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KR101877958B1 - 약액 공급 방법 및 약액 공급 시스템 - Google Patents

약액 공급 방법 및 약액 공급 시스템 Download PDF

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KR101877958B1
KR101877958B1 KR1020120005375A KR20120005375A KR101877958B1 KR 101877958 B1 KR101877958 B1 KR 101877958B1 KR 1020120005375 A KR1020120005375 A KR 1020120005375A KR 20120005375 A KR20120005375 A KR 20120005375A KR 101877958 B1 KR101877958 B1 KR 101877958B1
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토시노부 후루쇼
타카히로 오오쿠보
타카시 사사
츠요시 노가미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

약액의 보충 개시 시의 과잉 압력 변동을 억제해 필터의 여과 속도를 제어하여, 여과 정밀도의 유지를 도모할 수 있도록 하는 것이다. 약액 펌프(50)의 1 차측 개폐 밸브(V1) 및 2 차측 개폐 밸브(V2)의 개폐 동작 및 약액 펌프의 급배 동작에 의해 약액 보틀(13)로부터 공급되는 약액을 필터(46)로 여과한 후, 토출 노즐(43)로부터 토출하는 약액 공급 시스템에 있어서, 약액 펌프의 작동실(53)과 연통되는 관로(56)에, 압력 센서(59), 플로우 미터(57) 및 전공 레귤레이터(58)를 구비하고, 전공 레귤레이터를 제어하는 제어부(60)를 구비하고, 압력 센서는 약액 펌프로의 약액의 보충 개시 시에, 1 차측 개폐 밸브를 개방했을 때의 작동실측의 압력을 검출하고, 작동실로부터 배기된 배기 유량을 플로우 미터에 의해 검출하며, 제어부는 검출된 압력과 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 전공 레귤레이터를 제어하여 배기압을 조정한다.

Description

약액 공급 방법 및 약액 공급 시스템{CHEMICAL LIQUID SUPPLY METHOD AND CHEMICAL LIQUID SUPPLY SYSTEM}
본 발명은 약액 공급 방법 및 약액 공급 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서는, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 기판 상에 포토레지스트를 도포하고, 레지스트막을 소정의 회로 패턴에 따라 노광하고, 현상 처리함으로써 회로 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정이 채용되고 있다. 포토리소그래피 공정에는 통상적으로 도포·현상 처리 장치에 노광 장치를 접속시킨 처리 시스템이 이용된다.
일반적으로, 포토리소그래피 공정에서는 수직축을 중심으로 회전하는 기판의 표면 중심부에 약액인 레지스트액을 토출하여 원심력에 의해 기판 표면에 레지스트막을 형성하는 스핀 코팅법이 알려져 있다. 이 스핀 코팅법에서 소정량의 레지스트액을 기판 표면에 토출시키기 위하여, 정압(定壓) 펌프를 이용한 약액 공급 방법(시스템)이 채용되고 있다.
종래에, 스핀 코팅법에서는 레지스트액을 수용하는 약액 탱크와 약액 토출 노즐과를 접속시키는 약액 관로에, 가요성(可撓性) 부재에 의해 펌프실과 구획된 작동실 내의 압력 변화에 수반하는 펌프실의 용적 변화에 따라 약액의 흡인 및 토출을 행하는 약액 펌프와, 이 약액 펌프의 작동실로 작동 기체를 공급하는 압력 조정 가능한 작동 기체 공급 장치와, 약액 관로에서의 약액 펌프의 1 차측과 2 차측에 각각 설치되는 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브를 구비하고, 작동 기체 공급 장치에 의해 공급되는 작동 기체의 압력을 검출하여, 그 검출된 압력치와, 예를 들면 약액의 종류 또는 그 외의 조건에 따라 매번 설정되는 작동 기체의 압력 설정치를 이용해 압력 피드백 제어하여 약액의 토출 유량을 제어하는 약액 공급 시스템이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또한, 이러한 종류의 약액 공급 시스템에서는 토출되는 레지스트액 중에 불순물이 혼입되는 것을 방지하기 위하여, 약액 관로에서의 약액 펌프의 1 차측에 필터를 개재 설치하고 있다.
일본특허공개공보 2007-110004호(특허 청구의 범위)
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술은 약액 펌프의 작동실로 작동 기체를 공급할 때의 작동 기체 압력을 검출하고, 검출된 작동 기체의 압력치와 매번 설정되는 압력 설정치에 기초하여 약액의 토출 유량을 제어하는 기술이며, 약액 펌프에 약액을 흡인, 즉 약액을 보충할 때의 작동 기체의 배기압(배기 유량)의 제어에 대해서는 언급되어 있지 않다.
따라서, 특허 문헌 1에 기재된 것에서는 약액을 토출한 후에 약액 펌프의 펌프실에 약액을 보충할 때, 1 차측 개폐 밸브를 개방하여 작동실 내의 작동 기체를 배기하면, 1 차측 개폐 밸브의 전후에 압력차, 즉 펌프실과 작동실의 사이에 차압이 발생하여, 보충 개시 시에 과잉 압력 변동, 즉 오버슛을 일으킨다는 문제가 있었다. 이 현상은 약액 탱크의 약액의 잔량의 변화에도 기인한다. 이와 같이 약액 펌프로의 약액 보충 개시 시에 발생하는 오버슛은 일반적인 정량식 펌프를 이용하는 액 공급 시스템에서도 공통되는 문제이다.
