KR100830586B1 - 기판을 노광하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

노광 장치는 투영광학계와 기판 사이의 광로 상에 제공된 액침노광유닛을 포함한다. 액침노광유닛은 광로 상에 위치하며 액체가 채워진 용기, 용기의 일측에 연결되어 용기에 액체를 공급하는 공급라인, 용기의 타측에 연결되어 용기 내의 액체를 드레인하는 제1 드레인라인, 그리고 제1 드레인라인에 연결되어 제1 드레인 라인을 흐르는 액체의 상태(property)를 측정하는 하나 이상의 제1 측정부를 구비하는 모니터링 유닛을 포함한다. 모니터링 유닛은 제1 드레인라인에 연결되어 상기 액체를 회수하는 회수라인, 상기 회수라인을 통하여 회수된 상기 액체를 저장하는 제1 배스, 그리고 상기 제1 배스에 연결되어 상기 제1 배스 내의 상기 액체가 흐르며 상기 제1 측정부가 설치되는 제1 분배라인을 더 구비한다.

액체, 배스, 측정부

Description

기판을 노광하는 장치 및 방법{Apparatus and method for exposing substrate}

본 발명의 특징과 형상, 효과는 이하의 상세한 설명 및 특허청구범위, 그리고 첨부된 도면을 통하여 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 노광 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모니터링 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모니터링 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 믹싱기에 회수라인과 보조 공급라인이 연결된 모습을 나타내는 도면이다.

도 5는 도 4의 믹싱기 내의 액체 흐름을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 제1 배스의 내부를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7은 도 6의 제1 배스에 도 5의 믹싱기를 설치한 모습을 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모니터링 유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 노광 방법을 나타내는 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 노광 장치 10 : 광원

20 : 조명광학계 30 : 레티클 스테이지

40 : 투영광학계 50 : 액침노광유닛

56 : 제1 드레인라인 57 : 회수라인

58 : 제2 드레인라인 60 : 웨이퍼 스테이지

100 : 모니터링 유닛 120 : 제1 배스

140, 160 : 제1 분배라인 200 : 믹싱기

320 : 제2 배스 340, 360 : 제2 분배라인

본 발명은 기판을 노광하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투영광학계와 기판 사이의 광로 상에 액체가 제공되는 노광 장치 및 방법에 관한 것이다.

대부분의 집적회로(integrated circuit)는 광학 리소그래피(optical lithography) 공정을 통하여 제조된다.

웨이퍼 상에 감광제(light sensitive photoresist)를 도포하여 얇은 층을 형성한 후, 감광제를 레티클을 통과한 광에 선택적으로 노출시킨다. 레티클은 가공될 특정 층에 대한 패턴 정보를 포함하고 있다. 다음, 감광제를 현상하면 레티클에 포 함된 패턴은 웨이퍼 상에 전사된다. 감광제는 하부의 막들을 에칭하기 위하여 마스크로 사용되거나 이온주입 도핑단계를 위한 마스크로 사용될 수 있다.

오늘날, 이와 같은 광학 리소그래피는 투영 노광 장치를 이용하여 이루어진다. 광은 고강도(high-intensity) 광원으로부터 제1 렌즈계(조명광학계)를 거쳐서 레티클을 향하며 레티클을 통과한다. 레티클은 광을 투과시키며, 투과된 광은 제2 렌즈계(투영광학계)에 의해서 모아지고 웨이퍼 상에 초점이 맞춰진다. 이와 같은 투영 노광 장치의 예들은 니콘사(社)의 미합중국 특허 제6,538,719호(issued to Takahashi et al.)와, 에이에스엠엘사(社)의 한국등록특허공보 제10-0571371호에 상세하게 개시되어 있다.

이와 같은 노광 장치는 레티클 상의 패턴들을 웨이퍼 상에 미세하게 인쇄하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 최근에는 비교적 높은 굴절율을 가진 유체(예를 들어, 순수)를 웨이퍼의 상부에 위치하는 제2 렌즈계와 웨이퍼 사이에 채우는 액침노광(immersion lithography)이 사용되고 있다. 액침노광에 의하면 향상된 분해능(resolution) 및 향상된 초점심도(Depth Of Focus:DOF)를 얻을 수 있다.

그러나, 종래의 노광 장치는 다음과 같은 문제점을 가진다.

제2 렌즈계와 웨이퍼 사이에 채워진 유체가 오염되거나 유체의 물성치(property)가 변한 경우, 액침노광은 유체의 상태에 따라 예민하게 반응하므로, 웨이퍼 상의 패턴이 손실되거나 패턴의 변형이 발생하며, 이로 인하여 수율(yield)이 저하된다. 따라서, 유체의 상태 또는 물성치의 변화 여부 및 변화량을 각각 상세하게 파악하는 것은 매우 중요하나, 종래의 노광 장치는 이와 같은 유체의 변화 를 측정할 수 없었으며, 유체의 변화에 대하여 무방비상태라는 문제점을 가지고 있다.

이와 같은 변화를 간과할 경우, 변형된 유체를 이용한 액침노광이 반복적으로 이루어지며, 이로 인하여 대량의 불량 웨이퍼가 발생될 우려가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 액침 노광시 투영광학계와 웨이퍼 사이에 제공되는 액체의 상태를 파악할 수 있는 노광 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 액침노광시 투영광학계와 웨이퍼 사이에 제공되는 액체의 상태를 다양하게 측정할 수 있는 노광 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 액침노광시 투영광학계와 웨이퍼 사이에 제공된 액체의 상태변화로 인하여 패턴 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 노광 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 액침노광시 투영광학계와 웨이퍼 사이에 제공된 액체의 상태를 파악하여 향상된 해상도와 향상된 초점심도를 얻을 수 있는 노광 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 노광하는 장치는 광을 방출하는 광 원, 상기 광원으로부터 방출된 광을 레티클 스테이지 상에 로딩된 레티클을 향하여 방출하는 조명광학계, 상기 레티클을 투과한 광을 기판 스테이지 상에 로딩된 기판을 향하여 조사하는 투영광학계, 그리고 상기 투영광학계와 상기 기판 사이의 광로 상에 액체를 제공하는 액체를 제공하는 액침노광유닛을 포함하되, 상기 액침노광유닛은 상기 광로 상에 위치하며, 상기 액체가 채워지는 용기, 상기 용기의 일측에 연결되어 상기 용기에 상기 액체를 공급하는 공급라인, 상기 용기의 타측에 연결되어 상기 용기 내의 상기 액체를 드레인하는 제1 드레인라인, 그리고 상기 제1 드레인라인에 연결되어 상기 제1 드레인라인을 흐르는 상기 액체의 물성치를 측정하는 하나 이상의 제1 측정부를 구비하는 모니터링 유닛을 포함한다.

