CN111081595B - 超临界处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施例提供一种超临界处理装置，包括：器皿，具备在中央形成有第一流体孔的上器皿和在中央形成有第二流体孔的下器皿；以及空间部，在所述上器皿与所述下器皿之间布置基板，在所述上器皿的下部设置有第一引导部，所述第一引导部形成为从所述第一流体孔越向周边侧向下倾斜。

Description

超临界处理装置
技术领域
本发明涉及一种使用超临界流体来处理基板的超临界处理装置。
背景技术
一般而言，半导体器件从硅晶圆之类基板制造。例如，半导体器件通过执行蒸镀工艺、光刻工艺、蚀刻工艺等而在基板的一面形成微细的电路图案来制造。
在执行上述的工艺的同时，在形成有电路图案的基板的一面可能会附着各种异物，为了去除异物，可以执行超临界处理工艺。
超临界处理工艺可以以如下方式进行：利用清洗液、异丙醇(isopropyl alcohol：IPA)等干燥处理液处理基板的一面之后，在包括器皿(Vessel)的超临界处理装置中将二氧化碳(CO2)等超临界流体(Supercritical fluid)向基板以高压供给，从而去除残留在基板的包含IPA的异物。
图1是示出以往技术的超临界处理装置的简要图。
参考图1，以往的超临界处理装置构成为在上器皿10与下器皿20之间的空间部S设置用于超临界处理的基板W。在上器皿10的中央形成有第一流体孔11，在下器皿20的中央形成有第二流体孔21，从而超临界流体可以向器皿内部流入或从器皿排出。
此时，在上器皿10的底面与基板W之间其间距形成一定的流路，超临界流体从比较小直径的第一流体孔11向基板W的顶面以高压供给。由此，在基板W的与第一流体孔11的位置对应的中心部可能产生急剧的压力及温度变化，因此可能引发图案倾斜(Leaning)等问题。同时，基板W的中心部与周边部之间可能产生超临界流体的流动速度差异，因这种超临界流体的速度差异而在基板W按区域产生温度偏差，结果可能引发基板W的按区域工艺不均匀。
另外，在从下器皿20的第二流体孔21流入超临界流体的情况下，温度集中在基板W的底面中心部，从而可能引发基板W的中心部与周边部之间的温度偏差及基板的按区域工艺不均匀。
另外，在进行工艺时，在空间部S的预定区域例如基板W的周边部所在的区域可能产生涡流，该涡流导致颗粒再次吸附于基板W，从而可能引发工艺不良。
另外，在通过下器皿20的第二流体孔21排出超临界流体的情况下，在基板W的下方空间也可能产生涡流，因此可能不会形成顺畅的流体流动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国公开专利10-2009-0016974
发明内容
本发明提供一种考虑超临界流体的流动来设计器皿的内部结构从而使超临界流体的供给或排出稳定进行的超临界处理装置。
另外，本发明提供一种在进行工艺时能够最小化器皿内部的颗粒再次吸附于基板的超临界处理装置。
本发明的目的不限于前述，未提及的本发明的其它目的及优点可以通过以下说明而得到理解。
本发明的实施例的超临界处理装置可以包括：器皿，具备在中央形成有第一流体孔的上器皿和在中央形成有第二流体孔的下器皿；以及空间部，在所述上器皿与所述下器皿之间布置基板，在所述上器皿的下部设置有第一引导部，所述第一引导部形成为从所述第一流体孔越向周边侧向下倾斜。
在本发明的实施例中，所述上器皿与所述基板之间的幅宽可以从所述基板的中心部越向周边部侧逐渐减少，流体的流动速度可以在所述基板的中心部和周边部相同。
在本发明的实施例中，在所述上器皿的底面可以设置有向下侧方向凸出的第一阶梯部，所述第一阶梯部的直径可以比基板的直径大。
在本发明的实施例中，可以是，在所述下器皿的上部设置有第二引导部，所述第二引导部形成为从所述第二流体孔越向周边侧向上倾斜。
在本发明的实施例中，可以是，所述超临界处理装置还包括密封部件，所述密封部件位于所述上器皿与所述下器皿的之间，并密封所述上器皿与所述下器皿的之间。
在本发明的实施例中，可以是，在所述下器皿形成有向上侧凸出的第二阶梯部，所述密封部件设置于所述第二阶梯部。
另外，本发明的实施例的超临界处理装置可以包括：器皿，具备在中央形成有第一流体孔的上器皿和在中央形成有第二流体孔的下器皿；以及空间部，在所述上器皿与所述下器皿之间布置基板，在所述下器皿的上部设置有第二引导部，所述第二引导部形成为从所述第二流体孔越向周边侧向上倾斜。
在本发明的实施例中，在所述上器皿的下部可以设置有第一引导部，所述第一引导部形成为从所述第一流体孔越向周边侧向下倾斜。