상기와 같이 오버슛이 발생하면, 약액 펌프의 펌프실로의 약액의 보충 유량이 많아지고 또한 유속이 빨라지며, 이에 수반하여 필터의 여과 속도도 빨라져, 약액 중의 불순물 또는 이물이 여과되지 않고 필터를 통과할 염려가 있다. 필터를 통과한 불순물 등을 포함하는 약액이 약액 펌프를 거쳐 약액 토출부에 도달하는 과정에서 파티클이 발생하여, 약액 토출부로부터 도포면에 토출될 염려가 있다. 특히, 현재 상황에서는 레지스트의 토출량을 줄이는 경향이 있기 때문에, 적은 레지스트의 토출량에 따라 필터의 여과 속도를 엄밀히 규정할 필요가 있으며, 상기 오버슛에 따른 악영향은 부정할 수 없다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 약액의 보충 개시 시의 과잉 압력 변동을 억제하고 필터의 여과 속도를 제어하여 여과 정밀도의 유지를 도모할 수 있도록 한 약액 공급 방법 및 약액 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 약액 공급 방법은 약액을 수용하는 약액 탱크와 약액 토출부를 접속시키는 약액 관로에, 약액을 여과하는 필터와, 가요성(可撓性) 부재로 펌프실과 구획된 작동실 내의 압력 변화에 수반하는 펌프실의 용적 변화에 따라 약액의 흡인 및 토출을 행하는 약액 펌프와, 상기 약액 관로에서의 상기 약액 펌프의 1 차측과 2 차측에 각각 설치되는 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브를 구비하고, 상기 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브의 개폐 동작 및 상기 약액 펌프의 급배 동작에 의해 상기 약액 탱크로부터 공급되는 약액을 상기 필터로 여과한 후, 상기 약액 토출부로부터 토출하는 약액 공급 방법에 있어서, 상기 약액 펌프로의 약액의 보충 개시 시에, 상기 1 차측 개폐 밸브를 개방했을 때의 상기 작동실측의 압력을 검출하고, 상기 작동실로부터 배기된 배기 유량을 검출하고, 검출된 상기 압력과 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 배기압의 조정을 상기 작동실과 감압원을 접속시키는 관로에 개재 설치된 압력 조정 기구에 의해 행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 약액 공급 방법에서, 상기 검출된 압력에 상기 약액 탱크 및 상기 약액 탱크 내의 약액의 액면의 위치에 따라 변동하는 압력을 가미하여 보정 압력을 작성하고, 상기 보정 압력과 상기 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 약액 공급 시스템은, 약액을 수용하는 약액 탱크와 약액 토출부를 접속시키는 약액 관로에, 약액을 여과하는 필터와, 가요성 부재로 펌프실과 구획된 작동실 내의 압력 변화에 수반하는 펌프실의 용적 변화에 따라 약액의 흡인 및 토출을 행하는 약액 펌프와, 상기 약액 관로에서의 상기 약액 펌프의 1 차측과 2 차측에 각각 설치되는 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브를 구비하고, 상기 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브의 개폐 동작 및 상기 약액 펌프의 급배 동작에 의해 상기 약액 탱크로부터 공급되는 약액을 상기 필터로 여과한 후, 상기 약액 토출부로부터 토출하는 약액 공급 시스템에 있어서, 상기 약액 펌프의 작동실과 연통되는 관로에, 상기 작동실 내의 압력을 검출하는 압력 센서와, 배기 유량을 검출하는 유량 센서 및 배기압을 조정하는 제 1 압력 조정 기구를 구비하고, 상기 압력 센서 및 유량 센서에 의해 검출된 검출 신호에 기초하여 상기 제 1 압력 조정 기구를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 압력 센서는 상기 약액 펌프로의 약액의 보충 개시 시에, 상기 1 차측 개폐 밸브를 개방했을 때의 상기 작동실측의 압력을 검출하고, 상기 작동실로부터 배기된 배기 유량을 상기 유량 센서에 의해 검출하며, 상기 제어부는 검출된 상기 압력과 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 제 1 압력 조정 기구를 제어하여 배기압을 조정하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 관로는 상기 약액 펌프의 작동실에 접속되는 주(主)관로와, 상기 주관로에서 분기되어 감압원에 접속되는 배기 관로와, 가압원에 접속되는 가압 관로로 이루어지며, 상기 주관로에 상기 유량 센서를 개재 설치하고, 상기 배기 관로에 개재 설치되는 상기 제 1 압력 조정 기구와, 상기 가압 관로에 개재 설치되는 제 2 압력 조정 기구를 연성(連成)하고, 연성된 압력 조정 기구에 상기 압력 센서를 설치하고, 상기 연성된 압력 조정 기구의 배기압의 조정과 가압의 조정을 상기 제어부에서 제어 가능하게 형성하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 발명은, 상기 제어부는 상기 검촐된 압력에 상기 약액 탱크 및 상기 약액 탱크 내의 약액의 액면의 위치에 따라 변동하는 압력을 가미하여 보정 압력을 작성하고, 상기 보정 압력과 상기 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기의 발명에 따르면, 약액 펌프로의 약액의 보충 개시 시에, 1 차측 개폐 밸브를 개방했을 때의 작동실측의 압력을 검출하고, 작동실로부터 배기된 배기 유량을 검출함으로써, 작동실로부터 배기(배출)되는 배기 유량과 압력 변화에 따른 유량으로부터 작동실 및 펌프실의 용적 변화를 환산, 즉 약액 펌프의 용적 변화량을 환산하여, 약액 보충 시의 약액의 압력의 거동을 파악할 수 있다. 또한, 검출된 압력과 배기 유량에 기초해 압력 조정 기구의 구동압을 제어하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정함으로써, 약액 보충 속도를 제어할 수 있다.