이때, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 드레인라인에 연결되어 상기 액체를 회수하는 회수라인, 상기 회수라인을 통하여 회수된 상기 액체를 저장하는 제1 배스, 상기 제1 배스에 연결되어 상기 제1 배스 내의 상기 액체가 흐르며 상기 제1 측정부가 설치되는 제1 분배라인을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 배스에 연결되며 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체를 외부로 배출하는 제2 드레인라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 측정부 및 상기 제2 드레인라인을 연결하는 제1 보조 드레인라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 측정부는 이온분석설비(High Performance Ion Chromatography: HPIC) 또는 유도결합플라스마질량분광기(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometer) 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 배스에 상기 용기에 공급되는 상기 액체와 동일한 액체를 공급하는 보조공급라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 보조공급라인 상에 설치된 유량계(fluid meters)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 회수된 상기 액체를 유출하는 상기 회수라인의 일단이 연결되는 제1 유입구와 공급된 상기 액체를 유출하는 상기 보조공급라인의 일단이 연결되는 제2 유입구가 형성된 믹싱기를 더 포함할 수 있다. 상기 믹싱기에는 상기 제1 및 제2 유입구를 통하여 상기 믹싱기 내로 유입된 상기 액체들이 배출되는 복수의 배출구들이 형성될 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 회수라인 상에 제공되며 상기 믹싱기 내에 유입된 상기 액체들이 상기 제1 드레인라인을 향하여 역류하는 것을 방지하는 역류방지기를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 제1 배스는 상기 제1 배스 내의 공간을 연통하는 복수개의 공간들로 구획하는 하나 이상의 격벽들을 포함할 수 있다. 상기 격벽들은 상기 제1 배스의 천정면으로부터 수직하게 아래를 향하여 연장되는 제1 격벽, 상기 제1 배스의 바닥면으로부터 수직하게 위를 향하여 연장되는 제2 격벽을 포함할 수 있다.

한편, 상기 제1 측정부는 유기물 분석기(TOC analyzer), 용존산소 측정부(DO meter), 비저항 측정부(resitivity meter), 그리고 파티클 카운터(particle counter) 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 배스와 연결되며 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체가 흐르는 연통라인, 상기 연통라인과 연결되며 상기 연통라인 내의 상기 액체를 저장하는 제2 배스, 상기 제2 배스에 연결되어 상기 제2 배스 내의 상기 액체가 흐르는 하나 이상의 제2 분배라인, 상기 제2 분배라인 상에 설치되며 상기 제2 분배라인을 흐르는 상기 액체의 물성치를 측정하는 하나 이상의 제2 측정부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제2 배스에 상기 용기에 공급되는 상기 액체와 동일한 액체를 공급하는 보조공급라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 배스에 연결되며 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체를 외부로 배출하는 제2 드레인라인, 상기 제2 배스 및 상기 제2 드레인라인에 연결되며 상기 제2 배스 내에 저장된 상기 액체를 상기 제2 드레인라인으로 배출하는 제3 드레인라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 측정부 및 상기 제2 드레인라인을 연결하는 제1 보조 드레인라인, 상기 제2 측정부와 상기 제2 드레인라인을 연결하는 제2 보조 드레인라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 기판을 노광하는 장치는 광을 방출하는 광원, 상기 광원으로부터 방출된 광을 레티클 스테이지 상에 로딩된 레티클을 향하여 방출하는 조명광학계, 상기 레티클을 투과한 광을 기판 스테이지 상에 로딩된 기판을 향하여 조사하는 투영광학계, 상기 투영광학계와 상기 기판 사이의 광로 상에 제공되며 액체가 채워진 액상렌즈, 그리고 상기 액상렌즈로부터 상기 액체를 샘플링하여 상기 액체의 물성치를 측정하는 모니터링 유닛을 포함한다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 샘플링된 상기 액체를 저장하는 제1 배스, 상기 제1 배스에 연결되어 상기 제1 배스 내의 상기 액체가 흐르는 하나 이상의 제1 분배라인, 상기 제1 분배라인 상에 설치되며 상기 제1 분배라인을 흐르는 상기 액체의 물성치를 측정하는 하나 이상의 제1 측정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 액상렌즈에 채워지는 액체와 동일한 액체를 상기 제1 배스에 공급하는 보조공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.

또한, 상기 모니터링 유닛은 상기 제1 배스와 연결되며 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체가 흐르는 연통라인, 상기 연통라인과 연결되며 상기 연통라인 내의 상기 액체를 저장하는 제2 배스, 상기 제2 배스에 연결되어 상기 제2 배스 내의 상기 액체가 흐르는 하나 이상의 제2 분배라인, 상기 제2 분배라인 상에 설치되며 상기 제2 분배라인을 흐르는 상기 액체의 물성치를 측정하는 하나 이상의 제2 측정부를 더 포함할 수 있다.

상기 모니터링 유닛은 상기 액상렌즈에 채워지는 액체와 동일한 액체를 상기 제2 배스에 공급하는 보조공급라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판과 레티클을 투과한 광을 상기 기판을 향하여 조사하는 투영광학계 사이의 광로 상에 액체를 제공하여 상기 광이 상기 액체를 통과하여 상기 기판으로 조사되도록 하는 노광 방법은 광로 상에 제공된 상기 액체를 샘플링하고, 샘플링된 상기 액체의 물성치를 제1 측정부를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 방법은 광로 상에 제공되기 전의 상기 액체의 초기 물성치를 저장하고, 저장된 상기 초기 물성치를 상기 제1 측정부에 의하여 측정된 상기 물성치와 비교한 이후에, 상기 물성치가 상기 초기 물성치로부터 기설정된 범위를 벗어나면 노광 공정을 중단하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 샘플링된 상기 액체의 일부를 광로 상에 제공되기 전의 상기 액체와 혼합하여 희석하고, 희석된 상기 액체의 물성치를 제2 측정부에 의하여 측정하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 광로 상에 제공되기 전의 상기 액체의 초기 물성치들을 저장하고, 저장된 상기 초기 물성치들을 각각 상응하는 상기 제1 측정부에 의하여 측정된 상기 물성치 및 상기 제2 측정부에 의하여 측정된 상기 물성치와 비교한 이후에, 측정된 상기 물성치들 중 어느 하나가 상기 초기 물성치로부터 기설정된 범위를 벗어나면 노광 공정을 중단하는 것을 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 9를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

한편, 노광 장치(1)는 제조사에 따라 구성요소의 기능은 대체로 동일하나, 광경로에 따른 구성요소의 선후 및 구성요소의 동작원리에 다소 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 구성요소의 기능에 주안점을 두고 노광 장치(1)을 설명하기로 하며, 이하에서 설명된 구성요소의 선후는 서로 바뀔 수 있다.

아래에서 설명되는 노광 장치(1)은 니콘사(社)의 미국특허 제6,331,885호(issued to Nishi) 및 미국특허 제6,538,719호(issued to Takahashi et al.)와, 에이에스엠엘사(社)의 한국등록특허공보 제10-0571371호에 상세하게 개시되어 있으며, 노광 장치(1)를 이루는 구성요소의 기능은 이미 당업자에게 널리 알려져 있으므로 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하에서는 기판의 일례로 웨이퍼(W)를 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 노광 장치(1)를 개략적으로 나타내는 도면이다.

웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(600) 상에 안착된다. 웨이퍼(W) 상에는 포토레지스트 막(도시안됨)이 형성되어 있으며, 포토레지스트 막은 노광 공정 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴으로 형성된다. 포토레지스트 막은 포토레지스트 조성물 코팅 공정 및 소프트 베이크 공정을 통해 웨이퍼(W) 상에 형성되며, 이러한 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴은 하부의 막들을 에칭하기 위하여 마스크로 사용되거나 이온주입 도핑단계를 위한 마스크로 사용될 수 있다.

웨이퍼(W) 상에는 다수의 샷 영역이 설정되어 있으며, 각각의 샷 영역은 적 어도 하나의 다이 영역을 포함한다. 다이 영역의 크기는 목적하는 반도체 장치의 종류에 따라 변화될 수 있으며, 다이 영역의 크기에 따라 각각의 샷 영역의 크기 및 샷 영역들의 수량이 결정될 수 있다.

