐(372)을 향하는 방향으로 공급되도록 약액 공급 라인(460)을 가압한다. 약액펌프(440)으로부터 공급되는 약액은 밸브(470)의 개폐에 의해 노즐(372)로 공급된다.

즉, 제 2 약액 공급부(406) 구간에서 약액이 장시간 보관되면서 약액과 접하고 있는 O₂ 기체가 일정부분 약액 내에 용해된다. 이때, O₂ 기체가 약액 내에 함께 용존되어 약액 공급 라인(460)을 따라 약액이 이송될 때, 용존된 기체가 기포화되어 코팅공정 불량을 야기할 수 있다.

이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 약액 공급 라인(460)에 설치된 밸브(470)와 액 토출부(370) 사이에 버블 제거 배관(376)을 형성하였다. 이하에서, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 버블 제거 배관(376)에 대해서 구체적으로 후술한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 탱크의 구조에 따른 약액 내에 버블일 발생하지 않도록 차단하는 과정을 보여주는 개략적인 도면이다.

도 4를 참조하면, 제 1 버퍼 탱크(452)는 약액을 저장하는 내부공간을 구비하는 용기(453) 및 약액을 가압하여 약액 배출 배관을 통해 상기 약액을 이송시킬 수 있도록 용기(453) 내에 구비되는 가압수단(455)을 포함한다. 상기 가스는 질소가스(N-₂)를 포함할 수 있으나, 질소가스 이외에도 공정을 진행함에 있어 별다른 문제가 발생하지 않는다면 다른 가스로 대체 사용이 가능하다.

예컨대, 가압수단(455)은, 얇은 막 형태의 다이아프램(diaphragm, 455A) 구조로 되어 있어 용기(453) 내로 공급되는 가스의 압력에 따라 용기(453)의 상하부로 이동할 수 있다. 가압수단(455)의 재질은 폴리에틸렌 수지를 포함할 수 있다. 다이아프램(455A)이 일정 체적을 초과하여 상기 약액을 필요이상으로 외부로 배출하지 않도록, 용기(453)의 내벽의 어느 일부에 고정된다.

용기(453)의 상부에는 가스가 유출되거나, 혹은 가스가 유입되는 가스 배관(458, 459)이 연결된다. 가스 배관(458, 459)은 가스를 용기(453) 내로 공급하는 가스 공급 배관(458) 및 가스를 용기(453) 외부로 배출하는 가스 배출 배관(459)을 포함한다. 가스 배출 배관(459)은 가스 공급 배관(458)의 어느 일부에 연결되어 밸브(미도시)의 개폐에 따라 가스를 용기(453) 내부로 공급하거나, 혹은 가스 배출 배관(459)을 따라 가스를 용기(453) 외부로 배출할 수 있다.

또한, 용기(453) 내부로 공급되어 가압수단(455)의 체적을 변화시키는 가스는 약액과 직접적으로 접촉되지 않도록, 다이아프램(455A)에 의해 용기의 내부공간이 약액을 저장하는 공간과 가압하는 공간으로 구획된다. 용기(453)의 하부에는 약액을 저장할 수 있는 내부공간으로 약액을 공급하는 약액 공급 배관(456)이 연결된다. 또, 상기 약액을 후단에 위치한 필터(450, [도 3 참조])로 이송하기 위한 약액 배출 배관(457)이 연결된다. 도면에 도시되지는 않았으나 약액 공급 배관(456) 및 약액 배출 배관(457)은 모두 밸브(미도시)의 개폐에 따라 필요한만큼 용기(453) 내부로 약액을 공급받고 배출하게 된다.

구체적으로 도 5 및 도 6을 참조하면, 용기(453)의 상부에 형성된 가스 공급 배관(458)으로부터 가스가 공급될 경우, 가압수단(455)으로 구획되어 가스가 수용되는 공간에 상기 가스가 채워져 다이아프램(455A)이 상방에서 하방으로 이동되면서 가압수단(455)의 체적이 증가하게 된다. 가압수단(455)의 체적이 증가함에 따라 가압된 약액은 용기(453)의 하부에 형성된 약액 배출 배관(457)을 따라 후단으로 공급된다.

이후에 용기(453)의 상부에 형성된 가스 배출 배관(459)으로 가스가 배출될 경우, 가압수단(455)으로 구획되어 가스가 수용되는 공간에 채워진 가스가 배출됨에 따라 다이아프램(455A)이 하방에서 상방으로 이동되면서 가압수단(455)의 체적이 감소하게 된다. 가압수단(455)의 체적이 감소함에 따라 약액은 용기(453)의 하부에 형성된 약액 공급 배관(456)을 따라 용기(453) 내에 구비된 약액 저장 공간으로 공급된다.