상기의 발명에 따르면, 약액 펌프로의 약액의 보충 개시 시에 검출된 압력에 약액 탱크 및 상기 약액 탱크 내의 약액의 액면의 위치에 따라 변동하는 압력을 가미하여 보정 압력을 작성하고, 상기 보정 압력과 약액 펌프의 작동실로부터 배기된 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정함으로써, 약액 공급 시스템에서의 복수 회의 약액 토출에 따른 약액 펌프의 1 차측 압력의 경시적 변화에 대응하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정할 수 있다.
(1) 상기의 발명에 따르면, 약액 펌프로의 약액 보충 시에 검출된 압력과 배기 유량에 기초해 압력 조정 기구의 구동압을 제어하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정함으로써, 약액 보충 속도를 제어할 수 있으므로, 약액 보충 개시 시에 필터의 여과 속도를 제어하여 여과 정밀도의 유지를 도모할 수 있다.
(2) 상기의 발명에 따르면, 약액 공급 시스템에서의 복수 회의 약액 토출에 따른 약액 펌프의 1 차측 압력의 경시적 변화에 대응하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정할 수 있으므로, 상기 (1)에 추가로 필터의 여과 정밀도의 향상을 더 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 약액 공급 시스템을 적용한 도포·현상 처리 장치에 노광 장치를 접속시킨 처리 시스템 전체를 도시한 개략 평면도이다.
도 2는 상기 처리 시스템의 개략 사시도이다.
도 3은 상기 처리 시스템의 개략 배면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 약액 공급 시스템의 일례를 도시한 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 약액 공급 시스템의 주요부를 도시한 개략 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 약액 공급 시스템에서의 제어부를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명에서의 약액의 보충과 토출 동작을 나타낸 타임 차트이다.
도 8은 약액의 1 회째의 보충 시의 유량과 시간의 관계를 나타낸 그래프(a) 및 2 회째의 보충 시의 유량과 시간의 관계를 나타낸 그래프(b)이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 여기서는, 본 발명에 따른 약액 공급 시스템을 도포·현상 처리 장치에 노광 처리 장치를 접속시킨 처리 시스템에 적용한 경우에 대하여 설명한다.
상기 처리 시스템은 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)(이하에서 웨이퍼(W)라고 함)를 복수 매, 예를 들면 25 매를 밀폐 수납하는 캐리어(10)를 반출입시키기 위한 캐리어 스테이션(1)과, 이 캐리어 스테이션(1)으로부터 취출된 웨이퍼(W)에 레지스트 도포, 현상 처리 등을 실시하는 처리부(2)와, 웨이퍼(W)의 표면을 노광시키는 노광 장치(4)와, 처리부(2)와 노광 장치(4)와의 사이에 접속되어 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스부(3)를 구비하고 있다.
캐리어 스테이션(1)은 캐리어(10)를 복수 개 나열하여 재치 가능한 재치부(11)와, 이 재치부(11)에서 봤을 때 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(12)와, 개폐부(12)를 통해 캐리어(10)로부터 웨이퍼(W)를 취출하기 위한 전달 수단(A1)이 설치되어 있다.
또한, 캐리어 스테이션(1)의 내측에는 하우징(20)으로 주위가 둘러싸인 처리부(2)가 접속되어 있으며, 이 처리부(2)에는 캐리어 스테이션(1)에서 봤을 때 왼쪽 앞측에서부터 차례로 가열·냉각계의 유닛을 다단화한 선반 유닛(U1, U2, U3)을 배치하고, 오른쪽에 액처리 유닛(U4, U5)을 배치한다. 선반 유닛(U1, U2, U3)의 사이에, 각 유닛 간의 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 주반송 수단(A2, A3)이 선반 유닛(U1, U2, U3)과 교호로 배열하여 설치되어 있다. 또한, 주반송 수단(A2, A3)은 캐리어 스테이션(1)에서 봤을 때 전후 방향으로 배치되는 선반 유닛(U1, U2, U3)측의 일면부와, 후술하는, 예를 들면 우측의 액처리 유닛(U4, U5)측의 일면부와, 좌측의 일면을 이루는 배면부로 구성되는 구획벽(21)에 의해 둘러싸인 공간 내에 놓여 있다. 또한, 캐리어 스테이션(1)과 처리부(2)의 사이, 처리부(2)와 인터페이스부(3)의 사이에는 각 유닛에서 이용되는 처리액의 온도 조절 장치 또는 온습도 조절용의 덕트 등을 구비한 온습도 조절 유닛(22)이 배치되어 있다.
인터페이스부(3)는 처리부(2)와 노광 장치(4)의 사이에 전후로 설치되는 제 1 반송실(3A) 및 제 2 반송실(3B)로 구성되어 있고, 각각에 제 1 웨이퍼 반송부(30A) 및 제 2 웨이퍼 반송부(30B)가 설치되어 있다.