노광 장치(1)는 광원(light source)(10), 조명광학계(illumination optical system)(20), 레티클 스테이지(30), 투영광학계(projection optical system)(40), 액침노광유닛(exposure unit for immersion lithography)(50), 그리고 웨이퍼 스테이지(60)를 포함한다.

광원(10)은 노광(exposure)을 위한 광을 생성한다. 광원(10)으로는 수은 램프, 불화아르곤(ArF) 레이저 발생장치, 불화크립톤(KrF) 레이저 발생장치, 극 자외선 빔(Extreme Ultraviolet beam) 또는 전자 빔(Electron beam) 발생장치를 포함하는 것이 바람직하다. 광원(10)은 조명광학계(20)와 연결된다.

조명광학계(20)는 광원(10)으로부터 생성된 광을 레티클(R) 상으로 전송한다. 이때, 조명광학계(20)는 광원(10)으로부터 생성된 점광 형태로 형성된 광을 면광으로 변환하여 레티클(R)에 일정 크기로 접속시킨다.

조명광학계(20)는 광분포 조절부재(light intensity distribution control member)(22), 광크기 조절부재(light intensity control member)(24), 블라인드 부재(blind member)(26), 콘덴서 렌즈(condenser lens)(28) 등을 포함한다.

광분포 조절부재(22)는 광원(10)으로부터 생성된 광의 균일도(uniformity)를 향상시킨다. 광크기 조절부재(24)는 코히어런스 팩터(coherence factor, σ)를 조절한다. 블라인드 부재(26)는 광의 일부를 차단하여 레티클(R) 상의 조명영역을 규정한다. 따라서, 노광시 블라인드 부재(26)를 이용하여 조명영역을 제한함으로써 필요없는 부분의 노광을 방지한다.

광원(10)으로부터 생성된 광은 조명광학계(20)를 통과하면서 웨이퍼(W) 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기에 적합한 상태를 가지도록 처리된다. 여기서, 적합한 상태란 의도하는 포토레지스트 패턴의 특성에 대응하는 광의 양, 세기, 밀도 등을 의미하며, 당업자라면 웨이퍼(W) 상에 형성하고자 하는 미세 구조물의 종횡비(aspect ratio), 식각 선택비 등에 따라 광이 적합한 상태를 가질 수 있는 조건을 용이하게 선택할 수 있을 것이다.

조명광학계(20)를 통과한 광은 레티클 스테이지(30) 상에 배치된 레티클(R)에 조명된다. 레티클(R) 상에는 웨이퍼(W)의 샷 영역에 투영하기 위한 복수의 회로 패턴이 형성되어 있다. 레티클(R)에 조사된 광은 레티클(R)을 통과하면서 회로 패턴의 이미지 정보가 반영된다. 이 경우, 레티클(R)은 레티클 스테이지(30)에 의하여 소정의 방향으로 이동될 수 있다.

레티클(R)을 통과한 광은 투영광학계(40)에 조사된다. 투영광학계(40)는 회 로 패턴의 이미지 정보가 반영된 광을 웨이퍼(W)를 향하여 노광 공정을 수행한다. 투영광학계(40)는 전체적으로 실린더 형상을 가지며, 상단부는 레티클(R)을 향하도록 배치되고, 하단부는 웨이퍼(W)를 향하도록 배치된다.

투영광학계(40)의 하단과 웨이퍼(W)의 상부면 사이의 광로 상에는 액침노광유닛(50)이 제공된다. 액침노광유닛(50)은 용기(52), 공급라인(54), 그리고 제1 드레인라인(56)을 포함한다.

용기(52) 내에는 유체(52a)가 채워지며, 유체(52a)는 투영광학계(40)의 하단 및 웨이퍼(W)의 상부면에 접촉하도록 채워진다. 유체(52a)는 액침노광(immersion lithography)을 위해 제공되며, 공기보다 굴절률이 큰 액체(예를 들어, 순수 또는 기름) 또는 기체 등의 유체가 사용될 수 있다. 이로 인하여, 향상된 분해능(resolution) 및 초점심도(Depth Of Focus)를 얻을 수 있다. 즉, 유체(52a)가 채워진 용기(52)는 일종의 액상렌즈이다.

용기(52) 내의 유체(52a)는 공급라인(54)을 통해 공급되며, 공급라인(54) 상에는 공급라인(54)을 개폐하는 밸브(54a)가 설치된다. 용기(52) 내의 유체(52a)는 제1 드레인라인(56)을 통해 드레인된다.

유체(52a)는 다양한 방법을 통하여 용기(52) 내에 제공될 수 있다. 액침노광이 이루어지는 동안, 유체(52a)는 용기(52) 내에 연속적으로 공급되고 용기(52)로부터 연속적으로 드레인됨으로써, 용기(52) 내에는 새로운 유체(52a)가 제공될 수 있다. 이밖에, 유체(52a)를 용기(52) 내에 채우고, 기설정된 회수만큼 액침노광을 실시한 이후에, 용기(52) 내의 유체(52a)를 드레인시키고 새로운 유체(52a)를 채우는 방법도 생각할 수 있다.

제1 드레인라인(56)에는 회수라인(57)의 일단이 연결되며, 회수라인(57)의 타단에는 모니터링 유닛(100)이 연결된다. 모니터링 유닛(100)은 유체(52a)의 상태를 모니터링하기 위하여 제공되며, 회수라인(57)은 모니터링 유닛(100)에서 사용될 유체(52a)를 샘플링하기 위해 제공된다. 모니터링 유닛(100)에는 제2 드레인라인(58)이 연결되며, 제2 드레인라인(58)을 통하여 모니터링한 유체(52a)를 배출한다. 이하에서 모니터링 유닛(100)에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모니터링 유닛(100)을 개략적으로 나타내는 도면이다.

모니터링 유닛(100)은 제1 배스(120), 제1 분배라인(140, 160), 그리고 제1 측정부(144, 164)를 구비한다. 제1 배스(120)는 회수라인(57)을 통해 샘플링된 유체(52a)를 저장한다. 회수라인(57) 상에는 샘플링되는 유체(52a)의 유량을 측정할 수 있는 유량계(Fluid meters)(57a)와, 회수라인(57)을 개폐하는 밸브(57b)가 설치된다.

제1 배스(120)에는 복수의 제1 분배라인들(140, 160)이 연결된다. 본 실시예에서는 두 개의 제1 분배라인들(140, 160)을 개시하고 있으나, 본 발명의 내용은 이에 한정되지 않는다. 제1 분배라인들(140, 160)은 제1 배스(120)에 저장된 유체(52a)를 제1 분배라인(140, 160) 상에 각각 설치된 제1 측정부(144, 164)에 제공 하기 위한 것이며, 제1 측정부들(144, 164)의 수에 따라 제1 분배라인들(140, 160)의 수는 결정된다.

제1 분배라인들(140, 160) 상에는 제1 분배라인들(140, 160)을 각각 개폐하는 밸브(142, 162)와 제1 분배라인들(140, 160)을 통하여 공급된 유체(52a)의 상태를 측정할 수 있는 제1 측정부(144, 164)가 설치된다.

앞서 본 바와 같이, 용기(52) 내에 채워진 유체(52a)의 상태 변화는 액침노광의 결과에 치명적인 영향을 미치므로, 사용자는 제1 측정부(144, 164)를 이용하여는 유체(52a)의 상태(농도, 밀도, 온도, 성분, 오염여부 등)를 측정하며, 사용자는 측정된 상태를 최초 용기(52) 내에 공급된 유체(52a)의 상태와 비교하여 변화량을 파악한다.