한편, 제 1 버퍼 탱크(452)에서 약액을 가압할 때, 다이아프램(455A)을 이용함으로써, 질소가스(N₂)에 의해 약액 내에 버블이 발생하는 것을 원천적으로 차단하였다. 그러나, 약액이 이송되는 라인을 따라 곳곳에 배치된 피팅(fitting), 배관의 구조 및 약액 저장 시간의 장기화 등으로 인해 약액 내에 버블이 발생할 수도 있다. 이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 제 1 버퍼 탱크(452)의 구조 뿐 아니라, 노즐(372)로 약액이 공급되기 이전에 버블 제거 배관(376)을 통해 약액 내에 존재하는 버블을 제거하는 공정을 수행하게 된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 배관의 구조에 따른 약액 내에 포함된 버블의 제거 과정을 보여주는 개략적인 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 버블 제거 배관(376)은 노즐(372)과 약액펌프(440) 사이에 연결되어 약액(Photoesist, 이하, PR) 내에 용존된 기체를 제거할 수 있다. 버블 제거 배관(376)은, 일단에서 타단으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 형태의 제 1 배관(377) 및 상방에서 하방으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 형태의 제 2 배관(378)을 포함한다.

예컨대, 제 1 배관(377) 및 제 2 배관(378)은 직렬적으로 연결되어 상기 약액(PR)이 제 1 배관(377) 및 제 2 배관(378)을 따라 이동될 때 약액(PR) 내에 용존된 기체를 제거될 수 있다. 제 1 배관(377) 및 제 2 배관(378)은 서로 직교하듯이 연결될 수 있다.

약액(PR) 내에 기포화된 기체를 제거하기 위해서, 배관 내에 흐르는 약액(PR)의 유속이 중요하다. 노즐(372)로 공급하기 직전의 약액(PR)의 유속은 버블 제거 배관(376) 이전의 약액(PR)의 유속보다 더 빠르게 제어되어야 한다. 이를 위해서, 버블 제거 배관(376)은 약액(PR)의 유속을 보다 빠르게 제어하기 위해 오리피스(orifice) 형태의 제 1 배관(377)을 이용하였다.

제 1 배관(377)은 약액(PR)의 유속을 빠르게 제어하기 위해서, 약액(PR)이 유입되는 일단의 직경은 약액(PR)이 유출되는 일단의 직경보다 크게 설계된다. 직경이 점점 좁아지는 형태의 배관을 약액(PR)이 통과하면서 약액(PR)의 속도가 빨라지게 되고, 이때 약액(PR)의 압력을 낮추어(압력 저하) 약액에 용존된 기체를 기포화시킬 수 있다.

제 1 배관(377)을 통과한 약액(PR)은 제 1 배관(377)과 유사한 구조를 갖는 제 2 배관(378)을 통과시킬 수 있다. 제 1 배관(377)은 x축 방향으로 형성되며, 제 2 배관(378)은 제 1 배관(377)과 수직한 z축 방향으로 연결된다.

제 2 배관(378)의 직경은 제 1 배관(377)의 직경보다 상대적으로 더 크며, 제 2 배관(378) 내에서 약액(PR)이 이송되면서 선회류를 발생시킬 수 있다. 제 2 배관(378)과 제 1 배관(377)이 서로 연결되는 부분과 반대되는 부분(제 2 배관(378)의 하부)은 노즐(372)과 연결된다. 노즐(372)은 제 2 배관(378)의 일단과 연결되며, 제 2 배관(378)이 노즐(372)과 연결된 부분의 약액 배출구의 직경은 버블 배기구(379)의 직경 보다 상대적으로 더 크게 형성될 수 있다.

제 2 배관(378)의 상부에는 약액(PR) 내에 용존된 기체가 외부로 배출되도록 버블 배기구(379)가 형성된다. 약액(PR)이 제 2 배관(378)의 내벽을 따라 이동될 때, 제 2 배관(378) 내에서 선회류가 발생됨으로써, 약액(PR) 내에 존재하는 기포를 버블 배기구(379)를 통해 배출할 수 있다. 여기서, 버블 배기구(379)에는 약액(PR)의 일부가 외부로 배출되지 않도록 약액 배출 방지부(379B)가 형성된다.

약액 배출 방지부(379B)는 기포화된 기체가 배출되는 배출 방향을 기준으로 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있으며, 약액 배출 방지부(379B)는 상기 배출 방향을 기준으로, 버블 배기구(379)의 내주면과 연결된 일단으로부터 타단으로 갈수록 상방으로 경사지게 형성될 수 있다. 또, 약액 배출 방지부(379B)는, 버블 배기구(379)의 내벽에 복수개가 지그재그 형태로 배치될 수 있다.

한편, 트랩 탱크(420), 제 1 버퍼 탱크(452), 필터(450), 제 2 버퍼 탱크(442), 가스탱크(gas tank; 444)의 일단은 가스를 포집하여 외부로 배출할 수 있는 드레인 탱크(472)와 연결된다. 여기서, 가스탱크(444)는 약액펌프(440)의 선단에 배치되며, 제 2 배관(378)에 구비된 버블 배기구(379)의 일단과 연결된다. 제 2 배관(378)에서 포집된 기포화된 기체는 버블 배기구(379)를 통해 가스탱크(444)로 이송되어 드레인 탱크(472)로 배출된다.