선반 유닛(U1, U2, U3)은 액처리 유닛(U4, U5)에서 행해지는 처리의 전 처리 및 후 처리를 행하기 위한 각종 유닛을 복수 단, 예를 들면 10 단으로 적층한 구성으로 되어 있으며, 그 조합은 웨이퍼(W)를 가열(베이킹)하는 가열 유닛(HP), 웨이퍼(W)를 냉각시키는 냉각 유닛(CPL) 등이 포함된다. 또한, 액처리 유닛(U4, U5)은, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 레지스트 또는 현상액 등의 약액 수납부 상에 반사 방지막을 도포하는 보텀 반사 방지막 도포 유닛(BCT)(23), 도포 유닛(COT)(24), 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 유닛(DEV)(25) 등을 복수 단, 예를 들면 5 단으로 적층하여 구성되어 있다. 본 발명에 따른 약액 공급 시스템은 도포 유닛(COT)(24)에 설치되어 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 선반 유닛(U1 ~ U3)의 하방측에는 케미컬 유닛(U7, U8)이 병렬로 설치되어 있다. 이들 케미컬 유닛(U7, U8)은 본 발명에 따른 약액 공급 시스템에 이용되는 약액 탱크인 약액 보틀(13)을 교환 가능하게 재치하는 재치 선반(14)을 구비하고 있으며, 재치 선반(14)이 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강 가능하게 형성되어 있다.
이어서, 상기의 처리 시스템에서의 웨이퍼(W)의 흐름에 대해 간단히 설명한다. 먼저, 외부로부터 웨이퍼(W)가 수납된 캐리어(10)가 재치부(11)에 재치되면, 개폐부(12)와 함께 캐리어(10)의 덮개체가 열리고 전달 수단(A1)에 의해 웨이퍼(W)가 취출된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U1)의 일단(一段)을 이루는 전달 유닛을 통해 주반송 수단(A2)으로 전달되고, 선반 유닛(U1, U2) 내의 하나의 선반에서 도포 처리의 전 처리로서 반사 방지막의 형성 또는 냉각 유닛에 의한 기판의 온도 조정 등이 행해진다.
그 후, 주반송 수단(A2)에 의해 웨이퍼(W)는 도포 유닛(COT)(24) 내로 반입되고, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막이 성막된다. 레지스트막이 성막된 웨이퍼(W)는 주반송 수단(A2)에 의해 외부로 반출되고, 가열 유닛으로 반입되어 소정의 온도로 베이킹 처리가 이루어진다. 베이킹 처리가 종료된 웨이퍼(W)는 냉각 유닛에서 냉각된 후, 선반 유닛(U3)의 전달 유닛을 경유하여 인터페이스부(3)로 반입되고, 이 인터페이스부(3)를 거쳐 노광 장치(4) 내로 반입된다. 또한, 액침 노광용의 보호막을 레지스트막 상에 도포하는 경우에는 상기 냉각 유닛에서 냉각된 후, 처리부(2)에서의 도시하지 않은 유닛에서 보호막용의 약액의 도포가 행해진다. 그 후, 웨이퍼(W)는 노광 장치(4)로 반입되어 노광 처리가 행해진다.
노광 처리가 종료된 웨이퍼(W)는 제 2 웨이퍼 반송부(30B)에 의해 노광 장치(4)로부터 취출되어 선반 유닛(U6)의 일단을 이루는 가열 유닛(PEB)으로 반입된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 제 1 웨이퍼 반송부(30A)에 의해 가열 유닛(PEB)으로부터 반출되어 주반송 수단(A3)으로 전달된다. 그리고, 이 주반송 수단(A3)에 의해 현상 유닛(25) 내로 반입된다. 현상 유닛(25)에서는 현상 처리에 겸용하는 세정 처리 장치에 의해 기판의 현상이 행해지고 추가로 세정이 행해진다. 그 후, 웨이퍼(W)는 주반송 수단(A3)에 의해 현상 유닛(25)으로부터 반출되고, 주반송 수단(A2), 전달 수단(A1)을 경유하여 재치부(11) 상의 원래의 캐리어(10)로 되돌려진다.
이어서, 본 발명에 따른 약액 공급 시스템에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 여기서는, 본 발명에 따른 약액 공급 시스템을 도포 유닛(COT)(24)에 적용한 경우에 대하여 설명한다.
도포 유닛(COT)(24)은 케이싱(40) 내에, 웨이퍼(W)를 수평 상태로 보지(保持)하고, 수직축을 중심으로 회전하는 스핀 척(41)과, 이 스핀 척(41) 및 웨이퍼(W)의 외주와 이들 하방을 포위하는 컵(42)과, 스핀 척(41)에 의해 보지되는 웨이퍼(W)의 표면에 약액인 레지스트액을 토출(공급)하는 약액 토출 노즐(43)(이하에서 토출 노즐(43)이라고 함)을 구비하고 있다.
토출 노즐(43)은 공급 관로(44)를 거쳐 약액 보틀(13)에 접속되어 있으며, 공급 관로(44)에는 약액 보틀(13)측에서부터 차례로, 약액 보틀(13)로부터 유도된 약액, 즉 레지스트액을 일시 저장하는 리졸버 탱크(45)와, 레지스트액 중의 불순물을 여과하는 필터(46)와, 필터(46)를 통과한 레지스트액을 일시 저장하는 트랩 탱크(47)와, 이 트랩 탱크(47)측에 1 차측 개폐 밸브(V1)를 설치하고 토출 노즐(43)측에 2 차측 개폐 밸브(V2)를 설치하여 접속되는 약액 펌프(50)가 개재 설치되어 있다.