본 실시예에서 제1 측정부Ⅰ(144)는 고성능이온분석기(High Performance Ion Chromatography:HPIC)이며, 제1 측정부Ⅱ(164)는 유도결합플라스마질량분광기 (Inductively Coupled Plasma-mass spectrometer:ICPMS)이다. 고성능이온분석기 및 유도결합플라스마질량분광기는 당업자에게 자명한 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 실시예에서는 두 개의 측정기를 예시하였으나, 이를 다른 형태의 측정부로 대체할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

제2 드레인라인(58)은 제1 배스(120)에 연결된다. 제1 배스(120)에 저장된 유체(52a)는 제2 드레인라인(58)을 통하여 드레인될 수 있다. 제2 드레인라인(58)은 제1 드레인라인(56)과 연결될 수 있으며, 제2 드레인라인(58)을 통해 드레인된 유체(52a)는 제1 드레인라인(56)을 통해서 최종적으로 드레인될 수 있다. 제2 드레인라인(58) 상에는 제2 드레인라인(58)을 개폐하는 밸브(58a)가 설치된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제1 측정부(144, 164)는 제1 보조드레인라인(180)을 통하여 제2 드레인라인(58)에 연결된다. 제1 분배라인(140, 160)을 따라 흐르는 유체(52a)는 제1 측정부(144, 164)로 유입되며, 제1 측정부(144, 164)로부터 유출된 유체(52a)는 제1 분배라인(140, 160)을 통해 제1 보조 드레인라인(180)으로 유입된 후 제2 드레인라인(58)을 통해 드레인된다.

도 2에 도시한 모니터링 유닛(100)의 작동을 살펴보면, 밸브(57b)를 개방한 이후에, 회수라인(57) 상에 설치된 유량계(57a)를 이용하여 일정량의 유체(52a)를 제1 배스(120) 내로 샘플링한다. 샘플링된 유체(52a)는 제1 배스(120) 내에 저장되며, 저장된 유체(52a)는 제1 분배라인(140, 160)을 통해 제1 측정부(144, 164)로 공급된다. 제1 측정부(144, 164)는 공급된 유체(52a)의 상태를 측정하며, 측정이 완료된 유체(52a)는 제1 보조 드레인라인(180)을 통해 제2 드레인라인(58)으로 드레인된다. 한편, 제1 배스(120) 내에 저장된 유체(52a)는 필요시 제2 드레인라인(58)을 통해 직접 드레인될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모니터링 유닛(100)을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 모니터링 유닛(100)은 보조공급라인(59)을 더 포함한다. 보조공급라인(59)은 용기(52) 내에 공급되는 유체(52a)와 동일한 유체(52a)를 공급하므로, 도 1에 도시한 공급라인(54)으로부터 분기될 수 있다.

보조공급라인(59)은 회수라인(57)에 연결되어 유체(52a)를 공급하며, 보조공급라인(59) 상에는 보조공급라인(59)을 흐르는 유체(52a)의 유량을 측정할 수 있는 유량계(59a)와, 보조공급라인(59)을 개폐하는 밸브(59b)가 설치된다.

도 3에 도시한 모니터링 유닛(100)의 작동을 살펴보면, 밸브(57b)를 개방한 이후에, 회수라인(57) 상에 설치된 유량계(57a)를 이용하여 일정량의 유체(52a)를 제1 배스(120) 내로 샘플링하며, 밸브(59b)를 개방한 이후에, 보조공급라인(59) 상에 설치된 유량계(59a)를 이용하여 일정량의 유체(52a)를 제1 배스(120) 내로 공급한다. 이때, 보조공급라인(59)을 통하여 제1 배스(120) 내로 공급되는 유체(52a)는 용기(52) 내에 공급되는 유체(52a)와 동일한 유체(52a)이며, 이때 보조공급라인(59)을 통하여 제1 배스(120) 내에 공급되는 유체(52a)는 샘플링된 유체(52a)와 달리 액침노광을 수행하기 전의 상태이다. 따라서, 샘플링된 유체(52a)는 제1 배스(120) 내에서 보조공급라인(59)을 통하여 공급된 유체(52a)와 혼합되며, 유체(52a)는 일정 비율로 희석된다.

제1 배스(120) 내에서 희석된 유체(52a)는 제1 분배라인(140, 160)을 통해 제1 측정부(144, 164)로 공급된다. 제1 측정부(144, 164)는 공급된 유체(52a)의 상태를 측정하며, 측정이 완료된 유체(52a)는 제1 보조 드레인라인(180)을 통해 제2 드레인라인(58)으로 드레인된다. 한편, 제1 배스(120) 내에 저장된 유체(52a)는 필요시 제2 드레인라인(58)을 통해 직접 드레인될 수 있다.

도 3에 도시한 모니터링 유닛(100)이 도 2와 다른 점은 샘플링된 유체(52a)에 액침노광을 수행하기 전의 유체(52a)를 혼합하여 희석시킨다는 점이다. 회수라인(57)을 통하여 샘플링된 유체(52a)는 미량이며, 도 2에 도시한 제1 측정부(144, 164)(고성능이온분석기 또는 유도결합플라스마질량분광기와 같은)는 미량의 유체(52a)를 사용하여 유체(52a)의 상태를 측정할 수 있다. 그러나, 일부 측정장치는 미량의 유체(52a)를 사용하여 유체(52a)의 상태를 측정할 수 없다. 따라서, 샘플링된 유체(52a)에 액침노광이 이루어지기 전의 유체(52a)를 혼합하여 유체(52a)를 희석시킴으로써 유체(52a)의 양을 증가시킨 후, 다량의 유체(52a)를 사용하여 유체(52a)의 상태를 측정한다.

이와 같이, 본 실시예에 사용된 제1 측정부(144, 164)는 다량의 유체(52a)를 사용하여 유체(52a)의 상태를 측정하며, 제1 측정부(144, 164)에는 유기물 분석기(TOC analyzer), 용존산소 측정기(DO meter), 비저항 측정기(resitivity meter), 그리고 파티클 카운터(particle counter)와 같은 측정장치가 사용될 수 있다. 이와 같은 측정장치는 이미 당업자에게 자명한 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 실시예에서는 두 개의 제1 측정부(144, 164)가 사용되는 것으로 설명하고 있으나, 이와 달리 세 개 이상의 제1 측정부(144, 164)가 사용될 수 있으며, 앞서 나열한 측정장치 이외의 측정장치가 사용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 4는 본 발명에 따른 믹싱기(200)에 회수라인(57)과 보조 공급라인(59)이 연결된 모습을 나타내는 도면이며, 도 5는 도 4의 믹싱기(200) 내의 액체 흐름을 나타내는 도면이다.

도 3에 도시한 모니터링 유닛(100)에서, 회수라인(57)을 통해 샘플링된 유체(52a)와 보조공급라인(59)을 통해 공급된 유체(52a)는 제1 배스(120) 내에서 혼합된다. 그러나, 혼합이 충분히 이루어지지 않은 경우, 충분히 혼합되지 않은 유체(52a)가 제1 측정부(144, 164)에 공급되어, 제1 측정부(144, 164)의 측정결과에 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 유체(52a)를 충분히 혼합할 필요가 있으며, 믹싱기(200)는 유체(52a)가 충분히 혼합할 수 있도록 돕는다.