另外，本发明的实施例的超临界处理装置可以包括：器皿，具备在中央形成有第一流体孔的上器皿和在中央形成有第二流体孔的下器皿；以及空间部，在所述上器皿与所述下器皿之间布置基板，在所述上器皿的下部设置有第一引导部，所述第一引导部形成为从所述第一流体孔越向周边侧向下倾斜，在所述下器皿的上部设置有第二引导部，所述第二引导部形成为从所述第二流体孔越向周边侧向上倾斜。
根据本发明的实施例，构成为使流路的幅宽从超临界流体的出入口部分沿半径方向变化，从而减少对急剧的压力及温度变化的基板中心部的图案倾斜(Leaning)之类损坏，能够在基板的上方区域增加反应均匀度。
另外，在上器皿的底面向基板的外侧形成阶梯部，从而能够防止颗粒(Particle)因在基板的周边部侧产生的涡流而再次吸附于基板。
应当理解，本发明的效果不限于以上所述的效果，而是包括从本发明的详细说明或权利要求书中所记载的发明的构成能够推出的所有效果。
附图说明
图1是简要示出以往技术的超临界处理装置的截面图。
图2是简要示出本发明的一实施例的超临界处理装置的截面图。
图3是具体示出图2的上器皿与基板之间的流路的详细图。
图4是示出相对于图3的比较例的图。
图5是具体示出图2的上器皿的阶梯部的详细图。
图6是示出相对于图5的比较例的图。
图7是用于说明流体向图2的下器皿流入情况下的流路的图。
图8是用于说明流体从图2的下器皿排出情况下的流路的图。
附图标记说明
100：器皿；110：上器皿；111：第一流体孔；112：第一引导部；113：第一阶梯部；120：下器皿；121：第二流体孔；122：第二引导部；123：第二阶梯部；140：密封部件；141：密封导件。
具体实施方式
以下，参考所附的附图，详细说明本发明的实施例。本发明可以以各种不同形态实现，不限于此处说明的实施例。
为了明确说明本发明，对于与本发明的本质无关的部分，可以省略对其的具体说明，对在整个说明书中相同或类似构成要件可以赋予相同的附图标记。
另外，当说明为某部分“包括”某构成要件时，其除非有特别相反的记载，并非排除其它构成要件而是意指可以还包括其他构成要件。在此所使用的专业术语仅出于提及特定实施例的意图，无意限定本发明，除非在本说明书中另有定义，可以解释为具备本发明所属技术领域的一般知识的人所理解的概念。
图2是简要示出本发明的实施例的超临界处理装置的截面图。
参考图2，一实施例的超临界处理装置包括容纳基板W的器皿100。
器皿100包括上器皿110及下器皿120，在上器皿110与下器皿120之间形成预定的空间部S。基板W位于上器皿110与下器皿120之间的空间部S。
在上器皿110的中央沿垂直方向形成有第一流体孔111，在上器皿110的下部设置有第一引导部112，以便沿半径方向引导超临界流体的流动。
第一流体孔111可以是超临界流体向器皿100内部流入的入口。超临界流体可以通过第一流体孔111向器皿100内部流入而提供至形成有图案的基板W的顶面。
在上器皿110的底面设置向下侧方向凸出的第一阶梯部113。第一阶梯部113最小化颗粒因在基板W的周边部区域产生的涡流而再次吸附于基板W侧。
在下器皿120的中央沿垂直方向形成有第二流体孔121，在下器皿120的上部设置有第二引导部122，以便沿半径方向引导流体的流动。
第二流体孔121也可以与第一流体孔111一起是超临界流体向器皿100内部流入的入口，或者也可以是将超临界流体向器皿100外部排出的出口。超临界流体可以通过第二流体孔121向器皿100内部流入而向基板W的底面周边部侧移动，并通过第二流体孔121向器皿100外部排出。
另一方面，在一实施例中，第二流体孔121一起执行入口和出口的功能，但第二流体孔121也可以仅执行出口的功能。或者，也可以在下器皿120分别形成入口和出口。
在上器皿110与下器皿120之间的空间部S可以布置有导件。导件也可以执行支承基板的功能，也可以减少空间部的体积而节减化学药品的使用量。
在下器皿120的边框侧设置有向上侧凸出的第二阶梯部123。在第二阶梯部123上布置有密封部件140。即，密封部件140介于上器皿110与下器皿120之间而在进行工艺时封闭器皿100内部。密封部件140能够通过密封导件141稳定地布置在下器皿120的第二阶梯部123上。
本发明的一实施例的超临界处理装置的更具体说明如下。
参考图3，在一实施例中，在上器皿110的下部设置有第一引导部112，以便引导超临界流体的流动。
第一引导部112可以形成为从上器皿110的底面中央例如第一流体孔111的下端越向上器皿110的底面外侧向下倾斜。第一引导部112可以形成为具有预定曲率的曲面或者形成为非连续倾斜面。