또한, 약액 보틀(13)과 리졸버 탱크(45)의 사이에는 개폐 밸브(V3)가 개재 설치되고, 리졸버 탱크(45)의 상부에 접속되는 폐액 관로(45a)에는 폐액용 개폐 밸브(V4)가 개재 설치되어 있다. 또한, 필터(46)의 상부에는 개폐 밸브(V5)를 개재 설치한 기포 배출 관로(46a)가 접속되고, 트랩 탱크(47)의 상부에는 개폐 밸브(V6)를 개재 설치한 폐액 관로(47a)가 접속되어 있다. 또한, 약액 펌프(50)와 토출 노즐(43)의 사이에는 에어 오퍼레이션 밸브(VA)와 석백 밸브(VS)가 개재 설치되어 있다.
상기 약액 펌프(50)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 가요성(可撓性) 부재인 다이어프램(51)으로 펌프실(52)과 작동실(53)로 구획되어 있으며, 펌프실(52)에는 1 차측 개폐 밸브(V1)를 개재하여 약액 보틀(13)측에 접속되는 1 차측 연통로(52a)와, 2 차측 개폐 밸브(V2)를 개재하여 토출 노즐(43)측에 접속되는 2 차측 연통로(52b)가 형성되어 있다. 또한, 작동실(53)에는 이 작동실(53)과 연통되는 급배로(53a)가 형성되어 있으며, 이 급배로(53a)에 급배 전환 밸브(VC)를 개재하여 에어 가압원(54)(이하에서 가압원(54)이라고 함)과 감압원(55)에 선택적으로 연통되는 관로(56)가 접속되어 있다. 이 경우, 관로(56)는 작동실(53)에 접속되는 주관로(56a)와, 이 주관로(56a)에서 분기되어 감압원(55)에 접속되는 배기 관로(56b)와, 가압원(54)에 접속되는 가압 관로(56c)로 형성되어 있다. 주관로(56a)에는 유량 센서인 플로우 미터(57)가 개재 설치되고, 배기 관로(56b)에 개재 설치되는 배기압을 조정하는 압력 조정 기구와, 가압 관로(56c)에 개재 설치되는 가압, 즉 에어압을 조정하는 압력 조정 기구가 연성(連成) 압력 조정 기구(58)로서 형성되어 있다. 이 경우, 연성 압력 조정 기구(58)는 배기 관로(56b)와 가압 관로(56c)를 선택적으로 접속시키는 공통의 연통 블록(58a)과 배기 관로(56b) 또는 가압 관로(56c)의 연통을 차단하는 2 개의 정지 블록(58b, 58c)과, 연통 블록(58a), 정지 블록(58b, 58c)을 전환 조작하는 전자(電磁) 전환부(58d)를 구비하는 전공(電空) 레귤레이터로서 형성되어 있다. 또한, 연성 압력 조정 기구(58)(이하에서 전공 레귤레이터(58)라고 함)에는 압력 센서(59)가 설치되어 있어, 압력 센서(59)에 의해 관로(56)가 접속되는 작동실(53) 내의 압력이 검출된다.
상기와 같이 구성되는 약액 펌프(50)의 작동실(53)측에 접속되는 작동 에어의 급배부에서, 상기 플로우 미터(57)와 압력 센서(59) 및 전공 레귤레이터(58)는 각각 제어부(60)와 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 플로우 미터(57)에 의해 검출된 관로(56) 내의 배기 유량과 압력 센서(59)에 의해 검출된 관로(56) 내의 압력이 제어부(60)에 전달(입력)되고, 제어부(60)로부터의 제어 신호가 전공 레귤레이터(58)로 전달(출력)되도록 형성되어 있다.
또한, 전공 레귤레이터(58) 이외에 상기 1 차측 개폐 밸브(V1), 2 차측 개폐 밸브(V2), 개폐 밸브(V3 ~ V6), 에어 오퍼레이션 밸브(VA), 석백 밸브(VS) 및 급배 전환 밸브(VC)의 개폐 동작은 제어부(60)에 의해 제어된다. 제어부(60)는 CPU(중앙 연산 처리 유닛), 프로그램 및 메모리 등에 의해 구성되는데, 여기서는, 본 발명의 주요부인 약액 공급 시스템에 관한 각 기능을 블록화하여 구성 요소로서 도 6에 기초하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제어부(60)는 상기 압력 센서(59)에서 검출된 약액 펌프(50)의 작동실 내의 압력 데이터 또는 플로우 미터(57)에서 검출된 관로(56) 내의 배기 유량 데이터 등을 수집하여 기억시키는 데이터 기억부(61)와, 약액 펌프(50)의 1 차측의 변동 액압(液壓)을 기억하는 공급측 액압 기억부(62)와, 데이터 기억부(61) 및 공급측 액압 기억부(62)에 기억된 데이터를 비교 연산 처리하여, 예를 들면 압력 센서(59)에서 검출된 압력과 약액 펌프(50)의 1 차측의 변동 액압을 가미한 보정 압력을 작성하는 데이터 처리부(63)를 구비하고 있다. 또한, 제어부(60)는 상기 데이터 기억부(61) 및 공급측 액압 기억부(62)에 기억된 데이터 및 데이터 처리부(63)에 기초하여 전공 레귤레이터(58)의 배기압 및 공급압의 파라미터를 변경하는 파라미터 변경부(64)와, 변경 후의 파라미터를 저장하는 파라미터 저장부(65)를 구비하고 있다.