도 4에 도시한 바와 같이, 믹싱기(200)는 제1 배스(120)의 상부에 결합되며, 믹싱기(200)의 일측은 제1 배스(120)의 외부로 노출되며, 믹싱기(200)의 타측은 제1 배스(120)의 내부에 위치한다. 외부로 노출된 믹싱기(200)의 일측에는 제1 유입구(220) 및 제2 유입구(240)가 형성되며, 내부에 위치하는 믹싱기(200)의 타측에는 제1 내지 제4 유출구(260)가 형성된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 유입구(220, 240)와 제1 내지 제4 유출구(260)는 믹싱기(200)는 각각에 연결된 유로를 통해 서로 연결되며, 각각에 연결된 유로는 믹싱기(200)의 중앙으로부터 믹싱기(200)의 바깥쪽으로 연장된 방사상(radial shape)이다. 한편, 제1 및 제2 유입 구(240)의 위치는 서로 바뀔 수 있으며, 마찬가지로 제1 내지 제4 유출구(260)의 위치도 서로 바뀔 수 있다.

제1 유입구(220)에는 회수라인(57)이 연결되며, 제2 유입구(240)에는 보조공급라인(59)이 연결된다. 따라서, 회수라인(57)을 통해 샘플링된 유체(52a)는 제1 유입구(220)를 통해 믹싱기(200)의 내부로 유입되며, 보조공급라인(59)을 통해 공급된 유체(52a)는 제2 유입구(240)를 통해 믹싱기(200)의 내부로 유입된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 믹싱기(200)의 내부로 유입된 각각의 유체(52a)는 믹싱기(200)의 중앙에서 서로 충돌하고, 충돌에 의하여 혼합된 이후에 제1 내지 제4 유출구(260a, 260b, 260c, 260d)를 향하여 흘러 제1 내지 제4 유출구(260a, 260b, 260c, 260d)를 통하여 제1 배스(120) 내로 배출된다. 배출된 유체(52a)는 제1 배스(120) 내에 저장된다. 즉, 믹싱기(200)에 유입된 각각의 유체(52a)는 믹싱기(200)의 내부에서 1차적으로 혼합된 이후에 제1 배스(120) 내에 저장되므로, 회수라인(57)을 통해 샘플링된 유체(52a)와 보조공급라인(59)을 통해 공급된 유체(52a)가 충분히 혼합될 수 있는 효과가 있다.

한편, 회수라인(57) 상에는 역류방지기(57c)가 설치된다. 역류방지기(57c)는 제1 유입구(220)의 전단에 설치되며, 유체(52a)가 제1 유입구(220)로부터 제1 드레인라인(56)을 향하여 역류하는 것을 방지한다. 보조공급라인(59)을 통하여 공급되어 믹싱기(200)의 내부로 유입되는 유체(52a)의 압력이 회수라인(57)을 통하여 샘플링된 후 믹싱기(200)의 내부로 유입되는 유체(52a)의 압력보다 큰 경우, 유 체(52a)가 제1 유입구(220)를 통하여 제1 드레인라인(56)으로 역류할 가능성이 있으며, 유체(52a)의 역류는 용기(52)에 채워진 유체(52a)에 의하여 이루어지는 액침노광에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 역류방지기(57c)는 이와 같은 역류를 방지하는 역할을 한다.

도 6은 본 발명에 따른 제1 배스(120)의 내부를 개략적으로 나타내는 도면이다.

제1 배스(120)의 상부면에는 유입홀(120a)이 형성되며, 제1 배스(120)의 하부면에는 유출홀(120b, 120c)이 형성된다. 유입홀(120a)에는 회수라인(57)이 연결되며, 회수라인(57)을 통해 샘플링된 유체(52a)는 유입홀(120a)을 통해 제1 배스(120) 내에 유입된다. 유출홀(120b, 120c)에는 제1 분배라인(140, 160)이 연결되며, 제1 배스(120) 내에 저장된 유체(52a)는 유출홀(120b, 120c)을 통해 제1 배스(120)의 외부로 배출된 후, 분배라인(140, 160)으로 유입된다. 제1 유출홀(120b)에는 제1 분배라인Ⅰ(140)이 연결되며, 제2 유출홀(120c)에는 제1 분배라인Ⅱ(160)이 연결된다.

제1 배스(120)의 내부에는 제1 격벽(122)과 제2 격벽(124)이 설치된다. 제1 격벽(122)은 제1 배스(120) 내의 천정면으로부터 아래를 향하여 연장되며, 제2 격벽(124)은 제1 배스(120) 내의 바닥면으로부터 천정을 향하여 연장된다. 제1 및 제2 격벽(122, 124)은 제1 배스(120) 내의 공간을 서로 통하는 세 개의 공간들로 구획한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 유입홀(120a)을 통해 제1 배스(120) 내에 유입된 유체(52a)는 제1 격벽(122)을 따라 아래로 흐른 후, 제1 격벽(122)의 하단과 제1 배스(120)의 바닥면 사이에 형성된 공간을 통해 제2 격벽(124)을 향하여 이동하고, 제1 및 제2 격벽(122, 124)을 따라 위로 흐른다. 이후, 제2 격벽(124)의 상단과 제1 배스(120)의 천정면 사이에 형성된 공간을 통해 유출홀(120b, 120c)을 향하여 이동한 후 제2 격벽(124)을 따라 아래로 흐른다. 이후, 유출홀(120b, 120c)을 통해 제1 분배라인(140, 160)으로 유입된다.

이와 같이, 제1 및 제2 격벽(122, 124)에 의하여 유체(52a)의 흐름을 지그재그로 유도함으로써, 회수라인(57)을 통해 샘플링된 유체(52a)와 보조공급라인(59)을 통해 공급된 유체(52a)를 충분히 혼합될 수 있다.

도 6에 도시한 제1 및 제2 격벽(122, 124)의 배치는 예시적이며, 제1 및 제2 격벽(122, 124)을 이용하여 유입구(120a) 및 유출구(120b, 120c)를 서로 다른 공간에 배치함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 도 6의 제1 배스(120)에 도 5의 믹싱기(200)를 설치한 모습을 나타낸 도면이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 믹싱기(200)를 이용하여 유체(52a)를 1차적으로 혼합한 이후에, 제1 및 제2 격벽(122, 124)를 이용하여 유체(52a)를 2차적으로 혼합할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 도 6에 대한 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모니터링 유닛(100)을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 8에 도시한 모니터링 유닛(100)의 기본적인 구성요소는 도 2에 도시한 모니터링 유닛(100)의 기본적인 구성요소와 동일하다. 즉, 도 2에 도시한 모니터링 유닛(100)과 마찬가지로, 도 8에 도시한 모니터링 유닛(100)은 회수라인(57), 제1 배스(120), 분배라인(140, 160), 제1 측정부(144, 164), 제2 드레인라인(58)을 구비하고 있다. 이하에서는 도 2에 도시한 모니터링 유닛(100)의 구성요소와 다른 구성요소에 대해서만 설명하기로 하며, 생략된 구성요소에 대한 상세한 설명은 도 2에 도시한 모니터링 유닛(100)의 구성요소와 동일하다.

제1 배스(120)의 일측에는 제2 배스(320)가 제공되며, 제2 배스(320)는 연통라인(129)을 통하여 제1 배스(120)와 연결된다. 제1 배스(120) 내에 저장된 유체(52a)는 연통라인(129)을 통하여 제2 배스(320) 내에 유입된다. 제2 배스(320)는 연통라인(129)을 통하여 유입된 유체(52a)를 저장한다.