상술한 바와 같이, 1차적으로 오리피스 형태의 제 1 배관(377)을 통해 약액의 압력을 낮추어 용존된 기체를 기포화시킨 후, 2차적으로 경사진 관로를 통해 선회류를 발생시켜 상대적으로 비중이 작은 기포를 선회류의 중심에 포집한다. 이후 포집된 기포는 버블 배기구(379)에 구비된 벤트 홀(vent hole, 미도시)에 배압을 걸어 외부로 배출할 수 있다. 여기서, 상기 배압을 거는 구성은 가스탱크(444)와 제 2 배관(378)을 연결하고, 대기압인 가스탱크(444)와 제 2 배관(378)의 압력차를 이용하여 기포를 배출하는 것을 의미한다. 상기와 같은 배압을 걸기 위해서, 제 2 배관(378)의 약액(PR) 배출구의 직경은 벤트 홀(미도시)의 직경보다 상대적으로 더 크게 제어되어야 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 기판 처리 설비
100: 인덱스 모듈
200: 공정 처리 모듈
300: 기판 처리 장치
370: 액 토출부
372: 노즐
374: 배관
376: 버블 제거 배관
379: 버블 배기구
379B: 약액 배출 방지부
380: 기류 공급부
402: 약액 저장부
400: 약액 공급 장치
404: 제 1 약액 공급부
406: 제 2 약액 공급부
410: 약액 공급원
420: 트랩 탱크
440: 약액펌프
442: 제 2 버퍼 탱크
444: 가스탱크
450: 필터
452: 제 1 버퍼 탱크
454: 디가스 모듈
460: 약액 공급 라인
470: 밸브

Claims (11)

1. 약액을 저장하는 내부공간을 구비하는 용기; 및
   상기 용기 내에 구비되며, 상기 약액을 가압하여 약액 배출 배관을 통해 상기 약액을 이송시키기 위한 가압수단;을 포함하고,
   상기 가압수단은,
   다이아프램(diaphragm) 구조로 되어 있어 상기 용기 내로 공급되는 가스의 압력에 따라 상기 용기의 상하부로 이동하는,
   약액 탱크.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기의 상부에는 상기 가스가 유출되거나, 혹은 유입되는 가스 배관이 연결되는,
   약액 탱크.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가압수단은 상기 가스 배관을 따라 공급되는 상기 가스에 의해 체적이 증가하여 상기 약액을 가압하는,
   약액 탱크.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 가압수단은 상기 가스 배관을 따라 외부로 배출되는 상기 가스에 의해 체적이 감소하는,
   약액 탱크.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 가스 배관은,
   상기 가스를 공급하는 가스 공급 배관; 및
   상기 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 배관;을 포함하는,
   약액 탱크.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 가스 배출 배관은 상기 가스 공급 배관의 어느 일부에 연결되어 밸브의 개폐에 따라 상기 가스를 상기 용기 내부로 공급하거나, 혹은 상기 가스 배출 배관을 따라 상기 가스를 외부로 배출하는,
   약액 탱크.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기의 하부에는 상기 내부공간으로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 배관이 연결된,
   약액 탱크.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압수단의 재질은 폴리에틸렌 수지를 포함하는,
   약액 탱크.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기 내부로 공급되어 상기 가압수단의 체적을 변화시키는 상기 가스는 상기 약액과 직접적으로 접촉되지 않는,
   약액 탱크.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스는 질소가스(N-₂)를 포함하는,
    약액 탱크.
11. 다이아프램(diaphragm) 구조로 되어 있어 용기 내로 공급되는 가스의 압력에 따라 상기 용기의 상하부로 이동가능한 가압수단을 구비하는 약액 탱크; 및
    상기 약액 탱크 내에 저장된 약액을 가압하여 노즐로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 라인;을 포함하고,
    상기 상기 용기의 상부에는 상기 가스가 유출되거나, 혹은 유입되는 가스 배관이 연결되며,
    상기 가스 배관은,
    상기 가스를 공급하는 가스 공급 배관; 및
    상기 가스를 외부로 배출하는 가스 배출 배관;을 포함하고,
    상기 가스 배출 배관은 상기 가스 공급 배관의 어느 일부에 연결되어 밸브의 개폐에 따라 상기 가스를 상기 용기 내부로 공급하거나, 혹은 상기 가스 배출 배관을 따라 상기 가스를 외부로 배출하며,
    상기 용기의 하부에는 상기 내부공간으로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 배관이 연결되고,
    상기 용기 내부로 공급되어 상기 가압수단의 체적을 변화시키는 상기 가스는 상기 약액과 직접적으로 접촉되지 않는,
    약액 공급 장치.