또한, 상기 공급측 액압 기억부(62)에 기억되는 공급측 액압은 약액 보틀(13)의 설치 위치(설치 높이(H1)) 또는 약액 보틀(13) 내의 약액, 예를 들면 레지스트액의 액면의 높이(H2) 등에 따라 변동하는 공급측 액압이며, 약액 보틀(13)의 설치 높이(H1)는 약액 보틀(13)을 처리 시스템의 케미컬 유닛(U7, U8)에 설치한 상태에서 미리 인식할 수 있다. 또한, 약액 보틀(13) 내의 레지스트액의 액면의 높이(H2)는 토출 노즐(43)로부터 레지스트액을 토출하는 양 및 횟수에 따라 변동하지만, 신규로 설치된 약액 보틀(13) 내의 레지스트액의 양, 예를 들면 3,800 ml와, 1 회의 토출량, 예를 들면 0.55 ml와 토출 횟수에 의해 환산할 수 있으며, 이 환산된 공급측 액압의 데이터가 공급측 액압 기억부(62)에 기억된다. 또한, 공급측 액압 기억부(62)에는 공급측 액압의 변동 요소인 약액, 예를 들면 레지스트액의 종류 또는 점도 등도 기억된다.
또한, 제어부(60)는 제어 프로그램 저장부(66)와 표시 프로그램 저장부(67)를 구비하고 있으며, 제어 프로그램에 기초하여 전공 레귤레이터(58), 1 차측 개폐 밸브(V1), 2 차측 개폐 밸브(V2), 개폐 밸브(V3 ~ V6), 에어 오퍼레이션 밸브(VA), 석백 밸브(VS) 및 급배 전환 밸브(VC)가 구동 제어되고, 표시 프로그램으로부터의 신호가 표시 장치(70)로 전달되도록 되어 있다. 또한, 도 6 중 부호 BS는 버스이다.
이어서, 상기와 같이 구성되는 약액 공급 시스템의 동작 태양에 대해 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 약액 펌프(50)의 펌프실(52) 내의 레지스트액이 빈 상태에서 1 회째의 레지스트액을 보충하기 위해서는 먼저 제어부(60)로부터의 제어 신호를 받아 1 차측 개폐 밸브(V1)가 열리고 2 차측 개폐 밸브(V2)가 닫히고, 급배 전환 밸브(VC)가 배기측으로 전환된다. 이 상태로 압력 센서(59)에 의해 약액 펌프(50)의 작동실(53) 내의 압력이 검출되고, 검출된 압력의 검출 신호가 제어부(60)로 전달(입력)된다. 이어서, 전공 레귤레이터(58)가 감압원(55)측과 연통되어 작동실(53) 내의 에어를 배기한다. 이 때, 플로우 미터(57)에 의해 배기 유량이 검출되고, 검출된 배기 유량의 검출 신호가 제어부(60)로 전달(입력)된다. 작동실(53) 내의 에어가 배기됨과 동시에 공급 관로(44)로부터 레지스트액이 펌프실(52)로 유입되어, 펌프실(52)에 레지스트액이 보충된다.
펌프실(52) 내로의 레지스트액의 보충이 종료되면, 1 차측 개폐 밸브(V1)가 닫히고 또한 급배 전환 밸브(VC)가 차단 위치로 전환된다. 이어서, 2 차측 개폐 밸브(V2)가 열리고 급배 전환 밸브(VC)가 급기측으로 전환된 상태로 전공 레귤레이터(58)를 가압측과 연통시켜, 작동실(53) 내로 에어를 공급하고, 펌프실(52) 내의 레지스트액을 약액 펌프(50)로부터 토출하고, 토출 노즐(43)로부터 웨이퍼 표면에 토출하여 도포 처리가 종료된다.
이후, 상기와 동일하게 하여, 2 회째 이후의 약액 펌프(50)의 펌프실(52) 내로의 레지스트액의 보충, 토출 동작을 반복해 토출 노즐(43)로부터 웨이퍼 표면에 레지스트액을 토출하여 도포 처리를 행할 수 있다.
전술한 약액 공급 시스템의 약액 펌프(50)로의 레지스트액의 보충 개시 시에, 약액 펌프(50)의 1 차측 개폐 밸브(V1)의 전후의 압력차, 즉 약액 펌프(50)의 1 차측 액압과 작동실(53) 내의 에어압에 차압이 발생하여 1 차측 액압이 작동실(53) 내의 에어압보다 크면, 보충 개시 시의 배기 유량이 많아져 과잉 압력 변동, 즉 오버슛이 발생한다(도 8의 (a) 참조). 이 오버슛에 의해 펌프실(52) 내로의 레지스트액의 유량이 많아지고 또한 유속이 빨라지며, 이에 수반하여 필터(46)를 통과하는 레지스트액의 여과 속도도 빨라지고, 필터(46)의 기능을 발휘할 수 있는 여과 속도, 예를 들면 0.3 ml / sec보다 여과 속도가 빨라지면, 레지스트액 중에 포함되는 불순물이 필터(46)를 통과한다는 문제가 있다. 이 문제는 약액 펌프(50)의 1 차측 액압과 약액 펌프(50)의 약액 보충 시의 작동실(53) 내의 압력과의 차압을 줄임으로써 억제할 수 있다.
따라서, 상기 실시예의 약액 공급 시스템에서는 전술한 바와 같이 레지스트액의 보충 개시 시에 압력 센서(59)에 의해 작동실(53) 내의 압력을 검출하고, 플로우 미터(57)에 의해 배기 유량을 검출하며, 검출된 압력과 배기 유량의 데이터를 제어부(60)로 전달(입력)하고, 제어부(60)로부터의 제어 신호에 기초하여 보충 초기 시의 작동실(53) 내의 압력을 약액 펌프(50)의 1 차측 액압과 동일해지도록 전공 레귤레이터(58)을 제어하고 있다.