연통라인(129) 상에는 유량계(129a)가 설치되며, 유량계(129a)는 연통라인(129)을 통하여 제1 배스(120)로부터 제2 배스(320)에 유입되는 유체(52a)의 유량을 측정한다. 이밖에, 연통라인(129) 상에는 연통라인(129)을 개폐하는 밸브(129b)가 설치된다.

연통라인(129)에는 보조공급라인(59)이 연결된다. 보조공급라인(59)은 용 기(52) 내에 공급되는 유체(52a)와 동일한 유체(52a)를 공급하므로, 도 1에 도시한 공급라인(54)으로부터 분기될 수 있다. 보조공급라인(59)은 연통라인(129)에 연결되어 제2 배스(320) 내에 유체(52a)를 공급하며, 보조공급라인(59) 상에는 보조공급라인(59)을 흐르는 유체(52a)의 유량을 측정할 수 있는 유량계(59a)와, 보조공급라인(59)을 개폐하는 밸브(59b)가 설치된다.

제2 배스(320)에는 복수의 제2 분배라인들(340, 360)이 연결된다. 본 실시예에서는 두 개의 제2 분배라인들(340, 360)을 개시하고 있으나, 본 발명의 내용은 이에 한정되지 않는다. 제2 분배라인들(340, 360)은 제2 배스(320)에 저장된 유체(52a)를 제2 분배라인(340, 360) 상에 각각 설치된 제2 측정부(344, 364)에 제공하기 위한 것이며, 제2 측정부들(344, 364)의 수에 따라 제2 분배라인들(340, 360)의 수는 결정된다.

제2 분배라인들(340, 360) 상에는 제2 분배라인들(340, 360)을 각각 개폐하는 밸브(342, 362)와 제2 분배라인들(340, 360)을 통하여 공급된 유체(52a)의 상태를 측정할 수 있는 제2 측정부(344, 364)가 설치된다.

제2 측정부(344, 364)는 도 3에 도시한 제1 측정부(144, 164)와 마찬가지로 다량의 유체(52a)를 사용하여 유체(52a)의 상태를 측정한다. 즉, 제2 측정부(344, 364)에는 유기물 분석기(TOC analyzer), 용존산소 측정기(DO meter), 비저항 측정기(resitivity meter), 그리고 파티클 카운터(particle counter)와 같은 측정장치 가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 두 개의 제2 측정부(344, 364)가 사용되는 것으로 설명하고 있으나, 이와 달리 세 개 이상의 제2 측정부(344, 364)가 사용될 수 있으며, 앞서 나열한 측정장치 이외의 측정장치가 사용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

한편, 도 2에 도시한 모니터링 유닛(100)과 마찬가지로, 제1 배스(120)에는 제2 드레인라인(58)이 연결되며, 제1 배스(120)에 저장된 유체(52a)는 제2 드레인라인(58)을 통하여 드레인될 수 있다. 제2 드레인라인(58)은 제1 드레인라인(56)과 연결될 수 있으며, 제2 드레인라인(58)을 통해 드레인된 유체(52a)는 제1 드레인라인(56)을 통해서 최종적으로 드레인될 수 있다. 제2 드레인라인(58) 상에는 제2 드레인라인(58)을 개폐하는 밸브(58a)가 설치된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 제1 측정부(144, 164)는 제1 보조드레인라인(180)을 통하여 제2 드레인라인(58)에 연결된다. 제1 분배라인(140, 160)을 따라 흐르는 유체(52a)는 제1 측정부(144, 164)로 유입되며, 제1 측정부(144, 164)로부터 유출된 유체(52a)는 제1 분배라인(140, 160)을 통해 제1 보조 드레인라인(180)으로 유입된 후 제2 드레인라인(58)을 통해 드레인된다.

또한, 제2 배스(320)에는 제3 드레인라인(330)이 연결되며, 제2 배스(320)에 저장된 유체(52a)는 제3 드레인라인(330)을 통하여 드레인될 수 있다. 제3 드레인라인(330)은 제2 드레인라인(58)과 연결되며, 제3 드레인라인(330)을 통해 드레인된 유체(52a)는 제2 드레인라인(58)을 통해서 드레인될 수 있다. 그러나, 본 실시 예와 달리, 제3 드레인라인(330)을 제2 드레인라인(58)과 별도로 구성하여, 개별적으로 유체(52a)를 드레인하도록 할 수 있다. 제3 드레인라인(330) 상에는 제3 드레인라인(330)을 개폐하는 밸브(330a)가 설치된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 제2 측정부(344, 364)는 제2 보조드레인라인(380)을 통하여 제2 드레인라인(58)에 연결된다. 제2 분배라인(340, 360)을 따라 흐르는 유체(52a)는 제2 측정부(344, 364)로 유입되며, 제2 측정부(344, 364)로부터 유출된 유체(52a)는 제2 분배라인(340, 360)을 통해 제2 보조 드레인라인(380)으로 유입된 후 제2 드레인라인(58)을 통해 드레인된다.

도 8에 도시한 모니터링 유닛(100)의 작동을 살펴보면, 밸브(57b)를 개방한 이후에, 회수라인(57) 상에 설치된 유량계(57a)를 이용하여 일정량의 유체(52a)를 제1 배스(120) 내로 샘플링한다. 샘플링된 유체(52a)는 제1 배스(120) 내에 1차적으로 저장되며, 저장된 유체(52a)는 제1 분배라인(140, 160)을 통해 제1 측정부(144, 164)로 공급된다. 제1 측정부(144, 164)는 공급된 유체(52a)의 상태를 측정하며, 측정이 완료된 유체(52a)는 제1 보조 드레인라인(180)을 통해 제2 드레인라인(58)으로 드레인된다. 한편, 제1 배스(120) 내에 저장된 유체(52a)는 필요시 제2 드레인라인(58)을 통해 직접 드레인될 수 있다.

또한, 밸브(129b)를 개방한 이후에, 연통라인(129) 상에 설치된 유량계(129a)를 이용하여 제1 배스(120) 내에 저장된 유체(52a)를 일정량만큼 제2 배 스(320) 내로 공급하며, 밸브(59b)를 개방한 이후에, 보조공급라인(59) 상에 설치된 유량계(59a)를 이용하여 일정량의 유체(52a)를 제2 배스(320) 내로 공급한다. 이때, 보조공급라인(59)을 통하여 제2 배스(320) 내로 공급되는 유체(52a)는 용기(52) 내에 공급되는 유체(52a)와 동일한 유체(52a)이며, 이때 보조공급라인(59)을 통하여 제2 배스(320) 내에 공급되는 유체(52a)는 샘플링된 유체(52a)와 달리 액침노광을 수행하기 전의 상태이다. 따라서, 샘플링된 유체(52a)는 제2 배스(120) 내에서 보조공급라인(59)을 통하여 공급된 유체(52a)와 혼합되며, 유체(52a)는 일정 비율로 희석된다.

제2 배스(320) 내에서 희석된 유체(52a)는 제2 분배라인(340, 360)을 통해 제2 측정부(344, 364)로 공급된다. 제2 측정부(344, 364)는 공급된 유체(52a)의 상태를 측정하며, 측정이 완료된 유체(52a)는 제2 보조 드레인라인(380)을 통해 제2 드레인라인(58)으로 드레인된다. 한편, 제2 배스(120) 내에 저장된 유체(52a)는 필요시 제3 드레인라인(330)을 통해 직접 드레인될 수 있다.