即，在基板W与上器皿110的底面之间的空间部S形成有使从第一流体孔111流入的流体流动的流路，并且使基板W与上器皿110的底面之间的流路幅宽变化，以使流体的流动速度在基板W的中心部和周边部成为等同的水准。具体地，上器皿110的第一引导部112形成为从基板W的中心部越向周边部侧向下倾斜，以使流路的幅宽逐渐减少。
由此，在产生急剧的压力及温度变化的工艺中，能够减少基板W的中心部所受到的影响，在基板W的上方区域提高流体的流动均匀度，因此流体的混合及反应均匀度也增加。
例如，在如图4那样，第一流体孔11以恒定直径垂直形成，上器皿10的底面与基板W之间的幅宽形成为恒定的情况下，由于相比于基板尺寸窄的入口形态，在基板W的中心部产生急剧的压力及温度变化，由此在形成于基板W的中心部的图案中可能产生倾斜(leaning)之类损坏。
另外，在上器皿10的底面与基板W之间的流路的幅宽形成为恒定的情况下，第一流体孔11对应所在的基板W的中心部的流体速度比基板W的周边部的流体速度快。即，在流体的流路的幅宽恒定的情况下，基板W的中心部与周边部之间的流体速度差异产生较大，从而基板W的中心部与周边部之间的温度偏差产生较大，由此，反应均匀度相对降低。
参考图5，在一实施例中，在上器皿110的底面向下侧方向、即基板W方向凸出有第一阶梯部113。
例如，在上器皿110的底面没有第一阶梯部113的情况下，在基板W的周边产生涡流T，因涡流可能导致颗粒再次吸附于基板W侧。
由此，在上器皿110的底面形成第一阶梯部113，从而即使在基板W的周边产生涡流T也能够减少颗粒再次吸附于基板W侧。
此时，优选的是，第一阶梯部113的半径(或直径)形成为比基板W的半径(或直径)长d1的长度。
例如，这是因为，如图6那样，即使在上器皿10的底面形成第一阶梯部12，在第一阶梯部12的半径比基板W的半径小d2的长度的情况下，在基板W的周边产生的涡流T能够不受第一阶梯部12的干涉，因此颗粒能够再次吸附于基板W的周边部。
因此，如一实施例那样，将第一阶梯部113的半径形成为比基板W的半径大，从而即使在基板W的周边产生涡流T，涡流T受基板外侧的第一阶梯部113的干涉，从而能够减少对基板W施加的影响，由此能够最小化基板W周边的颗粒因涡流再次吸附于基板W侧。
参考图7，在一实施例中，在上器皿110与下器皿120的之间备置能够容纳基板W的空间部S。
下器皿120可以具备第二引导部122，以便引导超临界流体的流动。第二引导部122可以形成为从第二流体孔121的下端至下器皿120的顶面部分区间向上倾斜。
因此，向第二流体孔121流入的超临界流体可以通过下器皿120的第二引导部122与基板W之间的流路向基板W的周边部侧引导。
由此，在进行工艺时，顺畅地引导流体的流动，从而能够防止基板W的急剧的温度变化，能够最小化基板W的中心部与周边部之间的温度偏差。
另一方面，如图8那样，在下器皿120的第二流体孔121执行出口的功能的情况下，器皿内部的流体及异物等能够被以预定角度保持恒定间距的下器皿120的第二引导部122与基板W之间的流路引导后通过第二流体孔121稳定地排出。
本发明所属技术领域的从业人员能够将本发明不改变其技术思想和必要特征的情况下以其它具体形态实施，因此应当理解为以上所记述的实施例在所有方面为示例性并非限定性。
比起说明书，权利要求书更能体现本发明的范围，应解释为权利要求书的意思、范围以及从其等价概念导出的所有变更或变形形态均包括在本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种超临界处理装置，包括：
器皿，具备在中央形成有第一流体孔的上器皿和在中央形成有第二流体孔的下器皿；以及
空间部，在所述上器皿与所述下器皿之间布置基板，
在所述上器皿的下部设置有第一引导部，所述第一引导部形成为从所述第一流体孔越向周边侧向下倾斜，
在所述上器皿的底面设置有向下侧方向凸出的第一阶梯部，
所述第一阶梯部的直径比所述基板的直径大，
在所述下器皿的上部设置有第二引导部，所述第二引导部形成为从所述第二流体孔越向周边侧向上倾斜，
所述超临界处理装置还包括密封部件，所述密封部件位于所述上器皿与所述下器皿的之间，并密封所述上器皿与所述下器皿的之间，
在所述下器皿形成有向上侧凸出的第二阶梯部，所述密封部件设置于所述第二阶梯部，
所述第二阶梯部设置在比所述第一阶梯部从所述基板远的方向。
2.根据权利要求1所述的超临界处理装置，其中，
所述上器皿与所述基板之间的幅宽从所述基板的中心部越向周边部侧逐渐减少。
3.根据权利要求1所述的超临界处理装置，其中，
流体的流动速度在所述基板的中心部和周边部相同。
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