이 보충 제어는 약액 펌프(50)의 전체 용적은 펌프실(52)의 용적과 작동실(53)의 용적의 합이라는 점에서, 보충 시의 작동실(53) 내의 에어의 배기 유량과 압력 변화에 따라 작동실(53)측의 용적을 환산함으로써, 펌프실(52) 내의 용적을 환산하여, 펌프실(52) 내에 보충되는 레지스트액의 거동을 파악한다는 것에 기초하는 것이다.
이하에, 보충 제어에 대하여 구체적으로 설명한다. 약액 펌프(50)의 전체 용적은 펌프실(52)의 용적과 작동실(53)의 용적의 합이기 때문에, 약액 펌프(50)의 전체 용적을 V, 펌프실(52)의 용적을 VLn, 작동실(53)의 용적을 VAn으로 하면, V = VLn + VAn … (1)이며, (1) 식으로부터 VLn = V + VAn … (2)로 나타내어진다.
또한, 작동실(53)의 용적 변화는 펌프실(52)의 용적 변화와 동일하다는 점에서, 펌프실(52)의 약액의 보충 유량은 작동실(53)측의 에어의 배기 유량과 압력 변화에 따른 작동실(53)측의 유량에 의해 구할 수 있다. 즉, 보충액 유량을 QLn으로 하고, 작동실(53)의 용적 변화에 따른 배기 유량을 QAn으로 하고, 압력 변화에 따른 작동실(53)측의 유량을 QAn'으로 하면, QLn = QAn - QAn'으로 나타내어진다.
또한, 압력 변화에 따른 작동실(53)측의 유량(QAn')은 약액 보틀(13) 내의 잔량 약액(레지스트액)의 액압 또는 약액(레지스트액)의 토출 횟수 등에 따라 변화되는 약액 펌프(50)의 1 차측 압력이 경시적으로 변화하는 것이며,
QAn' = VAn-1 × {(PAn-1) / 101.325} / Δt … (3)으로 나타내어지며,
VAn = VAn-1 - QLn × Δt … (4)로 나타내어진다.
또한, 정상역(正常域)에서는 VAn >> QAn'이다.
상기 (3), (4) 식으로 나타낸 압력 또는 유량의 계산은 연속으로는 할 수 없기 때문에, 샘플링 주기로 행하고 있다. 이 샘플링 주기를 Δt로 해 둔다.
따라서, n 번째의 시간 = (n-1 번째의 시간) + Δt가 된다.
또한, 위 식에서, VAn은 n 번째의 시간 시점에서의 작동실측(공압(空壓)측)의 용적, VAn-1은 n-1 번째의 시간 시점에서의 작동실측(공압측)의 용적, PAn-1은 n-1 번째의 시간 시점에서의 작동실측(공압측)의 압력이다.
상기로부터, 보충 시의 작동실(53) 내의 에어의 배기 유량과 압력 변화에 의해 작동실(53)측의 용적을 환산함으로써, 펌프실(52) 내의 용적을 환산하여, 펌프실(52) 내로 보충되는 레지스트액의 거동을 파악할 수 있다. 이와 같이, 펌프실(52) 내로 보충되는 레지스트액의 거동을 파악함으로써, 오버슛의 거동을 파악하여, 검출된 압력과 배기 유량의 검출 데이터를 제어부(60)의 데이터 기억부(61)에 입력한 후, 데이터 처리부(63)에서 미리 공급측 액압 기억부(62)에 기억된 공급측 변동 액압과 비교 연산 처리되어 보정 압력을 작성하고, 파라미터 변경부(64)에서 변경된 보정 압력과 배기 유량의 제어 신호에 기초하여 보충 초기 시의 작동실(53) 내의 압력을 약액 펌프(50)의 1 차측 액압과 동일해지도록 전공 레귤레이터(58)를 제어하고 있다. 이 전공 레귤레이터(58)의 제어는 필터(46)의 여과 속도가 필터(46)의 기능을 저해하지 않는 범위 내의 제어이면 되며, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 레지스트액의 기준 유량(QA)에 대하여 허용할 수 있는 편차를 가진 허용 유량(QB)이 얻어지는 제어이면 된다.
또한, 상기 실시예에서는 미리 약액 보틀(13)의 설치 위치(설치 높이(H1)) 또는 약액 보틀(13) 내의 약액, 예를 들면 레지스트액의 액면의 높이(H2), 약액, 예를 들면 레지스트액의 종류, 점도 등에 따라 변동하는 공급측 액압이 제어부(60)의 공급측 액압 기억부(62)에 기억되어 있다. 따라서 1 회째의 보충 개시 시에는 1 차측 액압에 대응하여 약액 펌프(50)의 작동실(53) 내의 압력을 제어함으로써, 과잉 압력 변동에 수반하는 오버슛을 억제할 수 있다.