한편, 도 8에는 도시하지 않았으나, 앞서 설명한 바와 같이, 연통라인(129)을 통하여 제2 배스(320) 내에 공급되는 유체(52a)와 보조공급라인(59)을 통해 공급된 유체(52a)는 충분히 혼합될 필요가 있다. 따라서, 도 4 및 도 5에 도시한 믹싱기(200)를 제2 배스(320)에 설치할 수 있으며, 도 6에 도시한 제1 및 제2 격벽(122, 124)을 제2 배스(320) 내에 설치할 수 있다. 이와 같은 구성을 도 8에 도시한 모니터링 유닛(100)에 적용하는 것은 당업자에게 자명한 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바에 의하면, 용기(52) 내에 채워진 유체(52a)의 상태를 상세하게 측정하여 관찰할 수 있다. 또한, 측정장치의 특성에 따라 소량의 유체(52a) 및 다량의 유체(52a)를 동시에 제공함으로써, 다양한 측정장치를 사용하여 유체(52a)의 상태를 파악할 수 있다. 따라서, 공정불량으로 인하여 웨이퍼 상에 패턴불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 노광 방법을 나타내는 흐름도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 제1 측정부(144, 164) 및 제2 측정부(344, 364)는 유체(52a)의 상태를 측정하며, 측정된 유체(52a)의 상태는 데이터 통신기(400)를 통하여 제어기(500)에 송신된다.

한편, 제어기(500)는 저장장치(도시안됨)를 구비하고 있으며, 저장장치에는 용기(52)에 공급되는 유체(52a), 즉 샘플링된 유체(52a)와 달리 액침노광을 수행하지 않은 유체(52a)의 상태에 대한 초기 측정값이 저장되어 있다.

제어기(500)는 송신된 측정값과 초기 측정값을 비교하며, 송신된 측정값이 초기 측정값의 기설정된 범위 내에 있으면 액침노광을 계속하여 수행한다. 그러나, 송신된 측정값이 초기 측정값의 기설정된 범위를 벗어나면, 데이터 통신기(600)를 통하여 공정 제어기(700)에 공정 중단 신호를 송신한다. 공정 중단 신호를 수신한 공정 제어기(700)는 진행 중인 공정을 일단 중단시킨다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명에 의하면, 액침노광에 사용되는 유체의 상태를 쉽게 파악할 수 있다. 또한, 측정장치의 특성에 따라 소량의 유체 및 다량의 유체를 동시에 제공하므로, 다양한 측정장치를 사용하여 유체의 상태를 파악할 수 있다. 또한, 유체의 상태 변화가 초기 상태로부터 기설정된 범위를 벗어난 경우에는 공정을 중단함으로써 대량의 공정 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (30)

1. 광을 방출하는 광원;

   상기 광원으로부터 방출된 광을 레티클 스테이지 상에 로딩된 레티클을 향하여 방출하는 조명광학계;

   상기 레티클을 투과한 광을 기판 스테이지 상에 로딩된 기판을 향하여 조사하는 투영광학계; 및

   상기 투영광학계와 상기 기판 사이의 광로 상에 액체를 제공하는 액체를 제공하는 액침노광유닛을 포함하되,

   상기 액침노광유닛은,

   상기 광로 상에 위치하며, 상기 액체가 채워지는 용기;

   상기 용기의 일측에 연결되어 상기 용기에 상기 액체를 공급하는 공급라인;

   상기 용기의 타측에 연결되어 상기 용기 내의 상기 액체를 드레인하는 제1 드레인라인; 및

   상기 제1 드레인라인에 연결되어 상기 제1 드레인 라인을 흐르는 상기 액체의 상태를 측정하는 하나 이상의 제1 측정부를 구비하는 모니터링 유닛을 포함하고,

   상기 모니터링 유닛은,

   상기 제 1 드레인 라인에 연결되어 상기 액체를 회수하는 회수라인과;

   상기 용기에 공급되는 상기 액체와 동일한 액체를 공급하는 보조 공급라인을 포함하고,

   상기 제 1측정부는 상기 회수라인을 통해 회수되는 액체와 상기 보조 공급라인을 통해 공급되는 액체가 혼합된 액체의 상태를 측정하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
2. 광을 방출하는 광원;

   상기 광원으로부터 방출된 광을 레티클 스테이지 상에 로딩된 레티클을 향하여 방출하는 조명광학계;

   상기 레티클을 투과한 광을 기판 스테이지 상에 로딩된 기판을 향하여 조사하는 투영광학계; 및

   상기 투영광학계와 상기 기판 사이의 광로 상에 액체를 제공하는 액체를 제공하는 액침노광유닛을 포함하되,

   상기 액침노광유닛은,

   상기 광로 상에 위치하며, 상기 액체가 채워지는 용기;

   상기 용기의 일측에 연결되어 상기 용기에 상기 액체를 공급하는 공급라인;

   상기 용기의 타측에 연결되어 상기 용기 내의 상기 액체를 드레인하는 제1 드레인라인; 및

   상기 제1 드레인라인에 연결되어 상기 제1 드레인 라인을 흐르는 상기 액체의 상태를 측정하는 하나 이상의 제1 측정부를 구비하는 모니터링 유닛을 포함하되,

   상기 모니터링 유닛은,

   상기 제1 드레인라인에 연결되어 상기 액체를 회수하는 회수라인;

   상기 회수라인을 통하여 회수된 상기 액체를 저장하는 제1 배스;

   상기 제1 배스에 연결되어 상기 제1 배스 내의 상기 액체가 흐르며, 상기 제1 측정부가 설치되는 제1 분배라인;

   상기 제1 배스에 상기 용기에 공급되는 상기 액체와 동일한 액체를 공급하는 보조공급라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 모니터링 유닛은 상기 제1 배스에 연결되며 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체를 외부로 배출하는 제2 드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 모니터링 유닛은 상기 제1 측정부과 상기 제2 드레인라인을 연결하는 제1 보조 드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 측정부는 이온분석설비(High Performance Ion Chromatography: HPIC) 또는 유도결합플라스마질량분광기(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometer) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
6. 삭제
7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 모니터링 유닛은 상기 보조공급라인 상에 설치된 유량계(fluid meters)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 모니터링 유닛은 회수된 상기 액체를 유출하는 상기 회수라인의 일단이 연결되는 제1 유입구와 공급된 상기 액체를 유출하는 상기 보조공급라인의 일단이 연결되는 제2 유입구가 형성된 믹싱기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 믹싱기에는 상기 제1 및 제2 유입구를 통하여 상기 믹싱기 내로 유입된 상기 액체들이 배출되는 복수의 배출구들이 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 모니터링 유닛은 상기 회수라인 상에 제공되며, 상기 믹싱기 내에 유입된 상기 액체들이 상기 제1 드레인라인을 향하여 역류하는 것을 방지하는 역류방지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
11. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 배스는 상기 제1 배스 내의 공간을 연통하는 복수개의 공간들로 구획하는 하나 이상의 격벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 격벽들은,

    상기 제1 배스의 천정면으로부터 수직하게 아래를 향하여 연장되는 제1 격벽; 및

    상기 제1 배스의 바닥면으로부터 수직하게 위를 향하여 연장되는 제2 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
13. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 측정부는 유기물 분석기(TOC analyzer), 용존산소 측정부(DO meter), 비저항 측정부(resitivity meter), 그리고 파티클 카운터(particle counter) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
14. 광을 방출하는 광원;

    상기 광원으로부터 방출된 광을 레티클 스테이지 상에 로딩된 레티클을 향하여 방출하는 조명광학계;