2 회째 이후의 약액 펌프(50)의 레지스트액의 보충 개시 시에는 전회의 보충 개시 시의 작동실(53) 내의 압력의 검출 및 배기 유량의 검출의 데이터와 공급측 액압 기억부(62)에 기억된 변동하는 공급측 액압의 데이터를 가미하여 보정 압력을 작성하고, 매번 파라미터를 변경하여 제어할 수 있으므로, 필터(46)의 여과 정밀도의 향상을 더 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 약액 펌프(50)의 흡인·토출 동작에 의해 약액 보틀(13) 내의 약액(레지스트액)을 토출 노즐(43)에 공급하고, 토출 노즐(43)로부터 토출하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 약액 공급 방법(시스템)은 반드시 이 경우에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 압송용 가스 공급원으로부터 공급되는 압송용 가스를 약액 보틀(13)의 액면에 공급하고, 약액 보틀(13) 내의 약액(레지스트액)을 토출 노즐(43)에 공급하여, 토출 노즐(43)로부터 토출하는 경우에도 본 발명에 따른 약액 공급 방법(시스템)을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 본 발명에 따른 약액 공급 방법(시스템)을 레지스트의 도포 처리에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 약액 공급 방법(시스템)은 레지스트액 이외의 약액의 도포 처리 또는 도포 처리 이외의 약액을 이용한 액처리에도 적용할 수 있다.
13 : 약액 보틀(약액 탱크)
43 : 토출 노즐(약액 토출부)
44 : 공급 관로
46 : 필터
50 : 약액 펌프
51 : 다이어프램(가요성 부재)
52 : 펌프실
53 : 작동실
54 : 가압원
55 : 감압원
56 : 관로
56a : 주관로
56b : 배기 관로
56c : 가압 관로
57 : 플로우 미터(유량 센서)
58 : 전공 레귤레이터(연성 압력 조정 기구)
59 : 압력 센서
60 : 제어부
V1 : 1 차측 개폐 밸브
V2 : 2 차측 개폐 밸브
H1 : 약액 보틀의 설치 높이
H2 : 액면 높이

Claims (6)

  1. 약액을 수용하는 약액 탱크와 약액 토출부를 접속시키는 약액 관로에, 약액을 여과하는 필터와, 가요성(可撓性) 부재로 펌프실과 구획된 작동실 내의 압력 변화에 수반하는 펌프실의 용적 변화에 따라 약액의 흡인 및 토출을 행하는 약액 펌프와, 상기 약액 관로에서의 상기 약액 펌프의 1 차측과 2 차측에 각각 설치되는 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브를 구비하고,
    상기 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브의 개폐 동작 및 상기 약액 펌프의 급배 동작에 의해 상기 약액 탱크로부터 공급되는 약액을 상기 필터로 여과한 후, 상기 약액 토출부로부터 토출하는 약액 공급 방법에 있어서,
    상기 약액 펌프로의 약액의 보충 개시 시에, 상기 1 차측 개폐 밸브를 개방했을 때의 상기 작동실측의 압력을 검출하고, 상기 작동실로부터 배기된 배기 유량을 검출하고,
    검출된 상기 압력에 상기 약액 탱크 및 상기 약액 탱크 내의 약액의 액면의 위치에 따라 변동하는 압력을 가미하여 보정 압력을 작성하고, 상기 보정 압력과 상기 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 배기압을 조정하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기압의 조정을 상기 작동실과 감압원을 접속시키는 관로에 개재 설치된 압력 조정 기구에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  3. 삭제
  4. 약액을 수용하는 약액 탱크와 약액 토출부를 접속시키는 약액 관로에, 약액을 여과하는 필터와, 가요성 부재로 펌프실과 구획된 작동실 내의 압력 변화에 수반하는 펌프실의 용적 변화에 따라 약액의 흡인 및 토출을 행하는 약액 펌프와, 상기 약액 관로에서의 상기 약액 펌프의 1 차측과 2 차측에 각각 설치되는 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브를 구비하고,
    상기 1 차측 개폐 밸브 및 2 차측 개폐 밸브의 개폐 동작 및 상기 약액 펌프의 급배 동작에 의해 상기 약액 탱크로부터 공급되는 약액을 상기 필터로 여과한 후, 상기 약액 토출부로부터 토출하는 약액 공급 시스템에 있어서,
    상기 약액 펌프의 작동실과 연통되는 관로에, 상기 작동실 내의 압력을 검출하는 압력 센서와, 배기 유량을 검출하는 유량 센서 및 배기압을 조정하는 제 1 압력 조정 기구를 구비하고, 상기 압력 센서 및 유량 센서에 의해 검출된 검출 신호에 기초하여 상기 제 1 압력 조정 기구를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 압력 센서는, 상기 약액 펌프로의 약액의 보충 개시 시에, 상기 1 차측 개폐 밸브를 개방했을 때의 상기 작동실측의 압력을 검출하고, 상기 작동실로부터 배기된 배기 유량을 상기 유량 센서에 의해 검출하며, 상기 제어부는, 검출된 상기 압력에 상기 약액 탱크 및 상기 약액 탱크 내의 약액의 액면의 위치에 따라 변동하는 압력을 가미하여 보정 압력을 작성하고, 상기 보정 압력과 상기 배기 유량에 기초하여 약액의 보충 개시 시에 과잉 압력 변동을 일으키지 않도록 제 1 압력 조정 기구를 제어하여 배기압을 조정하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 관로는, 상기 약액 펌프의 작동실에 접속되는 주(主)관로와, 상기 주관로에서 분기되어 감압원에 접속되는 배기 관로와, 가압원에 접속되는 가압 관로로 이루어지며, 상기 주관로에 상기 유량 센서를 개재 설치하고, 상기 배기 관로에 개재 설치되는 상기 제 1 압력 조정 기구와, 상기 가압 관로에 개재 설치되는 제 2 압력 조정 기구를 연성(連成)하고, 연성된 압력 조정 기구에 상기 압력 센서를 설치하고, 상기 연성된 압력 조정 기구의 배기압의 조정과 가압의 조정을 상기 제어부에서 제어 가능하게 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
  6. 삭제
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