    상기 레티클을 투과한 광을 기판 스테이지 상에 로딩된 기판을 향하여 조사하는 투영광학계; 및

    상기 투영광학계와 상기 기판 사이의 광로 상에 액체를 제공하는 액체를 제공하는 액침노광유닛을 포함하되,

    상기 액침노광유닛은,

    상기 광로 상에 위치하며, 상기 액체가 채워지는 용기;

    상기 용기의 일측에 연결되어 상기 용기에 상기 액체를 공급하는 공급라인;

    상기 용기의 타측에 연결되어 상기 용기 내의 상기 액체를 드레인하는 제1 드레인라인; 및

    상기 제1 드레인라인에 연결되어 상기 제1 드레인 라인을 흐르는 상기 액체의 상태를 측정하는 하나 이상의 제1 측정부를 구비하는 모니터링 유닛을 포함하되,

    상기 모니터링 유닛은,

    상기 제1 드레인라인에 연결되어 상기 액체를 회수하는 회수라인;

    상기 회수라인을 통하여 회수된 상기 액체를 저장하는 제1 배스;

    상기 제1 배스에 연결되어 상기 제1 배스 내의 상기 액체가 흐르며, 상기 제1 측정부가 설치되는 제1 분배라인;

    상기 제1 배스와 연결되며, 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체가 흐르는 연통라인;

    상기 연통라인과 연결되며, 상기 연통라인 내의 상기 액체를 저장하는 제2 배스;

    상기 제2 배스에 상기 용기에 공급되는 상기 액체와 동일한 액체를 공급하는 보조공급라인;

    상기 제2 배스에 연결되어 상기 제2 배스 내의 상기 액체가 흐르는 하나 이상의 제2 분배라인;

    상기 제2 분배라인 상에 설치되며, 상기 제2 분배라인을 흐르는 상기 액체의 상태를 측정하는 하나 이상의 제2 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치..
15. 삭제
16. 제14항에 있어서,

    상기 모니터링 유닛은,

    상기 제1 배스에 연결되며, 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체를 외부로 배출하는 제2 드레인라인; 및

    상기 제2 배스 및 상기 제2 드레인라인에 연결되며, 상기 제2 배스 내에 저장된 상기 액체를 상기 제2 드레인라인으로 배출하는 제3 드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 모니터링 유닛은,

    상기 제1 측정부과 상기 제2 드레인라인을 연결하는 제1 보조 드레인라인; 및

    상기 제2 측정부와 상기 제2 드레인라인을 연결하는 제2 보조 드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
18. 제14항, 제16항, 그리고 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 모니터링 유닛은 회수된 상기 액체를 유출하는 상기 회수라인의 일단이 연결되는 제1 유입구와 공급된 상기 액체를 유출하는 상기 보조공급라인의 일단이 연결되는 제2 유입구가 형성된 믹싱기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
19. 제18항에 있어서,

    상기 모니터링 유닛은 상기 회수라인 상에 제공되며, 상기 믹싱기 내에 유입 된 상기 액체들이 상기 제1 드레인라인을 향하여 역류하는 것을 방지하는 역류방지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
20. 제14항, 제16항, 그리고 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2 배스는 상기 제2 배스 내의 공간을 연통하는 복수개의 공간들로 구획하는 하나 이상의 격벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
21. 광을 방출하는 광원;

    상기 광원으로부터 방출된 광을 레티클 스테이지 상에 로딩된 레티클을 향하여 방출하는 조명광학계;

    상기 레티클을 투과한 광을 기판 스테이지 상에 로딩된 기판을 향하여 조사하는 투영광학계; 및

    상기 투영광학계와 상기 기판 사이의 광로 상에 제공되며, 액체가 채워진 액상렌즈; 및

    상기 액상렌즈로부터 상기 액체를 샘플링하여 상기 액체의 상태를 측정하는 모니터링 유닛을 포함하되,

    상기 모니터링 유닛은,

    샘플링된 상기 액체를 저장하는 제1 배스;

    상기 액상렌즈에 채워지는 액체와 동일한 액체를 상기 제1 배스에 공급하는 보조공급라인;

    상기 제1 배스에 연결되어 상기 제1 배스 내의 상기 액체가 흐르는 하나 이상의 제1 분배라인;

    상기 제1 분배라인 상에 설치되며, 상기 제1 분배라인을 흐르는 상기 액체의 상태를 측정하는 하나 이상의 제1 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
22. 삭제
23. 제21항에 있어서,

    상기 제1 측정부는 이온분석설비(High Performance Ion Chromatography: HPIC) 또는 유도결합플라스마질량분광기(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometer) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
24. 삭제
25. 제21항 또는 제23항에 있어서,

    상기 모니터링 유닛은,

    상기 제1 배스와 연결되며, 상기 제1 배스 내에 저장된 상기 액체가 흐르는 연통라인;

    상기 연통라인과 연결되며, 상기 연통라인 내의 상기 액체를 저장하는 제2 배스;

    상기 제2 배스에 연결되어 상기 제2 배스 내의 상기 액체가 흐르는 하나 이상의 제2 분배라인;

    상기 제2 분배라인 상에 설치되며, 상기 제2 분배라인을 흐르는 상기 액체의 상태를 측정하는 하나 이상의 제2 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
26. 제25항에 있어서,

    상기 모니터링 유닛은 상기 액상렌즈에 채워지는 액체와 동일한 액체를 상기 제2 배스에 공급하는 보조공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
27. 기판과 레티클을 투과한 광을 상기 기판을 향하여 조사하는 투영광학계 사이의 광로 상에 액체를 제공하여 상기 광이 상기 액체를 통과하여 상기 기판으로 조사되도록 하는 노광 방법에 있어서,

    상기 광로 상에 제공된 상기 액체를 샘플링하고, 샘플링된 상기 액체 및 상기 광로 상에 제공되는 상기 액체와 동일한 액체를 혼합하여 희석하고, 희석된 상기 액체의 상태를 측정하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
28. 제27항에 있어서,

    상기 방법은,

    광로 상에 제공되기 전의 상기 액체의 초기 측정값을 저장하고,

    저장된 상기 초기 측정값을 상기 제1 측정부에 의하여 측정된 상기 측정값과 비교한 이후에,

    상기 제1 측정부에 의하여 측정된 상기 측정값이 상기 초기 측정값으로부터 기설정된 범위를 벗어나면 노광 공정을 중단하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
29. 기판과 레티클을 투과한 광을 상기 기판을 향하여 조사하는 투영광학계 사이의 광로 상에 액체를 제공하여 상기 광이 상기 액체를 통과하여 상기 기판으로 조사되도록 하는 노광 방법에 있어서,

    광로 상에 제공된 상기 액체를 샘플링하고, 샘플링된 상기 액체의 상태를 제1 측정부를 이용하여 측정하고,

    샘플링된 상기 액체의 일부를 광로 상에 제공되기 전의 상기 액체와 혼합하여 희석하고, 희석된 상기 액체의 상태를 제2 측정부에 의하여 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
30. 제29항에 있어서,

    상기 방법은,

    광로 상에 제공되기 전의 상기 액체의 초기 측정값들을 저장하고,

    저장된 상기 초기 측정값들을 각각 상응하는 상기 제1 측정부에 의하여 측정된 상기 측정값 및 상기 제2 측정부에 의하여 측정된 상기 측정값과 비교한 이후에,

    측정된 상기 측정값들 중 어느 하나가 상기 초기 측정값으로부터 기설정된 범위를 벗어나면 노광 공정을 중단하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.

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